引言:在之前的两篇文章里我们描述了手部的骨骼系统和外在肌的运动学。而手的特别之处却不在于骨骼系统和外在肌,这些大多数其他关节也都会有,它的特别之处在于它的内在肌系统,正是因为内在肌的存在才让手可以在内在肌和外在肌的协调下产生那么多精细而又美妙的运动。接下来,让我们简单来看看内在肌所发挥的神奇作用吧。
首先我们先来看看手部的内在肌有哪些,大鱼际(外展拇指肌、拇短屈肌、拇对掌肌)小鱼际(小指屈肌、小指外展肌、小指对掌肌、掌短肌)拇内收肌以及蚓状肌和骨间肌。
大鱼际肌:首先是大鱼际肌和拇内收肌,关于人类为什么比猿类高级有很多说法,其中一种就是人有大鱼际从而有更好的对掌和操作工具的能力。而正中神经损伤所导致的大鱼际萎缩从而导致的猿掌患者身上手部功能的缺失也可以看出这个肌肉群的重要性。之前说大拇指对掌的这个运动放在内在肌里面讲是因为大鱼际这块肌肉简直就是为对掌而生的,对掌的动作其实可以简单地分为三个部分:外展、屈曲和旋内(如下图所示1表示外展,2为屈曲合并内旋)
而我们的三条大鱼际肌,每一条都负责了其中的一个动作。外展对应外展拇指肌,屈曲对应拇短展肌,内旋对应我们的拇对掌肌。它们每一块肌肉都发挥了自己的功能,同时又互相协同,更好地诱发了我们的抓握功能。
拇内收肌:而拇内收肌则是一个有两个头的肌肉,位于大拇指指蹼空间的深处,可以产生强有力的大拇指内收和屈曲的力,(如下图所示)其中横头的力臂较长但横截面积较短,而斜向头虽然力臂较短但是横截面积较长,反而所能产生的力量更大。值得一提的是,拇内收肌虽然是作用于大拇指的肌肉,但是是尺神经支配的,这点我在这个系列第一篇中提到过。而拇内收肌的肌力也有一个测定的测量方法,称为拇示指夹纸试验。伸直拇指的掌指和指间关节,让患者在拇指保持伸直的状态下用拇指和示指夹住纸片。如果在这时患者在夹纸片时屈曲拇指,那么说明患者拇内收肌无力从而用拇屈肌来代偿。这种症状也被称为Fromnt征阳性。
小鱼际肌:接下来让我们看看小鱼际,小鱼际有小指屈肌、小指外展肌、小指对掌肌以及掌短肌组成。组成和大鱼际很类似,主要作用也是对掌,除此之外,小鱼际的隆起也很好地让其与大鱼际一起加深了手的远端横向弓。如果尺神经受损时,除了刚刚提到的拇内收肌会无力,同时会影响小指的对掌功能(尽管相对大拇指来说活动较小),而小鱼际萎缩导致手的远端横向弓的变浅也会很大地影响手的杯装的抓握以及各种精细活动。
介绍完了小鱼际和大鱼际两个主要作用于大拇指和小拇指的手内在肌,接下来就是作用于另外三根手指,最为“神秘”的两组肌肉了,蚓状肌和背侧肌。他们长在手的内部而且出了背侧肌的内收外展四指的作用以外,好像又没有什么特别的作用。但是在我看来,这两组肌肉才是手的所有精细功能的最大“功臣”。
蚓状肌:首先是蚓状肌,蚓状肌有双重神经支配。两条外侧的由正中神经支配,两条内侧的则由尺神经支配。简单来说,蚓状肌起自指深屈肌腱,止于我们指骨的背侧帽上。(在介绍手的外在伸肌时介绍过这个结构)而蚓状肌的作用则是我们鼎鼎大名“蚓状抓握”,这个在神经康复中经常用到的手法,也就是掌指关节屈合并指间关节伸的动作。如下图所示,在蚓状肌、掌侧骨间肌、背侧骨间肌的联合作用下,将掌指关节往下牵拉的同时将指间关节向下向后牵拉,从而导致了掌指关节的屈曲和指间关节的伸展。其实把这个动作叫做“内在肌抓握”也一点也不过分。
从上图中可以看出,相对于背侧骨间肌和掌侧骨间肌,蚓状肌提供的力量相对来说小了很多,这是因为在所有的内在肌中,蚓状肌拥有最长的纤维长度和最短的横截面积,由于横截面积比较小,所以它产生的力量也比较小,但是蚓状肌的平均肌梭密度比骨间肌高三倍之多,,是肱二头肌的八倍之多,而且它附着在指深屈肌的肌腱上,所以它和外在肌精准的交互协调作用可能才是它最关键的作用。
骨间肌:骨间肌分别附着在对应骨间肌掌骨的背侧和掌侧上与指骨的背侧帽之间。侧面如上图所示,而掌侧面和背侧面如下图所示。PI表示,掌侧骨间肌,DI表示背侧骨间肌,值得一提的是,从图中我们可以看到背侧骨间肌是一个双翼状的结构,而每个掌指关节所拥有的掌侧和背侧骨间肌也起到了一定副韧带的作用帮助稳定我们的掌指关节。
接下来就是最重要的一点,就是手指的内在肌群和外在肌群的交互作用,这是我们所有精细活动的基础。首先来通过下图看一看他们是如何协调让指间关节伸展的。
其中ED表示指伸肌FCR表示桡侧腕屈肌
内在肌对于伸展的作用:从图中可以看出,内在肌在指伸肌伸展手指的时候给的是一个掌指关节的屈曲的力,这个屈曲的力对于指间关节来说可以说太关键了
正是这个屈曲的力防止了指伸肌在发力时造成掌指关节的过度伸展,从而导致指伸肌可以收缩的空间在掌指关节就“消耗殆尽”,形成“主动不足”(主动不足指当多关节肌收缩作用于一个关节后,对另一个或者其余关节不能充分发挥作用,同理,被动不足指当多关节肌已在其中一个关节被拉长伸展后,在另一个或其余关节就不能再充分地被拉长伸展),在尺神经受损后的“爪形手”(如下图)就是这个原因导致的。而内在肌适当地拮抗了指伸肌对于掌指关节的伸展作用让指伸肌有了更多的“存货”去伸展其余的指间关节。
内在肌对于屈曲的作用:与此同时,在指间关节屈曲的时候,内在肌也发挥了一定的作用,如下图所示,由于蚓状肌起自指屈肌和伸肌的掌背侧帽之间,在屈曲的活动时,指屈曲肌收缩向近端移动,而与此同时指伸肌(背侧帽)被牵拉,向远侧移动,这时蚓状肌就像一个被拉开的“小弹簧”一样形成了一股帮助屈曲的回缩力。
总结:内在肌的作用以上内容只是冰山一角,手那么复杂的活动离不开手部每一块肌肉的精细协调,我们在临床上思考时也必须把这些肌肉的交互协调都考虑进去,只有这样才能更好的理解每个现象和病人身上发现的问题。以上内容很多是我结合书上的内容以后个人的理解和经验,所以很有可能会出现不准确的地方,欢迎大家批评指正。
手的功能解剖——骨骼系统
引言:我们的手部内含有29条肌肉驱动着19个骨头和19个关节。而正是因为手的这些功能才让我们可以灵活地运用那么多工具,让我们在历史进化的长河中逐渐成长成为万物之灵,而这个系列的内容我们将从纷繁复杂的大脑中枢中走出来,从骨骼、肌肉的角度来分析手的种种功能。本文先从骨骼关节的角度来分析手的功能运动。
骨骼解剖:首先从一张图中简单的看一点手部的解剖。在图中我们可以看到手部的骨骼以及一些肌肉在手掌面的起止点。
手部的三个弓:由于本文篇幅有限,关于手部的解剖和肌肉的起止点就不做具体的分析了,我们还是把重心放在功能的层面上,首先来看看手的结构是怎么保持稳定的。
如左图所示,手中的三个弓(纵向弓、远端横向弓、近端横向弓)相辅相成成,在骨骼结构的层面上组成了组成了手部的稳定性。我们的近端横向弓由腕骨的远端结构所组成(大多角骨、小多角骨、头状骨、钩状骨),这些骨头紧密地排列在一起组成了近端横向弓。远端横向弓是由我们的掌指关节构成的,不同于近端横向弓,这个弓是可以活动的,提供了我们手在抓握时的弧度。而我们的纵向弓则像一根棍子一样把近端和远端横向弓串了起来。如右图所示,这个纵向弓包含第二和第三掌指关节,沿着第二和第三指向下到腕掌关节,包括与头状骨和月状骨的连接。(我们可以看到手指的活动几乎都是沿着纵向弓这一作为稳定的结构为运动轴进行的)所以,近端横向弓和纵向弓的稳定性以及远端横向弓的灵活性给手的功能性活动打下了十分良好的基础。
腕掌关节:接下来,我们将从手部各个关节活动度的角度来看手的这些动作是怎么做出来的,左图表现了腕掌关节的一个活动度,白线是放松的时候,红线是用力握拳的时候,如图所示,第二和第三腕掌关节做为结构上的支柱活动很少,(前文所提的纵向弓)而第四和第五腕掌关节则给我们的手部提供了功能上的活动度。
而比较特殊的是大拇指的腕掌关节,如上文右图所示,其余四肢的关节活动度基本上都是单轴关节,而大拇指的腕掌关节如下图所示是一个鞍状关节,可以允许屈伸和内收外展两个方向的运动,其中非常重要的一点是做为治疗师我们要熟悉哪个关节面是凹面那个是凸面来指导我们做关节松动的手法治疗,如图所示,在内收外展的活动中,掌骨的近端关节面是凸面,而在屈曲伸展的活动中,掌骨的近端关节面则变成了凹面。而正是鞍状关节这一十分关键的特殊结构,让我们的大拇指可以做出对指这一如此伟大的动作!(手百分之50以上的功能是由对指运动决定的)关于大拇指对指运动的具体运动学将在之后介绍大拇指内在肌的时候介绍。
我觉得大拇指的腕掌关节和其余四指的掌指关节可以一起理解,因为大拇指相比其他四指少一个指间关节,而内收-外展,屈曲-伸展的功能也与其余四指的掌指关节类似,而大拇指的掌指关节又仅仅有屈伸这一个方向的运动,类似于其余四指的近端指间关节。所以可以把大拇指的腕掌关节看成与其余四指的掌指关节一样的结构,掌指关节看成与其余四指的近端指间关节一样的结构。
掌指关节:接下来让我们来看看四指的掌指关节,如下图所示,四指的掌指关节是一个球窝关节,掌骨的远端关节面为凸面但是它又有一定的特殊性,它并不是像肩关节的肱骨头那样比较典型规则的球状关节面,而是一个在顶端是圆的,掌侧面平坦的结构。这一结构对于掌指关节的屈曲内收以及屈伸两个方向上的运动都会产生比较大的影响。
首先来看在屈伸这个运动轴上的影响,如图所示,在屈曲超过0°中立位以后,掌骨作为球状关节的直径逐渐变大,这就导致起自掌骨远端的掌指关节副韧带在运动的过程中被牵拉的程度逐渐加大(由27mm到34mm),而副韧带牵拉程度的增加导致侧韧带张力的增加,从而导致在屈曲的过程中掌指关节的稳定性逐渐增加活动度逐渐减少,趋向于稳定。(所以握拳的时候掌指关节较为稳定,拳头会比较硬)手部的功能位支具通常把掌指关节放在屈曲35°~45°左右的位置,除了防止掌指关节伸肌挛缩以外,还能起到防止副韧带短缩的作用。但是掌指关节屈曲由于导致关节压力的增加,所以对于一些关节囊重建或者关节置换的手术来说,掌指关节的完全屈曲反而是禁忌症。
此外在内收-外展的活动轴中,完全屈曲时内收外展的运动明显减小。在大约屈曲70°的时候,近端指骨的关节面接触在掌骨头部平坦的掌面部分。另一方面,如上文所述,屈曲时副侧韧带张力增加也会导致掌指关节的活动度减少。其实之前我有过四指的内收和外展到底是发生在掌指关节还是腕掌关节的疑问,后来发现腕掌关节由于结构的原因在内收外展这一方向的活动度很小,而且负责四指内收外展这一运动的掌侧和背侧骨间肌的起点在掌骨的底部,与腕骨并没有关系,所以四指内收外展的活动必定是发生在掌指关节。
大拇指的掌指关节前文已经描述过了,可以当做和其余四指近端指间关节一样的结构来理解。
指间关节:指间关节相对来说比较简单,为滑车关节,只有屈伸这一个方向的活动度。值得一提的是,尺侧指间关节的屈曲度往往大于桡侧的指间关节。如上左图所示,指间关节结构的强化是由侧面的副韧带以及掌侧的掌板贡献的。这两个结构在掌侧指间关节的侧面相结合,加强了掌指关节的稳定性。而我们治疗师在做推拿一指禅的手法时往往会一直牵拉到大拇指的掌板,所以我们会发现大拇指过伸的程度会越来越大。
总结:所谓结构决定功能,骨骼的结构做为杠杆和稳定的结构是关节运动学的一个基础,由于大拇指的对指活动放在分析大鱼际肌的时候比较容易理解和记住所以将在后面的文章中分析。对于这些骨性结构的理解对于我们平时手部运动时手的形态的理解十分重要。以上内容和图片大多选自台版的《肌肉骨骼系统肌动学复健医学基础》一书中,内容是我在学习了其中内容以后的理解,如果需要看更为详细的内容,大家可以去自行学习。有不正确的地方也欢迎大家指正。
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