髕股關節(jié)生物力學淺識

關于髕股關節(jié)生物力學淺識髕股關節(jié)靜態(tài)的髕骨與股骨動態(tài)的髕股關節(jié)第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天股骨的解剖股骨滑車-位于股骨遠端前部，其中央有一前后走向的切跡將股骨遠端分為內(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Anthropometricmeasurementsofthehumanknee:correlationtothesizingofcurrentkneearthroplastysystems.HittK,ShurmanJR,GreeneK,etal.JournalofBoneandJointSurgeryBritishVolume.2003第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天股骨的解剖內(nèi)側股骨與外側部股骨的骨節(jié)有不同的曲率半徑內(nèi)髁比外髁略狹窄，外髁更接近橢圓形內(nèi)側外側內(nèi)側外側髁間窩髕面孫久一.國人全膝關節(jié)置換股骨截骨面形態(tài)測量學研究[D].第二軍醫(yī)大學,2008.第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕骨直徑:30-55mm厚度:19-26mm兩面凹的關節(jié)軟骨有4-7mm厚外側內(nèi)側正中的垂直的背脊張峻,候筱魁.髕骨的生物力學研究進展[J].醫(yī)用生物力學,2004,(02):120-125.第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕骨在髕股關節(jié)的功能解剖

（1）骨性結構

髕骨為膝提供兩個重要的生物力學功能：它在整個運動范圍內(nèi)借延長股四頭肌力臂幫助膝伸直；并以增加髕骨與股骨間的接觸面來改善股骨上的壓力分布。（2）關節(jié)軟骨

髕股關節(jié)軟骨是人體中最厚的軟骨。最大厚度可達7㎜。髕股關節(jié)軟骨厚度并非均勻一致，軟骨最厚的部分位于骨嵴處。60%位于髕骨的外側關節(jié)面，分布于內(nèi)側者約20%。關節(jié)面軟骨厚度變化特點有助于增加髕股關節(jié)面的適合性。

張峻,候筱魁.髕骨的生物力學研究進展[J].醫(yī)用生物力學,2004,(02):120-125.第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕股關節(jié)的功能解剖內(nèi)側關節(jié)面壓力>外側內(nèi)側關節(jié)面髕骨軟化率較高HubertiHH,HayesWC.Patellofemoralcontactpressure[J].JBoneJointSurg,1984,66A:715-724

第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕骨的功能是增強伸膝肌力量，這一目的是通過延長伸膝裝置的力臂而實現(xiàn)的。股四頭肌可以較短的收縮產(chǎn)生很大的位移。同時髕骨也能幫助分布伸膝裝置與股骨髁遠端之間的接觸應力并作為籽骨為股四頭肌腱和髕韌帶提供附著。髕骨在髕股關節(jié)活動中的的作用張峻,候筱魁.髕骨的生物力學研究進展[J].醫(yī)用生物力學,2004,(02):120-125.第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕股關節(jié)受力膝關節(jié)活動時髕股關節(jié)的受力合力大小相同，方向相反，并通過髕骨傳遞第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天膝關節(jié)活動時髕股關節(jié)的受力（PFJR）膝關節(jié)完全伸直時,髕股關節(jié)的作用力接近為零,隨膝關節(jié)的屈曲PFJR會逐漸增加

張峻,候筱魁.髕骨的生物力學研究進展[J].醫(yī)用生物力學,2004,(02):120-125.第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天35°35°PQJ80°80°PQJ膝屈90°膝屈5°AB髕股關節(jié)運動過程中受力情況第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕骨在與股骨不同接觸時對兩側力臂的影響注：髕腱的力(FL)股四頭肌的力(FQ)HubertiHH,HayesWC.Patellofemoralcontactpressure[J].JBoneJointSurg,1984,66A:715-724

第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕骨切除的結果金麗穎.髕骨對膝關節(jié)運動影響的生物力學分析,山東體育學院學報,2008(02).AmisAA,FarahmandF.Biomechanicsofthekneeextensormechanism[J].Knee,1996,3:73-80

1.股四頭肌的肌力臂減小，髕腱至運動軸心減小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，導致脛骨關節(jié)應力增加

脛骨關節(jié)軟骨退變

第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天髕股關節(jié)的變化髕股關節(jié)運動過程髕骨關節(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)外側面與滑車開始接觸

（4.6）BullAMJ,KatchburianMV,ShihYF,etal.Standardisationofthedescriptionofpatellofemoralmotionandcomparisonbetweendifferenttechnique[J].KneeSurg,SportsTraumatol,Arthrosc,2002,10:184-193.

第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

維持髕股對合的平衡機制

伸膝裝置、內(nèi)外側支持帶、肌力、股脛角和股脛間的Screw-home機制、Q角、髕骨位置、髁間槽發(fā)育程度、外力等，因此，良好的髕股周圍結構及其力學平衡，對維持髕股的正常排列和穩(wěn)定具有重要的作用。

第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天Q角定義：從髂前上棘到髕骨中點連線代表股四頭肌牽拉力線，從髕骨中點到脛骨結節(jié)連線與股四頭肌牽拉力線相交之角即為Q角第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天Q角的意義評估下肢力線,反映下肢的力線問題可以估計髕骨向外側移動的程度。作為治療方案的主要衡量標準伸膝裝置外翻角的反映：脛股關節(jié)伸直過程中的扣鎖機制使脛骨結節(jié)向外移位。（隨著股四頭肌的收縮,膝關節(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節(jié)內(nèi)旋、脛骨相對股骨的外旋,脛骨結節(jié)向外移位,形成Q角）

邱玲,鄭旭,袁松柏.Q角的理論與臨床應用思考[J].中國康復,2009,24(04):275-276.第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天屈膝90°位Q角測量髕骨中心到脛骨結節(jié)中心連線與股骨內(nèi)外髁連線的垂線之間的夾角

正常為0°

超過10°，提示脛骨結節(jié)過度外偏

比傳統(tǒng)伸膝位測量Q角準確屈膝90°位Q角也稱為結節(jié)-滑車角第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天Caton-Deschamps指數(shù)Insall-Salvati指數(shù)Blackburne-Peel指數(shù)髕骨結構位置的評估第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天A：髕骨關節(jié)面最低點到脛骨平臺輪廓前上角的距離B：髕骨關節(jié)面長度A/B為Caton指數(shù)

正常為1，>1.2高位髕骨，<0.6低位髕骨

優(yōu)點：易于規(guī)劃和評估脛骨結節(jié)移位效果。術中仍需實際測量和調(diào)整。

缺點：10%難分辨脛骨前上緣。

Caton-Deschamps指數(shù)第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天A：髕韌帶長度B：髕骨長度A/B為Insall-Salvati指數(shù)

正常為1，>1.2高位髕骨，<0.8低位髕骨

優(yōu)點：不受屈膝角度影響，易于操作。

缺點：

需依賴髕骨下極和脛骨結節(jié)解剖位置

不能用于評估脛骨結節(jié)移位效果

Insall-Salvati指數(shù)第21頁,共23頁，2024年2月25日，星期天A：髕骨關節(jié)面最低點到脛骨平臺延長線的垂直距離B：髕骨關節(jié)面的長度A/B為Blackburne-Peel指數(shù)

正常為0.8，>1.0高位髕骨，<0.5低位髕骨

優(yōu)點：不受屈膝角度影響；

可以評估脛骨結節(jié)移位或脛骨高