膝关节教材

在冠状面上，当一足站立时，人体的重力沿垂直重心线传递并经过膝关节的内侧(图示)。这一重力作用使股骨倾向胫骨内侧髁。此时，阔筋膜张肌和臀大肌通过髂胫束靠外侧力来保持平衡，这些力的和代表膝关节在此面上的总的支持力，其合力则是经过膝关节中心。力的不平衡和合力方向的改变将造成胫骨内外侧髁的受力不均，从而导致膝内翻。而人工关节置换术后的力学失衡将导致胫骨假体的松动。
4、膝关节骨性关节炎：
这种病症多见于中老年，，女性居多。超重负荷是致病的主要原因。膝关节会肿胀而疼痛，有时活动关节会有摩擦音。膝部可能出现内翻畸形并伴有内侧疼痛。治疗根据关节蜕变情况选择是否行关节置换的治疗，目前膝关节骨性关节炎的关节置换治疗是国际上较成熟的治疗方式。
5、膝关节韧带损伤：
膝关节微屈时的稳定性相对较差，如果此时突然受到外力导致外翻或内翻，则有可能引起内侧或外侧副韧带损伤。临床上内侧副韧带损伤占绝大多数。以这种损伤为例，患者会有明确的外伤史，膝关节内侧疼痛、压痛，小腿被动外展时疼痛加剧，膝内侧有肿胀，几天后会出现瘀斑。膝关节活动会受到限制。
膝关节是人体最大的关节。也是最容易受伤的关节。膝关节由四部分骨组成，另有四条韧带维持关节的稳定和排列关系，组合成光滑、稳定的活动关节。
一、膝关节的构成
(一)膝关节骨结构
膝关节由股骨远端、胫骨近端和髌骨共同组成，其中髌骨与股骨滑车组成髌股关节，股骨内、外髁与胫骨内，外髁分别组成内、外侧胫股关节。在关节分类上，膝关节是滑膜关节。
(六)滑膜与滑膜囊
膝关节滑膜腔是人体最大的滑膜腔，关节内多数的无血管组织依赖关节滑膜分泌的滑液获得营养。
膝关节周围还有着大大小小许多滑膜囊，其中主要包括位于髌上囊、髌前滑囊及髌下滑囊。
二、下肢对线及膝关节稳定结构
(一)下肢对线
胫股角是股骨解剖轴线与胫骨解剖轴线在膝关节中心相交形成的向外侧的夹角，此夹角平均为174°。
外侧副韧带位于膝关节外侧的后1/3，可分为长、短二头，长头起自股骨外上髁，短头起自豌豆骨(fabella)，同上于腓骨茎突。充分伸膝时外侧副韧带绷紧，屈曲时则有松驰的趋势。在膝关节伸屈活动中，伴随着胫骨旋转而引起的外侧副韧带的松驰主要通过股二头肌环绕于其周围的腱纤维保持连续性张力，从而维持关节的稳定性。外侧结构的稳定由外侧副韧带、股二头肌、髂胫束共同维持。
(三)半月板
半月板是关节内唯一没有滑膜覆盖的组织，其冠状断面呈三角形结构。
在组织学上半月板是一种纤维软骨组织，由三组纤维交织构成：水平纤维呈前后走向构成半月板的主体，直纤维与斜纤维连接上下表面，放射状纤维连接半月板壁与游离缘。
外侧半月板为一2/3环形。外侧半月板后角的稳定和活动由半月板股骨后韧带和胴肌提供。
胫骨平台中央有一前一后两个髁间棘，其周围为半月板和交叉韧带的附着处。外侧胫骨关节面的前l/3为一逐渐上升的凹面，而后2/3则呈逐渐下降的凹面。内侧胫骨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伸屈活动。
然而外侧胫骨关节面的特征性凹陷结构又使得外侧胫股关节面并非完全吻合，从而允许膝关节在水平面上有一定的旋转活动。并且膝关节的伸屈活动也不是同轴运动而是具有多个瞬时活动中心的运动。因此，在结构上膝关节是一个不完全的绞链式关节(incongruent or modified hinge joint)：正常的膝关节具有约135°的屈曲和5-10°的过伸活动范围，在水平轴面上向内、外有约3°的旋转活动范围。此外，尚存在前后和侧向的小范围活动。
在病理情况下，由于膝内翻、膝外翻（O型腿、X型腿），正常的胫股角将发生变化，而下肢的机械轴将不可能通过膝关节的中心。
(二)膝关节的稳定结构
膝关节的稳定结构除了依赖于膝关节骨，哇结构本身的特殊构造以外，还有赖于前/后交叉韧带的制约、内/外侧副韧带的平衡、以及伸膝装置与股四头肌及腘绳肌的力量均衡。(图示)
(三)膝关节的力学稳定
由前述膝关节的骨性结构、半月板，关节囊及附属韧带结构的共同作用，膝关节可以保持静态与动态的稳定性。膝关节在完全伸直位，关节将发生扣锁，而获得最大的关节稳定性，这是因为膝处于完全伸直位时，股骨在胫骨上向内旋转；而于过度屈曲位时，股骨则向外旋转，此时将通过关节面的咬合和交叉韧带的制导作用增加关节的稳定。
6、寒冷：
在日常生活中，多数关节疼痛并不是由外伤引起的，寒冷(特别是持续受凉和巨大的温度反差)才是造成关节疼痛的主要原因。随着社会的发展，人们的审美观、生活习惯发生了很大的变化，人们更加注重形态美。即使是在寒冷的冬季，很多人也不再身着厚厚的棉服，而是尽可能地减轻身上的负担，以适应现代审美观念及快速的生活节奏。但是在体验美感的同时，人们不得不付出关节损害的代价，因为寒冷可导致肌肉和血管收缩，引起关节疼痛。
2、半月板损伤：
半月板损伤是运动员的一种常见损伤，在下肢负重，足部固定，膝关节微屈时，如果突然过度内旋伸膝或外旋伸膝(例如排球运动中，队员在防守时突然转身鱼跃救球的动作)，就有可能引起半月板撕裂。半月板损伤会有明显的膝部撕裂感，随即关节疼痛，活动受限，走路跛行。关节表现出肿胀和滑落感，并且在关节活动时有弹响。治疗需根据损伤程度决定保守治疗还是手术治疗。
内侧半月板呈半月形，其前角小而薄，后角则厚而重。内侧半月板与关节囊的结合紧密无中断。其后角借纤维组织与半膜肌直头相连，故有一定的活动度。
(四)交叉韧带
在膝关节中心，股骨内外髁与胫骨之间的前、后交叉韧带是维持膝关节稳定的最重要和最坚强的韧带结构。前交叉韧带(ACL)在膝关节完全伸直时紧张而于关节屈曲时松驰，其作用在于防止股骨向后脱位、胫骨向前脱位及膝关节的过度伸直和过度旋转。
膝内翻矫正的软组织平衡：
当病变膝关节存在膝内翻畸形时，必须尽可能地矫正膝内翻和通过相应的内侧松解、外侧松解及后方松解达到软组织和韧带的张力平衡。（注：使用正O仪以及绑腿的方式，矫正膝内翻，本质上就是通过非手术方式松解膝关节内侧副韧带）
引起膝关节疼痛的原因
1、脂肪垫劳损：
脂肪垫充填于膝关节前部的间隙，有加强关节稳定和减少摩擦的作用。脂肪垫劳损的发病原因可能是由于外伤或者是长期摩擦引起脂肪垫充血、肥厚并发生炎症，与髌韧带发生粘连，从而使膝关节活动受限。这种损伤多发生于经常步行、登山或者蹲起运动较频繁的30岁以上人群。患者会觉得膝关节疼痛，完全伸直时疼痛加重，但关节活动并不受到限制。劳累后症状明显。治疗以保守治疗为主，配合理疗及口服药物。
三、膝关节的生物力学特点
由于上述复杂的解剖特点，决定了膝关节在负荷、运动及稳定等生物力学特性上的复杂性。
(一)膝关节的负荷
膝关节的负荷随人体的运动和步态方式有很大的变化，在双足着地时，膝关节站立位的静态受力为体重的0.43倍，而行走时可达体重的3.02倍，上楼时则可达到4.25倍。
正常膝关节作用力的传递借助于半月板和关节软骨的蠕变使胫股之间的接触面增大，从而减少了单位面积的力负荷。
(二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ侧副韧带解剖
膝关节的内侧、外侧分别有内侧副韧带和外侧副韧带，又称胫侧副韧带和腓侧副韧带，内侧副韧带分为浅深两层，浅层由前部的平行纤维和后部的斜行纤维组成，它上起股骨内上髁，向下向前止于胫骨内侧，平行纤维宽约1．5cm，向后与半膜肌直头交织延伸为内侧副韧带浅层的斜行纤维。内侧膝关节囊走行于内侧副韧带浅层深面时增厚成为深层内侧副韧带，并与浅层之间形成滑囊以利于活动。充分伸膝时，内侧副韧带浅层的平行纤维、斜行纤维紧张而利于关节的稳定：屈膝时，浅层的斜行韧带形成一松驰囊带而平行纤维紧张并在深层韧带表面向后推移盖过深层韧带从而保持关节的稳定。内侧副韧带的作用还在于能控制胫骨在股骨上的外旋。
后交叉韧带(PCL)则随着膝关节的屈曲而逐渐紧张，它有利于防止股骨向前脱位、胫骨向后脱位以及膝关节的过度屈曲。
成人前交叉韧带的长度约38mm，宽度约11mm，后交叉韧带的长度与前交叉韧带相似，宽度约13mm，是膝关节内最强大的韧带结构。
(五)脂肪垫
脂肪垫，即髌下脂肪垫是一团局限于髌骨下方、髌韧带后方、胫骨平台前部之间的脂肪组织，其表面被滑膜覆盖而与关节腔隔离。
(二)膝关节的运动模式
膝关节的运动模式并非一个简单的屈伸运动，而是一个兼有屈伸、滚动、滑动、侧移和轴位旋转的复杂的多自由度的运动模式。(图示)
在矢状面，膝关节的伸屈运动并非围绕着同一个旋转中心，而是根据运动的过程产生多个瞬时旋转中心。
(三)胫股关节力学特点
正常胫股关节间力的传递和应力分布与正常的半月板和关节软骨的功能密切相关。在膝关节的运动和受力相中，由于半月板随着关节活动的相对位移，以及具有粘弹特性的正常半月板和关节软骨组织的应变，使关节间的压强变化趋于缓和。
在正常的生理情况下，当人体站立位时，股骨头的中心、膝关节的中心及踝关节的中心应处干同一条直线，此直线即为下肢的力学轴线或称机械轴、承重线。
此时经膝关节平面的水平轴则应与地面相平行。经股骨干的股骨解剖轴与上述下肢机械轴在膝关节中心相交形成平均约为6°的外翻角，根据股骨颈干角和股骨颈及股骨干长度的不同，此角度可能会有变化。(见下图)
髌骨是人体内最大的籽骨，它与股四头肌、髌腱共同组成伸肌装置。
股骨远端的前部称为滑车，其正中有一前后方向的切迹将之分为内、外两部分，滑车切迹向后延伸为髁间切迹，向前上延伸止于滑车上隐窝。股骨远端的后部为股骨髁，分为股骨内髁和股骨外髁，分别与内、外滑车相延续，构成凸起的股骨关节面。
胫骨平台并非绝对水平，而是呈由前向后逐渐下降的趋势，即所谓胫骨平台后倾角。
7、运动不当：
有些老年人喜欢登山，但如果没做好准备活动或运动量太大，也可造成关节疼痛。特别是身患关节滑膜炎或骨性关节炎的人，更容易引起关节疾病发作或加重。在登山运动中，下山时，全身的重量完全加在一侧膝关节上，膝关节承受的压力是正常站立时的数倍。人们上下楼梯时，也会出现同样的情况。
8、不良走路习惯：
例如经常穿着不合脚的鞋或穿着拖鞋、高跟鞋长距离行走，会使膝关节长时间处于非正常的受力状态，造成膝关节慢性损伤，引起疼痛。