人工关节外科学

P225~235—马旭、文字............................................................1

P237~256--杜明昌、图文.........................................................13

P256~270--杨政博、文字.........................................................34

P225~235—一马旭、文字

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或非简体类抗炎药物以及胃肠道愤痛病史有关。THR术后引起的急性胆囊炎、急性痛风也有报道。当病人

出现腹痛、肠梗阻时，除考虑急腹症外，注意排除骨水泥进入盆腔的可能。

术前有心脏疾病者，要预防术后出现急性心肌梗死、充血性心力衰竭和血栓栓塞性疾病等心血管疾病,

避免术中或术后出现低血容量、低氧状态。使用骨水泥时，应检测血压。曾有报道在骨水泥填入髓腔后出

现高血压、房颤、心脏停搏现象。当股骨柄假体插入髓腔时，脂肪颗粒和骨髓被挤压进入血循环，有可能

引起脂肪栓塞。

THR术后最常见的死亡原因是肺栓塞、心肌梗死引起的心力衰竭。

第十二节术后处理及康复

随着人工全赫关节置换术(THR)的广泛应用，术后康复日益受到重视，精灌的手术技术只有结合完美的

术后康复治疗，才能获得最理想的效果。THR术后康复是很复杂的问题，它不但与疾病本身有关，也与手

术操作技术、患者的信心、精神状态以及对康复治疗配合程度密切相关。

THR术后康复措施的口的在于，促进患者恢复体力，增强肌力，增大关节活动度，恢复日常生活动

作的协调性。康复计划的制订必须遵循个体化、渐进性、全面性三大原则。功能锻炼时应注意运动量的控

制，一般认为功能锻炼后如局部出现疼痛、肌肉僵硬，经休息30min或服用阿司匹林仍不能缓解，应考虑

活动过量。如何掌握每日活动量的问题，可参照本书第三章膝关节置换术后的康复一节。

一、康复前的评价

由于手术本身直接影响术后康复计划，康复人员必须了解手术的详细情况。

⑴假体的位评:假体应按正常解剖位置放入，理想的惯臼假体位置是前倾15°±10°,外翻40。±10°,

股骨假体旋前5°~10°。如嬲臼前倾过多，则在外旋、内收伸直位时不稳;如股臼前倾不够，则在屈曲，

内收内旋位时不稳;如傲臼外翻过多，则在屈曲60。、内收内旋位时不稳;如微臼外翻不够，则在极度屈曲

内收内旋位时易发生假体间撞击。如股骨假体前倾过多，则在伸展、内收和外旋位时不稳。如股骨假体前

倾不够，则在极度屈曲内收和内旋位时不稳。康复训练人员，只有了解假体位置的优劣，才能很好地指导

病人活动，因而能避免训练时发生脱位等并发症。

术中置入假体后，应常规检查屈曲、外展及外旋三方向上微关节的稳定性，如在某方向上不稳，术中应立

即寻找原因予以处理，术后应主动与康复人员互通信息，避免相应的功能锻炼。一般认为，术中假体位置

合适，活动时无彼此撞击，只要术侧卜肢不过度内收内旋，很少发生屈曲时髓脱位。另外，即使艘关节很

稳定，也应避免伸髓位外旋。

⑵手•术入路对关节稳定性影响:后入路很少出现能关节伸展内收外旋位的不稳。前入路较少引起翻关节屈

曲时不稳。正侧方入路特别是关节囊完整者，在魏关节屈伸活动时最为稳定。

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二、住院期间康复

(一)一般康复(以卜.所有康复图片均假设左能关节为患侧)术后当天晚上，在术侧肢体外卜.方垫入适当厚

度的软垫，使饿、膝关节梢屈曲，患者穿防旋转鞋避免下肢外旋，并减轻疼痛。术后第一天，撤除软垫，

尽量伸直术侧卜.肢，以防屈傲畸形。根据引流量，术后24~48h内拨除引流管，引流物作细菌培养及药敏试

验。术后使用足底静脉泵，促进下肢血液循环。有静脉炎或血栓形成史者可酌情使用华法林或低分子量肝

素等预防深静脉血栓的药物，但注意监测凝血酶原时间，防止继发出血。适当服用镇静止痛药，或采用病

人自控型静脉止痛泵，减少疼痛刺激，保证病人休息。

术后早期体疗的主要目的是，保持关节稳定性和肌肉的张力，防止出现关节僵硬和肌肉萎缩。此时病

人体力虚弱，功能锻炼的运动量不宜过大.术后头三天的具体体疗方法如下:①踝关节主动屈伸练习，促进

下肢血液回流，减少深部静脉血栓发生机会;②股四头肌、胴绳肌和臀大、臀中肌肉的等长收缩练习，保持

肌肉张力;③深呼吸练习。术后1~2天，拔除引流管，拍摄X光片，判断假体的位置，如无特殊问题，可

开始下列练习。

(1)鼓、膝关节屈伸练习，并逐渐由起初的被动，向主动加辅助，到完全主动练习过渡。

(2)微关节旋转练习，包括伸直位和屈慨位两种练习。屈髓位练习时双手拉住床上支架，作上身左右

摇摆，注意臀部不能离床(图2-140)。

(3)微关节伸直练习，屈曲对侧骸、膝关节，做术侧做关节主动伸直动作，充分伸展屈微肌及美节囊前

部。

图2-140彼关节旋转嫁习

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⑷股四头肌的等张练习。

⑸上肢肌力练习，目的是恢复上肢力量，使病人术后能较好地使用拐杖。

在术后早期体疗康复过程中，应注意下列几点:①避免术侧微关节置于外旋伸直位，为防止患者向对侧翻身。

床头柜应放在手术侧;②抬高对侧床脚，或保持术侧肢体的外展。或在双腿间苴入三角垫，但须防止下肢外

旋（图2-14斗;③术后早期进行关节的活动度锻炼，否则待6~8周关节囊血肿吸收机化时，再行体疗纠正会非

常困难;④如有术侧微关节中度屈曲位不稳定，在坐位行能关节旋转练习时，应避免上身向术侧倾斜。

（二）特殊康复练习

术后1周，病人体力多有所恢复，使用骨水泥固定型假体的患者已经可以卜.地进行功能康复练习。因此，

该阶段的主要目的是恢复关节的活动度，同时进一步提高肌力。需要强调一点，下列所有特殊康复练习必

须在医生、体疗师的直接指导卜.进行，结合术前惯关节病变程度、假体类型、手术过程和病人全身情况，

有选择性地制订各自的康复计划。

1.床上练习

床上练习适用于术后7d以上。锻炼屈能肌力量的最好办法是作假关节半屈位的主动或主动抗阻力屈腕练

习。故术后主动早期进行直腿抬高练习，不仅对屈骸肌锻炼的意义

图2-141双腿中间放置一电垫,防止俄关节内收

图2-142正确的翻身姿势

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不大，相反却经常引起髓臼承受过高压力，不利于非骨水泥固定的能臼假体的骨组织长

入，同时术侧腹股沟区疼痛，影响病人的康复，因此术后早期不提倡这项练习。术后7天

后，如无特殊情况，可允许病人翻身。正确的翻身姿势应是:伸直术侧腕关节，保持旋

转中立位，伸直同侧上肢，手掌垫在大粗隆后面，向术侧翻身，防止患肢外旋（图2-

142）。伏卧位，有利于被动伸展镜关节。

⑴吊带辅助练习:如图所示（图2-143）,通过床架上的滑轮装置，依靠绳索和大腿

吊带的向上牵引力量，同时作主动辅助屈歌练习、抗阻力伸戢练习、主动伸膝练习和鼓

关节外展、内收练习。

图2-143吊带辅助练习

(2)仰卧、俯卧位傲关节内外旋练习：锻炼时，需保持双下肢外展。如术中有能关节伸直外旋位不稳定，则

避免外旋慨关节练习。

2.坐位练习

坐位练习适用于术后6d以后。除非特殊需要，术后一般不宜久坐，否则容易使髅关

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节疲劳，慨关节屈曲畸形也不能得到很好的矫正。术后6~8周内，病人以躺、站或行走为主，坐的时间尽

量缩短，每天可坐4飞次，每次限半小时;值得强调的是与站立、平卧位相比，坐位是觎关节最容易出现

脱位、半脱位的体位，如果病人术中关节稳定性欠佳，应放弃坐位功能练习。坐位时，可有列几项练习内

容。

(D仲龌练习：坐于床边，双手后撑，主动伸直骸、膝关节(图2-144)。

(2)屈股练习:注意魏关节适当外展，并置于旋转中立位(图2-145)o

(3)屈髓位旋转练习：双足分开，双膝合拢，用于练习髓关节内旋，反之，则为髓关节外旋练习(图2-146)。

图2-1“坐也伸歌冻弓用2-145坐位用期统〒

3.立位练习

立位练习适用术后6d以后，开始卜•地活动的病人。练习内容包括：

(1)靛关节伸展练习：后伸术侧下肢，对侧骸、膝关节半屈，抬头挺胸，作骨盆前移动作，拉伸饿关节前关

节囊和李缩的屈骸肌群(图2-147)o

(2)骨盆左右摇摆练习：可用来练习酸关节的内收、外展。伸直下肢，左右摇摆骨盆，使双侧鼓关节交替外

展、内收。如病人靠墙固定双肩、双足，那么练习的效果会更佳(图2-148)。一般情况下除了术中大粗隆

截骨移位外，很少见到瓢关节外展位的季缩现象，更常见的畸形为骰关节的内收位挛缩。因此，做这一练

习时，应针对性地多练能关节的外展动作，内收动作尽量少做或不做。

(3)瓶内外翻畸形矫正练习：伸直健侧下肢，适当垫高，而患肢直接踩在地上。这样可以保持患肢处于外展

位。多用于术前有骸关节内收畸形的患者。反之，如患侧下肢垫高，则可用于纠正外展畸形(图2-149)。

(4)屈髅练习:抬高患肢，搁在•定高度的凳子上，上身用力前倾，加大鼓关节屈曲。通过调节凳子高度来

控制患侧慨关节的屈曲程度(图2-150)o

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图2-146坐位胤依位旋转冻习

闺2147站立位关节■伸晨练习

⑸旋转练习:固定术侧下肢，通过对侧下肢前后移动，练习术侧髓关节的内、外旋（图2-151）。

4.步行练习

术后何时开始下地行走受手术假体类型、手术操作和病人体力恢复情况等影响。如使用的是骨水泥固定型

假体，乂是初次嵌关节置换术，术中也没有植骨、骨折等情况，病人在术后第3天即可步行练习。如果属

多孔表面骨长入型假体，则至少在术后6周才能开始步行练习。有大粗隆截骨、术中股骨骨折的病人，行

走练习更应根据X线片情况，推迟到术后至少2月。先用习步架辅助行走，待重心稳定，信心充足后，改

用双侧腋杖。步行练习时，术侧下肢至少负重20~30kg,步态分析发现，开始行走时，许多病人术侧膝关

节在站立相始终处于伸直状态，随着步态的熟练，步伐的加快，术侧膝关节活动多能自然过渡到正常.很多

病人在练习行走过程中，出现双拐太靠后，这样双下肢负重量不宜得到控制，病人行走不稳。有些病人为

避免过度伸展酸关节造成局部不适，采取术侧下肢迈大步，对侧下肢迈小步的行走方法，这样脆关节前方

李缩的关节囊、肌肉组织得不有效牵拉，不利于纠正术后髓美节残存的屈曲畸形。另外，也有部分病例在

行走站立相后期，出现术侧下股屈膝、足跟过早离地。纠正的方法是让患者的足跟在站立相后期尽可能贴

住地面，

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图2-149站立位•内外事」形矫正练习

b・正左・内收・彩,X修正左・外・■老

同时在整个站立相，术侧膝关节应始终处于伸直位，并保持挺胸伸腰。在上下楼练习时，要求“好上坏下”,

即上楼时健侧先上，下楼时术侧先下。

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图2-150站立位屈僚练习

5.踏车练习

踏车练习开始时间多在病人步行练习之后，一般术后2~3周开始。也可根据病人的具体情况进行适当调整。

开始时，稍用力，保持车速24.14km/h,术后6~8周，逐渐加快，以骑车10~15min后出现疲劳感为宜。上

车有两种方法:一种是，一手握车把中央，一手支撑座垫，术侧下肢部分负重，健腿跨横档踩住车踏板。上

车坐稳后，将另一侧车踏板放置在最低点，方便患肢踩踏。第：种是，先坐于床边，健侧卜肢跨车横档，

以后步骤同上。后种方法适用于双能置换术者或对侧嵌、膝关节同时活动受限者。双足踩住车踏板后，尽

可能升高车座垫，能骑满圈后，逐渐调低座垫以增加髓关节屈曲度。先练后蹬，熟练后改练前蹬。身体前

倾，可增加毓关节屈曲，双膝并拢或分开可使微关节内、外旋。

（三）出院计划

与发达国家的医疗条件不同，目前国内儿乎没有家医院设有专职体疗师来负责人工关节置换病人的术后

康复，更没有良好的社区医疗机构来完成出院病人的后续康复指导。为弥补这一缺陷，要求国内手术医生

除担负诊治重任外，还需要极大程度上地充当类似于国外康复体疗师的角色。

毫无疑问，住院期间病人一般多能在医生的良好指导下，按针对不同病人制定的康复程序，得到有步骤地

康复治疗。然而多数病人住院时间是十分有限的。人工能膝关节置换术病例，如术后无特殊情况，术后住

院时间一般在2~3周。这在患者整个康复过程所需的时间（一般半年）中，只占了很小的比例。我们必须了解

这•实际情况，即由于交通工具、经济条件及医疗现状等诸多因素的限制，许多病人出院后很少有机会能

继续

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得到医生、体疗师的直接指导。这就要求手术医生还应承担起康复教育的责任，在病人住院期间，将制定

的康复措施、进展计划解释给病人及其家属，教育家属具体的康复练习细节，让他们直接参与治疗，协助

病人的康复。这是出院计划中十分重要的一步。对初次人工能关节置换术病人，要求出院时达到：①扶双

拐能自己行走，无需他人帮助，能独立坐起。这两动作能否完成直接影响病人出院后的生活自理能力;②没

有任何术后早期并发症迹象：③病人、家属已经掌握或了解出院后的康复计划，并能较好地实行。为确保

患者出院后能继续得到较好的康复治疗，作者单位还专门编写了•套通俗易懂的有关人工关节术后康复的

小册子，发送给患者。

三、随访阶段的康复

(一)初次随访

术后6~8周第一次随访，根据复杳的微关节正侧位片结果及体检情况，提出卜,一步的康复计划。此阶段功

能锻炼侧重点是在提高肌肉的整体力量，指导病人恢复日常活动能力。对魏关节某些活动仍受限者，应加

强针对性的功能练习。除返修术或个别有特殊问题病人外，一般病人可进入卜列康复内容。

⑴骸关节伸展练习:俯卧位，后仰饿关节。如膝关节保持伸直，则可同时训练臀大肌与胴绳肌肌力。

(2)偏关节外展练习:侧俯卧，身体向腹侧倾斜，与床面成60。，以充分锻炼臀中、小肌外展能关节。侧俯

卧时如身体朝背侧偏斜，这样外展下肢时更多锻炼的是阔筋膜张肌，而不是臀中小肌。

⑶直腿抬高:锻炼屈髓肌群的力量。

⑷残余屈髓季缩拉伸练习:练习方法类似下肢Thomas征检查。对侧镜、膝关节尽量屈曲贴向胸部，主动伸

直术侧髅关节，牵拉屈髓肌和关节囊。

⑸单腿平衡练习:术侧单腿站立，对侧上肢支撑桌面，保持平衡。逐渐减少手指用力，最终完全离开桌面。

每日10~15次，每次练习l~2min,直至术侧下肢能单腿站立，而且Trendelenburg征持续阴性达Imin。对

是否继续使用支具，f视假体的固定形式、大粗隆截骨和手术复杂性而定。■般来说，使用骨水泥固定型假

体者，恢复最快，特别是术中没有施行大粗隆截骨术者，术后持续使用双拐6周，然后改用单拐或单手杖

4周。如有粗隆截骨，可适当延长双拐使用时间，•般为8周，具体延长时间要根据X线片复查的粗隆愈

合情况来决定。使用非骨水泥固定型假体者，假体依靠生物固定，表面多孔型假体更是需要骨组织的长入

才能获得最终固定。如果早期活动，会影响假体的固定效果。因此，对表面多孔型假体术后不易早期负重。

双拐使用时间一般为12周，再改用单拐或单手杖4周。对使用紧压配合型假体的患者，处理方法上可类同

骨水泥固定者。使用羟基磷灰石喷涂型假体一般术后扶双拐6周，再改为单拐或单手杖4周即可。返修术

病人，骨质、软组织条件差，大部分病人存在不同程度的骨缺损，需要自体或异体骨移植，手术难度较大。

同时许多医生在返修术中，喜欢使用非骨水泥固定型假体。为保证骨组织的良好愈合，要求病人术后更

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长时间内使用双拐，多为6个月。如果返修术时，仅置换了髅臼的聚乙烯内衬，或者只是对失败的髓关节

表面置换术进行返修，改为常规带髓内柄鼓关节假体置换术，对这些返修病人的康复进程可按常规处理。

除特殊功能锻炼外，病人可以参加一些户外活动，如游泳、打球等，但须注意以下几条:①控制活动量，不

易过大;②保持术侧髅关节外展位，特别是髓臼假体过于垂直，股骨柄假体外翻位安置者;③屈股不应超过

90°

（二）二次随访

时间在术后4个月，仍需复查馥关节X线片，检查患者关节活动度、肌力及Trendelenburg征。评定的内

容包括•：①肌力是否恢复正常;②病人能否独立行走而无需支具辅助，且无破行，能行走较长距离;③关节

活动范围是否能够满足日常的生活需要。如无疼痛、破行，可弃拐.这一阶段功能锻炼重点在于提高肌肉

的耐力。方法包括抗阻力的直腿抬高练习、侧卧能关节外展和俯卧伸髅练习等。在逐渐提高病人抗阻力强

度同时，延长锻炼时间，提高肌肉耐力。

（三）随访注意事项

人工馥关节置换术的疗效非常显著，经过医生和患者的共同努力，绝大多数病员随着日渐康复，能够完全

恢复日常生活能力，能参加一些轻体力劳动和体育项目，部分病员还能重新走上工作岗位。但同时，医生

应该提醒病员不要因此而放松警惕。对各种可能导致假关节损害的动作不注意防范，往往会造成许多不必

要的麻烦，严重者可影响假关节的使用寿命。具体注意事项如下：

⑴必须使用拐杖至无疼痛及服行时，方可弃拐。作者建议最好终身使用单手杖，减少术侧关节的磨损，尤

其是外出旅行或长距离行走时。

（2）注意预防并及时控制感梁。对拔牙、扁桃体摘除、插尿管等有可能造成感染的任何手术或治疗措施，都

应及时预防，防止细菌血运传播造成关节感染。

⑶术后6~8周内避免性生活。性生活时要防止术侧卜.肢极度外展，并避免受压。

⑷避免重体力活动以及参加诸如奔跑、跳迪斯科等需要髓关节大范围剧烈活动的运动项目，以减少发生术

后关节脱位、半脱位、骨折、假体松动等问题。

⑸避免将嵌关节放置在易脱位的体位。这些体位包括：

1）髓关节内收、内旋、半屈位:此时最易出现假体撞击脱位。日常生活中应避免在毓关节内收内旋位时白坐

位站起的动作;避免在双膝并拢双足分开情况下，身体向术侧倾斜去取东西、接电话等。

2）髓关节过度屈曲、内收、内旋位也是假体易于撞击脱位的姿势，这种体位多出现在翘"二郎腿"或女性的

穿鞋动作（图2-152（l~2）J。因此，要培养病人术后正确的穿鞋姿势。另外，厕所坐桶不宜过低，防止出现

身体前倾，双足分开，双膝并拢的不良姿势。

3）容易出现假体撞击脱位的第三种姿势，是术侧股关节处于伸直、内收外旋位。因

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此患者向健侧翻身时务必小心［图2-152⑶

3

图2-152术后容易腕关节脱位的错误姿势

⑹避免在不平整、光滑路面行走。

⑺保持下肢经常处于外展位、或中立位。6--8周内屈儆不要超过90°。

⑻出现术侧循关节任何异常情况，均应及时与手术医生联系。

(9)第三次复查在术后年时，以后可每年复查一次，复查内容包括款关节正侧位片、人工畿关节功能评分

等。

(吕厚山林剑浩)

参考文献

陈晓欣，林剑浩，昌厚山.1992.应力遮挡与人工俄关节假体的设计.医用生物力学，3:138

P237~256•一杜明昌、图文

P237页

第三章人工膝关节置换术

第一节功能解剖及生物力学

膝关节是下肢的主要关节，其结构和功能都是人体关节中最复杂的。全膝关节假体的设计、于-术器械的研

制以及外科手术操作都必须以对膝关节解剖和生物力学知识的充分理解为基础。

-、膝关节功能解剖

膝关节由股骨歌、胫骨平台、恨骨及其周围滑膜、关节囊、韧带、半月板和肌肉等组织共同构成。

（一）骨结构及其表面形态

⑴股骨:其下端向两侧和后方扩大形成内、外侧股骨镖，中间以保间窝相隔，两憬的关节面向面逐渐变平，

并于甑方连合，形成一矢状位浅凹，即骸面，当小腿伸直时;可容纳谶骨。股骨内外踝关节面在矢状和冠

状面上均呈凸形，股腔关节面矢状面曲线半径向后逐渐减小，在后侧它们呈圆形并互相平行。内、外侧解

箭后长轴互不平行而向后分开，内侧轴较外侧倾斜更明显，与关节面横轴呈120。交角（图3-1）。内侧镰长

度及曲率半径比外侧模大，致使膝关节伸直过程中内侧模有较大的滑动，产生股骨内旋运动。外侧黑腕面

大而突起，起阻止骸骨外脱位作用。股骨两舰侧面粗糙不平，高出部分分别为股骨内上、外上牌。外上俅

较小，其下有一深沟，称胴肌沟，胭肌腱由此经过。内上棵上方有收肌结节。股骨下端的次级骨化中心在

出生箭形成，至19~20岁时始与骨干愈合，该骨甑与下肢的生长有关。

⑵胚骨：胚骨上端变厚，形成内、外侧慎，也称胫骨平台，分别与股骨内、外侧段相接。内侧平台冠状和

矢状面上均呈凹形，外侧平台矢状面上呈凸形或平坦、冠状面上呈凹形（图3-2）。内侧平台较大，以平台正

中为起点，沿横轴将内外侧平台各分成五个等份，分别测量这些等分线上平台髓后径。内外侧平台从周缘

向内依次三条等分线的前后径之比分别1:0.92、1:0.87和1:0.82。胫骨平台的曲度大于股骨牌，两者外

形不全形合，半月板可增加两者匹配程度和接触面积。相对于胫骨干轴线，内外侧平台后倾约3~7。平台

中间是踝间隆起，由两个胫骨磔间结节构成，其高低常有变异，可限制膝关节的内外移动，还可使股骨在

胫骨上旋转时升高，紧张韧带，从而限制其过度旋转。在胫骨牌间结节之前、后，也称歌间前、后区.在

微间前区，由箭向后依次附着内侧半月板前角、前交叉韧带和

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外侧半月板的前角。在胫骨骸间后区，依次附着内侧半月板后角、外侧半月板后角及后交叉韧带。胫骨上

端前侧有一三角形隆起，称为胫骨结节，是骸韧带附着处，可视为胫骨前缘最高点。胫骨外侧耀的后外侧

面有一小的圆形排关节面与排骨小头相接。胫骨上端的次级骨化中心约在出生时形成，经过骨化形成两模

及胫骨结节,至16""-'18岁与骨干愈合。

(3)馥骨：骸骨是身体中最大的籽骨，居股四头肌肌腱中，馥骨本身没有骨膜，呈三角形，前面粗糙，供股

四头肌和牍韧带附着，后面分关节面和非关节面(图3-3)。非关节面部分位于骸骨下极，大约占骸骨总高

度的1/4,关节面部分有约4-5mm厚的软骨覆盖，十分光滑，与股骨骸骸骨滑槽相关节。关节面被中央略

分成内外两部分，通常外侧占整个关节面的2/3,内外侧关节面在纵轴方向乂以横崎分成上、中、下三区。

另外，在骸骨内缘还有一个小关节面。骸骨次级骨化中心出现与闭合约在3-6岁间。

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re3-3嵌骨骨性解剖

(二)韧带

关节囊广阔松弛，各部厚薄不一，附于膝关节面的周缘。关节囊前壁不完整，由附着于股四头肌腱的骸骨

和骸韧带填补。关节囊周围由许多韧带包括腓侧、胫侧副韧带等予以加强，稳定关节。

(1)膝关节伸膝装苴：膝关节前面为骸骨固定装置所覆盖，该装置主要由股四头肌的腱性扩张部构成。骸骨

的两侧有自股内侧肌和股外侧肌腱下延的棋内、外侧支持带，分别止于胫骨上端的内外侧面，起到加强膝

关节囊及维持骸骨固定作用。股四头肌肌腱、骸骨及旗韧带全体，组成了膝关节的伸膝装置。自宾韧带位

于关节囊前方，起自骸骨下端及其后方的粗面，止于胫骨结节，长约6~8cm,两侧与恨内、外侧支持带相

交织，上端与股四头肌的远端相延续。骸韧带深面与关节滑膜、胫骨之间隔有旗卜脂肪垫和滑囊。

(2)膝关节内侧支持结构:可分三层。第•层是包裹缝匠肌的深筋膜。向前下跨越股薄肌、半腱肌肌腱，止

于胫骨上端前内缘，向后扩展到窝中线，覆盖腓肠肌内侧头和窝内其他结构，前部纤维编入第二层及骸骨

内侧支持带。第一层与其深面的胫侧副韧带不相连接(图3-4)。胫侧副韧带分成浅、深两层，深层较短，

构成关节囊的一部分，即内侧关节囊韧带。浅

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层较长，起于股骨内上踝，构成膝关节内侧支持结构的第二层，其前部纤维纵形向前下止于胫骨上端内面,

紧挨鹅足止点后方，距关节面约4~6cm。后部纤维斜向后下，与其下方关节囊（第三层）及半膜肌腱部分纤

维交织一道止于胫骨内倒器后缘，同时也附着到内侧半月板后缘，形成所谓的后内侧角（图3-5）。充分伸

膝时，该韧带绷紧有助于膝关节的稳定。屈膝过程中，浅层韧带的前部向后推移，盖过侧副韧带深层。胫

侧副韧带前部浅、深层之间，相对于膝关节线附近，有一滑囊相隔。胫侧副韧带浅层下部被鹅头肌（缝匠肌、

股薄肌和半腱肌）所覆盖。这些肌腱与副韧带之间也有滑囊，所有滑囊可出现炎症改变。膝关节内侧支持结

构的第三层为关节囊，前方薄弱，向卜.覆盖脂肪垫，向上笼罩旅主囊。向后在浅层侧副韧带之卜.增厚，形

成内侧关节囊韧带（图3-6）。该韧带起自股骨内上跳，向下与内侧半月板附着，又称为半月板股骨韧带。

再向下行，止于胫骨上端内面，也称半月板胫骨韧带，比韧带很短，在膝关节屈伸时，它可允许半月板在

该纤维长度的范围内前后活动。如该段韧带断裂，不仅丧失对半月板的控制，而且可造成关节的旋转不稳。

3

图3-6膝关节内侧支持结构（第三层）

（3）膝关节外侧支持结构:也可类似分为三层。第一层为筋膜层，在膝部和大腿的外侧面，该筋膜增厚形成

骼胫束，部分纤维向后编入股二头肌筋膜，并在胭窝中线与覆盖膝

P241页

关节内侧的筋膜相联合。向前止于骸骨、慎韧带和胫骨外慨。骼胫束向下经过膝关节的外侧方.，止于胫骨

外侧骸前外侧面的惬胫束结节（Gerdy结节）。该筋膜还通过外侧肌间隔附着于股骨粗线，维持骼胫束一定

的张力。

第二层由腓侧副韧带、小豆腓骨韧带（fabellofibularlig.）和弓状韧带组成。腓侧副韧带从股骨外I:概向

后下走行，达腓骨尖端，呈圆索状结构，与外侧半月板不连接。它在膝关节完全伸直时是绷紧的，一旦屈

膝便松弛。股二头肌借助于它在韧带周围的环行腱纤维，使外侧副韧带保持持续的张力（图3-7）。屈膝时

股：头肌可把该韧带向后拉紧，从而起到稳定关节的作用。小豆腓骨韧带位于侧副韧带和弓状韧带之间，

起自腓肠肌外侧头，止了腓骨茎突。第三层是真正的关节囊，较为薄弱，在前面，其纤维下覆盖着脂肪垫,

向后走行与内侧纤维相混合。在后侧牌间区该囊增厚，形成脑斜韧带。

（4）胭斜韧带和弓状韧带：帼斜韧带为半膜肌的反折部，自胫骨后上方斜向上外，止于股骨外I:黑后方，

与关节囊后部相融合，可加强后关节囊并制止膝过分伸直。胭斜韧带构成胭窝底部一部分，其表面有胭动

脉经过。关节囊的后外侧部纤维增厚，形成胭弓状韧带，越过由关节囊内穿出的胭肌腱，向上附着于股骨

外上镰的后面，向卜.附着于腓骨小头和胫骨外侧4果的边缘（图3-8）。

（5）前交叉韧带:上端附着在股骨外镰内侧面的后半部分，呈新月形，凸面朝后（图3-9）,下端附着在胫骨

牌间前区和内侧镖间结节之间，并与内外侧半月板前角相连接（图3-10）。宽约Umm,长约38mm。其纤维

可分为前内侧和后外侧两部分。屈膝时前交叉韧带前内侧部紧张，而后外侧部分因其股骨、胫骨起止点间

距离缩短反而变得松弛，伸膝时相反。屈曲约45。时，前交叉韧带松弛程度最大。膝关节的旋转程度对韧

带的张力也有影响，屈膝过程中的胫骨内旋，可使该韧带纤维拉紧。当胫骨外旋时，则趋向于松弛（图3-11）«

前交叉韧带的功能包括:①限制胫骨过度前移;②限制膝关节过伸;③限制胫骨的旋转；④限制伸膝位的侧向

活动。

P242页

（6）后交叉韧带:上端附着在股骨内髀外侧面，也呈新月形，凸面超下（图3-9）。卜,端附着在微间隆起的槽

沟内，并向下延伸到胫骨肝间窝的后缘中部（图3-10）。部分纤维与

图3-9前后交叉恸带股骨II处附着点

后交叉初带

图3-10前后交叉韧带胫骨平台处附着点

P243页

外侧半月板后角相连。宽约13mm,长约38mm。屈膝时，该韧带后部纤维因起止点靠近而松弛，而韧带

其余部分保持着紧张状态。屈曲约30°时，大部分纤维均趋紧张。它是膝关节内最强的韧带，是膝关节稳

定的重要因素。后交叉韧带可防止胫骨后移。当胫骨内旋时，前、后交叉韧带互相缠绕，韧带趋于紧张。

而当胫骨外旋，它们变得松弛，到一定程度时相互间不再缠绕(图3-12)。后交叉韧带的功能包括:①限制胫

骨，过度后移;②限制膝过伸；③限制伸膝位的侧方活动;④限制膝关节旋转活动。

(三)肌肉

运动膝关节的肌肉主耍分为两类，即伸膝肌和屈膝肌。前者指的是股四头肌，其四部分肌肉不同程度地负

责膝关节伸直(图3-13)。屈膝肌包括股二头肌、半腱肌、半膜肌、缝匠肌、胴肌、股薄肌和排肠肌，其中

股二头肌还有外旋作用，半膜肌、半腱肌、缝匠肌、股薄肌和胭肌还有内旋作用。

1.伸膝肌

⑴股直肌：位于股前中部，起于骼前下棘，在下端变窄形成个宽的筋膜，横径约5~8cm,附着于骨上缘，

大部分纤维越过骸骨前面，继续向下延伸为股外侧肌骸韧带。

(2)股外侧肌:股外侧肌为股四头肌中最强大者，起于股骨粗线外侧唇，位于股直肌外侧。距膑骨上缘2~3cm

处成为腱性，下部纤维在冠状面上呈约12°~15°角附着在骸骨上。小部分纤维继续进入外侧支持带。另

有部分纤维向外侧走行加入慌胫束，加强图3-13股四头肌组成及在谶骨的附着伸膝时胫骨的外旋作用。

⑶股内侧肌：起于股骨粗线内侧唇，在功能上分为股内长肌和股内斜肌，股内长肌较大，位于近侧，纤维

方向近乎垂直，与股骨纵轴呈15°~18°角，股内斜肌位于肌肉远侧皿，与股骨纵轴呈50。~55°。这两

部分肌肉由不同的神经支配，它们在距骸骨几毫米时才变成腱膜，并直接进入馔骨的内上缘。部分纤维参

与构成内侧支持带。

⑷股中间肌:股中间肌是股四头肌四部分中最小的一个，起于股骨体的前面，肌纤维向下止于股直肌深面和

骸骨上缘。其下部深面有少许肌束形成膝关节肌，止于膝关节囊，起到伸膝和向上牵拉膝关节囊的作用。

股四头肌的主要功能是伸膝，股内斜肌还有防止骸骨向外半脱位的作用。有人认为股内侧肌在膝关节伸直

最后10°~15。时起主要作用，此肌肉的早期萎缩可导致膝最后伸直功能受限。也有学者持不同意见，

Brewerton(1955)和Lieb(1968)用局部浸润麻醉阻滞支配股内侧肌的神经来降低该肌肉功能，结果并不妨碍膝

关节的最后伸直。但同时他们也证明最后15°的伸膝，需要股四头肌更大的动力，超过整个伸直过程力量

的60%,因此在整个肌力降低时，该肢体的这部分活动范围最容易丧失。

艮图3-13股四头肌组成及在嵌骨的附着

P244页

2.屈膝肌

⑴股二头肌:长头起自坐骨结节，短头起自股骨粗线，在长头深面与之相合。在膝关节平面共同形成圆而粗

的肌腱，向下止于腓骨小头，并分出纤维到聘胫束、外侧副韧带及后关节囊，因而在膝关节屈曲时，能牵

拉这些韧带使之保持紧张，维持膝关节外侧的稳定。

⑵半腱肌:位于股后内侧，起自坐骨结节，在股骨中点水平即成为腱性，越过内侧副韧带，同缝匠肌、股

薄肌一道互相重叠交织，形成鹅掌腾，止于胫骨上端内侧。与内侧副韧带之间形成一个大的鹅足囊。

⑶半膜肌:半膜肌腱增强关节囊的后内角，部分纤维反折成为胭斜韧带。除可屈膝及内旋胫骨外，对膝关

节后方的稳定也起着重要的作用。

⑷缝匠肌:是全身最长的肌肉，呈扁带状，起于臀前上棘，经大腿前面，转向内侧，形成宽阔的腱膜，向

前越过股薄肌、半犍肌肌腱，止于胫骨上端的内侧面。一部分纤维移行于小腿筋膜。收缩时可屈膝屈傲，

并起稳定膝关节内侧作用。

⑸股薄肌:是大腿内侧最浅层肌，起自闭孔周围的耻骨支、坐骨支和坐骨结节等骨面，下端细薄，位于缝

匠肌和半膜肌之间，止于胫骨内侧骨果，可加强膝内侧韧带稳定性。

⑹胭肌:起口股骨外侧牌的外侧部分，向后下越关节时居关节纤维囊与滑膜之间，在外侧半月板外缘沟中下

降，穿弓状韧带之下，止于胫骨的比目鱼肌线以上的骨面。胭肌构成胴窝底之•部分，收缩时可使膝关节

后屈和内旋（图3-14）。

⑺腓肠肌:腓肠肌内、外侧二头起自股骨内、外侧牌的后面，而头相合，约在小腿中点移行于肌腱，并与其

深面的比目鱼肌相合，止于跟骨结节。两头起点下方与股骨镰间有滑囊相隔，内侧滑囊较大，且常与关节

囊相通，易因损伤或渗液较多而形成突向胴窝的囊肿（Baker囊肿）。

（四泮月板

在股骨与胫骨关节面之间，垫有两块纤维软骨板，分别称为内、外侧半月板。半月板周缘厚、内缘薄，下

面平坦与胫骨平台相接，上面凹陷，与股骨模相接，切面为三角形。内侧半月板较大，呈"C"形，前窄后宽，

前后端分别附着于胫骨骸间前、后区，其边缘与关节囊及胫侧副韧带紧贴，部分半膜肌纤维通过关节囊止

于内侧半月板的后内侧缘。外侧半月板较小，呈环形，前后端也分别附着于胫骨踝间前、后区，其后外侧

有•沟，肌腱将外侧半月板与腓侧副韧带隔开，故外侧半月板较内侧半月板有更大的灵活性（图3-14）。从

它的后端，发出一坚强的斜行纤维束附着于股骨内侧牌，与后交叉韧带相贴，根据其与后交叉韧带的位置

关系，分别称之为半月板股骨前、后韧带，其中以后者多见。两半月板均覆盖了内、外侧平台外缘近加

面积。在两板的前部连有膝横韧带。半月板的功能包括:①传导载荷。膝关节属轻度不吻合的关节面对合，

半月板在此起重要作用。不吻合曲面易形成压力过高而不利于载荷传导。而半月板、关节软骨及其下骨质

的可塑性，在载荷增加时能发生变形，使接触面积增大，从而整个关节面压力分别均匀，有利于载荷传导。

有作者研究发现，膝伸直时，压应力的50经半月板传导，屈膝90°时则85压力负荷由半月板传导。半月

板切除后的膝关节接触面积约降低50而导致压应力增高。有人测定膝关节生理负重面为

P245页

23平方厘米，大于股骨牌与胫骨牌的接触面。②维持稳定。加深了胫骨踝关节面，对膝关节有稳定作用。

韧带和半月板构成"8”字型结构，半月板在膝关节伸屈活动时可以向前、后移动，

从而使股骨骸在任何伸屈位置上都有楔形填充以得到稳定。半月板切除后的膝关节易产生前后十字韧带松

弛而造成膝关节不稳定。③协助润滑作用。半月板的活动可使滑液均匀分布，有益于润滑关节。切除半月

板后，膝关节的摩擦系数增加20%。另外，半月板牌形充填，扩大了股骨股与胫骨锻的间接接触面积，可

以防止关节囊或滑膜的嵌入。④减轻震荡作用:半月板能在正常步态中减轻载荷震荡。切除半月板后的膝关

节吸收负荷震荡的能力要减少20%而易产生骨关节炎。

103.14女又IS带R半月松的比邻美系以及内外半月板胫骨平臼的着情况

（五）关节囊和滑膜

膝关节的纤维囊由薄而坚强的纤维膜构成，上起自股骨牌间线，两侧仅高于关节边缘1.25cm,所以股骨

内外上牌均在关节囊外，下止于胫骨关节面的远侧边缘0.3'0.6cm。关节囊薄而松弛，周围有韧带加强。

前面连接股四头肌肌腱及旗韧带，外侧有弓状韧带加强，内侧纤维囊与内侧副韧带后部纤维相交织，并和

内侧半月板边缘相连，成为内侧副韧带的一部分。胭斜韧带和弓状韧带起到加固后方关节囊的作用。关节

囊本身对关节的稳定并无多大作用，伸膝时，膝关节之所以稳定，系由其周围韧带、肌肉来维持。膝关节

滑膜是全身最大的滑膜，内衬在关节囊内面。起白关节软骨边缘，然后反折于关节囊内。向上延伸至股中

间肌下形成大的囊袋，多与肤上囊相通。两侧覆盖在股骨般表面，形成外侧和内侧沟部。向下延伸与半月

板附着，并覆盖胫骨平台缘约0.7cm。前、后交叉韧带也被滑膜所包绕。另外，外侧半月板背侧肌腱通过

的管道也有滑膜覆盖。部分滑膜隆起形成皱裳（图3T5）,按其位置分为:①棋上皱裳:位于澳上囊与股胫关

节之间，通常中央有孔，从而又分为旗上内侧和外侧皱裳。②棋内皱裳:起于内侧棋上皱襄，沿关节内侧壁

持续向下走行，远侧至覆盖脂肪垫的滑膜I--.③棋下皱裳:能下滑膜包绕脂肪垫并连于怫间窝，又称滑膜韧

带。这些皱裳为胚胎的膜性残留，约在20%'40%正常人中出现。

图3U5膝关节滑膜皱舞

BJ-l»■关节■力软或（RM，

（六）膝关节内脂肪垫

充填在骸骨、股骨微下方、胫骨骸上方和怯韧带之间，并向两侧延伸，约超出骸骨内外缘1cm左右（图3-16）„

它将关节囊的纤维层与滑膜分开，具有衬垫和润滑的作用。股四头肌收缩时，脂肪垫内压升高，成为坚硬

的实体，以限制膝关节的过度活动。屈膝时，脂肪垫能充填到空虚膝前关节腔。除酷下脂肪垫外，大多数

膝关节，尚可有以卜脂肪垫:前谶上脂肪垫、后骸上脂肪垫及腼脂肪垫。

（七）滑液囊

膝关节周围有许多肌腱，活动范围又大，因此滑液囊也相对较多。

（1）膝关节前面的滑液囊:位于骸骨和膜韧带周围，有4个，它们是骸上囊、嵌前皮下囊、膜下皮下囊和微

韧带卜.囊（图3T7）。其中骸上囊最大，通常与股胫关节相通。旗前皮卜囊位于膝关节前面，容易受到损伤

而出现症状。

（2）膝关节外侧滑液囊:膝关节外侧，股［头肌、外侧副韧带、胭肌腱、腓肠肌外侧头均越过关节线及股骨

外侧歌，此处滑液囊主要有:①位于外侧副韧带和股二头肌附着点之间的股二头肌囊②位于外侧副韧带与胭

肌腱之间的滑液囊;③位于股：头肌深面与腓骨头之间的滑液囊;④位于腓肠肌外侧头起始部深面的腓肠肌

外侧囊;⑤胭肌滑液囊，与膝关节胫后外侧通（图3-18）o

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图3】8膝关节内外倒精悔，

⑶膝关节内侧滑液囊:膝关节内侧滑液囊•般有6个:①鹅足囊，位于鹅头肌附着点下面和内侧副韧带下部

浅层之间;②半膜肌固有囊，位于半膜肌肌腰与腔骨瞟间;③半膜肌囊，位于腓肠肌内侧头浅部与半膜肌犍

之间，可与关节胫相通;④腓肠肌内侧囊，位于腓肠肌内侧头起始部深面与关节囊之间;⑤内侧副韧带与半

膜肌腱之间的滑液囊;⑥半膜肌腱与半腱肌腱之间的滑液囊。在内侧副韧带浅、深层之间有一小滑囊，有时

炎症易误诊为半月板撕裂。

（4）八）血管神经

（5）膝关节的血运十分丰富，由股动脉、胴动脉、胫前动脉和股深动脉发出的分支构成动脉网（图3-19）。膝

关节近远侧动脉网和动脉分支所构成的吻合支不但是关节结构的营养来源，在胭动脉主干发生血供障碍时，

也是侧副循环的主要途径。旋股外侧动脉降支，膝最上动脉均发自股动脉，分别行于膝外、内侧，向下参

加膝血管网。膝上内、外侧动脉由胭动脉发出，绕股骨牌与其他动脉吻合。膝中动脉从胭动脉发出，供应

腓肠肌和关节囊，不参加膝血管网。膝下内、外侧动脉均发自胴动脉，环绕于膝前，与其他动脉吻合。胫

前动脉返支为胫前动脉发出，并与膝卜.动脉吻合。股深动脉第三穿支也发出分支参与膝关节血管网的血供。

图3-20示意图也反映了骸骨的血液供应。膝关节前部由股神经的肌皮支、闭孔神经前支及隐神经支配。

P248

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・上外・动脉

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般■源文

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1.正位，2.做位

图421*关节期伸活劭时其横■不・变化•

S3-22・关节健刀活助跳■位置

在股骨保匕形成一个T形前线

二、膝关节的生物力学

（一）膝关节的运动

L膝关节的屈伸活动

解剖学上膝关节被列属屈戍关节。但生物力学研究表明，在正常步态周期中，膝关节的运动绝不是一个单

纯的钱链运动，而是由••系列复杂的多轴心三维运动组成。膝关节屈伸运动的横轴贯穿股骨内、外牌，在

膝关节线之上方偏后，但具体位置并不恒定，横轴本身可有一定的移动距离。膝关节屈伸时，在股骨牌上

许多曲率半径的中心点，实际上是不同屈曲角度下的横轴位置。曲率中心移动的轨迹，是横轴移动的距离

和方向，在不同的屈伸角度描出的瞬时旋转中心可连成一个"广型曲线（图3-21）。

P249

膝关节在矢状面上作屈伸运动的同时，股骨骸和胫骨平台之间还伴有滑动和滚动。股骨骸在矢状面上的弧

线长度是胫骨平台的两倍，屈膝中股骨牌在胫骨平台上始以滚动为主，后转为以滑动为主。一般认为，膝

关节从伸直位到屈膝20°的运动方式主要是滚动，而从屈膝200到完全屈曲则主要是滑动，当然在滑动中

还可兼有少量的滚动。

2.膝关节的旋转活动

正常膝关节屈曲时胫骨自动内旋20。，伸膝时外旋20°。这种旋转运动伴随于膝关节的屈伸过程，为不随

意运动，是骨外形结构和关节韧带附着的结果。伸膝时，胫骨绕自身纵轴向外旋转，距完全伸直还差30°

时，前交叉完全拉紧，牵拉胫骨向外旋转，在距伸膝差最后10°时，胫骨外旋最快，此后旋转度下降。膝

关节完全伸直时，前、后交叉韧带互相缠绕、拉紧，侧副韧带也绷紧，这时膝关节获得牢固稳定，不再发

生旋转及侧方活动，股骨微和胫

骨平台之间也达到最大的负重面积。这一过程有如旋紧螺丝钉之最后动作，故又称之为扣锁现象。与此相

反，屈膝时则表现为一松锁过程。膝关节旋转活动的纵轴位于胫骨镰间隆起的内侧（图3-22）,随屈伸活动

有轻微的移动，如伸膝时，纵轴前移。

上述旋转运动中，股骨内外慨分别移动了5~6mm和10~12mm»造成内外移动距离差别和产生旋转的机

制包括:①股骨内外媒弧线长度不等，内侧股骨骸较大，弧度较长。在距完全伸膝差最后20°时，股骨与胫

骨牌的相对运动由滑动变为滚动，但股骨内外牌各自的滚动幅度不一，外牌在最后20。时开始，而内课贝IJ

在最后10。开始，因此发生胫骨外旋;②胫骨平台内外侧形状不同;③韧带的制约作用。在膝关节屈曲的全

过程，前后交叉韧带和内侧副韧带始终有一部分纤维保持紧张，旋转活动的纵轴在伸膝位时又偏向内侧，

而外侧副韧带在屈曲位时松弛，形成了以内侧为中心的三点支持。另外，内外侧副韧带的方向不同，外侧

副韧带斜度大，在股骨牌移动较晚时才会出现韧带紧张。这些功能上的特点，适应于股骨牌在伸直运动过

程中发生内旋。④力的不平衡。内旋屈肌力大于外旋屈肌力，前交叉韧带位于旋转轴外侧，其紧张可造成

股骨睬外旋。

3.侧方活动

除屈伸、旋转运动外，膝关节还有轻度的侧方活动。随着膝关节屈曲，其外展、内收活动也有所增加。伸

膝位，关节内外翻活动范围约2。，屈膝时则可增至8°左右。整个膝关节的前后活动幅度较小，屈膝45°

时大约只有3mm,屈膝90°位时有所减少。

可见，膝关节不但有矢状面上的屈伸活动，还有冠状面上的内收外展，横截面上的内外旋活动（图3-23）。

这些运动受半月板、韧带的控制和导引，解剖上前交叉韧带有纤维与内、外侧半月板前角相连，在后方外

侧半月板后角分出半月板股骨韧带与后交叉韧带并行附了股骨内牌，因此半月板与交叉韧带在膝关节内形

成一句"字形的连续整体结构。这种"8"字形连续，对膝关节屈伸过程中发生的旋转活动有限制和引导的、

作用（图3-24）.

图3-23正拿行走时膝关节

为三维运动

P250页

4.骸骨的活动

惬骨运动和其与胫骨结节的对应位置、Q角、股四头肌肌力、下肢力线以及膝关节的骨性解剖等因素有关。

陵骨运动方式与胫股关节矢状面的弧线运动和轴向旋转紧密相连，最终达到澳股关节压力与接触面垂直。

在整个屈曲过程中，骸骨滑动的范围约7~8cm。

5.步态分析

行走时，当•侧足跟着地至该足跟再次着地时称为•个步态周期。对某•特定的下肢来说，在个步态周

期中，要经历踩地负重和离地摆动两个步相，即负重相和摆动相，站立相约占整个步态周期的60%、65%（图

3-25）o在足跟着地前，膝处于伸展位以增加步长，足跟着地后，膝短暂轻度屈曲，平均17约占步态周期

的15%随着上身及对侧股体向前摆动，膝复伸展，并于步态周期40%时达峰值，此时同侧足仍未离地。随

后膝开始屈曲以缩短肢体配合摆动。膝屈曲先于微屈曲，其第二峰值出现在摆动相早期，约为周期的75%

时，最大屈曲度约73度，此后迅速伸展，于对侧足跟触地前达到最大伸展位。其间有双足承重相，其长短

与行走速度密切相关，速度越快，此相越短。在平地常速行走时，膝关节始终没有完全伸直，这有利于震

荡的吸收。只有在站立时，主要是一足负重时才完全伸直，呈现"扣锁”现象。

田3-25正常加疝同期

行走时膝关节运动范围和步速、步距有关。按一般人正常步速行走（约95步/min）计

P251页

算，每一个步态周期中膝关节的运动范围在70°左右，伴约20度的内收外展和100~15°的内外旋（图3-26）,

整个机体的活动状态也影响这些角度值。单腿负重期身体重心线定会移向负重足，两足间距窄则重心移动

小，越省能量。膝周围肌肉周期性收缩多数在负重和摆动相的开始和结束时:说明肌肉的主要作用是加速

或减速肢体运动。膝部畸形或强直病例，即使施行了人工膝关节置换内收术，由于术后其关节周围肌群不

能正常周期性收缩，使膝丧失动力稳定机制，病人主观感觉关节不稳，这就需要步态训练和肌力康复。

6.各种日常活动所需的关节活动范围

根据KettelkampCI973）报道，在日常活动中膝关节所需的屈伸范围是，步行约需67°,上台阶需83°,下

台阶需90。，从椅中站起则需约93。上下台阶时膝关节所需活动范围还与身高和台阶高度有关。

膝关节面表浅，匹配度小，其稳定机制十分复杂。膝关节稳定结构包括由韧带、半月板、关节面形态、关

节囊产生的被动稳定和由重力地面反应力和肌力产生的主动稳定两种机制。增加关节负荷，关节稳定性增

加，这被称作加压稳定机制。韧带和周围软组织是膝关节稳定的最主要因素。内侧稳定性由关节囊、内侧

副韧带、内侧半月板和交叉韧带构成的被动稳定结构以及半膜肌腱、股内侧肌扩展部和鹅足构成的主动稳

定结构来维持;外侧稳定性则由关节囊、外侧副韧带及交叉韧带构成的被动稳定结构和由股二头肌腱、胭肌

腱、骼胫束、股外侧肌扩张部构成的主动稳定结构来维持。Burstein认为，内外翻稳定机制发挥作用的先后

顺序是:①负荷向内或向外牌移动;②肌肉紧张;③侧副韧带受牵拉产生限制力矩。以胫骨受到内翻应力为例，

最初膝关节是通过增加股胫关节内侧室的压力（减少股胫关节外侧室压力）来对抗膝关节的内翻力矩。当内翻

力矩超过一定限度时，除关节负荷完全集中在内侧胫股关节面外，还会出现股四头肌和胭绳肌主动收缩现

象，来增加内侧关节面负荷，防止关节内翻。内翻应力的继续增加，最后引起膝外侧副韧带、交叉韧带的

紧张，进一步限制内翻。对抗胫骨前移的被动稳定结构为股四头肌、前交叉韧带、内侧副韧带和后关节囊,

主动稳定结构为半膜肌腱和胴肌腱。膝关节后方稳定性主要由后交叉韧带和关节囊维持。旋转稳定性由上

述结构共同维持，膝于伸直位时最稳定，其机制是侧副韧带和交叉韧带均紧张，使骨端压紧，同时股胫骨

关节面和半月板间形合最好。膝关节主动运动是在被动稳定机制允许的范围内进行的。膝关节的松弛性给

关节运动以额外的自由度，可以将力传递给韧带和肌肉，这对减少关节面受力有重要意义。松弛

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P252页

与稳定是矛盾的两个方面，但两者都是膝关节正常功能所必须的。

（三）膝关节受力

膝结构和功能的复杂性决定了其受力的复杂性，膝受力来自所支持的体重、膝关节的肌力和加速身体运动

所需的力。这些力作用于关节面、韧带和关节囊，后两者产生拉张力，对关节面形成压力。膝受力主要指

股骨两牌与胫骨平台之间的压应力，它随重心变化和小腿活动状态而变化。两腿同时站立时膝无弯曲力矩,

无肌力产生，分别承受膝以上体重的一半，约为43体重。单腿站立时，身体重力P位于膝内侧（图3-27）',

为维持膝关节以上部分的平衡，负重腿向外侧倾斜，使重力线通过负重足N,并由外侧肌群提供拉力L。在

正常情况下，P和L的合力R通过膝关节的中心G,方向沿胫骨长轴。可见此时膝关节受力包括负重膝以上

的体重和平衡肌力（图3-28）,它的大小可通过简单计算得到，设a=10。47'（重力P与肌肉拉力L的夹角）,

R=?吗

B=4°37'（合力R与肌肉拉力L的夹角），于是得到膝关节压力R=sin3

~2P,即约为体重的2倍。非负重侧扶拐既可分担体重，乂能减少膝关节内翻力矩，因而可明显减少负重

膝承载压力。平地行走时，作用在膝关节的力主要有三个，地面反作用力W（它是体重和质量惯性力的合力）、

骸韧带拉力P和股腔关节压力J（图3-29）。根据力的合成定理，重力、惯性力和肌肉的合力构成了平地行

走时膝关节的承载负荷，它通过膝关节中心，可达到体重的2~3倍，在平地快速行走时，可增加到体重的

4.3倍，上下楼时则分别为4.4和4.9倍。Morrison（1970）测量了12个人的步态得到了如图3-30的

结果，从中可知股腔关节压力的峰值发生在该下肢负重相足趾离地前，并对应地出现肌力峰值（图3-30）。

图3-27单足站立时

人体受力图

A：下肢力线।幽*8邨触郴

L：股外侧肌关豫力示勰

P253页

图3-30步态周期不同阶段膝关节受力情况

（ixh足尖离地|HS,是跟等地）

压力是平地行走时膝关节承受的主要应力，但张应力和剪切力同时存在，后两种应力在上下楼等其他日常

活动中明显增加。

（四）股胫关节的接触面积

不同作者用各自方法所得的股胫关节接触面积实际数值差异很大。但共同结论是:膝关节内侧室较外侧室接

触面枳大F高负荷下半月板承担股胫关节总压力的一半，而低负荷下（小于体重或一半体重）股胫关节压力

分布较不确定，可很少甚至没有股胫骨间的投荷直接接触传递。有人认为，在正常对线或膝内翻畸形时，

内侧镖均较外侧踝负重大。即使在膝外翻畸形，仍有约70%病例表现为内侧觊负重大。股胫骨直接接触面

积随屈膝而明显减小。内侧微负重大，其接触面积也大，所以内外镖单位面积承受的压力可能大致相等。

半月板增加关节面接触面积，起分担载荷的作用。通过形变，提高对应关节面的顺应性，它能承受较高的

应力，避免了关节软骨和软骨下骨的应力集中。不负重时，大约半月板的一半和裸露软骨的10是接触区。

在两倍体重的负荷下，大约2/3的半月板和2/5的裸露软骨有接触。内外侧半月板负重情况不同，屈膝30

度，两倍体重负荷的条件下，内侧半月板担负内侧压力的50%