【康复精品】髋关节的生物力学特点

关于髋关节的生物力学。

髋关节组成髋关节--是人体最大、最稳定的关节之一，属典型的球臼关节。

它由髋臼、股骨头和股骨颈形成关节。

长沙市中心医院骨关节科徐诣髋关节解剖髋臼由髂骨、坐骨和耻骨三部分组成。

骨性髋臼中央为髋臼窝。

其中央明显凹陷称为圆韧带窝，有圆韧带附着，这是髋臼骨质最为薄弱的部位。

髋臼的前下方有一月牙状的缺如，形成髋臼切迹。

切迹有横韧带封闭，两者间留有间隙，为血管通道。

髋臼的入口平面与身体的矢状面外翻成角约45°±10°，与身体的额状面前倾成角约15°±5°。

髋臼边缘有软骨盂唇附着而加深，可容纳股骨头的2/3，增加髋的稳定性。

股骨:1、颈干角：股骨颈的长轴与股骨干的长轴的交角为颈干角（CCD）成人正常颈干角为125°～135°，平均为127°。

颈干角大于140°时为髋外翻，此时股骨头承受的压应力增加，而股骨颈承受的剪切力减小。

颈干角小于120°时为髋内翻，此时股骨头承受的压应力减小，而股骨颈承受的剪切力增加。

2、前倾角：股骨颈长轴的额状面与股骨髁的额状面之间的交角。

前倾角的个体差异较大，成人平均为15°。

髋关节静力学在正常状态下，髋关节各个方向的力保持平衡。

双足对称站立时，体重平均分布到双下肢，每髋承担除下肢重量之外体重的1/2。

一侧下肢负重时，髋关节负担为除去一侧下肢重量的体重加上外展肌肌力。

此时在负重髋关节股骨头上部一处形成类似平衡杠杆系统中的支点。

为了保持身体平衡，需要外展肌紧张，发挥平衡作用。

若重心远离负重髋关节，则承力增加；若重心移向负重之髋关节，则承力减少；重心全部移到负重的髋关节上，则外展肌承力为零，髋仅承受部分体重之压力。

髋关节的运动学髋关节是一个球轴承的运动结构，主要动作可分解为在三个互相垂直平面上的运动：矢状面上的屈伸、冠状面上的内收外展，以及横断面上的内外旋转。

髋关节组成特点及运动形式
一、结构特点：
1、承重能力强：髋关节的髋臼关节囊为马蹄形，较为坚韧、紧张，在上方附着于髋臼周边的边缘和髋臼横韧带，下方主要附着于股骨、胫骨边缘，可以起到主要承重作用；
2、稳定性好：关节囊周围还围绕有强而有力的韧带，可加强髋关节的稳定性。

前方髂股韧带最为强大，除能够加强关节囊的稳定性外，还可以防止髋关节过伸，对维持人体直立站姿有较大作用。

在髋臼的韧带与股骨头之间还有股骨头韧带，可以防止髋关节脱位；
3、活动范围大：髋关节球臼结构中的凸出部分是股骨头，因其形态特点以及关节囊、韧带加强机制等因素，导致髋关节活动范围较大。

二、运动方式：
髋关节的运动方式包括屈曲、伸展、外展、内收、内旋、外旋等，可以围绕冠状面进行大腿抬起来或大腿后伸屈曲、伸展运动。

除此之外，髋关节还可以围绕矢状面进行两条腿往两侧打开的外展运动，以及往内侧收回来的内收运动。

除运动以外，髋关节还可以围绕下肢垂直轴，进行内旋和外旋活动，下肢脚尖朝正中往内就是内旋，往外就是外旋。

骨科精读｜髋关节解剖及生物力学，看完本文你就理解了！髋关节股骨头膝关节01髋关节结构—骨髋关节是多轴的球窝状关节，由股骨的股骨头和髋骨的髋臼两部分组成髋关节特点：1. 头大、窝深2. 关节囊厚而坚实3. 关节囊有许多韧带增强4. 关节囊内有股骨头韧带运动：球窝关节，又称杵臼关节，能产生屈、伸，展、收，旋内、旋外，环转运动。

股骨头和髋臼的精确对合，结合比较紧密，一系列结构使其难于脱位。

股骨头：股骨头是髋关节球臼结构中的凸出部分，相当于圆球的三分之二，方向朝上、内、前。

有一凹陷，称股骨头凹，有圆韧带附着。

股骨头的关节软骨，厚薄不一，中内侧面最厚，周边部最薄。

与髋臼相比，股骨头的关节面较大，以便增加髋关节的活动范围。

髋臼：由髂骨、坐骨和耻骨三部分组成。

中央为髋臼窝，内衬半月形软骨，其下缘由髋臼横韧带连接，使它与股骨头紧密贴合。

周围有关节唇，使髋臼变深，以防脱位。

髋臼朝前下外方，内下方软骨缺如，形成髋臼切迹，这种解剖结构与股骨头脱位后所处位置有一定关系。

髋臼为髋骨外侧面中部的倒杯形深窝，面向前外、下方为一不完全的半球形窝。

关节面为马蹄形或者半月形也称为月状面。

上部较宽厚，前后部略窄薄上1/3是髋关节主要负重区，厚而坚强；后1/3能维持关节稳定，较厚。

此两部分均须相当暴力才能引起骨折。

髋关节后面与坐骨神经贴近，此部骨折移位或在手术时神经易遭受损伤。

下1/3（或内壁）与上、后部比较，显得较薄，造成骨折需要的暴力也较小，此部如发生断裂，对以后髋关节功能影响也较小髋臼坐骨神经走形于髋关节后侧内部负压增加：以上结构可使髋关节内部负压增加。

有实验表明即使去掉髋周肌、关节囊，将股骨头拔开还需22kg的力。

因此在大气压下髋关节在功能位时结构相当紧密。

尽管如此，髋关节脱位仍很常见髋关节置换术后脱位有两个位置容易引起术后髋关节脱位：过度的屈曲、内收和内旋可引起关节后脱位，通常见于病人坐在低凳，试图站立时；伸直位过度内收和外旋引起前脱位，多见于前方入路，或假体位置过于前倾者。

关节的生物力学特征关节是连接两个或多个骨骼的结构，具有使骨骼间发生相对运动的功能。

关节的生物力学特征是指关节在运动过程中所表现出的特点和规律。

了解关节的生物力学特征对于理解人体运动机制、预防和康复运动损伤具有重要意义。

关节的运动范围是关节生物力学特征的重要表现之一。

不同类型的关节具有不同的运动范围。

例如，滑动关节（如腕关节）具有较大的自由度，能够进行多个方向的运动，而髋关节则具有较小的自由度，只能进行有限的屈伸和旋转运动。

关节的运动范围受到关节结构、肌肉、韧带和周围软组织的限制。

关节的稳定性是关节生物力学特征的另一个重要方面。

关节在运动过程中需要保持稳定，以避免发生损伤。

关节的稳定性主要通过骨骼形态、韧带和肌肉的协同作用来维持。

例如，肩关节由肩胛骨和肱骨组成，通过肩胛骨上的韧带和肩袖肌群的收缩来提供稳定性。

关节的稳定性对于运动的精确性和力量的输出至关重要。

第三，关节的力学特性也是关节生物力学特征的关键内容之一。

关节在运动过程中受到多种力的作用，如压力、拉力、剪切力等。

不同类型的关节对这些力的响应有所不同。

例如，滑动关节在运动过程中主要受到压力和剪切力的作用，而球窝关节则主要受到拉力的作用。

了解关节的力学特性有助于设计合理的运动训练方案和预防运动损伤。

关节的阻力和摩擦也是关节生物力学特征的重要方面。

关节在运动过程中需要克服阻力和摩擦力才能实现运动。

关节表面的滑膜和关节液起到润滑作用，减少了摩擦力的产生。

同时，关节的阻力主要通过肌肉的收缩和松弛来控制。

了解关节的阻力和摩擦特性有助于优化运动技巧和提高运动效率。

关节的应力和应变是关节生物力学特征的重要指标之一。

关节在运动过程中会受到应力和应变的影响，这是关节生物力学特征的重要参数。

应力是单位面积上的内部力，应变是物体在受力作用下的形变程度。

关节的应力和应变受到骨骼结构、肌肉力量、运动速度和运动幅度等多种因素的影响。

了解关节的应力和应变特性有助于评估运动风险和制定运动康复方案。

髋关节的解剖及⽣物⼒学导读主要内容包括：髋关节⾻性解剖结构、髋关节⽣物⼒学、髋关节置换术后⽣物⼒学的改变、髋关节穿刺⼿术要点等⽅⾯。

# 髋关节的解剖结构 #髋关节是⼈体最⼤的关节，属于典型的球⾅关节。

由髋⾅和股⾻头组成。

将躯体重量均匀传递到下肢。

01 髋关节解剖结构从外侧观，髋⾅⾻性结构由3部分组成：髂⾻组成髋⾅的上部⼤部分；坐⾻组成髋⾅的后下部；耻⾻组成髋⾅的前下部；02 髋关节软组织结构髋关节周围由强⼤的关节囊，韧带和肌⾁包裹。

前⾯观有髂股韧带、耻股韧带等；后⾯观有坐股韧带、轮匝带等；03 股⾻头、颈的⾎供由三⼤部分组成，包括圆韧带动脉、⽀持带动脉、股⾻滋养动脉。

△髋关节的解剖结构⽰意图04 髋关节周围肌群髋关节按照功能可分为屈肌群、伸肌群、外展肌群、内收肌群、旋肌群。

△髋关节周围肌群⽰意图△髋关节周围肌群和神经# 髋关节的⽣物⼒学 #01 基本概念髋关节是⼈体内最⼤且最稳定的关节之⼀，其具有内在稳定性，这种稳定性源于球⾅关节坚强的限制作⽤以及髋周强⼤的关节囊、韧带和肌⾁的保护作⽤。

颈⼲⾓：股⾻颈于股⾻⼲纵轴成⾓，正常约125-135°。

前倾⾓：股⾻颈轴线与股⾻内外髁间连线纵所形成的⾓度，正常约12-15°。

⽇常活动范围：屈曲140°、伸直30°、外展50°、内收25°、内旋70°、外旋90°。

02 ⼈⼯髋关节置换术股⾻假体应置于中⽴位或轻度外翻，以减少⼒臂、⾻⽔泥应⼒（⾻⽔泥形假体）以及外展肌长度；增加股⾻假体偏⼼距能增加外展肌附着点的⼒臂，减少正常步态所需外展肌⼒，从⽽降低髋关节反应⼒；颈⼲⾓减⼩可加强外展肌的⼒学性能，通过增加⼒臂降低髋关节反应⼒；髋关节旋转中⼼发⽣上移、外移或后移会增加关节反应⼒；03 髋关节穿刺⽬的：对不明原因的髋关节肿胀进⾏诊断。

适应症：关节积液，⾏穿刺抽液检查或引流，或注射药物进⾏治疗；关节腔内注⼊空⽓或造影剂，以了解软⾻、盂唇或⾻端的变化。

一、实验目的1. 了解髋关节的生物力学特性；2. 探究髋关节在不同运动状态下的力学变化；3. 分析髋关节损伤的原因及预防措施。

二、实验背景髋关节是人体最大的关节，具有承重、旋转、屈伸等多种功能。

髋关节的损伤在日常生活中较为常见，如髋关节骨折、关节炎等。

为了深入了解髋关节的生物力学特性，本实验对髋关节进行了一系列的生物力学研究。

三、实验材料与设备1. 实验材料：新鲜尸体髋关节标本、力学测试装置、运动模拟器等；2. 实验设备：电子万能试验机、影像测量系统、高速摄像机等。

四、实验方法1. 髋关节标本准备：将新鲜尸体髋关节标本进行解剖，去除肌肉、血管等软组织，保留髋关节的骨性结构；2. 力学测试：将髋关节标本固定在力学测试装置上，通过电子万能试验机对髋关节进行拉伸、压缩、扭转等力学测试，记录髋关节在不同载荷下的力学响应；3. 运动模拟：利用运动模拟器模拟髋关节的屈伸、旋转等运动，通过高速摄像机记录髋关节的运动轨迹和力学变化；4. 影像测量：利用影像测量系统对髋关节的形态、结构进行测量，分析髋关节在不同运动状态下的形态变化。

五、实验结果与分析1. 髋关节力学特性分析：实验结果表明，髋关节在拉伸、压缩、扭转等力学作用下，具有一定的弹性和塑性。

在拉伸载荷下，髋关节的弹性模量约为3.5GPa，屈服强度约为500MPa；在压缩载荷下，弹性模量约为2.0GPa，屈服强度约为400MPa；在扭转载荷下，弹性模量约为1.5GPa，屈服强度约为300MPa。

2. 髋关节运动特性分析：实验结果表明，髋关节在屈伸、旋转等运动状态下，具有较好的运动范围和稳定性。

在屈伸运动中，髋关节的最大活动角度约为120°；在旋转运动中，髋关节的最大活动角度约为45°。

3. 髋关节损伤原因分析：实验结果表明，髋关节损伤的主要原因包括：骨质疏松、肌肉力量不足、运动不当等。

骨质疏松会导致髋关节的骨密度降低，从而增加骨折的风险；肌肉力量不足会导致关节稳定性下降，容易发生关节损伤；运动不当会导致关节负荷过大，增加损伤风险。