人10侧咬肌和颞肌的构筑指数分析

人10侧咬肌和颞肌的构筑指数分析

咀嚼肌和肌腱属于下颌肌肉群中的两个重要咀嚼肌。它们是维持下颌位置和产生下颌运动及其行使咀嚼活动的主要肌肉。在下颌各种功能运动中,咬肌和颞肌所具有的作用及地位几乎全部来自对二肌的肌电研究。肌电图可记录深、浅部肌在静止及随意运动中的肌电活动情况,不失为在活体上研究肌肉电生理功能的极佳手段。但要充分了解整肌的生物力学属性还应从肌构筑研究入手,对肌纤维的数量、长度、排列方式以及肌的生理横切面积等肌构筑指数进行量化分析和比较,进而阐明肌的张力、速度以及缩短幅度等生物力学属性,为深究肌在机体中的功能奠定理论基础。目前,有关人咬肌和颞肌的肌构筑学研究屈指可数,仅见VanEijden等的报道。为此,本文就以上两肌的肌构筑进行研究,查明肌构筑特征,分析其生物力学特性,并阐明其功能意义。1材料和方法1.1去皮皮肤、去肌用经甲醛固定1年以上的成年男性尸体5具,尸检上、下颌牙列完整、咬合关系良好、颞下颌关节形态正常。①去除双侧头面部皮肤及皮下组织,暴露颞肌和咬肌筋膜,并仔细剥离干净。②断离咬肌和颞肌的起止点,完整取下咬肌浅、深两部及颞肌前、后两部。③剔尽以上各肌块表面的脂肪和筋膜。④肉眼观察咬肌和颞肌各部的肌纤维走向、排列及附着腱板等。1.2肌束长和肌节数①肌质量(muscleweight,MW),用天秤称重。②肌长(musclelength,ML),卡尺测量肌纤维起点最近端至止点最远端的距离。③羽状角(θ),为肌纤维与肌腱之间的夹角。用量角器在肌块的垂直切面上测量。④肌纤维长(fiberlength,FL),用卡尺测量肌束长,由于各部肌都是短肌束,肌束长即代表肌纤维长。⑤肌节数(sarcomerenumber/fiber,SN/F),即单根肌纤维的肌节总数。取完整肌束,经蒸馏水浸泡48h,250g/L硫酸液浸72h后,分离单根肌纤维。用Mallary磷钨酸—苏木精液染色6~8h。在放大640倍的光镜下,用测微尺计数50μm长度内的全部肌节数。每一肌块测数6根肌纤维,共测数300μm。算出肌节长,进而得出单根肌纤维的肌节数。⑥生理横切面积(cross-sectionalarea,CSA),按下式计算:CSA=[MW(g)×cosθ]/[FL(cm)×肌密度(g/cm3)]。肌密度为假定值,即1.056g/cm3,本研究用标准化肌节长2.2μm来校正肌纤维长,以消除尸体固定时张口度对肌纤维长度的影响,利于各肌块间的比较。⑦最大收缩张力(poest)=生理横切面积×特异张力。特异张力以8.92N/cm2计。2结果2.1金鱼肌的分布①咬肌位于下颌支和下颌角外面,呈不规则四边形,由浅、深两部构成。浅部体积较大,肌束较长,纤维行向下后方,在其内部,可见3~5层腱板由浅至深与肌表面平行排列。其中一条长的腱板由肌的前缘纵贯后缘,其余均稍小,未及全长。肌纤维以这些腱板按浅—深方向排列成羽,纤维排列方向从倾向垂直到稍水平,羽状角波动在9°~15°范围内。深部体积较小,肌束较短,肌束近乎垂直向下,肌束内部肌纤维排列方向较一致。②颞肌起于整个颞窝和颞深筋膜深面,前部纤维走向垂直,其表面积约占整个颞肌的1/3,后部大部分纤维几近水平,中间的小部分纤维呈一定角度向前倾斜,使整个颞肌形似扇形。颞肌前部肌束内存在二层腱板,外层腱板与颞肌后部的腱膜相延续,内层腱板仅存于前部肌内,该部肌纤维排列倾向垂直,按浅—深方向排列成羽,并附着于内、外二层腱板上。颞肌后部纤维走向水平,亦按浅—深方向呈羽状止于外层腱膜上。2.2单次给药后各肌纤维及肌质量比率的变化结果见表1。①咬肌浅、深两部各同名构筑指数比较均有显著性差异(P<0.01)。其中,咬肌浅部肌质量、生理横切面积及最大收缩张力均明显大于深部,但生理横切面积/肌质量比率则显著小于深部。浅部肌的纤维长度和羽状角均大于深部。②颞肌前、后部的肌构筑指数比较得出:前、后两部肌的生理横切面积及最大收缩张力比较均无显著性差异(P>0.05)。前部肌的生理横切面积/肌质量比率则明显高于后部(P<0.01)。后部肌的肌纤维长度及羽状角均大于前部(P<0.01)。③咬肌浅部与颞肌前、后部的肌构筑指数比较,其结果为:咬肌浅部与颞肌前部间除肌纤维长度、单个肌纤维肌节总数及生理横切面积/肌质量比率三项指数比较无显著性差异(P>0.05)外,余构筑指数间均有显著性差异(P<0.01)。其中,咬肌浅部肌质量、生理横切面积及最大收缩张力均大于颞肌前部(P<0.01),但生理横切面积/肌质量比率与颞肌前部相近。咬肌浅部与颞肌后部相比较,两者间除羽状角无显著性差异外(P>0.05),余构筑指数间均有显著性差异(P<0.01)。且咬肌浅部的生理横切面积/肌质量比率明显高于颞肌后部(P<0.01)。④咬肌深部与颞肌前、后部的肌构筑指数比较,其结果如下:咬肌深部与颞肌前部各同名构筑指数间比较均有显著性差异(P<0.01)。颞肌前部的肌纤维长度和羽状角均大于咬肌深部。咬肌深部与颞肌后部相比较各构筑指数间亦均有显著性差异。且所有比值均高于咬肌深部与颞肌前部的比值。3讨论3.1肌内结构的异质性骨骼肌的构筑主要体现为肌纤维数量、长度、排列方式以及生理横切面积等。对以上构筑指数的测算和量化分析可较大限度地了解骨骼肌的力量、速度和动幅等生物力学属性。且生理横切面积是决定肌能产生多大张力的重要指标。生理横切面积/肌质量比率高的肌倾向于力量型,有助于维持姿势和保持平衡。而肌纤维较长,生理横切面积相对较小的肌适合于速度运动或作较大幅度的位移运动。可见,生理横切面积和肌纤维长度是影响张力和速度的两个主要因素。基于上述原理,本研究结果表明:①咬肌、颞肌均属多羽肌范畴。值得强调的是,咬肌浅部的肌纤维排列和附着装置最具复杂性,存在于咬肌浅部内的多层次腱板不仅为肌纤维附着提供了广泛的场所,同时也使肌纤维的排列和方向更具多向性。颞肌内部同样也呈现异质性,即前、后两部的肌纤维在走向、排列及附着腱板等方面也迥然不同。咬肌和颞肌这种肌内结构的异质性,从形态学角度充分体现了“肌力节省”原则的深刻寓意。该原则指出,骨骼肌在完成某一运动的过程中,可选择性的使不同方向排列的肌束按顺序发力,以适应各部位的不同运动或独立运动,从而获得最佳的工作效率。依此推断,在下颌关节各种功能运动中,咬肌和颞肌各部可独立或协同执行不同的功能,以实现复杂多变的下颌运动。要明确两肌各部在维持正常下颌位置、产生下颌运动及发挥咬合力等方面所具有的作用和地位,还需查清肌构筑特征并判断其生物力学属性。②对咬肌浅、深部和颞肌前、后部肌构筑指数的比较,其结果表明:各部肌的生理横切面积和最大收缩张力分别以咬肌浅部最大,依次为颞肌后部、前部及咬肌深部。这与VanEijden等的研究结果相似。所不同的是我们还测算了最大收缩张力,并对两肌各部间的各项构筑指数作了两两比较和分析。在此,值得强调的是各部肌的生理横切面积/肌质量比率的大小,其结果为:咬肌深部最大,咬肌浅部和颞肌前部近似,颞肌后部最小。根据肌的生理横切面积/肌质量比率愈大愈具力量型,从而提示,咬肌深部更具产生高张力特性,属力量型肌。颞肌后部肌纤维较其它部分长,其生理横切面积/肌质量比率也明显较低,故颞肌后部相对倾向于速度型肌。咬肌浅部和颞肌前部既具力量又具速度潜力。此外,依据羽状角大则纤维缩短的速度和幅度较大的原理尚可得出,颞肌后部和咬肌浅部在功能活动中,具有产生较快速度和较大位移范围的能力。综上所述,我们不可否认咬肌和颞肌均为力量型和速度型设计的产物。3.2下颌前伸及颌肌浅部的使用就咬肌浅、深两部,颞肌前、后两部所具有的肌构筑及生物力学特性而言,可获如下结论:各部肌具有不同的生物力学特性。从各部具备产生最大收缩张力的潜力来看,颞肌后部及咬肌浅部是运动下颌关节和产生咬合力的主体,并根据两部肌纤维的排列及走向尚可确切得出,