在研究脫髮和植髮時，對頭髮的理解很重要。 頭髮的基本科學包括組織學，解剖學，生理學，生物化學和頭髮週期。 我們將嘗試簡單地介紹一下。
頭髮科學在植髮的應用
• 毛囊中間隆起的部份 (The Bulde) 包含幹細胞，在頭髮的生長和修復過程中非常重要
• 在頭髮移植移過程中，這部分一定要保存完整無損
• 在 FUE 摘取毛囊時，若使用過小的小圓刀，會削去部份這隆起的組織
• 「 毛囊覆製 」提取毛囊細胞在體外培殖，再將分裂倍生後的組織注射回皮膚誘導形成新頭髮
• 毛囊幹細胞是多功能，控製頭髮生長外更能剌激色素細胞，令「 白蝕 」皮膚重拾原有膚色
• 平均健康頭髮髮幹的直徑是 0.08mm 或以上
• 直徑少於 0.04mm 的頭髮雖然存在，但因肉眼看不見會做成禿頭的錯覺
頭髮科學在治療脫髮的應用
• 現今許多治療脫髮及白髮方法，都希望夠刺激毛囊幹細胞來修復已萎縮的毛囊及色素細胞
• 雄性禿的原凶 5α 還原酶 ，會轉化睾酮為 DHT
• 日本醫學權威 Dr Inaba 指出，由於第五還原酶主要集中於毛囊的皮脂分泌腺
• 食用大量動物性脂肪會刺激皮脂分泌腺，令第五還原酶過度活躍，加速 DHT 形成加速脫變
頭髮的起成長
懷孕期第周胎兒的毛髮正開始生長，至第 22 週全身所有的毛囊已成形。出生時全身有五百萬個毛囊，頭部有一百萬個，其中十萬個是頭髮。出生後再不能生長出新的毛囊。當嬰兒的頭在發育時不斷澎漲，會令頭髮的密度降低。一般頭皮的毛囊可以持續生長 10-20 個週期，所以每個頭皮毛囊預計可以有 85 年壽命。
頭髮的功用
保暖 Insulation
人類頭髮的主要功能是保暖，它阻擋冷空氣直接接觸頭皮，並將受體温暖和的空氣，保存在皮膚和頭髮之問的空隙。
保護 Protection from External Factors
保護皮膚免受外來因素所傷害，例如陽光曬傷和強風皸裂，也阻止灰塵和污垢黏附在頭皮膚上。
吸收、排洩、及揮發汗水 Redirect Sweat and Water
它既吸收了汗水、也導流汗水到頭面的其化部位，可以更速地蒸發，以免損害皮膚。
減少摩擦 Buffer Against Friction
頭髮阻隔頭皮，避免因接觸粗糙的衣物或表面，導致龜裂和起泡。
鑑別性別 Gender Identity
人類以頭髮的分佈或稀疏，來分別出男女。
傳遞感覺信息
頭髮可視作觸角器官，來感應外在的環境。
求偶及美化 Mating and Beautification
現今人類的頭髮主要用作美化，在所有雄性哺乳動物羣中，頭髮的濃密度被用來反影出活力，來吸引異性，例如雄獅的鬃毛，頭髮稀疏代表年長或退化。此外，女性也會以精心設計的髮型，來增添美感。
四類的頭髮
毳毛 Lanugo
醫學上將胎兒體表白色柔軟而纖細的毛髮稱為毳毛，出生後會掉下
汘毛 Vellus Hair
無色素的汗毛直徑小於 0.03 毫米，這些毛覆蓋了整個皮膚表面，除了手掌和腳掌。雄性禿患者的頭髮，因毛囊萎縮也會由終毛變細成無色素的汗毛，長度不會增長超過1厘米
終毛 Terminal hair
長而粗糙，具有色，直徑超過 0.06 毫米，長度可增長超過 1 厘米。在青春期之前這些終毛衹有三種: 頭髮、眉毛和睫毛。青春期後，受到雄激素的影響出現第二性徵，在腋下、陰部、和男子前胸部的汗毛會發展成為終毛
汗終毛 Intermediate
主要出現在雄激素性脫髮 AGA 的初期，終毛開始轉幼，直徑 0.03 毫米到 0.06 毫米
雄激素依賴型頭髮
雄激素睾固酮調節人體毛髮的生長變化。在青春期增產了雄激素，會令童年某部位的汗毛毛囊，產生色素逐漸變成終毛，例如陰毛、腋毛、鬍鬚、和小鬍子錚。這些均被稱為雄激素依賴型毛髮。不幸的是雄激素對頭髮卻有相反的效果，令終毛的毛囊萎縮，退變成汗毛。頭髮毛囊的逆變會導致禿頭。因此，頭髮並非雄激素依賴性毛髮。
與動物不同，人類的毛髮不會在過冬後全部脫落 ( 即所謂不同步 asynchronous )，頭髮的生長並非連續不斷，而是有週期性。毛囊的生長週期為 2 - 6 年，然後進入 3 - 4 個月的休止期，再重生長出新的頭髮。
在任何時候，即使健康的頭皮上，也衹會有 80％ 至 90％ 的毛囊在生長，其他 10％ 至 20％ 都在休息，沉睡的毛囊仍會保留著舊有的頭髮，直至重新進入生長期，當毛囊甦醒並開始生產新的毛髮時，舊有的頭髮才會脫落，即是說毛囊進入休止期後 3 - 4 個月，才會脫掉舊有的頭髮 ( 稱為 club hair )。
每天有 1% 頭髮進入休止期，另有 1% 重新進入生長期，頭上 100,000 條頭髮的 1% 是 100，所以每天有 25-100 條頭髮脫落，仍算正常，但當每天有超過 100 條頭髮連根脫落，便會令頭髮變得稀疏。而太多原因會引起頭髮生長週期紊性脫髮。 頭髮的生長周期可分為五個階段:
1. Anagen - 生長期
• 髮根細胞活躍地合成頭髮的各部份
• 大約 85％的所有頭髮都處於這成長階段
• 雖然人的頭皮有大約 100,000 個終毛，肉眼能看見的正在生長中的頭髮，只有8.5 個
• 毛髮生長期可以持續 3 至 6 年（平均 3 年）
• 這個週期隨著年齡的增長而縮短
• 這個階段的長短，決定了頭髮的長度。頭髮平均每月長出1cm 左右， 即3 年的平均生長期意味著頭的毛髮可增長至30 cm。然而，但有些人的頭髮可以長達 100cm (一米)
2. Catagen - 退行期
• 在生長階段的後期，毛囊會為進入休止期作好準備
• 毛囊會停止生產頭髮，整個毛囊的長度會縮短至原有正常的 1/6
• 大約 1-2 ％的所有頭髮都處於這交接階段
• 退行期一般持續 1 至 2 星期
3. Telogen - 休止期
• 平均 13 ％ ( 實際差異可以大至 4% 至 24% ) 的所有頭髮都處於這休息階段
• 休止期一般持續 3 至 4 個月
• 毛髮停止生長，並處於靜止的階段。但原有的髮幹仍然與髮根保持連接，並未脫落
• 嬰兒分娩後、壓力下、或減肥飲食不均衡的情況下，會有大量的頭髮進入此休息階段，繼而脫落。頭髮數目減少會做成“禿頭”，稱為“休止期脫髮”
4. Exogen - 脫落期
• 舊有的髮梢會與髮根分離而脫落
5. Kenogen - 無髮期
• 在這個階段，舊髮已掉，新髮還未開始生長
• 一般來說無髮期可能維持數星期
• 禿頂男性的大部份毛囊都是在此無髮期
• 這一階段越長，代表頭髮提前脫落，減少整體頭髮的密度，做成稀梳的視覺效果
頭髮的三個結構
• 露在皮膚外的髮梢 Hair Shaft ( 髮幹 )
• 埋在皮膚下的毛囊 Hair Follicle（ 根部 Hair Root ）
• 毛囊的外圍組織 Surrounding Tissue
髮幹的組成部分:
我們所說的「 頭髮 Hair 」是指露出表皮的髮幹部分，髮幹 Hair Shaft 由髓質層、皮質層、角質層三部分構成:
Cuticle 髓質層
頭髮的中心部分，裡面充滿空氟間隙，有阻止外界熱量的作用。
Medulla 皮質層
組成髮幹的主要部分，位于髮幹中間層，由柔軟的角蛋白和色素 Melanin 所組成；皮質層決定頭髮的特性，如韌性、彈性、捲曲、和色澤等
Cuticle 角質層
頭髮的最外層，也叫表皮層，角質蛋白如鱗狀重疊排列 Scale ( 如屋頂鱗瓦 ) 所組成的緊密結構； 它是髮幹的保護層，主要抗御外界的物理、化學因素對頭髮的輕微損傷、亦能控制髮質纖維 Hair Fibre 的含水量 ( 鎖水 ) 和光澤。如果頭變過多地燙、染，或被強太陽光照射，角貭就會破裂，導致頭髮末端分义，健康的角質層能增加吸引力。
髮幹的合成成分
髮梢的三個主要組成成分 - 角蛋白 Keratin； 黏合性物質 Binding Material； 水 Water
• 構成頭髮梢的蛋白質 Protein，是一種名為角蛋白 Keratin
• 蛋白質是頭髮的生命之源，決定著頭髮的外觀和髮質
• 頭髮是否柔韌、強健、都與蛋白質的含量有密切關係
• 如果蛋白質含量低，頭髮就會變得枯干脆弱，缺乏光津，不易梳理
• 保証蛋白質的充分攝取，是維護頭髮健康的首要條件
• 水分、維生素與礦物質也是頭髮必不可少的營養素
• 想要擁有烏黑亮澤的頭髮，均衡的營養是絕對不可忽視
頭髮的三個結構
• 露在皮膚外的髮梢 Hair Shaft ( 髮幹 )
• 埋在皮膚下的毛囊 Hair Follicle（ 根部 Hair Root ）
• 毛囊的外圍組織 Surrounding Tissue
髮根 Hair Shaft 是由毛孔像隧道般向下延伸到深層的真皮 Dermis, 結構可分為 :
1. 髮根垂直切面結構 Vertical Compartment
2. 髮根橫切面結構 Horizontal Compartment
1. 髮根垂直切面結構 Vertical Compartment
可分為上、中、下卵泡三部份:
上卵泡 Upper Follicle
包括漏斗部和峽部 Infundibulum and Isthmus，這部分是永久性的，即是毛囊進入休止期也不會消失
中卵泡 Middle Follicle
也稱為凸部 Bulge，毛囊幹細胞 Stem Cells 的存儲區域，負責毛囊的正常生長修復，這部分也是永久性的
下卵泡 Lower Follicle
這部分起來像一個雪梨 Pear，這部分包含著毛囊的生成部份「 毛乳頭 Dermal Papilla 」，這部分是非永久性的，每一個毛囊週期這部分都會退化然後再生。下卵泡的細胞每 23 至 72 小時分裂一次，是身體分裂速度最快的細胞，其健康程度會影响毛髮的生長週期和髮梢的粗幼。
2. 髮根橫切面結構 Horizontal Compartment
也分為真皮鞘、三部份
真皮鞘 Dermal Shealth
包圍著毛囊的結締組織，分為外層及內層，外層稱為結締組織鞘 Connective Shealth， 內層稱為透明膜 Hyaline Membrane。
外毛根鞘 Outer Root Shealth
保護和塑做成表中的髮梢，為細胞抬提供能量來合成所需的蛋白質，這裹的細胞主要有 [ 默克爾細胞 Merkel's Cell ]、[ 郎格罕細胞 Langerhan Cell ]、和 [ 無黑色素的黑色素細胞 Amelanotic Cell ] 三種。
內毛根鞘 Inner Root Shealth
也分作三層，即 [ Henley's Layer ]、[ 赫胥黎層 Huxley's Layer ]、[ 內毛根鞘角質層 Inner Root Shealth Cuticle ]。
頭髮的三個結構
• 露在皮膚外的髮梢 Hair Shaft ( 髮幹 )
• 埋在皮膚下的毛囊 Hair Follicle（ 根部 Hair Root ）
• 毛囊的外圍組織 Surrounding Tissue
外圍組織的組成部份包括有 :
1. 立毛肌 Arrector Pili
2. 黑素細胞 Melanocytes
3. 皮脂腺 Sebaceous Glands
4. 脂肪層 Fatty Tissue
1. 立毛肌 Arrector Pili
肌肉附在中卵沱的凸部，當此肌肉收縮時，會令頭髮豎起，這動作有助皮脂腺分泌出皮脂。
2. 黑素細胞 Melanocytes
產生黑色素 Melanin，不同的色素會令皮膚及頭髮有著不同的顏色。
3. 皮脂腺 Sebaceous Glands
分泌腺的出口位於上卵泡的峽部，分泌出皮脂 Sebum，主要是由脂肪、角蛋白、和細胞物質所組成，呈半液體狀態，皮脂的主要作用是潤滑髮梢，和帶走毛囊中產生的廢物。
4. 脂肪層 Fatty Tissue
科學家們已經發現，幹細胞主要集中在脂肪組織中，即所謂脂肪幹細胞 （ Adipose Stem Cell ）。 脂肪幹細胞療法已經應用在心血管和整容手術，來生成新的組織。
胖毛囊 Chubby Grafts 與 瘦毛囊 Skinny Grafts
保留足夠脂肪層的毛囊，由於體積夠大一般稱為 「 胖毛囊 Chubby Grafts 」；沒有保留足夠脂肪層的毛囊則被稱為 「 瘦毛囊 Skinny Grafts Ｊ。2010 年 Dr. Beehner 研究比較 「 胖毛囊 」 與 「 瘦毛囊 」移植後的生存率，証實毛囊的存活，與保留周圍組織的量成正比例。
| 19 個月後的生存率 (%) | 瘦毛囊Skinny Graft | 胖毛囊 Chubby Graft |
|---|---|---|
| 一束內有兩條頭髮的毛囊單位 2-hair follicular Units |
69.3 % | 88.0 % |
| 一束內衹有一條頭髮的毛囊單位 1-hair follicular Units |
48 % | 98 % |