下肢关节运动-膝关节的功能解剖（人体运动学）

膝关节骨与关节膝关节由股骨、胫骨和髌骨组成，共构成三个关节结构：内侧胫股关节、外侧胫股关节和髌股关节。3个关节都在同一个关节囊内。腓骨近端和胫骨构成的近端胫腓关节不在膝关节囊内，因此不属于膝关节。1胫股关节股骨内、外侧髁与胫骨内、外侧髁分别组成内侧胫股关节和外侧胫股关节。膝关节伸直时，可从两侧触及内外侧股骨髁。当屈膝90°时，股骨髁可从髌骨两侧摸到。如果股骨髁软骨损伤，屈膝时压迫股骨髁损伤的软骨面可有疼痛感，可以帮助判断软骨损伤部位。1胫股关节股骨髁的纵向关节面相当于胫骨髁关节面长度的两倍。膝关节屈伸运动时，股骨髁主要有滚动和滑动。在开始屈膝时，以滚动为主；在屈膝的终末时，则有更多的滑动。由于股骨外侧髁关节面的长度大于内侧髁，所以内、外侧髁的运动也不同。2 髌股关节髌骨的关节面有一明显的纵嵴将其分为内侧和外侧关节面。股四头肌肌腱从各边稳定髌骨，并引导髌骨和股骨之间的运动。髌骨经强健的髌韧带附于胫骨粗隆，通过增加运动轴的距离（力臂距离）来增强股四头肌的杠杆作用和力矩。2 髌股关节当髌骨在股骨滑车面上滑动时，与股骨滑车关节面的反复挤压，使得关节面软骨容易发生损伤，髌股关节软骨面损伤往往是膝关节骨性关节病最早的病理变化。3膝内翻和膝外翻膝关节伸直时，从前方可看到股骨干中线和胫骨干中线形成一夹角，平均值为170°左右。这是因为股骨颈干角的存在，股骨干内收而胫骨垂直于地面所致。此角小于170°称为膝外翻（X形腿）；如果此角接近180°或向内侧开放称膝内翻（O形腿）。3膝内翻和膝外翻4 Q角股四头肌腱中线和髌韧带中线在髌骨的中心形成一个夹角，称“Q角”，平均值为13°～18°。以髂前上棘、髌骨中心和胫骨粗隆三点所形成的夹角为标准。4 Q角Q角大于20°认为容易发生髌股关节异常，如髌骨软化症和髌股关节行径轨迹异常。如果髂胫束紧张或股内侧肌无力所致的不平衡可引起髌骨在股四头肌收缩时向外侧移动，将会导致关节面接触区的应力改变而产生疼痛和功能障碍。膝关节的辅助结构膝关节的辅助结构主要包括关节囊、半月板和韧带。关节囊及韧带是保护膝关节及稳定的重要结构。1关节囊薄而松弛，有很多隐窝，附着于股骨髁和胫骨髁的上下。膝关节周围有许多的滑膜囊，这些滑膜囊有的与关节腔相通，有的单独存在。当膝关节屈伸时，滑液会从一个凹室流入另一个凹室来润滑关节面。因此，当受伤或其他因素导致关节腔内充盈过多的液体时，半屈膝体位可以减少关节腔内的压力，有利于减轻疼痛。2 半月板半月板是垫在膝关节股骨与胫骨之间半月形的纤维软骨盘，内侧半月板较大，如“C”形，外侧缘与关节囊和胫侧副韧带紧密相连，所以胫侧副韧带的损伤常合并半月板撕裂；外侧半月板较小，如“O”形，外侧缘亦与关节囊相连。2 半月板半月板衬垫于股骨髁与胫骨平台之间，起到了增加胫股关节的适应性和分散压力的作用。在内、外侧胫股面，膝关节的负重区几乎是相等的，但在膝关节过伸时负重面增大，屈膝时变小。半月板若被切除，将造成股骨髁和胫骨髁的压力增加，并可能导致骨关节炎的发生。3膝关节的韧带膝关节的韧带较多，有关节囊外韧带和关节囊内韧带。由于膝关节的屈伸运动没有骨性阻碍。因此，较多的韧带附着，能够保证膝关节运动的稳定性。3膝关节的韧带 髌韧带：位于膝关节的前方，为股四头肌肌腱的延续部分，自髌骨向下止于胫骨粗隆，髌韧带扁平而强韧，从前方加固和限制膝关节过屈。3膝关节的韧带副韧带：胫侧副韧带呈宽扁束状，位于膝关节内侧偏后方，从内侧加固和限制膝关节过伸；腓侧副韧带位于膝关节外侧稍后方，起自股骨外侧髁至腓骨头，从外侧加固和限制膝关节过伸。胫侧副韧带防止胫骨在股骨上的外展；腓侧副韧带防止胫骨内收。副韧带在股骨髁附着处偏于屈伸轴的后上方，这种偏移造成在伸膝时韧带紧张而屈膝时变得松弛。3膝关节的韧带交叉韧带：提供了膝关节屈伸运动的稳定性。前交叉韧带（ACL）自胫骨髁间前窝向外后上方，呈散开状止于股骨外侧髁内侧面的后部；后交叉韧带（PCL）自胫骨髁间后窝斜向内前上方，止于股骨内侧髁的外侧面，两者相互交叉。3膝关节的韧带ACL切断，可允许胫骨相对于股骨向前脱位（前屉征）。PCL切断，可允许胫骨相对于股骨向后移位（后屉征）。相反，在闭链运动中，当跑步脚着地时，PCL有助于防止股骨髁在胫骨髁上的向前移位。PCL正常仅允许小量的被动运动。3膝关节的韧带膝关节的异常力线对位异常会加速膝关节的磨损，导致伤病的发生。冠状面和矢状面。1冠状面股骨近端125°的倾斜角将股骨骨柄导引向中线，与膝关节处的胫骨形成关节。股骨与胫骨的夹角约为170~175°。1冠状面往外侧小于170°被认为是过大的膝外翻或是X型腿。往外侧大于180°则称为膝内翻，呈现O型腿的外观。1冠状面膝内翻和膝关节骨性关节炎正常力线的膝关节站立时，内外侧关节间隙受力是平衡的。假设体重的44%由膝关节承担,理论上每侧间隙应承担体重的22%。正常平地步行时,膝关节所承受的力将增加至体重的2.5~3倍。22%体重22%体重1冠状面膝内翻和膝关节骨性关节炎足跟着地时，地面的反作用合力的力线通常经由足跟外侧、膝关节内侧传向身体重心,每走一步均有膝内翻的运动学趋势。内侧间隙所承受的力通常是外侧间隙的数倍。1冠状面膝内翻和膝关节骨性关节炎在人的一生中，这种重复的内翻负荷部分地由膝关节的外侧结构，如外侧副韧带与髂胫束内的张力吸收。1冠状面膝内翻和膝关节骨性关节炎不对称性可能会导致内侧腔室遭遇过度的磨损，最终导致内侧单一腔室骨关节炎。当膝关节内侧间隙由于过度劳损等导致关节软骨病变、变薄时,可造成膝内翻或“O"形腿。1冠状面膝内翻畸形进一步增加膝关节内侧室的负荷,导致病变更加重,形成恶性循环。膝内翻和膝关节骨性关节炎1冠状面膝内翻和膝关节骨性关节炎对严重膝内翻常常需要手术治疗,例如高位胫骨截骨术。1冠状面膝内翻和膝关节骨性关节炎外侧楔形鞋垫减少了膝关节的内翻力矩，从而减少了对内侧腔室的负荷。鞋内朝外侧呈楔形的鞋垫通常可以在站立期在膝关节产生外翻力矩。这转而缩小了每一步的净内翻力矩,缩小了在膝关节内侧关节腔上的压缩负荷。1冠状面过度膝外翻髋内翻(颈干角<125°)或髋部肌无力(例如臀中肌无力),从理论上讲,增加了膝的外翻负荷;足过度外翻畸形时,胫骨远端“外展”会增加膝外翻的力量。这种外翻应力将造成内侧副韧带和关节囊的劳损。2矢状面膝关节完全伸直处于“锁定位”时,由于胫骨平台向后倾斜,膝关节往往呈5°~10°的过伸。膝关节过伸可使身体的重力线位于膝关节屈伸轴的稍前方,此时股四头肌可放松。正常时,这种重力相关的伸直力矩会被后关节囊和屈膝肌的被动拉伸所对抗。2矢状面膝关节过伸超过10°被称为膝过伸畸形(膝反张),其主要原因是持续、大力量的伸膝力量导致膝关节后部结构的过度拉伸。姿势控制不良、神经肌肉疾病所造成股四头肌痉挛和/或膝关节屈肌瘫痪均可导致膝过伸畸形。正常膝反张2矢状面