第1章 下肢的生理軸線

1、下肢的生理軸線1 介紹膝關節(jié)是人體最大和最復雜的關節(jié)，擁有最長的杠桿臂。關節(jié)將肌肉的收縮力轉化為人體的運動。膝關節(jié)大的杠桿臂產(chǎn)生大的負荷力矩。軸向負荷引起膝關節(jié)高機械應力。平地行走時的機械負荷約為體重的3.4倍，而在上樓梯時則為體重的4.3倍。2下肢的生理軸線當考慮下肢軸線時有必要區(qū)分解剖和機械軸線。股骨和脛骨的解剖軸與其骨干的中線一致。由于股骨頸的方向，股骨的骨干軸線并非如脛骨般是一條直線。股骨和脛骨的解剖軸線構成一個外側張開的173°-175°角（aFTA）（Fig 1-1a）。Fig1-1a 冠狀面的下肢軸線和關節(jié)角圖示。a 解剖軸和關節(jié)角的標準值。解剖股脛角（aFT

2、A）=173-175°，解剖股骨遠端外側角（aLDFA）=81°±2°，解剖脛骨近端內(nèi)側角（aMPTA）=87°±3°，解剖脛骨遠端外側角（aLDTA）=89°±3°。b 機械軸和關節(jié)角的標準值。機械股骨遠端外側角（mLDFA）=87°±3°，機械脛骨近端內(nèi)側角（mMPTA）=87°±3°，機械脛骨遠端外側角（mLDTA）=89°±3°。A=股骨髁的切線（膝關節(jié)基線）。 B=脛骨平臺的切線。股骨的機械軸自股

3、骨頭的中心到膝關節(jié)的中心，與股骨干解剖軸形成6°±1°成角（aMFA）（Fig 1-2）。脛骨的機械軸和解剖軸幾乎一致，兩條軸線平行，解剖軸較機械軸偏內(nèi)約數(shù)毫米。下肢的力線（Mikulicz線）是指股骨頭中心和踝關節(jié)中心的連線（Fig 1-3）。這條線生理上經(jīng)過膝關節(jié)中心偏內(nèi)側平均4（±2）mm。如果這條機械軸經(jīng)過這一點的外側或內(nèi)側，提示外翻或內(nèi)翻畸形（如下）。由于兩側髖關節(jié)中心的距離大于兩側膝關節(jié)中心及踝關節(jié)中心的距離，下肢的力線自頭端外側向尾端內(nèi)側略呈斜行，與身體的垂直軸線約成3°夾角（Fig 1-3）。*下肢的機械軸（Mikulicz線）

4、經(jīng)過股骨頭中心至踝關節(jié)中心，在生理狀態(tài)下，此線經(jīng)過膝關節(jié)中心偏內(nèi)側平均4（±2）mm。股骨解剖軸和機械軸成6°（±1°）夾角（aMFA）。Fig 1-2 股骨機械軸（a）和解剖軸（b）夾角。生理的解剖機械股骨角（aMFA）為6°±1°。Fig 1-3 下肢的機械軸（綠線）自頭端外側向尾端內(nèi)側略呈斜行，與身體的垂直軸線（黑線）約成3°夾角。在生理狀態(tài)下，膝關節(jié)的基線（股骨髁的切線）和脛骨平臺的切線幾乎平行（關節(jié)線會聚角=JLCA，0-1°內(nèi)側會聚）（見Fig1-1，F(xiàn)ig1-6）。由于脛骨的機械軸和解剖軸平

5、行，脛骨的解剖軸和機械軸與脛骨平臺切線的夾角近端內(nèi)側角均為87°±3°，踝關節(jié)線水平的脛骨遠端外側角的標準值為89°±3°（見Fig1-1a-b）。股骨機械軸和膝關節(jié)基線相交的遠端外側角也為87°±3°。由于aMFA，膝關節(jié)基線與股骨的解剖軸形成約81°±2°的夾角（見Fig1-1a-b，Table1-1）。Table1-1 下肢的生理關節(jié)角。3關節(jié)面的方向股骨和脛骨的骨干及髁的解剖與膝關節(jié)的功能完美匹配。股骨和脛骨骨干均有前弓（Fig 1-4a-b）。在矢狀面上脛骨平臺與股

6、（原文如此，應為脛骨？后面標紅處同此）骨干的軸線相比略向后移位（Fig1-4b）。并且在矢狀面上脛骨關節(jié)面后方向尾端傾斜10°（脛骨后傾）（Fig1-4c）。上述的軸向彎曲和股骨脛骨關節(jié)的解剖特點是膝關節(jié)獲得廣泛活動范圍，避免屈曲時骨撞擊和肌肉軟組織卡壓的先決條件。*在矢狀面上，脛骨平臺與股骨干軸線相比稍向后移，且與水平線成10°后傾（脛骨后傾）。Fig1-4a-ca 矢狀面股骨干的生理前弓b 矢狀面脛骨干的生理前弓，脛骨平臺與股骨干軸線相比向后移位c 脛骨后傾的示意圖。在矢狀面上，脛骨近端關節(jié)面與水平線相比，后方尾傾10°。4 下肢畸形的原因下肢的畸形定義為生理

7、軸線的偏移。關節(jié)角和軸線在冠狀面、矢狀面和橫斷面上可發(fā)生病理改變，并引起整個下肢的對線異常。如果多個面上同時發(fā)生改變，就會導致復雜的下肢畸形。股骨干或脛骨干縱軸生理旋轉的改變會導致下肢的旋轉畸形。下肢的旋轉畸形及其分析以及截骨矯形治療將在15章“股骨和脛骨的旋轉截骨術”中進行詳細闡述。下肢畸形的原因是多方面的。原因可以是先天性或原發(fā)性的?；慰砂l(fā)生于兒童期，由骺板部分早閉所致的生長異常、代謝異常（如佝僂?。┗蚬遣。I性骨?。┮?。下肢軸線的偏移也可能是系統(tǒng)性肌肉和神經(jīng)源性疾病的一部分。在成人，創(chuàng)傷后畸形大多是骨折畸形愈合的結果。骨壞死、骨腫瘤或類風濕關節(jié)炎導致的關節(jié)面破壞可導致下肢機械軸線的繼

8、發(fā)偏移。繼發(fā)性內(nèi)翻或外翻畸形的最常見原因是半月板切除后的繼發(fā)軟骨破壞。（Table1-2）*生理軸線的偏移導致下肢的畸形。關節(jié)角和軸線在冠狀面、矢狀面和橫斷面可發(fā)生病理改變。最常發(fā)生和臨床最關注的病理改變是冠狀面的內(nèi)外翻畸形。軸線畸形的原因先天性畸形原發(fā)性畸形骺板部分早閉所致的生長異常代謝性疾?。ㄈ缲E?。┕遣。ㄈ缒I性骨?。┫到y(tǒng)性肌源性疾病系統(tǒng)性神經(jīng)源性疾病骨折畸形愈合引起的創(chuàng)傷后畸形骨壞死、骨腫瘤或類風濕關節(jié)炎引起的關節(jié)面破壞導致的繼發(fā)偏移半月板切除術后繼發(fā)軟骨破壞導致的內(nèi)外翻畸形Table1-2 下肢的軸線畸形原因5 軸線畸形的系統(tǒng)分析最常見的下肢畸形發(fā)生于冠狀面（內(nèi)外翻畸形）。冠狀面的對

9、線異常通過應用“對線異常檢驗”進行分析。機械軸的偏移（MAD）表現(xiàn)為對線異常。冠狀面上若下肢力線軸經(jīng)過膝關節(jié)中心內(nèi)側超過15mm（內(nèi)翻）或外側超過10mm（外翻）則為顯著偏移。為區(qū)分對線異常來源于股骨側還是脛骨側，必須要分析機械股骨遠端外側角（mLDFA，標準值87°±3°）和機械脛骨近端內(nèi)側角（mMPTA，標準值87±3°）。如果mLDFA小于標準值，外翻畸形來源于股骨側；如果mMPTA大于標準值，外翻畸形則來源于脛骨側。相反地，如果mLDFA增大，內(nèi)翻畸形來源于股骨側；mMPTA減小，則內(nèi)翻畸形來源于脛骨側。進一步再分析關節(jié)線會聚角（JLC

10、A）。在生理狀態(tài)下，膝關節(jié)的基線（股骨髁的切線）和脛骨平臺的切線幾乎相互平行（0-1°內(nèi)側會聚角）。JLCA內(nèi)側增加可能是因為內(nèi)側韌帶關節(jié)囊的松弛，韌帶不穩(wěn)定或外側間室的軟骨丟失，而JLCA外側增加可能是因為內(nèi)側間室軟骨丟失，關節(jié)面破壞或外側韌帶關節(jié)囊結構松弛。Fig 1-5a-b 基于“對線異常檢驗”的畸形系統(tǒng)分析。MAD=機械軸偏移，內(nèi)側移位15mm（內(nèi)翻畸形）（a）和外側移位10mm（外翻畸形）(b)為顯著偏移。mLDFA=機械股骨遠端外側角，標準值87°±3°。mMPTA=機械脛骨近端內(nèi)側腳，標準值87°±3°。5.

11、1 膝內(nèi)翻膝內(nèi)翻時股骨解剖軸和脛骨解剖軸的外側夾角超過173-175°。自股骨頭中心至踝關節(jié)中心的力線經(jīng)過膝關節(jié)中心偏內(nèi)超過4（±2）mm，亦即在顯著內(nèi)翻異常時，機械軸向膝關節(jié)中心內(nèi)側的偏移超過15mm。雙側股骨髁間距增加（Fig1-6a-b，Table1-3）。膝內(nèi)翻解剖股脛角大于173-175°Mikulicz線經(jīng)過4mm點內(nèi)側，顯著內(nèi)翻時MAD向膝關節(jié)中心內(nèi)側偏移超過15mm股骨髁間距增加Table1-3 膝內(nèi)翻特點5.2膝外翻在下肢外翻畸形，解剖股脛角（aFTA）小于173-175°，Mikulicz線在4mm點外側。若存在顯著外翻畸形時，機械軸

12、向膝關節(jié)中心外側偏移超過10mm。雙側內(nèi)踝間距增加（Fig1-6c，Table1-4）。膝外翻解剖股脛角小于173-175°Mikulicz線經(jīng)過4mm點外側，顯著外翻時MAD向膝關節(jié)中心外側偏移超過15mm踝間距增加Table1-4 膝外翻特點下肢矢狀面和橫斷面畸形的系統(tǒng)分析在11章“截骨和韌帶不穩(wěn)定：脛骨后傾矯正和膝關節(jié)周圍聯(lián)合措施”和15章“股骨和脛骨的旋轉截骨術”中進行詳細描述。Fig 1-6a-c 冠狀面下肢畸形a下肢的生理軸線。機械軸脛骨膝關節(jié)中心偏內(nèi)4（±2）mm。b 膝內(nèi)翻時解剖股脛角增加（aFTA 173175°）。Mikulicz線經(jīng)過4mm點

13、內(nèi)側（內(nèi)側MAD15mm，綠線），股骨髁間距（ICD）增加。膝關節(jié)外側開角（JLCA）。c膝外翻時解剖股脛角減?。╝FTA 173175°）。下肢力線經(jīng)過4mm點外側（內(nèi)側MAD15mm，綠線），內(nèi)踝間距（IMD）增加。脛骨平臺和股骨髁切線的夾角（JLCA）內(nèi)側張開。6 下肢畸形的影響若冠狀面脛骨或股骨偏移存在，膝關節(jié)應力傳遞不再均勻一致，而出現(xiàn)機械應力負荷在膝關節(jié)內(nèi)側或外側間室的非生理分布。單一關節(jié)間室的過度機械負荷導致軟骨破壞，促進關節(jié)退行性疾病的發(fā)生并加速其發(fā)展。下肢畸形被視為所謂關節(jié)炎前畸形。*若脛骨或股骨偏移存在，關節(jié)的機械應力傳遞不再是生理分布，而是更偏向于內(nèi)側或外側間室。下