Cấu trúc cơ, gân và dây chằng

Cơ xương, gân và dây chằng là các mô mềm chủ động và thụ động giúp di chuyển và ổn định bộ xương. Cơ tạo ra lực thông qua cấu trúc co rút của nó, gân truyền lực đó đến xương thông qua collagen được sắp xếp thẳng hàng cao, và dây chằng hạn chế chuyển động khớp – cấu trúc của mỗi mô phù hợp chặt chẽ với vai trò cơ học của nó.

Definition

Cơ xương là một mô co rút có vân được tổ chức theo cấp bậc từ sarcomere đến toàn bộ cơ; gân là một mô collagen dày đặc, được sắp xếp đều đặn, nối cơ với xương; và dây chằng là một mô collagen dày đặc nối xương với xương và ổn định các khớp.

Scope

Chủ đề này bao gồm tổ chức phân cấp của cơ xương (sợi cơ, tơ cơ và các loại sợi cơ), cấu trúc collagen của gân và dây chằng, và cách các mô này được kết nối tại các điểm nối cơ-gân và xương. Đây là một tài liệu tham khảo về cấu trúc và không đề cập đến việc quản lý các chấn thương cơ, gân hoặc dây chằng.

Core questions

• Cơ xương được tổ chức như thế nào từ sarcomere đến toàn bộ cơ, và điều gì xác định các loại sợi cơ của nó?
• Collagen của gân và dây chằng được sắp xếp theo cấp bậc như thế nào?
• Cấu trúc của mỗi mô xác định hành vi kéo và co rút của nó như thế nào?
• Các mô mềm này được nối với xương và với nhau như thế nào?

Key concepts

• Sarcomere và bộ máy co rút
• Các loại sợi cơ (chậm và nhanh)
• Kiến trúc cơ phân cấp (sợi cơ, bó cơ, toàn bộ cơ)
• Hệ thống phân cấp collagen của gân (sợi nhỏ, sợi, bó)
• Độ uốn lượn và tính đàn hồi nhớt của mô collagen
• Các điểm nối cơ-gân và xương-gân
• Dây chằng như một bộ phận ổn định xương-xương

Key theories

Mô hình cấu tạo cấu trúc của mô sợi

Hành vi cơ học của gân và dây chằng được giải thích bằng cách coi chúng là vật liệu được gia cố bằng sợi mà phản ứng phi tuyến tính, không đẳng hướng của chúng phát sinh từ sự tuyển chọn và định hướng dần dần của các sợi collagen dưới tải trọng.

Mechanisms

Lực cơ xương bắt nguồn từ sarcomere, nơi các sợi actin và myosin trượt qua nhau; các sarcomere được đóng gói thành tơ cơ, sợi cơ và bó cơ, và tỷ lệ cũng như đặc tính của các loại sợi cơ chậm và nhanh quyết định tốc độ và khả năng chống mỏi của cơ. Gân truyền lực này đến xương thông qua một mạng lưới collagen loại I có cấu trúc phân cấp – các sợi nhỏ được bó thành sợi và bó – mà các sợi ban đầu bị uốn lượn, sau đó thẳng hàng, tạo ra phản ứng ứng suất-biến dạng phi tuyến tính, đàn hồi nhớt đặc trưng được chia sẻ bởi dây chằng. Dây chằng có tổ chức collagen tương tự nhưng ít đều đặn hơn, phù hợp để chống lại lực căng theo nhiều hướng và hạn chế chuyển động khớp. Các điểm nối chuyên biệt – cơ-gân giữa cơ và gân, và xương-gân (điểm bám tận) giữa gân và xương – truyền tải trọng qua những thay đổi đột ngột về độ cứng của mô.

Clinical relevance

Kiến trúc của cơ, gân và dây chằng là nền tảng cho sự hiểu biết của ngành chỉnh hình về sự tạo lực, các kiểu chấn thương mô mềm và cơ sinh học của việc sửa chữa và tái tạo. Chủ đề này mô tả cách các mô này được cấu trúc và hoạt động cơ học và không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị bất kỳ chấn thương mô mềm nào ở một cá nhân.

Evidence & guidelines

Cấu trúc của cơ xương, gân và dây chằng được thiết lập thông qua các nghiên cứu mô học và cơ sinh học và được tóm tắt trong các tài liệu tham khảo về sinh lý học và giải phẫu học; chủ đề này tổng hợp các tài liệu tham khảo đó chứ không phải bất kỳ hướng dẫn lâm sàng nào.

History

Kính hiển vi đã tiết lộ tổ chức có vân, phân cấp của cơ xương và cơ sở trượt sợi của sự co rút vào giữa thế kỷ XX, trong khi các công trình hóa mô sau này đã phân loại các loại sợi cơ. Song song đó, nghiên cứu về gân và dây chằng đã thiết lập kiến trúc collagen phân cấp của chúng, và mô hình hóa cơ sinh học đã chính thức hóa cách tuyển chọn sợi giải thích hành vi phi tuyến tính của các mô sợi này.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa gân và dây chằng là gì?

Gân nối cơ với xương và truyền lực cơ, trong khi dây chằng nối xương với xương và ổn định các khớp; cả hai đều là mô collagen dày đặc, nhưng collagen của gân được sắp xếp đều đặn hơn dọc theo đường kéo.

Tại sao cơ có các loại sợi khác nhau?

Các loại sợi chậm và nhanh khác nhau về tốc độ co rút và khả năng chống mỏi, cho phép thành phần của cơ phù hợp với vai trò chức năng của nó, từ hỗ trợ tư thế bền vững đến chuyển động nhanh mạnh.