膝关节周围软组织与髌股关节稳定性关系的解剖及生物力学研究

膝关节周围软组织与髌股关节稳定性关系的解剖及生物力学研究 膝关节周围软组织与髌股关节稳定性关系的解剖及生物力 学研究 南方医科大学 硕士学位论文 膝关节周围软组织与髌股关节稳定性关系的解剖及生物力学研 究 姓名:梁兴森 申请学位级别:硕士 专业:中西医结合临床(骨科) 指导教师:李义凯 20090520 硕士学位论文 膝关节周围软组织与髌股关节稳定性关系 的解剖及生物力学研究 硕士研究生:梁兴森 指导教师:李义凯教授 摘 目的: 一、观测髌骨周围软组织，尤其是股四头肌、髌骨内、外侧支持带的解剖学特征，初步探讨组成股四头肌的四块肌及内侧支持带在维持髌股关节稳定中的作用。以期了解髌骨不稳的病理机制，对其进行——————————————————————————————————————————————— 正确诊断、合理治疗;以及为外侧支持带松解、内侧支持带重建的手术设计提供理论依据。 二、通过生物力学试验，模拟组成股四头肌的,块肌在生理及不同病理状态，测量使髌骨半脱位的力的大小，了解组成股四头肌的,块肌对维持髌骨稳定的贡献度，为临床中针对髌股关节不稳所作的与股四头肌有关的治疗及康复选择提供理论依据。要 三、模拟内侧支持带断裂，以及模拟临床中通过松解外侧支持带治疗髌骨不稳，对膝关节进行模拟髌骨半脱位的生物力学试验，观测致使髌骨半脱位的力的大小，以期了解内、外侧支持带对髌骨的稳定作用，探讨临床中松解外侧支持带的治疗作用及效果。为临床治疗髌股关节不稳提供生物力学依据，以期找到一种切实可行的纠正髌骨轨迹异常的治疗方法。 方法: 一、解剖观,,选取,具成人防腐尸体，对膝关节周围软组织的解剖形态学结构特征进行观测。重点观察髌骨内、外侧支持带(,,,、,,,)，以及股四头肌(？,,,,,,,,,,,,,,,,)，测量肌纤维的走行角度。 中文摘要 二、生物力学测试: ,、试验一:选取,例新鲜膝关节标本，保留股四头肌肌腱、膝关节周围韧带，保持髌内、外侧支持带完整，在,种不同屈曲度，分,种工况进行加载分别模拟组成股四头肌的,块肌在生理及不同病——————————————————————————————————————————————— 理状态下的肌力;在上述不同情况下，对髌骨施加外侧方移位载荷，使髌骨外侧半脱位(本研究定为髌骨向外移位,;,);读取记录载荷大小。所得数据用,,,,,,(,软件进行统计。 ,、试验二:上述试验,例新鲜膝关节标本，对股四头肌进行加载(模拟肌力正常的情况)，在不同屈曲度，对髌骨施加外侧方移位载荷，使髌骨外侧半脱位(本研究定为髌骨向外移位,;,)，读取记录载荷大小，此组数据试验一已测得。干预,:松解髌骨内侧支持带(模拟病理状态)，重复上述操作，读取记录载荷大小。干预,:在干预,的基础上进一步松解,,俱,,支持带(模拟手术治疗)，重复上述操作，读取记录载荷大小。所得数据用,,,,,,(,软件进行统计分析。结果: 一、解剖学观测: 股外侧肌(,,,)、股内侧肌,,,,)与股直肌腱(,,,)分别成,,(,,,,,,,(,,,、,,(,,,,,,(,,,角。股内侧肌纤维分成纵头和斜头，其斜头(亦称股内斜肌，,,,)与股直肌腱成,,(,,士,(,,,角，其最低处纤维几乎为水平位。股四头肌腱扩张部向下扩展形成髌内、外侧支持带(,,,、,,,)。膝关节内侧一部分支持带连接股骨内上髁与髌骨内侧缘上,,,，称为内侧髌股韧带(,,,,)，其长度(,,(,,,,:,(,,),,，宽度个体差异较大(,(,,,,,)。膝关节外侧深部支持带由,个主要组成部分构成:,,,,,横韧带，髌胫韧带和外上髁髌骨带。外侧横韧带起于髌骨外侧缘中部止于髂胫束(，——————————————————————————————————————————————— ,,)。 二、生物力学研究: 试验一:生理状态下，在膝关节屈曲过程中，,,,时使髌骨向外侧半脱位的载荷最小(,,士,,,)，约为屈曲,,,时的,,,;在松解股内侧肌后，屈膝,,,,,,,半脱位载荷较肌力正常时减小，有显著性差异(尸,,(,,)，进一步松解股外侧肌导致整个屈膝过程中半脱位载荷均进一步减小，有显著性差异(,,,(,,)。? 硕士学位论文 试验二:在肌力无明显异常的情况下，干预,:松解髌骨内侧支持带(主要是内侧髌股韧带)后，使髌骨半脱位的载荷比支持带完整时减小，有显著性差异(尸,,(,,);干预,:进一步松解外侧支持带(主要是髌股横韧带)，半脱位载荷进一步减小，但与干预,无显著性差异(尸,,(,,)。 结论: 一、从形态学上看，股四头肌各块肌的肌力，尤其是股内侧肌在髌骨的附着点以及肌力的强弱，对髌股关节正常关系的维持具有重要作用。临床上对髌骨外侧半脱位和,或外侧倾斜的治疗，不应忽视对股四头肌肌力的恢复。在内、外侧支持带中，内侧髌股韧带(,,,,)和外侧横韧带(,,,,)限制髌骨侧方移位的作用较大。初步认为股内侧肌失效或(和)内侧支持带损伤可能是髌骨脱位原因之一，而进一步松解外侧支持带的临床治疗方法有可能重建髌骨周围的软——————————————————————————————————————————————— 组织平衡。 二、股四头肌各肌肌力对维持髌股关节正常关系的具有重要的作用，股四头肌肌力不平衡对髌股关节的接触应力和分布状态以及髌骨的位置均有较大的影响。正常的肌力是保证关节运动稳定的重要条件，股内侧肌肌力丧失或减弱将明显导致髌骨外侧脱位或半脱位所需力减小，容易导致髌骨脱位或半脱位，所以在治疗及康复过程中要重视加强股四头肌的训练，尤其是股内侧肌的恢复。股外侧肌对维持髌骨稳定，避免髌骨向外侧半脱位的影响有限。整个股四头肌在髌骨外侧半脱位的预防、治疗及康复过程中具有重要作用，手术治疗不宜破坏股外侧肌，康复尤其应重视股内侧肌肌力的恢复。对于老年人，肌力的增强及肌肉之间平衡的改善能减弱关节的冲击载荷，增加膝关节的稳定性，从而能够治疗膝关节骨性关节炎。全膝关节置换术后，股四头肌等肌力训练是贯穿康复治疗全过程中非常重要的内容。 三、内侧支持带(,,,)在维持髌骨稳定及髌股关节正常运动轨迹中有重要作用，,,,损伤是发生髌骨不稳定的主要原因。髌内侧支持带断裂将明显导致髌骨外侧脱位或半脱位所需力减小，容易导致髌骨习惯性脱位或半脱位，所以在临床治疗复发性髌骨脱位,半脱位时，应该重视髌内侧支持带的修复重建。松解，，， 中文摘要 外侧支持带会进一步破坏髌股关节的稳定性，在松解髌内侧支持带的同时再松解髌外侧支持带，脱位效应进一步放大，明临床在髌内侧支持带断裂或松弛时，不但不能通过松解外侧静力性稳定结构以——————————————————————————————————————————————— 期获得防治髌骨外侧脱位，反而将进一步加重临床症状，引起严重的膝关节功能障碍。在对髌骨脱位,半脱位临床治疗中，单纯松解外侧支持带的方法不可取，应该侧重于内侧支持带的紧缩或内侧髌股韧带的的修复重建。 关键词股四头肌;髌股关节;髌骨脱位;内侧支持带:外侧支持带，, 硕士学位论文 ,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,;,,,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,:,，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,(,，,,,,, ,,,,,,,, ,(,,,,;,,,,: ,(, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,, ——————————————————————————————————————————————— ,,,,,,,;,,,,;,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,(,,,)，,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,;,,,,(,,,),,,,,,？,,,,,;,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,;,,,,,,,,？,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,, , ,,,,,(,汕, ,,,,,,,,,,,,,,,, , ,,,,,,,,,,,,;,,,,;,,,,,,,, ;,,,,;,,,,,,,,,,， ,,,,,,,,,,,(,,，)，,,,,, ,,,,,,,,, ,, ,,,,,,, , ——————————————————————————————————————————————— ,,,,,,,,;,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,, ,, ,,,,,,, ,,, ,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,( ,(,,,,,,,,,,,,,;,,,,;,,,,,,,，,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,;,,,,,,,,, ,,,,,, 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—,上(—,一日，,舌 ——————————————————————————————————————————————— 膝关节的骨性结构由股骨下端、胫股上端、和髌骨构成，是人体最大最复杂的关节。因受力大，活动多，其创伤及劳损居所有关节之首【,】。髌骨与股骨髌面的关系密切，构成了髌股关节的主要组成部分。髌股关节病变在膝关节疾患中很常见，许多学者认为髌股关节对合不良是其发生的重要原因。以前所认识的导致前膝痛的髌股关节疾病往往指的是所谓“髌骨软骨软化症(,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,，,,)”，并且认为髌骨软骨软化是髌股关节骨关节病的前奏，但对其病因学所知甚少。直到,,年代后期，随着检查方法的多样化和影像学技术的进步，才逐渐认识到髌股关节的排列失常是导致髌骨软骨软化和髌股骨关节病的一个重要原斟,,。髌骨不稳(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,，),,,指膝关节伸屈活动时髌骨外移程度加大，当伸直膝关节，髌骨被动外推超过自身宽度的,,,;屈膝,,度时，外推髌骨超过,,,,，或轴位片上两侧髌股关节间隙相差超过,;,，亦称髌股关节紊乱(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,)。髌骨不稳是髌骨软化(,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,)、髌股关节骨关节炎(,,,,,,,,,,,,,,，,,)的重要病因之一，在,,，的病例中进行性不稳定、功能性退变、频发的膝前疼痛肿胀以及对运动的恐惧是普遍存在的,,,。长期的髌骨关节紊乱，导致髌骨关节软骨面压力不平衡，软骨损伤，胶原纤维裸露，软骨脱落，软骨下骨质外露，磨损的碎屑刺激机体多种炎性介质及降解酶的释放，从而进一步损伤软骨，疼痛加重，——————————————————————————————————————————————— 形成恶性循环。 髌骨不稳的诊断:对髌骨不稳的诊断包括病史、查体以及影像学检查。病史:既往有髌骨脱位而病人能自行复位的病史对确定诊断有重要的意义。不同程度膝前区痛，位于前侧或前内侧，发生于上楼梯，或更常见于下楼梯或跑步时候，有间歇性膝关节肿胀，有的由坐位站起行走时出现关节绞锁及膝关节不稳症状。查体:膝关节有无畸形;膝关节完全伸直时髌骨的位置(倾斜或,和骑跨于滑车外侧);髌骨外移度;髌骨被动内、外侧活动度的定量测定;膝关节屈伸运动过程中髌骨运动轨迹的变化;,角(,,,,,,;,,,,,,,,，股四头肌角)的测定等，对判断髌骨的排列非常有益，,角的增大大多由于胫骨结节位置的偏外、膝外翻、 前言 股骨颈前倾或胫骨外旋引起。但对于已经出现髌骨脱位的患者，,角往往不能准确反映出髌骨的病理动力状态，因为这些患者在进行体检时髌骨处于外侧偏移状态，测量出的,角往往较小，若按测量结果进行诊断就会造成失误【,,。但不应忽视髌周肌肉、肌腱和支持带的压痛检查，尤其是外侧支持带部的压痛应与关节内触痛区别开来，这种压痛可能是外侧支持带紧张牵拉所致，髌股排列正常的病人外侧支持带区域压痛比较少见。髌骨摩擦试验阳性表明疼痛来源于关节软骨退变和软骨下骨的刺激。髌股关节骨关节病的病人常有髌骨摩擦音和关节积液。值得注意的是:临床上许多病人检查有摩擦音而无疼痛，因此对于这种前膝痛病人必须仔细判断疼痛是来源于关节还是与支——————————————————————————————————————————————— 持带、髌腱、滑膜、脂肪垫或其他因素有关。在检查髌骨滑动轨迹异常，特别是髌骨反复半脱位或脱位的体格检查中，恐惧试验是个重要的试验，该体征由,,,,,,,,和,,,,,,,,提出。检查时，患者膝关节伸直，股四头肌放松，检查者推按髌骨内侧缘使其向外侧移位，然后使膝关节被动屈曲，患者会因为害怕髌骨脱位而绷紧股四头肌以阻止膝关节进一步屈曲，阻止髌骨脱位。与此同时，患者可能会无意识地将检查者的手推开。该“恐惧试验:不能与另一种用于排除髌骨内侧面软骨软化症的试验相混淆。后一种检查步骤与结果为:在患者膝关节完全伸直时推动髌骨使其半脱位，嘱患者屈膝，若存在髌骨内侧关节面软骨软化症，则用该方法可诱发严重的疼痛，但却没有习惯性髌骨脱位所特有的恐惧感。 影像学检查:髌股关节紊乱在影像学上表现为髌股关节排列异常(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，,,)。,;,,,,,,等‘,】和,,,,,,,,,等【,】依据影像学检查提出髌股关节排列异常分为,类:单纯髌骨半脱位、单纯髌骨倾斜及髌骨半脱位合并倾斜。膝关节正侧位片可以显示髌骨软骨下骨的硬化和骨关节病的征象，判断有无高位髌骨，但对判断髌骨的排列是否正常价值不大(明显的髌骨外移在正位片上可能反映出来)。为正确分析髌股关节必须获得髌骨切线位片。有作者描述为轴位片、地平线片、或日出片。髌骨轴位片对了解髌骨排列失常有重要意义。, 硕士学位论文 ——————————————————————————————————————————————— 适合角(,,,,,,,;,,,,,,,;,， 亦称相称角、协调角;,,,,,,,;, ,,,,,)(如右图)，为股骨髁间沟角 (股骨内、外髁关节面最高点与髁 间沟关节面最低点的连线组成的 夹角)平分线,,与髌骨中央嵴 (髌骨关节缘最低点)和股骨髁间 沟最低点(髁间沟角顶)的连线,, 之间的夹角【,】。适合角是表示髌骨与股骨滑车的相对位置关系，是髌骨半脱位的一个重要参数。按,;,,,,,,等【,】和,,,;,,,,等【,,】方法测量，髌股协调角正常应为负值(即适合角在平分线的内侧，亦即,,在,,内侧)，如果髌骨外偏使协调角大于,,,即为髌骨外侧半脱位。张光铂等【，,】测量国人正常膝关节的适合角，平均值:男性为(,,，女性为(,,,。适合角只能判断髌骨已有外移，而对髌骨的外移程度没有做出明确的界定，董光等报道【,】在膝关节屈曲,,,的轴位，利用,,成像技术对已确诊为髌骨外移的,,例病人进行髌骨外移的分度测量。 适合角不能判断髌骨是否倾斜，通常用外侧髌股角(,,,,,,, ,,,,,)(如右图)来确定髌骨的倾 斜，外侧髌股角为髌骨关节面最低 点与髌骨外侧关节面最低点之间连 ——————————————————————————————————————————————— 线与股骨内外髁最高点连线(或连,,,,,,,,,,,,, 线的延长线)之间的夹角【,】，髌骨轴 位片上测量的外侧髌股角，正常人 其开口向外，即外侧髌股角,,,， ，， 若外侧髌股角?,,，为髌骨外侧倾 斜【,,,。髌骨可发生向内、外侧脱位，但通常向外侧脱位。脱位可为完全性的(即 前言 髌骨完全失去了与股骨滑车沟的接触)和不完全性的(即半脱位)。虽然髌骨脱位通常是排列不齐综合征的结果，但也可发生排列正常的髌骨，或稳定的髌股关节在受创伤后。髌骨脱位和半脱位分为习惯性、复发性和持续性几类，在习惯性髌骨脱位(,,,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,,,,,,,,,)中几乎膝关节任何活动都可引起 ,,,,,,,，,,,)？口,,次轻微髌骨脱位，在复发性髌骨脱位(,,;,,,,,,,,,,,;,,,,,,,,,, 特殊运动可引起髌骨脱位，发生一次以上脱位者也归于此类。持续性脱位是指髌骨一直处于脱位状态。 由于下列解剖特点，正常髌骨的自身外侧脱位倾向。?膝伸直时，由于上方的骨盆宽阔，所以股骨和胫骨不在一直线上，股骨与胫骨之间有约,,,的外翻，髌骨位于此角的中心，胫骨结节是位于股骨和——————————————————————————————————————————————— 股四头肌长 ———————————————————————————————————————————————