第十三章膝关节功能解剖膝关节是下肢的主要关节，其结构和功能都是人体关节中最复杂的。
膝关节假体的设计、手术器械的研制以及外科手术操作都必须以对膝关节解剖充分掌握为基础。
膝关节由股骨髁、腔骨平台、髌骨及其周围滑膜、关节囊、韧带、半月板和肌肉等组织共同构成。
第一节骨结构及其表面形态1. 股骨其下端向两侧和后方扩大形成内、外侧股骨髁，中间以髁间窝相隔，两髁关节面向前逐渐变平，并于前方连合，形成一矢状位浅凹，即髌面，当小腿伸直时，可容纳髌骨。
股骨内外髁关节面在矢状和冠状面上均呈凸形，股腔关节面矢状面曲线半径向后逐渐减小，在后侧它们呈圆形并相平行。
内、外髁前后长轴互不平行而向后分开，内侧轴较外侧倾斜更明显，与关节面横轴呈120°交角（图13-1）。
内侧髁长度及曲率半径比外侧髁大致使膝关节伸直过程中内侧髁有较大的滑动，产生股骨内旋运动。
外侧髁髌面大而突起，起阻止髌骨外脱位作用。
股骨两髁侧面粗糙不平，高出部分分别为股骨内上髁、外上髁。
外上髁较小，其下有一深沟，称腘肌沟，腘肌腱由此经过。
内上髁上方有收肌纳节。
2.腔骨腔骨上端变厚，形成胚骨平台（也称内外髁），分别与股骨内、外髁相接。
内侧平台冠状和矢状面上均呈凹形，外侧平台矢状面上呈凸形或平坦、冠状面上呈凹形（图13-2）。
内侧平台较大，以平台正中为起点，沿横轴将内外侧平台各分成五个等份，分别测量这些等分线上平台的前后径。
内外侧平台从周缘向内三条等分线的前后径之比依次为1:0.92、1:0. 87 和1:0.82。
腔骨平台的曲度大于股骨髁、两者外形不全形合，半月板增加两者的匹配程度和接触面积。
相对腔骨轴线，平台后倾3°〜7°。
两个腔骨髁间结节构成平台中央的髁间隆起，高低常有变异，起限制膝关节的内外移动，还使股骨在腔骨上旋转时升高，紧张韧带，从而限制其过度旋转。
腔骨髁间结节的前后，也称髁间前后区。
在髁间前区，由前向后依次附着内侧半月板前角、前交叉韧带和外侧半月板前角。
在腔骨髁间后区，依次附着内侧半月板后角、外侧半月板后角和后交叉韧带。
腔骨上端前方有一三角形隆起，称为腔骨结节，是髌韧带附着处，可视为腔骨前缘最高点。
外侧裸的后外侧有一小的圆形腓关节面与腓骨小头相接。
3.髌骨髌骨是身体中最大的籽骨，居股四头肌肌腱中，髌骨本身没有骨膜，呈三角形，前面粗糙，供股四头肌和髌韧带附着，后面分关节面和非关节面（图13-3）。
非关节面部分位于髌骨下极，大约占髌骨总高度的1/4，关节面部分有约4 ~ 5mm厚的软骨覆盖，十分光滑，与股骨髁髌骨滑槽相关节。
关节面被中央嵴分成内外两部分，通常外侧占整个关节面的2/3，内外侧关节面在纵轴方向又以横嵴分成上、中、下三区。
另外，在髌骨内缘还有一个小关节面。
第二节膝关节周围韧带关节囊广阔松弛，各部厚薄不一，附于膝关节面的周缘。
关节囊前壁不完整，由髌骨和韧带填补。
关节囊周围由许多韧带包括外侧、内侧副韧带等予以加强，稳定关节。
1. 伸膝装置覆盖膝关节前方。
该装置主要由股四头肌肌腱、髌骨及髌韧带组成。
髌骨两侧有自股内侧肌和股外侧肌腱下延的髌骨内、外侧支持带，分别止于腔骨上端的内外侧面，起加强膝关节囊及稳定髌骨作用。
髌韧带位于关节囊前方，起自髌骨下端及其后方的粗面，止于腔骨结节，长约6 ~8cm，两侧与擦骨内、外侧支持带相交织，上端与股四头肌远端相延续。
髌韧带深面与关节滑膜、腔骨之间隔有髌下脂肪垫和滑囊。
2 . 膝关节内侧的软组织支持结构有学者将膝内侧支持结构，根据功能分为静态稳定结构和动态稳定结构。
前者包括关节囊和韧带，后者包括肌肉及其他们腱性扩张部。
Warren and Marshall则从手术角度出发，认为内侧支持结构应根据各种组成成分的位置深浅来进行分类，这样将关节内侧支持带分为三层（图13-4）。
第一层是包裹缝匠肌的深筋膜。
向前下跨越股薄肌、半腱肌肌腱，止于腔骨上端前内缘；向前上延续为股内侧肌筋膜；向后扩展到腘窝中线，覆盖腓肠肌内侧头和腘窝内其他结构，前部纤维跨越内侧副韧带，编入第二层构成髌骨内侧支持带。
第一层与其深面的内侧副韧带不相连接（图13-5）。
注意大隐静脉走行在缝匠肌和股薄肌之向。
第二层：由内侧副韧带浅层，内侧髌股韧带和髌腔韧带共同组成。
内侧副韧带分成浅、深两层，深层较短，构成关节囊的一部分，即内侧关节囊韧带。
浅层较长，是内侧支持结构第二层的主要成分。
它起于股骨内上髁（大约关节线上方5 厘米处），其前部纤维纵行向前下止于腔骨上端内面，紧挨鹅足止点后方，距关节面约6 ~8 cm。
后部纤维斜向后下，在膝关节内后角，与其下方关节囊（第三层）及半膜肌腱鞘部分纤维交织一道，止于腔骨内侧髁后缘，同时也附着到内侧半月板后缘（图13-6），参与形成所谓的腘斜韧带。
充分伸膝时，浅层韧带的后部紧张，前部松弛。
因此在人工膝关节置换术中平衡伸膝间隙，纠正内侧挛缩时，应首先松解内侧副韧带浅层的后部。
浅深韧带两层之间，靠近前部，相对于膝关节线附近，有滑囊相隔。
浅层韧带下部被鹅头肌（缝匠肌、股薄肌和半腱肌）所覆盖。
这些肌腱与内侧副韧带之间也有滑囊，所有滑囊可出现炎症改变。
内侧髌股韧带起自股骨内收肌结节，向前至于髌骨上半部内侧缘，并在此处于第一层互相编织在一道。
起防止髌骨半脱位的作用。
髌腔韧带起自腔骨鹅足肌腱附着处附近，向前上止于髌骨下极前，与第一层连接。
内侧支持结构的第三层为关节囊，与三条韧带一道组成关节最内层软组织。
这三条韧带分别是，内侧副韧带深层，冠状韧带和内侧髌骨半月板韧带。
第三层前方薄弱，向下覆盖脂肪垫，向上笼罩髌上囊。
向后在浅层侧副韧带之下增厚，形成内侧副韧带深层（图13-7）。
深层韧带的编织纤维，一部分来自内侧半月板的边缘部分，另一部分来自从冠状韧带分出来的半月板股骨韧带和半月板腔骨韧带。
所以在MRI影像图片中，很难将内侧半月板边缘与关节囊、深层内侧副韧带区分。
浅深两层韧带间隙较易辨认。
冠状韧带起自股骨内上裸，向下与内侧半月板附着，又称为半月板股骨韧带。
再向下行，止于腔骨上端内面，也称半月板腔骨韧带，此韧带很短，在膝关节屈伸时，它可允许半月板在该纤维长度的范围内前后活动。
如该段韧带断裂，不仅丧失对半月板的控制，而且可造成关节的旋转不稳。
冠状韧带的起止点，有脂肪组织将它们与第二层分隔，因此冠状初带在MRJ图片上表现为内侧浅层副韧带下方的低信号区。
3. 膝关节外侧支持结构也可类似分为三层（图13-8）。
第一层为筋膜层，在膝部和大腿的外侧面，该筋膜增厚形成髂腔束，部分纤维向后编入股二头肌筋膜，并在腘窝中线与覆盖膝关节内侧的筋膜相联合。
向前止于髌骨、髌韧带和腔骨外髁。
髂腔束向下经过膝关节的外侧方，止于腔骨外侧髁前外侧面的髂腔束结节（Gerdy 结节）。
该筋膜还通过外侧肌间隔附着于股骨粗线，维持骸腔束一定的张力（图13-8）。
第二层主要由前言的股四头肌腱性扩张部和后方的髌股韧带、髌半月板韧带构成。
作为组成第二层一部分的髌骨支持事，发出纤维与外侧肌间隔、第一层髂腔束、腓骨和外侧半月板等相连接。
第一、二层在髌骨的外侧缘完全编织在一起（图13-8）。
腘肌走行在第三层内，在外侧半月板外缘沟中下降。
前外方关节囊增厚，形成夹层，夹层表浅含小豆腓骨韧带，该韧带起自腓肠肌外侧头，止于腓骨茎突。
夹层深层含弓状韧带，向下附着于腓骨小头和腔骨外侧髁的边缘，向后上呈扇形越过由关节囊内穿出的腘肌腱，附着于股骨外上髁的后面，与膝内侧的腘斜韧带编织在一起。
夹层中央是腓侧副韧带和外侧膝下动脉（图13-8）。
腓侧副韧带从股骨外上髁向后下走行，达腓骨尖端，呈圆索状结构，与外侧半月板不连接。
它在膝关节完全伸直时是绷紧的，一旦屈膝便松弛。
股二头肌借助于它在韧带周围的环行腱纤维，使外侧副韧带保持持续的张力（图13-9）。
屈膝时股二头肌可把该韧带向后拉紧，从而起到稳定关节的作用。
穿行的外侧膝下动脉，贴外侧半月板继续向前，成为带血管蒂髌下脂肪垫移植的主要血供。
因此，在切除外侧半月板，尤其是釆用外侧髌旁入路时，必须注意保护该支血管。
4.腘斜韧带和弓状韧带腘斜韧带为半膜肌的反折部，自腔骨后上方斜向上外，止于股骨外上髁后方，与关节囊后部相融合，可加强后关节囊并制止膝过分伸直。
腘斜韧带构成腘窝底部一部分，其表面有腘动脉经过。
关节囊的后外侧部纤维增厚，形成腘弓状韧带，越过由关节囊内穿出的腘肌键，向上附着于股骨外上髁的后面，向下附着于腓骨小头和腔骨外侧髁的边缘（图13-10）。
5. 前交叉韧带上端附着在股骨外髁内侧面的后半部分，呈新月形，凸面朝后（图13-11），下端附着在腔骨髁间前区和内侧髁间结节之间，并与内外侧半月板前角相连接（图13-12），宽约11mm，长约38mm，其纤维可分为前内侧和后外侧两部分。
屈膝时前交叉韧带前内侧部紧张，而后外侧部分因其股骨、腔骨起止点间距离缩短反而变得松她，伸膝时相反。
屈曲约45°时，前交叉韧带松弛程度最大。
膝关节的旋转程度对韧带的张力也有影响，屈膝过程中的腔骨内旋，可使该韧带纤维拉紧。
当腔骨外旋时，则趋向于松弛（图13-13）。
前交叉韧带的功能包括：①限制腔骨过度前移；②限制膝关节过伸；③限制腔骨的旋转；④限制伸膝位的侧向活动。
6. 后交叉韧带上端附着在股骨内髁外侧面，也呈新月形，凸面朝下（图13-11）。
下端附着在髁间隆起的槽沟内，并向下延伸到腔骨髁间窝的后缘中部（图13-12）。
部分纤维与外侧半月板后角相连。
宽约13mm、38mm。
屈膝时，该额带后部纤维因起止点靠近而松她，而初带其余部分保持着紧张状态。
屈曲约30°时，大部分纤维均趋紧张。
它是膝关节内最强的韧带，是膝关节稳定的重要因素。
后交叉韧带可防止腔骨后移。
当腔骨内旋时，前、后交叉韧带相缠绕，额带趋于紧张。
而当腔骨外旋，它们变得松弛，到一定程度时相互间不再缠绕（图13-14）。
后交叉韧带的功能包括：①限制腔骨过度后移；②限制膝过伸；③限制伸膝位的侧方活动；④限制膝关节旋转活动。
第三节膝关节周围肌肉运动膝关节的肌肉主要分为伸膝和屈膝两大类。
前者指的是股四头肌，其四部分肌肉不同程度地负责膝关节伸直（图13-15）。
屈膝肌包括股二头肌、半腱肌、半膜肌、缝匠肌、腘肌、股薄肌和腓肠肌，其中股二头肌还有外旋作用，半膜肌、腱肌、缝匠肌、股薄肌和腘肌还有内旋作用。
1. 伸膝肌（1）股直肌：位于股前中部，起于髂前下棘，在下端变窄形成一个宽的筋膜，横径约5 ~8 cm ，附着于髌骨上缘，大部分纤维越过髌骨前面，继续向下延伸为髌韧带。
（2）股外侧肌：股外侧肌为肌四头肌中最强大者，起于股骨粗线外侧唇，位于股直肌外侧。
距髌骨上缘2~3 cm 处成为健性，下部纤维在冠状面上呈约12°~15°角附着在髌骨上。
小部分纤维继续进入外侧支持带。
