髋关节解剖及生物力学hip

髋关节解剖和生物力学髋关节结构骨软骨韧带肌肉

髋关节是多轴的球窝状关节，由股骨的股骨头和髋骨的髋臼两部分组成髋关节结构－骨髋关节特点：

1.头大、窝深

2.关节囊厚而坚实

3.关节囊有许多韧带增强

4.关节囊内有股骨头韧带运动：球窝关节，又称杵臼关节能产生屈、伸，展、收，旋内、旋外，环转运动。股骨头和髋臼的精确对合结合比较紧密一系列结构使其难于脱位。①股骨头股骨头是髋关节球臼结构中的凸出部分，相当于圆球的三分之二，方向朝上、内、前。有一凹陷，称股骨头凹，有圆韧带附着。股骨头的关节软骨，厚薄不一，中内侧面最厚，周边部最薄。与髋臼相比，股骨头的关节面较大，以便增加髋关节的活动范围。②髋臼：由髂骨、坐骨和耻骨三部分组成。中央为髋臼窝，内衬半月形软骨，其下缘由髋臼横韧带连接，使它与股骨头紧密贴合。周围有关节唇，使髋臼变深，以防脱位。髋臼朝前下外方，内下方软骨缺如，形成髋臼切迹，这种解剖结构与股骨头脱位后所处位置有一定关系。为髋骨外侧面中部的倒杯形深窝，面向前外、下方为一不完全的半球形窝。关节面为马蹄形或者半月形也称为月状面。上部较宽厚，前后部略窄薄髋臼髋臼上1/3是髋关节主要负重区，厚而坚强；后1/3能维持关节稳定，较厚。此两部分均须相当暴力才能引起骨折。髋关节后面与坐骨神经贴近，此部骨折移位或在手术时神经易遭受损伤。下1/3（或内壁）与上、后部比较，显得较薄，造成骨折需要的暴力也较小，此部如发生断裂，对以后髋关节功能影响也较小。坐骨神经走形于髋关节后侧③内部负压增加：以上结构可使髋关节内部负压增加。有实验表明即使去掉髋周肌、关节囊，将股骨头拔开还需22kg的力。因此在大气压下髋关节在功能位时结构相当紧密。尽管如此，髋关节脱位仍很常见有两个位置容易引起术后髋关节脱位：①过度的屈曲、内收和内旋可引起关节后脱位，通常见于病人坐在低凳，试图站立时；②伸直位过度内收和外旋引起前脱位，多见于前方入路，或假体位置过于前倾者。髋关节置换术后脱位颈干角和前倾角

颈干角和前倾角最能体现髋关节的结构功能特征。①颈干角：股骨颈与股骨干纵轴所形成的倾斜角为颈干角或内倾角。正常范围为110°～140°成年时平均为127°。超过此角度的变形成为髋外翻（caxavalga），小于此角度者称之为髋内翻（coxavara）。②前倾角：股骨颈的轴线与股骨内外髁的髁间连线间有一向前扭转的角度，称为前倾角，成人一般不超过10°～12°，正常值在正常值在12°～15°

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股骨上端的骨小梁系统

股骨头上端主要形成四组骨小梁，其排列方向沿股骨的主应变方向（有三组抗压骨小梁群基本上平行于股骨长轴方向，交织着由下方向上方走行，以保证股骨的强度和韧性，对抗体重的的重力；而主抗张骨小梁群的骨小梁则起到对抗横向张力的作用），从而最大限度地减少剪力：主抗压骨小梁群：由股骨体内侧向股骨头上部走行。主抗张骨小梁群：由股骨体外侧向股骨头内侧走行。次抗压骨小梁群：由股骨体内侧向股骨大转子走行。大转子骨小梁群：由股骨大转子下方向上方走行。控制骨骼重塑过程的原则称为沃尔夫定律(wolff’slaw)

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机械应力与骨组织间存在一种生理平衡。在平衡状态，骨组织的成骨细胞和破骨细胞的活性是相同的。当应力增大时，成骨细胞活跃，引起骨质增生，承载面增大，使应力下降，达到新的平衡；当应力下降时，破骨细胞再吸收加强，骨组织量下降，使应力增加。因此骨能通过改变它的大小、形状和结构以适应力学的需要进行功能重建。

股骨头、颈处骨小梁的排列方向明显遵循沃尔夫定律：当压应力或张应力施加在骨骼上时，骨骼的骨小梁会根据需要自行排列生长，以适应承重的需要。经常运动会使得骨骼受力增加，使骨量增加，骨质坚硬；而长期不运动、骨骼不受力，则会造成骨量减少，骨质疏松。

这四组骨小梁群对股骨头承重具有重要作用。在更年期后及老年发生骨疏松时，其消失的顺序是从最次要的骨小梁群开始的，即是以上顺序由后向前4）→3）→2）→1）逐一消失的，以发挥其保护性机制,防止股骨颈的骨折。软骨的营养供应ChondralboneSubchondralboneJointfluidForceTheinteractionbetweenwater&frameworkgivescartilagemechanicalpropertiesofstiffness&resilience.交换水及矿物质髋关节的关节囊和韧带

髋关节的关节囊和韧带

（1）髂股韧带位于关节前面，是人体强有力的韧带之一，起于髂前下棘，向下呈“人”字形，经关节囊前方止于转子间线。作用：加强关节囊限制大腿过伸（使其只能伸15°左右）限制大腿内收限制过伸引起的脱位整复髋关节脱位时，利用此韧带作为支点

（2）耻股韧带位于髋关节内侧，略作螺旋状，限制髋关节过度外展和外旋。（3）坐股韧带较薄，起自坐骨，位于髋关节后面，限制髋关节的内旋。（4）股骨头韧带位于关节腔内，连接髋臼横韧带和股骨头凹，营养股骨头的血管从此韧带中通过，成年后封闭，对股骨头起固定作用。限制外展外旋限制过伸内收限制内旋肌肉腰大肌髂肌腰小肌阔筋膜张肌髋肌（一）前群3块肌

1．髂腰肌

腰大肌

髂肌

作用：使髋关节屈和旋外。2．腰小肌

作用：紧张髂筋膜。

3．阔筋膜张肌

作用：使阔筋膜紧张并屈髋。

肌肉梨状肌股方肌臀中肌臀小肌闭孔内肌臀大肌（二）后群臀肌，有7块

1．臀大肌

作用：使髋关节伸和旋外。2．臀中肌

3．臀小肌

作用：使髋关节外展，前部肌束能使髋关节旋内，后部肌束则使髋关节旋外。4．梨状肌

作用：使髋关节展和旋外。5．闭孔内肌

6．股方肌7．闭孔外肌

作用：使髋关节旋外。

肌肉缝匠肌股直肌股外侧肌股内侧肌股薄肌长收肌耻骨肌股中间肌大腿肌（一）前群1．缝匠肌作用：屈髋和屈膝关节，并使已屈的膝关节旋内。2．股四头肌四个头：股直肌、股内侧肌、股外侧肌和股中间肌。作用：是膝关节强有力的伸肌，股直肌还可屈髋关节。

（二）内侧群5块肌1．耻骨肌

2．长收肌

3．股簿肌

肌学半腱肌半膜肌缝匠肌长收肌耻骨肌短收肌大收肌长收肌股薄肌股二头肌长头股二头肌短头4．短收肌5．大收肌

作用：主要使髋关节内收。(三)后群1．股二头肌

2．半腱肌

3．半膜肌

作用：后群3块肌可以屈膝关节、伸髋关节。读图时间（二）髋关节的运动1.髋关节能绕三个基本轴运动，其基本运动方向有：屈伸、内收外展、旋内旋外及环转。（1）屈、伸：髋关节在矢状面内围绕横轴前后运动，向前为屈，向后为伸。范围：髋关节屈0°～125°，伸0°～15°。测定方法：平卧位，下肢伸直，此时髋关节处于0°位。下肢抬高，大腿紧靠腹部为屈髋，下肢向后提拉为伸髋。（2）内收、外展：髋关节在额状面内绕矢状轴的运动。范围：内收范围一般只有0°～45°，外展0°～45°。测量方法：下肢向躯干正中线靠拢为内收，远离躯干正中线为外展。（3）内旋、外旋：髋关节在水平面内绕纵轴旋转。范围：内旋、外旋范围分别为0°～45°，但旋外运动大于旋内运动。髋关节的内收和外旋运动有下列三种体位测量方法：

A.髋膝伸直位：下肢伸直位，肢体（股骨）内旋或外旋

B.仰卧屈髋屈膝90°位：以股骨头为中心的股骨轴旋转

C.俯卧伸髋屈膝90°位：以股骨头为中心的轴向旋转日常活动中三个平面髋运动的最大平均量度

活动运动平面测得值（度）

足着地系鞋带矢状面124

额状面19

水平面15足横到对侧大腿上系鞋带矢状面110

额状面19

水平面15坐在椅子上从坐到站矢状面104

额状面20

水平面17屈伸从地板上取物矢状面117

额状面21

水平面18下蹲矢状面122

额状面28

水平面26上楼矢状面67

额状面28

水平面26下楼水平面18

矢状面36髋关节静力学（1）双腿站立时的静力学分析

两腿站立期间，髋关节周围没有肌活动产生力矩，关节作用力的计算变得简单：直立时每个股骨头上作用力的大小是人体重量的1/2，因为每个下肢的重量是人体重的