第 18 章:手内在肌的力学与病理力学(Mechanics and Pathomechanics of the Intrinsic Muscles of the Hand)
18.1 拇指的主要内在肌(PRIMARY INTRINSIC MOVERS OF THE THUMB)
拇指的主要内在运动肌包括拇短展肌(abductor pollicis brevis, APB)、拇短屈肌(flexor pollicis brevis, FPB)、拇对掌肌(opponens pollicis)和拇内收肌(adductor pollicis)。前三者合称鱼际肌,构成覆盖拇指掌骨之上的肌块,由正中神经支配;拇内收肌位于手掌深部,由尺神经支配。鱼际肌在临床上极少发生紧张,因此本章仅讨论其无力所致的损害;拇内收肌则可在某些手出现异常紧张,需作为可能的损害加以讨论。
拇短展肌是鱼际肌群中位于掌桡侧、最表浅的一块。近端附着于屈肌支持带、舟骨结节与大多角骨结节;远端附着于拇指近节指骨基底的桡侧与拇长伸肌的伸肌腱扩张部;由正中神经(C8、T1)支配。其在拇指腕掌关节的主要作用为外展(掌侧外展)、内旋与对掌,三者均获得支持性证据。该肌对腕掌关节的外展力臂大于拇长展肌,且位置最优以将拇指拉向外展;肌体积约为拇长展肌的三分之一,因而力量产生受限,但腕掌关节外展一般不需克服大阻力。肌电图研究支持其为腕掌关节的主要外展肌之一,拇长展肌至多作为辅助外展肌。在腕掌关节的内旋(亦称旋前)作用上尚无专门研究,但内旋实际上与外展或屈曲不可分离,是主动外展所带来的自动伴随结果,从而也参与对掌。在掌指关节上,该肌的远端附着使其可作为掌指关节的外展肌,但在部分个体中掌指关节仅表现为铰链式屈伸关节,因此其在掌指关节的作用因人而异。在指间关节伸直方面,经典研究在拇长伸肌被暂时麻痹的 11 例受试者中观察到拇短展肌与拇短屈肌均出现中度肌电活动,证明至少在拇长伸肌缺位时这两块鱼际肌可通过伸肌扩张部提供功能性的指间关节伸直。拇短展肌无力的常见原因为正中神经麻痹。肌萎缩后表现为鱼际隆起变平(图 18.2),同时削弱腕掌关节外展与捏持或抓握时定位拇指的能力,并促成典型的"猿掌拇指"畸形。
拇短屈肌位于拇短展肌的内侧,体积与拇短展肌相近。其表浅部起自屈肌支持带与大多角骨结节;深部起自头状骨与小多角骨;远端附着于拇指近节指骨基底桡侧(常含一块籽骨),部分纤维参与伸肌扩张部;表浅部由正中神经支配(T1,可能 C8),深部由尺神经的同脊髓节段支配。其在腕掌关节屈曲(支持性证据)与掌指关节屈曲(支持性证据)为主要作用,并通过伸肌扩张部参与指间关节伸直(支持性证据)。拇短屈肌活动与拇对掌肌及拇内收肌的活动相联系;表浅部有时直接与拇对掌肌相连,最适于定位拇指腕掌关节;深部与拇内收肌走行更一致,可能在捏持时与该肌协同作用于拇指掌指关节。拇短屈肌无力会削弱拇指腕掌关节与掌指关节的屈曲力量,对捏持等功能产生深远影响,相关讨论详见第 19 章。
拇对掌肌是拇指第二大的内在肌,可为拇指根部提供相当大的力量。近端附着于屈肌支持带与大多角骨结节,远端附着于拇指掌骨全长外侧半;由正中神经(T1,可能 C8)支配,亦可能接受尺神经支配。其唯一被支持的作用为拇指腕掌关节的对掌。对掌是腕掌关节外展、屈曲与内旋的组合;该肌收缩同时产生这三项动作,因而同时加强了拇短展肌与拇短屈肌的作用。在 Cooney 等人的研究中,拇对掌肌与拇短展肌是拇指的主要外展肌,且拇对掌肌作为拇指的次要屈肌,随捏力增大而活动增加,表明其复制并加强其他鱼际肌的作用。拇对掌肌无力通常伴随拇短展肌与拇短屈肌之中任意一块或两块的无力,导致捏持与抓握时定位和稳定拇指腕掌关节的困难。
拇内收肌是手部内在肌中体积最大的一块,其生理横截面积与桡侧腕长伸肌、桡侧腕屈肌相当,反映其专司力量产生。斜头附着于第二、第三及可能第四掌骨底的前面、头状骨、掌腕掌侧韧带及桡侧腕屈肌腱鞘;横头附着于中指掌骨前表面的远三分之二。远端附着于拇指近节指骨底及拇长伸肌伸肌扩张部;通常在斜头腱内含一块籽骨;由尺神经(C8、T1)支配。其在拇指腕掌关节内收与屈曲、掌指关节屈曲方面均有支持性证据,在指间关节伸直上有支持性证据。腕掌关节内收定义为拇指在手掌平面之垂直面内朝掌面(或越过掌面)的运动;拇内收肌仅能将拇指内收至掌面,而拇长伸肌对全幅内收偏移有利。肌电图数据显示拇内收肌与拇长伸肌是腕掌关节内收的主要肌肉;主动内收在捏持中最为重要,当拇指处于外展位时需被拉向各指以维持捏持。拇内收肌的横头几乎以 90°的应用角跨越腕掌关节与掌指关节,在腕掌关节的力臂大于掌骨长度,因此其力臂长度与生理横截面积共同使其成为腕掌关节与掌指关节屈曲的极强肌肉。无力的表现为捏持与抓握的功能严重缺损;Froment 征是评估拇内收肌力量的经典方法——让患者用拇指与掌之间夹持一张纸,检查者试图将纸抽出,无力者难以维持。拇内收肌的紧张可伴随鱼际肌无力出现,导致腕掌关节外展与伸展柔韧性下降、掌指关节伸展活动度下降,严重时与拇长屈肌一起促成拇指内收于掌内的畸形。
18.2 小指的主要内在肌(PRIMARY INTRINSIC MOVERS OF THE LITTLE FINGER)
小指的主要内在控制由小鱼际肌提供,分别为小指展肌(abductor digiti minimi)、小指短屈肌(flexor digiti minimi)和小指对掌肌(opponens digiti minimi),三者均由尺神经支配。小指掌骨间肌提供一部分额外动作,与其他骨间肌一并讨论。小指腕掌关节通常被描述为平面关节,但第 14 章已证明其活动度仅次于拇指的腕掌关节;其关节面类似鞍状,允许小指向前滑动与对掌。小鱼际肌对该关节有重要作用;本章报告其在鞍状关节上的作用,但也承认该关节只是一个活动度很大的平面关节。任一单独一块小鱼际肌的无力难以鉴别,因此将三者无力的影响合并呈现。手指内在肌紧张的影响在各指相似,本章后段统一讨论。
小指展肌体积大于拇短展肌,能产生相当大的力量。近端附着于豌豆骨、豆钩韧带与尺侧腕屈肌腱;远端附着于小指近节指骨基底的尺侧及伸肌扩张部;由尺神经(T1,可能 C8)支配。其在小指掌指关节外展(支持性证据)、掌指关节屈曲(支持性证据)、腕掌关节屈曲(支持性证据)以及指间关节伸直(支持性证据)方面均获证据支持。尽管该肌附着于豌豆骨提供了较大的腕掌关节屈曲力臂,但其在小指腕掌关节的作用常被忽略;肌电图与临床研究表明该肌在小指腕掌关节的稳定与屈曲上有明确作用。虽然该肌亦附着于伸肌扩张部,但很少解剖学来源报告其参与指间关节伸直;临床与肌电数据均支持其在掌指关节屈曲与指间关节伸直上的作用。
小指短屈肌是小鱼际肌中最小、最弱的一块。近端附着于屈肌支持带与钩骨钩;远端附着于小指近节指骨基底的尺侧及伸肌扩张部(腱内可能含籽骨);由尺神经(T1,可能 C8)支配。其在小指掌指关节屈曲(支持性证据)、掌指关节外展(支持性证据)、腕掌关节屈曲(支持性证据)以及指间关节伸直(支持性证据)方面均有证据支持。该肌对小指所有关节都有功能意义;其在伸肌扩张部上的附着提示其参与指间关节伸直,该作用由肌电图与临床观察支持,并有小指展肌协同参与掌指关节外展的报告。
小指对掌肌是小鱼际肌中最大、最强的一块。近端附着于屈肌支持带与钩骨钩,远端附着于小指掌骨掌侧表面的尺侧半;由尺神经(T1,可能 C8)支配。其在小指腕掌关节的对掌(支持性证据)为唯一被承认的作用。小指对掌被定义为腕掌关节屈曲伴旋转使指腹转向拇指;因此小指对掌肌亦屈曲腕掌关节。小指的对掌参与手掌弓的形成(图 18.9)。
小结三块小鱼际肌的作用可发现它们动作高度相似。小指展肌与小指短屈肌屈曲腕掌关节,小指对掌肌屈曲并将小指腕掌关节旋向拇指,因而三者均参与小指腕掌关节的对掌;其中小指对掌肌力量最大。临床上评估三肌力量的指南为:对掌仍为小指对掌肌力量的最佳指标;掌指关节外展强度为小指展肌的最佳指标;掌指关节屈曲伴指间关节伸直为小指短屈肌的最佳反映。小鱼际肌无力除减弱小指的对掌、外展与屈曲外,还破坏手掌弓的主动形成,进而显著削弱握力。若无力伴有其他尺神经支配手部肌的无力,则外在肌压倒内在肌,导致典型的"爪形手"畸形。
18.3 骨间肌与蚓状肌(INTEROSSEI AND LUMBRICALS)
手部有四块背侧骨间肌,每块均起自相邻两块掌骨的两侧(呈双羽状结构,大小各异),远端分别附着于示、中指近节指骨基底的桡侧与环、小指近节指骨基底的尺侧,并各自止于相应手指的伸肌扩张部;由尺神经(T1,可能 C8)支配。其中第一背侧骨间肌是手部第二大的内在肌,略小于拇内收肌,表明其能产生相当大的力量;其余背侧骨间肌体积由桡侧向尺侧递减。小指没有背侧骨间肌——小指展肌承担起小指背侧骨间肌的角色,提供掌指关节外展与屈曲及指间关节伸直。中指作为外展与内收的参照,因此在桡、尺两个方向都有背侧骨间肌。背侧骨间肌在示、中、环指掌指关节外展与屈曲及指间关节伸直方面均获得支持性证据,肌电图与活体肌刺激研究均确认其在这些动作中的活动。第一背侧骨间肌虽被描述可内收拇指腕掌关节并稳定拇指,但等长内收与外展的肌电图研究表明其在两个方向上活动均极小;该肌在捏持时活动明显,可能在稳定拇指或示指或两者上发挥作用。背侧骨间肌无力最显著的表现为示、中、环指掌指关节外展无力,亦导致手部肌肉失衡并促成爪形手,并削弱捏持与抓握力量。
掌侧骨间肌的来源描述有三块或四块两种,差异源于最桡侧的掌侧骨间肌——有些作者将其归入拇短屈肌或拇内收肌。本章采用三块的描述,将该桡侧肌腹的作用纳入拇短屈肌。每块掌侧骨间肌均为单羽状,三块的生理横截面积相近且通常小于背侧骨间肌。近端分别附着于示指掌骨尺侧面或环、小指掌骨桡侧面;远端均止于同手指的伸肌扩张部,示指的掌侧骨间肌还可止于近节指骨;由尺神经(T1,可能 C8)支配。中指无掌侧骨间肌,与该指有两条背侧骨间肌相一致。其作用一般被接受但直接的肌电图数据较少:在示、环、小指掌指关节内收、屈曲及指间关节伸直方面证据为不充分(inadequate)。掌侧骨间肌无力表现为手指内收无力(患者难以在掌指关节伸展位下将手指并拢,图 18.12),并削弱掌指关节屈曲伴指间关节伸直的力量,与背侧骨间肌无力一样促成爪形手畸形。
蚓状肌是手部最小的肌肉,却是手部所有内在肌中肌纤维最长的一种;它们在全身肌中亦属最特殊——既无骨性起点,也无骨性止点,而是近、远端均附着于相互拮抗的肌腱。近端附着于指深屈肌腱:示、中指的蚓状肌分别起自示、中指腱的桡侧与掌侧;环指蚓状肌起自中指与环指腱;小指蚓状肌起自环指与小指腱。远端附着于各指伸肌扩张部的桡侧。示、中指蚓状肌由正中神经(T1,可能 C8)支配,环、小指蚓状肌由尺神经(T1,可能 C8)支配。蚓状肌在手指掌指关节屈曲与指间关节伸直方面均有支持性证据;其在掌指关节的屈曲力臂大于骨间肌,但因生理横截面积小于背侧骨间肌不足十分之一,故一般将骨间肌视为掌指关节屈曲(指间关节伸展位下)的主要肌肉;但 Srinivasan 在 80 例骨间肌麻痹但蚓状肌完整的病例中证明,蚓状肌仍可在维持指间关节伸直下产生减少但确实存在的掌指关节屈曲能力。蚓状肌对桡偏的作用不明确——结构上提示其有稳定的桡偏力臂但小于相应骨间肌,且骨间肌的生理横截面积远大于蚓状肌,故蚓状肌至多为桡偏的辅助肌。蚓状肌在指间关节伸直上的作用则无争议,其重要性通过 Long 与 Brown 经典的手指内、外肌肌电图研究得以阐明(表 18.1):指深屈肌在指间关节屈曲或屈曲中始终活跃;指深屈肌仅在指间关节屈曲时于掌指关节屈曲中活跃;指伸肌在掌指关节伸直或伸直中始终活跃;指伸肌仅在掌指关节伸直或伸直中于指间关节伸直上活跃;骨间肌在任何掌指关节屈曲与指间关节伸直组合中均活跃;蚓状肌则在指间关节伸直或伸直中始终活跃,不受掌指关节位置或运动的影响;蚓状肌在指间关节伸直或伸直下亦参与掌指关节屈曲。蚓状肌的关键作用在于:蚓状肌收缩时牵拉指深屈肌腱,使蚓状肌止点以远的指深屈肌腱部分松弛,从而减小指深屈肌腱在指间关节水平所提供的被动伸直阻力,并协助指伸肌完成全幅指间关节伸直(图 18.14)。蚓状肌孤立无力少见且难以鉴别;其典型徒手肌力测试为指间关节维持伸直下的掌指关节抗阻屈曲,但肌电图数据表明该动作同时动用蚓状肌与骨间肌;蚓状肌无力与骨间肌无力一起促成爪形手畸形。
骨间肌、蚓状肌与小鱼际肌在手指掌指关节屈曲伴指间关节伸直的组合动作中均活跃;该体位称为"内在肌阳性手"(intrinsic plus hand),是纯粹的内在肌收缩所致(图 18.16)。手部固定后常出现内在肌紧张,因手部固定必须在掌指关节屈曲位以保留掌指关节屈曲活动度。
18.4 肌肉失衡所致的手部典型畸形(CLASSIC DEFORMITIES RESULTING FROM MUSCLE IMBALANCES IN THE HAND)
理解肌肉失衡所致畸形的关键在于认识到手部外在肌都是跨多关节的肌肉,通常跨越三或四个关节。跨多关节的肌肉效应类似于拉窗百叶窗的绳索:绳索位于百叶两侧并牢固附着于百叶底端,绳索拉拢时百叶即按之字形自身折叠(图 18.17)。同样地,当只有外在屈、伸肌共同拉向最远节指骨时,手指即开始按之字形自身折叠塌陷成关节过伸与屈曲的交替形态。较短的、附着于更近端骨骼的内在肌对多关节手指起稳定作用;当内在肌无力或缺失时平衡丧失,表现为周围神经损伤所致畸形。下面按各神经损伤介绍损害、畸形及相关功能缺损。
尺神经在肱骨内上髁周围与跨越腕部进入手部时均易受损。手部损伤影响手内肌,而肘部损伤则可能影响前臂尺神经支配肌及手内肌。腕部尺神经损伤可累及小鱼际肌(外展、屈、对掌)、背侧骨间肌、掌侧骨间肌、尺侧两条蚓状肌、拇内收肌与拇短屈肌深头。若这些肌肉瘫痪,尺侧两指失去内在肌支持,示、中指仅保留剩余蚓状肌;外在肌彼此直接对抗,指伸肌在掌指关节力臂较大将该关节拉入过伸,外在屈指肌相应被拉伸牵拉指骨导致近侧与远侧指间关节屈曲,所致畸形即爪形手(图 18.18)。由于示、中指的蚓状肌保留,这两指的爪形不如尺侧两指明显。爪形手亦表现为小鱼际隆起变平。爪形手带来显著功能缺损:因失去内在肌力量直接贡献于强力抓握而握力下降;失去小鱼际肌致无法主动形成手掌弓而进一步损失握力;抓握大物件(要求掌指关节屈曲伴指间关节伸直,图 18.19)的能力亦受损;拇内收肌的丧失则严重削弱强力捏持而不伴明显畸形。肘部尺神经损伤所累及的肌还增加尺侧腕屈肌与至环、小指的指深屈肌;瘫痪后环、小指远侧指间关节仍保持伸直(指深屈肌缺位时外在拉力由指伸肌与指浅屈肌施加),腕可偏向伸直与桡偏。
正中神经于腕管内、肘部及前臂近端均易受损。腕部正中神经损伤累及的肌为鱼际肌(拇短展肌、拇短屈肌表浅头、拇对掌肌)及至示、中指的蚓状肌。主要缺失为鱼际肌缺位,仅剩拇内收肌、拇短屈肌深头与第一背侧骨间肌作为拇指的内在肌供应;这些不足以平衡拇指外在肌。爪形手畸形的力学机制在拇指上产生类似作用——拇长伸肌在腕掌关节有较大的内收力臂将拇指腕掌关节拉入内收与伸直,拇长屈肌被拉伸而将拇指掌指与指间关节拉入屈曲,结果畸形即"猿掌拇指"——拇指被拉至手的桡侧、腕掌关节伸直并内收、掌指与指间关节屈曲(图 18.20)。此畸形可严重影响功能,因内收位使正常的指尖对指尖或指腹对指腹捏持无法进行。可用夹板将拇指置于轻度对掌位以改善功能(图 18.21)。肘部正中神经损伤所累及的肌增加旋前圆肌、桡侧腕屈肌、掌长肌、指浅屈肌、拇长屈肌、至示、中指的指深屈肌及旋前方肌;猿掌拇指畸形因而改变——指间关节仍保持伸直,示、中指远侧指间关节保持伸直,腕可处于伸直及可能尺偏位。
桡神经不支配手部任何内在肌;桡神经损伤的肌效应见于更近端的桡神经损伤。桡神经沿肱骨干的桡神经沟走行时尤其易受累,所累及的肌包括桡侧腕长伸肌(可能包括肱桡肌)、桡侧腕短伸肌、指伸肌、小指伸肌、尺侧腕伸肌、旋后肌、拇长展肌、拇短伸肌、拇长伸肌与示指伸肌。该清单包含所有腕伸肌及至指、拇指的外在伸肌,结果形成垂腕畸形。最大功能缺损为无法将腕置于强力抓握或捏持所需的位置。腕伸肌与指屈肌之间必要的协同关系(桡侧腕长、短伸肌与尺侧腕伸肌共同收缩结合指深、浅屈肌的收缩)用于避免指伸肌的被动不足与指屈肌的主动不足;若腕在伸腕肌缺失下保持屈曲,患者无法形成强力抓握或捏持(图 18.22)。在 10 例健康个体行桡神经阻滞的研究中报告握力下降超过 75%,捏力损失 33%。可用夹板将腕与手指置于功能位以使手指能形成强有力抓握(图 18.23)。
正中神经损伤所致感觉缺失构成最大的功能挑战。有用的捏持除依赖拇指、示指与中指的内、外在肌整合控制外,还依赖指腹与甲床所提供的敏锐感觉反馈。桡神经或尺神经损伤所致感觉缺失虽不严重影响捏持与抓握,但对手部伤害的预警仍重要,因这些部位易被家具或炉灶线圈磕碰;缺失感觉将阻碍自发识别而可能导致感染;临床医师必须教会患者定期检查失感觉的皮肤。
本章个人批注
本章为手部运动学的核心章节之一,与第 15 章(前臂外在肌)形成内在—外在互补结构。读完本章,最值得记下的不是某块肌肉的起止点,而是作者反复强调的两个核心思想:第一,手部正常功能依赖于内在肌与外在肌的精密平衡,单独讨论任一肌群都会失真;第二,肌肉失衡的病理力学后果可以用一个简单的力学类比(窗百叶窗绳索模型)来统一理解——这是教学上非常漂亮的归约。内在肌的力臂与生理横截面积数据(Jacobson 1992, Brand & Hollister 1999, Linscheid 1991)让我重新理解了为何拇内收肌虽与桡侧腕伸肌同体积却对捏持至关重要:横头以近乎 90°的应用角跨越腕掌与掌指关节,力臂大于掌骨长度。蚓状肌—指深屈肌—指伸肌三者通过 Long & Brown 1964 的肌电图数据揭示的"松弛 FDP 远段、协助 ED 全幅伸 IP"机制,是本章最具原创性的力学贡献;该机制本质上把蚓状肌定位为外在伸、屈肌的"协调器",而非简单的辅助伸 IP 肌。本章明确指出的临床相关项(Froment 征、猿掌拇指夹板、垂腕夹板、腕管松解后主动不足导致的握力下降)也与第 17 章滑车系统力学形成完美呼应。
与上下章的衔接(一段话)
本章是第 15 章(前臂外在肌)的天然延续:第 15 章描述了跨越腕与指的外在伸、屈肌,本章则系统介绍手部内在肌;只有将这两章并读才能理解手部"内—外肌协同"这一核心框架。下章(第 19 章,Pinch and Grasp)则将这两章的解剖学、力学与肌电图证据整合到具体的捏持与抓握功能分析中——本章末段多次预告"详见第 19 章"的捏持机制就是这种衔接的明示。本章放置于第 14 章(腕与手骨结构)、第 15 章(外在肌)、第 16 章(腕部力学)、第 17 章(手部特殊结缔组织)之后,作为"手部运动的肌肉执行层"的完整闭合:在结构与力学基础已铺垫之后,本章给出活动肌的力学与神经支配细节,并直接为第 19 章功能分析铺垫病理力学背景。