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膝关节解剖概要与生物力学特点生物力学 2009-07-01 21:37:01 阅读256 评论0 字号：大中小一、膝关节的构成(一)骨性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(synovial joint)。
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(extensor apparatus)。
蘸骨厚度约2~3cm，其中关节软骨最厚处可达5mm。
髂骨后表面的上3/4为关节面，由纵向的中央嵴、内侧峭分为外侧关节面、内侧关节面和奇面或称第3面(theoddfacet．thirdfacet)；内、外侧关节面又被两条横嵴划分为上、中、下三部分，故共计有七个关节面。
髌骨后表面的下1/4位于关节外，是髌腱的附着点。
股骨远端的前部称为滑车(trochlea)，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(intercondylar notch．ICN)，向前上延伸止于滑车上隐窝。
股骨远端的后部为股骨髁(femoral condylars)，由ICN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。
从侧面观，股骨外髁弧度大于内髁且较内髁更突前，而内髁比外髁更加向后延伸。
参与构成膝关节的胫骨平台并非绝对水平，而是在一定程度上呈由前向后逐渐下降的趋势，即所谓胫骨平台后倾角。
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。
《膝关节肌骨系统生物力学分析》篇一一、引言膝关节是人体最重要的承重关节之一，负责维持下肢的运动平衡。
随着生活水平的提高和运动习惯的改变，膝关节损伤问题日益突出，这要求我们更深入地理解其生物力学特性。
本文将详细分析膝关节肌骨系统的生物力学结构，以及其工作机制与运动功能的关联性。
二、膝关节的解剖结构膝关节主要由股骨、胫骨、髌骨及相关的韧带、软骨和肌肉等构成。
这些骨骼、软组织结构形成了复杂的生物力学系统，支撑并协助下肢运动。
其中，股四头肌和腘绳肌等肌肉的收缩和舒张，对维持膝关节的稳定性和运动功能至关重要。
三、膝关节肌骨系统的生物力学分析1. 肌肉的生物力学特性膝关节的肌肉主要分为伸肌和屈肌两类。
伸肌主要是股四头肌，而屈肌包括腘绳肌等。
这些肌肉的收缩力及运动模式，直接影响到膝关节的稳定性和运动范围。
当肌肉收缩时，能产生较大的关节扭矩，推动膝关节运动。
此外，肌肉的力量分布及运动协调性对于保持关节稳定性也至关重要。
2. 韧带与软骨的生物力学作用韧带是连接骨骼的重要结构，如膝部的内外侧副韧带、前后交叉韧带等。
它们在维持膝关节稳定性方面起着重要作用。
软骨则能减少关节摩擦，保护关节面免受磨损。
韧带和软骨的生物力学特性对膝关节的功能起着决定性作用。
当这些结构受损时，会直接影响到膝关节的生物力学平衡和功能发挥。
3. 骨组织的生物力学特点股骨、胫骨等骨组织在膝关节运动中起到支撑和传导力量的作用。
骨组织的生物力学特性决定了其在不同运动状态下的应力分布和承受能力。
在膝关节运动过程中，骨组织需要承受来自肌肉收缩和韧带牵拉产生的各种力量，保持关节的稳定性和灵活性。
四、膝关节肌骨系统生物力学的应用1. 运动康复了解膝关节肌骨系统的生物力学特性对于运动康复具有重要意义。
通过分析患者的肌肉力量、关节稳定性及运动协调性等生物力学参数，可以制定针对性的康复方案，帮助患者恢复关节功能。
2. 运动损伤预防与治疗通过分析膝关节的运动机制和生物力学特性，可以预防和治疗因肌肉、韧带、软骨或骨组织损伤引起的运动障碍。
从筋骨的力学特性探讨膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制膝关节是人体非常重要的关节之一，它承担着支撑身体重量、行走、跑步等活动的重要功能。
膝关节的功能受软骨-软骨下骨稳态的影响，而膝关节软骨-软骨下骨稳态的失衡常导致膝关节疾病的发生。
本文将从筋骨的力学特性出发，探讨膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制。
我们来看一下人体膝关节的结构。
膝关节是由股骨、胫骨和髌骨组成的，其中股骨上端与胫骨下端之间的接触面被称为膝关节的内侧间隙。
在内侧间隙中，软骨和软骨下骨共同构成了关节组织。
软骨是一种光滑、弹性较好的组织，它在关节运动时起到了减震和保护骨头的作用。
而软骨下骨则是股骨和胫骨之间的骨头结构，它的生物力学特性对膝关节的稳定起着至关重要的作用。
接着，我们来探讨筋骨的力学特性。
筋骨是连接肌肉和骨骼的组织，它在人体运动中起着传递力量和支撑身体的作用。
筋骨在运动中会受到拉伸、弯曲和扭转等多种力的作用，因此它的力学特性对于膝关节软骨-软骨下骨稳态的维持起着重要的作用。
在正常情况下，筋骨能够承受一定范围内的力量，并且具有一定的弹性。
当筋骨受到过大的力量作用或者长期的不良负荷时，它的力学特性就会发生改变，导致膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡。
膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制可以从以下几个方面来解释。
长期的不良负荷会导致筋骨的力学特性发生改变，使得它不能有效地传递和承受力量。
这样一来，膝关节在运动时就会受到更大的力量作用，软骨和软骨下骨也会承受更大的压力，从而导致它们的退化和磨损。
筋骨的力学特性改变还会影响到肌肉的运动和控制，使得膝关节在运动过程中失去了原本的稳定性和平衡性。
长期的不良负荷也会引起膝关节的炎症和纤维化，导致软骨和软骨下骨的结构和功能发生改变，进一步加剧了膝关节软骨-软骨下骨稳态的失衡。
针对膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制，我们应该采取一系列措施来预防和治疗。
要合理安排运动和休息，避免长时间站立和过度运动。
从筋骨的力学特性探讨膝关节软骨膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是在生物力学因素和生物学因素的共同作用下，引起膝关节结构和功能损害的一种慢性、进展性骨关节疾病，以关节软骨退变和软骨下骨重建为主要特征，以疼痛、活动障碍为主要临床表现，属中医学“痿痹”范畴[1-3]。
KOA病在筋骨，病位在肝肾。
生理上，筋骨互约互用，处于骨正筋柔的状态;病理上，筋骨相互影响，应于肝肾。
软骨与软骨下骨分别屬于“筋”与“骨”的范畴，从力学角度，软骨具有扩散、传递载荷，缓冲振动，减少关节面磨损等作用;软骨下骨具有支撑、协同、营养软骨的作用。
软骨与软骨下骨协同作用，维系关节内稳态。
因此，本文在中医整体观与平衡观的指导下，以筋骨互用为切入点，采用综合-分析-归纳的方法，从不同角度探讨膝关节软骨-软骨下骨稳态失衡的生物力学机制。
1 KOA软骨-软骨下骨稳态失衡的结构基础与力学机制筋骨是维系膝关节动静力稳定性的核心要素，肌肉、韧带、软骨、滑膜、关节囊，以及血管与神经等属中医学“筋”的范畴，而股骨髁、胫骨髁以及髌骨属中医学“骨”的范畴。
“膝者筋之府”，筋会于节，足三阴三阳经筋结聚于膝关节，且诸筋精气深会于外1/ 7辅骨的膝周处。
筋维络关节以立身，是维持正常下肢力线的关键组成部分，通过维系下肢髋-膝-踝链的平衡，在维持形态、步态、运动功能等方面发挥重要的作用。
膝骨的杠杆作用对运动功能发挥重要作用，当骨解剖结构异常，出现骨性咬合改变，导致股骨髁与胫骨平台间的压应力发生偏移，继而出现软骨退变、软骨下骨囊变和骨赘等病理变化。
生物力学是膝关节筋骨失衡的关键因素，软骨与软骨下骨分别属于“筋”与“骨”的范畴，两者之间是一个协调平衡的动态负重单元，通过吸收、分配与转移关节受到的力学负荷，以及相关代谢，维持关节的形态和内环境稳态。
当软骨和软骨下骨构成的筋骨复合单元失和时，打破了相互之间的动静力平衡，不能约束、维持各自正常的活动范围，则表现为“骨错缝、筋出槽”等病理变化。
骨骼肌肉系统生物力学一般知识一、骨骼生物力学（一）一般知识骨骼系统是人体重要的力学支柱，不仅承受着各种载荷，还为肌肉提供可靠的动力联系和附着点。
骨组织主要由骨细胞、有机纤维、粘蛋白、无机结晶体和水组成。
其生物活性来源于骨细胞。
胶原纤维借助粘蛋白的结合形成网状支架，微小的羟磷灰石晶粒充填于网状支架并牢固的附着与纤维表面，这种结构具有较好的弹性和韧性，还具有较大的强度和刚度，胶原平行有序排列并与基质结成片状骨板，是形成密质骨的单元。
胶原与基质粘附交错无序则形成棒状骨小梁，是形成疏质骨的单元。
其力学性质受人的年龄、性别、部位等因素影响。
骨的变形以弯曲和扭转最为常见，弯曲是沿特定方向上连续变化的线应变的分布，扭转是沿特定方向上的角应变的连续变化。
骨骼的层状结构充分发挥了其力学性能。
（二）应力对骨生长的作用应力刺激对骨的强度和功能的维持有积极的意义，骨是再生和修复的生物活性材料，有机体内的骨处于增值和再吸收两种相反过程中，此过程受很多因素的影响，如应力、年龄、性别以及某些激素水平，但应力是比较重要的因素。
研究表明，骨胳都有其适宜的应力范围，应力过高或过低都会使其吸收加快。
一般认为，机械应力对骨组织是有效地刺激。
骨的力学特性是由其物质组成、骨量、和几何结构1决定的，当面临机械应力刺激时，常常出现适应性的变化，否则将会发生骨折。
负重对维持骨小梁的连续性、提高交叉区面积起积极作用施加于骨组织上的机械应力可引起骨骼的变形，这种变形导致成骨细胞活性增加，破骨细胞活性抑制。
如瘫痪的患者，骨胳长期缺乏肌肉运动的应力作用，使骨吸收加快，产生骨质疏松。
另外，失重也可造成骨钙丢失。
骨的重建是骨对应力的适应，骨在需要应力的部位生长，在不需要的部位吸收。
制动或活动减少时，骨缺乏应力刺激而出现骨膜下骨质吸收，骨的强度降低。
相反，反复承受高应力的作用，可引起骨膜下的骨质增生。
二、肌肉的生物力学（一）肌肉的分型骨骼肌按其在运动中的作用不同，分为原动肌、拮抗肌、固定肌和协同肌。
骨、关节、肌肉的生物力学第一节骨的生物力学人体共有206块骨，其功能是对人体起支持、运动和保护的作用。
骨的外部形态和内部结构不论是从解剖学还是生物力学的角度来看，都是十分复杂的。
这种复杂性是由骨的功能适应性所决定的。
骨的功能适应性，是指对所担负工作的适应能力。
从力学观点来看，骨是理想的等强度优化结构。
它不仅在一些不变的外力环境下能表现出承受负荷（力）的优越性，而且在外力条件发生变化时，能通过内部调整，以有利的新的结构的形式来适应新的外部环境。
一、骨的生物力学特征（一）骨对外力作用的反应1．骨对简单（单纯）外力作用的反应（1）拉伸：拉伸载荷是自骨的表面向外施加相等而反向的载荷，在骨内部产生拉应力和拉应变。
例，单杠悬垂时上肢骨的受力。
（2）压缩：压缩载荷为加于骨表面的向内而反向的载荷，在骨内部产生压应力和压应变。
例，举重举起后上肢和下肢骨的受力。
（3）弯曲：使骨沿其轴线发生弯曲的载荷称为弯曲载荷。
在弯曲负荷下，骨骼内不同时产生拉应力（凸侧）和压应力（凹侧）。
在最外侧，拉应力和压应力最大，向内逐渐减小，在应力为零的交界处会出现一个不受力作用的“中性轴“。
例，负重弯举（杠铃）时前臂的受力。
（4）剪切：标准的剪切载荷是一对大小相等，方向相反，作用线相距很近的力的作用，有使骨发生错动（剪切）的趋势（图3-1），在骨骼内部的剪切面产生剪应力。
例，人体运动小腿制动时，股骨髁在胫骨平台上的滑动产生剪应力。
（5）扭转：骨骼受到外力偶的作用而受到的载荷，在骨的内部产生剪应力。
例，掷铁饼出手时支撑腿的受力。
2．骨对复合（实际）外力作用的反应在人体运动中，受到纯粹的上述某一种载荷的情况很少见，大量出现的是复合载荷。
复合载荷即是同时受到上述两个或两个以上的载荷作用（分别以人行走和小跑时成人胫骨前内侧面的应力为例）。
（二）骨结构的生物力学特征骨的结构被广泛认为通过进化过程得到了最优化的设计：即在特定的载荷环境下得到重量最轻的结构。
膝关节的生物力学膝关节是人体最大的关节之一，也是人体最常见的受伤关节之一。
了解膝关节的生物力学对于预防和治疗与膝关节有关的疾病和损伤非常重要。
本文将从结构、功能和力学特性等方面来探讨膝关节的生物力学。
1.结构膝关节由股骨、胫骨和髌骨组成。
股骨上有两个髁，内侧为内髁，外侧为外髁。
髌骨位于股腿两骨之间，与髁骨形成三骨之间的接触面。
除了这三个主要的骨骼组成部分外，膝关节周围还有肌肉、韧带、滑膜等结构。
2.功能膝关节具有运动和支持身体重量的功能。
它不仅可以使人体完成屈曲和伸展运动，还可以旋转和扭转。
膝关节独特的结构和功能使得人体可以进行跑步、跳跃、转身等各种活动。
3.力学特性膝关节在运动中受到多方面的力学作用。
其中最常见的是压力、摩擦和剪切力。
3.1压力在站立和行走时，膝关节承受着来自身体重量的压力。
当人体行走时，膝关节的压力分布是不均匀的，主要集中在内髁和外髁的前缘。
3.2摩擦膝关节的关节软骨充当了减少关节表面摩擦的缓冲器的作用。
这些软骨层减少了骨头之间的直接接触，并通过润滑液进行润滑，以减少关节的摩擦。
3.3剪切力在旋转和扭转运动中，额外的剪切力会作用于膝关节。
这些剪切力可能会导致关节损伤，如韧带撕裂或骨折。
4.运动和稳定性膝关节的生物力学研究还关注其运动和稳定性。
膝关节的运动主要包括屈曲、伸展和微小的旋转。
这些运动是由韧带和肌肉的协同作用来控制的。
4.1韧带膝关节的稳定性主要由四个主要的韧带来提供支持：前交叉韧带、后交叉韧带、内侧副韧带和外侧副韧带。
这些韧带主要限制膝关节的过度扭转和伸展。
4.2肌肉季节相关肌肉是膝关节稳定性的关键因素。
股四头肌、半腱肌、半膜肌和腓肠肌等肌肉协同工作，支持膝关节的运动和稳定性。
股四头肌是最关键的肌群，它不仅通过屈曲和伸展运动来支持膝关节，还可以通过均衡压力来维持膝关节稳定。
综上所述，膝关节的生物力学是由其结构、功能和力学特性所决定的。
了解膝关节的生物力学有助于预防和治疗与膝关节有关的疾病和损伤。
简稿----膝关节外科的基础和临床缘于膝关节病的高发和普遍性，以及越来越年轻化的趋势，使得临床越来越重视和进一步研究膝关节病。
那么，要想准确无误的诊断和辨别本病是骨骼、肌肉、韧带、半月板、滑膜等具体部位病变，首先需要掌握的是膝关节的解剖结构、基本运动和运动特点。
在此基础上再阐述一下膝关节的常见病，其病因、症状、体征、特殊和辅助检查等，从而完成常见膝关节病的诊疗工作。
具体内容如下：第一：滑膜关节生理运动功能的形态学基础一、概述：膝关节属于滑膜关节，滑膜关节是骨连接的最高级分化形式，主要结构为：1、骨端关节面2、关节面上的关节软骨3、关节囊4、密闭的关节腔（少量积液）。
为了适应某些关节的运动机能，可有：1、韧带2、关节盘3、关节窝周缘的关节唇。
膝关节属于屈戌关节，主要作屈伸运动。
在半屈时，小腿可做旋转运动。
二、关节囊：呈袋状，附于关节面周缘的骨面，并于骨膜融合延续，它包围关节，使之与邻近结构分开。
关节囊分两层：内层为滑膜，外层为纤维层。
1、滑膜：内表面光滑发亮，长向关节腔突起形成滑膜皱襞和绒毛。
多数绒毛小而纤细，因年龄和部位的不同，其数量、大小也不同，或因受伤及刺激绒毛增多增粗。
滑膜组成：a)、被衬层：邻近关节腔，为滑膜内膜。
约1-4层。
b）、基底层:称滑膜下组织或内膜下组织，外表面并入关节囊纤维层中。
（不同关节或不同部位，其组织可有不同，但有丰富的血管及淋巴管，随着年龄的增大，血管可程玻璃样变性，正常情况下，小血管可以破裂，释放少量红细胞到关节腔，就是正常关节滑液中可能有少量红细胞的原因。
其无神经末梢，但有血管外膜的自主神经纤维）滑膜类型：a)、纤维性滑膜：监狱承受压力或覆盖于韧带、肌腱上的滑膜（此类型滑膜下组织可有成群的胶原纤维）b)、网隙型滑膜：见于可在关节囊被衬层的纤维部分上自由移动的滑膜（此类型滑膜下组织有少量胶原纤维和丰富的纤维间组织）c)、脂肪型滑膜：覆盖于关节内脂肪垫上（此类型滑膜下组织主含脂肪组织）d)、中间类型：纤维网隙型、网隙脂肪型滑膜功能：a)制造和调节滑液---滑液的分泌作用，位于关节腔内（即结缔组织间隙内）毛细血管紧靠关节腔，因此，就含有少量渗出液。
