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<div class="chapter" num="9">
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<h1 class="firstTitle-l">第八章 下肢运动学</h1>
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</div>
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<p class="center"><span class="bold">素质目标</span></p>
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<p class="content">
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（1）具备解析下肢各关节运动机制及协同规律的能力。
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</p>
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<p class="content">
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（2）具备分析下肢运动异常与功能障碍关联、评估康复需求的能力。
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</p>
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<p class="content">
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（3）具备结合生物力学原理制定个性化训练方案的能力和精准干预的职业素养。
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</p>
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<p class="center">........................</p>
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<p class="center"><span class="bold">知识目标</span></p>
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<p class="content">
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（1）掌握：下肢髋、膝、踝等关节的解剖结构与运动形式。
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</p>
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<p class="content">
|
（2）熟悉：各关节在步行、跑跳等动作中的协同机制，下肢运动的生物力学特征及力传递规律。
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</p>
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<p class="content">
|
（3）了解：常见下肢运动异常的病理机制及与功能障碍的关联。
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</p>
|
<p class="center">........................</p>
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<p class="center"><span class="bold">能力目标</span></p>
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<p class="content">
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（1）能精准测量评估下肢关节运动参数及肌肉活动，为康复评估提供数据。
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</p>
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<p class="content">
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（2）能将关节运动学理论用于康复实践与训练，实现理实结合。
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</p>
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<p class="content">
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（3）能据患者病情和康复目标，制定符合下肢关节运动学的个性化训练方法。
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</p>
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<div class="bodyPic">
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</div>
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<p class="titleQuot-1">【案例】</p>
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<p class="content">
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患者，女，38岁。右膝半月板缝合术后3月，主诉行走时右腿“发僵”，上下楼梯需扶扶手。步态分析显示：右足跟着地时膝关节过伸10°，支撑相中期髋内旋幅度较健侧增加8°，踝关节背屈仅5°（健侧12°）。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">【问题】</p>
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<p class="content">1．从运动学视角分析患者行走时右腿“发僵”原因。</p>
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<p class="content">2．解析髋、膝、踝如何联动完成行走。</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<p class="center">
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<img class="g-pic" src="../../assets/images/0021_04.jpg" alt="" />
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</p>
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<p class="content">
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骨盆由骶骨、尾骨和左右侧的两块髋骨构成。髋骨与骶骨和骶骨与尾骨间均有坚韧韧带连接形成关节，一般不可活动。临床上可通过观察大骨盆形状和测量某些径线间接了解真骨盆情况。
|
</p>
|
<p class="content">
|
髋关节由髋臼和股骨头构成，髋臼边缘有关节唇加深关节窝，切迹上连髋臼横韧带，关节囊厚坚韧，附着于髋臼唇外缘及横韧带，包绕股骨头和股骨颈，止于股骨颈基底部，股骨颈后外侧一小部分露于囊外，故股骨颈骨折除基底部外均为囊内骨折。髋关节周围有韧带加强，如髂股韧带、耻股韧带、坐股韧带等，股骨头韧带对运动无限制作用。股骨头与髋臼结合方式及周围结构决定髋关节稳定性，其为多轴性关节，但运动幅度小于肩关节，稳定性大，以适应支撑功能。髋关节肌功能因髋关节角度改变而变，如梨状肌、臀中肌、股直肌等在不同情况下，功能也会随之变化。髋关节不同位置受力情况不同，站立时受重力及外展肌拉力影响，单足站立和行走时外展肌产生反向力矩维持平衡。
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</p>
|
<p class="content">
|
膝关节由股骨、胫骨和髌骨组成，有三个关节结构，腓骨近端和胫骨构成近端胫腓关节，不属于膝关节。膝关节伸直位依靠肌腱和韧带锁定，几乎无活动。大部分肌为双关节肌，运动主要在矢状面伸屈，屈曲位有旋转和小范围内外翻被动运动。单足站立时，重力线与负重肢负重线落在膝关节一个接触点上，髂胫束起承重作用。
|
</p>
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<p class="content">
|
踝关节由胫腓骨远端关节面和距骨关节面组成，是滑车关节，主要运动是跖屈和背伸，稳定性靠骨、韧带、肌维持，踝穴结构至关重要。
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</p>
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<p class="content">
|
足分前足、中足和后足，足骨及韧带形成三个弓，纵弓张力由胫骨后肌等支持，压力由跖筋膜等支持，横弓由跗骨与跖骨排列而成。足弓维持靠骨形体、韧带、筋膜、肌肉收缩、肌腱紧张，如弓弦保持弹性及形态。
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</p>
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<h2 class="secondTitle">第一节 骨盆</h2>
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<div class="bodyPic">
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</div>
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<p class="content">
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骨盆由两侧髋骨、骶骨和尾骨，经左右骶髂关节、耻骨联合、骶尾联合及骶腰韧带、前后骶髂韧带、骶棘韧带、骶结节韧带等连接，形成盆状骨性结构。骨盆位处躯干下部，承担保护盆腔脏器及传递头、臂、躯干力量至下肢的功能。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">一、骨盆功能解剖</h3>
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<p class="titleQuot-1">（一）骨与关节</p>
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<p class="content">
|
骨盆由骶骨、尾骨和两侧的髋骨构成，髋骨每侧各一，每块髋骨由髂骨、耻骨和坐骨合成。骨盆各骨之间形成诸多关节，诸如腰骶关节、双侧骶髂关节、耻骨联合等。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．腰骶关节</span> 骨盆借助第1骶椎（S<span
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class="sub"
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>1</span
|
>）与第5腰椎（L<span class="sub">5</span
|
>）形成关节（图8-1）。此关节与其他椎体关节类似，经椎间盘连接，且与前纵韧带、后纵韧带相关联。与常规椎体连接有所差异，腰骶关节配备髂腰韧带、腰骶韧带两条韧带，以增强关节稳定性。骶骨上平面与水平面所形成的夹角即腰骶角，当人体躯干保持正常直立状态时，该角度约为30°。若存在肥胖或骨盆前倾情况，致使腰椎前凸角度增大，腰骶角随之变大，L<span
|
class="sub"
|
>5</span
|
>与S<span class="sub">1</span
|
>之间剪切应力上升，会增加腰骶间盘受损及腰椎滑脱的风险。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<p class="imgdescript">图8-1 骨盆的结构</p>
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</div>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．骶髂关节</span
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> 属于滑膜关节，由骶骨和两侧髂骨构成。尽管通常被视作平面关节，但实际上骶骨和髂骨的关节面并非平整，而是凹凸契合，赋予关节更高稳定性。骶髂关节周遭环绕着强劲的韧带，包括骨间韧带、骶髂前韧带、骶髂后韧带、前纵韧带、骶棘韧带、骶结节韧带。这些韧带约束骶骨在髂骨上的活动，仅容许极其微小的滑动与旋转。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">3．耻骨联合</span
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> 是两侧耻骨凭借纤维软骨盘相连所形成的微动关节，周边有韧带予以加固。在女性分娩之际，耻骨联合能够产生轻微分离。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（二）肌与韧带</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．骨盆的肌</span
|
> 日常提及的盆底肌对骨盆运动影响甚微，参与骨盆运动的肌群主要为躯干及髋关节肌群，且常成对协同工作。当腰背肌收缩将骨盆后侧向上牵引时，屈髋肌同步收缩带动骨盆前侧下移，形成骨盆前倾；而腹肌收缩使骨盆前侧上提，臀大肌与腘绳肌协同收缩拉动骨盆后侧下移，致使骨盆后倾。骨盆侧倾时，非支撑侧受重力影响下降，此时肌群的主要功能在于控制姿势并限制倾斜幅度，例如，右侧下肢处于支撑相时，左侧骨盆因重力作用下降，竖脊肌与腰方肌收缩促使躯干左倾，控制左侧骨盆过度下沉；同时，右侧髋外展肌（臀中肌及臀小肌）收缩牵引右侧骨盆下移，共同限制骨盆过度倾斜。这些肌群通常协调一致地收缩，共同维持骨盆稳定，为躯干及上肢功能活动提供坚实基础。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．骶髂关节的韧带</span
|
> 骶髂关节后方，骨间韧带填充于骶粗隆与髂粗隆之间的间隙，其由多种方向的纤维构成，覆盖关节全长的一半区域。多层骶髂后韧带覆盖于骨间韧带及骶骨后方，附着于髂骨粗隆并延伸至臀后线，再向内下方连接骶骨。骶髂关节腹侧则为较薄且较后方韧带面积小的骶髂前韧带。骶髂前、后韧带共同作用，将骶骨悬于髂骨之上，在承受重力压迫骶骨向下时，发挥类似避震器的功能缓冲压力，同时其长度限制了逆倾斜运动的幅度，防止关节过度活动导致损伤，体现了人体运动系统的自我保护机制与精妙设计。强厚的前纵韧带覆盖于腰椎前方，并向下延续附着于骶骨与髂腰韧带。骶结节韧带与骶棘韧带为宽且长的韧带，连接骶骨、坐骨结节及坐骨棘，凭借其良好的杠杆作用有效防止因重力致使骶岬向前下方倾斜，其长度同样限制了向前下倾斜运动的范围，与骶髂关节的骨性结构及强厚广泛的韧带系统共同构建了关节的自锁机制。当压力增大导致骶骨沿髂骨表面下移且后韧带紧张时，紧张的后韧带促使两侧髂骨向中线靠拢，宛如钳子般将骶骨紧紧夹持，阻止髂骨下降，保障关节稳定。
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</p>
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</div>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<h3 class="thirdTitle">二、骨盆的生物力学</h3>
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<p class="content">
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两侧对称的髂骨及骶骨，借助两个骶髂关节与前方的耻骨联合连为一体，构成一个骨关节环，即骨盆环。两髂嵴的连线将骨盆环分割为前、后两区域。骨盆后侧担当主要的承重职责，称为承重弓，由骶股弓和骶坐弓构成。站立状态下，躯干的重力自骶骨经两侧骶髂关节传递至髂骨后部，继而向下传导至股骨头，形成骶股弓承重模式。而处于坐位时，重力从骶髂关节传入，沿着髂骨后部下行，经坐骨上支抵达坐骨结节，构成骶坐弓负重模式。骨盆前侧则是由两侧耻骨的上、下支及耻骨联合构成的弓形结构，衔接两侧承重弓，称为联接弓或约束弓，临床上常简称为前环，主要功能是阻止承重弓向中线汇聚或分离，是稳定并强化承重弓的关键力学要素。
|
</p>
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<p class="content">
|
人体处于不同体态时，骨盆各关节所承受的应力存在差异。单腿站立或行走迈步之时，支撑腿将体重传递至地面所形成的反作用力向上，同侧髋关节随之上升，另一侧则因下肢重力作用而下降，耻骨联合处因此产生剪力。与此同时，骶髂关节会呈现出与同侧髂骨运动方向相反的活动趋势。但由于耻骨联合与骶髂关节结构牢固，实际上在耻骨联合以及骶髂关节处并不会出现真正的活动。倘若遭受创伤，导致耻骨联合脱位或骶髂关节受损，便会出现移位及异常活动，使得每行走一步都可能引发疼痛。
|
</p>
|
<p class="content">
|
平卧状态下，骶骨后方、骶尾部及髂嵴后部承担的部分躯干重力，不足以令骨盆环产生活动。但髋关节的屈曲或伸直动作会使髋腰肌处于紧张状态，进而影响骨盆环的倾斜程度，并引起骶骨、坐骨结节及尾骨位置的相应改变。
|
</p>
|
<h3 class="thirdTitle">三、骨盆与运动功能障碍</h3>
|
<p class="content">
|
骨盆作为连接脊柱与下肢的力学枢纽，其结构与功能的完整性对维持人体姿势稳定、高效传递力量及完成日常活动至关重要。常见的骨盆运动功能障碍主要表现为骶髂关节功能障碍、骨盆倾斜（前/后/侧倾）及骨盆旋转。这些障碍常源于肌肉失衡（如髂腰肌过紧导致前倾；单侧腰方肌紧张导致侧倾）、韧带松弛或张力异常（尤其在孕期或创伤后）、姿势习惯不良（如长期塌腰坐姿）、创伤（如跌倒、撞击）或下肢生物力学异常（如长短腿、足弓塌陷）的代偿。康复评估需综合静态姿势观察（髂嵴、ASIS/PSIS相对位置）、动态动作分析（步态、单腿站立、前屈测试）、触诊（关节间隙、压痛、韧带张力）及特殊激发试验。治疗核心在于恢复骨盆正常对位与关节活动性（通过手法松动、牵拉紧张组织）、重建神经肌肉控制与稳定性、纠正肌肉失衡及改善整体生物力学（如姿势再教育、功能性训练）。理解这些功能障碍的机制是制定精准康复方案的基础。
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</p>
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<div class="bodyPic">
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<img
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/>
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</div>
|
<p class="center">
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<span class="bold"
|
>超声图像自动配准的骨盆创伤术中的三维导航技术</span
|
>
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</p>
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<p class="quotation">
|
由上海交通大学汪方团队研发，借助术前多模医学图像建立骨盆创伤三维模型，通过耦合红外线导航定位参考架的超声探头获取骨盆术中空间坐标，将术中超声图像与虚拟手术规划图像进行配准，可跟踪骨折复位情况。其实现了骨盆手术的微创、实时、非X线暴露的三维导航目的，能提高骨盆骨折手术的精确性和成功率，降低手术并发症。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<h2 class="secondTitle">第二节 髋关节</h2>
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<p class="content">
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髋关节由髋臼与股骨头构成，属于球窝关节，具有内在稳定性。髋关节通过头、臼软骨面相互接触传导重力，支撑人体上半身重量并提供下肢活动度。在可动关节中，髋关节最为稳定，其结构能够完成日常生活中所需的大范围动作如行走、坐下和蹲起等。若球窝关节排列紊乱，会导致关节软骨和骨内应力分布改变，引发退行性关节炎等损害，且损害会因关节承受巨大压力而逐渐加剧。
|
</p>
|
<h3 class="thirdTitle">一、髋关节功能解剖</h3>
|
<p class="content">
|
髋关节是人体最大、关节窝最深、最典型的球窝关节，既坚固又灵活，主要功能是负重及多方位运动，吸收和减轻震荡，在机体活动中起到杠杆作用。
|
</p>
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<p class="titleQuot-1">（一）骨关节与功能结构</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">1．髋臼</span
|
> 由髂骨、坐骨和耻骨三骨组成，朝向前下外方，内下方形成髋臼切迹，切迹与髋臼横韧带相连。髋臼边缘有纤维软骨性质的关节唇，使髋臼变深，防止脱位，保证关节稳定性，但限制了关节活动范围。髋臼侧壁为马蹄形关节面，软骨衬垫于前、上和后三面，中间部位无关节软骨覆盖，称为髋臼窝。窝内有股骨头韧带、可移动脂肪块和滑膜。髋臼窝允许股骨头韧带做必要运动，负重时成为重要滑液储存地。步行时，髋臼各关节面软骨受股骨头挤压，未被挤压时，髋臼窝内滑液回到关节软骨面之间并被吸入软骨，这种交替挤压和放松保证了关节软骨营养，而髋臼或股骨头某部位持续受力会导致关节软骨退变。髋臼顶部是髋关节主要负重区，厚而坚强，后1/3能维持关节稳定，较厚。下1/3与上、后部相比，较薄，受较小暴力就能骨折，此部分断裂对髋关节功能影响较小。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．股骨头</span
|
> 略呈球状，但非正圆形，中立位负重时能取得最大适应和接触面（图8-2）。除圆韧带进入处外，其余被软骨覆盖，中央软骨较厚，周缘部分较薄。软骨厚度不同造成股骨头不同区域刚度和强度不同，影响应力从髋臼经股骨头到股骨颈的传递。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">3．股骨颈</span
|
> 为管状结构，横断面略呈扁圆状，内下方骨皮质最坚厚，颈中心几乎为空。股骨颈连接股骨头与股骨干，形成颈干角和前倾角。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（1）颈干角：指股骨颈与股骨干间的角度（图8-3），婴儿时期约150°，成人正常范围110°～140°，多数在125°～135°。颈干角正常时，股骨头负荷与股骨颈应力达生理平衡；颈干角减小（髋内翻）时，股骨头负荷减少，股骨颈应力增大；颈干角增大（髋外翻）时，股骨头负荷增加，股骨颈应力减少，剪应力变为压缩力。髋内翻或髋外翻都会引起股骨近端负荷及应力改变，导致结构异常和功能障碍。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（2）前倾角：下肢中立位时，股骨头与股骨干不在同一冠状面，股骨头居前，股骨颈向前倾斜与冠状面形成的角度。婴儿期为20°～30°，随年龄增长逐渐变小，成人平均为12°～15°，女性稍大于男性。前倾角大于12°，股骨头部分裸露，走路时为保持股骨头处于凹窝内，使髋内旋；小于12°，走路时有外旋倾向。前倾角为臀中肌提供矢状面上的杠杆臂，使肌效能成倍增加，杠杆臂越长，保持直立姿势所需臀中肌力越小，但过度前倾会妨碍髋关节外旋活动，有脱位潜在趋势。小儿出生时前倾角约30°，随骨生长和肌收缩牵拉逐渐变小，6岁时减到15°。这是临床采用保守方法治疗小儿足内收步态的原因。先天性髋关节脱位常伴有过度前倾，不正确的应力会导致髋关节软骨磨损增加，更容易发生骨性关节病。
|
</p>
|
</div>
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</div>
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</div>
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<div class="page-header">
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<div class="page-header-right">
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<img
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<div class="qrbodyPic">
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<img
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|
<p class="imgdescript">图8-2 股骨的结构</p>
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</div>
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<div class="qrbodyPic">
|
<img
|
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|
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|
/>
|
<p class="imgdescript">图8-3 颈干角</p>
|
</div>
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<p class="content">
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<span class="bold">4．股骨近端的内部骨结构</span
|
> 完全适应生理应力类型和大小，包括骨小梁分布方向和数量。正常情况下，股骨头主要受压缩应力，骨小梁由股骨头周边沿压缩合力方向下行，汇合至内侧骨皮质，形成主要压缩骨小梁。由于股骨头和股骨颈承受剪应力，颈上方产生张力，骨小梁由外侧骨皮质沿张力方向延伸至内侧皮质，形成主要抗张力骨小梁。两组骨小梁约成60°交叉，交叉之间应力最小，骨小梁减少，此区称Ward三角。在此两组骨小梁之间，分别有次要抗压缩骨小梁和次要抗张力骨小梁。由大转子下行至外侧骨皮质的骨小梁，称为粗隆部骨小梁。颈干角的改变会引起股骨近端负荷与应力改变，导致骨小梁重新调整。髋外翻时，压缩力增加，抗压缩骨小梁增加，抗张力骨小梁减少甚至消失；髋内翻时，抗张力骨小梁增加，抗压缩力骨小梁减少。骨小梁结构的改变可反映出股骨近端负荷与应力的变化。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（二）髋关节的关节囊、韧带和股骨头的血供</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">1．髋关节关节囊</span
|
> 由坚韧纤维组织形成，内衬滑膜，附着于髋臼唇外缘及髋臼横韧带，向下包绕股骨头和股骨颈，止于股骨颈基底部，股骨颈后外侧一部分露于囊外，故股骨颈骨折除基底部骨折外均为囊内骨折。髋关节伸直位时，关节囊紧张，可将股骨头限制在髋臼内；屈曲、内收及轻度内旋时关节囊松弛。过度屈曲又受向后暴力时，股骨颈后面部分在关节囊外，关节囊松弛减弱对股骨头限制作用，加上后方耻股韧带和坐股韧带薄弱，髋关节易发生后脱位。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．髋关节韧带</span
|
> 最强大的髂股韧带（图8-4），起于髋臼上缘髂骨部分，跨髋关节囊前方，分两股止于股骨颈基底部前方及小转子前方，又称Y形韧带。关节囊前下方有耻股韧带，后方有坐股韧带。韧带间形成薄弱区，遭受外力时股骨头可经此脱出。圆韧带为关节内韧带，又叫股骨头韧带，
|
</p>
|
<p class="content">
|
由髋臼进入股骨头，有供给血液及稳定股骨头的作用。屈髋关节时，圆韧带松弛；伸髋时，圆韧带紧张。站立位时，髂股韧带防止骨盆在股骨上向后运动（髋过伸）；耻股韧带限制外旋；坐股韧带限制内旋。耻股韧带和坐股韧带的张力限制髋关节外展。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<p class="imgdescript">图8-4 髋关节韧带</p>
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</div>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．股骨头的血供</span
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> 股骨头近端血供应主要来自旋股内动脉，少部分来自旋股外动脉。两者形成囊外动脉环，另发出颈升分支进入关节囊，形成囊内动脉环，最后进入骨内。囊外动脉环不完整时易发生股骨头缺血性坏死。
|
</p>
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<p class="titleQuot-1">（三）髋关节稳定性</p>
|
<p class="content">
|
髋关节稳定性由骨性稳定结构及周围韧带软组织维持。与上肢关节相比，髋关节灵活度下降，但稳定性加强，适应其作为人体主要负重关节的功能。
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</p>
|
<p class="content">
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<span class="bold">1．髋关节骨性结构特点</span
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> 髋臼前部低，后部隆起，下部有深而宽缺口，横韧带通过并封闭形成半球形凹窝，周边软骨组织形成厚边缘，加大髋臼深度，使其面积超过球形一半。顶端为主要负重区，厚而坚实，后部亦较厚，加强关节稳定性。股骨头直径较大，与髋臼结合面差小，使髋关节成为稳定关节。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．髋关节囊及周围韧带结构特点</span
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> 髋关节囊紧张坚韧，上方附着于髋臼周缘和髋臼横韧带，下方附着于股骨颈基底部，几乎完全包绕股骨颈，限制股骨头在关节内运动。髋关节囊周围有多条坚韧韧带加强制动，髂股韧带、耻股韧带和坐股韧带分别从髋关节前方、前下方和后方覆盖并稳定关节囊；髋关节内的圆韧带，在髋关节屈曲（尤其结合外旋）时，防止股骨头过度旋转或半脱位，提供股骨头血供并加强连接。髋臼周围的髋臼横韧带防止股骨头脱出；股骨颈周围的轮匝韧带与髋臼周缘紧密结合，提高股骨头稳定性。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">3．髋关节周围肌</span
|
> 髋关节是人体最有力、最发达的自由关节，周围肌数目众多，进一步加强关节稳定性。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">二、髋关节生物力学</h3>
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<div class="bodyPic">
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</div>
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<p class="titleQuot-1">（一）运动轴和运动</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．髋关节运动轴</span
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> 髋关节作为球窝关节，可绕股骨头中心在无数轴上运动；为简化分析，常以互相垂直的三个解剖轴（冠状轴、矢状轴和垂直轴）描述其活动。而股骨的解剖轴与机械轴，则是评估下肢力线、规划骨科手术（如关节置换）及预防关节退变的关键解剖基准。
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</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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（1）股骨的解剖轴和机械轴：解剖轴是通过股骨干的直线，机械轴是髋关节中心和膝关节中心的连线，直立位上机械轴通常垂直于地面。
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</p>
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<p class="content">
|
（2）冠状轴：站立时，屈伸的轴是水平冠状轴。左右股骨头中心点连线称总髋轴。站立位骨盆向前（后）转动，或仰卧位拉两膝靠近胸腔时，运动发生在总髋轴周围。
|
</p>
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<p class="content">
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（3）矢状轴：站立时，收展运动轴为水平矢状轴。肢体对骨盆运动如提腿向侧，或骨盆对下肢运动如躯干向站立侧腿方向倾斜。正确名称应为髋关节的外展或内收。髋关节外展约45°，常伴骨盆抬高；两条腿接触，内收角度为0°，但两腿交叉内收角度可达30°～40°。这不是纯平面运动，在跑步、转向和交叉大腿时是重要运动。
|
</p>
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<p class="content">
|
（4）垂直轴：站立时，内旋和外旋的轴是垂直的，与股骨机械轴一致。内旋是大转子向前移动接近骨盆前部，外旋是相反方向运动。
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</p>
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<p class="content">
|
<span class="bold">2．行走时髋关节的运动范围</span
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> 股骨头与髋臼结合方式、股骨头大小、髋臼深度、股骨头与髋臼结合面差、关节囊周围韧带、关节囊周围肌决定了髋关节稳定性，使其成为人体负重和行走主要关节。髋关节与肩关节虽同为三轴关节，但因股骨头深纳于髋臼内，关节囊紧张，坚韧韧带限制活动，髋关节运动幅度远不及肩关节，而具有较大稳定性，以适应支撑功能。髋关节可作屈伸、收展、旋内旋外和环转运动。关节囊前面髂股韧带限制髋关节伸、展运动，伸髋范围仅35°，内侧和外侧大量肌附着且力量大，约束大腿内收、外展运动。
|
</p>
|
<p class="content">
|
因韧带性限制，正常人髋关节运动范围终末感通常坚硬（表8-1），例如屈髋关节同时伸膝的运动被腘绳肌长度限制。但屈髋关节同时屈膝的运动例外，这种运动被腰部脂肪组织限制，在严重肥胖症群体中，这种限制会影响其功能如系鞋带及拾取、携提物体等。
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</p>
|
<p class="imgtitle">表8-1 髋关节的基本运动范围</p>
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<div class="bodyPic">
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</div>
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<p class="titleQuot-1">（二）髋关节肌的功能作用</p>
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<p class="content">
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髋关节作为人体直立行走负重关键下肢关节，稳定性至关重要。同时需行使重要运动功能如行走、弹跳、弯腰、摆腿等，要求具有一定活动度。髋关节是三轴关节，可作屈伸、内收和外展、旋内和旋外、环转等运动，关节运动轴与周围肌分布一致。髋关节周围肌可分为6组，除围绕冠状轴和矢状轴排列的屈伸肌、内收肌、外展肌外，还有排列在垂直轴相对侧的旋内、旋外两组肌。髋关节周围肌数目多，可分为多群，各肌群共同作用行使髋关节功能（表8-2）。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<p class="imgtitle">表8-2 主要髋关节肌起止点、神经支配和功能</p>
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<div class="bodyPic">
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content"><span class="bold">1．髋关节肌的组成</span></p>
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<p class="content">
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（1）屈伸运动肌：髋关节屈曲主要由髂腰肌、股直肌、阔筋膜张肌、缝匠肌完成，其拮抗伸肌为臀大肌、半膜肌、半腱肌及股二头肌长头。髋关节屈曲角度为140°。股二头肌长头、半腱肌和半膜肌起于坐骨结节，止于胫骨上端内侧（半腱肌/半膜肌）及腓骨头（股二头肌）。当膝关节伸直时，这些肌肉因被动张力增加，会限制髋关节屈曲范围至80°～90°。髂股韧带紧张且位于关节囊前方，限制髋关节后伸，向后伸角度为35°。髂股韧带防止髋关节过伸对维持人体直立姿势意义重大。髂腰肌是主要的屈髋关节肌，下肢制动时可使躯干屈。髋关节屈伸运动与下肢其他关节耦合，形成直立行走，下肢活动几乎都伴有髋关节屈伸运动。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（2）收展运动肌：髂腰肌是主要屈髋肌，下肢制动时可使躯干屈。髋关节屈伸活动与下肢其他关节耦合，形成直立行走，下肢活动几乎都伴有髋关节屈伸活动。髋关节肌后群肌臀中肌、臀小肌及局部阔筋膜张肌与大腿内侧肌群相互拮抗形成髋关节内收、外展运动。髋关节内收、外展运动范围总和只有45°。髋关节屈曲时，关节囊周围韧带松弛，内收、外展角度增大，这一运动机制是人体实现快速变向、平衡调节及防跌倒的核心生物力学基础。髋关节内收、外展运动有利于人体变向运动。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（3）旋转运动肌：髋关节旋转运动由旋内和旋外两组肌拮抗完成。旋内肌有臀中肌前部肌束、臀小肌及局部阔筋膜张肌；旋外肌有髂腰肌、臀大肌、闭孔内肌、梨状肌、股方肌、闭孔外肌及臀中肌、臀小肌外侧部。髋关节旋外肌力量强于旋内肌，且旋外范围也大于旋内。髋关节旋转运动受关节囊影响，活动范围约为50°。髋关节旋转功能使人体下肢具有多向运动性。髋关节是稳定性最高的间接关节，关节结合形态、韧带附着、强大肌保护使其成为人体负重行走主要关节之一。
|
</p>
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<p class="content"><span class="bold">2．髋关节肌的功能特点</span></p>
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<p class="content">
|
（1）髋肌负重和不负重的功能：研究髋关节肌需分负重和不负重两种情况。负重闭链运动更重要如单腿站立、攀登、坐位站起等。此时髋肌需有力收缩制动肢体远端，引发髋关节运动和骨盆运动。轻度或中度肌功能减退在闭链运动中易表现，而在对某一侧下肢重量的开链运动中可能无明显表现。评估髋关节肌不能仅评估开链运动下肌肉功能，更要注重负重闭链运动下肌肉功能评估。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（2）肌的不同部分的作用差异：如臀大肌和臀中肌覆盖面大，某部分产生的动作可能与其他部分不同，但最终所有肌纤维收缩共同产生主要作用。臀大肌主要作用为伸，臀中肌主要作用为展。臀大肌上部肌纤维可展，下部肌纤维可收；臀中肌前部肌纤维可内旋，后部肌纤维为外旋。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（3）关节角度改变肌的作用：关节角度可改变三个不同轴髋肌杠杆作用，使某运动肌效能增加或减少。髋关节有较大运动范围和较长肌力臂，杠杆作用改变常见于髋区。臀中肌和阔筋膜张肌在伸髋位时是内旋肌，但髋关节90°时内旋杠杆作用增加。在髋关节某些位置，肌拉力线改变明显，使肌产生拮抗作用，例如梨状肌，髋伸展时为外旋肌，髋屈时变为内旋肌。大腿内收肌群也是这样，伸髋时拉力线在髋关节轴前方，屈髋时在轴后方。内收肌群在髋关节运动中的功能角色具有动态可变性，其运动功能取决于髋关节的屈曲角度。髋关节屈位如攀登动作，大腿内收肌群为有力髋伸肌；髋关节伸位时，大腿内收肌群为屈髋肌。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（4）在髋区的双关节肌的作用：髋肌包括单关节肌和跨过两个关节作用或潜在作用于这两个关节的双关节肌。根据肌长度-张力关系原理，双关节肌效能受被跨越两个关节位置影响，例如股直肌屈膝时屈髋作用增强；腘绳肌伸膝同时伸髋效能更大，屈髋同时屈膝时为有效屈膝肌。
|
</p>
|
<p class="content">（5）屈髋肌在不同体位下的作用</p>
|
<p class="content">
|
1）人体在直立位下屈髋：直立单腿屈髋时，髂腰肌、股直肌、缝匠肌和阔筋膜张肌收缩，阔筋膜张肌内旋作用被缝匠肌外旋作用补偿。股直肌伸膝作用被重力和其他屈肌作用阻止。髂腰肌具内旋和外旋功能，但实践效果看是单纯屈肌。这些肌共同作用产生单纯屈髋。屈髋早期，内收肌也可能作用，尤其抗阻力时。伸髋时，屈髋肌最大等长收缩力矩增大，屈髋时减小。
|
</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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2）人体在坐位下屈髋：坐位髋关节已屈曲90°，屈髋肌要在缩短情况下再作用产生附加屈曲。髋关节屈曲小于90°时，缝匠肌和阔筋膜张肌强力收缩，但已丧失许多增加张力能力，无髂腰肌协助不能进一步屈髋。临床观察单纯髂腰肌麻痹患者，在坐位时，仅屈髋肌就能产生足够张力使屈髋超过90°，这些患者能屈髋走路，但在坐位时需用手提腿。从向后端坐位回到端坐位时，屈髋肌特别是髂腰肌控制脊柱和骨盆与股骨间位置。双侧髂腰肌麻痹时，患者重心线落到髋关节后方即倒向后，在无靠背椅子上需用手支持防向后跌倒。
|
</p>
|
<p class="content">
|
3）人体坐起和直腿抬高体位的屈髋：在仰卧位坐起或直腿抬高的动作中，腹肌协同屈髋肌完成制动骨盆和脊柱作用。①坐起时，颈屈肌和腹肌向心收缩直至躯干屈曲，随后保持等长收缩，髂腰肌是抬起躯干和骨盆主要肌。头颈躯干重力产生的力矩大，需髂腰肌产生大力。若腹肌强度不足保持腰屈曲位，腰大肌力会使腰椎过伸，反复此动作可能引发微创伤和背部疾病。患者做仰卧起坐时应侧身用手推起来。②直腿抬高，尤其双侧同步时通过髂腰肌主导的屈髋肌群（阔筋膜张肌、股直肌等协同）产生巨大收缩力，内收肌群则主要维持股骨稳定而非直接发力。该合力峰值可达体重的1.5～3倍，经腰大肌肌腱传递至腰椎横突及髂骨附着点，形成腰椎前剪切应力。由于屈髋肌需对抗下肢重力矩（力臂≈股骨长度），其负荷显著放大。若腹肌（尤其腹横肌/腹直肌）无法稳定骨盆，将导致骨盆前倾并迫使腰椎过伸，增加L<span
|
class="sub"
|
>4</span
|
>～L<span class="sub">5</span>椎间盘后缘压力及小关节剪切风险。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（6）伸髋的肌的作用：髋关节屈伸轴后面有5个重要肌肉，它们在任何位置都是伸髋肌，包括臀大肌、股二头肌长头、半腱肌、半膜肌和内收肌（在屈髋位）。检查伸髋肌应在两种运动中进行，即下肢制动躯干运动或躯干制动下肢运动。在许多活动中，躯干和下肢往往同时运动。
|
</p>
|
<p class="content">
|
1）俯卧伸膝时，伸一侧髋关节：被检查者俯卧在诊察台上，一侧髋悬于诊察台边缘，可观察到伸髋范围约为90°。当改变伸髋肌条件为外旋或内旋时，发现外旋会增加臀大肌的伸髋力，而内旋则会减弱臀大肌的伸髋力，同时增加半膜肌和半腱肌的伸髋力。
|
</p>
|
<p class="content">
|
2）俯卧屈膝时，伸一侧髋关节：屈膝、伸髋时触摸腘绳肌，可发现腘绳肌出现明显缩短和变厚。在这种结合屈膝、伸髋的运动中，长度-张力关系是最不理想的，这些肌可能已接近或到达功能不全位。保持屈膝在锐角做完全伸髋动作时，大腿后区会有不舒服的压缩感，儿童或青年人的不适感可能并不明显，但老年人可能会因极度不舒服而出现痉挛，应注意避免。由于腘绳肌在缩短范围内收缩时张力极低，因此屈膝伸髋动作需依赖臀大肌的强力收缩。针对臀大肌的单独测试，曾有提议采用这一动作；尽管此动作中臀大肌能发挥最大效能，但此时腘绳肌也处于最大收缩状态，故无法单独评估臀大肌的作用。
|
</p>
|
<p class="content">
|
3）俯卧屈膝时，两侧髋关节伸：在俯卧一侧伸髋时，骨盆保持相对稳定，仅需伸脊柱肌轻度协同收缩，但两腿同时抬高（后伸）时骨盆的杠杆作用（伸髋肌收缩和下肢的重力）变得明显，需要伸脊柱肌特别是腰部的伸脊柱肌显著增强活动。这些肌的高度紧张是可以看到和触摸到的。
|
</p>
|
<p class="content">
|
4）在坐位的伸髋肌：坐位或立位时，躯体和骨盆前倾都受伸髋肌控制。伸髋肌离心收缩允许屈体捡地板上物体，而向心收缩则产生回到直立位的动作。伸髋肌麻痹的患者除非用上肢将骨盆支撑制动在下肢上，否则就会向前跌倒。这种伸髋肌的动作同样见于上下扶梯，从坐位起立和行走中。这些动作常与股四头肌（伸膝）和腘绳肌（伸髋）同时收缩相关。在坐位前倾，立位时弯腰触足趾、爬梯或从椅子站起来等功能动作中，腘绳肌均为主要的伸髋肌，做上述的快速动作有中等或大的阻力时，臀大肌也会参与活动。
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</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
|
（7）展髋肌的作用：臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌和臀大肌上部纤维参与外展髋关节。某些位置时，其他肌也有外展髋的功能，如下外展位时的缝匠肌，屈髋位时的梨状肌与闭孔肌，外展位时的髂腰肌。用CT测量四块外展肌的截面积，臀中肌占60%，臀小肌占20%，阔筋膜张肌和梨状肌各占10%。这些外展肌平均截面积为43cm²，而股四头肌为175cm²，腘绳肌为58cm²。髋外展肌具有良好的杠杆作用优势，因大多数外展肌止于大转子或股骨干，离髋关节旋转中心点有5～7.5cm，且它们的肌力线与关节轴形成较大角度：阔筋膜张肌83°，臀中肌72°，臀小肌61°，而髌韧带角仅为15°～20°。
|
</p>
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<p class="content">
|
由于杠杆作用优势，相对较小臀肌可产生较大力矩。据报道平均最大等长力矩男性为12～15.2kg/m，女性为7.7～10kg/m。这些数据可因位置、制动类型和年龄而有差异。
|
</p>
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<p class="content">
|
当伸髋肌在伸长时收缩将产生最大力矩，当肌肉缩短时其力矩线性下降。
|
</p>
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<p class="content">
|
（8）单腿站立时髋肌的作用：单腿站立时，在闭链运动中髋外展肌主要功能是保持骨盆水平。单腿站立时（发生在走路的每一步中），85%的身体重量（头、臀、躯干和对侧下肢）必须以股骨头为支点用髋外展肌平衡，形成第一类杠杆。因股骨头到体重垂线距离（重臂）长于肌肉止点到股骨头距离（力臂），展髋肌须产生大于85%体重的力才能平衡，两个向下的力即重力和肌的拉力共同形成股骨头和髋臼间的巨大压力。在单腿站立位，关节压力约是体重2.5倍；在行走的站立相，足跟着地时，对股骨头的两相合力或压力超过体重4倍；在单腿支持中期，减少体重1.3倍；单腿支持末期（足跟离地时）又增高为体重3.4倍。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（9）髋关节在内收髋时的肌作用：腿在伸、屈或旋转位时做抗阻内收髋关节动作，5块内收肌（耻骨肌、长收肌、股薄肌、短收肌和大收肌）同时收缩。内收肌截面积远超外展肌，因为内收肌不仅能内收还能屈、伸和旋转髋。一般认为与外展肌协同收缩起稳定作用，因此这些肌在步行时均可见到肌电活动。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（10）髋关节在内收肌的旋转作用：在坐位或站立时可检查内收肌的旋转作用（注意避免屈髋动作）。虽然内收肌止于股骨后面的粗线，但旋转轴是通过股骨头到股骨髁的机械轴。当股骨内旋时粗线接近耻骨，而外旋时粗线与耻骨距离加大。在断离关节的骨盆和股骨标本上，测量坐骨结节和粗线中心的距离可看到这种现象。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（11）髋关节肌旋转中的作用：在髋关节周围大多数肌都有旋转作用，用哪一块来旋转取决于关节位置和屈、伸、展、收。例如臀大肌在髋伸直时有外旋髋关节功能，但屈髋时其上部肌纤维只有内旋作用。6块小的外旋肌（梨状肌、上孖肌、下孖肌、股方肌、闭孔内肌、闭孔外肌）有很好的外旋拉力角，但在屈髋时外旋功能减弱；到屈髋90°时，它们拥有相当的外展功能，梨状肌可从伸髋时的外旋肌转变为屈髋时的内旋肌。在屈髋时，臀中肌、臀小肌的前部和阔筋膜张肌能增加内旋的杠杆作用。
|
</p>
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<p class="titleQuot-1">（三）髋关节力学基础</p>
|
<p class="content">
|
髋关节在不同位置时受力情况不同，站立时受重力及外展肌拉力；单足站立和行走时，因人体重心在两侧股骨头连线之后，重力对关节产生扭矩作用，此时外展肌产生反向力矩维持平衡，股骨近段受到压应力、张应力、横向环行应力和剪切应力。
|
</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<p class="content"><span class="bold">1．髋关节静力学</span></p>
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<p class="content">
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（1）双腿站立时的静力学分析：双腿站立位，重力线通过耻骨联合后方，髋关节是稳定的，基于关节囊和韧带稳定作用，无需肌肉收缩就能直立。直立时作用在股骨头上的反作用力为压在上方体重的1/2。每个下肢重量为人体重的1/6，所以每个髋关节负荷是余下2/3体重的一半，即1/3体重。若髋关节周围肌防止晃动并保持身体直立姿势，这个力的增加与肌活动数目成正比。
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</p>
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<p class="content">
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（2）单腿站立时的静力学分析：单腿直立时，上部身体重力线在三个平面内偏移，产生绕髋关节力矩，必须由肌力平衡，就增加了关节反作用力。力矩值取决于脊柱姿势、未负重腿和上肢位置，特别是骨盆倾斜度。躯干侧倾越过髋关节时反作用力最小。一侧下肢负重时，髋关节负重为除去一侧下肢重量的体重加上外展肌肌力。此时在负重髋关节股骨头上部形成支点，在额状面，股骨头到髋外展肌的臂与到骨盆侧的重力臂比例为1∶3，而承重比例为3∶1，因此外展肌需承受3倍于体重的重量；矢状面上，人体重心在髋关节轴后方，髋受向后旋转的弯力矩。人体为保持平衡，需外展肌紧张。若重心远离负重髋关节，臂延长，需外展肌力增大，承力增加；重心移向负重髋关节，承力减少；重心全移到负重髋关节上，外展肌承力为0，髋仅承受部分体重压力。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．髋关节动力学</span
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> 做各种动作时，需髋肌平衡体重，髋关节受到相当大压力。将髋关节作为支点，支点到身体重心的力臂远大于支点到髋肌的力臂，髋肌力量远大于人体重量，关节受力会大于体重。髋肌除增加稳定性外，还可调节股骨受力状态。正常人站立时，若臀中肌等肌未紧张，股骨颈受弯曲力矩，上方产生张应力，下方产生压应力。若负荷过大，易造成张力破坏。而肌收缩作用会抵消上方张应力部分，避免股骨颈骨折。
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</p>
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<p class="content">
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正常行走时髋关节动作平衡有节奏，耗能最低。双髋轮流负重，重心左右来回移动4.0～4.5cm。髋关节在步态周期中有两个受力波峰，分别在足后跟着地及趾尖离地时。缓慢行走时，惯性力作用可不计，视为与静力学相同。但髋关节快速运动时，受加速和减速作用，受力增加。合力等于体重加惯性力，一般认为是体重的3.9～6.0倍。走路时（速度为1.5m/s），髋关节最大受力约2.5倍体重；跑步时（速度为3.5m/s），关节最大受力为5～6倍体重。
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</p>
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<p class="content">
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髋关节通过头、臼软骨面相互接触传导重力，负重面为股骨头上半球与半球形臼的重叠部分。关节软骨的弹性将应力分散传递到各作用点。正常股骨颈应力分布为合力通过颈中心偏下方，内侧压应力高，外侧张应力高。光弹性试验等证明股骨颈上部头颈交界处所受张应力最大。髋关节畸形时应力分布改变；髋内翻时内侧压力、外侧张力均增大；髋外翻时，张应力随外翻程度增加逐渐减小甚至消失。合力通过颈中央时，内侧、外侧承受平均压力。
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</p>
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<p class="content">
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为分析髋关节受力，假设整个身体集中于一点，即身体重心。静止站立时，重心与双髋共同轴在同一冠状平面，位于第二骶椎前方。正常行走时，髋关节双侧轮流负重，重心左右移动。髋关节受力因运动方式不同而不同。实验表明，髋关节承受2000次负荷时，软骨会遭严重振动形成激惹，使软骨和骨发生不可逆变形，造成骨广泛损伤。老年人髋关节活动量1年约一百万次，高负荷、高频率运动更容易产生退行性关节病。
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</p>
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<p class="content">
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作用于髋关节的力可分为张应力、压应力、弯曲应力和剪切应力四种，通过体重负荷和肌肉收缩作用综合表现。人类髋关节为适应直立行走、劳动需要，其力学性能优良，具有下列生物力学特点。
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</p>
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<p class="content">
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（1）股骨上端形成多平面弯曲角（颈干角、前倾角），与骨盆和下肢呈多曲结构。其骨小梁呈多层网格状，应力分布合理，受力性能最佳，自重轻而负重大。
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</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<p class="content">
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（2）具有自动反馈控制特点，以适应张应力和压应力需要。按照沃尔夫（Wolff）定律，股骨上端有独特扇形压力骨小梁系统和弓形横行张力骨小梁系统；在转子平面又形成另外的骨小梁系统。可根据受力大小通过人体自动反馈系统作用增加或降低骨小梁密度，使得组织以最小重量获得最大功效。
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</p>
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<p class="content">
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（3）髋关节生物力学结构具有变异性。骨小梁组织结构的数量和质量受个体职业、活动状况、内分泌、物质代谢、营养、年龄、疾病等诸多因素影响。
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</p>
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<p class="content">
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（4）股骨干的力学轴线是股骨头旋转中心至股骨内外髁的中点，股骨上端承受的剪切应力最大，所以股骨颈多因剪切应力而骨折，大转子以下多因弯曲和旋转应力而骨折。髋关节生物力学体系处于动态平衡之中，可随时调整保持身体重心稳定。骨小梁的分布和截面形状均适应外力作用需要，特别是能最大限度地防止弯曲应力作用。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">三、髋关节与运动功能障碍</h3>
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<p class="content">
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临床上，许多髋部疾病都由机械应力与组织耐受力不平衡引起。为降低机械应力，达到新平衡，常采用减少关节负荷或扩大关节负重面积的治疗方法，这已成为髋关节治疗学生物力学的基本原理。
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</p>
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<p class="content">
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一种直接减少负荷的方法是减少体重，体重每减1kg，髋关节受力可减约3kg。使用手杖或拐杖是降低髋关节负荷的有效常用方法，手杖通过长杠杆臂起作用，显著降低患髋负荷。行走时躯干向患髋倾斜（跛行）是减少负荷的代偿运动，可将重心转移至更靠近患髋股骨头中心，缩短杠杆臂，减少外展肌力，降低股骨近端负荷。例如，髋外展肌麻痹时，单腿站立保持骨盆平衡不可能，但常能瞬时保持平衡足以跛行，因其将头、躯干、臀重心外移超过髋关节运动轴。截瘫患者可学习多种补偿方法控制髋部，在膝和足用夹板或矫形器制动情况下，借助平行杆或双拐运动下肢或抬高躯干。这些运动的有效代偿是背阔肌，在闭链运动中背阔肌的止点和起点距离缩短，产生髋部提高，使腿向前移动，两侧收缩则使身体抬高摆向前方，即“摆过步态”。
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</p>
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<h2 class="secondTitle">第三节 膝关节</h2>
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<p class="content">
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膝关节是全身结构最复杂、最大、所受杠杆作用力最强的关节，包含股骨、胫骨和髌骨三块骨，拥有2个运动自由度，内侧胫股关节、外侧胫股关节和髌股关节三个互相关节面均被同一个关节囊包裹。膝关节的可动性主要依靠骨性结构提供，而其稳定性则主要依赖软组织（韧带、肌和软骨）来维持。尽管膝关节的运动范围不如肩、髋关节广泛，却有着更为精确且复杂的运动规律。膝关节损伤极为常见，往往是因为力作用于股骨和胫骨的长杠杆臂而产生较大的力矩所致。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">一、膝关节功能解剖</h3>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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膝关节作为人体的主要负重运动关节，具有支持体重、参与降低或抬高体重及允许身体旋转等重要功能。在步行时，膝关节通过减少身体重心的垂直和侧方震荡来降低能量消耗，能够支撑相当于体重4～6倍的垂直力。当膝关节的功能结构发生改变，影响其运动学特性时，可能会引起关节功能异常及膝关节应力增加。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（一）骨关节与功能结构</p>
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<p class="content">
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膝关节由股骨、胫骨及髌骨构成，其中股骨和胫骨属于长骨。髌骨位于关节前方，附着有股四头肌和髌韧带，在膝关节运动中起着关键作用，能够增加股四头肌的力臂，从而提升关节运动的力学效应。此外，腓骨也是膝关节的组成部分之一，连接于胫骨的外侧后方，其头上附着的外侧副韧带为关节外侧提供了稳定性。膝关节主要包括胫股关节和髌股关节两个关节接触面，表面覆盖有关节软骨，起到润滑和减少关节面摩擦的作用。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．胫股关节的形态与运动的关系</span
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> 胫股关节分为内侧胫股关节和外侧胫股关节。股骨的内、外髁与胫骨内、外上髁分别构成内、外侧胫股关节。外侧胫股关节的前1/3为逐渐上升的凹面，后2/3为逐渐下降的凹面；内侧胫股关节面呈碗状凹陷。这样的结构使得膝关节在矢状面上能够进行屈伸活动，且外侧胫骨关节面的凹陷结构使得膝关节的屈伸活动具有多个瞬时活动中心，而非同轴运动。股骨的内、外侧髁与较小的胫骨髁相接，胫骨的髁间隆起和楔形的内、外侧半月板增加了关节面的适应性。股骨髁的纵向关节面约为胫骨髁关节面长度的两倍，因此膝关节的屈伸运动并非单纯的屈戌运动，而是在开始屈膝时以滚动为主，屈膝终末时则更多地依赖滑动。由于股骨外侧髁关节面长于内侧髁，两者的运动也存在差异。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．髌骨与髌股关节</span
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> 髌骨是一块籽骨，位于关节前方，与股骨髁部下方的鞍状关节面（滑车面）相关节。髌骨的关节面有一明显的纵嵴，将其分为内侧和外侧两部分。髌骨具有以下功能：通过增加与运动轴的距离（力臂距离）来增强股四头肌的杠杆作用和力矩；在屈膝时为股骨髁关节面提供骨性保护；减少对股骨髁的压力并分散股骨髁上的力；在抗阻高度屈膝时，防止对股四头肌腱的损伤性压力。
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</p>
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<p class="content">
|
股四头肌从各边稳定髌骨，并引导髌骨与股骨之间的运动。髌骨经髌韧带附着于胫骨粗隆，其两边有致密的纤维性支持带。当屈膝时，髌骨在股骨髁面上滑动，髌股关节面也随之发生变化。在运动开始时，接触区位于髌骨的远侧1/3；当屈膝接近90°时，关节面移向基底部，覆盖髌骨的近侧1/2。在屈膝120°时，会产生两个区域的接触和压力。髌骨在整个运动范围内通过延长股四头肌力臂来帮助膝伸直，并改善股骨上的压应力分布。从完全屈曲到完全伸直，髌骨对股四头肌力臂长度的作用也在改变。完全屈曲时，髌骨在髌间窝内，对股四头肌力臂长度的作用最小；当膝伸直时，髌骨从髌间窝抬起，产生显著的肌腱前移。在伸直到45°时，随着力臂长度迅速增加，髌骨延长力臂约30%。若切除髌骨，髌腱将更接近胫股关节的旋转中心，由于髌腱作用在较短的力臂上，在伸直后45°时，股四头肌需产生更大的力来维持相同的力矩，这可能超过股四头肌的能力，尤其对有关节内疾病或年龄较大的患者影响更为显著。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．膝内翻和膝外翻</span
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> 从前方观察，伸直膝关节可见股骨干和胫骨干形成一个向外开放的角度，该角度通过两者的纵轴测量，平均值一般为170°。此角度是由于股骨干的内收位和股骨垂直体体重传送到足和地面的代偿方向所形成。当受单腿负重时，力朝向膝关节的内侧。若此角度小于170°，称为膝外翻；若接近180°或向内侧开放，则称为膝内翻。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">4．Q角</span
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> 股四头肌腱和髌韧带在髌骨中心形成一个角，称为Q角，即股四头肌肌力线与髌韧带力线的夹角，正常值为11°～18°。Q角大于20°时，发生髌股关节异常的风险较高，例如髌骨软骨软化和髌骨运动轨迹异常。当髌骨在滑车上移动时，关节面形态、外侧较窄的滑车面及内侧软组织的稳定结构共同防止髌骨向外侧过度移位。若髌胫束紧张或股内侧肌无力导致不平衡，可能引起髌骨在股四头肌收缩时向外侧移动，进而导致关节接触区和压力改变，产生疼痛和功能障碍。
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</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<div class="bodystyle">
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<p class="titleQuot-1">（二）膝关节的辅助结构</p>
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<p class="content">
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膝关节的关节囊和韧带系统对膝关节的保护及其稳定性起着至关重要的作用。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．关节囊</span
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> 膝关节关节囊薄且松弛，存在许多隐窝，附着于股骨髁和胫骨髁的上下。关节囊上方起自股骨髁间线，两侧仅高于关节边缘1.25cm，故股骨的内外上髁均在囊外，下方止于胫骨关节面远侧边缘0.3～0.6cm，并与周围韧带相连。膝关节周围存在许多滑膜囊，部分与关节腔相通，部分独立存在。当膝关节屈伸时，滑液会在隐窝之间流动，以润滑关节面。在受伤或其他因素导致关节腔内液体过多时，半屈膝位有助于减少关节腔内压力，从而缓解疼痛。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．半月板</span
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> 是位于膝关节股骨与胫骨之间的纤维软骨盘，填充在两侧胫骨髁上，内侧半月板较大，呈“C”形，外侧半月板较小，呈“O”形，两者前端常借膝横韧带相连。
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</p>
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<p class="content">
|
半月板的骨性附着通过其角部连于胫骨的前、后髁间区和通过冠状韧带连于半月板的周缘和胫骨的边缘，冠状韧带属于关节囊的一部分，因此半月板不附着于胫骨的关节面，具有可动性。此外，半月板前部借韧带纤维与髌骨相连，股四头肌装置借此调节半月板在关节前部的活动；后部借纤维组织与半膜肌、腘肌相连，以调节半月板在关节后部的活动。
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</p>
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<p class="content">
|
半月板的主要功能是增加胫股关节的适应性并分散压力。膝关节负重区在内、外侧胫股面几乎相等，在膝关节过伸时负重最大，屈膝时负重区向后移动且变小。切除半月板会减少股骨髁和胫骨髁的接触面积，导致压力增加，从而可能引发骨关节炎。
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</p>
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<p class="content">
|
被动和主动的力均可使半月板在胫骨上移动，韧带和肌的附着也可直接牵动半月板。例如，半月板髌纤维在伸膝时使半月板向前移动，而腘肌的附着使半月板向后移动。若半月板不能随股骨髁一起移动，例如在剧烈扭转或强力运动时，半月板可能被股骨髁压碎或撕裂。通常，在膝关节屈曲、回旋再突然伸直时，半月板容易受到挤压而损伤。因此，在进行较剧烈的运动前，充分的准备活动、保持正确的膝关节姿势和用力顺序，以及加强膝关节周围肌力训练，对于维持膝关节的稳定性至关重要。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．膝关节的韧带</span
|
> 膝关节拥有众多韧带，包括关节囊外韧带和关节囊内韧带。由于膝关节的屈伸运动没有骨性阻碍，丰富的韧带附着对于保障膝关节运动的稳定性起着关键作用。
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</p>
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<p class="content">
|
（1）髌韧带：位于膝关节前方，是股四头肌腱的延续，自髌骨向下止于胫骨粗隆，扁平而坚韧，其浅层纤维越过髌骨连于股四头肌腱，起到从前加固和限制膝关节过屈的作用。
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</p>
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<p class="content">
|
（2）副韧带：包括胫侧副韧带和腓侧副韧带。胫侧副韧带呈宽扁束状，位于膝关节内侧偏后方，起于内侧，止于膝关节内侧，能够加强并限制膝关节过伸；腓侧副韧带位于膝关节外侧稍后方，起自股骨外侧髁，止于腓骨头，起到外侧加固和限制膝关节过伸的作用。强厚的胫侧和腓侧副韧带可防止膝关节在额状面上的被动运动，即胫侧副韧带限制胫骨在股骨上的外展，腓侧副韧带限制胫骨内收。此外，当伸膝时，副韧带阻止胫骨的前、后移位。副韧带在股骨髁附着处偏于屈伸轴的后上方，这种结构使得伸膝时韧带紧张，而屈膝时松弛，为膝关节终末旋转后的稳定性提供了保障，同时也允许在屈膝时进行轴向旋转。股骨髁后方较大的凸度以及髁间隙的存在，使得屈膝时关节面的适配性降低，从而有利于轴向旋转。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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（3）交叉韧带：前交叉韧带（anterior
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cruciateligament，ACL）自胫骨髁间前窝向外后上方，呈散开状止于股骨外髁内侧面的后部；后交叉韧带（posterior
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cruciate
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ligament，PCL）自胫骨髁间后窝斜向前上方，止于股骨内髁的外侧面，两者相互交叉，位于膝关节中央的股骨髁间窝内。尽管交叉韧带与关节囊紧密相连，但其表面覆盖滑膜，属于囊外结构。在整个膝关节屈伸运动过程中，交叉韧带并非全部同时紧张，而是始终保持相对恒定的长度，产生髁面的滑动。ACL断裂可导致胫骨在股骨上向前脱位（前抽屉征），并且ACL还能限制膝关节的内、外旋转。PCL则能够限制胫骨在股骨上的后移位（后抽屉征）。在闭链运动中，如跑步时足着地，PCL有助于防止股骨髁在胫骨髁上向前移位。PCL在正常情况下仅允许少量被动运动。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">二、膝关节生物力学</h3>
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<p class="titleQuot-1">（一）膝关节的运动</p>
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<p class="content">
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膝关节的运动特点主要由其骨骼形状和韧带的制导作用决定，主要包括伸屈运动、在屈曲位置时的旋转运动，以及小范围的内、外翻被动运动。膝关节的屈曲范围通常在120°～130°。由于股直肌跨越髋和膝两个关节（起自髂前下棘），当伸髋时屈膝，运动范围会减小，且过伸运动范围较小，正常情况下不超过15°。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．伸展与屈曲运动</span
|
> 膝关节的伸展与屈曲发生在矢状面上，股骨髁与胫骨髁的相对运动在大部分过程中为滑动方式，其运动轴横贯内外髁，称为额面轴，随滑动而变动。伸展时轴偏前，运动半径较长；屈曲时轴偏后，运动半径逐渐变短，最前与最后方半径之比为9∶5。此额面轴的轨迹呈心形，称为伸屈运动的瞬时中心曲线。在伸展的最后20°，股骨髁与胫骨髁的相对运动转变为滚动方式，但股骨内外髁的滚动幅度不同，外髁在最后20°开始滚动，内髁则在最后10°开始滚动，因此，股骨髁在最后伸直时会发生内旋（即小腿外旋），此过程通过胫股关节面的滑动实现关节紧密嵌合，股骨内侧髁关节面较外侧延长，迫使伸膝末期每推进1°即伴随0.3°～0.5°股骨内旋。这种终末旋转使胫股接触面积增大，前交叉韧带张力提升，形成生物力学自锁效应（扣锁机制），显著增强膝关节在完全伸直位的稳定性。相反，从伸直位开始屈曲时，在最初的20°伴随股骨外旋（即小腿内旋），此时股骨髁以滚动运动为主导，因其接触点的位移高于滑动，因而能提供更高的初始稳定性。
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</p>
|
<p class="content">
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<span class="bold">2．旋转运动</span
|
> 仅在膝关节屈曲位存在，旋转轴（垂直轴）位于胫骨髁间隆突的内壁。胫骨平台的内侧髁关节面呈椭圆截面，其纵轴指向隆突内壁。屈膝时，内、外侧副韧带放松，外侧更为明显，允许股骨外髁在胫骨平台上有更大的旋转幅度。旋转轴并非制动不变，随着屈曲角度的增加会略微向后移动。在伸膝过程中伴随有旋转运动，从伸直到屈曲时，小腿内旋，反之则外旋。旋转范围因屈曲位置不同而异，以90°屈曲位为最大，外旋约40°，内旋约30°。
|
</p>
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<p class="content">
|
按照一般人正常步速（约95步/分）计算，步态周期中膝关节的运动范围在5°～67°。在负重期开始的足跟着地阶段，膝关节接近完全伸直，而在摆动期开始后，膝关节先加大屈曲至约70°，随后逐渐伸直。但实际上，在整个步态周期中，膝关节并不会完全伸直达到0°。只有在单腿负重站立时，膝关节才会完全伸直并呈现扣锁状态。在上下楼梯时，所需的度数与人的身高及台阶的高度有关。
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</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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<span class="bold">3．膝关节的终末旋转</span
|
> 当伸膝关节时，胫骨在制动的股骨上外旋约20°，这种旋转运动发生在伸膝的最后20°，称为膝关节的终末旋转。这是单纯的机械现象，出现在被动和主动的伸膝运动中，无法随意产生或阻止。在闭链运动中，例如从椅子上站起来，股骨在制动的胫骨内旋时也能观察到终末旋转。这种螺杆机制提供了抵抗矢状面力的机械稳定性，使得人类在直立时无需股四头肌收缩，或在伸膝降低肌力情况下，能够抵抗前后方向的力。尽管膝关节终末旋转的幅度不大，但它对于正常的膝关节功能至关重要，如同轴旋转一样，膝关节的成功康复需要对这两个运动进行评估和修复。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">4．附加运动</span
|
> 膝关节在完全伸直的紧锁位时，韧带和关节囊结构紧张，关节稳定，此时不会产生任何附加运动。然而，当膝关节屈曲25°或更大时，胫骨可在股骨上牵开几毫米，并向前、后、内侧和外侧滑动1～3mm，同时进行内收和外展运动。过度的滑动可能表明软组织结构（如韧带、半月板或关节囊）出现松弛。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（二）膝关节的肌</p>
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<p class="content">
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膝关节的肌属于大腿肌群，起自股骨或骨盆，肌束跨越膝关节，止于小腿骨。近固定和远固定收缩时，这些肌肉可以使膝关节运动。根据膝关节的运动形式，可将这些肌肉分为屈肌、伸肌、旋内肌和旋外肌四个肌群。
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</p>
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<p class="content"><span class="bold">1．膝关节肌的组成</span></p>
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<p class="content">
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（1）屈肌：主要包括股二头肌、半腱肌、半膜肌、腓肠肌、跖肌和腘肌。近固定收缩时，可使小腿在膝关节处屈；远制动收缩时，可使大腿在膝关节处屈。
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</p>
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<p class="content">
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（2）伸肌：股四头肌是主要的伸膝肌群，由股直肌、股内侧肌、股外侧肌和股中间肌组成。这四块肌肉形成强健的肌腱，止于髌骨，向下延续为髌韧带，附着于胫骨粗隆。股中间肌位置较深，不能从体表看到。
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</p>
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<p class="content">
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（3）旋转肌：使胫骨在股骨上内旋的肌有半腱肌、半膜肌、腘肌、股薄肌和缝匠肌；使胫骨在股骨上外旋的肌有股二头肌，阔筋膜张肌可能起到协助作用。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．膝关节肌的功能特点</span
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> 膝关节肌分为单关节肌与双关节肌。作用于膝关节的单关节肌仅有5块，包括股外侧肌、股中间肌、股内侧肌、腘肌和股二头肌短头。其余肌肉跨越髋关节和膝关节（如股直肌、缝匠肌、股薄肌、半腱肌、半膜肌、股二头肌长头和阔筋膜张肌的髂胫束）或跨过膝关节和踝关节（如腓肠肌）。因此，髋关节和踝关节的运动或位置都会影响膝关节的活动范围及这些肌肉所产生的力量（包括被动和主动功能不足）。
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</p>
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<div class="bodyPic">
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</div>
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<p class="content">
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一般情况下，双关节肌很少同时用于两个关节的运动。它们的主要作用是克服一个关节来自重力或其他肌肉收缩的阻力。如果双关节肌在两个关节同时缩短，完成其全部运动范围，那么该肌肉会缩短很长的距离，并迅速失去力量。通常情况下，肌肉在一个关节逐渐延长，而在另一个关节产生运动，从而保持良好的长度-张力关系。
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</p>
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<p class="content">
|
（1）伸髋-屈膝运动：当人俯卧或立位伸髋同时屈膝时，腘绳肌需要在这两个关节同时缩短，这使得屈膝动作难以完成。在进行此类运动时，机体会很快失去肌肉强度，缩短长度几乎耗尽。部分人可能会出现腘绳肌痉挛。限制腘绳肌完全缩短的另一个因素是股直肌的牵拉。此时，股直肌在髋和膝两处同时被拉长，导致股直肌萎缩，使骨盆前倾，从而造成臀部不自然抬高。
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</p>
|
<p class="content">
|
（2）屈髋-伸膝运动：在仰卧或坐位进行直腿抬高（屈髋，膝保持伸直）时，动作在一定范围内并无太大困难。而超出这一运动范围时，主要的困难源于腘绳肌无法进一步拉伸，股直肌力量减弱也会产生一定影响，因为它在髋和膝两处同时被缩短。如果腘绳肌挛缩或痉挛限制了直腿抬高（如限制在30°），那么在步行时，每一步的距离将会缩短。当伸髋时，一侧膝关节可以完全伸直，但对侧小腿无法像正常情况那样向前移动（屈髋伸膝），这将导致步幅缩短，并常用屈膝行走来代偿。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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（3）屈髋-屈膝运动：当先屈膝，再屈髋时，屈髋可以使腘绳肌在髋部得到延长，从而获得更好的长度-张力关系。而在屈膝和屈髋同时进行时，屈髋肌和腘绳肌协同收缩，产生功能性运动。
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</p>
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<p class="content">
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（4）伸髋-伸膝运动：常见于从坐位起身、爬梯、跑步和跳跃等动作中。当股四头肌伸膝时，腘绳肌执行伸髋动作，使腘绳肌在膝部得到伸长。这种运动利用了长度-张力曲线的有效部分。
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</p>
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<p class="content">
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（5）踝跖屈-屈膝运动：腓肠肌作为跨膝、踝双关节肌，能够同时完成这两个动作。如果同步进行屈膝与跖屈运动，腓肠肌必须缩短很长的距离，导致肌力输出迅速下降。
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</p>
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<p class="content">
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（6）踝跖屈-伸膝运动：股四头肌伸膝的同时，腓肠肌和比目鱼肌执行踝关节跖屈。当股四头肌伸膝时，腓肠肌在膝部被拉长，利于踝关节跖屈。踝跖屈-伸膝常见于抬高足趾尖、跑步和跳跃等动作。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．膝关节稳定性的维持</span
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> 在人体移动和进行复杂运动时，膝关节不仅提供了支撑稳定性，还确保了下肢运动的灵活性。膝关节的骨性特点、关节囊、韧带和关节肌共同为膝关节的稳定性和灵活性提供了保障。
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</p>
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<p class="content">
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（1）骨性特点：膝关节属于屈戌关节，主要在冠状轴上进行屈伸运动。股骨下端、胫骨上端和髌骨独特的骨性结构增强了关节的稳定性。
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</p>
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<p class="content">
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（2）关节囊的紧张：膝关节囊的复合结构使其强大而紧张，从而增加了膝关节的稳定性。
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</p>
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<p class="content">
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（3）周围肌和韧带的强大：膝关节周围有众多且强大的韧带和肌肉，能够限制和引导膝关节的运动，增强其稳定性。内侧稳定性由胫侧副韧带和缝匠肌提供；外侧稳定性由腓侧副韧带和髂胫束维持；前方稳定性由股四头肌和交叉韧带提供；后方稳定性由腘窝肌和交叉韧带维持。
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</p>
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<p class="content">
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（4）螺旋扣锁机制：当膝关节完全伸直时，所有韧带拉紧，膝关节被锁定，胫骨相对于股骨的运动几乎停止，这是膝关节最为稳定的姿态。
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</p>
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<p class="titleQuot-1">（三）膝关节力学基础</p>
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<p class="content">
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膝关节在运动中承受着巨大的力量、快速的变化及不同的负荷频率，这些因素的不同组合可能导致各种损伤类型，例如急性损伤（包括骨折、韧带断裂等）和运动技术损伤（包括疲劳骨折、末端病等）。为了合理安排训练、预防伤病及实施有效的治疗和康复措施，必须深入研究这些因素的作用及其对组织适应性的影响。
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</p>
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<p class="content">
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膝关节特别适合进行生物力学分析，因为其运动可以简化为单平面运动和单肌肉活动。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．运动学</span
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> 规定了运动范围，并描述了冠状面（额状面）、矢状面（正中面）和水平面（横截面）三个面上的关节面运动。
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</p>
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<p class="content">
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运动范围可以通过测角仪进行粗略测量，精确测量则可采用电子测角技术或X线摄影技术等。
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</p>
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<p class="content">
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胫股关节在矢状面上的运动范围最大，从膝完全伸直到完全屈曲，范围为0°～140°。在水平面上，运动范围与屈伸程度相关。当膝完全伸直时，由于股骨髁与胫骨髁的交错，肌肉无运动。随着屈曲程度的增加，横截面上的运动开始增加。当屈曲90°时，膝关节外旋范围为0°～45°，内旋范围为0°～30°。屈曲超过90°时，运动范围会相应减少。在额状面上，完全伸直时几乎不可能进行内收和外展运动，而当膝屈曲90°时，侧向运动范围虽有所增加，但最大也只有几度。
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</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<p class="content">
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运动范围与关节功能密切相关。运动学研究表明，进行基本日常生活活动（如行走和上、下楼梯及坐下等）时，膝关节至少需要屈曲90°；日常生活活动几乎都需要膝关节屈曲115°～117°，并且能够完全伸直；进行体育活动时，则需要全范围的运动；而像体操、田径等一些运动项目则需要超出正常范围的关节活动度。从慢走到跑步，站立相中膝关节的屈曲需求逐渐增加。在平地行走时，整个周期内膝关节并未完全伸直，其运动范围为5°～75°。
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</p>
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<p class="content">
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关节面运动指关节两个面之间的相对运动，即两个面之间接触点的运动。以胫股关节的矢状面为例，若将股骨的关节面视为一个圆形，在正常情况下，由于前后交叉韧带的限制作用，胫骨应以该圆形的中心为轴进行匀速滑动。这个圆心即为一个不动点，称为瞬时中心。接触点的运动方向应为该点圆的切线方向，即与圆的半径垂直。然而，股骨髁的关节面实际上是一个光滑的半椭圆形，也可以被视为一系列圆形的集合。在关节活动的每个位置，都存在一个接触点及其对应的不动圆形中心，这些中心共同构成了瞬时中心轨迹。不同平面的运动方式会形成不同的轨迹。因此，关节面运动可以通过瞬时中心法（instant
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center
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technique）来研究。根据同心圆原理，可以在股骨上任意选取两个点，在关节从一个位置运动到另一个位置时，确定这两个点的位移。将每个点的原始位置和位移后的点连成直线，再分别作这两条直线的垂直平分线，两条垂直平分线的交点即为该运动圆的圆心，也就是瞬时中心。通过在不同位置（通常每隔10°）拍摄一系列X线片，可以确定每个运动间隔的瞬时中心，从而描绘出该平面的瞬时中心轨迹。一旦瞬时中心轨迹确定，就可以在X线片上标出每个运动间隔的接触点，并从瞬时中心到接触点画出直线（即该瞬时运动圆的半径），从接触点绘制该直线的垂线，以表示接触点的位移方向（图8-5）。在正常关节中，位移方向的直线与负重方向相切，表明股骨在胫骨上滑动。如果瞬时中心出现在关节面上，则表明关节存在滚动运动。
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</p>
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<p class="imgdescript-l-b">图8-5 膝关节瞬时中心测定及关节面运动</p>
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<p class="imgdescript-l">
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a．瞬时中心测定法；b．膝关节屈伸时瞬时中心轨迹；c．关节面运动。
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</p>
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</div>
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<p class="content">
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由于瞬时中心法只能描述单一平面内的运动，如果在被测平面以外的其他平面存在超过15°的运动，则无法使用瞬时中心法来描述关节面运动。在膝关节中，关节面运动发生在股骨和胫骨之间及髌骨和股骨之间。前者在所有三个平面上均有运动，但在横截面和额状面上运动幅度较小；后者则在额状面和横截面上同时发生运动。Frankel等对25个正常膝关节进行了研究，测定了从屈曲90°到完全伸直过程中的瞬时中心轨迹，发现其呈半圆形，并分析了关节面运动，所有案例均显示出切线滑动现象。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．动力学</span
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> 用于分析作用在关节上的力，包括静力分析和动力分析。静力分析研究平面状态下作用在关节上的力，而动力分析则研究作用在身体上但合力不为0的力。
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</p>
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<p class="content">
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（1）胫股关节的静力分析：任何位置和承载形式下都可对关节进行静力分析。完整的关节静力分析较为复杂，因此常采用简化方法来分析主要作用力，这种方法仅能获得最小值。这种方法称为简化分离体图法（simplified
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free body
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technique），仅限于分析作用在分离体上的三个主要共面力。这三个力通常是地面反作用力（W）、髌腱拉力（P）和关节反作用力（J）。如果已知这些力的大小、方向、作用线和作用点四个特性，可将它们作为矢量标在图上。若已知三个作用力的点及其中两个力的方向，在平衡状态下就能确定所有其他特性，从而绘制出力三角形（triangle
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of
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force），并计算出3个力的大小。例如，在爬梯时，一腿上举，估算另一负重腿胫股关节上关节反作用力的最小值。将负重腿的三个力绘制在分离体图上，由于下肢处于平衡状态，三个力的作用线必交汇于一点。已知两个力的作用线，即可确定第三个力的作用线（已知作用点）。延长力P和力W的作用线至相交点，从交点向力J作用点作线，得到力J作用线，从而绘制出力三角形（图8-6）。首先绘制力W的矢量，然后从力W箭头绘制力P的矢量，再从力W起点绘制力J作用线，力J与力P的交点即为矢量P的头部和矢量J的起点（因小腿处于平衡状态，三角形必须闭合），此时可在图上换算出力P和力J的大小。在此例中，髌腱拉力是体重的3.2倍，关节反作用力是体重的4.1倍。由此可见，主要肌力对关节反力值的影响远大于体重，若考虑其他肌肉的作用，关节反力值还会进一步增大。
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</p>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<p class="imgdescript-l">图8-6 分离体图及力三角的应用</p>
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</div>
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<p class="content">
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（2）胫股关节的动力分析：动力分析除了考虑静力分析中的所有因素，还需考虑以下两个因素。
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</p>
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<p class="content">1）身体部分的加速度。</p>
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<p class="content">
|
2）该部分身体的质量惯性矩（质量惯性矩用于表示加速物体所需的力矩值，与物体形状相关）。
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</p>
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<p class="content">
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动力活动计算某一特定瞬间关节上的最小值，可按以下步骤进行：①确定产生解剖结构的运动身体部分以及使该部分运动的主要肌肉。②角加速度涉及角度变化，需通过摄影记录该身体部分的整个运动过程，以计算其特定运动的最大角加速度。③通常采用数据表（因计算复杂）来确定该部分的质量惯性矩。④计算关节力矩值，常采用牛顿第二定律。根据该定律，当运动为角运动时，力矩是身体部分的质量惯性矩和该部分角加速度的乘积。公式如下：
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</p>
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<p class="center">T-Ia</p>
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<p class="content">
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式中，T代表力矩，I代表质量惯性矩，α代表角加速度。
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</p>
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<p class="content">
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力矩不仅是质量和角加速度的乘积，还与使身体部分加速的主要肌力以及关节瞬时中心到力线的垂直距离（力臂）的乘积有关，公式如下：
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</p>
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<p class="center">T-Fd</p>
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<p class="content">式中，F代表力，d代表垂直距离。</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">由此可得F-Ia/d。</p>
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<p class="content">
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由于主要肌力对关节反作用力的影响远大于体重，因此在动态状态下，影响关节力大小的主要因素是身体部分的加速度和质量惯性矩。增加身体部分的角加速度会使关节力矩按比例增加。虽然质量惯性矩由解剖学决定，但可通过外力进行调整。例如，在膝关节伸肌锻炼过程中，若在足部穿上重靴，其质量惯性矩会相应增加。正常情况下，当膝关节从90°屈曲到完全伸直时，关节反作用力约为体重的50%。对于体重70kg的人，此力约为350N。若足部穿上重10kg的靴子，将增加100N的重力，从而使关节反作用力增至原来的4倍。
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</p>
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<p class="content">
|
动力分析还用于研究步行时胫股关节的反作用力、肌力和韧带力的峰值。莫里松（Morrison）测算了男女平地行走时通过胫骨平台传递的关节反作用力，并结合肌电图记录了肌肉活动，以确定步态周期各阶段中哪些肌肉在胫骨平台上产生关节反作用力的峰值。在足跟着地后的瞬间，关节反作用力为体重的2～3倍，在站立相后期的足尖离地阶段，关节反作用力为体重的2～4倍，此时关节反作用力的峰值。这两种姿势均与腘绳肌的收缩相关。腘绳肌对膝关节具有减速和稳定作用。在膝关节屈曲位的站立相中期，关节反作用力约为体重的2倍，与股四头肌的收缩有关，该肌可防止膝关节屈曲。在摆动相后期，腘绳肌收缩引起的关节反作用力约等于体重。值得注意的是，在步态周期中，从摆动相到站立相，关节反作用力从外侧胫骨平台转移至内侧。在站立相中，当出现峰值时，主要由内侧平台承担；而在摆动相中，当力较小时，主要由外侧平台承担。胫骨内侧平台的接触面积比外侧大50%，其软骨厚度也是外侧的3倍，因此内侧平台具有更大的尺寸和厚度，能够承受更高的力。
|
</p>
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<p class="content">
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在正常膝关节中，关节反作用力由半月板和关节软骨共同承担。塞洪（Seedhorn）等通过研究发现，在受载状态下，切除半月板后胫股关节所受应力比正常情况高出3倍，且集中于平台中央的软骨。从生物力学角度看，半月板在关节镜下仅去除不稳定部分或进行缝合，有助于改善胫股关节的应力分布并延缓骨关节病的发展。
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</p>
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<p class="content">
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在胫股关节中，韧带所受的力低于作用在胫骨平台上的力，且主要为拉力。步行时，后交叉韧带承受的力最高，约为体重的1/2，其峰值出现在足跟着地后和站立相后期。
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</p>
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<p class="content">
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髌骨为膝关节提供了两个重要的生物力学功能，它在整个运动范围内通过增加股四头肌力臂来改善股骨上的压应力分布。正常情况下，膝关节在不同角度伸直时，股四头肌所需的力量各不相同，最后15°的伸直需要的力量最大。切除髌骨后，在完全主动伸直膝关节时，股四头肌所需的力量比正常情况增加约30%。对于某些患者，尤其是老年人，这可能超出股四头肌的能力范围。
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</p>
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<p class="content">
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在大多数活动中，股四头肌的收缩和体重共同作用于髌股关节，屈曲角度越大，股四头肌的力值和髌股关节的压力也随之增加。在平地行走时，髌股关节的反作用力相当于体重的1/2；而在上下楼梯时，这一数值约为体重的3.3倍。对于患有髌骨软骨病的患者，进行大幅度屈膝活动时会感到疼痛。但在坐位情况下，当小腿自由下垂进行伸膝抗阻力训练时，膝关节在最后的完全伸直阶段，髌股关节的反作用力较低，而股四头肌的力量继续增加。因此，对于髌骨软骨病患者，在屈膝＜20°的范围内进行股四头肌训练，可以避免引起过大的疼痛。
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</p>
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<h3 class="thirdTitle">三、膝关节与运动功能障碍</h3>
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</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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膝关节内侧副韧带损伤在体力劳动和体育运动中十分常见。无论是膝关节处于伸直位还是屈曲位，外力强制小腿外展导致膝关节突然外翻时，均可能引起胫侧副韧带损伤。当膝关节处于微屈状态时，外力直接作用于膝外侧也可能造成胫侧副韧带损伤。若损伤严重，如胫侧副韧带完全断裂，患者将经历剧烈疼痛，患肢无法负重，失去正常功能。在受伤现场，及时进行局部制动、冷敷、加压包扎和抬高患肢等急救措施至关重要。伤后1～2天，可在粘膏支持带的保护下开始股四头肌静力收缩（每次5分钟）、直腿抬高练习（采用10次最大负荷量，每天抬腿10次）及等长伸膝练习（每天15次）。
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</p>
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<p class="content">
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当关节囊韧带中部发生断裂时，常常合并内侧半月板边缘撕裂，甚至可能同时伴有交叉韧带断裂，这种情况下，膝关节的稳定性将受到严重破坏，形成奥多诺休三联征。若膝内侧副韧带从股骨上撕裂，撕裂处的骨膜被掀起，骨膜下血肿将发生机化，可能形成骨刺、骨针或骨斑，进而发展为骨化性病变。
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</p>
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<p class="content">
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膝关节损伤后的康复训练旨在消除疼痛，恢复关节的站立、行走和负重功能。若康复训练未能及时开展，可能会引发一系列废用综合征，如肌肉萎缩、关节萎缩、骨质疏松、继发性骨折等，甚至可能导致关节制动于某一位置，使患者下肢功能难以恢复。康复训练必须遵循生物力学原理，以避免废用综合征的发生。
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</p>
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<h2 class="secondTitle">第四节 踝关节</h2>
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<p class="content">
|
在人类日常活动如站立、行走、下蹲中，踝关节的稳定性与灵活性至关重要。其稳定性由骨性结构、韧带系统和肌肉动力共同维系。过去，踝关节与足的功能常被低估，被视为下肢与地面的简单连接。然而，近年深入研究发现，踝足结构复杂度远超手部，能完成诸多精细动作。足的内在结构和复杂动力学组织能有效吸收振动、提供运动稳定性，并在直立与步行时推动身体前进。此外，踝关节需适应身体速度、运动方向及路面条件的复杂变化，承受较高负荷。
|
</p>
|
<h3 class="thirdTitle">一、踝关节功能解剖</h3>
|
<p class="content">
|
踝关节（距小腿关节）由胫骨、腓骨下端关节面与距骨体滑车构成。距骨马鞍形顶与胫骨下平台形成主要关节。外踝较内踝低且偏后约1cm，内踝顶端分两钝性突起供韧带附着。内、外踝与韧带协同维持踝关节侧方稳定。腓骨作用渐受重视，可传导1/6体重，外踝构成踝穴外侧壁，其轴线与腓骨干纵轴交角向外10°～15°，适配距骨外侧突。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（一）骨关节与组成</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．关节窝</span
|
> 踝关节关节窝呈叉状（踝穴），由胫骨下关节面、内踝关节面及腓骨外踝关节面构成，对增强踝关节稳定性意义重大。
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</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．关节头</span
|
> 由距骨体上、下及两侧关节面组成，滑车状关节面，距骨体上关节面（滑车关节面）前宽后窄，为踝关节多样运动提供结构基础。
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</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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<div class="page-header">
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<img
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/>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="titleQuot-1">（二）关节的辅助结构</p>
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<p class="content">
|
踝关节韧带与关节囊关联紧密。关节囊前后薄松利于跖屈，两侧厚韧形成韧带维持稳定。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">1．内侧韧带</span
|
> 三角韧带（内侧副韧带）（图8-7）呈强韧的扇形结构，按走行方向分为胫距前韧带、胫跟韧带及胫距后韧带，并依纤维深度划分为浅深两层。浅层起于向前分三束止于舟骨结节（胫舟束）、弹簧韧带（胫弹簧束）及距骨颈（胫距前浅束），向后延续为胫跟束止于跟骨载距突；距骨突上部；深层核心为胫距后深韧带，起于内踝后丘，水平止于距骨内侧关节面后缘。三角韧带作为踝关节内侧核心稳定器，通过其浅深两层纤维束协同抵抗距骨外移与外翻倾斜，维持胫距关节对位并分散负荷。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．外侧韧带</span
|
> 踝关节外侧韧带从前向后依次为距腓前韧带、跟腓韧带及距腓后韧带（图8-8）。距腓前韧带在踝跖屈位时限制距骨内翻与前移；跟腓韧带在踝中立位时承担60%内翻限制负荷；距腓后韧带作为最强韧结构，主要抵抗踝背屈＞20°时的距骨后向移位与过度外旋。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">3．下胫腓韧带</span
|
> 分为下胫腓前韧带、骨间韧带、横韧带，骨间韧带最坚固。踝背屈时腓骨上移、外后旋，下胫腓韧带可维持关节稳定。
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</p>
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<div class="qrbodyPic">
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<p class="imgdescript">图8-7 踝关节内侧韧带</p>
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</div>
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<div class="qrbodyPic">
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/>
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<p class="imgdescript">图8-8 踝关节外侧韧带</p>
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</div>
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</div>
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<div class="page-bottom-right">197</div>
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<h3 class="thirdTitle">二、踝关节生物力学</h3>
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<div class="bodyPic">
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/>
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</div>
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<p class="titleQuot-1">（一）踝关节的运动</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．运动轴</span
|
> 踝关节运动轴从后下外指向前上内，与内外踝尖端下方连线基本一致，在冠状面平均向外倾斜8°，横断面平均向外旋转6°。此轴线使踝关节多维复合运动，背伸伴外旋、外翻，跖屈伴内旋、内翻。
|
</p>
|
<p class="content">
|
研究发现，踝关节旋转轴随活动改变，非制动轴线。胫距活动多围绕瞬时旋转中心，被动跖屈时胫距关节分离，功能活动时平行滑动，被动背伸时压缩。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．踝关节运动</span
|
> 包括矢状面（背屈/跖屈）、冠状面（内翻/外翻）与水平面（内旋/外旋）三向活动。核心功能为矢状面运动（背屈0°～20°、跖屈0°～50°），因踝关节轴自内后斜向外前（倾斜角10°～15°），屈伸时伴生水平面旋转：小腿制动时，背屈引发距骨外旋（5°～10°），跖屈驱动距骨内旋（8°～12°）。终末背屈与跖屈位因距骨滑车关节面曲率差异，均趋向内翻，此时三角韧带通过限制距骨外移与外翻倾斜（而非直接限外旋）维持关节对合。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">3．胫腓连结</span
|
> 包括近端滑膜关节（上胫腓关节）与远端纤维联合（下胫腓连接），两者通过骨间膜形成力学耦联。连结运动小，但对踝关节正常屈伸运动必要。胫腓关节运动受多结构限制。踝背屈时胫腓关节向上滑动，损伤或制动会限背屈。胫腓韧带连结在屈伸运动中致胫腓关节小量移动，影响胫腓关节。内外踝受压（如石膏过紧）使踝穴狭窄，距骨滑车嵌入受阻，会使背屈受限。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（二）踝关节肌</p>
|
<p class="content">
|
踝关节骨性结构侧方稳定性强，前、后方向差，故主要运动为屈伸及内、外翻。周围大量韧带肌肉（表8-3）使其在一定运动范围内具较强稳定性。
|
</p>
|
<p class="imgtitle">表8-3 踝关节周围各肌起止、作用和神经支配</p>
|
<div class="bodyPic">
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<img
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<img
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alt=""
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/>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content"><span class="bold">1．踝关节的背屈肌</span></p>
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<p class="content">
|
（1）组成：胫骨前肌、<img
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src="../../assets/images/0167_02.png"
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alt=""
|
/>长伸肌、趾长伸肌、第三腓骨肌依次排列。肌腱附着点离关节远，杠杆臂长省力。胫骨前肌肌腹离踝关节额状轴远，背屈肌力最大，且与<img
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class="s-pic"
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src="../../assets/images/0167_02.png"
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alt=""
|
/>长伸肌肌腹位于足关节矢状轴内侧，有内收及足内翻功能。趾长伸肌和第三腓骨肌肌拉力线在踝关节额状轴前上方，有背屈功能，肌腱在足关节矢状轴外侧，能使足外展、外翻，第三腓骨肌肌力较大。踝关节背屈肌群（胫骨前肌、趾长伸肌、<img
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src="../../assets/images/0167_02.png"
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alt=""
|
/>长伸肌、第三腓骨肌）在矢状面协同背屈，而在冠状面/水平面因肌腱止点差异形成功能拮抗。
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</p>
|
<p class="content">
|
（2）功能：胫骨前肌是主要背屈肌，截面积是伸趾肌总和2倍。胫骨前肌麻痹时，伸趾肌背屈功能有限。单独趾长伸肌可强力外翻。4块背屈肌麻痹致步行摆动时足下垂，需过度屈髋膝防足趾触地。在开链运动中，前群肌负责足和足趾运动，因足轻且杠杆作用好，所需肌力小。单腿站立闭链运动中，这些肌强力收缩，各足肌相互作用维持重心。
|
</p>
|
<p class="content"><span class="bold">2．踝关节的跖屈肌</span></p>
|
<p class="content">
|
（1）组成：踝关节的跖屈肌由小腿三头肌、胫骨后肌、<img
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src="../../assets/images/0167_02.png"
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alt=""
|
/>长屈肌、趾长屈肌、腓骨长肌、腓骨短肌组成。肌腱位于踝关节额状轴后或下方。小腿三头肌是跖屈最有力的原动肌，由三个肌腹组成——其中比目鱼肌为单关节肌，腓肠肌为双关节肌，三者共同形成跟腱，止于跟骨结节。辅助跖屈肌包括腓骨长肌、腓骨短肌（主要参与足外翻，兼辅助跖屈）、胫骨后肌（主要参与足内翻，兼辅助跖屈），以及<img
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class="s-pic"
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src="../../assets/images/0167_02.png"
|
alt=""
|
/>长屈肌、趾长屈肌（通过屈趾动作辅助跖屈）等。
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</p>
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<p class="content">
|
（2）功能：背屈或跖屈时，胫骨后肌为距下关节内翻或旋后肌，其他肌运动范围有限或仅在开链中起作用。小腿三头肌收缩致跟骨内翻。胫骨后肌在足底广泛附着，对足弓动力性支持作用大，其收缩适应足弓稳定需求，还能稳定距骨上足舟骨。胫骨后肌麻痹致足弓下降现平足畸形。趾长屈肌和<img
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class="s-pic"
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src="../../assets/images/0167_02.png"
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alt=""
|
/>长屈肌在闭链运动中支持足弓并作用于地面。腓骨长、短肌联合第三腓骨肌在闭链运动中支持足弓，调节足对地面适应性并控制位置，其麻痹致踝不稳定易内翻扭伤。腓骨肌虽属跖屈肌，但杠杆作用差，需强力收缩稳定跖骨使小腿三头肌力有效传递。比目鱼肌功能单一为跖屈，腓肠肌功能含踝跖屈和膝屈，其跖屈效果与膝屈曲度相关，伸膝位腓肠肌被动拉长用力强。
|
</p>
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</div>
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<div class="page-header-left">
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="titleQuot-1">（三）踝关节力学基础</p>
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<p class="content">
|
踝关节与足部、膝关节旋转轴构成三自由度关节，适应不同路面行走。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">1．踝关节的负荷</span
|
> 完全负重时距骨体滑车关节面的2/3与胫骨下端关节面接触。全足站立负重时踝关节压缩应力是体重的2倍，前足站立是体重的3倍。距骨倾斜会增加关节面压力。正常情况下，距骨与踝穴紧密接触，对均匀承重意义重大，运动时通过距骨旋转滑动、腓骨平移维持紧密匹配。踝跖屈时距骨内旋，踝背屈时距骨外旋伴腓骨后外移动和外旋。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">2．踝关节稳定性的维持</span
|
> 踝关节是负重大关节，其稳定性和灵活性对立统一。背屈时距骨颈与胫骨远端关节前缘接触，关节囊后部及后侧韧带肌肉阻止进一步背屈。跖屈时距骨后结节接触胫骨后唇，前关节囊及侧副韧带前部分阻止过度跖屈。胫骨前后唇阻止距骨前后移动和过度屈伸。横向稳定性靠距骨体嵌入踝穴、副韧带及下胫腓联合韧带维持。生理负荷下，踝关节内翻稳定性及部分旋转稳定由关节面接触面积维持，外侧韧带损伤多因踝跖屈位暴力致内翻、内旋引起，此时外侧韧带稳定作用大于关节面接触。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">3．踝关节的生物力学特性</span
|
> 正常步态时踝关节反作用力不小于髋膝关节，但因负重面积大，单位面积应力小于髋膝关节。踝关节在跳跃起跳蹬地阶段作用关键，其力量影响身体稳定性、上位环节效率及动作完成时间。跳高时踝关节及时提踵可提高重心初始高度，影响腾空姿势效果。跑步时踝关节活动由小腿三头肌肌腱弹性形变与复原进行，制动阶段肌腱形变储备能量。
|
</p>
|
<h3 class="thirdTitle">三、踝关节与运动功能障碍</h3>
|
<p class="content">
|
因外侧韧带较内侧松弛，踝关节扭伤临床上较为常见。症状为患肢疼痛、肿胀、皮下青紫等，多由间接外力致，例如行走踏凹处使踝突然内翻内收，损伤外侧副韧带，严重者可合并骨折。不及时治疗可导致韧带松弛、关节不稳定，继而引起关节面反复撞击、软骨损伤、骨赘增生，最终骨性关节炎。扭伤后可用拇指压迫痛点止血，做内翻强迫试验及踝抽屉试验，有条件者可冰敷或用氯乙烷喷湿棉花球压迫包扎后抬高患肢送医。
|
</p>
|
<div class="bodyPic">
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<img
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/>
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</div>
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<p class="center">
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<span class="bold">踝关节不稳定本体感觉改变的神经肌肉反馈机制</span>
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</p>
|
<p class="quotation">
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踝关节稳定结构的完整性对维持稳定至关重要，肌收缩与韧带联合抑制踝关节活动度以稳定。损伤后不稳定理论中，去传入作用即神经肌肉反射回路传入信号延迟减弱是关键，由Freeman等提出并被广泛接受解释功能性不稳定。健康人维持稳定步态或站立需精确神经肌肉控制。机械稳定结构和神经肌肉反射回路改变是反复扭伤潜在因素，可致踝关节轻微刺激下反复扭伤。踝关节外翻肌无力与功能性不稳定共存，反复内翻扭伤踝关节内外翻肌力矩比值降，损伤外翻肌初始运动无力，但也有文献表明外翻肌肌力与不稳定无关，内翻离心、跖屈离心肌力降对功能性不稳定意义重大。踝关节韧带、肌群协调维持动态稳定，本体感觉信号传导及肌肉控制在调节稳定机制中作用重要。躯体感觉、反射性反应、运动控制信息传递功能下降致踝关节不稳定，其运动控制反馈和前馈机制均改变。
|
</p>
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</div>
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<img
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/>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<h2 class="secondTitle">第五节 足和足弓</h2>
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<p class="content">
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足是由26块骨以及关节、肌肉、韧带、神经、血管等构成的复杂整体，双足的主要功能是作为一种半刚性基柱为躯干提供牢固支撑。从功能重要性出发，足踝关节可分为必要关节、重要关节和不重要关节三大类。必要关节是双足直立行走所必需，包括踝关节（背伸、跖屈）、距下关节（内、外翻和前、后旋）、距舟关节（内、外翻和前、后旋，行走时缓冲力量）、第二至第五跖趾关节（屈曲足趾、站立晚期足趾偏心性伸直分担跖骨头负重）。重要关节有一定功能，例如增加活动度或缓冲冲击力等，但不向其他关节传导应力，包括跟骰关节（使足适应不平坦路面）、骰骨-第四五跖骨关节（站立中期足外侧半缓冲冲击力）、第一跖趾关节（中立位以外的主动屈曲和被动伸直）、第一近侧趾间关节（保持其中立位）。不重要关节间有坚强韧带相连，活动度小且对足踝功能影响有限。
|
</p>
|
<h3 class="thirdTitle">一、足和足弓的功能解剖</h3>
|
<p class="titleQuot-1">（一）骨关节与功能结构</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">1．距下关节（跟距关节）</span>
|
</p>
|
<p class="content">
|
（1）结构特点：跟骨上面有三个关节面（后、中、前），分别与距骨下面对应的关节面构成关节（图8-9）。跟骨后关节面凸起，中、前关节面凹陷，阻止距骨在跟骨上前、后移位。距骨中、后关节面间有沟形成跗骨窦，沟内有跟距骨间韧带连接两骨，其内富含感受器、神经纤维直达小脑，可视为距下本体感觉中心，用于闭链运动快速反射。距下关节分前、后两部分，各有独立关节囊，由跗骨管和跗骨窦分开，前距下关节由凹跟骨前、中关节面和凸距骨前、中关节面组成，后距下关节由凸跟骨上关节面和凹距骨下关节面组成，关节面凹凸变化使其能做复杂扭转活动。
|
</p>
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<div class="qrbodyPic">
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<img
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/>
|
<p class="imgdescript">图8-9 足的关节</p>
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</div>
|
<p class="content">（2）距下关节的旋转轴和运动</p>
|
<p class="content">
|
1）距下关节旋转轴：从跟骨后外向前、上、内经跗骨窦的线代表距下关节三向轴，该轴在矢状面（跟骨中点到舟骨中点的平面）向背侧倾斜42°，在横断面（垂直于足部长轴的平面）向内倾斜16°。
|
</p>
|
<p class="content">
|
2）距下关节运动：距下关节轴指向内、前、上方，活动主要是内翻和外翻（额状面）、内收和外展（横断面），以及较小的跖屈和背伸（矢状面），且三平面活动同时发生，即内翻、跖屈、内收或外翻、背伸、外展同时出现。距下关节平均活动度为内翻20°～30°，外翻5°～10°，步行所需活动范围10°～15°。研究发现距下关节呈螺钉样活动，螺旋角12°，距骨每旋转10°就会前移1.5mm，多数文献将其描述为单轴关节。
|
</p>
|
<div class="bodyPic">
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<img
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alt=""
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/>
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</div>
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</div>
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</div>
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<div class="page-header-left">
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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</div>
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</div>
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<div class="bodystyle">
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<p class="content">
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<span class="bold">2．跗横关节</span
|
> 又称中跗关节或Chopart关节，包括距舟关节和跟骰关节，二者虽有独立活动，但需共同完成功能活动。足在触地时作为弹性结构化解冲击力，足趾离地时作为坚固结构推动身体前移，跗横关节在其中起关键转变作用。
|
</p>
|
<p class="content">（1）结构特点</p>
|
<p class="content">
|
1）距舟关节：由凸距骨头、凹舟骨近端面和韧带组成，能引导距骨头屈伸、滑动、滚动和回旋。
|
</p>
|
<p class="content">
|
2）跟骰关节：由跟骨前突和骰骨近端组成，呈马鞍状，关节轴从前上到后下为52°，骰骨关节面内角骨嵴覆盖骰骨上缘，骰骨下内侧骨性突起与跟骨冠状凹相关节，增加内翻位关节稳定性。
|
</p>
|
<p class="content">（2）跗横关节的旋转轴和运动</p>
|
<p class="content">
|
1）跗横关节旋转轴：跗横关节（Chopart关节）包含两条功能轴。纵轴与地面成15°，在额状面控制足跟外翻-内翻；矢状面向内侧倾斜9°，使外翻时同步足部旋前；斜轴与地面成52°，联动矢状面背屈/跖屈与横断面内旋/外旋，矢状面上向内倾斜57°，使背屈时驱动前足外展。
|
</p>
|
<p class="content">
|
2）跗横关节运动：研究表明距舟关节沿向内倾斜轴线活动，足从外翻位向中立位、内翻位活动时，舟骨相对距骨跖屈、内收、内翻；下肢从内旋向外旋位活动时，舟骨相对距骨同样出现跖屈、内收、内翻。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">3．跗跖关节</span
|
> 由三块楔骨和骰骨的远侧面与5个跖骨底构成。因第二楔骨与第二跖骨及邻近楔骨牢固连接，仅允许小量屈伸运动，其他跗跖关节可沿中足弧度小量旋转，第四、五跗跖关节最灵活，其背屈、跖屈及旋前、旋后总运动范围分别为9°和11°。
|
</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">4．跖趾关节和趾骨间关节</span
|
> 这些关节与手相应结构对应但功能有异。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（1）跖趾关节：掌指关节（metacarpophalangeal
|
joint，MCP）允许屈90°，过伸0°～30°，而跖趾关节（metatarsophalangeal
|
joint，MTP）允许过伸90°屈仅30°～45°，其大幅度过伸用于足趾站立和步行。趾的收展运动量小于手部，肌肉控制也较差。
|
</p>
|
<p class="content">
|
（2）趾骨间关节：与手部相似，大<img
|
class="s-pic"
|
src="../../assets/images/0167_02.png"
|
alt=""
|
/>趾一个关节，其他趾两个，即近侧和远侧趾骨间关节。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（二）足部韧带</p>
|
<p class="content">
|
足部骨间联结稳固，除关节囊外，还有跟舟跖侧韧带、跖长韧带、跟骰跖侧韧带（跖短韧带）和跖骨头横韧带等众多小韧带加强。
|
</p>
|
<p class="titleQuot-1">（三）足部肌</p>
|
<p class="content">控制足部活动的肌有足内肌和足外肌。</p>
|
<p class="content">
|
<span class="bold">1．足内肌</span
|
> 多集中在足底，分四层（表8-4、图8-10），与跖腱膜、足的韧带和腱连接紧密，形成强力复合体。其主要功能是行走和跑步时支持足弓，补充长屈趾肌的力，并在摆动相中对抗屈肌保持趾伸直。
|
</p>
|
</div>
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</div>
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</div>
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<div class="page-header">
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<div class="page-header-right">
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
|
<img
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class="header-img"
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src="../../assets/images/pageHeader.png"
|
alt=""
|
/>
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</div>
|
</div>
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<div class="bodystyle">
|
<p class="imgtitle">表8-4 踝关节周围各肌起止、作用和神经支配</p>
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<div class="bodyPic">
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<img
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src="../../assets/images/0223-01.jpg"
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alt=""
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/>
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</div>
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<div class="qrbodyPic">
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<img
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src="../../assets/images/0223-02.jpg"
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alt=""
|
active="true"
|
/>
|
<p class="imgdescript-b">图8-10 足底的肌</p>
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<p class="imgdescript-l">
|
注：1．跖骨浅横韧带；2．足底外侧筋膜；3．足底腱膜外侧束；4．趾足底固有动脉和神经；5．横束；6．足底内侧筋膜；7．足底腱膜；8．跟骨结节；9．蚓状肌；10．小趾短屈肌；11．足底外侧动脉和神经；12．小趾展肌；13．趾足底总动脉；14．趾足底总神经；15．<img
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/>短屈肌内侧头和外侧头；16．<img
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/>展肌；17．趾短屈肌。
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<div class="header-txt">人体运动学基础</div>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．足外肌</span
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> 来自小腿的前、后及外侧间隔，足的活动除足内肌外，还需足外肌协同。例如腓骨长肌及胫骨前肌腱经足底支持足弓；胫骨后肌、腓骨长短肌、伸<img
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/>及趾肌和屈<img
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/>及趾肌等协同完成足的站立、起步、行走、跑跳等功能。
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<h3 class="thirdTitle">二、足弓生物力学</h3>
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<p class="content">
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足骨分后足（距骨和跟骨）、中足（足舟骨、骰骨和三块楔骨）、前足（跖骨和趾骨），这些足骨形成内侧纵弓、外侧纵弓和横弓（图8-11）。
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</p>
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/>
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<p class="imgdescript-b">图8-11 足弓</p>
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<p class="imgdescript-l">a．内侧纵弓；b．外侧纵弓；c．横弓。</p>
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</div>
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<p class="content">
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<span class="bold">1．内侧纵弓</span
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> 由跟骨、距骨、舟状骨、3块楔骨和内侧3块跖骨组成，舟骨是最高点。内侧纵弓弹性好，缓冲作用强，活动度大，扭伤风险相对较高。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">2．外侧纵弓</span
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> 由跟骨、骰骨和外侧第4、5跖骨形成。跟骨内侧结节为后支点，第5跖骨头为前支点，最高点是跟骰关节，外侧纵弓弓形扁平，站立行走时消失，弹性差，主要承载重力。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3．横弓</span
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> 由骰骨、3块楔骨和跖骨基底构成。呈半穹隆形，其足底的凹陷朝内，当两足紧紧并拢时，则形成一完整的穹隆。当我们两只脚紧紧并拢时，两个横弓能合起来形成一个完整的穹隆。腓骨长肌、<img
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src="../../assets/images/0167_02.png"
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/>收肌和韧带共同维持横弓。
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</p>
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<p class="content">
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足弓虽具备机械弓的特征（如楔形骨结构），但缺乏外周支撑。其稳定依赖韧带连接跖骨的跖面与背面，形成坚实拱梁：承重时拱梁发生弯曲，拱顶承受压力，拱底跖面则产生张力。跖腱膜与足内外固有肌、外在肌的收缩，相当于“连接杆”作用，可阻止拱底两端分离，从而提升承重能力。足底外在肌与固有肌走行于足弓下方，闭链运动时通过收缩紧张足弓：其中，胫骨后肌与腓骨长肌对横弓作用显著，同时可紧张纵弓；长屈肌、短屈肌跨越内侧纵弓，小趾展肌贯穿外侧纵弓全长；趾短屈肌、足底方肌及趾长屈肌沿跖中部全长分布，能紧张纵弓；收肌则主要影响横弓。足趾肌群在开链运动中功能有限，但在行走、跑步等闭链运动中发挥关键作用。
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<span class="header-title">第八章 下肢运动学</span>
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<h3 class="thirdTitle">三、足和足弓与运动功能障碍</h3>
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<p class="content">
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足底筋膜炎或跟骨骨刺是常见运动损伤，跑步运动员和舞蹈家等经常进行有氧训练的群体发病率高。患者行走时可出现足跟附近疼痛，且在跳跑时加剧。跖腱膜近侧附着处（跟结节）可见压痛，跖趾关节被动过伸牵拉腱膜时或深压跖腱膜附着处产生疼痛。病因多为足弓支持机制反复受重压致跖腱膜累积性微损伤，也可能是突然扭伤。常由多种因素结合引起，如支持足弓的肌强度不足、足弓负荷明显增加、足不良对线等。足不良对线常见，如内翻跟骨需在跟距关节旋前补偿使跖骨头平行承重，但长期不良对线致足弓超负荷，补偿运动和肌收缩不再支持时产生疾病。询问病史常发现活动强度明显增加或跑步路面改变、换鞋等情况。治疗原则是无症状可不治，有疼痛则减少跖腱膜牵扯力，足弓下陷可用矫正鞋垫垫高足弓或垫高足跟内侧使足轻微内翻。
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</p>
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<p class="content">
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<span class="bold">3D打印鞋垫矫正足部疾病</span>
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<p class="quotation">
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在康复领域，足部生物力学至关重要。例如扁平足患者，其足弓塌陷致力学传导异常，长期会引发膝关节、髋关节乃至腰部疼痛。通过3D打印定制鞋垫，依据生物力学原理，为足弓提供精准支撑，重塑力线，缓解疼痛。但在运用这一技术时，要给予患者充分关怀。初用鞋垫，需逐步增加穿戴时长，避免肌肉、韧带拉伤。对于儿童等骨骼未发育成熟者，更要定期复查，3～6个月为宜，依据足部发育情况及时调整或更换鞋垫。而且，鞋垫材质易受汗水、细菌侵扰，要叮嘱患者定期清洁，保持卫生，时刻将患者健康放在首位。
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</p>
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<div class="bodyPic">
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<p class="right-info">（李渤）</p>
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