髕股關(guān)節(jié)生物力學(xué)淺識)

1、髕骨的生物力學(xué)淺識 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院髕股關(guān)節(jié)髕股關(guān)節(jié)l靜態(tài)的髕骨與股骨l動態(tài)的髕股關(guān)節(jié)股骨的解剖股骨的解剖股骨滑車-位于股骨遠(yuǎn)端前部，其中央有一前后走向的切跡將股骨遠(yuǎn)端分為內(nèi)、外兩部分髁間窩-位于內(nèi)外股骨后髁之間，附著有交叉韌帶股骨髁-位于股骨遠(yuǎn)端后部，分為股骨內(nèi)髁、股骨外髁；股骨外髁弧度大于內(nèi)髁且較為突前，股骨內(nèi)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內(nèi)側(cè)股骨與外側(cè)部股骨的骨節(jié)有不同的曲率半徑l內(nèi)髁比外髁略狹窄，外髁更接近橢圓形內(nèi)側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)外側(cè)髁間窩髕面孫久一. 國人全膝關(guān)節(jié)置換股骨截骨面形態(tài)測量學(xué)研究D.第二軍醫(yī)大學(xué),2008.髕骨髕骨l直徑: 30-55mml厚度:19-26mml兩面凹的關(guān)節(jié)軟骨有4-7mm厚外側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)正中的垂直正中的垂直的背脊的背脊張峻,候筱魁. 髕骨的生物力學(xué)研究進(jìn)展J. 醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.髕骨在髕股

3、關(guān)節(jié)的功能解剖 （1）骨性結(jié)構(gòu) 髕骨為膝提供兩個(gè)重要的生物力學(xué)功能：它在整個(gè)運(yùn)動范圍內(nèi)借延長股四頭肌力臂幫助膝伸直幫助膝伸直；并以增加增加髕骨與股骨間的接觸面接觸面來改善股骨上的壓力分布。 （2）關(guān)節(jié)軟骨 髕股關(guān)節(jié)軟骨是人體中最厚的軟骨。最大厚度可達(dá)7。髕股關(guān)節(jié)軟骨厚度并非均勻一致，軟骨最厚的部分位于骨嵴處。60%60%位于髕骨的外側(cè)關(guān)節(jié)面位于髕骨的外側(cè)關(guān)節(jié)面，分布于內(nèi)側(cè)者約20%。關(guān)節(jié)面軟骨厚度變化特點(diǎn)有助于增加髕股關(guān)節(jié)面的適合性。 張峻,候筱魁. 髕骨的生物力學(xué)研究進(jìn)展J. 醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.髕股關(guān)節(jié)的功能解剖髕股關(guān)節(jié)的功能解剖內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面壓力外側(cè)內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面髕

4、骨軟化率較高Huberti HH , Hay es WC . Patellofemo ral contact pressure J . J Bone Joint Surg , 1984 , 66A : 715 -724 髕骨的功能是增強(qiáng)伸膝髕骨的功能是增強(qiáng)伸膝肌力量，這一目的是通肌力量，這一目的是通過延長伸膝裝置的力臂過延長伸膝裝置的力臂而實(shí)現(xiàn)的。股四頭肌可而實(shí)現(xiàn)的。股四頭肌可以較短的收縮產(chǎn)生很大以較短的收縮產(chǎn)生很大的位移。的位移。同時(shí)髕骨也能幫助分布同時(shí)髕骨也能幫助分布伸膝裝置與股骨髁遠(yuǎn)端伸膝裝置與股骨髁遠(yuǎn)端之間的接觸應(yīng)力之間的接觸應(yīng)力并作為籽骨為股四頭肌并作為籽骨為股四頭肌腱和髕韌帶提供附

5、著。腱和髕韌帶提供附著。髕骨在髕股關(guān)節(jié)活動中的的作用髕骨在髕股關(guān)節(jié)活動中的的作用張峻,候筱魁. 髕骨的生物力學(xué)研究進(jìn)展J. 醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.髕股關(guān)節(jié)受力髕股關(guān)節(jié)受力膝關(guān)節(jié)活動時(shí)髕股關(guān)節(jié)的受力膝關(guān)節(jié)活動時(shí)髕股關(guān)節(jié)的受力合力大小相同，方向相反，并通過髕骨傳遞膝關(guān)節(jié)活動時(shí)髕股關(guān)節(jié)的受力（膝關(guān)節(jié)活動時(shí)髕股關(guān)節(jié)的受力（PFJRPFJR）膝關(guān)節(jié)完全伸直時(shí) , 髕股關(guān)節(jié)的作用力接近為零 , 隨膝關(guān)節(jié)的屈曲PFJR 會逐漸增加 張峻,候筱魁. 髕骨的生物力學(xué)研究進(jìn)展J. 醫(yī)用生物力學(xué),2004,(02):120-125.3535PQJ8080PQJ膝屈90膝屈5AB髕股關(guān)節(jié)運(yùn)

6、動過程中受力情況髕骨在與股骨不同接觸時(shí)對兩側(cè)力臂的影響注：髕腱的力(FL) 股四頭肌的力(FQ)Huberti HH , Hay es WC . Patellofemo ral contact pressure J . J Bone Joint Surg , 1984 , 66A : 715 -724 髕骨切除的結(jié)果髕骨切除的結(jié)果金麗穎. 髕骨對膝關(guān)節(jié)運(yùn)動影響的生物力學(xué)分析 , 山東體育學(xué)院學(xué)報(bào), 2008 (02). Amis AA , Farahmand F. Biomechanics of the knee extenso r mechanism J . K nee , 1996 , 3

7、 : 73 -80 1.股四頭肌的肌力臂減小，髕腱至運(yùn)動軸心減小2cm 肌力下降30% 屈膝位伸膝力量增加約20%患者常不能完成最后10-15%伸膝2.切除后，肌腱在滑車上摩擦 股骨髁軟骨磨損 3.伸膝過程肌力的增加，導(dǎo)致脛骨關(guān)節(jié)應(yīng)力增加 脛骨關(guān)節(jié)軟骨退變 髕股關(guān)節(jié)的變化髕股關(guān)節(jié)的變化髕股關(guān)節(jié)運(yùn)動過程髕骨關(guān)節(jié)面變化屈膝20開始接觸 （2.6）屈膝45髕骨中1/3與滑車中部開始接觸 (3.1)屈膝90髕骨上1/3與滑車上部開始接觸 （4.1）屈膝120髕骨內(nèi)外側(cè)面與 滑車開始接觸 （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 . 維持髕股對合的平衡機(jī)制 伸膝裝置、內(nèi)外側(cè)支持帶、肌力、股脛角和股脛間的Screw-home機(jī)制、Q角、髕骨位置、髁間槽發(fā)育程度、外力等，因此，良好的髕股周圍結(jié)構(gòu)及其力學(xué)平衡，對維持髕股的正常排列和穩(wěn)定具有重要的作用。 Q角定義：從髂前上棘到髕骨中點(diǎn)連線代表股四頭

9、肌牽拉力線，從髕骨中點(diǎn)到脛骨結(jié)節(jié)連線與股四頭肌牽拉力線相交之角即為Q角Q角的意義評估下肢力線, 反映下肢的力線問題可以估計(jì)髕骨向外側(cè)移動的程度。作為治療方案的主要衡量標(biāo)準(zhǔn) 伸膝裝置外翻角的反映：脛股關(guān)節(jié)伸直過程中的扣鎖機(jī)制使脛骨結(jié)節(jié)向外移位。（隨著股四頭肌的收縮, 膝關(guān)節(jié)完全伸直, 髕骨從股骨髁滑車溝中滑出, 通過此過程中的髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋、脛骨相對股骨的外旋, 脛骨結(jié)節(jié)向外移位, 形成 Q 角）邱玲,鄭旭,袁松柏. Q角的理論與臨床應(yīng)用思考J. 中國康復(fù),2009,24(04):275-276. 屈膝90位Q角u測量髕骨中心到脛骨結(jié)節(jié)中測量髕骨中心到脛骨結(jié)節(jié)中心連線與股骨內(nèi)外髁連線的垂心連線與股骨

10、內(nèi)外髁連線的垂線之間的夾角線之間的夾角u 正常為正常為0 0u 超過超過1010，提示脛骨結(jié)節(jié)，提示脛骨結(jié)節(jié)過度外偏過度外偏u 比傳統(tǒng)伸膝位測量比傳統(tǒng)伸膝位測量QQ角準(zhǔn)確角準(zhǔn)確屈膝屈膝90位位Q角角 也稱為結(jié)節(jié)也稱為結(jié)節(jié)-滑車角滑車角u Caton-Deschamps指數(shù)指數(shù)u Insall-Salvati指數(shù)指數(shù)u Blackburne-Peel指數(shù)指數(shù)髕骨結(jié)構(gòu)位置的評估髕骨結(jié)構(gòu)位置的評估u A：髕骨關(guān)節(jié)面最低點(diǎn)到脛骨平臺輪廓：髕骨關(guān)節(jié)面最低點(diǎn)到脛骨平臺輪廓前上角的距離前上角的距離u B：髕骨關(guān)節(jié)面長度：髕骨關(guān)節(jié)面長度u A/B為為Caton指數(shù)指數(shù)u 正常為正常為1，1.2 高位髕骨，高位髕骨，1.2 高位髕骨，高位髕骨，1.0 高位髕骨，高位髕骨，0.5低位髕骨低位髕骨u 優(yōu)點(diǎn)：不受屈膝角度影響；優(yōu)點(diǎn)：不受屈膝角度影響； 可以評估