膝关节 | 胫股关节与髌股关节

膝关节的解剖知识和运动功能学是理解损伤的大多数机制和进行有效治疗必备的先决条件。本篇文章主要讲解组成膝关节的胫股关节和髌股关节。

01

解剖对位

股骨干远端略微向内倾斜，这个倾斜的方向是股骨近端125°的正常倾斜角度造成的。由于近端胫骨的关节面几乎是水平的，膝关节在侧面形成一个170-175°的角度。

膝关节冠状面正常对位变化是很常见的。小于170°的外侧角称为膝外翻，俗称X型腿；相反，超过大约180°的外侧角称为膝内翻，俗称O型腿。这两种异常的对位模式，会经由下肢运动链对髋、膝、踝、足产生不良影响。

02

胫股关节

胫股关节是又大又凸的股骨髁和近似平面的胫骨平台之间形成的关节、股骨髁较大的表面区域，允许膝关节进行跑步、蹲坐和爬山等活动即矢状面内的广泛运动。关节的稳定并非因为骨的相互适合，而是受肌肉、韧带、关节囊、半月板及其他结构和身体重力等所产生的合力及限制所影响的。

骨运动学

胫骨关节拥有两个自由度：在矢状面内的屈曲和伸展以及水平面内的内旋和外旋，其中水平面的旋转运动需要膝关节保持屈曲“解锁”状态。膝关节在水平面内的旋转运动只能被动发生或伴随屈伸运动产生，且局限在6°-7°的范围内。

矢状面的屈曲和伸展

水平面的内旋和外旋

屈曲和伸展

膝关节的屈曲和伸展绕着一个自内向外的旋转轴发生。运动范围因年龄和性别不同会出现差异，但是一般来讲，健康人的膝关节都能从130°-150°的屈曲状态旋转到0°位甚至超过5-10°的伸直状态。

屈曲和伸展的内外旋转轴不是固定的，而是在股骨髁内移动。旋转轴弯曲的轨迹被称作渐屈线。旋转轴的轨迹受股骨髁位置的影响。

移动的旋转轴在临床上有着重要意义。许多附着在膝关节的外部装置（如铰链式矫形器）都是绕着固定的旋转轴运动。因此当膝关节运动时，外部装置可能在与膝关节存在一定的误差角度。这个误差角度可能引起外部装置对皮肤的摩擦与损伤。为了减少这种影响，必须注意使外部装置的固定轴尽可能近地靠近膝关节旋转的“平均”轴。

内旋和外旋

膝关节的内旋和外旋沿着纵向旋转轴发生。该运动又被称为轴向旋转。一般而言，轴向旋转的自由度随着膝弯曲的增大而增大。弯曲到90°的膝关节允许40-45°的完全旋转。外旋范围超过内旋范围，大概是2:1。在膝关节完全伸展时，轴向旋转受到最大程度的限制。这是由于韧带、关节囊的被动拉力和肌肉的主动拉力以及关节内骨性结构的适应在很大程度阻止了膝关节的旋转。

关节运动学

“拧紧”旋转——扣锁机制

胫股关节不是一个简单的屈戌关节，由于股骨内侧髁比外侧髁长1.7cm，导致在屈曲和伸展时，胫骨相对于股骨存在一个螺旋轨迹的运动：由屈曲到伸展的过程中，胫骨相对于股骨需要大约10°的外旋，相反，伸展到屈曲的过程中，胫骨相对于股骨需要大约10°的内旋。这种合并的外旋和伸展大大鞥加了膝关节的整体接触面积，提高了关节的稳定性，所以也被称为扣锁机制。

扣锁机制的力学至少受3个因素的影响：股骨内外侧髁的形状、前交叉韧带的被动张力和股四头肌的拉力。其中最重要的应该是股骨内外侧髁的形状。

伸展

当胫骨绕股骨伸展时，胫骨的关节面在股骨髁上向前滚动和滑动。当股骨绕着经股骨伸展时（如从蹲到站），股骨髁在胫骨平台上同时发生向前的滚动和向后的滑动。这些“相互抵消”的附属运动可以限制股骨在胫骨上向前平移的最大值。

屈曲

对于完全伸展至屈曲解锁状态的膝关节，胫骨必须先稍微向内旋转。这一动作需要腘肌完成，这块肌肉能外旋股骨以引起股骨绕胫骨运动，或内旋胫骨以胫骨绕股骨运动。

内旋和外旋

膝关节必须保持屈曲状态以使胫骨和股骨实现内外旋。膝关节屈曲后，内旋和外旋的关节运动涉及半月板与胫骨和股骨关节面之间的旋转。

03

髌股关节

髌股关节是髌骨关节面与股骨髁间沟之间形成的。帮助该关节保持稳定的有股四头肌产生的压力、关节面的契合和来自周围支持韧带与关节囊的被动限制力。髌股关节的异常运动和不稳定很常见，通常会导致慢性疼痛甚至关节退变。

当膝关节屈曲和伸展时，髌骨的关节面与股骨的髁间沟之间发生滑动。在胫骨绕着股骨运动时，髌骨相对于固定的股骨髁间沟滑动。由于髌韧带在胫骨粗隆上附着，髌骨在膝关节屈曲的过程中沿着胫骨方向滑动。

参考书籍：

[1] Kinesiology of the musculoskeletal system; foundations for rehabilitation

[2] Functional Anatomy：Musculoskeletal Anatomy, Kinesiology, and Palpation for Manual Therapists

[3] Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System