人腕关节动力肌腱的力臂值及意义探讨

1、    人腕关节动力肌腱的力臂值及意义探讨        【摘要】目的：测量人腕关节主要动力肌腱在腕运动过程中力臂的大小。方法：运用7只新鲜成人尸体上肢标本，将运动腕关节的肌腱和旋转电压计相连，在腕关节分别从屈曲至伸直，桡偏至尺偏过程中，用计算机同时记录腕动力肌腱滑动距离和腕运动角度，根据腱滑动距离和腕运动角度计算出肌腱平均力臂和力臂变化。结果：桡侧腕长伸肌腱的腕桡偏力臂最大，桡侧腕短伸肌腱的伸腕力臂最大，尺侧腕伸肌腱的腕尺偏力臂最大，而伸腕力臂很小，桡侧、尺侧腕屈肌均有较大

2、屈腕力臂，它们相对于伸肌桡尺偏腕关节的力臂较小。结论：腕关节的力臂分布对腕动力肌的功效起决定作用，是腕正常活动方式和常见动作的生物力学基础。【关键词】腕肌腱力臂关节 Moment arms of the wrist motor tendons and its implicationTang Jinbo,Xie Rengou,Yu Xiaowei,et al.Department of Hand Surgery,Affiliated Hospital of Nantong Medical College,Nantong226001Objective:To investigate the valu

3、es of moment arms of wrist motor tendons.Methods:7 fresh cadaveric upper limbs were used.The wrist motor tendons were connected with rotary potentionmetric transducers to continuously record tendon excursions during wrist motion.The wrist motion was recorded by an electronic goniometer.Moment arms o

4、f tendons were calculated according to the relationship between tendon excursions and joint angulation.Results:The extensor carpi radialis longus tendon showed the largest moment arm in wrist radial deviation.The extensor carpi radialis brevis tendon had the largest moment arm in wrist extension.The

5、 extensor carpi ulnaris tendon showed the largest moment arm in ulnar deviation,but it moment arm was very small in wrist exension.Both the flexor carpi radialis and ulnaris tendons had quite large moment arms in wrist flexion,but their moment arms for wrist deviation was smaller than extensor tenso

6、ns.Conclusion:Moment arms of the wrist motors play an important role in efficiency of wrist motor muscle and wrist motions.Values and distribution of moment arms in wrist motors are the biomechanical basis of wrist motion patterns and daily activity of the hand.Key wordsWristTendonMoment armJoint人体关

7、节的运动来源于肌肉收缩后跨越关节的肌腱产生滑动，在关节周围产生旋转力矩。力矩是肌肉收缩力与力臂的乘积，因而关节运动肌腱的力臂大小对关节运动方式有重要影响。腕关节是人体最为复杂的关节之一，有24根肌腱跨越，本研究采用计算机辅助的肌腱滑动距离测定方法，同时记录腕运动角度，测量腕运动中动力肌腱力臂的大小。1材料和方法1.1实验设置采用7只新鲜尸体上肢作研究，将桡腕关节近侧6 cm以近的皮肤、皮下组织、肌肉切除，保留肌腱、肘关节囊、前臂骨间膜，不损伤腕伸肌腱支持带和腕横韧带，保留距桡腕关节8 cm以内的肌腱。用编织涤纶线分别缝合所有通过腕关节的肌腱，共24根，将肘关节屈曲90°,以两枚粗镙钉

8、将肱骨中段和实验架固定，再将前臂置于中立旋转位，前臂尺桡骨中下1/3交界处分别和实验台以金属扎丝牢固捆扎固定，以防止测试过程中尺桡骨移动。将连接肌腱的绦纶线沿肌腱的生理拉力方向引向近侧，通过肱骨内外髁旁的固定架上导孔，各连接到250g重物，重物的作用是保持在测试过程中连接肌腱的缝线不发生松驰并保持相同张力。涤纶导线再环绕在旋转电压计上，和肌腱滑动同步的涤纶线的滑移使旋转电压计产生电压变化，经程序化软件处理，旋转电压计上的电压变化自动转化成肌腱滑动距离，由计算机记录。将双轴电动量角器固定在桡骨远端和第3掌骨上，输入计算机，和滑动距离同步记录腕运动幅度。用克氏针固定5个手指的指间和掌指关节，以阻止

9、腕运动时的手指连带运动。在中指尖至第3掌骨上贯穿一粗克氏针作控制杆引导腕运动(1)。     1肌腱滑动距离关节运动同步测量和记录系统1.2测定过程测量时先将腕关节置于最大屈曲位，由贯穿中指和第3掌骨的控制杆引导，被动活动腕关节至最大伸直位，将计算机上运动总记录时间设为10 s，测试时被动屈伸腕关节过程控制在10 s以内。再将腕关节由最大桡偏位活动至最大尺偏位，同样记录肌腱滑动距离。1.3计算方法由于各标本的腕关节最大屈伸和尺桡偏数不一样，计算滑动距离和力臂时，统一采用屈60°至伸60°，桡偏20°至尺偏30°之间

10、的肌腱滑动距离，力臂的计算根据肌腱滑动距离等于力臂乘以半径弧度数这一关系来计算，即肌腱力臂=肌腱滑动距离×57.29°/腕运动角度13。由于本实验连续记录了腕运动每一瞬时的肌腱滑动距离和角度变化，肌腱的滑动距离和角度变化可在坐标描成一曲线，根据曲线的每一部分的斜率变化可转换成腕各个运动角度时力臂数值。在实验分析时集中分析了腕关节的五个主要动力肌腱，即桡侧腕长、短伸肌(extensor carpi radialis longus and brevis,ECRL和ECRB)，尺侧腕伸肌(extensor carpi ulnaris,ECU)、桡侧腕屈肌(flexor carpi

11、 radialis,FCR)和尺侧腕屈肌(flexor carpi ulnaris,FCU)的力臂。2结果2.1腕关节运动时的动力腱滑动距离腕关节屈曲60°至伸直60°的120°运动弧中和桡偏20°至尺桡30°的50°尺桡偏范围中，腕5根主要运动肌腱的滑动距离见(表1)。表1腱主要动力肌腱的滑动距离(<"0 (881 bytes)" src="/med/cano/201003/20100308175409687" 12 14>±s, mm)运动方式ECRLECRBECUFC

12、RFCU屈伸120°19±326±58±329±333±4尺桡偏50°17±210±217±36±212±3     腕屈伸运动时，FCU的滑动距离最大，ECRB和FCR滑动距离也较大，而ECU滑动距离最小，FCU滑动距离是ECU的4倍。FCR和FCU滑动距离接近。腕尺桡偏时，ECRL和ECU滑动距离大，而FCR最小，ECRL和ECU滑动距离是FCR和ECRB的2倍左右。 2.2腕关节动力肌腱的力臂腕关节屈伸和尺桡偏时腕动力肌腱的平均力

13、臂见(表2)。腕屈伸运动时FCR和FCU力臂最大，伸肌腱中ECRB力臂最大，ECU伸腕的力臂很小，腕尺桡偏运动时，ECRL的桡偏力臂最大，而ECU的尺偏力臂最大，FCR和ECRB的腕尺桡偏力臂均较小。表2主要动力肌腱的平均力臂(<"0 (881 bytes)" src="/med/cano/201003/20100308175409687" 12 14>±s, mm)运动方式ECRLECRBECUFCRFCU屈伸120°9±212±34±214±216±2尺桡偏50

14、6;19±211±219±37±213±4     2.3腕运动过程中动力肌腱的力臂变化腕屈伸、尺桡偏运动过程中主要动力肌腱的力臂基本上不发生很明显的变化，在整个腕运动过程中比较恒定，2、3表示整个腕屈伸和尺桡偏过程中5根肌腱力臂的数值。用ANOVA法分析每隔10°力臂数值之间统计学差异，各力臂数值之间均无显著差异(P0.05)。 3讨论3.1肌腱力臂的测定计算方法和腕运动的作用肌腱滑动距离测量有多种方法。将腕关节活动限制在某一范围内，测定肌腱滑动幅度能够得到这一关节活动范围所需肌腱活动幅度。本

15、研究采用旋转电动仪连续记录腕关节活动时肌腱滑动距离，能够较准确测定关节活动每一时段的肌腱滑动，并同时记录关节运动角度变化。关节的活动由肌肉收缩力乘以肌腱力臂所作的功决定，肌肉产生收缩力的能力决定于肌肉截面积4，肌腱力臂大小调节肌肉收缩力的功效。Lieber测量了人体上肢各块肌肉的肌纤维长度和整块肌肉体积，由此换算成肌肉质量分数，根据肌肉质量分数和本研究的力臂就能推算出这些肌肉在运动腕关节中产生旋转力矩的比例5，为腕关节运动动力分析打下基础。     2腕关节屈伸120°过程中肌腱力臂     3腕尺桡偏5

16、0°过程中肌腱力臂3.2腕部肌腱的力臂分布特点腕动力肌腱力臂值提示完成腕部不同方向活动的主要动力肌腱。ECRB是功效最大的伸腕肌腱，而FCU是功效最大的屈腕肌腱。ECU的伸腕作用十分小，其伸腕功效仅为ECRB的1/3，但是其腕尺偏力臂很大，是功效最大的尺偏肌腱。FCR的屈曲作用力臂接近ECU，但腕桡偏作用很小，仅为ECRL的?13?，是功效最小的腕桡偏肌健。ECRL的腕桡偏力臂最大，其桡偏力臂和ECU尺偏力臂相等。因而，虽然ECRL、ECRB同为腕伸肌腱，但所起的伸腕作用不同，ECRB为伸腕为主的肌肉，而ECRL虽有一定的伸腕作用，主司腕桡偏功能。ECU虽名为伸肌，但伸腕作用十分小，

17、它主要是腕尺偏肌肉。FCR和FCU是屈肌腱但腕尺桡偏作用较小。3.3腕运动力臂特点对腕活动的力学作用人体腕关节的运动方式是伸腕时伴有桡偏，而屈腕时伴尺偏。腕关节主要完成手的提、掷、扔动作和作为手部精细动作的支点。人手的常见动作，如抓提物件、掷物、用锤钉物等均是腕从桡偏的背伸位向尺偏的屈曲位的活动。腕部桡侧伸肌力臂较大，尺侧的屈腕肌力臂又大于桡侧的屈腕肌力臂，这一腕部力臂分布特点是腕部完成动作的生物力学基础。手的最常见位置是功能位，即腕30°左右背伸位置，功能位的保持和具有2根力臂较大的桡侧伸腕肌腱有关，这对手功能位的维持和稳定起很大作用。桡腕关节是腕部传递力量的主要途径，而通过腕尺侧

18、的力量传递较少，对腕关节的功能起主要作用。本研究揭示桡侧腕主要肌腱集中且力臂普遍较大腕桡侧的肌腱，与腕桡侧肌腱在腕运动中的作用相符。国家教委留学回国人员基金和国家自然科学基金(39870822)资助项目作者单位：汤锦波（226001南通市南通医学院附属医院手外科、手外科研究中心）谢仁国（226001南通市南通医学院附属医院手外科、手外科研究中心）于晓巍（226001南通市南通医学院附属医院手外科、手外科研究中心）徐燕（226001南通市南通医学院附属医院手外科、手外科研究中心）参考文献1An KN,Ueba Y,Chao EYS,et al.Tendon excursion and moment arm of index finger muscles.J