Painful Connections: Densification Versus Fibrosis of Fascia
痛苦的聯(lián)系：筋膜致密化與纖維化

【摘要】
深筋膜長期以來一直被認為是疼痛的來源，繼發(fā)于神經(jīng)疼痛受體被卷入筋膜所受的病理變化中。致密化和纖維化就是其中之一。它們可以改變深筋膜的力學(xué)特性，損害下層肌肉或器官的功能。區(qū)分筋膜的這兩種不同變化，了解筋膜內(nèi)的結(jié)締組織基質(zhì)以及所涉及的機械力，將有可能指定更具體的治療模式來緩解慢性疼痛綜合征。這篇綜述對深筋膜及其力學(xué)性能進行了全面描述，以確定可能導(dǎo)致疼痛的各種變化。飲食、運動和過度使用綜合征能夠改變筋膜內(nèi)松散結(jié)締組織的粘度，導(dǎo)致致密化，這種改變很容易逆轉(zhuǎn)。創(chuàng)傷、手術(shù)、糖尿病，衰老會改變筋膜的纖維層，導(dǎo)致筋膜纖維化。
這篇文章是肌筋膜疼痛專題集的一部分

美國紐約州圖羅骨病醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)生物醫(yī)學(xué)系
意大利帕多瓦大學(xué)分子醫(yī)學(xué)系

介紹

深筋膜被認為是疼痛的起源之一[?]。然而，目前還沒有確定深筋膜必須發(fā)生什么樣的改變才能解釋疼痛。術(shù)語“纖維化”和“致密化”通常用于表示這種筋膜改變[，??]。然而，這兩個術(shù)語不能互換。一方面，纖維化與瘢痕形成過程相似，纖維結(jié)締組織沉積過多，反映了修復(fù)或反應(yīng)過程。它可以破壞相關(guān)組織的結(jié)構(gòu)和功能。另一方面，致密化表明筋膜的密度增加。這能夠在不改變筋膜總體結(jié)構(gòu)的情況下改變筋膜的機械特性（圖）。1231
Dupuytren's病[]和嗜酸性粒細胞性筋膜炎[]可被視為筋膜纖維化的典型例子，而慢性非特異性頸部疼痛似乎與筋膜致密化有關(guān)[??]。事實上，在大多數(shù)情況下，尚不清楚是筋膜致密化還是筋膜纖維化。這種缺乏確定性不僅會導(dǎo)致術(shù)語上的混亂，而且意味著可以對筋膜應(yīng)用非常不同的治療方式來緩解疼痛。如果沒有一個具體的基本機制得到承認，也沒有普遍接受的標準或指標，就沒有推薦特定治療的依據(jù)。只有對筋膜解剖和結(jié)構(gòu)有了清晰的了解，才能做出準確的鑒別診斷。

圖1胸鎖乳突肌上方頸部深筋膜的超聲檢查。深封檐帶用紅色箭
頭高亮顯示。a正常筋膜，中間可見兩層纖維層（白色層）和疏
松結(jié)締組織（黑色）。b同一筋膜致密化：疏松結(jié)締組織增多，纖維層正常。深筋膜的總厚度增加。c同一筋膜纖維化。纖維成分隨著筋膜總厚度的增加而增加（在該患者中，其測量值為1.8mm）

了解筋膜的哪些變化可能導(dǎo)致疼痛。只有到那時，才有可能開出正確的治療方法。
在這里，我們試圖提供筋膜及其組織、結(jié)締組織和神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的總體描述，以及它們與鄰近組織的關(guān)系。并對筋膜的力學(xué)性能進行了討論。通過這樣的描述，可以為識別導(dǎo)致疼痛的筋膜的各種變化以及制定適當(dāng)?shù)奶弁垂芾聿呗缘於ɑA(chǔ)。

深筋膜的微觀和宏觀特征

深層筋膜基本上是由I型膠原組織成許多纖維束形成的，這些纖維束以不同的方式排列方向。還必須認識到，除了骨骼的情況外，III型膠原總是伴隨著I型膠原，盡管I∶III的比例可能變化很大。

人們認識到，在快速生長、傷口愈合、再生和修復(fù)以及胎兒發(fā)育期間，組織中含有更豐富的III型膠原。III型膠原的水平在不同類型的筋膜中也可能不同，但尚未對此進行徹底研究。

深筋膜以前被歸類為不規(guī)則的致密結(jié)締組織。但最近的研究[-]表明，深筋膜由2-3層平行的膠原纖維束組成，每層的平均厚度為277μm（±SD 86.1μm）。這些層由平行的膠原纖維束組成，膠原纖維束呈波浪狀排列。此外，相鄰層的膠原纖維定向在不同的方向，形成75–80°的角度。每一層都被一層松散的結(jié)締組織（平均厚度43±12μm）隔開，這層結(jié)締組織允許幾層在相鄰的結(jié)締組織上滑動。默認的假設(shè)是，疏松結(jié)締組織含有更豐富水平的III型膠原。由于疏松結(jié)締組織的這些層，從力學(xué)的角度來看，每個纖維層都可以被認為獨立發(fā)揮作用。此外，只有當(dāng)所有組件層能夠在彼此之上平滑地滑動時，這種結(jié)構(gòu)才能夠正常工作。

筋膜的其他結(jié)構(gòu)部件已經(jīng)確定。彈性蛋白纖維存在于疏松的結(jié)締組織中。還有蛋白多糖，以及糖胺聚糖透明質(zhì)酸（透明質(zhì)酸；HA）。后者發(fā)生在疏松結(jié)締組織中的較高水平，可能在疼痛的病因中發(fā)揮重要作用[]。

深筋膜的力學(xué)性能

最近，研究人員試圖描述深筋膜的機械特性，主要集中在它們遠距離傳遞肌肉力量的能力上，并將其歸因于膠原纖維[-]。到目前為止，已經(jīng)通過對組織進行整體測試來評估組織，例如對所有相鄰的致密層應(yīng)用相同的機械條件。由于規(guī)劃替代實驗程序的內(nèi)在困難，這種方法當(dāng)然是合理的。但這是理解深筋膜的一個主要障礙，因為在這個模型中沒有正確考慮松散結(jié)締層的影響。

事實上，與肌腱相比，膠原纖維的多層組織意味著更復(fù)雜的機械行為。纖維束的定向確保筋膜在不同方向上施加拉力（多軸載荷）和組織各向異性的情況下提供強度的能力，如在人類供體[，??]或動物模型[]上進行的實驗。此外，與其他結(jié)締組織一樣，深筋膜表現(xiàn)出獨特的粘彈性特性，具有重要的功能意義。其中之一是深筋膜顯示出高剛度或低剛度，這取決于加載速率[]。

深筋膜的強度特性

實驗測試表明，寬度為1cm的深筋膜條的抗拉強度可超過390N[]。此外，力量似乎與肌肉質(zhì)量和最大收縮力有關(guān)。這一事實使我們有可能假設(shè)深筋膜像肌腱一樣工作，將力從一個節(jié)段傳遞到另一個節(jié)段。例如，臀大肌的收縮會將闊筋膜一直拉伸到它插入的點。然后，闊筋膜將沿著髂脛束在縱向方向上傳遞該力，將張力延伸到腳筋膜的前外側(cè)部分和膝前支持帶中。Trindade等人[]證明，人類顳深筋膜在將顳肌產(chǎn)生的拉伸和剪切載荷傳遞到咀嚼系統(tǒng)中起著重要作用。

深筋膜的剛度特性

膠原纖維的空間布置導(dǎo)致與組織剛度相關(guān)的各向異性特征。例如，Hurschler等人[]報告稱，腿部深筋膜單位寬度的平均結(jié)構(gòu)剛度在縱向為50.9±33 N/mm，在橫向為46.4±16 N/mm。我們的研究證實，腿部深筋膜縱向比橫向更硬[??]。橫向方向上較低的剛度可能與深筋膜適應(yīng)肌肉纖維收縮的能力有關(guān)。縱向方向上更高的剛度可以允許筋膜以類似于肌腱的方式傳遞部分肌肉收縮力。縱向或橫向剛度的任何變化都可能導(dǎo)致產(chǎn)生和傳遞肌肉收縮力的能力。

非線性應(yīng)力-應(yīng)變行為

對筋膜膜對單軸載荷試驗的力學(xué)反應(yīng)的分析表明，與其他結(jié)締組織類似，具有典型的非線性行為[，]。筋膜應(yīng)力-應(yīng)變曲線的三個典型區(qū)域可以區(qū)分：“腳趾”區(qū)域、線性區(qū)域和失效區(qū)域。“腳趾”區(qū)域接近未變形狀態(tài)。在該區(qū)域中，組織具有低硬度，這是一種與組織的卷曲構(gòu)象有關(guān)的機械特性膠原纖維和彈性蛋白纖維的高順應(yīng)性。在對腿部深筋膜樣本進行的實驗測試中[，??]，發(fā)現(xiàn)“腳趾”區(qū)域延伸高達4%的應(yīng)變。高于該值（線性區(qū)域），組織表現(xiàn)出更大的剛度和幾乎線性的響應(yīng)。在該區(qū)域，應(yīng)力增量與應(yīng)變增量成正比。隨著應(yīng)變的增加，深筋膜會發(fā)生“損傷現(xiàn)象”，包括硬度的逐漸降低，直至組織完全失效。在一些腿部深筋膜的樣本中，發(fā)現(xiàn)了漸進性失效，從大約12%的應(yīng)變開始。這種失效被認為是膠原纖維損傷的結(jié)果。由于深筋膜的各向異性特征，已發(fā)現(xiàn)應(yīng)力-應(yīng)變曲線取決于加載方向[??，]。此外，根據(jù)所考慮的隔室，機械響應(yīng)也有所不同。例如，我們的研究表明，從前腿隔室中提取的樣本比從后腿隔室中取出的樣本更硬[??]。這些數(shù)據(jù)可能是解釋為什么在臨床實踐中，前室綜合征比后室綜合征更頻繁發(fā)生的原因之一。

深筋膜的應(yīng)力松弛

應(yīng)力松弛是深筋膜粘彈性的典型現(xiàn)象之一。它包括當(dāng)組
織突然拉伸并在一段時間內(nèi)保持拉伸時，組織內(nèi)的應(yīng)力
減少。這種行為是由于結(jié)構(gòu)成分的重新排列，以及液相
在整個時間段內(nèi)的遷移，導(dǎo)致應(yīng)力衰減作為宏觀效應(yīng)。
應(yīng)力松弛趨勢的特征是在過程的早期階段應(yīng)力值顯著降
低。對腿深筋膜的實驗測試表明，在最初的120秒內(nèi)，
應(yīng)力松弛約為30%，在240 s的觀察時間內(nèi)，應(yīng)力下降代
表了松弛過程的90%[??]。

在評估腿深筋膜的短期行為時，這意味著90%的應(yīng)力松弛發(fā)生在施加應(yīng)變后的第一分鐘，在上述時間間隔內(nèi)達到幾乎穩(wěn)定的狀態(tài)。功能含義來源于這一實驗觀察結(jié)果。例如，這表明要放松筋膜，在拉伸過程中，該位置必須保持至少1分鐘。深筋膜的應(yīng)力松弛特性在康復(fù)中通常很重要。Wójcik等人[]評估了髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后筋膜松弛對緊張肌肉的有效性。結(jié)果表明，筋膜松弛技術(shù)顯著縮短了手術(shù)髖關(guān)節(jié)的恢復(fù)時間，消除了肌肉緊張，從而也有助于改善運動范圍。

磁滯

滯后現(xiàn)象是與深筋膜組織的粘彈性性質(zhì)有關(guān)的另一個典型現(xiàn)象。通常，磁滯可以由組織在加載-卸載循環(huán)中損失的能量來定義。對不同結(jié)締組織的幾項實驗測試表明，磁滯隨加載-卸載循環(huán)特征加載速率的增加而減小[]。對于深筋膜，從功能的角度來看，在機械效率（即低能量損失）變得重要的情況下，例如在快速運動中，這具有重要的后果。事實上，就鋼筋束結(jié)構(gòu)而言，隨著加載速率的增加，深筋膜磁滯的減小提高了彈性儲能和回彈的能力。

疏松結(jié)締組織的力學(xué)性能

從力學(xué)的角度來看，松散的結(jié)締組織具有確保兩個致密纖維層自主性的基本作用。只有當(dāng)松散的結(jié)締組織具有低粘度時，相鄰的致密纖維層才能被拉伸并沿著不同的方向傳遞力，而不會相互干擾。此外，松散的結(jié)締組織在深筋膜適應(yīng)收縮過程中下層肌肉體積變化的能力中起著基本作用。

盡管疏松結(jié)締組織普遍存在于全身，并且在利用機械拉伸的各種療法以及正常運動和鍛煉中具有潛在的重要性，但對疏松結(jié)締組織的生物力學(xué)行為知之甚少。為了更好地理解這一點，有必要研究其組成。疏松結(jié)締組織的主要成分是水、離子和糖胺聚糖，HA患病率較高。HA存在于深筋膜的致密層之間以及深筋膜和下層肌肉之間。在骨骼肌中，HA存在于肌外膜、肌周和肌內(nèi)膜[，]，它們是筋膜的延伸。

血管周圍和神經(jīng)周圍筋膜也含有高水平的HA。HA是由筋膜內(nèi)稱為筋膜細胞的特定細胞分泌的[]。這些成纖維細胞樣細胞可能來源于單核細胞/巨噬細胞，類似于關(guān)節(jié)和眼睛的HA分泌細胞。在關(guān)節(jié)中，這些被稱為滑膜細胞，分泌滑液的HA。在眼睛中，它們被稱為透明細胞，負責(zé)玻璃體的HA。透明質(zhì)酸既作為單個分子存在，也作為有助于筋膜結(jié)構(gòu)和機械性能的大分子復(fù)合物存在。透明質(zhì)酸是一種潤滑劑，可以使關(guān)節(jié)和結(jié)締組織正常滑動。這些滑動相互作用很可能受到富含HA基質(zhì)的組成和功效的影響。

Goetz和Baer[]分析了腕管的滑膜下結(jié)締組織，這可以被認為與筋膜相關(guān)的松散結(jié)締組織相當(dāng)。它在指屈肌腱和正中神經(jīng)周圍分層排列。其厚度約為0.22毫米，與筋膜疏松結(jié)締組織的厚度相似。它的主要作用是幫助肌腱滑動。該研究的目的是表征組織的滲透性及其對壓縮載荷的時間依賴性響應(yīng)，與滲透流體的自由流動能力有關(guān)。平均組織滲透率為8.78×10?15 m4/Ns，略大于關(guān)節(jié)軟骨的滲透率。在恒定壓縮載荷下的行為表現(xiàn)出時間依賴性，平均初始模量為395kPa，在穩(wěn)態(tài)階段（從最初施加載荷起約25分鐘）逐漸降至285kPa。作者發(fā)現(xiàn)在恒定載荷下有廣泛的機械響應(yīng)。這與年齡、性別或收獲地點無關(guān)。未來，可以在深筋膜上進行類似的實驗測試，以闡明松散組織在確保致密結(jié)締層滑動能力方面的作用。目前還沒有類似的測試。由于文獻中缺乏數(shù)據(jù)，我們只能假設(shè)維持筋膜功能的必要條件是什么，以及它們的生理學(xué)可能發(fā)生變化的原因

深筋膜可能的改變

考慮到我們對深筋膜復(fù)雜結(jié)構(gòu)的理解，我們假設(shè)它們可能會受到至少兩種不同類型的改變：（1）影響不同層之間滑動系統(tǒng)的松散部件的損壞，以及（2）影響載荷傳遞能力的纖維部件的損壞。Langevin等人最近的工作[?]將注意力集中在致密層的滑動能力上，這是介于其間的松散結(jié)締組織層中發(fā)生的剪切應(yīng)變的直接影響。他們發(fā)現(xiàn)，在患有慢性腰痛的男性中，疏松結(jié)締層的剪切應(yīng)變能力與以下變量之間存在顯著相關(guān)性：肌周結(jié)締組織厚度；回聲；軀干屈曲活動范圍；和行李箱擴展。這證明了改變胸腰椎筋膜層滑動在腰痛中的重要性。

圖2 a由于存在低粘性松散結(jié)締組織，兩個纖維層可以自由滑動。這允許這些層在不同的方向上獨立地傳遞力（由橙色箭頭表示）。b疏松結(jié)締組織的致密化，用紅色閃光表示的光改變了兩個纖維層之間的滑動。力的傳遞可以以一種不容易定義的方式進行改變。致密化點周圍的組織可能會受到強烈的機械應(yīng)力

最近，Stecco等人【??】已經(jīng)證明，運動范圍的減少和頸部深筋膜厚度的增加之間存在相關(guān)性。這些作者使用超聲波分析了健康參與者和慢性非特異性頸部疼痛患者的狹窄乳突肌筋膜。他們發(fā)現(xiàn)第一組筋膜的平均厚度為1.1mm，第二組為1.8mm。病例組和對照組的運動范圍和筋膜厚度之間的Pearson相關(guān)秩檢驗的值為r=0.915。因此，這些作者建議在臨床實踐中使用超聲檢查來評估深筋膜。SCM筋膜厚度>1.5 mm可被視為診斷慢性頸部疼痛受試者肌筋膜疾病的臨界值。此外，這項研究表明，筋膜厚度的變化與疏松結(jié)締組織數(shù)量的增加有關(guān)，但與致密結(jié)締組織無關(guān)。事實上，在健康參與者中，SCM的深筋膜表現(xiàn)為白色纖維層，而在所有患者中，形成深筋膜的亞層通過疏松結(jié)締組織的厚度增加而被識別。 在 兩 個 纖 維 亞 層 之 間 出 現(xiàn) 黑 色 層 （ 平 均 厚 度 為0.36mm）（平均厚度0.53mm）。在以下章節(jié)中，將研究這兩個成分變化的可能原因以及對筋膜功能的影響。

結(jié)締組織疏松改變的原因

Piehl-Aulin等人【】證明了運動后HA的積累。我們可以假設(shè)，在所有過度使用綜合征中，筋膜內(nèi)和筋膜表面的HA數(shù)量都會增加。與滑膜關(guān)節(jié)類似，HA產(chǎn)量的增加是提高兩個表面之間滑動效率的最初嘗試。HA的增加不僅與潤滑功能的改善有關(guān)，還與粘度的增加有關(guān)，特別是如果它是在薄層內(nèi)結(jié)構(gòu)的。事實上，在高濃度下，HA表現(xiàn)得像非牛頓流體，并且變得更粘稠[，]，因為HA鏈糾纏在一起，有助于溶液的流體動力學(xué)特性。此外，Tadmor等人[]表明，當(dāng)HA被組織成層時，粘度隨著兩個表面之間距離的增加而顯著增加。筋膜內(nèi)疏松結(jié)締組織的粘度增加可能導(dǎo)致深層筋膜膠原纖維層之間的滑動減少。這可能被患者視為筋膜僵硬的增加。

一些作者試圖改變外源性添加的HA的分子結(jié)構(gòu)，目的是改變細胞外基質(zhì)（ECM）的機械特性。例如，Chin等人[]證明，與水處理的對照組相比，用高分子量酪胺取代的HA處理的筋膜ECM表現(xiàn)出低負荷彈性機械性能，特別是較低的腳趾模量、較低腳趾剛度的趨勢和較高的過渡應(yīng)變。

疏松結(jié)締組織的力學(xué)特性也隨著溫度的變化而變化。特別是，當(dāng)溫度升高到>40°C[]時，HA鏈的三維超結(jié)構(gòu)逐漸分解。這可以解釋許多物理療法（激光等）和一般熱身的效果。溫度升高會破壞上層結(jié)構(gòu)，從而降低粘度。

此外，pH值的改變也會改變疏松結(jié)締組織的粘度。眾所周知，疏松結(jié)締組織是周圍組織的重要水和鹽庫。但它也有能力積累各種各樣的廢物。松散結(jié)締組織的生物力學(xué)特性可能會根據(jù)劇烈運動后積累的乳酸含量及其伴隨的酸度而改變。事實上，pH與HA粘度有直接關(guān)系[]。已經(jīng)證明，在肌肉室中，pH值可以達到6.60[-]，HA粘度增加約20%，從而產(chǎn)生瞬間僵硬的感覺。

最后，HA也是觸變性的。這意味著它的粘度在任何負載條件下都會降低。這決定了應(yīng)變狀態(tài)，并且靜止狀態(tài)允許HA返回到更粘稠的狀態(tài)。Dintenfass[]證明滑液具有觸變性和彈性（瞬時擴張）特性。他發(fā)現(xiàn)，它的粘度隨著剪切速率的增加而降低，但在突然沖擊下是耐壓的。由于其粘彈性和對軟骨表面的親和力，它不能從相對表面之間擠出。這種性質(zhì)也可以被認為是筋膜疏松結(jié)締組織的關(guān)鍵元素，并解釋了為什么不動會減少筋膜滑動，從而減少運動范圍。