关节解剖及生物力学

1、关节解剖与生物力学关节解剖与生物力学 人工关节人工关节 髋关节解剖髋关节解剖1 髋关节生物力学髋关节生物力学2 膝关节解剖膝关节解剖3 膝关节生物力学膝关节生物力学4 髋关节髋关节 髋臼和股骨头组成的球窝关节髋臼和股骨头组成的球窝关节 髋关节解剖髋关节解剖 髋关节解剖髋关节解剖 髋关节髋关节-前面观前面观髋关节髋关节-后面观后面观 髋关节解剖髋关节解剖 髋关节解剖髋关节解剖 借助前柱和后柱的骨性支撑借助前柱和后柱的骨性支撑 结构，支撑和传递躯干和下结构，支撑和传递躯干和下 肢的力量肢的力量 髋臼四分位髋臼四分位-从髂前上棘到从髂前上棘到 髋臼中点划一条直线，从而髋臼中点划一条直线，从而 把髋臼

2、分为前后两部分，在把髋臼分为前后两部分，在 髋臼中点部位画出上述直线髋臼中点部位画出上述直线 的垂直线，即把髋臼分为四的垂直线，即把髋臼分为四 个区。个区。 为何选择在后上方拧入固定为何选择在后上方拧入固定 螺钉或钻入骨水泥孔？螺钉或钻入骨水泥孔？ 髋关节解剖髋关节解剖 近半球形结构，开口向前、外、下，近半球形结构，开口向前、外、下， 大约有大约有45的外展角和的外展角和15的前倾的前倾 角角 髋臼窝髋臼窝-附着股骨头韧带，无关节附着股骨头韧带，无关节 软骨，填充纤维脂肪，在关节内压软骨，填充纤维脂肪，在关节内压 增大或减小时，脂肪可被挤出或吸增大或减小时，脂肪可被挤出或吸 收，维持关节内外压

3、力平衡收，维持关节内外压力平衡 月状面月状面-半月形关节软骨，上部较半月形关节软骨，上部较 宽，前后较窄，股骨头和髋臼的主宽，前后较窄，股骨头和髋臼的主 要摩擦界面要摩擦界面 髋臼唇髋臼唇- 髋臼周缘的纤维软骨，可髋臼周缘的纤维软骨，可 增加髋臼深度，髋臼有效面积增加增加髋臼深度，髋臼有效面积增加 40% 髋臼横韧带髋臼横韧带-弥补髋臼切迹，间弥补髋臼切迹，间 隙有股骨头韧带动脉通过隙有股骨头韧带动脉通过 髋关节解剖髋关节解剖 股骨股骨-人体最长、强度最高，外上人体最长、强度最高，外上 走向内下，前弧弯形走向内下，前弧弯形 长度：维持正常步态生物力学长度：维持正常步态生物力学 强度：满足肌肉收

4、缩和下肢承重强度：满足肌肉收缩和下肢承重 股骨头股骨头-球形，直径球形，直径4-5cm，除，除 股骨头凹外都附有厚薄不一的透明股骨头凹外都附有厚薄不一的透明 软骨；股骨头凹附有股骨头韧带；软骨；股骨头凹附有股骨头韧带； 头关节面与髋臼软骨密切对合，与头关节面与髋臼软骨密切对合，与 髋臼窝软组织相贴髋臼窝软组织相贴 关节内压达到关节内压达到11.25Kg 股骨颈股骨颈-和近端干骺端有和近端干骺端有15- 20的前倾角的前倾角 大转子，小转子大转子，小转子 髋关节解剖髋关节解剖 髋关节解剖髋关节解剖 髋关节解剖髋关节解剖 分类颈干角下肢长度变化偏心距变化 正常髋关节115-135正常正常 髋外翻1

5、35下肢变长减小 髋内翻外展张力外展张力 稍息稍息 单腿站立单腿站立：同侧外展肌维：同侧外展肌维 持骨盆的稳定持骨盆的稳定.此时髋关节此时髋关节 所受合力约为体重的所受合力约为体重的2.5- 4.0倍倍 髋关节生物力学髋关节生物力学 外展肌和内收肌的解外展肌和内收肌的解 决方式决方式： 大转子外移大转子外移 髋臼内陷髋臼内陷 股骨颈长度股骨颈长度 颈干角颈干角 偏心距的改变偏心距的改变 膝关节解剖膝关节解剖 膝关节解剖膝关节解剖 v由股骨、胫骨、髌骨组成由股骨、胫骨、髌骨组成 v包括三个关节：髌股关节、内侧胫股关节、外侧胫股关节包括三个关节：髌股关节、内侧胫股关节、外侧胫股关节 v属于滑膜关节

6、属于滑膜关节 v提供行走、跑步时的负重提供行走、跑步时的负重 膝关节解剖膝关节解剖 膝关节解剖膝关节解剖 股骨滑车股骨滑车-位于股骨远端前位于股骨远端前 部，其中央有一前后走向的部，其中央有一前后走向的 切迹将股骨远端分为内、外切迹将股骨远端分为内、外 两部分两部分 股骨髁股骨髁-位于股骨远端后部，位于股骨远端后部， 分为股骨内髁、股骨外髁；分为股骨内髁、股骨外髁； 股骨外髁弧度大于内髁且较股骨外髁弧度大于内髁且较 为突前，股骨内髁向后延伸为突前，股骨内髁向后延伸 髁间窝髁间窝-位于内外股骨后髁位于内外股骨后髁 之间，附着有交叉韧带之间，附着有交叉韧带 膝关节解剖膝关节解剖 Whiteside

7、线（前后轴线（前后轴 线）线）：股骨滑车最低点与髁股骨滑车最低点与髁 间窝中点的连线，可以作为间窝中点的连线，可以作为 屈膝位股骨前后髁截骨的参屈膝位股骨前后髁截骨的参 考轴线考轴线 髁上轴线（髁上轴线（epi）：股骨外：股骨外 上髁和内上髁的连线，此轴上髁和内上髁的连线，此轴 线与线与AP轴线垂直轴线垂直 后髁轴线（后髁轴线（pc）：内外两：内外两 侧股骨后髁的连线，此轴线侧股骨后髁的连线，此轴线 与髁上轴线有与髁上轴线有3夹角夹角 膝关节解剖膝关节解剖 v 胫骨平台呈由前向后逐渐下降的趋势，大概有胫骨平台呈由前向后逐渐下降的趋势，大概有3-7的后倾角的后倾角 v 胫骨平台中央有一前一后两个

8、髁间嵴，其周围为交叉韧带和半月板的胫骨平台中央有一前一后两个髁间嵴，其周围为交叉韧带和半月板的 附着处附着处 v 外侧胫骨关节面的前外侧胫骨关节面的前1/3为逐渐上升的凹面，后为逐渐上升的凹面，后2/3为逐渐下降的为逐渐下降的 凹面凹面 v 内侧胫骨关节面呈碗形的凹面内侧胫骨关节面呈碗形的凹面 v 胫骨关节面的结构使得膝关节可以在矢状面做屈曲运动，也可以再水胫骨关节面的结构使得膝关节可以在矢状面做屈曲运动，也可以再水 平面做旋转运动平面做旋转运动 膝关节解剖膝关节解剖 半月板半月板：唯一没有滑膜覆盖唯一没有滑膜覆盖 的软组织，可分为的软组织，可分为“三面一三面一 缘缘”，内侧为凹形的游离缘，内

9、侧为凹形的游离缘 外侧半月板外侧半月板-2/3环形环形 内侧半月板内侧半月板-半月形半月形 作用作用-传导负荷，缓冲关节传导负荷，缓冲关节 面应力，加深胫骨平台关节面应力，加深胫骨平台关节 面，加强膝关节稳定性面，加强膝关节稳定性 膝关节解剖膝关节解剖 膝关节解剖膝关节解剖 v 交叉韧带交叉韧带：维持膝关节稳定最重要和最坚强的韧带结构：维持膝关节稳定最重要和最坚强的韧带结构 前交叉韧带前交叉韧带-起于胫骨平台内侧髁间嵴前方，止于股骨外侧髁的后内侧面起于胫骨平台内侧髁间嵴前方，止于股骨外侧髁的后内侧面 上；完全伸直时紧张，屈曲时松弛，主要作用是防止胫骨相对于股骨向前脱上；完全伸直时紧张，屈曲时松

10、弛，主要作用是防止胫骨相对于股骨向前脱 位，以及过度伸直和过度旋转位，以及过度伸直和过度旋转 后交叉韧带后交叉韧带-膝关节内最强大的韧带结构，起于胫骨髁间嵴后方近胫骨骺膝关节内最强大的韧带结构，起于胫骨髁间嵴后方近胫骨骺 线处，止于股骨内侧髁的后外侧面；随着膝关节的屈曲而逐渐紧张，主要作线处，止于股骨内侧髁的后外侧面；随着膝关节的屈曲而逐渐紧张，主要作 用是防止胫骨相对于股骨向后脱位，以及膝关节的过度屈曲用是防止胫骨相对于股骨向后脱位，以及膝关节的过度屈曲 v 侧副韧带侧副韧带： 内侧副韧带内侧副韧带-上起股骨内髁，向下、向前止于胫骨内侧，主要作用是限制上起股骨内髁，向下、向前止于胫骨内侧，主

11、要作用是限制 膝外翻膝外翻 外侧副韧带外侧副韧带-上起股骨外髁，止于腓骨茎突主要作用是限制膝内翻上起股骨外髁，止于腓骨茎突主要作用是限制膝内翻 膝关节解剖膝关节解剖 膝关节生物力学膝关节生物力学 v 膝关节的稳定性：膝关节的稳定性： 关节面和半月板的形状提供了几何稳定性关节面和半月板的形状提供了几何稳定性 膝关节周围的软组织提供了外在稳定性膝关节周围的软组织提供了外在稳定性 韧带和关节囊提供了外在稳定性韧带和关节囊提供了外在稳定性 v 人工关节植入后的稳定更多的依靠于关节周围结构，尤其是侧副韧带人工关节植入后的稳定更多的依靠于关节周围结构，尤其是侧副韧带 的平衡的平衡 膝关节生物力学膝关节生物

12、力学 膝关节运动包括屈伸、收展、膝关节运动包括屈伸、收展、 及沿身体长轴的旋转及沿身体长轴的旋转 正常膝关节具有正常膝关节具有135屈曲和屈曲和 5-10的过伸活动范围的过伸活动范围 在完全伸直之前，膝关节具有在完全伸直之前，膝关节具有 一定的旋转自由性，在屈膝一定的旋转自由性，在屈膝 90时达到最大的时达到最大的40-60 膝关节屈曲是沿一个不断变化膝关节屈曲是沿一个不断变化 的横轴进行的，是膝关节的几的横轴进行的，是膝关节的几 何形态和韧带共同作用的结果何形态和韧带共同作用的结果 膝关节生物力学膝关节生物力学 锁扣机制锁扣机制：伸膝过程中胫骨相对：伸膝过程中胫骨相对 于股骨发生外旋，屈膝过

13、程中胫于股骨发生外旋，屈膝过程中胫 骨相对于股骨发生内旋骨相对于股骨发生内旋 屈曲时股骨内髁平均后移屈曲时股骨内髁平均后移2mm， 而同时外髁后移后移而同时外髁后移后移21mm，膝，膝 关节的屈曲运动是一种滑动和滚关节的屈曲运动是一种滑动和滚 动的运动综合（交叉韧带作用）动的运动综合（交叉韧带作用） 膝关节生物力学膝关节生物力学 下肢力线：站立位前后位下肢力线：站立位前后位X线片上线片上 股骨头中心到距骨顶中点的连线，股骨头中心到距骨顶中点的连线， 该轴线通过膝关节的中心，即股骨该轴线通过膝关节的中心，即股骨 机械轴机械轴 三条轴线：股骨机械轴，股骨解剖三条轴线：股骨机械轴，股骨解剖 轴，人体垂直轴轴，人体垂直轴 股骨机械轴与人体解剖轴有股骨机械轴与人体解剖轴有46 的外翻夹角的外翻夹角 股骨机械轴与人体垂直轴之间有股骨机械轴与人体垂直轴之间有3 的夹角的夹角 股胫关节线与股骨机械轴之间有股胫