运动学——03 关节运动学

1、关节运动学课程内容n一、关节结构n二、关节类型n三、关节运动骨连接的形式骨连结直接连结间接连结（滑膜关节）纤维连结软骨结合骨性结合韧带连结缝连结n关节结构基本构造和辅助结构两部分n（一）基本构造：n关节面n关节囊n关节腔；n（二）辅助结构n关节盘(或称关节内软骨垫)n关节盂缘n滑膜皱襞n关节韧带等。（一）关节的基本构造n1.关节面n每个关节至少有两个相互对应的关节面，有的关节面一端呈球形，称，而对应的一端呈凹面形。关节面由光滑的关节软骨构成，有利于关节的活动。关节面的形态n关节面从来没有真正的平面，也不是精确的球形、柱状、圆锥形或椭圆形的一部分，日渐增多的证据表明所有关节面全为卵圆形或鞍状。n

2、关节表面卵圆形的断面形状表现了两个特征。首先，曲面的直径连续发生改变，其形状可以认为是不同直径圆的一系列弓形，连接圆心的线为其渐屈线。当骨在这样的外形上滑动旋转时，其运动不只与一个轴有关，而且与渐屈线上连续存在的点有关。其次，如果一个凹关节面的一部分滑动于一个较大的但有同样弯曲度的凸卵圆形关节面上，二者只有在一个位置完全吻合。n在所有其他位置，关节面并不能完美地吻合一致，接触的面积减小很多，在接触面以外的其他部位，接触面被楔形间隙所分离。关节面的紧密衔接、疏松衔接位置n卵圆形或鞍状关节面仅在一个位置上是完全适合的，这个位置位于习惯性的关节运动的末尾，是紧密衔接位置。n纤维囊和韧带变得紧张；n关

3、节面接触最大化并处于加压状态；n在紧密衔接的后期，在外力与以及韧带、软骨表面产生的阻力达到了平衡。n在所有其他位置，关节面并不是完全适合的，此类关节是“疏松衔接”。 n(2)关节囊n附着于关节面周缘及附近骨上，密封关节腔。分为两层，外层为，厚而坚韧，由致密的纤维结缔组织构成，有丰富的血管和神经。内层为，薄而柔润，由疏松结缔组织构成。有的滑膜层形成，起到补充关节空隙和分泌润滑液的作用；有的向外膨出成为。n(3)关节腔n由关节囊和关节面所围成的腔隙叫关节腔。腔内有滑液。腔内压力为负 压，对稳定关节起着重要作用。（二）关节的辅助结构n(1)关节盘n由纤维软骨构成，常似圆盘状或半月状，中间薄周边厚，位

4、于两关节之间，周缘与关节囊愈合，具有减轻冲撞和震动的作用。n（2）关节盂缘n是附着在关节窝周围的纤维软骨环，有增大关节面、加深关节窝、使 关节更加稳固的作用，肩、髋关节均有之。（二）关节的辅助结构n(3)滑膜皱襞n起着补充关节空隙和分泌润滑液的作用。n(4)关节韧带n分布在关节周围或关节内。具有连结两关节骨，限制关节运动的作用。小结关节的构成基本构造辅助结构关节面关节囊关节腔关节盘关节盂缘滑膜皱襞关节韧带二、关节类型关节的类型根据关节运动关节运动轴心不动少动活动单轴双轴三轴滑车关节车轴关节椭圆关节鞍状关节球窝关节杵臼关节平面关节二、关节类型（一）按照解剖结构和运动功能分类：1. 动关节：包括两

5、块骨头及其之间的关节腔；大部分关节为这类关节，具有典型的关节构造，关节可自由活动。2. 不动关节：两块骨之间通过不规则致密结缔组织连结。连结方式为缝和软骨联合两种，无关节运动功能。3. 微动关节：两块骨头之间通过纤维和/或透明软骨连接的关节。关节活动范围较小，连接方式可分为两种； 两骨的关节面覆盖一层透明软骨，其间靠纤维连接，如椎间关节、耻骨联合。 两骨之间仅仅有一定间隙，其间借韧带和骨问膜相连，如骶髂关节、下胫腓关节。人体中最主要的少动关节是椎间关节。动关节不动关节微动关节n结构 关节腔关节囊滑液滑膜存在不不 关节面透明软骨或纤维软骨通过纤维软骨或纤维组织、韧带连接通过纤维软骨和/或透明软骨

6、n功能：连接两块骨传递力允许运动是是最大极限是是不动是是一些运动 例：四肢的大多数关节头骨缝或胫腓末端的韧带椎骨间关节或耻骨间联合1.动关节n（1）平面关节（不规则关节或滑动关节）n非轴向联合n只能滑动n如脊柱小关节n（2）屈戍关节n单轴关节n1个自由度n例如：肱尺关节n（3）车轴关节n单轴关节n自由度=1n如桡尺近侧关节n（4）鞍状关节saddle jointn双轴关节n2个自由度n理想的关节面：鞍状n如第一腕掌关节n（5）球窝关节ball-and-socket joint n3轴关节n3个自由度n理想的关节面n盂肱关节n（6）椭园关节（卵形关节或髁状关节）n2轴关节n2个自由度n理想关节面

7、：卵形n例如：桡腕关节n2.不动关节n软骨（软骨结合）n纤维软骨n弯曲和扭转n纤维（联合）n纤维组织n没有运动n韧带（韧带联合）n韧带n限制或没有运动n3.微动关节n两骨之间主要由纤维软骨和/或透明软骨连接，如椎间盘。（二）根据关节运动轴心或自由度多寡分类：一个自由度，即只能绕一个运动轴在一个平面上运动，包括：n滑车关节，如指间关节、肱尺关节等；n车轴关节(圆柱关节)，如近、远侧桡尺关节；n2.：两个自由度，可以围绕两个互为垂直的运动轴在两个平面上运动。包括：n椭圆关节，如桡腕关节，可在额状轴和矢状轴上做屈伸、收展、内收运动。n鞍状关节，如拇指腕掌关节，可做屈伸及收展运动。n3.三轴关节或称多

8、轴关节：三个自由度，即在三个相互垂直的运动轴上可做屈伸、收展、旋转等多方向的运动。包括：n球窝关节，如肩关节。n杵臼关节，如髋关节。n平面关节，如肩锁关节、腕骨和跗骨间诸关节，这些关节由于关节面曲度小，可视为球面无穷大，所以归为多轴关节。但这些关节因两关节面大小基本一致，关节囊与关节韧带坚实紧张，活动度小。n凡具有两个或两个以上自由度的关节都可以做绕环运动。三、关节的功能n（一）关节的功能n1.提供运动（关节活动受限）n2.维持稳定（关节的稳定性）四、关节的生物力学特征n（一）肌腱、韧带结构功能及生物力学特性n（二）软骨的生物力学特征（一）肌腱、韧带结构功能及生物力学特性n肌腱与韧带是一种平行

9、紧密排列的胶原纤维束组成的，在骨与肌肉和骨与骨之间起连接作用的结缔组织。n传递拉力以带动关节的运动，并维持运动中关节的稳定。n（一）肌腱、韧带结构功能及生物力学特性1、肌腱、韧带的基本组成成分n肌腱和韧带都是高密度的结缔组织，含有大量平行排列的胶原纤维；n肌腱和韧带都只含有很少数的细胞和大量的细胞外基质，n细胞大约占整个结构20%的体积比例；n细胞外基质则占其余的80%；l水分占细胞外基质的70%；l其他30%是固体物质，u包括胶原（占75%或以上）；u蛋白多糖（PGs）（约占20%）；u少量的弹力蛋白。2、肌腱、韧带的生物力学特性之一应力与应变n肌腱、韧带的应力、应变特征n1.足趾区，很小的

10、应力引起较大的应变n2.直线区，应力后出现线性改变，组织的刚度急剧增加；n3.直线变形区终止；n4.最大应力，反应肌的强度， 整条肌已经断裂。3、肌腱、韧带的生物力学特性之二粘弹性n反应粘弹性的两个指标-应力松弛，蠕变反应n（1）应力松弛n在应力-应变测试时，若载荷在线性应变区，应变长时间被固定于一个固定数值时，样本内的应力便会有松弛现象。n在蠕变反应测试中，若样本形变处于线性应变区，若应力长时间被固定于一个固定的数值，样本的应变便增加，这个现象叫蠕变反应。n蠕变反应条件n低载荷、长时间n载荷加载的频率（2）蠕变反应蠕变现象的意义n矫正畸形O型腿；马蹄足；关节脱位；脊柱侧突n致病颈椎病受力分析

11、受力分析颈椎病实例分析颈椎病实例分析 慢速加载时（60秒）：比活体损伤机制慢得多，断裂点出现在骨-韧带连接点最薄弱处，可引起撕脱骨折。 快速加载时（0.6秒）模仿活体损伤机制，韧带在2/3处表现最弱。（4）肌腱、韧带的生物力学特性之三加载速率（5）肌腱、韧带的生物力学特性之四 制动与锻炼 固定对韧带肌腱的影像：n肌腱和韧带也会受应力影响而重新塑造；n若应力加大，韧带变得坚韧；n若应力小，其刚度也会减低。猴子固定膝关节8周后，前交叉韧带的极限负荷较对照组减低39%；兔子固定膝关节9周后其强度、刚度均下降；横截面积减小，韧带内有大量未成熟的胶原产生；关节僵直，滑膜粘连，纤维组织增生，关节挛缩；关节

12、挛缩被认为是新生的胶原纤维形成纤维内连接，妨碍了韧带中正常纤维的平行滑动运动训练对韧带、肌腱生物力学体特性的影响n运动训练能增加肌腱、韧带及韧带与骨连接点的强度。狗6周训练后韧带的刚度与强度均高于对照组，且运动组的韧带内也含有较粗的胶原纤维。n8周制动后，经过5个月的训练，其强度比对照组减少20%，12个月之后，其强度恢复到对照组近似水平；韧带的应力-应变特性恢复正常，骨-韧带-复合体的能量储存增加，但是仍没有回复到正常水平，即：附着区要恢复到以前的强度和力量则需要更长的时间；n在这个时间间隔内复合体仍为薄弱环节，更容易发生撕脱骨折。（6）肌腱、韧带的生物力学特性之五温度、年龄 温度n温度对软

13、组织的性质有很大影响，温度降低时，韧带刚度降低，即发生同样变形所需要的载荷较少，并且呈线性的关系。 年龄n结缔组织及其胶原的生物力学特性很受其内部分子内部及其分子间存在的交联的质和量影响n成长期胶原的质和量增加，胶原纤维的直径增加，所以会提升肌腱和韧带的拉伸强度；n在成年人中或超过60岁的老年人中，胶原纤维的直径显著缩小，但他们较平均分布； 其他n妊娠和产后耻骨联合部位韧带的强度下降，n糖尿病n服用类固醇药物（二）关节软骨生物力学特性1.1.关节软骨的结构关节软骨的结构 胶原纤维胶原纤维 糖蛋白凝胶糖蛋白凝胶 软骨细胞软骨细胞 水水胶原 n关节软骨内的胶原呈结构，这种结构使胶原相对不易溶解并增

14、加了基质的稳定性与强度。糖蛋白n糖蛋白的基本结构单元是氨基多糖（GAG）（也称糖胺聚糖）， GAG是硫酸软骨素的主要成分nGAG有固定的负电荷；n糖蛋白有很强的亲水性，在水中溶解度极高；2.关节软骨的生物力学特性关节软骨的生物力学特性 膨胀行为膨胀行为n关节软骨呈膨胀状态n软骨膨胀的机制n（1）关节软骨中的胶原、蛋白多糖与其他分子组成一种强大、耐疲劳、坚仍的固体基质来承受运动时组织产生的高应力与应变n（2）固体基质是一种多孔的、可渗透性的、非常柔软的组织；2.关节软骨的生物力学特性关节软骨的生物力学特性 膨胀行为膨胀行为n负电荷相互排斥，组织保持伸展状态；n负电荷吸引正电荷如Na+、Ca+等离

15、子进入软骨，引起软骨内渗透压增高。3.关节软骨的生物力学特性 粘弹性n应力松弛应力松弛n蠕变蠕变4.关节软骨的功能n缓冲功能缓冲功能n润滑功能润滑功能5.关节软骨的营养n靠近骨面1/3部分由血液供应；n其余2/3由关节液供应；n运动与关节营养供应(结合软骨的膨胀特点解释)五、关节运动n（一）骨运动学n（二）关节面运动（一）骨运动学n骨运动学：在骨运动学：在2 2段骨之间运动段骨之间运动n1.类型 摆动：在近段，例如固定轴的旋转运动，如：膝关节屈曲 旋转：远端段，例如围绕纵向轴线的轴向旋转，如：前臂内旋2. 骨运动学描述指标-举例 运动平面 旋转轴 自由度 运动范围 开链或闭链运动 向心收缩或离

16、心收缩n关节面运动：2关节面之间运动n同义词：附属运动；关节内运动n1.类型 牵张（牵引）：两个关节面沿着远端段的纵轴分开 压缩：两个关节面沿着远端段的纵轴相遇；n（二）关节面运动 滚动（roll）：一个滚动关节面上的新的点，与另一关节面上的一个新的点相遇。 滑动（slide）：一个滚动关节面上的点与另一个关节面上新的点相遇。 旋转n两个不相适应的关节面之间的运动，是滚动和滑动的组合问题讨论n对于盂肱关节，如果只发生滚动动作而没有任何滑动动作，将发生什么？n肩撞击综合征n2.关节面运动的描述指标 确立凹凸原则的关节形态 运动平面 运动方向 运动幅度1. 凹面在凸面上的运动：n骨运动时，凹关节面

17、的运动方向与骨运动的方向相同；（凹骨同向）n当进行生理运动时，在相同的方向上进行滑动（Glide）；n如胫骨在股骨上运动：膝关节屈曲，伴随向后滑行（glide）；v凹凸原则Concave-convex rule2. 凸面在凹面上运动n骨运动时，凸关节面的移动相反方向与骨移动方向相反；n生 理 运 动 时 ， 滑 动（Glide）方向与骨运动方向相反n如肱骨在肩胛骨运动：肩外展伴随肱骨头向下的滑动（glide）n在大部分自然运动中，这些运动合并存在；n对于活动的凸关节面，滑动和滚动是同时发生的，但方向相反;n对于活动的凹关节面，滑动和滚动是在同一个方向进行的。六、关节的稳定性关节的稳定性-影响因

18、素影响因素（一）生理因素n1.动态稳定：关节周围肌肉拉力则对动态稳定起主要作用。n如髋关节的外展或内收动作会受到内收肌或外展肌张力的限制，使之不能过度外展或内收。 n2.静态稳定：一般来说，骨骼和韧带对关节的静态稳定起主要作用。n（1）骨组织的限制 当骨与骨相接触时，会限制关节的过度活动，如伸展肘关节时，会因尺骨鹰嘴与肱骨滑车的接触，而限制肘关节过度伸展。n（1）骨的形态结构（一）生理因素n（2）关节的韧带张力宽厚坚韧的韧带会强有力地限制关节的活动幅度，如膝关节伸展时会受到前交叉韧带、侧副韧带的限制等。n（3）关节囊的厚薄与松紧度关节囊薄而松弛的关节，其活动度就大，如肩关节；反之，其活动度就小，如胸锁关节。（一）生理因素差别大时活动度大，稳定性低；差别小时则相反。n（5）关节腔内负压n（6）软组织相接触n如髋、膝关节屈曲时大腿前侧与胸腹部接触而影响髋、膝关节的过度屈曲。n通过作用于关节的肌肉协调活动来实现的，肌肉活动形成了关节的净压力。n对于每个关节来说，存在着静态稳定性和动态稳定性之间的相互作用。n静态