膝关节的生物力学，你了解多少？

膝关节组成

1. 人体最大、最复杂的关节

2. 包括两个关节面，即胫－股骨关节面和髌－股骨关节面

3. 膝关节的主要运动方式可以简化为一个铰链关节运动

膝关节解剖

软骨

1. 包括股骨远端软骨、胫骨近端软骨以及髌骨软骨。

2. 关节透明软骨，为关节活动提供一个相对光滑且低摩擦的活动面。

3. 厚度3mm-7mm。

4. 具有可压缩性和一定弹性，可被看作是粘弹性体，具有载荷缓冲的作用。

半月板

1. 粘弹性的纤维软骨，截面成楔型，四周附着在胫骨平台上。

2. 分内、外侧，两侧半月板间有韧带相连，分别对应包容内、外侧股骨髁。

3. 半月板的主要功能是缓冲、分散载荷、提供更好的稳定性。

4. 外侧半月板相对较小，近似圆环状,外侧半月板在关节运动中，产生相对较大的变形。

5. 内侧半月板相对较大，呈“C”型。

6. 膝关节在运动时，基本以内侧为支点，胫骨平台内侧连同半月板承受更大的载荷。

韧带

1. 前后交叉韧带是膝关节内部连接股骨和胫骨的两条韧带，呈交叉状。

2. 前后交叉韧带主要功能是稳定膝关节胫－股骨关节的前后及旋转运动。

3. 膝关节的内侧、外侧分别有内侧副韧带和外侧副韧带，又称胫侧副韧带和腓侧副韧带。

4. 前后交叉韧带－四连杆模型,一个简化模型，用于模拟ACL、PCL在关节运动过程中的相互作用。

膝关节运动

1. 膝关节胫－股骨关节活动主要形式为屈伸活动。

2. 伸直到180度，一般过伸不超过10度。

3. 日常活动屈曲可达140度。

4. 膝关节屈曲超过30度后，出现旋转运动。

   –内旋在关节屈曲30 度出现

   –外旋在关节屈曲45度出现

膝关节生物力学

膝关节的静力学

1. 膝关节站立位的静态受力(双足着地)为体重的0．43倍，而行走时可达体重的3．02倍，上楼时则可达到4．25倍。

2. 股骨头中心到踝关节中心的连线为整个下肢力线（机械轴），此轴线通过膝关节中心偏内侧。

3. 通过股骨和胫骨干的中心线称为解剖轴。

4. 股骨机械轴与股骨解剖轴线有4～6°的外翻夹角。

5. 股胫关节线向内侧大约有3°倾斜。

6. 胫骨解剖轴与胫骨机械轴共线。

胫股关节力学

1. 在膝关节在运动中，半月板随着关节活动的相对位移，关节软骨组织的应变，使关节间的压强变化趋于缓和。

2. 膝关节正常运动中，关节内侧受到的应力比外侧多50%。

3. 膝关节在水平面的旋转运动是以内侧髁为中心。

髌股关节力学

1. 髌股关节是参与膝关节伸屈运动的重要结构。

2. 髌骨传递股四头肌的拉力和承受髌韧带的张力以外，其关节面本身在膝关节屈曲运动时承受的应力和关节面上的应力是髌股关节生物力学研究的重点。

3. 髌骨的外侧倾斜和外侧移位是髌股对合异常的主要存在形式。