膝关节生物力学

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1、膝关节的生物力学海港康复黄俊杰马的膝关节向前还是向后？膝关节在哪？膝关节的功能解剖在膝关节，弯曲常伴有一个微小而显著的转动，但是因为来自关节周围强有力的滑囊、韧带和肌的作用，它又有特殊的稳定性。膝关节周围的韧带只在紧张状态下加载，对关节起到被动支持作用。膝关节周围的肌也是在紧张状态下加载时对关节起到积极的支持作用。膝关节周围的骨起到支持作用，并且对抗压力载荷的作用。因此膝关节的功能稳定性来源于韧带的被动收缩，关节几何结构，肌的主动用力以及骨的承重作用。胫股关节的形态与运动的关系胫股关节分为内侧胫股关节和外侧

2、胫股关节。外侧胫股关节面的前1/3为一逐渐上升的凹面，而后2/3则呈逐渐下降的凹面。内侧胫股关节面则呈一种碗形的凹陷。如此，凸起的股骨关节面和凹陷的胫骨关节面彼此吻合，使膝关节得以在矢状面上作屈伸活动；然而外侧胫骨关节面的特征凹陷结构又使得外侧胫股关节面并非完全吻合，从而允许膝关节的屈伸活动也不是同轴运动而是具有多个瞬时活动中心的运动。矢状面胫股关节活动范围活动膝关节从伸直到屈曲的运动范围步行0~67°上楼梯0~83°下楼梯0~90°坐下0~93°系鞋带0~106°数据来自22名受试者的平均值，左右膝之间有

3、轻微的差异。膝关节在横断面的活动膝关节完全伸直时，由于股骨髁和胫骨髁的交锁，膝的旋转完全受限，这主要是因为股内侧髁比外侧髁长。当膝关节屈曲的时候，旋转的范围随之增加，在屈膝90°的时候旋转范围达到最大，外旋0~45°，内旋0~30°。当屈曲超过90°时，内旋和外旋的范围反而开始缩小，主要是因为软组织限制了旋转运动。膝关节在额状面上的运动额状面上的外展和内收同样受到关节屈曲程度的影响。当膝关节完全伸直时，几乎阻止了额状面上的所有活动。随着膝屈曲到30°，被动外展和内收增加，但是最大也就几度的变化。当膝屈曲超过

4、30°时，额状面的运动也因为软组织的功能限制而开始减小。瞬时中心技术：在一张图中标出移动链节上那些点的原本位置以及位移后的位置，将这两点各自连成两条线，然后划出这两条线的垂直等分线，这两条垂直等分线的交点就是瞬时中心。瞬时中心技术是将面关节活动放在矢状面和额状面而非横断面中进行分析。可以描述关于人体两个相邻节段在相对单平面上的运动及在这些接触点位移的方向。胫股关节的锁定机制在膝关节伸直时胫骨外旋，这个运动在膝关节屈曲时则相反。胫股关节非单纯的屈戌关节，他有螺旋线和螺旋面的运动。由于股骨内侧髁的结构导致了在屈

5、伸膝关节时，这种胫骨相对于股骨的螺旋运动。在正常膝关节内侧髁比外侧髁长1.7cm。相比较单一的屈戌关节，这种锁定机制为处于任何位置的膝关节都提供了更多的稳定性。屈曲伸直屈曲时内旋伸直时外旋Helfet测试（海菲特）唯一通过检查膝关节外旋作用来发现关节内损伤的试验，在判定外侧半月板损伤中准确率高。病人膝、髋关节屈曲90°坐位，且腿自由悬空，在皮肤上标记出髌骨内侧和外侧边缘。然后标记出胫骨粗隆和髌骨的中线，然后检查胫骨粗隆和髌骨的位置排列。正常的膝关节屈曲90°时，胫骨粗隆与髌骨的内半侧排列成一条直线，膝关节完

6、全伸直时，胫骨粗隆向外侧移动，并在完全伸直时与髌骨的外半侧排列成一条直线。在正常膝关节中的旋转运动范围可能有髌骨宽度的一半，而内部紊乱的膝伸直时胫骨可能不是外旋，因为在这样的膝关节中，面关节活动已经改变，如果膝关节被动伸直，胫骨关节将受到非正常挤压，关节面就可能受到损伤。半月板（1）膝关节半月板的结构与功能①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，其边缘较厚，中间很薄，上面凹陷，下面平坦，填充在两侧的胫骨髁上。分别称为内、外侧半月板。内侧半月板(medialmeniscus)较大，呈“C”形，前

7、脚窄而薄，后角宽阔而稍厚；外侧半月板(lateralmeniscus)较小，近似“O”形，前、后角的距离很接近，外侧缘亦与关节囊相连。②功能：A．传导负载：减少膝关节活动时，接触面不吻合，使接触面积增大，压力分布均匀。B．维持稳定：加深胫骨髁关节面，并在前后移动中，始终使膝关节的接触面积最大。C．减轻震荡：起到一定的缓冲作用，能吸收一定的负荷震荡。（2）半月板运动的影响因素横韧带对半月板运动有限制作用。内外侧半月板与胫骨及关节囊的附着以及与半月板横韧带之间形成的环状结构又限制了半月板有过度外移。髌股关节的功

8、能解剖（1）髌骨髌骨为膝提供两个重要的生物力学功能：它在整个运动范围内借延长股四头肌力臂帮助膝伸直；并以增加髌骨与股骨间的接触面来改善股骨上的压力分布。（2）关节软骨髌股关节软骨是人体中最厚的软骨。最大厚度可达7㎜。髌股关节软骨厚度并非均匀一致，软骨最厚的部分位于骨嵴处。60%位于髌骨的外侧关节面，分布于内侧者约20%。关节面软骨厚度变化特点有助于增加髌股关节面的适合性。（3）维持髌股对合的平衡机制髌股关节稳定性