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头发是一种从头皮上生长出来的纤维组织，是由细胞再生而形成的一种硬角质的排列，是人体皮肤的附属器之一。头发在胚胎发育的第9周左右出现于前额及头皮部，胚胎4个月时头部毛囊发育完好，四个半月时头发的生长周期已建立，到第22周发育完全。头发的基本结构是由毛干、毛根和毛囊三部分组成。
头发的基本结构是由毛干、毛根和毛囊三部分组成。也有将毛发划分为毛发上段和毛发下段两部分，前者指毛干，后者指毛根和毛囊。见图1。
毛干是指露出皮肤的头发，是表皮向外生长的特殊部分，由角朊细胞组成，其主要成分为角蛋白，占毛干总量的85％～90％，其他成分是水、色素、类脂质和微量元素。毛干中蛋白质非常稳定，而且具有遗传多态性。毛干从外到内可分为三层：毛小皮、毛皮质、毛髓质。见图2。
图1 头发的基本结构
图2 毛干的基本结构
1.毛小皮 毛小皮是毛发的最外层，决定头发的外观和亮泽度，同时可以抵御外界的物理、化学因素对头发的轻微损伤。毛小皮由6～10层无核的鳞状角化细胞呈屋瓦状重叠而成，每层厚350～450nm。其游离缘朝向头发的尖端，可呈牙状或锯齿状。毛小皮细胞与内毛根鞘细胞相连接，使毛发牢固地存在于毛囊中。按不同形状，毛小皮细胞又分为长形、尖形、卵形和扁形等。这种鳞状物质越接近头皮的部分越光滑，越远离头皮的部分越粗糙，越不规则，且受到外界不同程度的各种刺激后，边缘可轻度翘起或破裂。其超微结构在电镜下显示为角化细胞，呈扁平状，成层排列，细胞质中多数可见有高电子密度的颗粒，细胞向上方推进时颗粒增多，融合，最后胞核消失。
2.毛皮质 毛皮质是头发的主体部分，由柔软的角质蛋白构成，是决定着头发性能的重要组成部分，同时决定头发的颜色、弹性、强度与屈曲性。毛皮质由几层细长的菱形角化细胞紧密排列而成，细胞境界不清。向远端移动，细胞逐渐变细变长，并出现细纤维与毛发长轴平行，数目和大小逐渐增加，呈束状。这些细纤维实质是成束的角蛋白链，纤维之间由含富硫蛋白的基质填充。角质蛋白的链状结构，使头发具有可伸缩的特性，不易被拉断。细胞中含有的麦拉宁黑色素是决定头发颜色的关键。黄种人的头发是黑色的，就是因为麦拉宁黑色素较多的缘故；相反欧美人拥有的棕色头发，是因为头发上的麦拉宁黑色素较少。皮质纤维的多少决定了头发的粗细。
3.毛髓质 毛髓质位于头发中轴部位，是含有些许麦拉宁黑色素离子的空洞性的细胞集合体。这些细胞集合体由2～3列立方形或多角形细胞纵列而成，可连续或断断续续存在。细胞内和细胞间充满空气间隙（气泡），这些包含空气的洞孔具有隔热的作用，并可以提高头发的强度和刚性，又几乎不增加头发的重量。电子显微镜下其超微结构显示：在毛球上部，毛髓细胞的胞核较大，细胞质中有高电子密度的颗粒，富含精氨酸，并有黑色素颗粒存在；在较高部位，有不规则的纤维形成网状，其间有大小不一的空泡核细颗粒状物质。
毛根是埋在皮肤内的部分，是毛发的根部，成长中逐渐伸出皮外形成毛干，底部的毛球内包毛乳头，含有丰富的微血管和淋巴管，给毛球细胞的生长繁殖提供水分和营养。它的末端膨大呈球状，故称毛球。毛球位于毛囊内，中央内凹，接毛囊真皮乳头。毛根同样具有毛髓质、毛皮质及毛小皮三层结构。
1.毛球 活动期的毛囊在毛根下端呈葱头状膨胀，称为毛球。其中央凹下，含有乳头，纵切面标本呈马蹄铁状。毛球可被Auber限界线分成两部分。上半部为头发的3层细胞和内毛根鞘的3层细胞；下半部为未分化细胞，有丝分裂旺盛。下半部可分为再生部、细胞分裂部、未分化部、外毛根鞘部和黑素细胞部5层结构。①再生部：与毛乳头相接，通常为立方形细胞，其最上部分化为毛髓细胞，上半部分化为毛皮质和毛小皮细胞，下半部分化为内毛根鞘的三层细胞。②细胞分裂部：常有旺盛的细胞分裂可见。③未分化部：尚不能识别这些细胞将来分化为哪一层细胞，但可依位置关系来推测。毛球部的超微结构在电镜下显示：Auber限界线以下存在的细胞，细胞核与细胞质的比率大，微脂肪粒多，呈未分化细胞性质，桥粒数目少，细胞间裂隙多；而在Auber限界线以上可见各层细胞的特征。
2.毛乳头 毛乳头在头发的基部突入毛球之内的真皮组织。毛乳头由结缔组织和丰富的毛细血管、神经组成，其中有丰富的纤维细胞和大量黏蛋白。毛乳头与诱导和维持头发的营养、生长有关。
剖面显示毛囊由上皮性毛根鞘和结缔组织性毛根鞘两部分组成，两者之间有玻璃膜。
1.上皮性毛根鞘 起源于表皮，又分为内毛根鞘和外毛根鞘两部分。
（1）内毛根鞘：由鞘小皮、赫氏层及亨氏层3层组成，其共同特点为细胞质中均含有弹力纤维和毛透明蛋白颗粒。
（2）外毛根鞘：相当于表皮的基底层和棘细胞层，细胞质清晰与表皮相连，在毛球部位1～2层，以后不断向上移行而呈多层，形态与表皮细胞相同。外毛根鞘在毛囊中部最厚，到皮脂腺开口处变薄。在皮脂腺开口处以下，外毛根鞘的细胞含有大量糖原，尤以毛囊中部为甚。外毛根鞘最外层细胞，相当于基底层，成栅状，排列整齐。
2.玻璃膜 位于外毛根鞘外侧，为均质性、嗜酸性的层样结构，相当于表皮的基底膜。它在毛囊下半部较厚，在毛球最宽处最厚，在毛球下部很薄，在乳头腔内几乎看不见。
3.结缔组织性毛根鞘 由内层环形纤维和外层纵行纤维组成。两层均由胶原纤维组成，并有少数弹力纤维和成纤维细胞。
与毛囊有关的结构有皮脂腺、大汗腺和立毛肌。皮脂腺，由位于头发的漏斗部和峡部之间的上皮细胞构成。其作用是分泌皮质以润滑头发和皮肤。雄激素对皮脂腺的分泌有较大的影响。大汗腺，位于毛囊的上皮细胞，一般由分泌部和排泄部组成。立毛肌，为扇形的肌肉，属于平滑肌，较宽的一端接邻近表皮的真皮上部的弹性硬蛋白网，尖端接毛囊在皮脂腺开口处以下的弹性硬蛋白网，连接点在毛囊与皮肤表面呈钝角的一面，所以此肌肉收缩时头发竖起。
头发的基本成分是角蛋白质。角蛋白质是由氨基酸组成，提供头发生长所需的营养与成分。各种氨基酸原纤维通过螺旋式、弹簧式的结构互相缠绕交联，形成角质蛋白的强度和柔韧度，从而赋予了头发独有的刚韧性能。构成头发的氨基酸中，以胱氨酸的含量最高，可达15.5％，蛋氨酸和胱氨酸的比例为1∶15，自然头发中，胱氨酸含量为15％～16％。
头发主要由纤维性的角蛋白组成，微量元素在毛囊内与巯基、氨基结合从而进入角蛋白分子使微量元素蓄积在头发中，并且微量元素一旦沉积下来就不易再被重新吸收。在头发中可以检测到的微量元素有20多种，其含量大大高于血、尿中的浓度。医生可以根据头发中元素的含量，来帮助诊断某些疾病。
1.锌 儿童头发中含锌量少。儿童头发稀黄症状在临床医生诊断儿童锌缺乏症时有一定的参考价值。
2.钙 患有冠心病的老年人，其头发含钙量比正常人低60％～70％。
3.锰、镉 精神病患者的头发中锰、镉的含量都低于正常人。
4.砷、镉、银和铅 长期染发对头发中的重金属含量有明显影响，经常染发有可能影响人体对重金属砷、镉、银和铅的代谢。
5.铜、钴、铁、钛、钼、镍 可影响头发的颜色。
6.镁、钒 冰毒滥用者头发中镁、钒含量偏高，推测这两种元素偏高可能是造成冰毒滥用者心律失常高发的原因。
近年来，随着对头发微量元素的不断研究发现，借助于头发微量元素谱可以准确判别样本属性，对癌症的预报、心脑血管病以及尘肺高危人群的早期检测具有重要意义。
正常的发干含有少量水分。毛小皮起防水层的作用，因此发干中的水分很少从皮质逸出。
头发的颜色、曲直、疏密度可因种族、遗传因素而不同，其分类有很多种形式，可从形态上、粗细上、颜色上或发质上划分。现分述如下形态上的划分。
1.直发 黄种人的头发属于这类，直而不卷，头发的横断面呈圆形。
2.波状 大多数白种人的头发呈波状，横断面呈椭圆形。
3.卷缩发 黑种人的头发归于此类，卷曲更甚。横断面变异更大，多数为卵圆形，但一侧为平边，而且毛囊在毛球以上就弯曲呈曲线，外毛根鞘一侧比另一侧厚。毛小皮边缘有明显的扭曲，故很容易受外界因素的损伤。
1.发干横切面 头发的卷曲，一般认为是和它的角化过程有关。凡卷曲的毛发，毛干在毛囊中往往处于偏心的位置，根鞘一侧薄而另一侧厚。越靠近薄根鞘的一面，毛小皮和毛皮质细胞角化开始越早；越靠近厚根鞘的一面，角化开始得越晚。角化过程有碍毛发的生长速度，因此，角化早的这侧短于另一侧，结果造成头发向角化早的这侧卷曲。
2.遗传 头发的形态受毛发细胞排列的影响。毛发细胞排列受遗传基因的控制。人类头发的自然形态因地域种族的不同而有所差异。
3.毛球位置 首先，毛球在毛囊中的位置决定头发的曲、直，如黑种人的毛球在毛囊的一侧，因此毛干长出时毛囊有一个锐角；其次，毛球本身的不规则生长，如一侧比另一侧长得慢会使头发呈波浪状；再次，毛囊形态的曲直也可以影响头发的形态。
4.头发扭曲的数量 临床上所见，即使是直发的黄种人，其头发在生长过程中亦可发生扭曲，只是扭曲的数量是否足够决定是否形成卷发。
5.毛囊的形态 毛囊形态的曲直决定头发的形态。
1.头发的直径分类 头发的粗细存在着个体差异。同一个人在一生中也伴随着周期的变化。胚胎3个月后，头发即开始生长；出生时，胎毛脱落，而头发则继续生长且变得粗壮；成年后的头发则变得更粗壮。成人头发的直径大部分在0.05～0.15mm，平均为0.08mm。通常可分为粗发、一般发、细发三种。粗发：通常在0.1mm以上，多见于黄种人。一般发：直径为0.06～0.09mm。细发：直径在0.06mm以下。
2.决定头发直径的因素
（1）部位：同一个人的头发在不同的部位，粗细也不相同。一般头后部头发较粗，而头顶部头发最细。中年以后，随着年龄的增长，头发可由粗变细，数量也逐渐减少。这种变化主要由遗传所决定。
（2）种族：头发的粗细还与种族有关。一般来说，黄种人的头发较白种人粗，也较白种人不易脱落。
头发的颜色受毛皮质所含黑素颗粒的种类、数量、大小和分布，以及所存在的色素性质决定。人的毛发以皮质为主，内含少许髓质，故毛发黑色的深浅主要决定于皮质中黑素的量以及其细胞内外存在的气泡。皮质中黑素越多，细胞之间气泡越少，头发颜色就越黑；反之，黑素量少、气泡多，由于空泡产生光的反射，使毛发的颜色变淡以至成白发。
科学研究已证实，头发的颜色与头发组织中所含金属元素的量也有一定的关系。含有大量铜、铁和黑色素的头发呈黑色；含镍量过多的头发会变成灰白色；含钛量大的头发呈金黄色；含钼多的头发呈赤褐色；含铜和钴多的头发呈红棕色；含铜过多的头发呈绿色；含有过多的铁或严重缺乏蛋白质的头发呈红色。由此可见，头发颜色还与人体素质及饮食营养有密切关系。
1.干性头发 头发缺乏皮脂或水分易形成干性头发。表现为头发僵硬、无弹性、暗淡无光、容易缠结成团。干性头发严重时，可能会导致头发掉落、毛囊萎缩、分叉和折断。
2.油性头发 油性头发是皮脂分泌过多所致，多与遗传有关。表现为头发油腻发光，发干直径较细而且脆弱。
3.中性头发 一种健康的头发。它的皮脂与水分经常保持平衡，密度与质地适中，柔滑光亮，富有弹性，不干枯，无滞涩感或黏腻感，易保持发型。
4.混合性头发 混合性头发是一种介于干性头发和油性头发之间的特殊发质。混合性头发以青年女性较为多见，分为两种：一种是头发干燥，但头皮多油；另一种是同一根头发上部干燥下部油腻，常伴有较多的头皮屑。
5.受损发质 受损发质多数由于烫、染不当造成。表现为发尾分叉、松散、干焦、粗糙不柔顺。