一、膝关节零碎知识
1、膝关节周围的滑膜囊
膝关节承负重荷,运动量大,肌肉和肌腱布满四周,因之,滑膜囊较多。滑膜囊的存在对肌腱运动起缓冲作用,与关节腔相通的滑膜囊同时可扩大滑膜分泌和散热的面积,但滑膜囊也常为病变发生的部位
膝前侧滑膜囊
(1、)位于髌骨及髌韧带周围,有4个,即髌上囊、髌前皮下囊、髌下皮下囊和髌下深囊。
1、髌上囊为膝部最大的滑膜囊,位髌底上方及股四头肌腱深面,通常与膝关节滑膜腔广阔相通,可视为膝关节滑膜腔的一部分。
2.髌前皮下囊相当于鹰嘴皮下囊,位于髌骨前方的深层皮下组织内,在髌骨下半和髌韧带上半与皮肤之间。(膝伸直时,髌骨前方的皮肤很为松弛;屈膝时,松弛的皮肤变得紧张,皱褶消失。髌前皮下囊的存在可使膝前皮肤自由滑动,免受摩擦。由于囊位置表浅,膝前面如经常遭受压迫和摩擦,皮下囊可肿大。髌前皮下囊的位置有浅深不同。有时位于阔筋膜的深面与股四头肌腱之间,称髌前筋膜下囊;有时位于股四头肌腱覆盖髌骨上的部分与髌骨骨膜之间,称髌前腱下囊)
3.髌下皮下囊在胫骨粗隆下半与皮肤之间,跪位时与地面接触者即为胫骨粗隆、髌韧带及髌尖等部位。此时,髌下皮下囊可减少摩擦。
4.髌下深囊位于髌韧带深面与胫骨之间,是恒定的大囊,在胚胎时期即出现,不与关节腔相通。
(2、)膝外侧滑膜囊
1、股二头肌下(腱下)囊在股二头肌腱附着点与腓侧副韧带之间,通常新生儿即出现。
2、腓肠肌外侧头腱下囊在腓肠肌外侧头起始处的深面,出现率为1/6,有时与膝关节腔相通。
3、腘肌下隐窝常为膝关节滑膜的延伸,此隐窝介于腘肌起始部、外侧半月板、胫骨外侧髁和胫腓关节之间。恰靠半月板边缘,与关节腔交通。此隐窝可使膝关节腔在半月板上下相通。腘肌腱借伸展的滑液囊与外侧半月板、胫骨上端及胫腓关节相隔。有时,此隐窝与胫腓关节腔相通。
4、腓侧副韧带与腘肌腱之间的滑膜囊。
(3、)膝内侧滑膜囊
1、鹅足囊位于缝匠肌腱、股薄肌腱、半腱肌腱与胫侧副韧带之间,由于此三肌腱借致密的纤维膜相连,形似鹅足,故名。此囊大而恒定,胎儿时即出现。
2、半膜肌囊位半膜肌腱附着点与胫骨内侧髁和腓肠肌内侧头之间,有时与膝关节腔相通,或与腓肠肌内侧头腱下囊相通。
3、腓肠肌内侧头腱下囊位腓肠肌内侧头深面与覆盖股骨内侧髁的关节囊之间,与膝关节腔的内髁部相通,还与半膜肌囊相通。
4、胫侧副韧带深面与关节囊之间,胫侧副韧带与内侧半月板之间,胫侧副韧带与胫骨之间有一些小囊存在。
5、腓肠肌内侧头浅面与半膜肌腱之间,半膜肌腱与胫侧副韧带之间,有时亦存在滑膜囊。
临床较为重要的滑囊是前群、鹅足滑囊和半膜肌滑囊。髌前皮下囊和髌下囊炎症分别俗称为"女仆膝"和"牧师膝"。鹅足滑囊也可能出现炎症,尤其是运动员。成年人滑囊的炎症可导致腘窝囊肿,通常继发于膝关节退变。(腘窝囊肿又称腘窝滑囊炎常继发于膝关节病变,因关节积液、压力增高、滑膜向后突出而成。囊肿通关节者,名滑膜憩室,不通者为滑囊炎。在腓肠肌与半膜肌间的滑膜憩室占全部腘窝滑膜憩室的70%,一般发生于腘窝后内侧,与腓肠肌及半膜肌的腱性部密切相关。开口的位置相当于腓肠肌半膜肌滑膜囊与关节囊的交通口,紧贴腓肠肌内侧头之下。)
2、膝关节腔前部诸结构
(1、)髌下脂体
髌下脂体系一团脂肪组织充填于股骨髁下部、胫骨髁间前窝、髌骨及髌韧带后方的空隙内。呈四角锥体形,底栖于髌韧带深面,向上可延及髌关节面中点,向两侧可超出髌骨侧缘1cm。此体上覆滑膜,脂肪连同滑膜突向关节腔内,呈游离翼状突起充填于前部空隙,称此突起为翼状襞。脂肪垫并非单纯的填充体,当股四头肌收缩时,脂肪垫的内压随之升高,形成一更坚硬的实体。在膝关节负荷达到高峰时,可遏制膝的过度活动并可吸收震荡。
(2、)翼状襞
翼状襞左右各一,边缘薄而游离,基底宽阔,具有衬垫及滑润作用,可防止摩擦,但反复损伤时可引起膝内疾患,如被嵌夹、压迫、出血、肥大等。
(3、)髌下滑膜襞
髌下脂体上覆滑膜,除形成翼状襞外,其中一部分滑膜自髌骨下缘呈三角形向后延伸,形成一悬垂突出带,抵于股骨髁间切迹前缘,此滑膜带称髌下滑膜襞。它可将髌下脂体联系并固定于股骨,与髋关节的股骨头韧带类似,内有血管导入股骨,手术时对其中的血管必需予以结扎,以免过多出血。
(4、)、髌上滑膜襞
髌上滑膜襞为滑膜包裹髌前上脂肪垫形成。髌上脂垫位于股四头肌腱后方及髌上囊前壁之间。此襞可延及髌底两侧1.5cm远。
3、扣锁机制
总的来说锁扣机制为:在伸膝末尾时伴随着内旋,内旋是由膝关节的骨、韧带、肌肉等共同影响的。当膝关节伸直至最后10°~15°时,股骨内侧髁发生内旋,胫骨相对外旋。每伸直1°股骨约有0.5°的内旋。膝完全伸直时,这一旋转活动也停止,共内旋5°~10°。这一过程有如拧紧螺丝钉的动作,称为扣锁机制。扣锁机制完成后,膝关节非常稳定,一切收展、旋转活动都不可能发生。此时,股骨髁与胫骨髁的负重面最大,承受压力也最大。
扣锁机制的产生系由于股骨内侧髁关节面比外侧髁长且呈螺旋形,外侧髁的长轴与矢状面基本一致,内侧髁长轴与矢状面约呈22°角;外侧髁从°位由滑动变为纯粹滚动、内侧髁则从°~°位开始滚动,比外侧髁稍晚。当外侧髁由屈到伸滚动完毕时,内侧髁尚有一段关节面未走完全程,其剩余部分遂沿胫骨髁间结节的斜坡向内旋转,这种内旋既由于前交叉韧带的紧张而发生,又受前交叉韧带的限制而终止。此时,膝内。外侧副韧带和髌韧带均紧张,给予支持,适应于扣锁机制的完成。
4、膝关节的滚动与滑动
一个物体沿一固定横轴进行运动,称转动。当物体转动时、运动轴亦向前移动,则构成滚动。如一物体转动时,其表面许多点与对面静止物体的某一点相接触,则为滑动。股骨髁在胫骨髁上的运动即兼有滚动和滑动两种形式。
5、膝后弓与膝屈曲挛缩相反,膝呈过伸状态。常由脊髓灰质炎引起,有两型。
第一型系因股四头肌麻痹、骨结构继发改变所致。由于缺少股四头肌肌力,走路时膝停留于伸展位。起初,腘绳肌和小腿三头肌仍正常,但持久的重荷终将使胫骨变形。胫骨平台向后延伸,平台前缘比后缘受到更大压力,胫骨平台与胫骨干轴的前方夹角小于90°,胫骨干近侧1/3出现后弓,甚至胫骨可发生不全脱位。
第二型系因腘绳肌尤其是腓肠肌微弱和麻痹、膝后软组织松弛所致。膝后韧带和肌肉受到牵拉产生后弓,同时并发仰趾足或仰趾外翻足畸形,步态特征是没有跳跃相。第二型膝后弓比第一型发展得更为迅速。
膝后弓的矫正要根据病因。第一型膝后弓应矫正骨骼变形,恢复正常力线,并将部分股后肌腱前置于髌骨。第二型膝后弓宜施行肌腱(如腘绳肌腱、腓骨长肌腱)、韧带(如胫侧副韧带)和筋膜的转移手术,以增强屈膝力量。但效果不如第一型理想。
二、膝关节主要的骨有:股骨、胫骨(胫骨平台)、髌骨以及腓骨
1、股骨是人体最长、最结实的骨。股骨体大部分呈圆柱形,略弓向前。股骨体近端向内侧的延伸,形成短的股骨颈,其内侧有近似圆形关节头。远侧末端更大、更结实,通过内、外侧髁与胫骨形成关节。股骨近端由股骨头、股骨颈和大、小转子组成。(主要了解的为股骨远端)
股骨远端
股骨远端膨大,宽度增加,作为承重面将重力传递至胫骨。有两个膨大的髁,是关节的一部分。关节面是一个增宽的区域,呈倒置的"U"型,与髌骨和胫骨形成关节。髁间窝分隔两髁远端后面
(1、)髁间窝,作为腘窝的底,此处皮质甚厚,骨面粗糙,被许多血管孔贯穿。髁间窝与腘面之间,有一粗涩的髁间线,为关节囊及腘斜韧带附着处。
(2、)髌面:又称滑车,居两髁前面,在外侧髁上所占面积较大。纵向呈沟状,沟的外侧部比内侧部稍高,此面与髌骨关节面相合,并可防止髌骨向外脱位。
(3、)两髁的远端关节面为光滑凸面,但形状不同,外侧髁关节面狭长,前方较为突出,轴线垂直向前;内侧髁关节面较宽广,轴线斜向内下;股骨垂直时,内侧髁位置较低,但因股骨体向内倾斜,故两髁平面大致相等。
内侧髁的内面突隆粗糙,易于扪及。最上部有一隆起,名为收肌结节为大收肌腱抵止处。结节后方有一三角形小面,为腓肠肌内侧头附着部。结节前下方最隆起之点,为内上髁,为胫侧副韧带附着部。内侧髁的外侧面构成髁间窝内侧壁,粗糙略凹陷,上后部有一扁平压迹,为后交叉韧带上端附着部。
外侧髁较内侧髁肥厚强壮,其位置方向与股骨干居于同一轴线上,在传递重力上可能起更大作用。外面扁平、最隆起之点名为外上髁,有腓侧副韧带附着。外上髁后上方的压迹,为腓肠肌外侧头起始部;前下方的压迹,为腘肌起始部;外上髁下方有一深沟,名腘肌沟,屈膝时,腘肌腱经过此处。
2、胫骨
胫骨位于腓骨内侧,长度仅次于股骨。胫骨体的切面呈棱锥形,胫骨的两端膨大,较小的远侧端有一粗壮的内踝突向远侧。胫骨前缘锐利,向内踝方向弯曲;前缘、内侧缘和外侧缘将胫骨分隔成3个面。(近侧端为主)
(1、)胫骨近端宽厚,又称胫骨平台,提供广阔负荷面以传递身体重力,亦由两个肥厚的骨髁——内侧髁及外侧髁组成。两髁上面各有卵圆形的上关节面。两髁中间为髁间隆起,两髁前方稍下有胫骨粗隆。胫骨髁主要由松质构成,仅有薄层皮质罩于其上,远不如股骨髁坚强,因此,胫骨平台为膝关节内骨折多发处。
(2、)外侧髁:前外面有一明显压迹,为骼胫束抵止;后外面有一小关节面,指向后外下方,为腓关节面,与腓骨头相接。腓关节面上方和内侧有腘肌腱通行的沟;腓关节面前上方与腓骨头一起,为股二头肌的抵止处;稍下方有趾长伸肌和腓骨长肌最上纤维的起始点。内侧髁较大,上关节面呈卵圆形,中部微凹;外侧踝较小,上关节面呈三角形,中部微凸。胫骨髁上关节面与股骨踝关节面构成关节,但形状不相称,中间镶以半月板。胫骨髁大部由骨松质骨构成,仅表面罩以薄层皮质,比股骨髁易于骨折。
(3、)胫骨两髁上关节面中间的粗涩隆起,称髁间隆起。隆起的内外侧部有两个结节,为内侧髁间结节和外侧髁间结节,高低常有变异,中借小沟分开。髁间隆起的前后变得宽阔,为髁间前区和髁间后区。
髁间前区前部最宽,前内侧部的压迹有内侧半月板前角附着,其后方相当平滑的压迹为前交叉韧带下端附着部。后者的外侧小区,为外侧半月板附着部。
髁间后区坡向后下,外侧髁间结节后坡有外侧半月板后角附着∶内侧踝间结节后方,有内侧半月板后角附着,最后方区域为后交叉韧带下端附着部,后方直达关节囊附着线。
踝间结节的存在可防止股骨及胫骨向侧方移动。踝间结节的骨折,常伴有交叉韧带和半月板损伤。
(4、)胫骨上端与体相接处前面有一三角形粗隆,为胫骨粗隆,粗隆被一嵴分成上下两部,此嵴为骺线所在部位。粗隆上半凸隆而光滑,有髌韧带附着,髌韧带上纤维可延伸到峰;下半粗糙,位于皮下,有髌下皮下囊和纤维脂肪组织充填其间。
(5、)胫骨体横面呈三角形、分为内侧面、外侧面和后面,被前、外侧(骨间缘)和内侧缘所分隔。胫骨体的中、下1/3段交界处最细,向两端逐渐变粗。
3、腓骨
腓骨比胫骨细得多,不直接传递重量。腓骨由近侧的腓骨头、狭窄的腓骨颈、长的腓骨体和远侧的外踝组成。由于附着肌群的影响,腓骨体的外形不规则、这些变化容易混淆。(近侧端为主)
(1、)腓骨头外形不规则,分别向前、后、外侧突出。腓骨头的近内侧面有圆形的关节面与胫骨外侧踝下外侧面的关节面相关节。头外侧面有一粗隆,并向上呈钝形突出,为腓骨头尖,粗隆及尖为股二头肌腱及腓侧副韧带附着处。头下方的扼细部为腓骨颈有腓总神经绕过,当腓骨头骺分离时,往往引起腓总神经损伤。
(2、)腓骨体有三面及三缘,每一面都与一特定的肌群相联系。前缘从与外踝面相续细长的三角区的尖端上升,至腓骨头的前面。后缘与外踝后面踝沟的内侧缘相续,通常其远侧部清晰,近侧部圆钝。骨间缘位于前缘的内侧,通常较偏后。
4、髌骨
髌骨是身体中最大的籽骨,包围在股四头肌腱中。髌骨外形扁平,远端呈三角形、近端弯曲,有前后两面,三个边缘和一个髌尖组成。有股四头肌附着;内外两缘较薄,有股四头肌腱和髌内、外侧支持带附着,髌尖有髌韧带附着。髌骨前面凸隆而粗糙,有许多血管孔,此面被股四头肌腱膜所覆盖;后面光滑、称关节面,完全为软骨所覆盖。关节面借一纵嵴分为内小、外大两部,内外两部又各分为上、中、下3个小关节面,内侧部3个关节面的更内侧还有一纵行小关节面,这样,即有7个小关节面,在不同位置与股骨髁接触,可减少摩擦,对运动有利。
在内部构造上,髌骨浅部的骨小梁与股四头肌作用方向和髌韧带的纤维方向一致,深部小梁与关节面成直角。
髌骨的存在可保护膝关节,特别是保护股骨髌面和股骨髁;髌骨可使髌韧带远离轴线,增加股四头肌的作用力距,减少伸膝时所需力量;髌骨并保护膝关节在半屈位时的稳定性,防止膝关节的异常内收、外展及前后活动。
三、膝的关节:胫股关节、髌股关节、胫腓近端关节
1、胫股关节
胫股关节由股骨远端和胫骨髁之间的胫骨平台形成的关节,为膝关节的组成部分。股骨髁较大的表面区域允许跑步、蹲坐和爬山等活动时膝关节在矢状面内的广泛运动。关节的稳定并非因为骨的相互适合,而是受肌肉、韧带、腔、半月板和身体重力等所产生的力或物理限制所影响。
(一、)膝关节囊:由外层的纤维膜和内层的滑膜构成,构造复杂,囊壁薄而坚韧,但大部分被周围的韧带、肌腱和肌肉增强。(在前方,关节囊被髌韧带取代,其范围不超过髌骨或髌骨近端。在膝关节其他部位,关节囊位于股内侧肌和股外侧肌扩张部的深层,并通过血管化的疏松结缔组织平面与其分隔开来。股内外侧肌扩张部附着于髌骨缘和髌韧带、并向后与相应的胫侧/腓侧副韧带、胫骨内、外侧踝远端相连。扩展部形成髌内、外侧支持带,髌外侧支持带有骼胫束加强。后方关节囊由起自股骨髁边缘、髁间窝边缘和胫骨近端的垂直纤维组成。后方关节囊纤维主要向下走行,少部分向内走行。腘斜韧带是经过关节囊后内侧的明显增厚部分,主要由半膜肌肌腱延续而来。)膝关节的滑膜也是人体关节中最广阔最复杂的结构。膝关节囊的形态,犹如连结股骨和胫骨的一个圆筒,但筒的后壁向前凹入,成一中隔,几乎把关节腔分成内外两半。筒的前壁有一圆窗容纳髌骨。
(1、)关节囊在股骨髁和胫骨髁的附着
在前方囊附着于股骨髌面上方浅窝的边缘,关节囊的滑膜由此向上突出,形成髌上囊,有膝关节肌抵于囊顶。髌上囊前壁与股内、外侧肌疏松相贴,此囊仅由滑膜形成,没有纤维膜。关节囊的滑膜自髌向下抵于胫骨关节面远侧3~6mm。在髌骨和髌韧带两侧,关节囊被髌内、外侧支持带所增强,而髌外侧支持带又被髂胫束增强。
在两侧囊附着于构成髌旁隐窝的股骨髌面边缘,继沿股骨髁关节面边缘后行,内、外上髁居关节囊之外。囊向下抵于胫骨髁关节面远方3~6mm。在内侧面,囊与胫侧副韧带后部交织;在内上髁与内侧半月板凸缘之间,囊增厚形成内侧关节囊韧带,居胫侧副韧带深层。在外侧面,纤维膜附着于腘肌起点的上方,滑膜附着于腘肌起点的下方。因之,腘肌腱居于纤维性关节囊之内,但腓侧副韧带与关节囊分离。
在后方囊附着于股骨踝关节面后上缘,恰在腓肠肌两个头起始处下方,因之,囊衬于肌肉深面并把肌肉与股骨髁分开。囊在此区增厚形成所谓"踝板"。在髁间切迹处,滑膜沿股骨髁关节面后缘,向前达切迹深部,附于两髁对面。在股骨内侧髁外面,囊附于后交叉韧带起点下方,在外侧踝内面,囊附着于前交叉韧带起点下方与关节面之间。
膝关节囊后壁,上方被腓肠肌两个头增强,中部被腘斜韧带增强,在腘斜韧带之下,关节囊被由关节腔内出现的腘肌腱所贯穿。膝关节囊的纤维膜,深面附着于内、外侧半月板周缘,连结半月板与胫骨的纤维常称冠状韧带。股骨下端的骺线位于膝关节腔中,只有它的两侧部位于关节囊外。胫腓骨上端的骺线皆位于关节囊外。
(2、)膝关节囊滑膜的特殊分布
在关节前上方滑膜突出于纤维膜之外,在股骨髌面和股四头肌之间形成一个隐窝,名髌上囊,与关节腔相通。在后壁滑膜围绕腘肌腱并随其突出于纤维膜之外,在外侧半月板后缘与腘肌腱之间形成腘肌下隐窝。在髌下方滑膜借髌下脂体与髌韧带相隔,因此,滑膜覆盖着髌下脂体突入于关节腔中,形成两个大的翼状襞。于两个翼状嬖中间,滑膜集聚成一长带,连于股骨髁间切迹前方,形成髌下滑膜襞。在两侧滑膜衬于关节囊内面并附着于半月板周缘,而半月板上下面没有滑膜覆盖。
(3、)交叉韧带与滑膜的关系
前、后交叉韧带被从后方凹入的滑膜所包绕,滑膜从前方及两侧覆盖着韧带。在后方,滑膜从后交叉韧带两侧反折到邻近的纤维囊上,纤维囊后部中央没有滑膜衬贴。因之,膝交叉韧带属于滑膜外纤维膜内的结构,容藏在双层滑膜皱襞内。实际上,交叉韧带如同外部韧带,增厚关节囊壁,不过这种增厚发生在膝的中央部。
(二、)半月板
半月板为两个半月形的纤维软骨盘,介于股骨和胫骨之间,为膝关节的缓冲装置,并弥补膝关节面的不相适应。半月板在外周附着缘较厚,呈凸面,中间部分较薄,呈凹面。凹陷部分,可加深胫骨平台深度,与股骨髁相接;下面平坦光滑,栖于胫骨平台上。半月板通过提高关节适应性传递负荷,通过半月板的物理特性和本体感觉反馈维持关节稳定,在膝关节处于极度屈/伸位时,半月板缓冲胫骨平台及软骨受到的冲击。
半月板实际上仅表层覆以纤维软骨,其内部混有大量弹力纤维和胶原纤维,纤维排列方式使半月板有较大弹性以抵抗压迫,但有时因卷曲而折断。半月板外周血供来自膝关节血管,血供良好,但中央部及凹缘实际缺乏血管,营养来自滑膜。半月板的神经随血管而分布。神经装置由有髓及无髓神经纤维组成,分布半月板的前后角及半月板体部的边缘表面。
(1、)内侧半月板
形如"C"形,比外侧半月板大而薄,开口很大。后部宽阔,前部狭窄,前角附着于前交叉韧带附着部前方的胫骨髁间前窝。此角于髌韧带上部内侧可触,其后纤维与膝横韧带相延续。后角附着于髁间后窝,恰在后交叉韧带附着部前方,半月板周缘与内侧关节囊韧带愈合。胫骨与半月板之间有"冠状韧带或板胫韧带"。这些连接结构共同确保了内侧半月板相对固定,其移动度明显小于外侧半月板的移动度。
(2、)外侧半月板
近似环形,有前后两角,两角之间有一较小的开口。中部宽阔,前后部较窄。前角附着于外侧髁间结节前方,恰在前交韧带附着部后外侧,并有一部分与前交叉韧带愈着(占65%)。后角紧附于外侧髁间结节后方、内侧半月板附着处之前。其后外侧有腘肌腱经过,腘肌腱将外侧半月板与腓侧副韧带隔开。前角附着在髁间隆起前方,前交叉韧带后外侧,与前交叉韧带纤维有部分交叉。
外侧半月板后端发出一坚强的斜行纤维束,附着于股骨外侧髁,紧与后交叉韧带相贴。此韧带如在后交叉韧带之后,称板股后韧带;如在后交叉韧带之前,则称板股前韧带。生物力学研究指出,半月板股骨韧带横面的面积和强度可与后交叉韧带的后束相媲美。通常,半月板股骨韧带是惟一与外侧半月板后角相连的结构。部分腘肌腱与外侧半月板相连。所以,外侧半月板的移动度受板股韧带和腘肌控制。
半月板股骨韧带被认为是膝关节次级稳定装置,辅助后交叉韧带,减少胫骨受到后向外力时的后向位移。在屈膝时,这些韧带与腘肌腱共同调控外侧半月板的运动。
(3、)半月板的稳定结构,半月板随膝关节运动而移位,它本身借下列装置得到稳定。
1.前后角韧带:两半月板前后角借韧带附着于胫骨髁间区而不附着于关节面上可增加牢固性。内侧半月板开口大,前后角距离远,外侧半月板如环形,两角距离近。因之,外侧半月板比内侧半月板运动灵活。
2.膝横韧带:在多数例中,两半月板前角借膝横韧带相连,而膝横韧带借髌下脂体中一些纤维束附于髌骨上。
3.关节囊韧带:半月板周缘与关节囊韧带相连,其中,内侧关节囊韧带后1/3部坚韧,称后斜韧带,它的一部分纤维附于内侧半月板后角。外侧关节囊韧带后1/3部称腘弓状韧带,借一部分纤维与外侧半月板后角相连。
4.冠状韧带:半月板周缘借斜行而松弛的冠状韧带连于胫骨关节面周缘,使半月板较稳固地栖于胫骨平台上。冠状韧带并与关节囊交织。
5.内、外侧半月板髌韧带:为关节囊的增厚,其纤维将两半月板外缘连结到髌骨外缘上,伸膝时,可牵半月板向前。
6.胫侧副韧带:其后上斜部和后下斜部纤维紧密与内侧半月板后外缘相连,前纵部则借疏松组织与内侧半月板和关节囊相隔。这样,内侧半月板既牢固附着,又能做有限的运动。
7.腘肌:外侧半月板不与腓侧副韧带相连,中间隔以胭肌腱及胆肌下隐窝。这一重要特征使外侧半月板可作较大范围的运动。但胴肌及其筋膜连同胴弓状韧带发出一些纤维连于外侧半月板后缘,当小腿内旋时,它们的纤维可曳外侧半月板向后,免使它嵌夹于两骨髁之间。
8.板股后韧带:为后交叉韧带分离出的纤维连于外侧半月板后角,膝运动时可帮助外侧半月板移位。
(四、)维持膝关节稳定的韧带与软组织
膝的支持结构可以分为两种∶①静力稳定者——韧带,包括囊韧带和非囊韧带。②动力稳定者——肌腱及腱膜。
(1、)前后交叉韧带
前交叉韧带自胫骨髁间前区,附着于内侧髁间结节前方稍外侧,部分与外侧半月板前角融合。前交叉韧带向后外螺旋上行,呈扇形散开附着于股骨外侧髁的后内侧面。根据前交叉韧带在胫骨的附着点可将这3束韧带分别命名为前内侧束、中间束和后外侧束。
膝伸直位时,前交叉韧带斜向后上方,呈扁平状,膝由伸直位屈曲时,前交叉韧带前内束紧张,后外束松弛;膝屈曲时,韧带呈逆时针方向扭转,而且趋向水平位,经过两个髁间结节中间,当膝屈曲时,后外束的两骨附着点靠近,前内束的两骨附着点远离所致。
作用:限制胫骨前移、限制膝关节过伸、限制外旋和内旋、限制膝外展和内收
后交叉韧带:后交叉韧带比前交叉韧带更厚、更强韧,它附着于股骨内侧髁的外侧面,常延伸至髁间窝顶的前部,此处的附着点呈前后方向,其纤维靠近关节面。后交叉韧带向后下方走行,附着于胫骨髁间后区和邻近的胫骨后方的凹陷处。这使后交叉韧带呈扇形展开、其纤维走行方向不同,分为前外侧束和后内侧束,根据股骨的附着点命名。
屈膝时前外侧束紧张,伸膝时后内侧束紧张。其中一条紧张,另一条则松弛。与前交叉韧带不同,后交叉韧带在膝关节活动过程中不等长,即膝关节处于不同姿势时,后交叉韧带附着点间的距离也发生变化。后交叉韧带断裂较前交叉韧带少见,后交叉韧带断裂的患者的代偿性比前交叉韧带断裂的患者要高。
作用:1.限制胫骨后移2.限制膝过伸(以前交叉韧带为主,后交叉韧带居于次要地位。)
3.限制小腿内旋4.限制膝的内收和外展
(2、)膝外侧面的稳定结构包括前、中、后三部。前1/3部从髌骨及髌韧带外缘至骼胫束前缘,由囊韧带和髌外侧支持带组成,两者融为一层,上续股外侧肌扩张部,下附胫骨关节缘。中1/3部由骼胫束及其深面的囊韧带组成,近侧附于股骨外侧髁,远侧抵于胫骨关节缘,是一强大的静力支持结构,尤其在膝屈曲30°时。后1/3部由腘弓状韧带、腘肌腱、腓侧副韧带组成,并接受股二头肌、腘肌和腓肠肌外侧头的动力增强。
股二头肌腱
股二头肌腱在跨过腓侧副韧带之前,分浅、中、深3层。
1.浅层:位于腓侧副韧带浅面,扩展成前、中、后3部。前部纤维较薄,呈扇形散开,沿小腿下降15cm,与小腿前筋膜交织。并发出一些深纤维,在胫骨前肌深面与深层融合,抵于胫骨外侧结节(Gerdy结节)。中部纤维附于腓侧副韧带下部和腓骨头,并与腓骨长肌筋膜交织。后部纤维与小腿后面筋膜交织。
2.中层:较薄,围绕腓侧副韧带远侧1/4、并借滑膜囊与之相隔,但常有一纤维束抵于韧带后缘。
3.深层:居腓侧副韧带深面,在腓骨头上方分叉。一分叉向前,与浅层融合,抵于胫骨外侧结节,并有纤维增强胫腓关节囊前壁和膝关节囊后外面,另一分叉抵于腓骨头上面。
股二头肌腱可维持膝的外侧稳定。具体为;浅层起屈曲杠杆和小腿外旋肌的作用,其前部纤维坚韧,有强大外旋力量,浅层被牵拉时使小腿屈曲和外旋。中层围拥着腓侧副韧带,膝屈曲时,可向后牵拉变松的腓侧副韧带使之紧张,而有助于膝的稳定。腱的深层居膝关节额状轴后方,被牵拉时引起膝关节屈曲。同时向后牵拉膝关节囊,防止囊被嵌夹于股、胫二骨中间。
腓侧副韧带
腓侧副韧带为一长约5cm的强韧圆索,上附股骨外侧髁紧靠腘肌腱沟上方,向下后止于腓骨头稍前。全长不与关节囊相连,在韧带与关节囊之间,隔以腘肌腱及其滑膜囊,并有膝下外侧动静脉和神经通过。腓侧副韧带大部被股二头肌腱掩盖。腱的中层从内、后、外三面围拥着韧带。
腓侧副韧带对膝的稳定不像胫侧副韧带那么重要。膝全伸时,韧带紧张,斜向下后,因其位膝横轴后方,还可防止膝过伸。膝屈曲时,腓侧副韧带松弛,方向指向下前。此时,小腿可有少量旋转活动。但股二头肌腱可牵拉韧带向后,避免其过度松弛。
髂胫束
髂胫束位于股二头肌腱和腓侧副韧带前方与之平行、在膝伸直时绷紧;膝屈曲时,髂胫束与腓侧副韧带交叉,并借抵于其后缘的股二头肌腱纤维的帮助,亦较紧张。所以髂胫束是膝外侧的重要动力稳定结构。骼胫束与腓侧副韧带在功能上也互为补充。当膝屈曲10°~30时,髂胫束最为紧张,腓侧副韧带稍松弛;膝伸直时,腓侧副韧带最为紧张,髂胫束稍为放松。
腘肌腱
腘肌腱起自股骨外侧髁压迹,向后下内行,经股二头肌腱和腓侧副韧带深面,并有纤维与外侧半月板相连,抵于胫骨上端后面。腘肌除可使股骨外旋或胫骨内旋外,可保持膝关节稳定。例如下蹲动作时,它通过后交叉韧带和板股后韧带的牵拉可防止股骨向前脱位。
(4、)膝内侧面的支持结构亦分前、中、后3部。前1/3部由薄的囊韧带和膝内侧支持带构成,两者融为一体,上续股内侧肌扩张部下附胫骨关节缘。中1/3部由较强的囊韧带和浅层的胫侧副韧带组成,两者紧密融合,囊韧带与内侧半月板相连,可分半月板股部和半月板胫部。后1/3部,囊韧带较厚,名为后斜韧带,它的支持机能由半膜肌腱及其腱膜和腘斜韧带而得到增强。
胫侧副韧带居膝关节内侧。过去将此韧带分浅、深两层,胫侧副韧带专指浅层而言,深层则称内侧关节囊韧带。
胫侧副韧带起自股骨内上髁收肌结节下方,止于胫骨内侧面关节缘下方4~5cm处。胫侧副韧带在保持膝关节内侧稳定及调节关节活动上起重要作用,其紧张度随关节位置而变化。膝关节全伸位(°)时,韧带全部绷紧;膝全屈位时,韧带前纵部紧张,后上斜部和后下斜部松弛;膝半屈位时,韧带大部弛缓,此时,小腿可有少许外展和旋转活动。由于它与内侧半月板密切相连,可稍限制半月板的活动范围。胫侧副韧带紧张时,其传入神经冲动可使膝关节周围肌肉反射性收缩,以增强关节的稳定。
内侧关节囊韧带较短,构成关节囊一部分。起自股骨内侧髁,止于胫骨内侧髁内面和关节边缘,可分前、中、后3部。前部伸膝时略松弛,屈膝时紧张。中部与内侧半月板相连,可分半月板股部和半月板胫部。前者稍紧张,使半月板与股骨联系较紧,后者稍松弛,允许半月板与胫骨平台之间产生活动。
后斜韧带,后部即后斜韧带。后斜韧带近端附于收肌结节,远端附于胫骨和囊的后面。有3个臂;上臂与后关节囊和腘斜韧带相续,中臂附于胫骨后关节缘及半膜肌上缘中点,下臂不甚明显,附于半膜肌腱鞘。后斜韧带对膝关节起静力和动力稳定作用。膝屈曲时,半膜肌收缩,使后斜韧带紧张(尤其是中臂),可稳定膝屈曲姿势,并向外牵拉内侧半月板后角,使它避免嵌于两骨踝中间。
(5、)前后侧稳定
膝关节前囊附着在膝盖边缘和髌骨肌腱上,并且被四头肌和内侧与外侧髌韧带纤维支持。韧带纤维是覆盖股外侧肌、股内侧肌和骼胫束的结缔组织的伸展。这种广泛的网络似的纤维连接股骨、胫骨、髌骨、髌骨肌腱、侧副韧带和半月板。
后囊被斜的腘肌韧带和弓形的腘肌韧带加强。在内侧,斜的腘肌韧带源自后内侧囊与半膜腱。在外侧与后侧,纤维与外侧股骨髁附近的囊相结合。这条韧带在完全膝伸展时被拉紧。该姿势自然地包括胫骨相对于股骨的稍微外旋。直的腘肌韧带从股骨头长出,然后分成两个分支。更大更突出的一个分支以弓形绕过腘肌腱并附着在胫骨的后髁间区域,而且经常附着在嵌在腓肠肌外头内的籽骨上。后囊进一步被腘肌、腓肠肌和腘绳肌,尤其是被半膜肌腱的纤维伸展所加强和肘部不同,膝关节没有骨质物来阻挡过度伸展。肌肉和后囊限制过度伸展。
膝关节的后外囊被弓形的腘肌韧带、外侧副韧带和腘肌及腘肌腱加强。这一组织经常被称作弓形复合体。
(2、)髌股关节
髌股关节是髌骨关节面与股骨髁间(滑车)沟之间的界面。关节面髌骨的关节面与股骨相匹配,股骨关节面延伸至双侧股骨髁前方,类似翻转的"U"。由于整个髌骨关节面横向是凹面,矢面是凸面,所以,关节面呈不对称的鞍形。该关节的局部固定者包括股四头肌产生的力、关节面的契合和来自周围支持韧带与囊的被动限制力。当膝关节屈曲与伸展时,髌骨关节面与股骨髁间沟之间发生滑动运动。
髌韧带是股四头肌腱的延续,起自髌骨,止于胫骨粗隆。髌韧带强大,扁平,长6~8cm。在近端,髌韧带附着在髌骨尖及附近边缘、粗糙的髌骨前面、髌骨后面远端的压迹。在远端,附着在胫骨粗隆上方的光滑面。髌韧带向远端斜行,远端更加偏外侧。髌韧带浅层纤维与股四头肌肌腱共同越过髌骨,浅层的内、外侧部分在髌骨两侧下行至胫骨粗隆两侧,并与髌内、外侧支持带(纤维囊)融合。髌韧带通过髌下脂肪垫与滑膜隔开,通过滑囊与胫骨隔开。髌韧带位于自身的髌韧带腱鞘内。
髌骨关节在°屈曲中,髌骨主要在上端接触股骨(图13-23A)。在该接近完全屈曲的姿势,髌骨位于髁间沟的下方,连接股骨的髁间切迹(图13-23D)。在该位置,外侧面的外侧边缘与髌骨的"残余小面"均与股骨有关节接触(图13-23E)。当膝关节朝90°屈曲伸展时,髌骨上的主要接触区开始朝着下端移动(图13-23B)。在90°与60°的屈曲中,髌骨通常位于股骨的髁间沟中。因此,在该运动弧度中,髌骨与股骨之间的接触面积是最大的(图13-23D与E)。但是,即使在最大程度;该接触面积也仅为髌骨后侧总接触面积的1/3。因此,在股四头肌强力收缩的情况下,髌股关节内的关节压力(即每单位面积的压缩力)可增至很高的程度。
当膝关节伸展达到最后20°~30°屈曲时,髌骨上的主要接触点向下端移动(图13-23C)。在该弧度内,髌骨失去了其与髁间沟的大部分力学契合。一旦进行完全伸展,髌骨完全倚靠
在沟的近端,倚在髌上脂肪垫上。在该位置,股四头肌是放松的,髌骨可以相对于股骨自由移动。在最初的20°~30°屈曲中,髁间沟内髌骨减弱的整体契合在一定程度上解释了大多数慢性髌骨侧方脱位在该位置发生的原因。髌骨侧方脱位的原因主要取决于股四头肌相对于髌骨肌腱长轴的整体侧方力线
(3、)胫腓近端关节
胫腓上(近端)关节是胫骨外侧髁和腓骨头间的一个接近平面的滑膜关节。
腓骨面通常呈椭圆形或圆形,平坦或有细沟,覆有透明软骨。纤维囊附着在胫骨、腓骨关节面边缘,并在前后方增厚。胫腓上关节的韧带没有和关节囊完全分开。前方的韧带由2或3个扁平束带组成,从腓骨头向上斜行至胫骨外侧髁前方,与股二头肌腱关系紧密。后方的韧带是一条厚实的束带,在腓骨头后面和胫骨外侧髁之间向上斜行,有腘肌腱覆盖。除了有限的滑动,胫腓上关节的活动度很小。胫腓上关节有与胫腓下关节的联合运动。但是,胫腓上关节融合似乎对距小腿关节(踝关节)运动没有影响。
四、膝关节的运动
膝关节的运动包括∶屈、伸、内旋和外旋。(内外旋发生在屈膝位)
伸膝范围:从°或°~0°或从任一屈曲位到0°,可过伸5°~10°,称过伸(如,过伸如异常明显,则属于病理性的膝后弓。当膝关节伸直至最后10°~15°时,股骨内侧髁发生内旋,胫骨相对外旋。每伸直1°股骨约有0.5°的内旋。膝完全伸直时、这一旋转活动也停止,共内旋5°~10°。这一过程有如拧紧螺丝钉的动作,称为扣锁机制。
伸膝的主要肌包括∶股四头肌,它是人体中最强有力的肌肉之一,包含四块肌肉,通过总腱、髌骨和髌韧带抵于胫骨粗隆。其中,股直肌为双关节肌,兼有屈髋和伸膝的功能、股内侧、外侧、中间肌为单关节肌,是纯粹的伸膝肌。辅助伸膝的肌肉包括∶阔筋膜张肌。(股四头肌麻痹是脊髓灰质炎常见的后遗症之一)
屈膝范围:髋关节伸直时、主动屈膝约°,屈髋时,主动屈膝约°,被动屈膝可达°,例如坐于足跟上。自发旋转可达60°~70°.但联合旋转仅有20°。
屈膝的主要肌包括∶股二头肌、半腱肌和半膜肌,辅助屈膝的肌肉包括∶股薄肌、缝匠肌和腘肌。足固定时,腓肠肌和跖肌也协助屈膝膝屈肌约为伸肌肌力的1/3。
膝的屈肌同时也是小腿回旋肌,依位置可分两群。
位于小腿回旋轴外方者为外旋肌,计有股二头肌、阔筋膜张肌和腓肠肌内侧头。股二头肌和骼胫束止于胫骨髁外侧面和腓骨头,它们收缩可使小腿外旋,使趾尖转向外。膝屈曲时,阔筋膜张肌是一膝屈肌和外旋肌;膝伸展时,此肌丧失旋转作用而成一伸肌,使膝交锁于伸展位。股二头肌短头为单关节肌,它外旋小腿的功能不受髋位置的影响。
位于膝回旋轴内侧者为内旋肌,计有缝匠肌、股薄肌、半腱肌、半膜肌、腘肌和腓肠肌外侧头。缝匠肌、股薄肌、半腱肌形成鹅足,止于胫骨粗隆内侧,半膜肌亦止于胫骨髁内侧面,它们共同牵拉胫骨踝内侧面,使之向内旋转,因而足尖朝向内。腘肌是单关节肌,从股骨外侧髁斜向后内,止于胫骨髁后面,它收缩时可使小腿内旋。(腘肌的构造特点是起端为腱性,止端为肌性,并附于外侧半月板。此肌在屈膝开始时为小腿内旋肌,可使膝关节卡紧(扣锁)的位置松开,并且当屈膝时使外侧半月板后撤,以及当屈膝时维持旋转稳定性,防止股骨在胫骨上向前移位。)
半屈膝时,可做大范围的被动旋转运动。在一定范围内,胫骨也可在股骨上前后移动。膝关节完全伸直时,侧副韧带和交叉韧带(次级限制结构)阻止了膝关节的内收和外展。随着膝关节开始微屈,可进行有限的内收、外展(主动和被动)。当分别向大腿和小腿施加相反方向的强力牵引时,股骨和胫骨可轻度分离。
内旋活动范围:约30°
屈小腿时内旋主要内旋的肌包括∶腘肌、半膜肌和半腱肌,辅助内旋的肌肉包括:缝匠肌和股薄肌。
外旋活动范围:约40°
屈小腿时外旋:屈小腿时外旋由股二头肌产生。
五、膝关节相关肌肉
股四头肌
部位∶大腿前面,有4个头。
起点∶股直肌起自骼前下棘;股中肌起自股骨体前面;股外侧肌起自股骨粗线外侧唇;股内侧肌起自股骨粗线内侧唇。止点∶4个头合成一条肌腱包绕族骨,往下延成族韧带止于轻骨粗隆。支配神经∶发自脊神经腰丛的股神经分支。
机能:近固定股直肌收缩,使大强在催关节处屈。股四头肌整体收缩使小腿在膝关节处伸。远固定股四头肌收缩使大腿在膝关节处伸,牵拉股骨向前,以参与维持人体直立姿势。
阔筋膜张肌
部位;大腿前外侧,包在大腿阔筋膜鞘内。
起点∶髂前上棘。
止点;移行于骼胫束、止于胫骨外侧踝。
支配神经∶发自脊神经骶丛的臀上神经。
机能∶近固定使髂胫束紧张。使大腿屈和旋内。
缝匠肌
部位:股四头肌的前内侧。是全身中最长的肌肉之一。
起点∶髂前上棘。
止点∶胫骨粗隆内侧面。
支配神经:发自脊神经腰丛的股神经分支。
机能:近固定使大腿屈和旋外(如足内侧踢键子);使小腿屈和旋内
(如脚外侧颠球)。远固定两侧收缩、使骨盆前倾。
股二头肌
部位∶在大腿后面外侧,有长、短两个头。
起点∶长头起自坐骨结节,短头起自股骨粗线外侧唇的下半部。
止点∶腓骨头。
近固定:使小腿在膝关节处屈和旋外,当小腿伸直时,可使大腿后伸(长头)。远固定两侧收缩,使骨盆后倾。
半腱肌
部位∶在大腿后面内侧(肌腱占肌长的下半)。
起点∶坐骨结节。
止点∶胫骨上端内侧。
半膜肌
部位∶在半腱肌深面(肌膜占肌长的上半)。
起点∶坐骨结节。
止点∶胫骨内侧髁后面。
支配神经:上述肌肉均受发自脊神经骶丛的坐骨神经分支支配。
近固定使小腿在膝关节处屈和旋内。小腿伸直时可使大腿后伸。远固定两侧收缩,使骨盆后倾。
股二头肌、半腱肌和半膜肌三块肌合在一起又名腘绳肌
腓肠肌
起点∶内侧头起自股骨内上髁后面,外侧头起自股骨外上髁后面。
止点∶跟结节。
支配神经∶发自脊神经骶丛的胫神经。
机能:近固定腓肠肌收缩使小腿在膝关节处屈。远固定小腿三头肌整体收缩拉股骨下端和胫骨、腓骨上端向后方,使膝关节伸直。协同维持人体直立。
腘肌是组成腘窝下部底面的一层扁平肌。腘肌起自关节囊内,通过一长2.5cm的强大肌腱,止于股骨外侧髁外侧面的胭肌沟前端的凹陷处。在内侧,腘肌腱有腘弓状韧带的胶原纤维加入。纤维关节囊毗邻外侧半月板和半月板周缘。
腘肌通过腘腓韧带附着于腓骨头内侧面,腘腓韧带起自腘肌腱,呈片状组织向外、向下走行,面积约2cm2。该韧带是膝关节后外侧区最重要的稳定装置,抵抗胫骨在股骨上的外旋。在重建交叉韧带手术中,未能识别并重建损伤的腘腓韧带及相关韧带结构,是临床结果较差的最常见原因。
腘肌腱下部纤维扩展形成一三角形肌,并向内侧下行,止于胫骨后表面的比目鱼肌线之上的三角区域的内侧2/3。
腘肌的另一个头可能起自排肠肌外侧头的籽骨处。非常少见的情况下,可在膝关节后部发现另2块肌∶腘小肌起自胫骨外侧髁后面,向内侧走行,止于跖肌和腘斜韧带;胫腓骨肌走行在腘肌深面,起自腓骨头内侧,止于比目鱼肌线上端。
运动腘肌使胫骨相对于股骨内旋,或当胫骨固定时使股骨外旋。在完全伸直的膝关节开始屈曲时,其被认为是解锁膝关节的肌肉,并有肌电图支持此观点。腘肌与腘弓状韧带、关节囊、外侧半月板相互连接,在股骨外旋和屈膝时,腘肌可使外侧半月板后角回缩,因此,在这些运动中,可以避免半月板在股骨和胫骨之间受到损伤。在下蹲时,腘肌明显收缩,使膝关节在屈膝、胫骨内旋时维持稳定。然而,腘肌的主要功能可能是通过阻止胫骨过度外旋,为膝关节后外侧提供动态稳定性,后外侧的稳定部分由腘肌腱直接提供,但更重要的是通过拉紧腘腓韧带。
参考书籍:《实用解剖》、《运动解剖图谱第三版》、《格氏解剖学第四十一版》等
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