膝关节弓弦力学解剖子系统

发布时间：2023-09-11文字来源：未知点击数：

膝关节弓弦力学解剖子系统由静态弓弦力学解剖单元和动态弓弦力学解剖单元及辅助装置组成。膝关节静态弓弦力学解剖单元以股骨、髌骨、胫骨、腓骨为弓，连结这些骨骼的关节囊、韧带、筋膜为弦。其功能是维持膝部的正常位置，膝关节动态弓弦力学解剖单元是在膝关节静态弓弦力学解剖单元的基础上加上附着于股骨、髌骨、胫骨、腓骨的肌肉组成。其功能是完成膝关节的运动功能。
（一）静态弓弦力学解剖单元---弓
1、股骨  股骨的关节部分包括两个髁。在后侧，它们呈圆形并相互平行；在前面，两个髁向前变平，而且内侧向外倾斜，以致内髁更长。正常时外髁的髌骨面比内髁更为突出，该突出的大小也有所不同。内髁表面呈“V”形切迹，而外髁呈沟形。位于股骨前侧的这些切迹与胫骨互为关节。在膝关节完全伸直时，两半月板前角恰好嵌入这些切迹内。
2、胫骨  胫骨上面有两个圆形的髁，但是内髁呈椭圆形，而且从一侧到另一侧和前后侧，呈轻度凹陷。外髁较接近圆，左右呈凹陷，两个髁被关节软骨覆盖，并进一步延伸向胫骨的内侧后面。
3、髌骨  根据关节屈曲的程度，髌骨与股骨关节面的上面呈不同程度的接触。其为股四头肌在发育中形成的籽骨。髌骨主要由髌底、髌尖、髌内侧缘及髌外侧缘组成。
从力学上分析，髌骨加增强了股四头肌的功能，同时又是保护膝关节前面的一个重要装置。髌骨由中央嵴分成内侧和外侧两个面。在髌骨内缘有个小关节面，仅在屈曲到最大限度时，才与股骨髁相接；通过关节面的横嵴，将髌骨再分为上、中、下3个面，只有当膝关节充分伸直时，最下方的关节面才能和股骨相接连。当膝关节屈曲约30°时，才与中面相接触。当膝关节屈曲约90°或以上时，髌骨的上面才与股骨相接触。
（二）静态弓弦力学解剖单元---弦
1、膝部的韧带
（1）前交叉韧带  起于股骨外侧髁内面的后部，韧带的平均长度为38mm，平均宽度为11mm（图3-24）。以一种半环形片段的形式与髁间切迹相连。韧带附着点前边界平直，后边界为凸形。韧带向前、远侧及向内侧走行，止于胫骨。前交叉韧带可以限制胫骨在骰骨上向前滑动。
 
图3-24 前交叉韧带（前面观察）示意图
2、后交叉韧带  起于股骨内髁外面偏前无关节面处，平均长度为38mm，平均宽度为13mm。与前交叉韧带一样，其起点也呈半环状，水平走向，附着点的上边界平直，下边界呈凸形。后交叉韧带能提供限制胫骨相对股骨向后滑移的大部分限制力。
3、胫侧副韧带
胫侧副韧带呈扁宽三角形，基底向前，为内侧关节囊纤维层加厚的部分。胫侧副韧带分为浅、深两层，两层密切结合无间隙。
①深层  较短，构成关节囊的一部分，即内侧关节囊韧带。又分为前、中、后三部分。其后1/3又称为后斜韧带。深层纤维附着于股骨及胫骨内侧关节面之边缘，前后与关节囊相续，紧密附着于内侧半月板上。后斜韧带起于前部纤维后上方1cm处的内收肌结节，向后下分为三束止于胫骨、关节囊及腘斜韧带。
胫侧副韧带与半膜肌肌腱纤维相连，当屈膝60°时，韧带松弛，但可由半膜肌牵拉而使之紧张，同时也牵拉内侧半月板后移，以免受到股骨和胫骨关节面的挤压，所以后斜韧带具有动力性和静力性双重稳定作用。
②浅层  纤维较长，位于深层之外，是坚强扁平的三角形纤维带。它起于股骨内上髁内收肌结节附近，止于胫骨上端的内面，位于胫骨关节面之下约2～4m处。部分纤维较长，远端止点可达胫骨内侧髁关节面下7cm处。前部纤维纵行向下，长约1cm，亦称为前纵部，止于鹅足下2cm处。前纵部与胫骨上端之间有粘液囊，关节活动时有利于韧带前后滑动。
4、腓侧副韧带
腓侧副韧带呈圆条状，长约5cm。其近端附着于股骨外上髁，位于腘肌沟的近侧，向下后方止于腓骨头尖稍前处。它将股二头肌腱分为两部分，与外侧半月板之间被关节囊和腘肌腱隔开，该韧带后方的关节囊较肥厚。腓侧副韧带可分为深、浅两部，深部为外短韧带，浅部为腓骨长肌向上的延长部分。腓侧副韧带与外侧半月板被腘肌腱分开。
5、髌韧带
髌韧带为强壮扁平的韧带，长约5cm。它在近端起于髌骨下极，在远端止于胫骨结节，其位于髌骨前面的浅层纤维与股四头肌腱的纤维相连续。股四头肌肌腱内、外侧部分别从髌骨的两侧通过，止于胫骨粗隆近端的两边。这些纤维性增宽部分与关节囊融合，形成髌骨内外侧支持带。
（三）动态弓弦力学解剖单元
在膝关节静态弓弦力学解剖单元的基础上增加骨骼肌为弦。
1、膝关节前侧肌肉
（1）股四头肌
股四头肌是膝周围最强大的肌肉，股四头肌附着在髌骨的近端，为伸膝装置。它包括股直肌、股外侧肌、股内侧肌及股中间肌四个不同的部分，有共同的肌腱止点。
①股直肌  股直肌有两个头，直接（或间接）起于髂骨，然后融合形成肌腹，在大腿前部向远端走行，然后逐渐变细，在髌骨上极近端5-8cm处形成肌腱。股直肌大约占股四头肌横切面的15％（图3-25）。
 
图3-25 股四头肌的分布示意图
②股外侧肌  起点为宽带状，从转子线近端开始，沿粗线向下延伸。股外侧肌远端有一纤维性增宽部分与髌骨外侧支持带相混合。并通过它与胫骨直接相连。
③股内侧肌  起于转子线的远端，沿螺旋线走行至粗线内侧唇。该肌肉最远端的纤维起于大收肌肌腱，几乎水平向前走行，加入共同的肌腱，止于髌骨的内侧缘，这部分肌肉为股内斜肌。与股外侧肌一样，股内斜肌也有一个远端纤维性扩大部分，与髌内侧支持带混合。
④股中间肌  起于股骨干的前外侧面，在内侧，其部分肌纤维与股内侧肌混合。
这四块肌肉在远端混合在一起形成股四头肌腱，向前延伸至髌骨形成髌韧带（图3-26）。
 
图3-26 股四头肌群分布示意图
股中间肌和股直肌几乎垂直地止于髌骨上缘，而股内侧肌和股外侧肌纤维则斜行止于髌骨。股四头肌腱分为三层结构：浅层由股直肌组成，中间层由股内侧肌和股外侧肌组成，深层由股中间肌组成。
股四头肌腱在远端通过一个扩张部向前连于髌骨。在大部分情况下，只有来自股直肌部分的肌腱纤维与髌骨上的远端相延续。然而在一些情况下，来自股外侧肌的纤维可直接与远端相连。另外，股内侧肌和股外侧肌形成的扩张部通过髌骨支持带与胫骨相连。股四头肌群的最主要功能是伸膝、屈髋，维持人体直立、行走及跪跳等功能活动。
（2）缝匠肌
缝匠肌为全身最长的肌肉，起自髂前上棘，向远端和内侧走行于大腿的前部，形成收肌管的顶部，止于胫骨上端内侧面。在远端，缝匠肌肌腱变得宽大，分散分布的肌腱纤维与膝内侧第一层混合在一起。缝匠肌、股薄肌和半腱肌的肌腱共同组成鹅足。缝匠肌肌腱扩展部较表浅，覆盖股薄肌和半腱肌的止点。
缝匠肌收缩时能屈髋、屈膝，并可使已屈的小腿内旋，对膝关节内侧起稳定作用。缝匠肌由股神经分支支配。
2、膝关节后侧肌肉
（1）股二头肌
股二头肌长头起于坐骨结节，短头起于股骨嵴外侧之下部及外髁上线，二者融合一起，止于腓骨小头及其前部之筋膜，功能为伸髋屈膝，并使膝微外旋。
（2）半腱肌与半膜肌
半腱肌起于坐骨结节，向远端走行，位于半膜肌表面内侧；半膜肌起于坐骨结节上部和外侧凹陷处，二肌下行，与缝匠肌、股薄肌形成鹅足。半腱肌的止点正位于胫骨上股薄肌止点的远端，形成平均宽度约为20mm的联合结构。
半腱肌、半膜肌有伸髋屈膝及内旋膝的作用（图3-27，3-28）。
      
图3-27  股骨后侧肌肉示意图   图3-28  股骨后侧肌肉示意图
（3）腓肠肌
腓肠肌以一个外侧头起于股骨外侧髁，以一个大的内侧头起于股骨的腘面和股骨内侧髁（图3-29）。外侧头有一大的肌性起点，但内侧头起于内侧髁与内侧副韧带的附着点相邻部分，为腱性结构。在膝关节以下，两头向中线靠拢，再向下与比目鱼肌合成为小腿三头肌，在下端形成约为15cm长的跟腱，止于跟骨结节。
腓肠肌的主要功能为跖屈踝关节和屈膝。
 
图3-29  膝关节后侧肌群示意图
（4）跖肌
跖肌有一小的肌腹，起于股骨外上髁线，位于腓肠肌外侧头的深面。它形成一条非常细长的肌腱，向远端走行位于腓肠肌内侧头的深面。大约7％的人跖肌缺如，形成一退化的结构。
3、膝关节内侧肌肉
（1）股薄肌
股薄肌宽而薄，起于耻骨下支，沿大腿内侧向远端走行，止于鹅掌。股薄肌能屈膝并使之内旋。
（2）耻骨肌
耻骨肌位于内收肌之上。起自耻骨梳，止于股骨粗隆至股骨嵴一线的上半。
（3）内收长肌
内收长肌起于耻骨体前面，止于股骨嵴内侧唇。
（4)内收短肌
内收短肌起于耻骨体及其下支的前面，止于股骨嵴的内侧。
（5)内收大肌
内收大肌分两部分，内侧部及坐骨部。前者起于耻骨下支及坐骨支，后者主要起于坐骨结节，该肌止于股骨嵴全长及股骨内髁的内收肌结节。
内收诸肌的主要功能是使大腿内收。耻骨肌、长收肌、内收短肌、内收大肌又能屈股并使其外旋。
4、膝关节外侧肌肉
（1）腘肌
腘肌起于股骨外侧髁的前方，向后下越过关节时居关节纤维囊与滑膜之间。腘肌的作用主要是在膝关节屈曲时，与半月板股骨韧带共同控制半月板的活动。并能在膝关节负重位时，通过使股骨外旋转，从而使膝关节解锁以允许屈曲，在收缩时拉小腿内旋，防止内收。
（2）阔筋膜张肌
阔筋膜张肌起自髂骨翼前部，髂前上棘及其下切迹的外缘。肌膜长约15cm。向下在大腿上中1/3交界处止于髂胫束两层间。髂胫束为阔筋膜在大腿外侧的增厚部分。其上端始于大转子处，下行越过膝关节止于胫骨外侧髁。该肌收缩可拉紧已伸直的膝关节而使之稳定。
（3）股二头肌长头与半腱肌
股二头肌长头与半腱肌共同起于坐骨结节及骶结节韧带，短头起于股骨嵴下半外唇，在长头深面与之相结合。当膝关节屈曲时，股二头肌肌腱可在外侧皮下摸到。在内侧，有两条肌腱非常明显。
（四）辅助装置（图3-30）
1、皮肤  腕部的皮肤较薄。
2、脂肪组织  腕部脂肪组织较少，为人体的机械减震装置。
3、滑液囊
（1）髌上囊
位于股四头肌肌腱深面，髌底之上方，为膝部最大的滑膜囊。往往与膝关节腔相通，而被视为膝关节滑膜腔的一部分。该滑囊与股骨之间有一层脂肪，可避免髌上囊与股骨粘连。起于股骨下端之膝肌附于髌上囊。屈曲时髌骨向下移则髌上囊随之下移；伸膝时膝肌可拉髌上囊向上。膝关节腔的上界大约在髌骨上缘上方3cm处，但如果与髌上囊相连则可高出髌骨上缘达7~8cm。
（2）腘肌腱囊
腘肌腱囊与膝关节外髁腔相通，位于腘肌腱和外侧半月板、胫骨外髁、胫腓近侧关节之间，能减缓腘肌腱和其它坚硬结构间的摩擦及撞击。有时该囊与胫腓近侧关节相通，从而使膝关节腔也与胫腓近侧关节相交通。
（3）腓肠肌囊
腓肠肌囊位于腓肠肌内侧头深面，通常与内侧髁腔相通。该囊还与位于半膜肌深面的一个囊交通，因而它可以使半膜肌囊与膝关节交通。
（4）髌前囊
髌前囊在髌骨前面，位于深层皮下组织内，在髌骨下半及髌韧带上半与皮肤之间，有时其范围可高过髌骨。髌前皮下囊的存在可以允许膝前的皮肤自由活动，该囊可分为两个：浅层位于阔筋膜与股四头肌腱之间为髌前筋膜下囊；深层在股四头肌腱与髌骨骨膜之间为髌前腱下囊。受伤后肿起，有时髌前皮下囊可分成两部分，不要误以为骨折。
（5）浅层髌下囊（髌下浅囊）
浅层髌下囊介于皮肤与髌韧带、胫骨结节之间，可与髌前皮下囊相通连，可减少跪位时的摩擦。多次跪位摩擦导致该囊发炎时，称为侍女膝。
（6）深层髌下囊（髌下深囊）
深层髌下囊介于髌韧带深面与胫骨上端前面之间，为固有滑囊。
（7）鹅足囊
鹅足囊位于缝匠肌腱、股薄肌腱、半腱肌腱的深面与胫侧副韧带之间，该囊大而恒定，临床发病机会较多。
（8）半膜肌囊
半膜肌囊位于半膜肌与腓肠肌内侧头浅部之间。
 
图3-30  膝关节滑囊示意图
（五）关节
由股骨下端、胫骨上端和髌骨构成。关节腔内的辅助结构有膝交叉韧带（前、后交叉韧带）和内、外侧半月板。关节囊较薄而松弛，附着于各骨关节软骨的周缘。关节囊的周围有韧带加固。前方的叫髌韧带，是股四头肌肌腱的延续（髌骨为该肌腱内的籽骨），从髌骨下端延伸至胫骨粗隆，在髌韧带的两侧，有髌内、外侧支持带，为股内侧肌和股外侧肌腱膜的下延，并与膝关节囊相编织；后方有腘斜韧带加强，由半膜肌的腱纤维部分编入关节囊所形成；内侧有胫侧副韧带，为扁带状，起自内收肌结节，向下放散编织于关节囊纤维层；外侧为腓侧副韧带，是独立于关节囊外的圆形纤维束，起自股骨外上髁，止于腓骨小头。

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