纤维性腱膜对肱二头肌屈曲与旋后力矩臂的调控作用:一项揭示临床诊断新策略的尸检研究

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Biomechanics 2.4

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  本研究通过尸体标本实验,首次系统量化了纤维性腱膜(lacertus fibrosus)对肱二头肌屈曲/伸展(FE)和旋前/旋后(PS)力矩臂的动态影响。研究发现完整腱膜在肘关节屈曲<40°时增强屈曲力矩,而在>80°时抑制屈曲效率,并显著降低旋后力矩,甚至导致全伸展位时肱二头肌产生旋前作用。该成果为临床诊断孤立性腱膜损伤(lacertus syndrome)和优化远端肱二头肌修复术提供了生物力学依据。

  

肘关节作为人体最复杂的铰链关节之一,其功能实现高度依赖肱二头肌与纤维性腱膜(lacertus fibrosus,又称肱二头肌腱膜)的协同作用。尽管既往研究已明确肱二头肌贡献了50%的屈曲力量和主要旋后力量,但纤维性腱膜这一连接肱二头肌远端与前臂筋膜的扇形结构,其生物力学角色长期存在争议。临床上面临两大困境:一是孤立性腱膜损伤(如腱膜综合征)因缺乏特异性诊断标准常被漏诊;二是远端肱二头肌腱修复术中是否需重建腱膜缺乏科学依据。更矛盾的是,既有文献报道腱膜既能增强又会抑制肘部运动效能,这些分歧可能源于研究方法局限——多数研究仅采用百分比描述运动范围而非具体角度量化。

为破解这一生物力学谜题,研究人员开展了一项创新性尸体实验。研究团队将10具新鲜冷冻尸体标本(9男1女,平均年龄42.4±8.6岁)的完整上肢固定在生理模拟器中,通过高精度编码器测量肌腱位移,结合数字倾角仪记录肘关节FE和PS角度。采用An等建立的经典力矩臂计算公式r=dl/dθ,分别在腱膜完整、浅层切断和全层切断三种状态下,系统评估了20°-150°运动范围内的动力学参数。

FE力矩臂的变化规律
研究发现腱膜存在"双相调控"现象:在屈曲<40°时,完整腱膜使FE力矩臂显著增加(例如全旋后位伸展时增加60%),这种效应随前臂旋后角度增大而增强;但当屈曲>80°后,腱膜反而成为"机械制动器",使FE力矩臂降低9.3%-50%。这种逆转源于腱膜的解剖定位——作为位于前侧和尺侧的扇形结构,其在伸展旋后位时张力最大,能通过前臂筋膜传递远离屈曲轴的力;而深度屈曲时腱膜松弛,其近端与肱肌等组织的连接会产生平行于前臂长轴的分力,反而产生伸展力矩。

PS力矩臂的颠覆性发现
更令人意外的是,完整腱膜始终表现为"旋后抑制器":在所有屈曲角度下,腱膜切断均使旋后力矩臂增加(如90°屈曲中立位时增加20%)。极端情况下,全伸展位的完整腱膜甚至将肱二头肌转化为"旋前肌",产生4mm的旋前力矩。这种反常现象源于腱膜的尺侧走向——旋后时绷紧的腱膜在旋前轴内侧产生力矩,形成与肱二头肌旋后作用相反的力学矢量。

临床转化的突破性启示
该研究首次建立腱膜功能的量化模型,为临床实践带来三大革新:1)诊断层面,提出在屈曲范围两端(<40°或>80°)和高旋后角进行特异性肌力测试,可提高孤立性腱膜损伤的检出率;2)治疗层面,提示腱膜修复需权衡其"早期屈曲辅助"与"旋后阻碍"的双重效应;3)手术设计层面,揭示单纯肱二头肌腱修复可能无法恢复旋后功能,需同步评估腱膜完整性。研究团队特别强调,腱膜在伸展位将肱二头肌转化为旋前肌的发现,可能解释某些患者术后出现的反常旋前现象。

这项发表于《Journal of Biomechanics》的研究,通过严谨的生物力学实验破解了持续十余年的学术争议。其创新价值不仅在于首次绘制出腱膜调控力矩的三维图谱,更开创性地提出"腱膜功能窗口"概念——即20°-80°屈曲区间为腱膜的功能中性区,超出此范围则表现为显著的动力调节作用。这些发现迫使临床医生重新审视这一曾被视作"退化遗迹"的结构,其成果已为开发新型腱膜特异性诊断量表奠定理论基础。未来研究可进一步探索腱膜张力与神经卡压(如旋前圆肌综合征)的量化关系,或通过动态MRI验证活体状态下的力学传导机制。

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