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《運動傷害小教室》 肌腱病變(Tendinopathy) 上篇

Updated: Mar 2, 2020


肌腱(Tendon)是肌肉和骨頭交界處的構造,基本上人體每一條肌肉都是透過肌腱和骨頭進行連接。大家最常聽到的肌腱應該就屬位在我們小腿後側的阿基里斯腱,但其實人體中有高達 600 多條肌腱負責將肌肉所產生的力量傳遞到骨頭。接下來就要簡單介紹一下所謂的肌腱病變(Tendinopathy)。


簡介(Introduction)

在講肌腱病變之前我們要來先釐清一下名詞的問題(Terminology)。以醫學上來說關於肌腱出現問題主要會看到三個不同的名詞:

  • Tendinitis/Tendonitis(肌腱炎)

  • Tendinosis(肌腱退化)

  • Tendinopathy(肌腱病變)

肌腱炎(Tendinitis)顧名思義在強調這個肌腱有發炎的狀況,典型的狀況有所謂的紅腫熱痛,並且可以看到組織水腫與局部血流量的增加以及一些發炎物質在組織中。這樣的狀況通常是在一些自體免疫疾病或是肌腱出現斷裂等急性狀況的表現。

肌腱退化(Tendinosis)則是一個退化性的表現,在組織學上會看到退化區域的細胞凋亡,細胞數量逐漸減少,膠原蛋白(Collagen fiber)的排列散亂且數量降低等等。

在 1990 年代 Maffulli 等人提倡以 Tendinopathy(肌腱病變)取代前兩者,以前的研究中其實不管是 Tendinitis 或是 Tendinoisis 都是泛指肌腱有受傷產生疼痛或腫脹的狀況。Tendinitis 特別強調發炎的過程,Tendinosis 則沒有一個很明確的定義。在一些肌腱疼痛、腫脹的案例中,不一定全部都有發炎反應,所以在這之後大部分的人就採用廣義的 Tendinopathy(肌腱病變)來泛指除了斷裂以外所有因為外力而加劇的不正常的肌腱變異


構造(Structure)

肌腱的組成有 70% 是以水分為主,其他剩餘的成分如下:

  • 膠原蛋白纖維(Collagen fiber)佔了剩餘的 90% 主要以第一型膠原纖維(Type I Collagen fiber)為主,這些膠原纖維主要是由纖維母細胞(Fibroblast)所分泌的,是構成肌腱張力跟強度最重要的因子

  • 細胞間質(Ground substance/Extra cellular matrix, ECM)佔了剩餘的 10% 細胞間質簡單來講就是除了細胞以外的其他物質,這部分是由肌腱細胞(Tenocyte)所分泌的,主要成份有蛋白聚糖(Proteoglycans)負責和水分結合產生肌腱對於壓迫力的抗性(Cpmpressive strength),其他就是一些化學物質或是小分子會去影響到細胞的一些表現與物質的分泌。

  • 彈性蛋白(Elastin)佔了剩餘的 1% 主要的功能就是維持一些肌腱的彈性,也因為它的比例很少,所以其實肌腱不是一個非常具有彈性的組織。

  • 細胞(Cell)佔的數量相對少 主要有負責分泌 ECM 的肌腱細胞(Tenocyte)與一些內皮細胞(Endothelial cell)及巨大細胞(Mast cell)。值得注意的是肌腱細胞對於外來負重的反應很慢,並非即時可以產生出 ECM。

特性與功能(Property and Function)

肌腱最主要的功能就是將力量傳過關節以完成動作,同時也扮演著穩定關節的角色。透過擠壓或拉伸肌腱,也會傳遞一些化學訊號造成組織的一些增生、基因的表現、蛋白質的合成或細胞的凋亡等。剛剛上面有講到肌腱其實不是一個非常具有彈性的結構,但對於彈跳等動作扮演著相當重要的角色,它可以將彈性位能儲存並且在短時間內釋放,也就是所謂的伸展收縮循環(Stretch shortening cycle)。

肌腱在低負重程度下有一定的彈性,但是隨著力量越大,肌腱也會變得越硬(Stiffness),如果超過負荷就會有斷裂的危險。一般而言如果肌腱被拉扯高過 6-8% 就可能會有部分斷裂的情形,10% 則會有全斷的風險。另外肌腱其實對於代謝的需求很低,所以在正常的肌腱中是沒有太多的血流量的,不同肌腱的血液支配也不同,有些肌腱的某些部位血流量很少甚至是沒有血管支配,例如:

  • 棘上肌腱(Supraspinatus):位在肱股頭附著點往內 1 公分左右

  • 阿基里斯腱(Achilles tendon):位於跟骨附著點往上 2-7 公分附近

而這些在原本就已經較少血流量的肌腱中又更少血流量的位置也常常是容易斷裂、退化或產生病變的位置

當肌腱遇到外力時會有以下三種狀況:

  • Adaptation(適應) Tenocyte 會對外力產生反應,並藉分泌一些化學物質以增加膠原纖維的合成。

  • Overload(超負荷) 急性時會造成組織水腫與發炎,慢性則是造成一些退化性的改變。

  • Underload(負荷不足) 如果長期不使用導致負荷不足一樣會產生不良的影響,例如細胞凋亡等。


病生理學(Aetiology and Pathophysiology)

關於肌腱病變的病生理學一直沒有一個非常詳盡的說法,但我們可以發現一個健康的肌腱和病變的肌腱在顯微鏡底下有著不小的差異。

簡單來說,病變的肌腱會看到比較多的細胞浸潤(包括巨噬細胞、巨大細胞等等),比較不規則的膠原纖維排列,也可看到 ECM 中有很多的蛋白聚糖(Proteoglycans),這也是為什麼會腫脹的原因,因為蛋白聚糖會和水結合,此外也可以看到血管新生的狀況,而通常血管和神經是相伴相生的,神經的增生也造成了疼痛的加劇。有非常多理論嘗試要去解釋發生病變的原因,最一開始主要的理論有兩個:

  • Mechanical Damage Theory(機械性破壞理論) 這個理論強調是因為有一次的物理性事件造成膠原纖維為受損或斷裂進而引發一系列的生化反應包括:生成更多的 Type III Collagen fiber 取代原本的 Type I分泌過多的 ECM 導致水分被抓在細胞內形成腫脹、錯亂的細胞與蛋白排列等等。

  • Failed Healing Theory(修復失敗理論) 這個理論則是說因為在修復過往的微型創傷(Microtrauma)的過程中,因為各種內在與外在因素的影響而造成修復失敗,失敗之後就導致一連串的生化反應包括血管新生、蛋白排列異常、間質的改變等等。

後來 Cook 等人提出了一個連續模型,來解釋這整個病變的過程,也是目前談到肌腱病變最常使用到的模組之一。

Figure from Cook et al (2009), Ref (1)

這個模型主要提出一條肌腱會因為外力而產生一個連續行的變化,適當的外力可以維持肌腱的健康,然而過多或過少都會造成肌腱病變。主要分為下面兩個階段:

  • Reactive Tendinopathy(反應性肌腱病變) 這個階段是一個相對暫時的階段,主要來自於一小段時間的過度訓練所導致的結果。最一開始肌腱細胞會因為些外力而分泌出很多 Proteoglycans 造成水分蓄積在肌腱內而引起腫脹,這也可以說是一種保護機制,藉由增加截面積與厚度來減少肌腱受到的張力與壓力(正常健康的肌腱應該是透過膠原纖維蛋白被拉長之後自然產生的強度,會需要透過別的方式代表已經超出原本肌腱的負荷)。不過這個階段基本上是可逆的,只要有適度的休息就可以慢慢恢復,而這時候膠原纖維蛋白的排列也大致正常,只是整體而言比較腫脹而已。

Figure from Chang et al (2014), Ref (2)

由上圖可以看出,膠原纖維的產生(綠線)並非非常及時,和因為受力所造成的一些分解(紅線)比起來有些供不應求,所以整體而言的淨合成(紫線)在前 24 小時是呈現負值。這也可以解釋為何我們一般在進行增強式訓練時會特別注意訓練量以及不要連續兩天都進行訓練。因為肌腱需要足夠的休息才可以恢復到正常狀態

  • Degenerative Tendinopathy(退化性肌腱病變) 如果在 Reactive tendinopathy 的狀況下仍舊持續訓練的話,肌腱無法承受其強度,便無法修復(Dysrepair)。在這個階段,可以看到更多的細胞浸潤與 Proteoglycan 及纖維蛋白的產生,因為水分會被保留在肌腱內部,所以會造成新生的膠原纖維蛋白排列混亂,而其他的一些生化訊息因子也會使新生的膠原纖維蛋白多數為 Type III,降低肌腱的強度。接下來就進展到退化性的肌腱病變,到這個程度時,其實就不太可逆了。在退化性的肌腱中會看到一些區域沒有什麼細胞存在,只剩下一些細胞間質與少量的膠原纖維,取而代之的是新生的血管與神經。

風險因子(Risk Factor)

在現代醫學中,很少有一個疾病的成因是由單一因子所造成的,通常都是由多個不同的因子共同作用之下所產生的結果。風險因子可以大致上分為內在因子與外在因子,而分別可以從三個角度來思考:

  • Anatomy(解剖) 血流的支配(有些部位血流量本身就比其他地方少)、天生的一些構造異常

  • Biology(生物) 年齡、基因、性別、其他疾病(舊傷、三高...)、藥物(類固醇、奎寧類)

  • Biomechanics(生物力學) 關節活動度、神經肌肉連結、扁平足、地面、鞋子、訓練錯誤

在處理疾病或是預防疾病產生的時候可以想想哪些是我們可以改變的,年齡、性別、血流支配可能無法改變,但我們可以改變訓練的模式,矯正身體的失能(扁平足等),改善整體身體狀態(控制三高)。


診斷(Diagnosis)

在診斷上通常我們還是依照病史來進行判斷。肌腱病變最常見的主訴就是痛,而且通常這個痛可能已經持續已久,也無法明確說出從哪一個時間點開始。通常在剛開始運動以及運動結束後疼痛最明顯,在運動過程中反而還好。配合上影像學的檢查,以超音波最為方便,因為可以看到即時的影像也可以就由 Power Doppler 來看出是否有血流量增加的情形。MRI 也是另一個選擇,不過因為價格相對昂貴,所以通常會做到 MRI 是為了看周遭是否有其他的結構異常。

 

打到這邊先暫時休息一下,下半段我們會繼續談談關於肌腱病變的分級與處理方式。


Dr. M 我們下次見!


References

1. Cook JL, Purdam CR. Is tendon pathology a continuum? A pathology model to explain the clinical presentation of load-induced tendinopathy. British journal of sports medicine. 2009;43(6):409-16.

2. Chang S-W, Buehler MJ. Molecular biomechanics of collagen molecules. Materials Today. 2014;17(2):70-6.

3. Maffulli N, Sharma P, Luscombe KL. Achilles tendinopathy: aetiology and management. Journal of the Royal Society of Medicine. 2004;97(10):472-6.

4. Scott A, Backman LJ, Speed C. Tendinopathy: update on pathophysiology. journal of orthopaedic & sports physical therapy. 2015;45(11):833-41.




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