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認識阿基里斯腱與肌腱退化病變模型

肌腱老化 回彈沒力 

 

阿基里斯腱的名稱由來

阿基里斯腱得名自荷馬史詩,木馬屠城記的英雄Achilles。阿基里斯在出生時,他的母親海中女神忒提斯用雙手捏著他的後跟腱,將他倒掛放入冥河裡浸泡,令他擁有刀槍不入之身,被稱為希臘第一勇士。但是當初被抓著的後跟腱因為沒有沾到冥河水,反而在日後成為其致命的弱點。後跟腱現在也多被稱為阿基里斯腱。

 

阿基里斯腱的解剖、物理特性

阿基里斯腱幾乎承受著全身最大的力量,在跑步或跳躍時,它可承受將近10倍的體重。

 

阿基里斯腱的解剖構造

阿基里斯腱上承腓腸肌與比目魚肌,下接足底筋膜,在做動作分析或運動治療時,我們必須把它的周圍肌群視為一個動作功能單位,在古典力學上這個功能單位屬於第二槓桿(省力型)。

插圖一

 

阿基里斯腱在軟組織上的分類是屬於肌腱,有別於肌肉或韌帶。「筋」是一般大眾常慣用的名稱,但它較為籠統。「筋」可能包含肌肉、肌腱、筋膜、腱膜、韌帶等軟組織。實際上,不同軟組織的機械特性、生理特性、營養供應等各有差異,因此不同軟組織受傷的治療方式也不盡相同。 

 

健康的阿基里斯腱含有95%的第一型膠原蛋白(type I collagen)。跟肌肉不同,肌腱並不會主動收縮,在顯微鏡下觀察它的膠原蛋白排列會發現長的很像波浪一般,或有如正弦函數曲線的角度波折(crimp angle)。 

 

在人體正常老化的過程中,肌腱裡的第一型膠原蛋白會漸漸流失。當肌腱發生退化或撕裂時,第一型膠原蛋白的比例會降低,而第二或第三型膠原蛋白則相應增加,但新增加的第二或第三型膠原蛋白之抗張能力皆低於原本的第一型的膠原蛋白。 

 

阿基里斯腱的物理特性

正如前面所說,阿基里斯腱並不是一個可以主動收縮的組織,它銜接了小腿肌群及跟骨,並被動地接受力量的傳輸產生長度的改變,蓄積與釋放力量。我們可用應力-應變曲線來分析。 

 阿基里斯腱的應力-應變曲線

應變指的是單位長度的伸長量的比值。應力為單位面積所承受的作用力。 

當阿基里斯腱的的應變控制在4%以內時處於彈性區域,肌腱內波浪狀的膠原蛋白可以緩衝拉長至平行排列。當應變增加至4~8%時會進入塑性區域,肌腱內的膠原蛋白開始發生損傷(failure)。若應變繼續增加超過8%的話,則肌腱可能應聲斷裂。 

 

怎麼評估肌腱是否健康呢?除了用顯微鏡觀察肌腱組織以外,我們還可以直接測量它的物理特性,並以材料力學上的硬度(stiffness)來表示肌腱的抗張能力,它的單位是[牛頓/米]。可以想成當肌腱延長時,肌腱本身可以承受多少的力量。 

 

想像一個模型,假如有兩條相同公司出產的彈簧,但一老一新,用它們掛著相同的重物。老的彈簧因為使用太久,彈性不如新的彈簧,所以會延長的較多。而新的彈簧才剛出廠,彈性很好,所以延長得較少。這時我們會說:老的彈簧硬度低,而新的彈簧硬度高。 

 

當肌腱承受力量時也是類似的情境。健康的肌腱硬度比較高,抗形變的能力比較好。受傷後癒合不良或退化的肌腱,硬度則會下降。也就是說,當承受相同重量的負荷時,退化病變的肌腱因為硬度下降,所以須被迫延長得更多,若當這個外力超過肌腱所能負荷的應變時,就可能產生肌腱的撕裂傷(4~8%)或斷裂(>8%)。 

 

阿基里斯腱的硬度曲線

 

 

肌腱退化病變的理論模型

根據Dr. Cook所提出的的模型,肌腱退化的過程中會歷經三個階段,分別為反應性肌腱病變(Reactive tendinopathy)、肌腱修復不良(Tendon dysrepair)、與退化性肌腱病變(Degenerative tendinopathy),這三個階段是一個動態的連續變化。增加或減少、適當或不適當的負荷,會決定肌腱的性質往哪一個階段前進或後退。 

紅色箭頭代表承受過大的負荷,綠色箭頭代表承受適當的負荷。 

 

我們來簡單描述一下這個過程: 

 

反應性肌腱病變(Reactive tendinopathy)

臨床上,反應性肌腱病變常常是由於承受一個急性過大的負荷引起,例如從高處跳下,或是直接被敲擊都有可能。這時候肌腱會發生的短時間的適應,透過增加橫截面積來增加硬度以降低外來的應力,此時肌腱裡的水份會增加,摸起來變得比較粗。如果負荷減輕,或是經過適當的休息時間後,肌腱可能可以逆轉回健康正常的狀態。 

 

肌腱修復不良(Tendon dysrepair)

承接著反應性肌腱病變,當肌腱持續接受過大的負荷,且缺乏休息復原的時間,則會慢慢漸進至肌腱修復不良的階段。在這個階段,會發現肌腱內的細胞數量增加,主要是軟骨細胞,其次是一些肌纖維母細胞,這會導致肌腱內的蛋白聚醣及膠原蛋白顯著增加,造成膠原蛋白的分離和基質的紊亂。同時還會觀察到新生的微血管和神經往肌腱內部生長。 

 

退化性肌腱病變(Degenerative tendinopathy)

承接著肌腱修復不良,肌腱可能會繼續惡化演進成退化性病變,在這個階段會發現肌腱內有大量的細胞凋零,並充滿了新生的微血管,第一型膠原蛋白也被第二或第三型膠原蛋白所取代,在這個階段的可逆性已經很低了。 

 

最後有趣的是,同一條肌腱上,上述的3個階段是可以同時存在的。 

 

以下這個影片展示了肌腱退化的過程。 

 

臨床上常聽到病友的回饋,明明平常都有規律地運動和訓練,為什麼以前沒事但現在受傷了呢?其實你的肌腱可能早已因為長期的不當負荷產生退化現象,當壓倒駱駝的最後一根稻草來臨時,當然承受不住了。 

已故球星Kobe Bryant也曾因為漫長的球季征戰,在2013球季倒數第3場比賽發生阿基里斯腱斷裂。 

 

延伸閱讀:鵝掌肌腱炎/滑囊炎 是內側膝疼痛的障眼法 

 

結語

總歸來說: 

 

肌腱接受"負荷"的方式,會直接影響肌腱未來的健康! 

 

最新的研究已證實,以運動治療的方式介入阿基里斯腱的退化性病變,是目前實證等級最高的治療方法。這個部份就先賣個關子,我們下次聊囉! 

 

 

 

 

參考文獻

[1] Cook JL, Purdam CR. Is tendon pathology a continuum? A pathology model to explain the clinical presentation of load-induced tendinopathy. Br J Sports Med. 2009 Jun;43(6):409-16. doi: 10.1136/bjsm.2008.051193. Epub 2008 Sep 23. PMID: 18812414. 點擊前往

[2] Silbernagel KG, Hanlon S, Sprague A. Current Clinical Concepts: Conservative Management of Achilles Tendinopathy. J Athl Train. 2020 May;55(5):438-447. doi: 10.4085/1062-6050-356-19. Epub 2020 Apr 8. PMID: 32267723; PMCID: PMC7249277. 點擊前往

[3] Achilles Pain, Stiffness, and Muscle Power Deficits: Midportion Achilles Tendinopathy Revision 2018: Using the Evidence to Guide Physical Therapist Practice. J Orthop Sports Phys Ther. 2018 May;48(5):425-426. doi: 10.2519/jospt.2018.0505. PMID: 29712549. 點擊前往

[4] Doral MN, Alam M, Bozkurt M, Turhan E, Atay OA, Dönmez G, Maffulli N. Functional anatomy of the Achilles tendon. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2010 May;18(5):638-43. doi: 10.1007/s00167-010-1083-7. Epub 2010 Feb 25. PMID: 20182867. 點擊前往

[5] Millar, N.L., Silbernagel, K.G., Thorborg, K. et al. Tendinopathy. Nat Rev Dis Primers 7, 1 (2021). https://doi.org/10.1038/s41572-020-00234-1 點擊前往

 

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甫銓 陳
甫銓 陳

作者

【陳甫銓的物理治療筆記】專業物理治療師,希望能藉由藉由實證醫學支持的物理治療,分享臨床經驗,讓您遠離疼痛。


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