物理治療在處理什麼? 緻密結締組織介紹
文章分享要點:
- 什麼是緻密結締組織(DCT)?
- 細胞外基質(ECM)又是什麼?
- 膠原蛋白的性質及特性有哪些?
現今物理治療逐漸在台灣推廣開來。民眾會來求助於治療師們，不外乎是關節的問題、軟組織受傷、身體排列異常...。那對於我們老師來說，在處理這些問題時，是要依據什麼，來判斷你在治療過程中，會有什麼反應，來表現出治療是有效的，或是過度的呢?
這就要回到我們治療時，在處理的一個主要目標，緻密結締組織(dense connective tissue；DCT)。了解DCT，能夠幫助老師預測病人恢復的狀況，在治療上面，也能夠了解一些手法的原理在哪。
DCT在人體上面有什麼作用?
在功能上面，DCT能夠維持身體結構、提供防禦和免疫反應，與微血管也有相關，能夠幫助運送營養物質和清理代謝廢物。
DCT從哪來的呢?
主要組成DCT的成分有蛋白質、各種細胞(例如:纖維母細胞(fibroblast)、成骨細胞(Osteoblasts)...等)、細胞外基質所組成。且會根據功能要求，DCT的外觀、組成比例都會有所差異。
規則結締組織、不規則結締組織又是什麼?
在讀到身體的收縮與非收縮性組織時，就會看到DCT被分類出來。DCT會依照纖維元素的取向，分為規則與不規則；不規則就如字面意義，以不規則、更隨機的方式排列。例如單個肌肉的結締組織鞘會被歸類為不規則；規則的結締組織則包含韌帶、肌腱、筋膜...。
DCT所含的細胞有哪些?
主要能夠分為兩大類:一類是維持在同一個地方的細胞(例如脂肪細胞)，另一類則是會突然出現在別處的細胞(例如巨噬細胞)。
DCT組成之一的細胞外基質是什麼?
細胞外基質 (Extracellular Matrix ；ECM)主要填滿DCT的空隙，類似凝膠的物質。主要由有機分子、水、三種蛋白構成。這三種蛋白包含彈性蛋白(elastin)、網狀蛋白(reticulin)和膠原蛋白(collagen)。而有機分子的成分以糖胺聚醣(glycosaminoglycans；GAGs)、糖蛋白(glycoproteins)、纖維蛋白(fibrous proteins)為主。
ECM主要的功能
與結締組織細胞結合，能夠影響細胞的發育、形狀、增殖、移動和代謝功能。且能夠作為運動的潤滑劑；其水性結構，能讓營養物質和代謝物在DCT與血液間擴散。
- 糖胺聚醣(GAGs)具有親水性，可吸引水分進來。且帶有負電荷能夠吸引陽離子，使GAGs能夠與膠原纖維發生靜電相互作用，能讓這兩者結合再一起。GAGs在各種組織會有特定的類型。例如玻尿酸(Hyaluronan；HA)在軟骨中很常見，負責承受機械應力而不變形，在DCT癒合時有支持細胞移動的特殊功能...。當GAGs與ECM 中的蛋白質鏈共價結合會形成蛋白聚醣(proteoglycans ；PGs)，在不同類型的結締組織中，PGs佔有的比例也不同。主要功能為抵抗壓力和張力以及調節細胞生長、分化和移動，能夠增加 DCT 的機械穩定性。PGs的比例與在DCT上的負荷有關，所以在關節軟骨中，PGs的比例較高；在肌腱、韌帶處則主要承受張力，故比例較低。
2. 糖蛋白(Glycoproteins)雖然在ECM中佔有的比例小，但很重要；能夠讓DCT與周圍環境進行傳遞和交換物質。雖然沒有機械功能，但能與細胞之間相互作用，能夠增強細胞運動的能力與刺激細胞生殖。
3. 纖維蛋白(Fibrous Proteins)在DCT中主要成分是彈性蛋白和膠原蛋白。彈性蛋白能夠伸長，給予組織彈性減少受傷機會。當年紀越來越大時，彈性蛋白的數量也會逐漸減少。膠原蛋白則具有抵抗牽拉力量的作用，所以在肌腱、韌帶處比例較高；能夠限制關節活動範圍、在關節的軟骨中能抵抗壓力...。
介紹膠原蛋白
在內質網中，特定胺基酸經過一連串反應後，產生膠原蛋白。膠原蛋白具有物理特性及機械特性，能夠負荷張力及壓力。膠原蛋白內的膠原纖維，呈現一束一束的樣式；當承受到壓力時，這些束就會形成獨特的波形，稱為捲曲(crimp)；這些捲曲能夠使膠原纖維延長或縮短，但一旦超出限度，就會造成不可逆的損傷。這些膠原纖維束構成肌腱、韌帶、關節囊。
膠原蛋白的分類
在DCT中，膠原蛋白能夠分類出三種類型，Type I、Type II、Type III。肌腱、韌帶主要含有Type I膠原蛋白及少量的Type II；關節軟骨由 TypeII 組；保持器官位置的則由Type III負責。
力學與膠原蛋白
當膠原纖維從原始長度開始給予張力，其長度會慢慢變長，最後斷裂。在這過程中，治療師在處理組織時應該要控制在哪個階段，既能延長組織也不會造成傷害呢?應力-應變曲線(stress–strain curve)是一個很好的說明圖。
縱軸可以理解為施加的拉力；橫軸則是變化量。
- A點:此階段要使膠原纖維變長，貌似不用出太多的力氣。這階段是把纖維原有的捲曲拉直。故此，能夠提供治療師想要膠原蛋白生長的刺激方向，又不至於造成傷害。應變量約1.2-2.0%。
- B點:可以注意到，圖上的斜率增加；代表要使膠原纖維延長，治療師需要給予不成比例的力量在上面。此時如果應用在肌腱，會出現微斷裂的狀況；病人通常會有肌腱僵硬的狀況。應變量約2-6%。
- C點:當纖維被破壞到一定程度後，其抵抗的力量也隨之減少。應變量約6%。
- D點:可能會出現斷裂點或牽拉的組織明顯變窄。應變量約為6-12%。
- E點:代表組織完全斷裂。應變量約12-15%。
DCT具有黏彈性
什麼是黏彈性?如字面上，黏性加上彈性。當我們牽拉DCT時，能夠延長一段長度，在此時把拉力放開後，DCT會彈回原始長度，這就是彈性。黏性則是用固定的拉力在DCT上，經過一段時間，能夠產生額外的長度；這個現象叫做蠕變(creep)。(左圖說明彈性、右圖說明黏性)
DCT對力的反應
在這邊對於力，我們描述的給予力量的快慢。DCT對於快速、一次到位的力量會有緊縮的反應；若給予緩慢的力量，則能夠伸長的更多。但我們可以善用這個機制；若要執行關節的高速低震幅手法，DCT反而可以保護周圍組織。
為什麼當人年紀越大，柔軟度越不好?
隨著時間，膠原蛋白會互相聚集，慢慢的產生化學變化，使纖維互相融合，使膠原蛋白的強度越來越強壯，變成僵硬。當人老化之後，活動量也隨之減少；膠原蛋白是很依靠物理刺激的一個組織，物理刺激能夠影響其形成；倘若沒有足夠的物理刺激，產出的膠原蛋白數量也會逐漸減少。
我剛扭傷腳踝，到底要先休息?還是要活動?
如果以DCT的健康角度來看，要產生良好的DCT，就需要活動!但強度要到什麼程度呢。以溫和的等長收縮就足以讓DCT能夠潤滑；倘若缺乏適當的負重及運動，會導致PGs在短期內大量損失。但真實狀況依然要依照醫師為主。
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