肌肉骨骼组织的病理生理及.ppt
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1、关于肌肉骨骼组织的病理生理及现在学习的是第1页,共46页概述概述 关节及关节周围软组织的急性和慢性损伤是骨科诊关节及关节周围软组织的急性和慢性损伤是骨科诊疗活动中的常见病。而韧带、肌腱、肌肉和骨骼损伤的疗活动中的常见病。而韧带、肌腱、肌肉和骨骼损伤的评价和治疗技术也在不断发展。在临床工作中,我们越评价和治疗技术也在不断发展。在临床工作中,我们越来越感觉到研究软组织损伤机制及其愈合的必要性和重来越感觉到研究软组织损伤机制及其愈合的必要性和重要性。在这一节里,我们简要回顾一下肌腱、韧带、肌要性。在这一节里,我们简要回顾一下肌腱、韧带、肌肉等软组织的组织学结构、病理生理,以及它们的愈合肉等软组织的组
2、织学结构、病理生理,以及它们的愈合或修复机制。或修复机制。现在学习的是第2页,共46页创伤的愈合创伤的愈合 结缔组织损伤的愈合是一个复杂的过程,包括细胞间的相互作结缔组织损伤的愈合是一个复杂的过程,包括细胞间的相互作用,细胞外基质、生长因子、以及炎症反应的调节。任何一个环节用,细胞外基质、生长因子、以及炎症反应的调节。任何一个环节出问题都会导致疤痕形成和功能障碍,也就不可能恢复正常的组织出问题都会导致疤痕形成和功能障碍,也就不可能恢复正常的组织结构和功能关系。结构和功能关系。创伤愈合过程可以分为炎症期,增生期和成熟期。创伤愈合过程可以分为炎症期,增生期和成熟期。炎症期炎症期(inflammat
3、ory)伤口早期局部有不同程伤口早期局部有不同程度的组织坏死和血管断裂出血,数小时内便出现炎症反应,表度的组织坏死和血管断裂出血,数小时内便出现炎症反应,表现为充血、浆液渗出及白细胞游击,故局部红肿。白细胞以中现为充血、浆液渗出及白细胞游击,故局部红肿。白细胞以中性粒细胞为主,性粒细胞为主,3天后转为以巨噬细胞为主。伤口中的血液和渗出天后转为以巨噬细胞为主。伤口中的血液和渗出液中的纤维蛋白原很快凝固形成凝块,有的凝块表面干燥形成痂皮,液中的纤维蛋白原很快凝固形成凝块,有的凝块表面干燥形成痂皮,凝块及痂皮起着保护伤口的作用。凝块及痂皮起着保护伤口的作用。现在学习的是第3页,共46页增生期增生期(
4、proliferative)约从第约从第3天开始从伤口天开始从伤口底部及边缘长出肉芽组织,填平伤口。毛细血管大约以每日底部及边缘长出肉芽组织,填平伤口。毛细血管大约以每日延长延长0.10.6mm的速度增长,其方向大都垂直于创面,的速度增长,其方向大都垂直于创面,并呈袢状弯曲。肉芽组织中没有神经,故无感觉。第并呈袢状弯曲。肉芽组织中没有神经,故无感觉。第56天起纤维母细胞产生胶原纤维,其后一周胶原纤维形成甚为天起纤维母细胞产生胶原纤维,其后一周胶原纤维形成甚为活跃,以后逐渐缓慢下来。随着胶原纤维越来越多,出现瘢活跃,以后逐渐缓慢下来。随着胶原纤维越来越多,出现瘢痕形成过程,大约在伤后一个月瘢痕完
5、全形成。可能由于局痕形成过程,大约在伤后一个月瘢痕完全形成。可能由于局部张力的作用,瘢痕中的胶原纤维最终与皮肤表面平行。部张力的作用,瘢痕中的胶原纤维最终与皮肤表面平行。血小板来源的生长因子(血小板来源的生长因子(PDGF)转化生长因子转化生长因子-(TGF-)现在学习的是第4页,共46页成熟期(成熟期(maturation)接下来的重塑过程以胶原的接下来的重塑过程以胶原的合成和降解形式实现,其中以合成占主导地位。合成和降解形式实现,其中以合成占主导地位。注意:注意:创伤愈合的任何一个时期(炎症期、增生期、成熟期)创伤愈合的任何一个时期(炎症期、增生期、成熟期)都受到多个因素的影响,如损伤的部
6、位、伤口大小、血供情况、都受到多个因素的影响,如损伤的部位、伤口大小、血供情况、以及局部机械因素。在损伤的处理过程中,充分考虑这些因素,以及局部机械因素。在损伤的处理过程中,充分考虑这些因素,有助于损伤愈合。有助于损伤愈合。现在学习的是第5页,共46页肌腱肌腱n n解剖结构解剖结构解剖结构解剖结构 肌腱是将肌肉连接到骨骼上的、强有力的结缔组织结构。它的主肌腱是将肌肉连接到骨骼上的、强有力的结缔组织结构。它的主肌腱是将肌肉连接到骨骼上的、强有力的结缔组织结构。它的主肌腱是将肌肉连接到骨骼上的、强有力的结缔组织结构。它的主要功能是传导力。因此,相对来说,肌腱的收缩性很小。要功能是传导力。因此,相对
7、来说,肌腱的收缩性很小。要功能是传导力。因此,相对来说,肌腱的收缩性很小。要功能是传导力。因此,相对来说,肌腱的收缩性很小。肌腱由致密的胶原纤维束构成。其主要细胞成分是成纤肌腱由致密的胶原纤维束构成。其主要细胞成分是成纤肌腱由致密的胶原纤维束构成。其主要细胞成分是成纤肌腱由致密的胶原纤维束构成。其主要细胞成分是成纤维细胞,它平行排列于胶原纤维束之间,产生胶原和蛋白聚维细胞,它平行排列于胶原纤维束之间,产生胶原和蛋白聚维细胞,它平行排列于胶原纤维束之间,产生胶原和蛋白聚维细胞,它平行排列于胶原纤维束之间,产生胶原和蛋白聚糖。糖。糖。糖。胶原是肌腱的主要成分,其中胶原是肌腱的主要成分,其中胶原是肌
8、腱的主要成分,其中胶原是肌腱的主要成分,其中I I型胶原占肌腱干重的型胶原占肌腱干重的型胶原占肌腱干重的型胶原占肌腱干重的86%86%。三分之而的三分之而的三分之而的三分之而的I I型胶原分子由三个氨基酸构成:甘氨酸、脯氨酸型胶原分子由三个氨基酸构成:甘氨酸、脯氨酸型胶原分子由三个氨基酸构成:甘氨酸、脯氨酸型胶原分子由三个氨基酸构成:甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸。在正常肌腱中可以找到少量和羟脯氨酸。在正常肌腱中可以找到少量和羟脯氨酸。在正常肌腱中可以找到少量和羟脯氨酸。在正常肌腱中可以找到少量IIIIII型胶原;而在损型胶原;而在损型胶原;而在损型胶原;而在损伤的肌腱中,伤的肌腱中,伤的肌腱中,伤
9、的肌腱中,IIIIII型胶原相应增多。胶原纤维呈线形、螺旋型胶原相应增多。胶原纤维呈线形、螺旋型胶原相应增多。胶原纤维呈线形、螺旋型胶原相应增多。胶原纤维呈线形、螺旋形、或交叉方式走行,由纤维细胞基质形、或交叉方式走行,由纤维细胞基质形、或交叉方式走行,由纤维细胞基质形、或交叉方式走行,由纤维细胞基质腱内膜分隔成束腱内膜分隔成束腱内膜分隔成束腱内膜分隔成束 。现在学习的是第6页,共46页正常肌腱横断面解剖示意图正常肌腱横断面解剖示意图现在学习的是第7页,共46页 肌腱的外观结构主要由它们在体内所处的部位和功能肌腱的外观结构主要由它们在体内所处的部位和功能决定。作直线运动的肌腱常常由一层疏松的结
10、缔组织所包绕。决定。作直线运动的肌腱常常由一层疏松的结缔组织所包绕。而作剧烈弯曲的肌腱,如手的屈肌腱,外被有双层腱鞘,其而作剧烈弯曲的肌腱,如手的屈肌腱,外被有双层腱鞘,其作用相当与滑轮。鞘的内外层都附有滑膜细胞,它可以产生作用相当与滑轮。鞘的内外层都附有滑膜细胞,它可以产生滑液,支持肌腱滑动。被有腱鞘的肌腱,其无血管区域的营滑液,支持肌腱滑动。被有腱鞘的肌腱,其无血管区域的营养供给也主要是由滑液完成。养供给也主要是由滑液完成。同时,肌腱的结构还决定于其所处的力学环境。例如,需同时,肌腱的结构还决定于其所处的力学环境。例如,需要承受很大压应力的肌腱,它们在外观上呈纤维软骨样,以适要承受很大压应
11、力的肌腱,它们在外观上呈纤维软骨样,以适应压力负荷。应压力负荷。肌腱外观结构肌腱外观结构现在学习的是第8页,共46页肌腱的生物力学特性肌腱的生物力学特性 肌腱是人体内肌腱是人体内最强大最强大的软组织结构之一。这是由胶原纤维的软组织结构之一。这是由胶原纤维本身的抗拉强度和其在拉力方向上的排列方式所决定的。本身的抗拉强度和其在拉力方向上的排列方式所决定的。和其它软组织相似,肌腱也表现出粘弹性材料的特征。例和其它软组织相似,肌腱也表现出粘弹性材料的特征。例如,肌腱的伸长取决于施加的力量、施力速率、以及锻炼情况。如,肌腱的伸长取决于施加的力量、施力速率、以及锻炼情况。同样的,肌腱也可以延长。当肌肉等长
12、收缩时,肌腱延长以使同样的,肌腱也可以延长。当肌肉等长收缩时,肌腱延长以使肌肉有更大的空间收缩,而其总长度保持不变。肌肉有更大的空间收缩,而其总长度保持不变。现在学习的是第9页,共46页影响肌腱生物学性能的因素影响肌腱生物学性能的因素1.所处解剖部位所处解剖部位2.功能锻炼功能锻炼3.年龄年龄肌腱的急性损伤肌腱的急性损伤原因原因 直接原因:挫伤,撕裂,过度牵拉等直接原因:挫伤,撕裂,过度牵拉等 间接因素:解剖部位,血供,骨骼成熟度等间接因素:解剖部位,血供,骨骼成熟度等现在学习的是第10页,共46页肌腱的愈合肌腱的愈合 损伤后,受损部位血肿形成并机化,血管侵入,成损伤后,受损部位血肿形成并机化
13、,血管侵入,成纤维细胞及毛细血管侵入,纤维细胞及毛细血管侵入,I、III型胶原基质沉积。型胶原基质沉积。随着时随着时间的延长,受机械应力的刺激,间的延长,受机械应力的刺激,型胶原占居主导地位,并排型胶原占居主导地位,并排列成束状,走行与张力方向平行,替代原来的组织结构,但列成束状,走行与张力方向平行,替代原来的组织结构,但结构及组成与原来的结构及组成已不相同。如果保留了正常结构及组成与原来的结构及组成已不相同。如果保留了正常肌肉肌肉肌腱单位的长度肌腱单位的长度张力关系,不发生纤维变性,肌腱张力关系,不发生纤维变性,肌腱愈合后同样可被一疏松蜂窝组织包裹,以利其滑动。愈合后同样可被一疏松蜂窝组织包
14、裹,以利其滑动。现在学习的是第11页,共46页肱骨内上髁炎愈合失败的组织病理学表现肱骨内上髁炎愈合失败的组织病理学表现现在学习的是第12页,共46页肌腱的修复肌腱的修复 肌腱损伤多为开放性,以切割伤为多见,常合并神经伤肌腱损伤多为开放性,以切割伤为多见,常合并神经伤或骨折等;也可发生闭合性撕裂。肌腱断裂后,相应的关节失或骨折等;也可发生闭合性撕裂。肌腱断裂后,相应的关节失去活动功能。对去活动功能。对12h以内的伤口以内的伤口,如伤口较整齐,污染不重,如伤口较整齐,污染不重,肌腱缺损很小,只要条件允许都应争取早期缝合肌腱。肌腱缺损很小,只要条件允许都应争取早期缝合肌腱。术后术后肌腱粘连肌腱粘连迄
15、今仍是肌腱手术的最大难题,若在手术中遵迄今仍是肌腱手术的最大难题,若在手术中遵循肌腱损伤的治疗原则,采用创伤小的操作技术,熟练循肌腱损伤的治疗原则,采用创伤小的操作技术,熟练掌握肌腱修复方法,术后早期功能练习,可望减少粘连,掌握肌腱修复方法,术后早期功能练习,可望减少粘连,获得较好的效果。获得较好的效果。现在学习的是第13页,共46页肌腱的疲劳损伤肌腱的疲劳损伤 原因:过度使用原因:过度使用 处理:主动休息,作伸展运动,非甾体类抗炎药处理:主动休息,作伸展运动,非甾体类抗炎药慢性疲劳损伤的病理生理慢性疲劳损伤的病理生理发生在肌腱发生在肌腱-骨骼连接处的损伤通常是由于肌腱炎,患者会感骨骼连接处的
16、损伤通常是由于肌腱炎,患者会感觉肌腱和腱觉肌腱和腱-骨连接处疼痛。肌腱炎很少发生于肌骨连接处疼痛。肌腱炎很少发生于肌-腱连接处,腱连接处,但此处肌肉劳损的发生率很高。但此处肌肉劳损的发生率很高。现在学习的是第14页,共46页运动损伤的激素治疗运动损伤的激素治疗糖皮质激素注射治疗在炎症早期的治疗矛盾糖皮质激素注射治疗在炎症早期的治疗矛盾减少白细胞渗出,降低其趋化活性减少白细胞渗出,降低其趋化活性延缓了创伤修复机制的启动延缓了创伤修复机制的启动未来的研究方向未来的研究方向肌腱愈合过程中的细胞反应肌腱愈合过程中的细胞反应生长因子和细胞因子在愈合反应的发起和维持过生长因子和细胞因子在愈合反应的发起和维
17、持过 程程中的作用中的作用肌腱的慢性、疲劳性损伤的评估(原因,机制)肌腱的慢性、疲劳性损伤的评估(原因,机制)现在学习的是第15页,共46页韧带韧带韧带的解剖结构韧带的解剖结构 韧带是联接骨或软骨的一种特殊致密结缔组织,其功能是支韧带是联接骨或软骨的一种特殊致密结缔组织,其功能是支持关节。韧带中主要的细胞类型是成纤维细胞。成纤维细胞的超持关节。韧带中主要的细胞类型是成纤维细胞。成纤维细胞的超微结构包括完善的粗面内质网和高尔基复合体,它们可以合成大微结构包括完善的粗面内质网和高尔基复合体,它们可以合成大量的蛋白质。韧带主要包含由成纤维细胞产生的非细胞成分。成量的蛋白质。韧带主要包含由成纤维细胞产
18、生的非细胞成分。成纤维细胞外周的非细胞基质包括纤维和非晶体基质,韧带中的纤纤维细胞外周的非细胞基质包括纤维和非晶体基质,韧带中的纤维主要是维主要是I型胶原型胶原(90%)以及少量以及少量 的的III型胶原,也有网状型胶原,也有网状纤维和弹性纤维。在特定的韧带中,胶原纤维一般沿张力方向纤维和弹性纤维。在特定的韧带中,胶原纤维一般沿张力方向分布,因此与韧带的强度有关。分布,因此与韧带的强度有关。现在学习的是第16页,共46页膝关节的韧带膝关节的韧带现在学习的是第17页,共46页膝关节的韧带与肌腱膝关节的韧带与肌腱(后面观后面观)现在学习的是第18页,共46页韧带的生物力学特性韧带的生物力学特性 研
19、究表明,韧带的受力研究表明,韧带的受力-应变曲线与胶原组织相似。应变曲线与胶原组织相似。韧带具有可复性的弹性区域和不可复性的韧带具有可复性的弹性区域和不可复性的“临界点临界点”。1500牛牛顿顿(N)的负荷可使人前十字交叉韧带损伤,这时韧带已被的负荷可使人前十字交叉韧带损伤,这时韧带已被 拉拉长了静息长了静息 长度的近长度的近60%。韧带损伤与施加外力的频率有关,负荷较大,极度拉长韧带损伤与施加外力的频率有关,负荷较大,极度拉长时,韧带易发生损伤,而且快速率变形时,韧带易发生损伤,而且快速率变形(deformation)较慢速较慢速率消耗更多能量。在慢速率变形中,附着端是最薄弱的一点,率消耗更
20、多能量。在慢速率变形中,附着端是最薄弱的一点,易于发生撕脱性骨折。对于较快速率而言,越是接近生理状况,易于发生撕脱性骨折。对于较快速率而言,越是接近生理状况,撕脱性骨折和韧带内撕裂伤的发生率越接近。快速率负荷引起撕脱性骨折和韧带内撕裂伤的发生率越接近。快速率负荷引起的撕脱性骨折,通常产生较大的骨碎片,这也与临床观察相一的撕脱性骨折,通常产生较大的骨碎片,这也与临床观察相一致。致。现在学习的是第19页,共46页 Kennedy等测量马膝关节有关的不同韧带的强度,等测量马膝关节有关的不同韧带的强度,发现发现前十字交叉韧带和胫侧前十字交叉韧带和胫侧 副韧带在快、慢速率运动中具有大致同副韧带在快、慢速
21、率运动中具有大致同等的张力强度,而后十字交叉韧带是上二者的两倍,这可以解等的张力强度,而后十字交叉韧带是上二者的两倍,这可以解释:尽管不同的韧带其损伤机理各不相同,但后十字交叉韧带释:尽管不同的韧带其损伤机理各不相同,但后十字交叉韧带撕裂伤的发生率明显偏低。撕裂伤的发生率明显偏低。显微镜下和液体流变学证实的韧带损伤仍可在外观上显微镜下和液体流变学证实的韧带损伤仍可在外观上大体完整大体完整。生物力学生物力学现在学习的是第20页,共46页制动、恢复活动以及锻炼对韧带的影响制动、恢复活动以及锻炼对韧带的影响 Laros等研究在周不同制动条件下狗的内侧副等研究在周不同制动条件下狗的内侧副韧带,他们发现
22、,关节制动使韧带胫骨附着处的骨质吸收而变韧带,他们发现,关节制动使韧带胫骨附着处的骨质吸收而变得薄弱。制动周后,得薄弱。制动周后,灵长类前十字交叉韧带的顺应性提高,灵长类前十字交叉韧带的顺应性提高,最大负荷阈值降低最大负荷阈值降低39%。期间,。期间,等张锻炼并未明显改善这一状等张锻炼并未明显改善这一状况,周的重新活动功能锻练也没有完全恢复强度。况,周的重新活动功能锻练也没有完全恢复强度。对引起上述变化的生物化学基础进行研究后发现:制动对引起上述变化的生物化学基础进行研究后发现:制动9周后,狗和兔膝关节周围结缔组织中水、透明质酸、周后,狗和兔膝关节周围结缔组织中水、透明质酸、4-硫酸软硫酸软骨
23、素和骨素和6-硫酸软骨素的浓度明显降低。硫酸软骨素的浓度明显降低。现在学习的是第21页,共46页 Klein 等报道兔后肢软组织中胶原蛋白翻转交错的增加导致等报道兔后肢软组织中胶原蛋白翻转交错的增加导致胶原纤维非成熟性交联胶原纤维非成熟性交联(cross-linking),但他们进一步的研,但他们进一步的研究发现骨中胶原蛋白缺失更明显,且与韧带易于骨薄弱处撕究发现骨中胶原蛋白缺失更明显,且与韧带易于骨薄弱处撕脱相关。脱相关。通过对韧带强度的计算,通过对韧带强度的计算,Amiel等认为:当从制动关节上剥等认为:当从制动关节上剥离下来后,离下来后,韧带自身更加柔韧。推测胶原蛋白翻转交错的增韧带自身
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