肌腱和韧带的生物力学PPT课件
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踝关节韧带及肌腱PPT课件
踝关节韧带及肌腱
河北省沧州中西医结合医院
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1
外侧副韧带 3 距腓前韧带 距腓后韧带 跟腓韧带 下胫腓韧带 4 下胫腓前韧带 下胫腓后韧带 下胫腓横韧带 骨间韧带 内侧副韧带 5 胫舟韧带 胫跳跃韧带 胫跟韧带 胫距前韧带 胫距后韧带
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胫距前韧带
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胫距后韧带
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下胫腓韧带复合体 下胫腓前韧带：起于外踝前部，向内上走形，止于胫骨远端前结节，分2-3束或多束 下胫腓后韧带：起自外踝后部，向内上走形，止于胫骨远端后结节 下胫腓横韧带：又称下胫腓后韧带深层，位于胫腓后韧带前下方，起自腓骨远端内上，止 于胫骨后缘或内踝关节面后缘，与距骨后缘相接 骨间韧带：由骨间膜远端增厚形成 下胫腓前韧带（35%）、下胫腓后韧带（33%）对踝关节稳定作用最大，其次是骨间膜 （22%）和下胫腓后韧带浅层 损伤机制：踝外旋和过度背屈。外旋损伤通常发生于踝关节旋前或旋后位，胫腓联合韧带 损伤可以单发或合并骨折
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11
跟腓韧带：起自外踝尖前方的压迹，向后下走形，位于腓骨长、短肌肌腱内侧，止于跟骨 外侧中部的结节。 作用：限制跟骨内翻 特点：圆形纤维索，长约12mm，宽约5mm。 层面：横断面、冠状面显示最佳
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踝关节后方三角形脂肪间隙
河北省沧州中西医结合医院
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外侧副韧带 3 距腓前韧带 距腓后韧带 跟腓韧带 下胫腓韧带 4 下胫腓前韧带 下胫腓后韧带 下胫腓横韧带 骨间韧带 内侧副韧带 5 胫舟韧带 胫跳跃韧带 胫跟韧带 胫距前韧带 胫距后韧带
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胫距前韧带
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胫距后韧带
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下胫腓韧带复合体 下胫腓前韧带：起于外踝前部，向内上走形，止于胫骨远端前结节，分2-3束或多束 下胫腓后韧带：起自外踝后部，向内上走形，止于胫骨远端后结节 下胫腓横韧带：又称下胫腓后韧带深层，位于胫腓后韧带前下方，起自腓骨远端内上，止 于胫骨后缘或内踝关节面后缘，与距骨后缘相接 骨间韧带：由骨间膜远端增厚形成 下胫腓前韧带（35%）、下胫腓后韧带（33%）对踝关节稳定作用最大，其次是骨间膜 （22%）和下胫腓后韧带浅层 损伤机制：踝外旋和过度背屈。外旋损伤通常发生于踝关节旋前或旋后位，胫腓联合韧带 损伤可以单发或合并骨折
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跟腓韧带：起自外踝尖前方的压迹，向后下走形，位于腓骨长、短肌肌腱内侧，止于跟骨 外侧中部的结节。 作用：限制跟骨内翻 特点：圆形纤维索，长约12mm，宽约5mm。 层面：横断面、冠状面显示最佳
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踝关节后方三角形脂肪间隙
生物力学—肌腱与韧带的生物力学特性
• 胶原分子是由 纤维母细胞合 成，这种分子 属于I型胶原， 由3个a链按右 旋成三重螺旋 线，呈绳状排 列
图片3-2
绕织多肽链 交联
○
首（阳性） 尾（阴性）
3个ɑ链
胶原分子
膜 纤维束
2021/6/4
微原纤维+绕织多肽链
原纤维+腱内
5
肌腱与韧带的胶原纤维 排列的不同与其所适应 结构的功能有关
1. 肌腱：纤维呈有序的 平行排列，可承受高 度的轴向拉张负荷
肌腱与韧带的弹性模量 （E）
• E基于应力与应变的曲线 关系
• E=应力/应变 • 趾区：E不稳定 • 线区：较稳定
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2、生理性负荷
• 肌腱和韧带的最高生理 应变极限，即在跑跳时 的极限，应变幅度只是 Pmax的三分之一或四分之 一。
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3、损伤的机能
• 在活体内,假设组织的生理性负荷为P， Plin为组织的屈服点。
年龄<20岁，交联的质和量随年龄增 加，肌腱和韧带的拉张强度增加；
年龄>20岁即成熟后及进入老年，胶 原的机械性能达到平衡，胶原量也开 始减少，组织的强度和刚度开始下降。
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3、妊娠与产后期
• 在妊娠和产后期，耻 骨区的肌腱和韧带的 松弛度往往增加。
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4、非类固醇抗炎药物
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• 具有粘弹性行为的典型结构—骨-韧 带-骨复合体：
①使用慢负荷时（60s），骨-韧带骨复合体最薄弱的部分是骨附着处。
②使用快负荷时（0.6s），骨-韧带 -骨复合体最薄弱的部分是韧带。
表明负荷速度在增加时， 骨的强度增加得要比韧 带快得多。
韧带肌腱的力学特性 ppt课件
当关节制动时，等长运动训练并不能模拟正常的生 理载荷，所以不能防止韧带强度的降低。但关节制 动期间进行等长运动训练有很多有益效果。
老年化在韧带上产生的改变与制动引起的结果相似。 韧带的强度和刚度随着年龄的增长有明显降低。
肌腱拉伸强度
健康肌腱的拉 伸强度是肌肉 强度的两倍。
临床现象：肌 肉断裂比肌腱 断裂更为常见。
承受应力能力 大约是皮质骨在拉伸下 仅为皮质骨在拉伸下
的一半
所能承受的1/10。
胶原纤维
– 未受载荷时呈波浪状。 – 受低载荷时，胶原纤维稍有伸长，直到波浪状的纤维拉直，
此时胶原纤维束迅速变刚硬，直到屈服点。 – 然后发生非弹性变形，直到极限而断裂破坏。
– 破坏时的变性范围为6～8%。
弹性纤维
腱鞘炎
腱鞘囊肿
谢谢！
7
肌腱、韧带的力学特性
纤维排列不同，力学特性不同。 – 肌腱能承受最强的拉伸载荷。 – 韧带受拉伸载荷时，由于纤维不成行，只有与主纤维方向完 全一致的纤维首先被完全拉直而承受最大载荷；那些与主纤 维方向不平行的纤维，只承受低载荷。
9
弹性纤维
别名：黄纤维，新鲜时呈黄色。 组成：弹性蛋白。 特点：富有弹性，容易被拉长及复原。 作用：在组织受载时提供延展性。
腱鞘
腱鞘就是套在肌腱外面的双层套管样密闭的滑 膜管，是保护肌腱的滑液鞘。它分两层包绕着 肌腱，两层之间一空腔即滑液腔，内有腱鞘滑 液。内层与肌腱紧密相贴，外层衬于腱纤维鞘 里面，共同与骨面结合，具有固定、保护和润 滑肌腱，使其免受摩擦或压迫的作用。肌腱长 期在此过度摩擦，即可发生肌腱和腱鞘的损伤 性炎症，引起肿胀，称为腱鞘炎。若不治疗， 便有可能发展成永久性活动不便。
– 快加载荷速度：在2/3的测试样本中，最弱的部位 在韧带。
老年化在韧带上产生的改变与制动引起的结果相似。 韧带的强度和刚度随着年龄的增长有明显降低。
肌腱拉伸强度
健康肌腱的拉 伸强度是肌肉 强度的两倍。
临床现象：肌 肉断裂比肌腱 断裂更为常见。
承受应力能力 大约是皮质骨在拉伸下 仅为皮质骨在拉伸下
的一半
所能承受的1/10。
胶原纤维
– 未受载荷时呈波浪状。 – 受低载荷时，胶原纤维稍有伸长，直到波浪状的纤维拉直，
此时胶原纤维束迅速变刚硬，直到屈服点。 – 然后发生非弹性变形，直到极限而断裂破坏。
– 破坏时的变性范围为6～8%。
弹性纤维
腱鞘炎
腱鞘囊肿
谢谢！
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肌腱、韧带的力学特性
纤维排列不同，力学特性不同。 – 肌腱能承受最强的拉伸载荷。 – 韧带受拉伸载荷时，由于纤维不成行，只有与主纤维方向完 全一致的纤维首先被完全拉直而承受最大载荷；那些与主纤 维方向不平行的纤维，只承受低载荷。
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弹性纤维
别名：黄纤维，新鲜时呈黄色。 组成：弹性蛋白。 特点：富有弹性，容易被拉长及复原。 作用：在组织受载时提供延展性。
腱鞘
腱鞘就是套在肌腱外面的双层套管样密闭的滑 膜管，是保护肌腱的滑液鞘。它分两层包绕着 肌腱，两层之间一空腔即滑液腔，内有腱鞘滑 液。内层与肌腱紧密相贴，外层衬于腱纤维鞘 里面，共同与骨面结合，具有固定、保护和润 滑肌腱，使其免受摩擦或压迫的作用。肌腱长 期在此过度摩擦，即可发生肌腱和腱鞘的损伤 性炎症，引起肿胀，称为腱鞘炎。若不治疗， 便有可能发展成永久性活动不便。
– 快加载荷速度：在2/3的测试样本中，最弱的部位 在韧带。
肌腱和韧带的生物力学
外周结构及在骨骼上的附着点 韧带和肌腱的外周结构有一定的相似地 方，两者都被疏松的结缔组织包裹，疏 松结缔组织在韧带中没有别的名称，但 在肌腱中被称为腱旁组织，它也更具有 结构性，它形成一层腱鞘以保护肌腱及 让它在内滑动。例如手指的屈肌腱中， 腱鞘包着整条肌腱，但其他肌腱中，腱 鞘也可能只包着肌腱的某一段
肌腱和韧带受伤或不协调很常见。对这些组 织的生物力学特性及自身复原的潜能有适 当了解是正确处理这些损伤的基础
肌腱和韧带是组成与结构
肌腱和韧带都是高密度的结缔 组织，含有大量平行排列的纤 维胶原组织。这些血流量少的 组织拥有很多胶原，而胶原是 一种纤维蛋白质，它占全身总 蛋白的1/3.胶原的机械稳定性对 肌腱和韧带的强度和韧带都很 重要。
肌腱和韧带的机械特性
肌腱和韧带都是粘弹性组织并具粘弹 性特质。肌腱能承受很强的张力将肌 肉的收缩力传至关节和带动关节运动， 但它也是柔软的组织，能绕着骨骼是 外缘改变肌肉拉力方向。韧带更为柔 软及及可屈曲，可容许骨与骨之间的 活动，但它们也能承受很大的张力及 对抗外力以免过度伸展。
分析肌腱和韧带的机械性能对了解它 们受伤的原理有重要的意义。两种组 织在正常或过度负荷下受张力影响。 当张力过大导致受伤时，受伤的程度 视其张力的速率和力度的大小而定。
韧带断裂和肌腱受伤的机制
韧带断裂与肌腱受伤的机制基本相同， 因此一下对韧带断裂的讨论也可引用 于肌腱。当韧带在活体内受到一个超 过它的生能负荷，达到屈服点前会出 现微断裂。当负荷超出直线变形区， 整条韧带会有明显的断裂，而它所连 接的关节会有不正常的移位。移位会 导致在韧带周边的组织包括关节囊、 韧带、和供养这些组织的血管也同时 受损。
1足趾区，组织只承受很少应力后，出现很大的 应变。2直线区，纤维受力后出现线性应变。组 织的刚性急剧增加。3直线变形区终止，胶原纤 维在拉力超过此区后逐渐断裂。4最大应力肌腱 强度，整个肌腱以断裂。
肌腱ppt课件
断端轻度肿胀、两端间果浆样物质中浸润组织细胞
第二周：结缔组织增生期
肿胀达高峰，结缔组织增生明显
第三周：胶原纤维增生期
愈合相当牢靠，结缔组织细胞按长轴平行排列
第四周：消退期
肿胀消退，肌腱愈合牢靠，开始吸收周围粘连组织
完整版课件
13
肌腱修复
完整版课件
14
一、时机选择
1980年美国手外科协会规定肌腱损伤后 修复时限：
腱纽是腱鞘内供给 肌腱血液的特殊结 构,是由腱系膜变化 而来的
完整版课件
11
一、肌腱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ营养
2.滑液
Lundborg等(1978)提出肌腱也由滑液得到营养:游 离肌腱缝合后放入兔膝关节内,腱吻合口新生细 胞覆盖
营养传递：通过肌腱的牵拉和收缩作用
完整版课件
12
二、肌腱的愈合过程
第一周：纤维形成期
<12-24h 一期修复 24h-10d 延迟一期修复 10d-4w 早二期修复 >4w 晚二期修复
完整版课件
15
其中：一期、延迟一期、早二期、修复 效果较好，晚二期修复通常效果不佳
原因：（1）肌腱断端膨大，吻合后通过 滑车时障碍，影响滑动；（2）肌腱断端 短缩
过去：二区损伤：二期修复
完整版课件
23
（一）肌腱移植的概述
完整版课件
24
1.自体肌腱移植
自体肌腱无抗原性，移植后能取得较好 的疗效，应是首选的移植材料，但自体 肌腱来源有限，尤其多根肌腱缺损时， 自体肌腱更加有限，且对供区造成创伤， 或多或少造成供区一定功能的损失
主动活动后肌腱的运动幅度、力量、DNA含量、肌腱 营养及愈合率比被动活动都有进一步的提高。拆线后, 在伤疤处按摩能有效阻止皮肤与肌腱粘连。
第二周：结缔组织增生期
肿胀达高峰，结缔组织增生明显
第三周：胶原纤维增生期
愈合相当牢靠，结缔组织细胞按长轴平行排列
第四周：消退期
肿胀消退，肌腱愈合牢靠，开始吸收周围粘连组织
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肌腱修复
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14
一、时机选择
1980年美国手外科协会规定肌腱损伤后 修复时限：
腱纽是腱鞘内供给 肌腱血液的特殊结 构,是由腱系膜变化 而来的
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11
一、肌腱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ营养
2.滑液
Lundborg等(1978)提出肌腱也由滑液得到营养:游 离肌腱缝合后放入兔膝关节内,腱吻合口新生细 胞覆盖
营养传递：通过肌腱的牵拉和收缩作用
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二、肌腱的愈合过程
第一周：纤维形成期
<12-24h 一期修复 24h-10d 延迟一期修复 10d-4w 早二期修复 >4w 晚二期修复
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15
其中：一期、延迟一期、早二期、修复 效果较好，晚二期修复通常效果不佳
原因：（1）肌腱断端膨大，吻合后通过 滑车时障碍，影响滑动；（2）肌腱断端 短缩
过去：二区损伤：二期修复
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23
（一）肌腱移植的概述
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24
1.自体肌腱移植
自体肌腱无抗原性，移植后能取得较好 的疗效，应是首选的移植材料，但自体 肌腱来源有限，尤其多根肌腱缺损时， 自体肌腱更加有限，且对供区造成创伤， 或多或少造成供区一定功能的损失
主动活动后肌腱的运动幅度、力量、DNA含量、肌腱 营养及愈合率比被动活动都有进一步的提高。拆线后, 在伤疤处按摩能有效阻止皮肤与肌腱粘连。
骨伤生物力学-肌肉、腱和韧带
0
0F
肌肉收缩 0F
0F
0F
收缩元有张力 外部力为零
0F
串联弹性元被 拉到足够长
3.3 肌肉收缩的力学特征与负荷的关系
（1）潜伏期延长
-------负荷增大时
（2）肌肉长度变化量（缩短程度）减小
小负荷
缩 短
中负荷
程
度
大负荷
时间（从开始激发时算）
（3）肌肉缩短的速度下降
逆变状态：运动方向改变和由退让工 作过度为克制工作时的肌肉收缩状态
（4）骨骼肌的收缩具有叠加现象
张
（5）肌肉收缩产生的张力与刺激频率 成正比。当频率高于100Hz时，
力
张力达到最大值，这种状态称为
完全强直或挛缩。
100/s 60/s 40/s 25/s 15/s
（6）骨骼肌在松驰时，张力可以忽略不计。
10/s
0 100 200 300 400 时间(mS)
2. 心肌Cardiac Muscle的结构及收缩特点
Ta
Vb Vb
若 T = 0，则 V 达其最大值 V。：
V0 bT0 a
若 T。、V。为参数，可得希尔方程的无量纲形式：
1T
V
T0
V0 1 C T T0
1V
或T
V0
T0 1 C V
V0
C
T0 a
一个量若在所有被采用测量单位制中,其测量单位都相同，则称为无量纲量；一个量若在 实验或理论的研究中明显或隐含地允许有不同的测量单位，我们就称它为有量纲量。
力
Vm
缩短 0
伸长
3.4 在相等程度的激发下，肌肉张力的大小决定于三个因素：
该瞬间肌肉的长度 长度变化的速度 从开始激发时刻算所经历的时间（潜伏期）
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腱旁组织是一种网状疏松的结缔组织， 它即将肌腱与周围的骨膜等组织牢固连 接，又将肌腱与其他组织隔开，便于肌 腱在这些硬韧的组织上滑动。 滑膜鞘分为脏层和壁层，脏层覆盖肌腱， 形成腱外膜。脏层又分出纤维膜进入肌 腱，将肌腱分为若干束，形成间隔，成 为腱内膜。壁层构成纤维膜的衬里。脏 层壁层滑膜在纤维鞘的远近两端反褶成 盲囊状，中空为滑膜腔腔内有滑液，有 利于肌腱在期间滑动。 纤维鞘管壁薄厚不一精品p致pt ，由多个环状和14
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弹力蛋白 肌腱和韧带的机械特性除掉取决 它们胶原的结构特质外，也受它 们拥有的弹力蛋白比例的影响。 弹力蛋白在肌腱与四肢的韧带中 只占很少数，但在弹性强的韧带 如黄韧带，它的含量便很高
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基质
肌腱和韧带的基质主要成分是蛋白聚
糖（大约固体重量20%），结构糖
蛋白，离子蛋白和其他小分子蛋白。
成长及老化 壬辰和产后 活动及制动 糖尿病 类固醇 非类固醇消炎药 血液透析 移植物
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5
概述
肌腱、韧带和关节囊是覆盖、连接和制动关节的三 个主要结构组织。虽然它们都不像肌肉那样主动 收缩，但它们对关节运动都有着重要的作用。
韧带和关节囊提供骨与骨的连接，从而增强关节的 稳定性和引导正常关节运动及防止关节过度屈伸。 韧带和关节囊都给关节提供静态限制。肌腱连接 肌肉与骨骼，把肌肉的收缩力传至骨骼上，从而 使关节运动或保持身体的姿势。肌腱与肌肉组合 成肌腱-肌肉单位，构成动态限制。肌腱另一个功 能是确保肌肉在其两端的附着处之间能够维持最 佳的收缩长度，以免过度伸展。
21
在摩擦力大的部位，例如手腕和手掌，
腱旁组织之下有一层滑膜，称之为腱外
膜，它包围着几组纤维束。腱外膜上滑
膜细胞所分泌的滑液有助肌腱滑动。在
没有太大摩擦力的部位，肌腱便只有腱
旁组织而没有腱外膜
每一条纤维束都是呗腱内膜包着，它连
接肌腱与肌束膜的交接点。在骨与腱的
接点的胶原纤维与sharpey贯穿纤维相连
肌腱和韧带的生物力学
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1
肌腱和韧带的组成与结构
胶原 弹力蛋白 基质 血液供应及滑动结构 外围结构及在骨骼上的附着点
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2
肌腱和韧带的机械特性
生物力学特性 肌腱和韧带的生理负荷 肌腱和韧带的粘弹性表现（对应力速率的依
赖性）
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3
韧带断裂和肌腱受伤的机制
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4
影响肌腱和韧带生物力学特性的因 素
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肌腱和韧带受伤或不协调很常见。对这些组 织的生物力学特性及自身复原的潜能有适 当了解是正确处理这些损伤的基础
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肌腱和韧带是组成与结构
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肌腱和韧带都是高密度的结缔 组织，含有大量平行排列的纤 维胶原组织。这些血流量少的 组织拥有很多胶原，而胶原是 一种纤维蛋白质，它占全身总 蛋白的1/3.胶原的机械稳定性对 肌腱和韧带的强度和韧带都很 重要。
这些蛋白聚糖与肌腱和韧带细胞外
的水分结合，形成有高度结构组织半
固体的物质，加上它们在肌腱和韧带
内的作用似混凝土将纤维粘合，以增
强这合成结构的稳定性和强韧度
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17
血液供应
肌腱和韧带只有少量的血管，这影响了
它们的代谢与受伤后的康复速度。肌腱
的血管来自它们所连接着的肌束膜，骨
膜和围绕它们的键旁组织及腱系膜。被
接，并一直连续也骨膜连接
精品ppt
22
肌腱和韧带在骨骼上的附着点结构很
相似，都如下所示有四个不同的区域， 即肌腱的末端1区，胶原与纤维软骨 混合区2区，组织矿化区3区，而后 融入密质骨4区。这种由肌腱逐渐转 为骨质的结构变化使组织的机械特性
精品ppt
9
和其他结缔组织一样，肌腱和韧带 都只含有少数的细胞（成纤维细胞） 和大量的细胞外基质。细胞大约占 整个结构的20%的体积比例，而其 他细胞外基质占其余的80%。组成 这些外基质的大约70%是水分，其 他的30%是固体物质。固体物质包 括胶原、基质和少量的弹力蛋白。 胶原占75%或以上，而肌腱比韧带 含有更多胶原；在四肢的肌腱中， 固体物质中胶原可精品高ppt 达99%干重 10
重要的临床意义，即肌腱复原可在没有粘连的情况
下（即有血液供应）进行。相反，韧带较周围组织
的血循环少，但从形态学的研究结果显示韧带有相
当的血液分布，这些血液多来自韧带与骨的接点。
虽然血流量不多，但这些血液对维持它的功能起到
很重要的作用。尤其是把养分输送到细胞和令韧带
组织于受伤后有复原的机会是特别重要的。在没有来自精品ppt11
胶原
胶原分子是由成纤维细胞在其细胞中首
先制造较大的基本前体（前胶原）之后
由细胞内分泌到细胞体外成为胶原。 3
条多肽链组成胶原分子，五个胶原分子
组成一条微纤维，之后再组成次级纤维
及原纤维。原纤维经过聚合形成胶原纤
维。很多条纤维聚合在一起便组成一个
纤维束。成纤维细胞便分布在纤维束之
间。经纤维膜（腱内膜）组成肌腱。
腱旁组织所包围的肌腱又称含血管腱，
而被腱鞘包围的肌腱成为无血管腱。在
含血管腱中的血管从周围多个途径进入
肌腱，之后又会与纵向的毛细血管系统
相同。
精品ppt
18
被腱鞘包围的肌腱血管分布形式不同。这种肌腱的
系膜退化为纽带样。缺血部分被认为有两个途径来
得到养分，一是由血液吸取，二是在没有血循环的
部分养分经关节液渗透到肌腱。养分渗透概念有很
外周结构及在骨骼上的附着点
韧带和肌腱的外周结构有一定的相似地
方，两者都被疏松的结缔组织包裹，疏
松结缔组织在韧带中没有别的名称，但
在肌腱中被称为腱旁组织，它也更具有
结构性，它形成一层腱鞘以保护肌腱及
让它在内滑动。例如手指的屈肌腱中，
腱鞘包着整条肌腱，但其他肌腱中，腱 鞘也可能只包着肌腱的某一段
精品ppt
血液供应到这些组织的情况下，韧带疲劳时，微创
伤会不断积聚，最终可能精品使ppt 韧带断裂
19
主要有主动扩散和肌腱屈伸运动时滑液 被动挤入肌腱组织。传统观念认为肌腱 经外源性途径愈合，肌腱粘连组织是细 胞和血管张入断端的载体，粘连形成是 肌腱愈合的重要环节。但大量研究表明 腱鞘的滑液环境使肌腱具有内在的愈合 能力，从此人们认为外源性愈合途径不 再是肌腱愈合的重要因素。术后早期活 动使肌腱的外源性愈合优势转化为内源 性愈合优势。肌腱和韧带的相对滑动 （主动反主动肌腱功能方向的活动）既 限制了外来肉芽的生精品p长pt ，改善组织灌注20