人体运动功能障碍和肌肉损伤——关于肌肉损伤的思考

卢鼎厚

人们在生活、工作和体育锻炼过程中的各种动作,都是通过骨骼肌的收缩和舒张完成的。骨骼肌(以后简称肌肉)跨关节附着在骨的不同部位,接受从神经系统传来的信息,维持人体姿势和完成各种动作。人的一生在不断地改变着身体姿势和重复完成各种动作。在重复肌肉工作的过程中,可能促使肌肉的结构增强、功能提高,也可能导致肌肉损伤。肌肉损伤,特别是慢性肌肉拉伤,在运动、劳动和日常生活等所有的肌肉活动中都是多发常见的。据文献报道,我国优秀运动员的运动损伤中肌肉损伤超过50%。在劳动(包括体力劳动和脑力劳动)和日常生活中,肌肉损伤也都是多发常见的。中老年人容易发生肌肉劳损是由于随年龄增长如果肌肉活动逐渐减少,肌肉的结构和功能也会逐渐减弱导致工作能力下降,因而容易过度负荷而导致肌肉损伤。老年人一旦发生由于肌肉损伤所引起的运动功能障碍而使活动困难,会加重了老人的心理负担和加速衰老过程。最近也发现在4-6岁的儿童在参与体育锻炼的过程中发生肌肉损伤的病例。肌肉损伤不仅会给人们的各种活动带来不便和心理负担,还会带来巨大的经济损失。1998年12月出版的《科学美国人》杂志发表了R.Deyo题为“腰痛”的长篇文章。文中提到:当时美国的中老年人80%有腰疼的经历,每年由于腰疼带来的经济损失达到500亿美圆。我们根据美国同一时期的有关报道估计,可能至少有四分之一到三分之一左右的腰痛患者和肌肉损伤有关。在我国,到目前为止还没有关于肌肉损伤会给人们的生活、工作、健康以致社会经济的发展带来多麽大的损失和影响的报道。

一、肌肉损伤是一个至今没有受到国内外医学界关注的领域。

人体各机能系统中直接参与完成运动功能的有肌肉、骨关节和神经系统。由于肌肉损伤至今仍然是没有受到医学界的关注,国内外大概没有一所医学院校开设肌肉损伤的专门课程、极少有医院设有专门治疗肌肉损伤的科室、甚至专门的运动医学研究所也没有涉及肌肉损伤的专门研究工作、以至既使肌肉损伤发展到引起明显的运动障碍甚至生活不能自理时,医生们自然地只想到神经系统或骨关节损伤,从而会影响准确的诊断。例如:

腰痛时骨科医生观察到骨质疏松就确认这是引起腰痛的原因,常常不会考虑腰部肌肉损伤也会引起腰痛;

在一侧骨盆提高而导致脊柱弯曲和同侧腿也随之提高显得似乎是同侧腿变短了。但经过测量两腿的长度发现两腿长度相同时,却又没有进一步追查骨盆侧倾的原因;有的学者和医生注意到骨盆侧倾和脊柱侧弯,却认为只要在下肢提高的一侧脚下垫上一个鞋垫就可以矫正脊柱的侧弯。上述的情况都是因为忽视了是腰方肌因结构改变而缩短,提起了同侧骨盆而使同侧脚跟提高和脊柱侧弯。在这种情况下,只要使腰方肌结构恢复正常、放松,骨盆位置恢复正常后,脊柱、和两腿的位置都会恢复正常;

当老年人膝关节不能弯曲时常被诊断为“老年性膝关节退行性骨关节炎”。膝关节弯曲困难可能和股直肌的结构改变有关,在这种情况下,使股直肌的结构恢复正常、肌肉放松,膝关节就可以恢复屈伸自如,膝关节的退行性变仍然存在;

近期的研究结果表明:过去认为屈膝时膝痛膝软是髌骨软骨软化症的典型症状,但如果同时观察到股内肌有不同程度的压痛,在使股内肌的僵硬条索恢复正常以后,膝痛膝软症状也可以随之消失;

胫骨疲劳性骨膜炎以及胫骨疲劳性骨折可能主要和趾长屈肌的过度工作有关;

在有些腰椎间盘突出患者出现腰疼时并未观察到间盘压迫症状,而腰疼可能是由于竖脊肌损伤引起的;

在“肩周炎”的诊断和治疗中,医生多考虑的是炎症、组织粘连或关节囊老化,却很少考虑到有关肩关节运动肌肉的结构和机能改变也会影响肩关节的活动;

头部活动困难时,医生常常首先想到的是颈椎问题而很少想到是由于颈部肌肉的影响。

以上例证说明:在运动功能障碍的诊断方面,仅仅从神经系统或骨关节系统考虑,必然会造成对人体的运动功能障碍的准确诊断和治疗。
二、肌肉为甚麽会受伤。

(一)肌肉损伤的病因。

在我国传统医学典籍中即有 “痹症: 因风、寒、湿、热等外邪侵袭人体,闭阻经络而导致气血运行不畅的病证。主要表现为肌肉、筋骨、关节等部位酸痛或麻木、重着、屈伸不利,甚或关节肿大灼热等”疼痛和运动功能障碍并列的记载。虽然在12世纪南宋医学家陈言就已提出“劳倦”是致病的原因,但至今认为“寒湿之气,客于肌中,名曰肌痹” 的看法仍然比较普遍。

西方医学自从Hough. T. 在1902年超过习惯负荷的肌肉工作后出现的延迟性肌肉酸痛是由于肌肉损伤导致结缔组织增生和肌肉粘连的结果。此后的100年来,许多学者沿着“延迟性肌肉酸痛是肌肉损伤”的思路进行了许多研究,直到2000年在有的文献中提出“骨骼肌超微结构变化”是“运动导致的肌肉损伤”。

(二)肌肉损伤的机理。

我们注意到,在完成了超过习惯负荷的肌肉工作后延迟性肌肉酸痛是和肌肉的硬度提高、收缩和伸展功能下降是同时出现的。只有收缩结构的改变才能引起肌肉的硬度提高、收缩和伸展功能下降。段昌平(1980)按常规电镜技术观察显著超过习惯的负重蹲起和蹲跳练习后24小时人体股外肌活检样品中,肌原纤维收缩结构的变化在工作停止以后即刻变化并不明显、工作后10小时取样的结果观察到收缩结构的改变加强、工作后24小时后取样的结果观察到收缩结构发生显著的改变。这种延迟性收缩结构的改变是和延迟性肌肉酸疼是同步出现的。超过习惯工作负荷后收缩结构的改变是在肌肉工作停止以后才开始出现并逐渐发展加强,这种延迟出现的收缩结构改变是超过习惯工作负荷后收缩结构改变极其重要的特征。

按照曹天钦老师的指导意见,我们用免疫电镜的方法进行实验,观察收缩结构改变和收缩蛋白变化的关系。

在进行多组力竭性斜蹲后对人股外肌收缩结构的观察时,我们清晰地观察到肌肉收缩结构的改变。我们发现:当Z线出现轻度弯曲、显著弯曲、“断裂”甚至完全消失时,只要中线结构完整,粗丝仍然保持规则排列;一旦中线消失,粗丝就会扭曲、紧缩,同时可以观察到肌原纤维扭曲;如果粗丝出现明显扭曲缩紧时,肌节的长度可以缩短到正常长度的五分之一。我们还注意到:在肌细胞内的较小的区域里可以观察到肌原纤维有不同的走向、粗丝稀疏、甚至局部结构消失。收缩结构改变显然会影响到肌束的收缩伸展功能和僵硬程度。此外,收缩结构的改变有局灶性特点:有的变化仅仅局限在一个肌节、有时发生在多个肌节呈散在分布、有的结构改变肌节连接成片、有的整个细胞甚至邻近的细胞都发生显著的结构改变。上述的观察结果反映了超过习惯负荷后肌肉收缩结构改变程度不同、涉及范围的大小和肌肉条索的僵硬、收缩伸展功能下降的程度以及酸痛感觉轻重的关系。

对收缩结构改变的免疫电镜观察结果,为阐明收缩蛋白的分解代谢谢(降解、解聚)优势和收缩结构改变的关系提供了实验证据。

屈竹青在用免疫金标记观察大负荷斜蹲后股外肌中线M蛋白免疫标记密度(每平方微米的金颗粒数)的结果发现:与工作前比较,工作后中线M蛋白免疫标记密度下降,而中线两侧和两侧以外区域的M蛋白免疫标记密度明显升高。过度负荷诱发的延迟性M蛋白的降解或解聚强于合成代谢谢的降解优势,导致中线结构发生不同程度的改变。中线的结构改变会影响到粗丝,特别是在中线消失以后,粗丝扭转紧缩加剧,使肌节显著缩短,导致肌束成为不同程度的僵硬条索。

樊景禹和卢鼎厚观察到多组力竭性斜蹲后粗丝的结构改变时肌球蛋白的免疫标记密度下降,同样反映工作后粗丝肌球蛋白的降解或解聚导致粗丝结构的改变。

李晓楠对大负荷斜蹲后股外肌Z线α-辅肌动蛋白和Z线结构改变的免疫电镜观察同样反映了负荷后股外肌Z线α-辅肌动蛋白的降解优势导致Z线的结构改变。

此后,秦长江对蟾蜍骨骼肌经过3小时电刺激后,延迟3小时取样,匀浆,用免疫印记电泳法观察到肌球蛋白分子降解或解聚成许多分子量相当大的片段。这一动物实验的观察结果从另一个侧面提供了肌肉工作后诱发延迟性收缩蛋白分解代谢谢(降解或解聚)优势导致收缩结构改变的证据。

上述的实验结果表明:超过习惯的工作负荷所诱发的延迟性收缩蛋白降解优势导致收缩结构的延迟性改变或解体使肌束形成不同程度的僵硬条索、收缩和伸展功能下降并出现延迟性肌肉酸疼。

大家都知道;超过习惯负荷诱发的延迟性肌肉酸疼经过适当的休息就会出现条索变软、酸疼消失。

张培苏对兔骨骼肌进行12-15小时电刺激后即刻取样在电镜下观察,没有看到肌原纤维结构改变;刺激停止后24小时取样,观察到肌原纤维弯曲;48小时后观察到肌原纤维结构发生显著改变;72小时后取样时观察肌原纤维结构显著恢复到接近刺激前水平。

上述的实验观察结果提供了超过习惯肌肉工作负荷诱发的延迟性收缩结构改变,经过休息以后,肌原纤维收缩结构可以自然恢复。从收缩蛋白代谢谢的角度考虑,可以认定是收缩结构的恢复是由于在休息和调整的过程中收缩蛋白的合成代谢谢加强的结果。

根据上述的论证,超过习惯负荷的肌肉工作诱发的结构改变和肌肉酸疼是由于延迟性收缩蛋白的分解代谢谢优势的结果,经过休息和后继工作负荷的调整过程出现的合成代谢谢加强导致收缩结构和功能自然地恢复到正常状态。因此,这种由于超过习惯负荷后收缩蛋白分解代谢谢和合成代谢谢转化所引起的结构和功能改变的性质仍然是正常状态转化的中间过程而不是病理性损伤。

如果在结构和功能还没有完全恢复的背景条件下,在过强工作的外力作用下可能导致肌肉的急性损伤;在没有受到过强的牵拉,但多次在肌肉结构没有恢复的条件下重复超过习惯负荷的后继工作,导致肌肉的收缩结构在工作停止以后,形成不同程度的僵硬条索,既使通过长时间甚至多年的休息和调整也不能自然恢复到正常水平,这种相对稳定的状态构成慢性肌肉损伤通常也叫做肌肉劳损。

在完成了超过习惯负荷的肌肉工作后,人体的许多器官、系统的功能都进入了恢复时期,而肌肉却是在工作停止以后才开始出现收缩蛋白的降解优势、收缩结构改变、肌肉的硬度提高、收缩和伸展功能下降和酸痛等逐渐加强。因此,仅仅通过测定循环、呼吸、血液、尿液等指标评定肌肉工作后的恢复情况,忽视了肌肉本身的代谢谢和结构恢复的特点,可能是导致肌肉损伤的重要原因。

此外,每一个人承受负荷的能力不同、工作后各器官和系统恢复的速度快慢也不完全一样。因此,根据肌肉收缩结构在工作停止后会发生延迟性改变的特点、个体的承受能力和工作后的恢复情况安排后继的工作负荷才有助于避免运动损伤和提高工作能力和健康水平。不允许恢复的过度工作是导致肌肉损伤的主要原因。综上所述,我们认为:

肌肉损伤的病因是过度工作。

肌肉损伤的病机主要是由于在肌肉结构没有恢复的情况下重复过度的肌肉工作引起收缩蛋白的分解代谢谢优势(降解或解聚)和收缩结构的改变处于不能自然恢复的相对稳定状态。因此,可以认为:肌肉损伤是由于没有根据肌肉收缩结构在工作停止后延迟性改变的特点、没有根据个体的承受能力和工作后的恢复情况而重复过度的肌肉工作所引起的肌肉结构和功能相对稳定的改变。

三、肌肉损伤的诊断。

准确的诊断是有效治疗的前提。对于人体运动功能障碍的诊断首先需要确定运动障碍是由神经系统的病理改变?还是骨关节或肌肉的病理改变引起的。

脑和脊髓以及外周神经的损伤会引起运动和感觉功能障碍,这些问题可以求得神经科医生得到确诊。外周神经受到压迫时会感觉麻而不会疼。一般情况下如果出现明显的运动障碍和显著疼痛的时候骨关节损伤的可能性较大。在肌肉损伤里,只有急性肌肉损伤才会伴有明显的疼痛;慢性肌肉损伤比急性肌肉损伤多发常见、它一般没有明显的疼痛但会对于人体的正常姿势和完成动作的能力有不同程度的影响。因此,可以根据神经系统、骨关节系统和肌肉系统在受到损伤时所表现的疼痛和运动功能障碍的特点区分是神经损伤还是骨关节或肌肉损伤。

其次,对于肌肉损伤的诊断需要以分析运动功能障碍为主、疼痛为辅,比较容易找到损伤的肌肉。肌肉损伤是病因,而疼痛和运动功能障碍都是肌肉损伤的病征、是结果。如果以治痛为主就容易走到使用药物镇痛而忽视追查肌肉疼痛的原因。另外,肌肉损伤在多数的情况下疼痛并不明显,特别是当疼痛在骨关节而原因在肌肉的情况下,例如:疼在跟骨小腿三头肌的止点而根源却是比目鱼肌由于过度工作所引起的结构改变、肌肉僵硬、伸展能力下降;屈膝下蹲时膝痛膝软可能是由于过度负荷导致股内肌部分肌束形成僵条索,牵引髌骨内移;过多的跑、跳或行军过度负荷使趾长屈肌的结构改变、僵硬缩短而牵扯骨膜导致胫骨疲劳性骨膜炎等等。在上述的情况下,疼在骨或关节,根源却在肌肉。这时仅仅根据疼痛进行诊断就不能找到病因。但肌肉损伤必然带有不同程度的身体姿势和动作活动的改变,对于这些改变进行肌肉工作分析就可以准确地找到损伤的肌肉。因此,对于肌肉损伤的诊断应以分析运动功能障碍为主、疼痛为辅。

第三、进行肌肉工作分析准确地找到损伤的肌肉。

从身体姿势的改变和运动功能障碍通过肌肉工作分析找出导致功能障碍的主要损伤的肌肉。

对于患者的身体姿势和肢体活动的异常改变进行肌肉工作分析需要熟悉人体各重要器官系统的解剖结构,特别是肌肉和骨关节系统的结构和功能。要特别注意通过反向思考,找到引起运动功能障碍的肌肉。例如:不能完成屈的动作也可能是受伸肌的限制;不能外展是因为内收肌的制约;不能旋外是受旋内肌影响。此外,熟悉生活、劳动和运动的动作有助于肌肉损伤的诊断。

第四、肌肉损伤的诊断和治疗还需要确定损伤的病位病所。

在肌肉损伤的诊断和治疗时还需要确定损伤的主要肌肉和次要肌肉?损伤的主要部位是在筋膜还是肌肉?是在肌肉的起止点还是主要在肌腹等等。根据我们在实验研究和临床治疗的结果可以认为:肌肉损伤的主要病位在肌腹肌细胞内收缩结构的改变,收缩结构恢复正常,肌肉起止点的症状常可自然消失。

四、肌肉损伤的治疗。

所谓“阿是穴斜刺”就是把针灸针直刺过皮至皮下疏松结缔组织层以后,将针体倾斜并调整针尖的指向,使针斜行刺入损伤肌束的治疗方法。是根据我的针灸启蒙老师赵继祖医生介绍:山西一位医生用阿是穴斜刺温针治疗肌肉劳损疗效显著。这种疗法源自2000年前《灵枢经》的《经筋第十三》和《官针第七》中的记载:对肌肉损伤的治疗时要“以痛为腧”,就是后世所谓的“阿是穴”;针法中的“浮刺”、“合谷刺”等都是斜刺。由于肌肉损伤的特点,我们学习、使用和继承这一方法的过程中,把“以痛为腧”发展为“以损伤的肌束为主、疼痛为辅”确定阿是穴,“浮刺”、“合谷刺”等斜刺针法不变,但在针尖刺入损伤肌束的最硬(或最疼)的部位里,患者会感到酸涨或酸涨缓解后即可退针,基本上并不留针,也不需要用火针、温针、电针或其他辅助手法。这一疗法对治疗急性和慢性肌肉损伤、对不同年龄、性别、优秀运动员和青少年运动员,工厂的职工,教师、干部、中老年人以及外国患者的急性或慢性肌肉损伤的治疗都取得了显著的疗效,在不同程度上帮助他们恢复了正常的训练、工作和生活。三十年来的临床实践结果表明:这一疗法具有疗效高、见效快、疗程短、疗效持久稳定、费用低、操作简便等突出优点。

我们用免疫电镜的实验观察结果表明:阿是穴斜刺是通过加强收缩蛋白的组装、合成,促进结构和功能恢复正常的。由于阿是穴斜刺是通过促进结构恢复正常而使运动功能恢复、疼痛缓解,因此这一疗法具有稳定 持久的疗效而不是一时性的麻醉镇痛作用。

从我们对于针刺治疗肌肉损伤的临床和实验研究结果联想到针刺疗法的作用究竟是主要是治痛或镇痛还是治病?病可能有痛,但痛是病征、是结果,不是原因。但是仅仅不感到疼痛常常不等于病治好了。因此,应该为针刺疗法的作用主要在于治病,病好了痛就消失了。

多年以来,针刺麻醉和针刺镇痛的研究使我们投入了大量的人力、物力和财力。对于目前还不能治愈并伴有疼痛的疾患应用镇痛措施以减轻患者的痛苦是必要的。我们是不是应该主要投入更多的人力、物力和财力去进行怎样使组织结构恢复正常的研究?。当然,取阿是穴斜刺肌肉使肌肉的结构恢复正常的机理和循经取穴治疗各种疾病的机理是不同的。但扶正祛邪则是完全一致的。希望今后对于针刺的研究更多关注疾病致病的机理和针刺治病机理的研究。然而,这一工作需要很多代人、很长时间的艰苦努力才能逐步实现。因此,尽早地把针刺的研究工作的重点从治痛转向治病就显得更加必要。

在这里还需要强调:在针刺治病的作用机理还没有研究清楚之前,只要疗效是确切的,这一疗法肯定是符合规律的,是科学的。

五、肌肉损伤的预防

坚持适度的体育锻炼以增强肌肉的结构、保持和提高肌肉的工作能力对预防肌肉损伤是十分重要的。人们在日常生活和工作中的肌肉活动常常是局限于重复相同内容,特别是工作中的肌肉活动,在多年的重复活动中容易出现部分肌肉过度工作而出现慢性积累的肌肉劳损。体育锻炼中的肌肉活动内容很多,人们可以根据自己不同的需要、兴趣爱好和条件选择不同的锻炼内容。人们在进行体育锻炼时,随肌肉工作的内容、强度和持续时间的不同,神经系统、物质能量代谢谢、血液、循环、呼吸、消化、排泄、内分泌等身体各器官和系统的活动都会相应地加强活动。因此,体育锻炼对于增进身心健康,十分重要,应该成为人们生活不可缺少的组成部分。但是,当前体育运动已经发展为竞技体育和群众体育。怎样发展体育产业似乎已经成为体育的中心问题。更快、更高、更强,更多经济利益驱动,更频繁的比赛,更繁重的训练,使不少参与运动活动的人在提高专项工作能力和运动成绩的同时,也受到伤病缠身的困扰。那麽,怎样使有最高运动成绩的人同时具有最好的健康水平?怎样开展幼儿、少年、青年的体育锻炼促进他们的身体茁壮成长?从事那些体育锻炼能使我们的成年人身体健壮、精力充沛地投入工作?怎样锻炼才能让我们的老年人老当益壮、生活自理、精神矍铄地把他(她)们多年积累的知识、技能和经验传给后人,使晚年能够幸福快乐地度过,又尽可能减轻亲人和社会的负担!做到这些,需要开展多少研究工作?建立多少机构?多少投资?甚麽时候开始做?需要培养多少相应的人才?

最近些年我一直在想:为甚麽人类已经进入21世纪,肌肉损伤问题仍然没有引起国内外医学界的关注?从发病率来看,优秀运动员肌肉损伤占全部运动损伤50%以上;可能发生在各种职业和各年龄段的人群。肌肉损伤给人类社会直接或间接带来的经济损失无法计数;严重的肌肉损伤特别会给老年人带来巨大的心理压力。不仅如此,过度劳累还会损害人们的健康并造成不可挽回的损失,而通过适度体育锻炼的肌肉活动不仅可以增强肌肉系统还可以同时增强人体各器官系统的结构与功能、提高人体的工作能力和健康水平、延年益寿、幸福生活。因此,适度的体育锻炼是提高工作能力,是提高经济、发展生产、充分发挥人力资源作用的保证,应该成为每一个人生活所必需的组成部分。因此,迫切希望有关如何通过适度的体育锻炼增强体质增进健康和与肌肉损伤防治问题能够得到领导和有关部门的关注,推动如何适度的进行体育锻炼以及肌肉损伤的病因、病机、诊断、治疗和预防等方面的研究工作,争取能够尽早的在医学院校和体育院校开设关于如何适度的进行体育锻炼以及有关肌肉损伤防治的课程、在医院设立肌肉损伤诊疗的专门科室;培养大量既懂得如何进行体育锻炼又有一定的医学知识体育指导骨干力量;广泛的进行如何进行适度的体育锻炼以增强体质、增进健康和预防肌肉损伤的研究和科普宣传工作,使我国在经济发展、生活水平提高的同时人民都能健康幸福地生活和工作!“十年树木,百年树人”希望这些工作能够早些着手、越早越好!

当然,在预防肌肉损伤方面,还有许多问具体题如:改善工作条件、注意避免可能导致损伤的动作结构和研究各种促进恢复的措施和手段等等,都迫切地等待着人们去研究、解决!

致谢谢:我们的工作是在中国中医研究院、中国医学科学院基础医学研究所、北京大学生物系、中国科学院上海生物化学研究所、北京医科大学、中国人民解放军军事医学科学院基础医学研究所、中国农业大学等二十多个有关单位老师的指导、帮助、合作下,由我校有关单位的支持、帮助,有本科同学和研究生共同努力完成的,谨向所有给予我们巨大支持和帮助的单位和老师以及参与工作的全体老师和同学致以衷心的感谢!