โครงสร้างของกล้ามเนื้อ เอ็น และเอ็นยึดข้อ

กล้ามเนื้อโครงร่าง เอ็น และเอ็นยึดข้อ เป็นเนื้อเยื่ออ่อนที่ทำงานและไม่ทำงาน ซึ่งทำหน้าที่เคลื่อนไหวและทำให้โครงกระดูกมั่นคง กล้ามเนื้อสร้างแรงผ่านโครงสร้างการหดตัว เอ็นส่งแรงนั้นไปยังกระดูกผ่านคอลลาเจนที่เรียงตัวเป็นระเบียบสูง และเอ็นยึดข้อจำกัดการเคลื่อนไหวของข้อต่อ ซึ่งโครงสร้างของเนื้อเยื่อแต่ละชนิดมีความสอดคล้องกับบทบาททางกลไกของมันอย่างใกล้ชิด

Definition

กล้ามเนื้อโครงร่างเป็นเนื้อเยื่อหดตัวที่มีลายซึ่งจัดเรียงเป็นลำดับชั้นตั้งแต่ซาร์โคเมียร์ไปจนถึงกล้ามเนื้อทั้งมัด; เอ็นเป็นเนื้อเยื่อคอลลาเจนหนาแน่นที่จัดเรียงตัวอย่างสม่ำเสมอซึ่งเชื่อมต่อกล้ามเนื้อกับกระดูก; และเอ็นยึดข้อเป็นเนื้อเยื่อคอลลาเจนหนาแน่นที่เชื่อมต่อกระดูกกับกระดูกและทำให้ข้อต่อมั่นคง

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการจัดเรียงลำดับชั้นของกล้ามเนื้อโครงร่าง (เส้นใยกล้ามเนื้อ, ไมโอไฟบริล และชนิดของเส้นใย) โครงสร้างคอลลาเจนของเอ็นและเอ็นยึดข้อ และวิธีการเชื่อมต่อของเนื้อเยื่อเหล่านี้ที่รอยต่อระหว่างกล้ามเนื้อกับเอ็น และรอยต่อกับกระดูก เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงโครงสร้างและไม่ได้กล่าวถึงการจัดการการบาดเจ็บของกล้ามเนื้อ เอ็น หรือเอ็นยึดข้อ

Core questions

• กล้ามเนื้อโครงร่างมีการจัดเรียงอย่างไรตั้งแต่ซาร์โคเมียร์ไปจนถึงกล้ามเนื้อทั้งมัด และอะไรเป็นตัวกำหนดชนิดของเส้นใยกล้ามเนื้อ?
• คอลลาเจนของเอ็นและเอ็นยึดข้อมีการจัดเรียงเป็นลำดับชั้นอย่างไร?
• โครงสร้างของเนื้อเยื่อแต่ละชนิดกำหนดพฤติกรรมการทนแรงดึงและการหดตัวอย่างไร?
• เนื้อเยื่ออ่อนเหล่านี้เชื่อมต่อกับกระดูกและเชื่อมต่อกันเองได้อย่างไร?

Key concepts

• ซาร์โคเมียร์และกลไกการหดตัว
• ชนิดของเส้นใยกล้ามเนื้อ (ช้าและเร็ว)
• สถาปัตยกรรมกล้ามเนื้อแบบลำดับชั้น (เส้นใย, มัดกล้ามเนื้อ, กล้ามเนื้อทั้งมัด)
• ลำดับชั้นของคอลลาเจนในเอ็น (เส้นใยเล็ก, เส้นใย, มัด)
• การหยักงอและความหนืดหยุ่นของเนื้อเยื่อคอลลาเจน
• รอยต่อระหว่างกล้ามเนื้อกับเอ็นและรอยต่อระหว่างเอ็นกับกระดูก
• เอ็นยึดข้อในฐานะตัวทำให้กระดูกกับกระดูกมั่นคง

Key theories

การสร้างแบบจำลองโครงสร้างเชิงประกอบของเนื้อเยื่อเส้นใย

พฤติกรรมทางกลไกของเอ็นและเอ็นยึดข้อสามารถอธิบายได้โดยการพิจารณาว่าเป็นวัสดุเสริมแรงด้วยเส้นใย ซึ่งการตอบสนองแบบไม่เป็นเชิงเส้นและไม่เป็นเนื้อเดียวกันเกิดขึ้นจากการรวมตัวและการจัดเรียงตัวของเส้นใยคอลลาเจนภายใต้ภาระที่เพิ่มขึ้น

Mechanisms

แรงของกล้ามเนื้อโครงร่างมีต้นกำเนิดจากซาร์โคเมียร์ ซึ่งเส้นใยแอคตินและไมโอซินเลื่อนผ่านกัน; ซาร์โคเมียร์ถูกบรรจุอยู่ในไมโอไฟบริล เส้นใย และมัดกล้ามเนื้อ และสัดส่วนและคุณสมบัติของเส้นใยชนิดช้าและเร็วเป็นตัวกำหนดความเร็วและความทนทานต่อความล้าของกล้ามเนื้อ เอ็นส่งแรงนี้ไปยังกระดูกผ่านโครงสร้างตาข่ายลำดับชั้นของคอลลาเจนชนิดที่ 1 ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยเล็กๆ ที่รวมกันเป็นเส้นใยและมัด ซึ่งในตอนแรกจะหยักงอแล้วเรียงตัวกัน ทำให้เกิดการตอบสนองแบบไม่เป็นเชิงเส้นและหนืดหยุ่น (viscoelastic) ที่เป็นลักษณะเฉพาะซึ่งพบได้ในเอ็นยึดข้อด้วย เอ็นยึดข้อมีการจัดเรียงคอลลาเจนที่คล้ายกันแต่มีความสม่ำเสมอน้อยกว่าเล็กน้อย ซึ่งเหมาะสำหรับการต้านทานแรงดึงในหลายทิศทางและจำกัดการเคลื่อนไหวของข้อต่อ รอยต่อพิเศษ — รอยต่อระหว่างกล้ามเนื้อกับเอ็น (myotendinous) และรอยต่อระหว่างเอ็นกับกระดูก (osteotendinous หรือ enthesis) — ทำหน้าที่ถ่ายโอนภาระข้ามการเปลี่ยนแปลงความแข็งของเนื้อเยื่ออย่างกะทันหัน

Clinical relevance

สถาปัตยกรรมของกล้ามเนื้อ เอ็น และเอ็นยึดข้อเป็นพื้นฐานความเข้าใจทางออร์โธปิดิกส์เกี่ยวกับการสร้างแรง รูปแบบการบาดเจ็บของเนื้อเยื่ออ่อน และชีวกลศาสตร์ของการซ่อมแซมและการสร้างใหม่ หัวข้อนี้อธิบายว่าเนื้อเยื่อเหล่านี้มีโครงสร้างและพฤติกรรมทางกลไกอย่างไร และไม่ใช่แนวทางในการวินิจฉัยหรือรักษาการบาดเจ็บของเนื้อเยื่ออ่อนในแต่ละบุคคล

Evidence & guidelines

โครงสร้างของกล้ามเนื้อโครงร่าง เอ็น และเอ็นยึดข้อได้รับการยืนยันผ่านการศึกษาทางจุลพยาธิวิทยาและชีวกลศาสตร์ และสรุปไว้ในตำราอ้างอิงทางสรีรวิทยาและกายวิภาคศาสตร์; หัวข้อนี้เป็นการสังเคราะห์วรรณกรรมอ้างอิงเหล่านั้นมากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิกใดๆ

History

การใช้กล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็นการจัดเรียงลำดับชั้นที่มีลายของกล้ามเนื้อโครงร่างและพื้นฐานการหดตัวแบบเส้นใยเลื่อนในกลางศตวรรษที่ 20 ในขณะที่งานทางเคมีเนื้อเยื่อในภายหลังได้จำแนกชนิดของเส้นใยกล้ามเนื้อ ในขณะเดียวกัน การศึกษาเอ็นและเอ็นยึดข้อได้สร้างสถาปัตยกรรมคอลลาเจนแบบลำดับชั้น และการสร้างแบบจำลองทางชีวกลศาสตร์ได้ทำให้เป็นทางการว่าการรวมตัวของเส้นใยอธิบายพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้นของเนื้อเยื่อเส้นใยเหล่านี้ได้อย่างไร

Seminal works

• schiaffino-2011
• kannus-2000
• lanir-1983

Frequently asked questions

เอ็นกับเอ็นยึดข้อต่างกันอย่างไร?

เอ็นเชื่อมต่อกล้ามเนื้อกับกระดูกและส่งผ่านแรงกล้ามเนื้อ ในขณะที่เอ็นยึดข้อเชื่อมต่อกระดูกกับกระดูกและทำให้ข้อต่อมั่นคง ทั้งสองเป็นเนื้อเยื่อคอลลาเจนหนาแน่น แต่คอลลาเจนของเอ็นจะเรียงตัวเป็นระเบียบมากกว่าตามแนวแรงดึง

ทำไมกล้ามเนื้อถึงมีเส้นใยหลายชนิด?

เส้นใยชนิดช้าและเร็วมีความแตกต่างกันในด้านความเร็วในการหดตัวและความทนทานต่อความล้า ทำให้องค์ประกอบของกล้ามเนื้อสามารถปรับให้เข้ากับบทบาทการทำงานของมันได้ ตั้งแต่การพยุงท่าทางอย่างต่อเนื่องไปจนถึงการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและทรงพลัง