髌股关节生物力学浅识

1、髌骨的生物力学浅识 重庆医科大学附属第一医院重庆医科大学附属第一医院髌股关节髌股关节l静态的髌骨与股骨l动态的髌股关节股骨的解剖股骨的解剖股骨滑车-位于股骨远端前部，其中央有一前后走向的切迹将股骨远端分为内、外两部分髁间窝-位于内外股骨后髁之间，附着有交叉韧带股骨髁-位于股骨远端后部，分为股骨内髁、股骨外髁；股骨外髁弧度大于内髁且较为突前，股骨内髁向后延伸Anthropometric measurements of the human knee:correlation to the sizing of current knee arthroplasty systems. Hitt K,Shur

2、man JR,Greene K,et al. Journal of Bone and Joint Surgery British Volume . 2003 股骨的解剖股骨的解剖l内侧股骨与外侧部股骨的骨节有不同的曲率半径l内髁比外髁略狭窄，外髁更接近椭圆形内侧外侧内侧外侧髁间窝髌面孙久一. 国人全膝关节置换股骨截骨面形态测量学研究D.第二军医大学,2008.髌骨髌骨l直径: 30-55mml厚度:19-26mml两面凹的关节软骨有4-7mm厚外侧外侧内侧内侧正中的垂直正中的垂直的背脊的背脊张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展J. 医用生物力学,2004,(02):120-125.髌骨在髌股

3、关节的功能解剖 （1）骨性结构 髌骨为膝提供两个重要的生物力学功能：它在整个运动范围内借延长股四头肌力臂帮助膝伸直帮助膝伸直；并以增加增加髌骨与股骨间的接触面接触面来改善股骨上的压力分布。 （2）关节软骨 髌股关节软骨是人体中最厚的软骨。最大厚度可达7。髌股关节软骨厚度并非均匀一致，软骨最厚的部分位于骨嵴处。60%60%位于髌骨的外侧关节面位于髌骨的外侧关节面，分布于内侧者约20%。关节面软骨厚度变化特点有助于增加髌股关节面的适合性。 张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展J. 医用生物力学,2004,(02):120-125.髌股关节的功能解剖髌股关节的功能解剖内侧关节面压力外侧内侧关节面髌

4、骨软化率较高Huberti HH , Hay es WC . Patellofemo ral contact pressure J . J Bone Joint Surg , 1984 , 66A : 715 -724 髌骨的功能是增强伸膝髌骨的功能是增强伸膝肌力量，这一目的是通肌力量，这一目的是通过延长伸膝装置的力臂过延长伸膝装置的力臂而实现的。股四头肌可而实现的。股四头肌可以较短的收缩产生很大以较短的收缩产生很大的位移。的位移。同时髌骨也能帮助分布同时髌骨也能帮助分布伸膝装置与股骨髁远端伸膝装置与股骨髁远端之间的接触应力之间的接触应力并作为籽骨为股四头肌并作为籽骨为股四头肌腱和髌韧带提供附

5、着。腱和髌韧带提供附着。髌骨在髌股关节活动中的的作用髌骨在髌股关节活动中的的作用张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展J. 医用生物力学,2004,(02):120-125.髌股关节受力髌股关节受力膝关节活动时髌股关节的受力膝关节活动时髌股关节的受力合力大小相同，方向相反，并通过髌骨传递膝关节活动时髌股关节的受力（膝关节活动时髌股关节的受力（PFJRPFJR）膝关节完全伸直时 , 髌股关节的作用力接近为零 , 随膝关节的屈曲PFJR 会逐渐增加 张峻,候筱魁. 髌骨的生物力学研究进展J. 医用生物力学,2004,(02):120-125.3535PQJ8080PQJ膝屈90膝屈5AB髌股关节运

6、动过程中受力情况髌骨在与股骨不同接触时对两侧力臂的影响注：髌腱的力(FL) 股四头肌的力(FQ)Huberti HH , Hay es WC . Patellofemo ral contact pressure J . J Bone Joint Surg , 1984 , 66A : 715 -724 髌骨切除的结果髌骨切除的结果金丽颖. 髌骨对膝关节运动影响的生物力学分析 , 山东体育学院学报, 2008 (02). Amis AA , Farahmand F. Biomechanics of the knee extenso r mechanism J . K nee , 1996 , 3

7、 : 73 -80 1.股四头肌的肌力臂减小，髌腱至运动轴心减小2cm 肌力下降30% 屈膝位伸膝力量增加约20%患者常不能完成最后10-15%伸膝2.切除后，肌腱在滑车上摩擦 股骨髁软骨磨损 3.伸膝过程肌力的增加，导致胫骨关节应力增加 胫骨关节软骨退变 髌股关节的变化髌股关节的变化髌股关节运动过程髌骨关节面变化屈膝20开始接触 （2.6）屈膝45髌骨中1/3与滑车中部开始接触 (3.1)屈膝90髌骨上1/3与滑车上部开始接触 （4.1）屈膝120髌骨内外侧面与 滑车开始接触 （4.6）Bull AM J , Katchburian M V , Shih YF , et al. S tand

8、ardisation of the description of patellofemoral mo tion and comparison between different technique J . Knee Surg , Spor ts T raumatol, A rthrosc, 2002 , 10 : 184 -193 . 维持髌股对合的平衡机制 伸膝装置、内外侧支持带、肌力、股胫角和股胫间的Screw-home机制、Q角、髌骨位置、髁间槽发育程度、外力等，因此，良好的髌股周围结构及其力学平衡，对维持髌股的正常排列和稳定具有重要的作用。 Q角定义：从髂前上棘到髌骨中点连线代表股四头

9、肌牵拉力线，从髌骨中点到胫骨结节连线与股四头肌牵拉力线相交之角即为Q角Q角的意义评估下肢力线, 反映下肢的力线问题可以估计髌骨向外侧移动的程度。作为治疗方案的主要衡量标准 伸膝装置外翻角的反映：胫股关节伸直过程中的扣锁机制使胫骨结节向外移位。（随着股四头肌的收缩, 膝关节完全伸直, 髌骨从股骨髁滑车沟中滑出, 通过此过程中的髋关节内旋、胫骨相对股骨的外旋, 胫骨结节向外移位, 形成 Q 角）邱玲,郑旭,袁松柏. Q角的理论与临床应用思考J. 中国康复,2009,24(04):275-276. 屈膝90位Q角u测量髌骨中心到胫骨结节中测量髌骨中心到胫骨结节中心连线与股骨内外髁连线的垂心连线与股骨

10、内外髁连线的垂线之间的夹角线之间的夹角u 正常为正常为0 0u 超过超过1010，提示胫骨结节，提示胫骨结节过度外偏过度外偏u 比传统伸膝位测量比传统伸膝位测量QQ角准确角准确屈膝屈膝90位位Q角角 也称为结节也称为结节-滑车角滑车角u Caton-Deschamps指数指数u Insall-Salvati指数指数u Blackburne-Peel指数指数髌骨结构位置的评估髌骨结构位置的评估u A：髌骨关节面最低点到胫骨平台轮廓：髌骨关节面最低点到胫骨平台轮廓前上角的距离前上角的距离u B：髌骨关节面长度：髌骨关节面长度u A/B为为Caton指数指数u 正常为正常为1，1.2 高位髌骨，高位髌骨，1.2 高位髌骨，高位髌骨，1.0 高位髌骨，高位髌骨，0.5低位髌骨低位髌骨u 优点：不受屈膝角度影响；优点：不受屈膝角度影响； 可以评估