骨科基础 | 张颖：与髌骨稳定性有关的解剖学结构分析

作者：张颖 丁晶 占新华 刘礼金
单位：解放军昆明总医院全军骨科研究所北较场病区

髌股关节在人体运动伸屈膝是发挥重要作用，髌骨的稳定性和正常的活动取决于膝关节正常的骨性结构和髌周围软组织的平衡。膝关节周围很多因素均影响髌股关节的稳定性，正常髌股关节的骨性结构(关节形态和下肢力线)和软组织结构(静力装置和动力装置)组成髌股关节的解剖结构,包括伸膝装置、支持带、肌力、股胫角和股胫间的Screw-home机制、Q角、髌骨位置、滑车发育程度、外力等。本文单独阐述关于髌股关节稳定性的解剖学理论。

髌股关节的骨性结构包括髌骨和股骨滑车，有关髌骨的解剖学知识（详见：张颖教授《与髌骨脱位有关的髌骨解剖知识》，股骨滑车的解剖学知识（详见：张颖教授《与髌骨脱位有关的股骨滑车解剖知识》），已在前期文献中阐述，在此就不做复述。

下肢力线

研究发现胫骨和股骨相互旋转运动在髌骨稳定中起到重要作用，人体存在生理性Q角（见图1）。Q角是由Brattstrm首次描述，明确给出了Q角的定义：Q角是股四头肌肌力线和髌韧带力线的夹角，即从髂前上棘到髌骨中点的连线为股四头肌肌力线，髌骨中点至胫骨结节最高点连线为髌韧带力线，两线所形成的夹角为Q角。临床上Q角是指髂前上棘到髌骨中心与胫骨结节到髌骨中心两条线的夹角。Q角有广义和狭义之分，所以我们应对Q角有更深刻的认识。国人正常Q角为11°-18°，Q角随屈膝角度而变化，反映了股四头肌-髌韧带力线在骨骼髁间沟引导下的肌力线关系。以往认为女性Q角大于男性，但Grelsamer等对Q角进行精确测量后得出结论：当以男性和女性的身高差异纠正后，两性间Q角的差异消失了。他们证明了女性和男性有相近的Q角，不论男性或女性，人越矮，则其Q角略大于较高的人。而且他发现当测量双侧髂前上棘的宽度时，女性的骨盆并不比男性宽。此外，由于髂前上棘离髌骨很远，4cm的骨盆宽度改变仅会引起2°的Q角改变。相反，5°的Q角改变需要骨盆宽度相差9cm。他发现身高每改变1cm则Q角改变0.2°，男性和女性间11.5cm的身高差异可以解释两性间很小的2.3°的Q角差异。Herrington等研究发现，髌骨外脱位的病人的Q角平均比未脱位的对照组明显增大0.8-0.9°。滑车后外侧面最高点位于股骨外侧髁的前面，并向远端机后方逐渐下降。在伸膝和屈膝早期，这种结构很好地限制了髌骨的移动，稳定了髌骨。相反，在伸膝状态下Q角最大，而股四头肌肌腱和髌韧带的张力最低，因为膝关节伸直位时，胫骨相对发生股骨外旋，而胫骨结节也随之向外侧移位，同时髌骨也未进入滑车，没有股骨髁的限制阻挡，所以此刻发生髌骨脱位的风险最高。在髌骨脱位的患者中，髌骨向外脱位，测量Q角偏小，可能会出现假阴性。所以完全伸直位时测量Q角，应将髌骨尽可能地固定在股骨滑车内。胫骨外旋时会增大Q角，所以测量时不能忽视调整下肢体位。

图1

静力因素

主要包括髌韧带，内、外侧支持韧带，髂胫束，股骨内、外髁等。髌韧带主要限制髌骨上移;内外侧支持韧带限制髌骨侧方移位;髂胫束也有加固髌骨外上方的作用。故髌骨外侧的限制机制强于内侧，当膝关节处于伸直位，股四头肌放松时髌骨稍有向外偏移。滑车沟的内、外侧壁有限制髌骨侧方滑移的作用，当沟角增大，即沟槽变浅或股骨髁发育不良时，髌骨即失去这种限制作用容易发生脱位。另外，正常人髌骨的纵轴长度与髌腱长度几乎相等，当髌腱长于髌骨时，呈髌骨高位。高位髌骨的患者在膝关节屈曲过程中，髌韧带牵拉髌骨，髌骨进入股骨滑车较晚，失去股骨外侧髁的限制，导致髌骨脱位，亦也为髌骨不稳定的因素。Davis等内侧髌股韧带（Media Patellofemoral ligament）是维持髌骨稳定的最重要的结构，绝大多数的髌骨脱位都存在MPFL损伤。髌内侧支持带系髌骨稳定性的内侧静力性结构，分为浅层和深层。浅层很薄，主要是有围绕股内侧肌和缝匠肌的筋膜、股内侧斜肌肌腱及内侧副韧带上部纤维相互融合而成。深层包括内侧髌股韧带、内侧髌胫韧带，内侧髌半月板韧带。Desio等研究发现膝关节屈曲20°时，MPFL占限制髌骨外移总力量的60%，内侧髌半月板韧带占13%，内侧髌胫韧带对于限制髌骨外移无重要作用。Panagiotopoulos等研究在膝关节屈曲30°时，MPFL占限制髌骨外移总力量的50%以上，内侧髌半月板韧带占24%，内侧髌胫韧带和髌内侧支持带浅层对于限制髌骨外移分别占13%。近年来，认为重建MPFL对于治疗髌骨脱位意义极为重大，本文重点介绍MPFL解剖结构及功能。

内侧髌股韧带（Media Patellofemoral ligament）起自髌骨内侧缘，向后止于股骨内侧髁，可被动限制髌骨向外侧移位，MPFL对于限制髌骨外移作用最重要。1978年Larson首先提出来MPFL和内侧髌胫韧带是阻止髌骨半脱位的加强纤维束。1993年Colan等提出MPFL起自收肌结节，近端纤维向前朝股内侧肌，向近端发散止于股内侧斜肌下面和股中间肌腱膜纤维远端纤维向前止于髌骨内侧半。MPFL股骨侧的止点的确切位置，文献报道不一致，Schoettle等利用X线确定了MPFL股骨止点位于股骨干后皮质线前方1.3mm，距离内侧股骨后髁缘的距离为2.5mm，距离Blumensaat线的垂直距离为3mm，这一研究结果得到了国内外学者的认同，也被认为MPFL重建准确的股骨侧定位点。Steensen解剖学指出MPFL的髌骨侧宽17mm，股骨侧宽15.4mm。Smirk和Morris研究指出止点偏移≤5mm不会改变韧带的等长性，这也就是我们临床上等长重建MPFL的理论基础。

Aragao等解剖发现，MPFL纤维部分附着于股内侧斜肌深面，这一特殊解剖使得MPFL在维持髌骨稳定性的作用得到了股内侧肌的加强。Panagiotopoulos等提出了股内侧斜肌与MPFL的上部纤维形成“网状结合”纤维，MPFL与股内侧斜肌形成了动力和静力的联合稳定装置，使得在膝关节屈曲早期，股内侧斜肌的收缩驱动MPFL紧张、变短，牵拉和引导髌骨进入滑车内。这样加强了髌股韧带的作用，使得MPFL在维持髌骨稳定的作用远远超过静态时的稳定作用。国内学者王飞等根据MPFL解剖学特点首次提出了MPFL的双功能束的概念，根据MPFL与股内侧斜束的关系又进一步提出了内侧髌股韧带分为股骨侧的独立区和髌骨侧的结合区。

这里简要介绍MPFL双功能束概念

包括上斜束和下直束。

①上斜束沿着MPFL的上缘，止于髌骨的上内侧角，其在髌骨止点附近，附着于股内侧肌的深面，其部分纤维超过髌骨的上内侧角，融入股四头肌腱中，上斜束联合股内侧斜束是维持髌骨稳定性的动态力量。

②下直束几乎水平沿着MPFL的下缘走行，止于髌骨内侧缘的中点，下直束是稳定髌骨的静力性结构。

分区包括

①独立区 也称非覆盖区，韧带从股骨七点到股内侧肌斜束的附着点下缘之间的部分仅有韧带纤维，并与深层的组织相互交织愈合称为独立区。

②结合区 也称覆盖区，股骨内侧肌斜束的附着点下缘到髌骨内侧缘之间的韧带纤维得到了股内侧肌的斜束的加强称为结合区。

髌韧带起自髌骨的下缘及后面下部，内侧起点比外侧起点低约1cm，向下止于胫骨粗隆上部，髌韧带为一强扁纤维，构成Q角一部分，其方向略平行于下肢长轴，但由上向下略向外倾斜，因之使髌骨稍偏向外。髌韧带的主要作用是限制髌骨上移。

髂胫束是阔筋膜外侧的肥厚部分，紧张于髂嵴前部与胫骨外侧髁之间，髂胫束向下变厚，呈扇形向前与髌骨外侧缘和髌骨外侧支持带相连，走行于膝关节的外侧，止于胫骨的Gerdy结节，并有部分纤维连接于Gerdy结节与胫骨结节之间，向后与股二头肌肌腱相连，向下止于腓骨头和膝关节囊，髂胫束平均长316.0mm，平均厚1.6mm，止端平均宽15.9mm,对膝关节起稳定作用。目前学者认为：伸膝时，髂胫束可随胫骨前移，屈膝时后移，但髂胫束不引起膝关节的任何运动。髂胫束在膝关节屈曲过程中对外侧支持带有向后的牵拉作用，进而产生使髌骨向外侧移位的力量。

髂胫束的深层存在横行纤维束，为外侧髌股韧带（lateral Patellofemoral ligament），系髌骨外侧支持带的深层，自髌骨外侧缘向后，止于股骨外侧髁，于体表可扪及，可被动限制髌骨向内侧移位。髌骨脱位时外侧支持带损伤，形成疤痕挛缩，外侧支持带松解往往在此处。LPFL和外侧半月板髌韧带（Lateral meniscopatellar ligament），与关节囊相融合，难以分离，据报道这两者在人体膝关节的出现率并不是100%。外侧半月板髌韧带起自于外侧半月板前外侧缘，向前止于髌外侧缘下1/3部，比内侧半月板韧带发达，可被动限制髌骨向内侧移位。在上述结构中，股四头肌为稳定髌骨的动力成分，其中股内侧肌更为重要。因其附于髌骨上缘和内缘上2/3（股外侧肌仅附于髌骨上缘），当其收缩时，有向上牵引髌骨的作用，对防止髌骨脱位有重要作用。

动力因素

主要指股四头肌的作用。股四头肌控制着髌骨的运动方向，也是导致髌骨不稳的重要因素（见图2）。若Q角大于15°则股四头肌收缩时产生使髌骨向外移动的分力。随着Q角的增大向外侧牵拉髌骨的分力逐渐增大，髌骨稳定性也越来越差。股四头肌合力向后牵拉髌骨，使其与滑车准确吻合。Lefebvre研究认为：股直肌单独附着于髌骨上，股内侧斜肌附着于股中间肌上。股四头肌的不同组成成分从不同方向影响着髌骨，股内侧肌和股外侧肌的末端包含斜行成分，即股内侧斜肌和股外侧斜肌，股内侧肌的斜头肌纤维附着于髌骨内缘上处，当该肌收缩时有向内牵拉髌骨的作用，这是拮抗髌骨外移、稳定髌骨的重要动力因素，所以在冠状面上产生更大的例，分别向内外侧牵拉髌骨，维持髌骨的横向平衡。股内侧肌是维持髌骨内侧稳定性的重要的动力性结构，有试验显示，模仿股内侧肌功能完全丧失会导致膝关节屈曲到30°是髌骨的横向稳定性最小，Goh等研究也表明改变股四头肌肌力分布会使髌骨移位在膝关节屈曲30°是达到最大，而临床髌骨脱位经常发生在膝关节屈曲30°时。因此学者提出了股内侧肌分为上部的纵头和下部的斜头两部分。股内侧斜肌（VMO）收缩时主要牵拉髌骨向内，固定髌骨并抵消股外侧肌对髌骨向外的拉力，在主动伸膝活动到15°时对髌骨的稳定性有着重要的作用。股外侧肌同样也存在斜束，Hallisey等在1987年就提出了股外侧肌斜束，他们研究认为斜束与股外侧肌主要肌束分开，是独立的解剖组分，在附着于髌骨之前，外侧肌间隔与股外侧斜束之间呈指状交叉，提供了直接向外侧牵拉髌骨的力量。

图2

以上就是本文综述的与髌骨稳定性有关的解剖学结构。正常髌股关节的骨性结构(关节形态和下肢力线)和软组织结构(静力装置和动力装置)组成髌股关节的解剖结构,在膝关节的骨性结构正常的情况下,只有调整髌骨周围软组织张力,使整体的作用达到平衡,才能有效的维持髌股关节的稳定性。

参考文献：略

文章来源：张颖

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