关节解剖及生物力学

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。

《中国组织工程研究》 Chinese Journal of Tissue Engineering Research文章编号:2095-4344(2018)11-01695-061695www.CRTER .org·研究原著·杨琨，男，四川省巴中市人，汉族，2017年西南医科大学毕业，硕士，医师，主要从事创伤骨科、手显微外科方面的研究。

通讯作者：阳运康，副教授，西南医科大学附属医院骨与关节外科，四川省泸州市 646000中图分类号:R318 文献标识码:A稿件接受：2017-06-08Yang Kun, Master, Physician, Department of Orthopedics, Luzhou People’s Hospital, Luzhou 646000, Sichuan Province, ChinaCorresponding author: Yang Yun-kang, Associate professor, Bone and Joint Surgery, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China胸锁关节的解剖学及生物力学特征杨 琨1，吴天昊1，李 根1，阳运康2，葛建华2，白 蕊3，向飞帆3，孙远林3 (1泸州市人民医院骨科，四川省泸州市 646000；2西南医科大学附属医院骨与关节外科，四川省泸州市 646000；3西南医科大学，四川省泸州市 646000) DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.0165 ORCID: 0000-0001-6107-1791(杨琨)文章快速阅读：文题释义：胸锁关节：由锁骨的胸骨关节面与胸骨柄的锁骨切迹及第1肋软骨的上面共同构成，上肢骨与躯干骨连结的唯一关节。

关节韧带解剖学及生物力学特性研究进展关节韧带是连接两个骨头的结缔组织带，主要起到维持关节稳定性和限制关节运动范围的作用。

关节韧带的解剖学和生物力学特性的研究对于理解关节功能和韧带损伤的发生机制具有重要意义。

本文将从解剖学特性和生物力学特性两个方面介绍关节韧带的研究进展。

关节韧带的解剖学特性主要包括韧带的组织构成和形态结构。

根据其组织构成，关节韧带主要有胶原纤维和弹性纤维两类。

胶原纤维是主要的结构成分，能够提供韧带的强度和稳定性，而弹性纤维则赋予韧带一定的弹性和可塑性。

根据其形态结构，关节韧带一般分为带状韧带和囊状韧带两种。

带状韧带是在关节的外围形成的相对较狭窄的带状结构，能够限制关节的前后、内外和旋转运动。

囊状韧带则是形成在关节腔内的囊状结构，能够限制关节的外张和内翻运动。

解剖学研究通过对韧带的显微观察和组织学分析，揭示了韧带的内部结构和细胞组成，并对韧带的功能起到了重要指导作用。

关节韧带的生物力学特性主要包括韧带的力学行为和力学特性。

韧带的力学行为包括刚性、弹性和塑性三种状态。

刚性状态是指韧带在外力作用下不发生形变的状态，主要依赖于胶原纤维的作用。

弹性状态是指韧带在外力作用下发生一定程度的形变后能够恢复到初始状态的状态，主要依赖于弹性纤维的作用。

塑性状态是指韧带在外力作用下形变过大时，会发生不可逆的形变，可能导致韧带损伤或断裂。

力学特性是指韧带在外力作用下的应力-应变关系。

研究表明，关节韧带在不同部位和不同应力方向下的力学特性有所差异。

此外，韧带的力学特性还受到韧带形态结构和组织成分的影响。

生物力学研究通过应力测试和有限元模型等方法，对韧带的力学特性进行了深入分析，为韧带的功能和损伤机制提供了重要的信息。

综上所述，关节韧带的解剖学和生物力学特性研究对于理解关节功能和韧带损伤机制具有重要意义。

解剖学研究揭示了韧带的组织构成和形态结构，为韧带功能提供了基础性的认识；生物力学研究分析了韧带的力学行为和力学特性，为韧带功能和损伤机制提供了理论支持。

肩关节生物力学模型和肩关节解剖的对应关系肩关节生物力学模型和肩关节解剖的对应关系肩关节被认为是人体最复杂的关节之一，它由骨、肌肉等组织构成。

肩关节起着人体上肢的支撑和运动功能，因此它的生物力学性质对于人体的日常活动和运动表现至关重要。

而理解肩关节生物力学模型和肩关节解剖的关系，则可以提高我们对于肩关节的认知和诊疗能力。

肩关节生物力学模型肩关节是由肩胛骨凹槽、肱骨头以及锁骨、肩胛骨和胸壁共同组成的。

肩关节生物力学模型是将人体肩关节的机械模型表示为一个连续体动力学模型，研究肩关节的动力学行为，如肩关节力学性能、关节角动量、关节负荷和韧带张力等。

肩关节生物力学模型模拟的是人体肩关节在各种活动中的机械行为，从而可以为医生诊疗提供更准确的数据。

肩关节解剖在肩关节的解剖结构中，肩胛骨是肩关节的重要组成部分，因为它承受了大部分的肩部运动。

肩胛骨上有一个肩胛骨凹槽，肱骨头与肩胛骨凹槽形成了肩关节，而肱骨头还与锁骨和胸壁相连接。

此外，肩关节还有一些韧带和肌肉组织，它们起到肩关节运动的重要支撑作用。

肩关节生物力学模型和肩关节解剖的对应关系肩关节生物力学模型和肩关节解剖之间的对应关系是很密切的。

首先，在肩关节解剖中肱骨头与肩胛骨凹槽之间的配合程度是非常严格的，因此在肩关节中进行耐力和力量训练时，重要的是保持肱骨和肩胛骨的高度协调的运动，以避免不良的力学应力。

其次，肩胛骨的角度和位置对于肩关节的运动有着很大的影响。

例如，当肩胛骨前倾并旋转时，肩关节可以向上滑动，这种肩胛骨的动作可以缓解肩关节上提综合征的不适。

因此，在肩关节运动时需要需要考虑这些因素。

再次，韧带和肌肉是固定肩关节的重要组成部分。

肩关节生物力学模型中的肩袖肌肉，包括冈上肌，肌肱二头肌、三角肌、肱三头肌等，可以起到肩胛骨和肱骨凹槽之间的平衡和稳定作用。

在肩关节解剖中，有一些韧带可以起到保护肩关节的作用，如肩袖中的冈上韧带和肱肩韧带。

最后，肩关节生物力学模型可以揭示肩关节的特定运动方向纵轴矢量或角度，这对于医生诊疗很有帮助。

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。