膝关节运动解剖学

第章膝区膝关节是一个复杂关节，它有三块骨(股骨、胫骨和髌骨)，2个运动自由度，3个互相关节的面(内侧胫股关节、外侧胫股关节和髌股关节)，这三个互相关节的面均围在同一个关节囊内。

从功能上，在站立位时膝具有支持体重而不需要肌肉的收缩；在坐、蹲、攀登等运动中，它参予降低或抬高体重(抬高至0.5m)；当在着地脚上膝还允许身体的旋转。

在步行时，正常的膝关节通过减少身体重心垂直和侧方的震荡来减少能量的消耗，支撑相当于体重的4～6倍垂直的力。

正常膝用一个特异的方式而达到它的多功能(承受巨大的力，提供大的稳定性和较大的运动范围)。

运动主要由骨、肌肉提供，而稳定性主要由软组织(韧带、肌和软骨)提供。

运动性和工业性损伤这些稳定结构十分常见，常是由于力作用于股骨和胫骨的长杠杆臂而产生较大的力矩造成的一. 可触及的关节结构1. 当被检查者坐在诊察台上，膝放松屈90º时，很易摸到膝部的表浅结构。

股骨的远端膨大为股骨髁，可在前面髌骨的两侧摸到，自内、外上髁向下至髁下方的凹陷为胫股关节线。

在被动旋转或伸膝关节时，可以感觉到胫骨髁在股骨上运动。

在胫骨髁的前下方隆起部为胫骨粗隆它是股四头肌髌韧带的止点。

2. 内(胫)侧副韧带位于关节囊的内侧部，沿关节线向内可能摸到该韧带的前缘，此处关节线中断。

若将手指放在内侧副韧带的前缘还可能摸到内侧半月板；当被动内旋时，内侧半月板的内侧缘更为明显一些，外旋时退缩。

3. 将小指和中指分别放在股骨外上髁和腓骨头，这就提示外(腓)侧副韧带的附着点，但该韧带较小沿关节线向外不太易触及。

但当脚放在对侧的膝上，大腿外旋时容易摸到它，外侧半月板则不能触及。

4.当被检查者仰卧伸膝时，髌骨最容易触及。

在胫骨粗隆和髌骨尖之间还可摸到强厚的髌韧带。

正常人髌骨易向外侧和远侧移动，压向股骨不会有不舒服感。

二. 不可触及的结构股骨髁的关节面和髌面；髁间窝；内侧髁上线和外侧髁上线，它们分别从髁后上向近侧延伸并围成面；胫骨髁的关节面（“胫骨平台”），被髁间隆起分开；外侧半月板，几呈环形；内侧半月板；前、后交叉韧带；膝横韧带，在前方连接半月板。

三. 膝关节1. 膝关节的运动膝关节有二个自由度：屈-伸和轴旋转。

膝关节的屈曲范围取决于与大腿后面接触的小腿肚肌的大小，通常在120～130度。

由于受跨过髋和膝两个关节的股直肌（它起自髂前下棘）的限止，当伸髋时屈膝其运动范围减小。

过伸的运动范围较小，正常不超过15度。

正常被动运动的终末感是软的，因为来自小腿肚和大腿软组织的接触，若小腿大腿不接触则来自缩短的股直肌。

伸或过伸的终末感是坚硬的，因为来自韧带和关节囊结构的张力；若屈膝90º，伸膝较为自由或被腘绳肌的长度所限制。

(1)屈和伸运动的轴运动轴位于通过两股骨髁中心连线的上方几个厘米处。

临床上，膝关节的屈伸轴近似通过股骨内、外侧髁中心的连线。

因为人类膝关节运动轴的变动，因此当使用于机械屈戍关节的装置时如测角器、等速测力计，膝-踝-足矫形器就产生了问题；膝以下假体用到膝部时也发生了问题。

当膝关节从伸到屈的运动中，膝关节的解剖轴移动约2cm，而连接装置的机械轴却固定不动。

如此机械装置的臂不能保持与大腿和小腿平行，在机械装置和解剖的部分之间就产生运动或压力。

为了预防不舒服和擦伤，需要调和与仔细的对线。

矫形膝关节的失调能造成在屈膝时套袖对肢体的压力以及在膝伸时套袖和肢体间的裂隙。

(2) 轴旋转当屈膝时轴旋转发生在水平面上。

当膝关节完全伸直时，内、外侧副韧带相当紧张，关节稳定，几乎无旋转运动。

当屈膝时，这些韧带松弛，这就是膝关节在屈位时有相当量旋转的原因之一。

注意从内上髁到内侧副韧带的附着点的距离在屈位时短于伸位时。

在膝屈时，外侧副韧带比内侧副韧带更加松；因此，在股骨髁和胫骨髁之间的运动外侧比内侧更大；而旋转的纵轴位于胫骨的髁间隆起内侧，所以简单地可说是外侧髁环绕内侧髁旋转。

虽然对于这旋转运动的平均旋转总量为40°左右。

外旋大约为内旋的两倍。

当减少屈膝程度时，轴的旋转运动范围也变小。

当膝接近伸直时不再能做旋转动作。

在坐位胫骨可在股骨上随意旋转，这对置放足和足的定位是有用的。

但旋转运动的主要功能意义是在闭链运动中。

在闭链运动中股骨在固定的胫骨上旋转，象从跪、坐、或蹲位转换姿势以及在跑步时突然改变方向。

正常膝关节的被动内、外旋终末感是坚硬的。

因为运动被关节囊和韧带结构所限制，这些结构包括侧副韧带、交叉韧带、腘斜韧带、支持带和髂胫束。

(3) 膝关节的终末旋转正常当伸膝关节时，胫骨在固定的股骨上外旋大约20°。

这种旋转运动可在伸膝的最后20°看到，称膝关节的终末旋转。

这是纯粹机械现象，发生于被动和主动的伸膝运动中，不能随意产生或阻止。

在闭链运动中如从椅子上站起来，股骨在固定的胫骨内旋时也能见到终末旋转。

这种螺杆机制提供一个机械的稳定来抵抗发生在矢状面的力。

它允许人类不需要股四头肌收缩就能直立以及在伸膝降低肌力时抵抗前-后向的力。

虽然膝关节终末旋转的量是适度的，但它对正常的膝关节功能如轴旋转一样是必需的。

成功的膝关节康复，这两个运动必须评估和修复。

(4) 附加运动膝关节的紧锁位是完全伸直，在这位置终末旋转使韧带和关节囊结构紧张，牢固地稳定关节。

在这位置正常不产生任何附加运动。

但若膝关节屈25°或更大和股骨固定，胫骨可从股骨上牵开几个毫米，向前、后、内侧和外侧滑动1～3mm以及内收和外展。

过度的滑动可能提示软组织结构松弛，如韧带、半月板或关节囊。

2. 关节运动的解剖学基础(1) 胫股关节以一个不寻常的方式达到它们最大的稳定性和具有两个自由度的运动。

股骨的内、外侧髁纵向和横向均凸起。

前方它们与髌面相连，后方和远侧被髁间窝分开。

股骨内、外侧髁与较小的胫骨髁相关节；胫骨髁稍凹（胫骨外侧髁前后方向也凸起）。

胫骨的髁间隆起和楔形的内、外半月板（半月形的软骨）稍增加了关节的适应性。

股骨髁的纵向关节面相当于胫骨髁关节面长度的两倍。

如此，膝关节的屈伸运动并不是纯的屈戍运动。

髁是进行滚动和滑动两种运动，这两种运动之间的比,随运动的范围不同而变化。

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。

因为股骨外侧髁关节面的长度大于内侧髁，所以两髁的运动也不同。

(2) 半月板内侧和外侧半月板是纤维软骨，其作用是增加胫股关节的适应性和分散压力。

膝关节的负重区在内、外侧胫股面几乎是相等的，在膝关节过伸时负重面最大。

屈膝时，负重区在胫骨上向后移动，并变小。

外科切除半月板减少了表面区域并造成在股骨髁和胫骨髁的压力增加，这将可能导致随后的骨关节炎。

半月板唯一骨性附着是通过它们的角连于胫骨的前、后髁间区和通过冠状韧带连于半月板的周缘和胫骨的边缘之间，冠状韧带是关节囊的一部分。

因此，半月板并不附于胫骨的关节面,是可动的。

它们还有很多其它附着：①横韧带连接二个半月板的前角。

②纤维带连接两个半月板前角和髌内、外侧支持带之间（半月板髌纤维）。

③内侧副韧带附于内侧半月板。

④半膜肌腱发出纤维到内侧半月板。

⑤腘肌发出纤维到外侧半月板的后缘。

⑥半月板股韧带从外侧半月板后端附着到后交叉韧带附近的股骨内髁的内面。

被动和主动的力使半月板在胫骨上运动和控制其运动。

被动的有: 在伸膝时股骨髁将半月板推向前方,股骨髁与胫骨髁的接触更向前。

相反，半月板在屈膝时移向后方。

据报导内侧半月板移动总量为6mm,外侧半月板为12mm。

此外，半月板的移动或变形是根据轴旋转时股骨髁运动的方向。

韧带和肌的附着移动半月板的边缘。

例如，半月板髌纤维在伸肌机制中使半月板向前移动，而屈肌的附着（半膜肌和腘肌）使半月板向后运动。

若半月板不能随股骨髁一起移动，如发生在突然的扭转或强有力的运动，这时半月板可能被股骨髁压碎或撕破。

(3) 副韧带胫侧副韧带和腓侧副韧带强厚的内侧（胫侧）和外侧（腓侧）副韧带防止膝关节在额状面的被动运动。

胫侧副韧带防止胫骨在股骨上的外展（genu valgum膝外翻或X形腿）；腓侧副韧带防止胫骨内收（genu varum膝内翻或弓形腿）。

其次，当伸膝时副韧带阻止胫骨的前、后移位。

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。

所以副韧带提供了终末旋转后膝关节的稳定性，又允许在屈膝时的轴旋转。

当屈膝时由于减少了关节面的适配性，因此易化了轴旋转。

股骨髁的后面具有较大的凸度和髁间窝在这里较宽。

所以当屈膝时，股骨髁与胫骨的髁间隆起和半月板的接触面减少，使胫骨旋转具有更大的自由度。

(4) 交叉韧带前、后交叉韧带提供对整个膝关节屈伸运动的控制和稳定。

这些韧带在关节的中央，股骨的髁间窝内。

因为它们从侧面和前面看是交叉的，因而得名。

但从上面看它们是平行的。

虽然交叉韧带与关节囊紧密相关，但它们并不在关节囊内结构而是囊外结构。

在整个膝关节的屈伸运动中，即使交叉韧带并非全部同时紧张，但它们始终保持相对恒定的长度。

交叉韧带用这种方式迫使髁面滑动的发生。

①前交叉韧带（ACL）附着于胫骨的髁间前区，向外上方连于股骨外侧髁的内侧面。

切断这韧带允许胫骨在股骨上向前脱位（前屉征）。

在尸体上切断ACL显示胫骨在股骨上向前移位7mm。

在正常人这种移动非常小。

健康大学生屈膝90°时，前屉试验平均值为 1.2～2.7mm。

ACL的从属功能通常认为是限制内、外旋转。

②后交叉韧带（PCL）附于胫骨的髁间后区，向内上连于股骨内侧髁的外侧面。

PCL限制胫骨在股骨上的后移位（后屉征）。

相反地，在闭链运动中，当在跑步脚着地时，PCL有助于防止股骨髁在胫骨髁上的向前移位（脱位）。

PCL正常仅允许小量的被动运动。

健康大学生在屈膝90°的后屉试验中，移位的平均值男性为0.6～1.0mm，女性为1.2～1.9mm。

(5) 关节囊关节囊形成围在关节周围的一个袖套，刚刚附着于股骨髁和胫骨髁的上下。

前面，有髌骨嵌入，后面有一中央皱襞几乎分隔关节腔。

支持带和韧带加强关节囊并成为整个关节囊的一部分。

肌的近侧腱穿关节囊附于股骨的外侧髁。

半膜肌形成斜韧带的一部分并发出纤维到胫侧副韧带和它骨性附着处。

这是半月板、韧带、支持带、骨、肌和关节囊之间复杂的被动和主动连接的实例。

四. 膑股关节髌骨是一块籽骨位于关节囊上，并于股骨髁前下分的鞍状关节面（滑车面）相关节。

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。

关节面的形态有相当大的变异，而且骨的形状并不一定与关节软骨面一致。

髌骨有下列作用：通过增加与运动轴的距离（力臂距离）来增强股四头肌的杠杆作用和力矩；当屈膝时提供股骨髁远侧关节面的骨性保护；减少对股骨髁的压力和分散股骨髁上的力；在抗阻深度屈膝时，防止对股四头肌腱损伤性压力（该腱能抗大的张力但不能抗压力或摩擦力）。

伸肌或股四头肌机制从各边稳定髌骨，并引导髌骨和股骨之间的运动。