骨科基础 | 张颖：与髌骨脱位有关的股骨滑车解剖知识
作者：张颖 丁晶 占新华 刘礼金
单位：解放军昆明总医院全军骨科研究所北较场病区
髌股关节位于膝关节的前方，由髌骨、股骨滑车以及周围的关节囊、肌肉、韧带等组织构成。髌股关节的运动相当复杂，髌股关节的生物力学和髌骨在股骨滑车沟中的运动轨迹受多重因素影响，但股骨滑车沟的解剖学形态被认为是最主要的影响因素。如：股骨髁发育异常包括滑车发育不良或不全、滑车扁平化和凸面化等，就会出现髌骨脱位（Dislocation of the patella）。本文单独讲述与髌骨脱位有关的股骨滑车解剖知识。
股骨滑车(Femoral trochlear)又称髌面（Patellar surface）,位于两髁前面，在外侧髁上占面积较大。股骨内侧髁较外侧髁大，股骨内侧髁前后径内外侧径均较大，使得股骨在伸膝过程中伴有正常的旋转，股骨内外侧髁向前汇合成股骨滑车，纵向呈沟状，沟的外侧部比内侧部稍高，此面与髌骨关节面相合，构成髌股关节面。通常情况下外侧关节面高于内侧关节面，为髌骨提供外侧支撑，维持髌骨在膝关节屈膝过程中始终处于滑车中，可防止髌骨向外脱位。两髁的远端关节面为光滑的凸面，但形状不同，外侧髁关节面相对狭长，前方较为突出，轴线垂直向前；内侧髁关节面较宽广，轴线斜向内下；股骨垂直时，内侧髁位置较低，但股骨体向内下倾斜，所以两髁平面大致相等。正常普通纯侧位X线片（伸直位）和横断面CT（屈膝30°）测量滑车沟深度(trochlear depth)正常值范围≤4mm、滑车沟突起正常值为-0.8mm±2.9mm、股骨滑车沟角（sulcus angle）正常值范围≤145°、髌骨倾斜角正常值范围为2°±2°、髌股适合角为正常值范围±6°、Laurin髌股外侧角正常此角向外张开，髌股指数（Patellaofemoral index）正常情况下<1.6、轴向髌骨异位正常值范围≤2cm、骨性胫骨结节-股骨滑车沟之间的距离TTTG（Bony tuberosity-trochlear groove distance）正常值范围<20mm，软骨-腱性TTTG（Cartilaginous-tendon tuberosity-trochlear groove distance）等，这些和股骨滑车有关的参数都是临床测量髌骨脱位重要指标。如果外侧髁过短，则膝关节将出现外翻，并且髌骨位置出现不稳。股骨滑车关节面与髌骨关节面临界处有纵行嵴，也称为第二嵴，该嵴一般认为是纯软骨性质，在常规髌股关节切线位X线检查中不显影，但在MRI或造影检查中可清楚显示。髌骨嵴作为髌骨面与股骨滑车关节面相对合的特殊凸起结构，在髌股关节运动中具有重要的意义，可阻止髌骨左右滑动。
股骨滑车为髌骨提供了滑动的轨道，当髌骨从股骨髁上窝起始处向下滑行，途中伴随着髌骨先向内侧移动和倾斜，此时髌骨最容易脱位。当膝关节屈曲超过30°后，髌骨开始进入滑车时，下极先接触到股骨内侧髁，由于骨性阻挡，致使髌骨改变方向，出现向外移动和外倾；髌骨继续滑动下行，此时髌骨上极开始接触股骨外侧髁，使得髌骨在冠状面上开始向外旋转。当膝关节屈曲达90°时，髌骨滑动移至股骨远端，整个髌骨斜行嵴进入股骨滑车沟，髌骨关节面与股骨滑车关节面相匹配，使得髌骨固定在股骨滑车沟，稳定住髌骨，不会出现脱位现象。
髌股关节发育异常包括股骨滑车和髌骨的形态及位置异常，均可导致髌骨脱位，髌股关节不稳，排列不齐，髌骨软化以及髌骨关节炎等改变。前期文献中已专题阐述了髌骨发育不良（详见：张颖教授《与髌骨脱位有关的髌骨解剖知识》）。髌股关节的稳定性受到滑车沟的几何形态影响，包括其深度和坡度。滑车沟的几何形态比较复杂，其长轴的切面并不相等。滑车后外侧面最高点位于股骨外侧髁的前面，并向远端机后方逐渐下降。在伸膝和屈膝早期，这种结构很好地限制了髌骨的移动，稳定了髌骨。相反，在伸膝状态下Q角最大，而股四头肌肌腱和髌韧带的张力最低，这两个因素抵消了滑车骨性结构的限制，对提高伸膝和屈膝20-30°时髌骨的稳定性具有重要作用。
股骨滑车发育不良早在上世纪就被人们所初识，但学者们在认识之初并未形成正规化的诊断概念与治疗方案。1915年，滑车发育不良就被视为髌骨不稳定的因素之一，当时Albee等建议利用上外侧滑车成形术进行手术治疗。1964年，Brattström首先应用屈膝30°横断面X线片研究股骨髁间沟外形，发现在复发髌骨脱位的患者中，其股骨外髁较小，并首先将这种形态上的病理变化定义为股骨滑车发育不良。Maldague和Malghem首先利用膝关节纯侧位片对股骨滑车发育不良的矢状位图像进行研究，提出了滑车上极结构异常的概念，并建议利用屈膝30°X线轴位片来评估膑股关节不稳定。也有学者提出：髌骨脱位后，软组织皆呈现出一定损伤，如内侧髌股韧带撕裂和软骨剥脱，这些损伤在X线侧位片下均观察不到。尽管如此，Malghem所描述的屈曲30°的普通平片仍被广大骨科医生所接受，用以观察不稳定关节中的髌股关节形态。但这样也可以导致错误的诊断，而股骨滑车发育不良可能因此被忽略，从而导致错误的治疗方案。在1964年由瑞典Brattstöm教授首先提出此概念，股骨滑车发育不良是指滑车沟前部的解剖形态及深度存在解剖学异常。值得注意的是，股骨滑车发育不良作为一种特征性表现，在膝关节疼痛患者发病率为16.5%。而在髌骨脱位的患者中发病率更是达到了85%。
滑车发育不良分型
①股骨髁发育不良或不全（Hypoplasia or Aplasia）是指股骨内髁或外髁的滑车部分高度和（或）宽度的发育存在缺陷。不良和不全的概念目前没有明确的界限，目前国内外文献统称为“不良”。一般来说，股骨滑车内侧髁发育不良多见，外侧髁出现发育不良情况少见。而临床恰恰相反，由于髌骨向外侧脱位，髌骨与股骨滑车外侧关节面反复的应力刺激，临床上常表现为股骨滑车外侧髁的高耸，髌骨脱位的患者中，滑车内侧髁在矢状位MRI中长度发生改变，通常比外侧的滑车轨迹短的较多。临床上还观察到，滑车近端部分是畸形最常发生的位置。因此，使用屈膝30°以上X线轴位片可能造成漏诊，对于股骨髁发育不良的诊断，最好结合CT及MRI综合诊断。许多学者开始应用MRI技术，与传统放射影像诊断形成鲜明对比的是，MRI的优点在于能有效地观察关节面软骨，因此能真实地反应关节几何形态的情况，提供更多的髌股关节的功能信息。
②股骨滑车发育扁平、凸面化 R.Biedert在2009年介绍了一种新的评估股骨滑车不良的方法，在此作简单介绍。通过MRI测量股骨滑车中心和内外侧髁的高度与股骨髁宽度的比值。经过滑车中心最低点、股骨滑车内外侧髁最高点的线与后髁做垂线。统计发现正常人者三个值分别为73%，76%和81%，而髌骨脱位的患者的这三个值为77%，79%和82%。结果分析表明，这一部分髌骨脱位的患者滑车不是发育不良，而是滑车沟没有形成，滑车的基底部抬高或内外髁高度降低所致的。在髌骨脱位的患者中，滑车沟角˃142°的并不少见，这类患者即存在滑车发育扁平化、凸面化。其特点是股骨滑车沟几乎消失，出现扁平面，或出现更严重的凸面化改变。这类髌骨脱位患者，髌骨的稳定性就只能完全靠内外侧支持带和肌肉的平衡来维持，所以会经常发生髌骨脱位，所以对于这类患者我们建议行“股骨滑车成形术”，才能稳住髌骨。对于股骨滑车发育不良，其病因尚不明确。但近年来很多学者认为有一点值得认可，较早发生的慢性髌骨不稳，髌骨运动不能刺激股骨滑车的发育，可能是导致股骨滑车发育异常。另外，股骨髁间骨折也可能导致股骨滑车发育异常。
H.Dejour根据交叉征的程度，将股骨滑车发育异常分为3型，并且发现滑车发育异常与交叉征出现的位置高低呈线性关系。D.Dejour和B.Lecoultre发现这种分型方法存在局限性，尤其是对Ⅱ型滑车发育异常评估比较明显。在1996年比较分析172例髌骨不稳患者的X线片和术前与术后的CT影像资料，发现滑车上突起征（Supratrochlear spur）及双线征（Double contour sign）。从而提出了著名的D.Dejour和B.Lecoultre滑车发育异常新分类标准。D.Dejour2007年对复发性髌骨脱位的患者研究发现54%为A型股骨滑车发育异常B型占17%，C型占9%，D型占11%。这种分型方法具有较高的观察者间的一致性，尤其是交叉征和股骨滑车上突起征。
有大量研究证实股骨滑车发育异常与髌骨脱位、髌股关节病变有密切关系。尽管髌股关节运动相当复杂，但是近年来国外学者Goldthwait等利用MRI技术首次精确描述了膝关节运动时髌骨在股骨滑车沟里面的运动轨迹及正常髌股关节的生物力学关系，已得到大家认可。通常情况下股骨滑车沟的解剖形态为外侧缘较内侧更长，更加凸出，在屈膝早期及伸膝过程中，这种特殊的解剖结构很好地限制了髌骨的外移，在维持髌股关节的稳定方面起到了极其重要的作用。Goldthwait指出：滑车沟的深度、滑车沟两侧缘的高度及滑车沟的角度在维持髌股关节稳定性方面也起到非常重要的作用，股骨滑车发生异常，都可能导致髌股关节排列异常等病理状态，从而引发临床髌骨半脱位，甚至完全脱位的发生。
综上所述，与髌骨脱位有关的股骨滑车特殊的解剖结构，外侧髁对髌骨的阻挡作用是确切的，但是我们认为维持髌骨稳定性不是最主要的。因为大多数髌骨脱位的发生在膝关节屈曲的早期阶段，而此时髌骨并未进入股骨滑车，所以目前很多学者认为髌骨脱位的主要原因，应该更多的考虑髌骨周围力学平衡的异常，其次才是软组织平衡的异常，我们也持上述观点。随着现代科技水平提高，临床科研工作者的深入，尤其是MRI对股骨滑车的相关研究，相信会有更多、更明确的与髌骨脱位机制有关的股骨滑车解剖理论诞生。
参考文献：略