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浅谈肌骨系统中的代偿与失代偿

随着生物力学、人体运动学、筋膜学等学科的发展,肌骨系统所引起的疼痛整体治疗被提及的越来越多。究其根本则是肌骨系统由于长短腿、扁平足、姿势等原因致局部区域出现功能异常后,人体内的筋膜、骨、关节囊、韧带、关节、肌肉等结构会发生一系列的代偿用以维持人体稳定和平衡。代偿机制是人体自我修复和保护的机制,通过相应结构的代偿使人体达到相对平衡的状态;当局部结构超出其代偿极限后会出现失代偿,表现出疼痛、功能异常和不适。简单来说,代偿是为了维持平衡,失代偿则是症状。目前对于代偿理论尚无完整说法,本文将以生物力学、人体运动学、筋膜学为理论基础来阐述肌骨系统疾病中骨、韧带、关节囊、肌肉、关节的代偿以及失代偿后的症状,旨在对肌骨系统导致疼痛的诊断病位和治疗起到部分启示作用。

1、韧带、关节囊代偿和失代偿:

韧带和关节囊是关节区域的静态稳定结构,不需要主动收缩即能稳定关节,亦能限制关节活动。连接在骨关节上的韧带较为坚韧,可贮存能量,对肌骨系统病变具有较强的代偿作用。骨与骨之间的位置发生改变后附着在骨头上方和关节之间的韧带和关节囊就会局部的牵张和缩短,当关节长时间维持固定动作而导致韧带、关节囊过度紧张或松弛,会限制关节的活动或降低关节的稳定性。当韧带、关节囊这类静态稳定结构承受的外力超过其代偿能力,就会发生韧带撕裂、关节囊损伤、挛缩等失代偿的表现。关节囊、韧带表面含有非常丰富的机械感受器,是维持本体感觉正常的重要结构。如踝关节的韧带松弛会导致踝关节稳定性降低,易反复扭伤;肩关节囊挛缩后导致肩周炎而位于更外层的肌肉则会开始收缩,用以维持关节的稳定。

 

2、肌肉代偿

肌肉是运动系统中重要的组成部分,也是常见的代偿方式之一。肌肉代偿是临床上较为关注的点,其引起疼痛较多且牵涉疾病较广,在考虑肌肉代偿的时候需要依据肌肉稳定和动力功能、结合交互抑制理论、姿势和生物力学影响去判断引起肌肉代偿的是韧带、关节囊还是姿势及生物力学原因。

2.1、肌肉的稳定性代偿

肌肉是关节的动态稳定结构,也具有“动态的韧带”之称。当韧带和关节囊代偿过度而不能维持关节稳定时,肌肉就会过度收缩用以维持关节的稳定。如在腰椎的过度前屈活动中,如果后纵韧带、黄韧带、棘上韧带、肌腱韧带都被过度拉长而不能稳定腰椎时,这时位于腰椎后面深部的多裂肌、回旋肌就会收缩用以维持稳定;膝关节的阔筋膜张肌髂胫束有人称为“动态的外侧副韧带”,当外侧副韧带超出其代偿能力时,阔筋膜张肌髂胫束会收缩来保持髌股关节的稳定。

2.2、肌肉的力量性代偿

肌肉除了稳定关节还扮演着产生动力的角色,人体运动学中依据肌肉功能分为主动肌、协同肌、拮抗肌、中和肌等。当主动肌力量足够时,其在完成动作中占据主导地位;而当主动肌由于失神经支配或者被抑制时,其协同肌则可能变为主动发力肌肉。如伸髋的主要肌肉为臀大肌,协同肌为腘绳肌,当长期久坐导致髂腰肌紧张,臀大肌交互抑制无力时,行走过程中的伸髋动作则主要由腘绳肌完成,肌肉的反复收缩导致紧张而出现大腿后侧牵拉感;又如肩关节外展主动肌三角肌和冈上肌,在外展过程前30°冈上肌发力,超过30°后三角肌和冈上肌共同收缩发力;当冈上肌损伤无力时,三角肌代偿发力而使肱骨头快速向上滚动撞击肩峰产生疼痛,这也是肩峰撞击综合征的一种原因。

当承受外力超过肌肉本身的代偿能力时,会引起肌肉附着骨骼的力线改变,致肌肉所跨关节受力不平衡而出现关节结构和功能变化。

3、关节之间代偿

关节代偿是引起疼痛的常见问题, 一个关节的位置改变会导致邻近关节的位置变化,导致姿势变化或异常;一个关节的功能改变导致邻近关节的功能代偿,而后可出现损伤、活动受限和疼痛。

3.1、关节结构性代偿——姿势:

从下至上的排列方式造成了下位关节出现位置变化后,其上方关节都会发生代偿,导致姿势的变化。人体的姿势变化往往是由于人体想处于最省力、最舒适的状态,当然有些姿势异常也是因为逃避疼痛。如人由于功能性长短腿长期单侧受力可能发展为功能性扁平足,站立时足旋前、胫骨内旋、膝关节屈曲、股骨内旋、骨盆前倾等;如骨盆后倾人群中,重心后移,腰椎、胸椎都会屈曲用以维持重心,骨盆后倾会导致腰椎变直、胸椎后凸增大、颈曲变直、肩胛骨外展、下回旋、肱骨内旋,这些都是关节结构代偿。有一类腰椎间盘突出症患者的避痛姿势会出现躯干的侧屈,其根本原因是为了增加神经根和椎间盘的间隙:肩上型的向对侧侧弯,腋下型向同侧侧弯。

3.2、关节功能性代偿:

除了关节位置变化导致的姿势代偿,也应考虑到关节功能活动的代偿。Michael Boyle提出逐个关节理论,其认为关节本身具有偏向灵活性和偏向稳定性的属性:上颈段由于旋转活动占颈椎活动度的50%,故为灵活关节;下颈段为稳定关节;胸椎在躯干旋转中有着重要作用,为灵活关节;腰椎、骨盆则为稳定关节;髋关节在三个平面均能活动,为灵活关节;膝关节为稳定关节;踝关节则为灵活关节。如在颈部旋转活动受限中,上颈段活动度为35°-40°,是颈部旋转活动度的一半,由于枕下肌群紧张导致上颈段旋转活动不足后,下颈段过度代偿旋转而引起颈椎稳定性降低,出现疼痛和活动受限;肩关节外展活动受限时,肱骨活动度低,肩胛胸壁关节的肩胛骨会过度的旋转用以代偿肩肱节律而完成外展活动;腰椎骨盆节律中,弯腰共110°的活动,腰椎活动40°,而髋关节活动70°。由于久坐导致臀肌紧张而限制髋关节活动时,会引起腰椎的过度活动,稳定性不足而引起一系列的下背部疼痛。关节功能性代偿一般发生在相邻关节或更远的关节。

4、筋膜代偿

    存在于人体中从上到下的结缔组织——筋膜是维持人体平衡的张拉结构,其不仅包裹着肌肉、神经、骨,亦包裹着内脏。当人们单侧发力较多,会导致身体一侧筋膜强化而导致姿势失衡和胶原纤维紊乱,筋膜组织就像是穿在人体皮下的一层紧身衣,一处出现紧张或增生会导致其他区域代偿性的拉长,继而出现疼痛。这种代偿方式是不固定的,有可能升序,也有可能降序,有可能向同侧,也有可能向对侧。肌骨系统疼痛也可能跟内部或内脏筋膜有关,如表现为绞痛的疼痛往往跟内脏筋膜僵化,出现结石在内脏管道中,筋膜无法适应晶体通过引发的突然拉伸所致。有些内脏疼痛在处理外在筋膜时能有很好的效果,国外已有利用干针刺激肌筋膜疼痛障碍触发点治疗间歇性心绞痛等。对筋膜代偿影响非常大的还包括疤痕,筋膜含有多种类型:浅筋膜、肌外膜、肌束膜、肌内膜等、腱膜、骨膜,每层筋膜的解剖层次不尽相同。做缝合时如果不同层次的筋膜缝合在一起会导致局部筋膜的增生、瘢痕化而引起局部筋膜张力异常,这时全身内外上下的筋膜都会出现代偿而引起功能紊乱,如产生疼痛、内脏功能障碍、活动受限等。筋膜的代偿是存在于全身上下的,但是无规矩可循,尽管目前出现了肌筋膜链、螺旋链等概念,但依然无法寻找到固有规律。可能很多年前的一次踝关节扭伤,导致局部筋膜增生而在多年以后出现腰部或颈部的疼痛。筋膜代偿是常见的代偿方式,由于其存在于肌肉、骨骼、韧带等结构上,往往多种代偿共同存在,临床中应多注意患者外伤史:如手术、疤痕、外伤等。

 

5、骨的代偿

    骨是支撑人体的重要结构,其外缘包裹着骨膜,是韧带、肌肉的附着部位,两块骨头即能组成关节。当肌肉、韧带等结构过度紧张时,可导致肌肉附着点的区域局部应力增加,该区域的成骨细胞和破骨细胞发生数量变化,而形成骨质增生;Wolf定律讲述骨能在变化的外力环境中,通过内部调整,以最佳结构来适应变化的外部环境。如足跟骨刺的人可能由于足底筋膜反复受到牵拉力而导致其附着在跟骨的区域应力增加,形成足跟骨刺;经常跑步、跳跃的人由于股四头肌肌腱的牵拉导致胫骨粗隆明显增大。骨骼凭借自身的刚度、强度、韧性、稳定性等特点,以及内部结构的微变与塑形,可对绝大部分外力发挥代偿作用。如骨膜过度紧张,导致骨内静脉循环障碍使骨内压增高出现静息痛等。

 

6、探讨

代偿是一个结构、区域发生变化后,其他结构区域都会发生一系列的变化用以维持全身稳定和动态平衡。虽无明确代偿方向,但可依据骨、韧带、关节囊、肌肉、关节、筋膜的代偿,结合生物力学、人体运动学、筋膜学推断出肌骨系统局部出现损伤往往会影响整体功能,而治疗局部疼痛也不再从局部考虑,这即是被现代康复所推崇的整体疗法。当发生一个结构的代偿,其余结构也会代偿:超出韧带、关节囊的代偿能力后,肌肉将会代偿;肌肉过度紧张、无力失衡后,将会导致关节位置变化;关节位置变化,肌肉局部附着点反复受到牵拉将会导致骨的形态变化;筋膜存在于所有结构上,故任何结构变化都会被影响。中国软组织外科学之父宣蜇人对于代偿提出系列补偿调节和对应补偿调节两个概念,系列补偿调节是局部肌肉出现损伤后,同侧上下侧的肌肉会产生代偿维持稳定;对应补偿调节是局部肌肉出现损伤后,对侧上下侧的肌肉会产生代偿维持稳定;总结即为局部肌肉损伤导致整体生物力学变化而会逐渐导致全身性代偿。物理治疗师先驱Vladimir Janda认为人体代偿应该分为水平适应和垂直适应,水平适应即为当局部肌肉损伤时,其他软组织会产生代偿维持人体的平衡,这只发生在肌骨水平的;而垂直适应则是局部肌肉损伤后,除了软组织的代偿还会影响到脑的功能,导致脑功能的变化。肌肉是效应器,其收缩是由于感受器感受信号后通过传入神经进入中枢整合通过传出神经后支配肌肉的收缩或放松,当肌肉长时间收缩或放松会导致脑功能变化,与中枢敏化的概念类似。现代康复尤其是牵涉到动作模式评估的流派其认为的代偿方式更多关注垂直适应。对于肌骨系统的代偿,不应该只着眼于局部结构,要结合生物力学、人体运动学和筋膜学等学科,通过下肢生物力学分析、姿势评估、软组织评估等方法,确定局部与整体的相互影响。在治疗由肌骨系统代偿而引起的多部位疼痛的人群中,通过筋膜、韧带、关节囊、肌肉、关节、骨的代偿来去分析其根本原因,为疼痛的整体治疗提供理论基础,对诊断病位和治疗提供思路,能有效提升临床信心和治疗效果。

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