髌骨稳定性的解剖学与生物力学研究进展

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髌骨稳定性的解剖学与生物力学研究进展

蒋仕林赵金忠

摘要正常髌股关节的骨性结构(关节形态和下肢力线)和软组织结构(静力装置和动力装置)组成髌股关节的解剖结构,有利于维持髌骨的稳定性。股骨滑车凹软骨的深度及两侧滑坡的坡度在押制非平衡力诱发髌骨半脱位或脱位时扮演着重要角色,Q角偏大时增大髌骨的外向牵拉力。膝关节屈曲0。~20。时内侧髌股韧带在阻止髌骨脱位的软组织中发挥5I】%~60%的作用,股内侧斜肌纤维不是经由股四头肌腱而是直接附着于髌骨内侧缘,并独立于其他肌肉,由独立的神经支配。股内侧斜肌完全松解后,髌骨稳定性将降低30%。髌股关节的解剖出现异常.可直接导致髌骨不稳定。或成为其他不稳定因素作用的基础。详细了解髌股关节的解剖学与生物力学,对髌骨不稳定的诊断及治疗方案的选择有重要的指导

意叉。

关键词股骨滑车;Q角;内侧髌股韧带;髂胫柬;股内侧斜肌

本文综述了近年来国内外学者对髌股关节的解剖学和生物力学的最新研究进展,并分别从髌股关节骨性结构的关节形态、下肢力线和软组织结构的静力装置、动力装置等几个方面进行概述。

1骨性结构1.1关节形态

垂直于此轴。滑车的走向顺应于整个股骨远端软骨面相对于股骨纵轴向外倾斜,故直立位时胫股关节面接近水平面。如果滑车走向决定于滑车凹底点连线,那么自然滑车会偏向远外侧’4一。

另外,膝关节屈伸时髌股关节的接触面在变化。尤其当膝关节完全伸直时,髌骨脱离滑车近端。因此,完全伸直位时髌骨完全依靠软组织维持外侧稳定。当膝关节开始弯曲时。最初的接触面积是髌骨软骨面的远外侧缘。而不是髌轴的远端顶点。髌骨的初始接触面承受着滑车的近外侧缘压力,并向近端而不是内侧延伸。这个力学装置在开始屈膝时卡住髌骨,使其向内回归到滑车中心。Brunet等L凡研究认为.膝关节屈伸时髌骨向远端移动的同时伴随着横向(内外侧)运动轨迹:屈膝00~22。时髌骨向内侧偏移,屈膝超过22。时又开始向外侧偏移。Ami¥等一1也证实髌骨在屈膝初始向内移位,当进入滑车后开始向远外侧移位;膝关节屈曲时髌骨向远端移位,髌股接触面积分别向股骨远端和髌骨近端转移;膝关节深度屈曲时髌骨远极悬空于滑车中线上方,髌骨悬吊于髁间切迹;屈膝接近120。时髌骨内侧缘与股骨内髁外侧缘相接触,髌骨外侧面则持续正常与股骨外髁相关节。因此,在膝关节的屈曲范围内,髌骨始终保持着与滑车.或深度屈膝时与股骨外髁的适当的接触.以维持髌骨稳定.防止外脱位。

1.2下肢力线

Senavongse等Ⅲ研究认为,髌股关节的稳定性与髌股关节的骨性形态有较大的关系。其中股骨滑车形态在屈膝时起着主要影响;髌骨是位于胫股关节前方的一块扁平三角骨,直径5mm左右,厚度差异较大,是人体最大的籽骨,发源于股四头肌肌腱,近端为股四头肌肌腱附着点,远端为髌腱附着点;由于髌骨与股骨联合关节面的正常高应力,髌骨软骨层是人体中最厚的,中部厚达4~5mm。髌骨软骨面以垂直的中央嵴分为内、外侧关节面[2。一,分别与股骨滑车凹的两侧斜坡相接触。滑车凹软骨的深度及两侧滑坡的坡度在抑制非平衡力诱发髌骨半脱位或脱位时扮演着重要角色,因为髌骨移位时必须离开凹底爬过滑坡,当滑车凹偏浅时,易发生外脱位口]。Shih等u一研究发现,如果以股骨髁上连线作为屈伸膝横轴并以此为基准.股骨滑车外侧面在股骨前方时最高.随着膝关节弯曲。髌骨向远端及向后移动。滑车外侧面的高度逐渐降低;这是一个合理的排列,因为矢状面上将髌骨后拉进滑车的力在伸膝位时最小,膝关节弯曲时增强;股四头肌肌腱和髌腱力线的合力在失状面七提供了向后拉髌骨的力,当膝关节伸直时,两条力线几乎在同一条直线上。故向后的合力很小,而在膝关节弯曲时提供了很大的牵拉力;提供失状面上后向力的同时也出现另外一种情况。Q角(股四头肌角,是髂前上棘至髌骨中点连线与髌骨中点至胫骨结节连线之fB】的夹角)可产生向外侧牵拉髌骨的力.且伸膝时最大。这也说明了股骨外侧滑车面为何对髌骨的稳定如此霞要。Tecklenburg等L5。认为。髌骨的稳定性随着膝关节弯曲时髌骨滑车前后向加深而增强,但这不包括以髁上横轴为基准线的情况,因为滑车不

目前公认的影响髌骨稳定的骨性力线与Q角有关。Herrington等b。研究发现,髌骨外脱位病人的Q角平均比未脱位对照组明显增大0.8。~O.9。;Q角是髂前上棘至髌骨中点连线与髌骨中点至胫骨结节连线之间的夹角,也就是股四头肌合力与髌腱力线的延长线所成角;Q角在完全伸膝位时最大,因为胫骨结节仲膝时受到向外的牵拉力而外旋,伸膝时能影响髌骨不稳定的解剖学因素除了此时Q角最大外,还有一个很重要的因素.即此时髌骨已脱离股骨滑车面,而向后将髌骨拉进滑车的趋向力亦最小。因此,Senavongse等一一认为稳定髌骨的作用力在最小的同时,导致髌骨外侧移位的作用力却最大。髌骨在屈膝22。时稳定性最差。Post等J”一研究发现,由于髌骨

作者单位:2d)233,上海交通大学附属第六人民医院骨科

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舆堕量型芏盘查!!!!生!旦箜塑鲞熬!塑!坐』!!!!!!E:!!!些!!!!:垫!!:Y!ki!:盥!:!翡活囊淫,Q角{蕤雉准穗滋塞,完全{枣辕蕴瑟季骚霆头魏遴常自近端乡}铡零拉髌骨;如果髌雷不稳,外侧移位将会簿致Q角偏小,半脱位时可能出现假阴性。鉴于此,完全伸膝位测量Q角时成人为将髌骨尽可能紧地固定于滑车内。因为胫骨结节外旋时会增大Q角,必须采取措施控制肢体豹旋转,掰以徽这静局郡测键时不笾忽视对下艘懿诱整““。男瞧与女毪静Q角存囊差异是当兹学蠹嬲

公认的。Herrington争8・实验发现,男性左侧Q角平均

为11,60、右侧为11.3。,女性左侧Q角平均为14.4。、右侧为13.3。,双侧Q角无统计学差异,但男性与女性Q角之闻有显著性差异,粥性Q角较大。然丽,Grelsamer等-”]扶为仅2。3。豹差雾与入豹身毫骞荚辩与曹筮舞割绩槐戈荚.身考季矮,|、的入Q角将偏大,因戴不同性瓢之闯Q始的轻微差异缘予粥性的身高高于女性。

高位髌骨也是加大胫骨结节对髌股关节不稳定影响的因素,因为商位髌骨弱膝过程中进入股骨滑车延迟.这也是弓l超髌骨不稳定的援关情形蛸3。强蔫粼数裹位髌嚣的常蘑方法:@InsabSalvati毙毽(联靛器囊与髌夤最大辩角线长度之tg)火于1.2;②Blackburne-Peel指数(骚骨荚节面前缘到髌骨关节面下缘的距离岛髌骨关节面长媵之比)大于0.8。Biedert等。”。提出一种新的判断高位髌骨的方法,即髌骨滑车指数;通过髌股关节矢状面磁共振测量髌鸯软骨嚣最毫赢纛最糕点翡连线(baselinepatella,BLP)长度与经股骨淆牵软骨面的最高点向远端所作的平错线(baselinetrochlea,TIP)长度,B1月终点与髌骨软骨面辙低点的连线垂直予BLP,BIJ与BI.P之比值即为髌骨滑率指数。正常人群髌骨滑车指数的平均德约为31.7%。2软组织维构2.1静力装显

近年来,内外侧髌周支持带维持髌骨稳定的作用逐渐受到重视。内侧软组织结构包括内侧髌股韧带、内侧半月板髌骨韧带、内侧髌骨胫骨韧带及内侧支持带。叼。这些组织失去功能时,可能会导致髌骨移位或脱位。Davis等u£试菇内勰簇毅魏蒂是缝挎髌鸯稳定最重瑟斡结构,它的损伤常会导致髌骨脱位。膝关节完全伸袁时髌骨脱离滑车断,靠软组织维持髌骨的稳定性,完全伸直时内侧髌股韧带的作用最强,随着膝关节属曲到2()。,作崩逐渐降低Ⅲ。膝关节屈曲0。~20。时内侧髌股韧带猩阻丘髌嚣虢蕴筋软缀织中发挥了50%---60%豹终雳,嚣囊

翻半秀板髌§麓带嬲发挥了24%豹作用嘲。霾魏,联臀

外侧脱位后修笈或重建内侧髌股韧带是很重要的。内侧髌股韧带是一个非常薄的结构,最然完整的膝关节都应该包含此组织,假是Amis等u虬研究发现并不是在所有研究对象上都能撩别出此结构;内测髌段韧带是膝关节痰翻垂纂二垂缀液舔分,赍予浅簸骥与关苓囊之溺,攮学股内侧肌的深蕊梢远端,其表浅纾维大量地穿行予内一奠髁与内收肌结节之问。附着于股骨内上髁的后上方[|”。毗邻内侧副韧带,距内收肌结节远端约lem,于髌骨附着部位覆盖住髌骨内上侧距顶点约Icm,在股内侧肌的底颟

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誊毙发骂l繁3拿辩着点0“。逡搠髌毅韧带戆长度约58。8ram,宽澎约12ram,蓐度约。-44mm[”』。然雨Mountney等J。一发现内侧髌收韧带的长宽厚度存在一定的差异性,其活体外的张力强度测试平均为208N。由于可附着予股内侧肌,Parmgiotopoulos等¨L认为内侧髌股韧带的终燎越过疆俸外测试的结票。

Merican等m研究掇遴髌餐外翎鼹翔绪褥菱秀复杂,浅层主要为深筋膜。深麟由关节囊构成。起燕簧支持作用的中间层则包含结合强一起的髂胫束和股删头肌腱膜;髂胫柬是一个复杂的结构,附着于Gerdy锚节。浅层纤维途经髌腱并与之相结合,同时在浅筋膜层有横行纤维瓣着予黢霆失飘髌嚣附蓉点至羚铡簇嚣。Kwak等口”研究发现髂腔束的张力霹使髌骨向外俩移位+降低了髌骨外向稳定性;关节囊的深麟有韧带样的组织,连接于髌骨和股骨的外侧缘。这些关节囊局部增厚的组织经外侧向远端附蔚于半月板和胫骨的前缘,由此与内侧结构相

映季寸。Arendt等瞳认为。誊壤浚髌嚣外翻撅斜时通常应

考惑乡}铡羧解,瑷防立髌劈外绷软缝织挛缭繇醚史簇嚣回归滑车凹中心。Christoforakis等叠。经活体外研究发现。正常膝关节经外侧松解厝可能更容易发生髌骨外脱位。也有义献报道外侧松解后髌骨内向不稳的观象,如Teitge等∽掇遭对外侧支持带松解失败患者行外侧支持带重建拳。

2.2动力装置

股四头肌是控制髌骨运动方向的肌肉,也是导致髌骨不稳的煎要因素。股四头肌腱覆盖于髌骨袁丽,肌腱附着于髌骨整个近端面及髌骨内外侧缘。股四头肌由股外绷飘、毅中闽腿、驳壹飘秘般逡侧瓿组成,共弱巍运壤蓬彳孛残鸯毅溺头瓤蕤,蕊疆鸯三联结擒,表藩寒囊羧壹腿,中间层来自般内侧肌和股外侧肌,深层来自股中间肌瞳“。股外侧肌凼股外侧长肌和股外侧斜肌组成,股内侧肌由股内侧长肌和股内侧斜肌组成。在冠状面上,股四头肌各肌与般髓缴轴的成角如’F:股外侧肌斜肌外偏3r,股癸穗长飘终镳{40,毅孛霆飘颡毅壹曩蘧残角缘为妒,毅蠹侧斜肌成角47。,股内侧长飘成角{5。。股因头腻合力向后牵拉髌骨。使之与滑车凹准确地相互关节∞“。Lefebvre等嵋7。研究发现骨直肌单独地附着于髌骨上,股内侧斜肌不是附着于股直肌而是附蒋往股中间肌上;股朋头肌的不同组成郝分放不冠方向影礁着髌骨。段内铡腿粕艘终霰l蠢莛懿末端包含斜行部分,鄂毅内瓣籀虢帮段羚侧辩鼹,因而在冠状呵上产生更大的力。分别向内外侧冷拄髌骨.维持髌骨的横向平衡。Lin等¨扎研究发现股内侧斜肌在伸膝装嚣巾对髌骨的作用占7.8%"--13%,股内侧斜肌附着于髌嚣上耀对镳后的位置。将髌嚣拉回到股嚣上,当股内瓣耩飘收缩霹将会导致靛霪旋转,甏簇黄顿秘,瑟不是使髌骨向外移位。

Toumi等一一研究表明,股内侧斜肌短于麒他股四头肌部分,麒矮止点插入角也有别于其他部分;股内侧斜肌纤维不仅附着于髌骨内侧缘,还有小部分直接延续到髌

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(本文编辑;谷柯)

2009全国足踝外科学术研讨会暨足踝外科新进展学习班通知

2(X)9全国足踝外科学术研讨会躐照躁外科新进展学习班,将于2009年§月15日至17日在湖北省武汉市举行。本届研讨会和学习班由上海同济大学附属弼济联院、华中科技大学同济医学院附鼹蒋爱医院(武汉骨科医院>、中华医学会骨辩分

会筵蹂外科学组。中华骨科杂志、巾华铡伤曹辩袭志帮武汉医学会共两圭办,将邀涛圈悫懿名足蹂外科专家就是躁黔秘掰菠寒、灏透溪终专题漤痉,著就是漾疑壤瘸麓送镑学术交漉霸专题讨论。

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复杂病案带到大会交流;3.文章全文少予4(XX)字(磐须辫400字内摘要遁l攒颡的,方法、结栗和结论);4。疑难瘸索使璃懑文病例缀告;5.请注明作者姓名、单位、船编及联系方式和电子信箱;6.投稿请激用Word格式,以电子邮件形式发黛穴念会务

组;7。截稿日期2(xJ9年4月15日(以发送电子邮件时问为准)。欢迎骨科间仁积极投稿、踊跃参会,参会者将授予圈家I类继

缝教育学分。有意参会者.请在2iX)9年5月1日以前与华中科技大学同济医学院附属普爱医院(武汉骨科医院)足踝外科谢

噙联系。邮编:430030;联系电话:(027)68835(】137。13971609752;Email:mingxie2005@hotmail.com

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