关节解剖及生物力学

关节解剖与生物力学人工关节髋关节解剖1髋关节生物力学2膝关节解剖3膝关节生物力学4髋关节髋臼和股骨头组成的球窝关节髋关节解剖髋关节解剖髋关节-前面观髋关节-后面观髋关节解剖髋关节解剖借助前柱和后柱的骨性支撑结构，支撑和传递躯干和下肢的力量髋臼四分位-从髂前上棘到髋臼中点划一条直线，从而把髋臼分为前后两部分，在髋臼中点部位画出上述直线的垂直线，即把髋臼分为四个区。为何选择在后上方拧入固定螺钉或钻入骨水泥孔？髋关节解剖近半球形结构，开口向前、外、下，大约有45°的外展角和15°的前倾角髋臼窝-附着股骨头韧带，无关节软骨，填充纤维脂肪，在关节内压增大或减小时，脂肪可被挤出或吸收，维持关节内外压力平衡月状面-半月形关节软骨，上部较宽，前后较窄，股骨头和髋臼的主要摩擦界面髋臼唇-髋臼周缘的纤维软骨，可增加髋臼深度，髋臼有效面积增加40%髋臼横韧带-弥补髋臼切迹，间隙有股骨头韧带动脉通过髋关节解剖股骨-人体最长、强度最高，外上走向内下，前弧弯形长度：维持正常步态生物力学强度：满足肌肉收缩和下肢承重股骨头-球形，直径4-5cm，除股骨头凹外都附有厚薄不一的透明软骨；股骨头凹附有股骨头韧带；头关节面与髋臼软骨密切对合，与髋臼窝软组织相贴关节内压达到11.25Kg股骨颈-和近端干骺端有15°-20°的前倾角大转子，小转子髋关节解剖髋关节解剖髋关节解剖分类颈干角下肢长度变化偏心距变化正常髋关节115°-135°正常正常髋外翻>135°下肢变长减小髋内翻<115°下肢变短增大股骨干-管状结构，内有骨髓充填，假体的选择取决于股骨近端髓腔的构型；股骨干中轴和股骨颈中轴的角度即为颈干角

髋关节重建的目的是恢复正常的颈干角和偏心距髋关节解剖股骨头韧带-长3-3.5cm，罩以滑膜，内有股骨头韧带动脉，滋养股骨头凹关节囊-近端起自髋臼缘、髋臼横韧带和髋臼唇外缘；远端，前面附着于转子间线，后面附着于转子间嵴内侧1.25cm处；上壁和前壁较厚，后内壁和内下壁较薄，髂腰肌腱下缺如，所以多发生内下方脱位或后下方脱位韧带-髂股韧带，耻骨韧带，坐骨韧带，轮匝带，增强关节囊髋关节解剖髂股韧带-防止大腿过伸，维持人体站立姿势；限制大腿外展和旋外；屈曲内旋畸形耻股韧带-限制大腿外展和旋外；内收畸形坐股韧带-防止过伸，限制内收和旋内；轮匝韧带-环形纤维，包绕股骨颈髋关节解剖髋关节解剖髋关节解剖肌群层次名称起点止点作用神经支配脊髓节段前群髂腰肌髂窝，腰椎体侧面股骨小转子屈曲，外旋大腿腰丛肌支L1-4阔筋膜张肌髂嵴外唇前部，髂前上棘外面移行于髂胫束，止于胫骨外侧紧张髂胫束，屈髋关节臀上神经L4-S1后群浅层臀大肌髂嵴外面，骶骨背面臀肌粗隆，髂胫束后伸外旋大腿，防止躯干前倾臀下神经及坐骨神经分支L5-S2中层臀中肌髂翼外面股骨大转子外展大腿臀上神经L4-S1梨状肌骶骨前面外侧部股骨大转子外展外旋大腿骶丛肌支S1-2上孖肌坐骨小切迹附近骨面股骨转子窝外旋大腿同上L5~S2闭孔内肌闭孔膜内面及周围骨面股骨转子窝外旋大腿同上L4~S2下孖肌坐骨小切迹附近骨面股骨转子窝外旋大腿同上L4~S1股方肌坐骨结节股骨转自间嵴外旋大腿同上L4~S1深层臀小肌髂翼外面股骨大转子外展大腿同上L4-S1闭孔外肌闭孔膜外骨面及周围骨面股骨转子窝外旋大腿闭孔神经及骶丛肌支L2-5髋关节解剖髋关节解剖髋关节解剖旋股外侧动脉：多发自股深动脉，少数发自股动脉，外行与髂腰肌深面，缝匠肌和股直肌深面，在髂腰肌外缘分位升支，横支和降支。其分支供应髋关节3个区域，即沿转子间线的股骨颈根部，髋关节囊前部壁及股骨颈的囊内部。旋股内侧动脉：多发自股深动脉，少数发自股动脉，内行于股血管后方。在髂腰肌前方分为深支，升支和横支。深支在短收肌和闭孔外肌之间发出髋臼支。深支在小转子近侧分出3~4支穿过关节囊附于股骨颈基底部，即为支持带动脉后下支。另有2~3支在靠近大转子处进入股骨颈，为支持带动脉的后上支。闭孔动脉：起自髂内动脉前干，脐动脉稍下方，沿盆侧壁前行，经闭膜管处闭孔，发出前后两支。前支营养闭孔外肌，耻骨肌和股薄肌等。后支在髋臼切迹处发出髋臼支，并发一股骨头韧带动脉。闭孔动脉前后支吻合形成动脉环，并与旋股内侧动脉吻合。臀上动脉：为髂内动脉后干的终支，经梨状肌上孔出现于臀部，分为浅深两支。浅支至臀大肌深面，分支营养该支。深支位于臀中肌深面，分上下两支。上支沿臀小肌上缘前进，止于近侧关节囊。下支在臀中小肌之间外行，滋养改两肌。臀下动脉：为髂内动脉前干发出，经梨状肌下孔至臀部，发出分支至臀大肌，向后发出两个主支至髋关节深部结构。本干外行发出小支分布梨状肌，闭孔内肌，孑肌及臀中肌等直达大转子后方。第一穿动脉：是股深动脉发出相当大的分支，穿过大收肌上部，发出分支供应臀大肌和大收肌。有一大得分支在臀大肌附着点以下沿股骨干上升，在股方肌下缘分支，一支至小转子后下面，另一支至大转子后下面。髋关节解剖股神经：发自L3--L4，主要来自趾骨肌、股四头肌、髋关节囊前方，腹股沟深处，这是股骨头坏死腹股沟疼痛的原因;臀上神经：

发自L4、L5、S1，分布于关节囊的后上方的上部和外部，这也是股骨头坏死臀部肌肉疼痛及萎缩的原因;闭孔神经：髋关节神经支配90%以上是闭孔神经，闭孔神经关节支为一纤细支，

发自L3--L4，由本支穿过闭孔管是发出，穿过髋臼切迹进入髋关节。另一分支支配膝关节，故患有髋关节疾病者常常感到膝关节疼痛，很容易产生错觉;坐骨神经：分布于关节囊的后面，支配下肢，

发自L4、L5、S1--S3。股外侧皮神经：发自L2、L3，自腰大肌外侧缘穿出后，向前外侧走行，横过髂肌表面至髂前上棘内侧，继而在腹股沟韧带深面越过该韧带（肌腔隙），离开髂窝进入股部。在髂前上棘下方约5-6CM处，穿出深筋膜，分为前、后两支，前支较长，分布于大腿前外侧部的皮肤；后支分布于臀区外侧皮肤。髋关节生物力学髋部运动最大活动范围平地行走活动范围功能肌肉外展60°5°臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌内收30°5°大收肌、耻骨肌、短收肌、长收肌、股薄肌屈曲120°30°髂腰肌、股直肌、缝匠肌伸展30°10°臀大肌内旋35°5°臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌外旋45°5°闭孔内肌、闭孔外肌髋关节生物力学髋关节依靠周围的解剖结构获得稳定关节囊和关节韧带是维持关节稳定的最重要因素，防止脱位

髂股韧带-限制髋关节过伸和内旋

耻骨韧带-限制髋关节外展和外旋

坐骨韧带-屈曲时限制髋关节内旋和内收髋臼唇增加了髋臼的有效深度（达40%），增加了对股骨头的覆盖，从而增加了股骨头的稳定性髋关节生物力学髋关节额状面上的平衡：双腿站立：内收肌力和外展肌力共同维持，每侧髋关节承受其以上体重的1/2，或全部体重的1/31.双侧内收张力=外展张力

立正2.一侧内收张力>外展张力稍息单腿站立：同侧外展肌维持骨盆的稳定.此时髋关节所受合力约为体重的2.5-4.0倍髋关节生物力学外展肌和内收肌的解决方式：大转子外移髋臼内陷股骨颈长度颈干角偏心距的改变膝关节解剖膝关节解剖由股骨、胫骨、髌骨组成包括三个关节：髌股关节、内侧胫股关节、外侧胫股关节属于滑膜关节提供行走、跑步时的负重膝关节解剖膝关节解剖股骨滑车-位于股骨远端前部，其中央有一前后走向的切迹将股骨远端分为内、外两部分股骨髁-位于股骨远端后部，分为股骨内髁、股骨外髁；股骨外髁弧度大于内髁且较为突前，股骨内髁向后延伸髁间窝-位于内外股骨后髁之间，附着有交叉韧带膝关节解剖Whiteside线（前后轴线）：股骨滑车最低点与髁间窝中点的连线，可以作为屈膝位股骨前后髁截骨的参考轴线髁上轴线（epi）：股骨外上髁和内上髁的连线，此轴线与AP轴线垂直后髁轴线（pc）：内外两侧股骨后髁的连线，此轴线与髁上轴线有3°夹角膝关节解剖胫骨平台呈由前向后逐渐下降的趋势，大概有3°-7°的后倾角胫骨平台中央有一前一后两个髁间嵴，其周围为交叉韧带和半月板的附着处外侧胫骨关节面的前1/3为逐渐上升的凹面，后2/3为逐渐下降的凹面内侧胫骨关节面呈碗形的凹面胫骨关节面的结构使得膝关节可以在矢状面做屈曲运动，也可以再水平面做旋转运动膝关节解剖半月板：唯一没有滑膜覆盖的软组织，可分为“三面一缘”，内侧为凹形的游离缘外侧半月板-2/3环形内侧半月板-半月形作用-传导负荷，缓冲关节面应力，加深胫骨平台关节面，加强膝关节稳定性膝关节解剖膝关节解剖交叉韧带：维持膝关节稳定最重要和最坚强的韧带结构

前交叉韧带-起于胫骨平台内侧髁间嵴前方，止于股骨外侧髁的后内侧面上；完全伸直时紧张，屈曲时松弛，主要作用是防止胫骨相对于股骨向前脱位，以及过度伸直和过度旋转

后交叉韧带-膝关节内最强大的韧带结构，起于胫骨髁间嵴后方近胫骨骺线处，止于股骨内侧髁的后外侧面；随着膝关节的屈曲而逐渐紧张，主要作用是防止胫骨相对于股骨向后脱位，以及膝关节的过度屈曲侧副韧带：

内侧副韧带-上起股骨内髁，向下、向前止于胫骨内侧，主要作用是限制膝外翻

外侧副韧带-上起股骨外髁，止于腓骨茎突主要作用是限制膝内翻膝关节解剖膝关节生物力学膝关节的稳定性：

关节面和半月板的形状提供了几何稳定性

膝关节周围的软组织提供了外在稳定性

韧带和关节囊提供了外在稳定性人工关节植入后的稳定更多的依靠于关节周围结构，尤其是侧副韧带的平衡膝关节生物力学膝关节运动包括屈伸、收展、及沿身体长轴的旋转正常膝关节具有135°屈曲和5°-10°的过伸活动范围在完全伸直之前，膝关节具有一定的旋转自由性，在屈膝90°时达到最大的40°-60°膝关节屈曲是沿一个不断变化的横轴进行的，是膝关节的几何形态和韧带共同作用的结果膝关节生物力学锁扣机制：伸膝过程中胫骨相对于股骨发生外旋，屈膝过程中胫骨相对于股骨发生内旋屈曲时股骨内髁平均后移2mm，而同时外髁后移后移21mm，膝关节的屈曲运动是一种滑动和滚动的运动综合（交叉韧带作用）膝关节生物力学下肢力线：站立位前后