眾所周知，膝關(guān)節(jié)的解剖與功能關(guān)系密切。隨著人類的進(jìn)化，膝關(guān)節(jié)在適應(yīng)著負(fù)荷和應(yīng)力中進(jìn)化。盡管膝關(guān)節(jié)的解剖是存在個(gè)體差異的，但是其中不變的的是它的復(fù)合功能——通過(guò)不同的結(jié)構(gòu)（股骨、脛骨、髕骨和腓骨，韌帶、肌腱、肌肉和關(guān)節(jié)囊）構(gòu)成最佳的關(guān)節(jié)功能。只有少數(shù)解剖結(jié)構(gòu)單獨(dú)地對(duì)應(yīng)某一種特殊功能。通常來(lái)說(shuō)，任一方向的膝關(guān)節(jié)活動(dòng)都是由多種解剖結(jié)構(gòu)通過(guò)復(fù)雜的協(xié)同合作達(dá)成的結(jié)果。
膝關(guān)節(jié)由內(nèi)側(cè)脛股關(guān)節(jié)、外側(cè)脛股關(guān)節(jié)、髕股關(guān)節(jié)、和近端脛腓關(guān)節(jié)構(gòu)成。關(guān)節(jié)周圍韌帶為膝關(guān)節(jié)提供全方位的被動(dòng)穩(wěn)定性。在我們的日?；顒?dòng)中，膝蓋承受了人體的絕大部分體重，并支撐我們完成大范圍的屈伸、內(nèi)外旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。膝關(guān)節(jié)是一個(gè)滑車關(guān)節(jié)，它主要的運(yùn)動(dòng)是滾動(dòng)、滑移以及旋轉(zhuǎn)。膝關(guān)節(jié)可以向六個(gè)方向自主活動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作包括屈伸、內(nèi)外旋和內(nèi)外翻。通過(guò)壓縮或牽引膝關(guān)節(jié)，可以在前后位、內(nèi)外側(cè)及肢體縱軸方向上產(chǎn)生平移運(yùn)動(dòng)（如圖1所示）。
圖1 膝關(guān)節(jié)在6個(gè)方向上的自主活動(dòng) (上排：內(nèi)外翻、屈伸、內(nèi)外選擇；下排：內(nèi)外側(cè)、前后方及肢體縱軸方向上平移運(yùn)動(dòng))
與開(kāi)放性手術(shù)相對(duì)比，現(xiàn)下大多數(shù)關(guān)節(jié)重建手術(shù)是靠關(guān)節(jié)鏡的方式完成，相對(duì)而言，針孔式手術(shù)侵入式風(fēng)險(xiǎn)較低。與此同時(shí)，外科關(guān)節(jié)醫(yī)生對(duì)復(fù)雜的開(kāi)放性解剖學(xué)缺乏日常的可視化操作。正是因?yàn)殚_(kāi)放性解剖學(xué)知識(shí)在我們的日常實(shí)踐中已經(jīng)很少提出，所以強(qiáng)調(diào)它對(duì)于膝蓋復(fù)雜解剖學(xué)/功能變得尤為重要。這就是本文的目的——詳解膝關(guān)節(jié)解剖學(xué)的系統(tǒng)性回顧，強(qiáng)調(diào)膝關(guān)節(jié)的功能的復(fù)雜性，對(duì)最新的膝功能知識(shí)做一個(gè)綜述。
在膝關(guān)節(jié)中，中心樞軸是由前后交叉韌帶和半月板股骨韌帶構(gòu)成的，如圖5所示。半月板引導(dǎo)膝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定，兩個(gè)半月板均插入髁間隆起及其周圍，并與前交叉韌帶(ACL)和后交叉韌帶(PCL)有聯(lián)系。周圍韌帶，如內(nèi)外側(cè)副韌帶，主要功能是提供被動(dòng)穩(wěn)定，以抵御內(nèi)-外翻以及內(nèi)外旋轉(zhuǎn)。膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍由前后交叉韌帶的四連桿結(jié)構(gòu)的方向決定，即前后交叉韌帶的的股骨止點(diǎn)（前交叉韌帶為雙束雙止點(diǎn)，后交叉韌帶為單束單止點(diǎn)），如圖2所示。通常情況下，Burmester曲線是修復(fù)或重建撕裂韌帶時(shí)必須考慮的最重要的生物力學(xué)原理。對(duì)于每個(gè)膝關(guān)節(jié)，所有修復(fù)或重建的韌帶都需要在Burmester曲線的理想路徑上，否則它們將會(huì)斷裂或拉長(zhǎng)。為了更好地理解等長(zhǎng)和不等長(zhǎng)的概念，必須這兩個(gè)概念進(jìn)行簡(jiǎn)要地解釋。當(dāng)韌帶在膝關(guān)節(jié)屈伸過(guò)程中不改變其長(zhǎng)度時(shí)，定義為等長(zhǎng)。而相反的結(jié)果，則定義為不等長(zhǎng)。ACL的核心概念便是關(guān)節(jié)屈伸過(guò)程中是等長(zhǎng)的，等長(zhǎng)的概念如圖2所示。因此，ACL的非解剖止點(diǎn)重建會(huì)導(dǎo)致ACL張力增加和長(zhǎng)度改變。在長(zhǎng)度變化過(guò)大的情況下，ACL重建會(huì)出現(xiàn)失敗。
圖2 ACL止點(diǎn)位置的等距概念：ACL止點(diǎn)靠前（a），則在屈曲40°時(shí)太松（b），在屈曲120°(c)時(shí)太緊，因此，非等距重建容易造成失敗。
膝關(guān)節(jié)的人體解剖遵循這些生物力學(xué)原則。因此，這為膝關(guān)節(jié)損傷結(jié)構(gòu)的外科重建奠定了基礎(chǔ)。在過(guò)去，我們已經(jīng)了解了膝關(guān)節(jié)重建失敗的原因，最主要的原因是非解剖外科重建。解剖重建是膝關(guān)節(jié)手術(shù)的關(guān)鍵。只有當(dāng)外科醫(yī)生知道什么是正常的解剖結(jié)構(gòu)時(shí)，受損的膝關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)才能夠順利重建。膝關(guān)節(jié)的解剖是膝關(guān)節(jié)功能的基礎(chǔ)，因此，我們旨在對(duì)膝關(guān)節(jié)的相關(guān)解剖進(jìn)行描述，并對(duì)膝關(guān)節(jié)的復(fù)雜功能進(jìn)行詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)解釋。
膝關(guān)節(jié)中樞軸系統(tǒng)
ACL的撕裂破壞了四桿機(jī)構(gòu)系統(tǒng)并擾亂了滾動(dòng)滑動(dòng)機(jī)制。在前交叉韌帶撕裂的情況下，股骨髁向后滾動(dòng)的距離太大，然后突然地校正、向前彈入正常的生理位置。顯然，樞軸移位試驗(yàn)表明，前交叉韌帶不完整時(shí)會(huì)導(dǎo)致脛骨向前半脫位的發(fā)生。在膝關(guān)節(jié)屈曲的早期，脛骨前外側(cè)象限通過(guò)內(nèi)旋轉(zhuǎn)和外翻力量向前移動(dòng)，當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲至20°-40°時(shí)，脛骨的復(fù)位是由髂脛束引導(dǎo)的。1977年Müller首次給出了樞軸位移的運(yùn)動(dòng)學(xué)解釋。當(dāng)理解膝關(guān)節(jié)交叉韌帶的四連桿系統(tǒng)的關(guān)系時(shí)，可以更好地解釋中樞軸運(yùn)動(dòng)機(jī)制。最近，樞軸運(yùn)動(dòng)機(jī)制被認(rèn)為可以代表前外側(cè)關(guān)節(jié)囊（新命名為前外側(cè)韌帶）的損傷。
在過(guò)去的幾年中，前交叉韌帶（ACL）的解剖被重新認(rèn)識(shí)。ACL的橫截面形狀被認(rèn)為是“不規(guī)則”的，而不是圓形、橢圓形或任何其他簡(jiǎn)單的幾何形狀。形狀隨膝關(guān)節(jié)屈曲角度的變化而變化。從運(yùn)動(dòng)學(xué)上講，前內(nèi)側(cè)束（AM）在膝關(guān)節(jié)屈曲期間是緊張的，后外側(cè)束（PL）在膝關(guān)節(jié)伸展和膝關(guān)節(jié)內(nèi)旋轉(zhuǎn)期間是緊張的。前交叉韌帶的股骨插入部位為半月形。它顯示的附著處長(zhǎng)度為13-25mm，寬度為6-13mm。但是，也有其他的學(xué)者發(fā)現(xiàn)ACL附著點(diǎn)是圓形或橢圓形?，F(xiàn)在，ACL的雙束問(wèn)題仍然是存在爭(zhēng)論的。最近一項(xiàng)由Smigielski等人進(jìn)行的MRI和尸體解剖研究，結(jié)果未顯示明顯的ACL束狀結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)詳細(xì)的解剖學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了ACL從股骨止點(diǎn)到ACL中段是呈帶狀結(jié)構(gòu)的。在距離股骨止點(diǎn)2~3 mm處，前交叉韌帶呈帶狀結(jié)構(gòu)且AM和PL束之間沒(méi)有明顯的界限。
尚需解決的問(wèn)題是，“解剖上到底ACL有多少束？”一束？?jī)墒?？三束?/strong>在臨床上，這個(gè)問(wèn)題很重要，因?yàn)橹挥辛私饽z原纖維的復(fù)雜結(jié)構(gòu)及其功能，ACL的功能才能被更好地重建。在經(jīng)歷了短暫的非解剖重建前交叉韌帶手術(shù)時(shí)代之后，雙束重建已經(jīng)從單純的技術(shù)上的考慮轉(zhuǎn)向解剖學(xué)上的考慮。然而，ACL的解剖仍然存在一定程度上的簡(jiǎn)化。ACL有兩個(gè)甚至三個(gè)功能主束：前內(nèi)側(cè)束(anteromedial bundle，AM)、后外側(cè)束(posterolateral bundle，PL)和中間束(intermediate bundle，IM)。這些束的命名與它們的脛骨止點(diǎn)位置有關(guān)。
但是，Mommersteg等學(xué)者持不同的觀點(diǎn)，他們的研究發(fā)現(xiàn)ACL是6-10束或多束的。前交叉韌帶(ACL)向股骨和脛骨止點(diǎn)方向呈散開(kāi)狀，這意味著ACL在中點(diǎn)處較窄，在股骨、脛骨止點(diǎn)附近較寬。Friederich和O‘Brien等學(xué)者研究了前交叉韌帶(ACL)軌跡在膝關(guān)節(jié)伸直和屈曲過(guò)程中的長(zhǎng)度變化規(guī)律。他們概述了一種漸進(jìn)式的韌帶纖維募集方式。在膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)，ACL的位置幾乎是水平的，當(dāng)力臂較長(zhǎng)，較少的纖維被募集于限制脛骨前移。在膝關(guān)節(jié)伸直時(shí)，ACL更垂直，它的力臂更長(zhǎng)，幾乎所有的纖維都被招募，用于限制脛骨前移(如圖3，4所示)。這一結(jié)果很重要，因?yàn)锳CL的長(zhǎng)度隨膝關(guān)節(jié)屈曲角度的不同而變化，這意味著它在大多數(shù)情況下不是等距的。在此研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們可以推測(cè)，在進(jìn)行ACL重建時(shí)即使股骨隧道稍有變化，也可能對(duì)ACL的長(zhǎng)度和張力有很大的影響（如圖5所示)。
圖3 膝關(guān)節(jié)屈曲-伸直時(shí)ACL和PCL對(duì)纖維束的募集（ACL在伸直時(shí)募集更多的纖維，PCL在屈曲時(shí)募集更多的纖維）
圖4 ACL的脛骨、股骨處附著點(diǎn)
圖5 中樞軸系統(tǒng)
顯然，ACL的非等距和多束結(jié)構(gòu)是ACL重建的關(guān)鍵因素。最優(yōu)的ACL重建應(yīng)從運(yùn)動(dòng)學(xué)、生物學(xué)和解剖學(xué)三個(gè)方面恢復(fù)ACL的功能。在剛開(kāi)展前交叉韌帶重建時(shí)，我們嘗試進(jìn)行解剖的單束前交叉韌帶重建，并在20年內(nèi)沒(méi)有改變這一技術(shù)。十年前，我們將這項(xiàng)技術(shù)改良為采用自體骨-髕腱-骨移植的雙切口來(lái)解剖重建前交叉韌帶。盡管重建方式改變了，但是隧道的位置始終是解剖上的位置，從未改變。
研究后交叉韌帶(PCL)的試驗(yàn)較ACL少，但上述原則也適用于PCL。PCL是膝關(guān)節(jié)最強(qiáng)大的韌帶，由多束組成，多數(shù)作者認(rèn)為有2-3束：前外側(cè)束(ALB)、后內(nèi)側(cè)束(PMB)和中間束。然而，又一次，Mommersteg等學(xué)者發(fā)現(xiàn)PCL可能是6-10束或多束結(jié)構(gòu)。PCL的長(zhǎng)度和寬度均大于ACL。PCL是限制脛骨后移的主要結(jié)構(gòu)，其次是限制脛骨外旋轉(zhuǎn)。PCL的前外側(cè)束(ALB)、后內(nèi)側(cè)束(PMB)在膝關(guān)節(jié)屈曲過(guò)程中具有限制脛骨后移的穩(wěn)定功能。雖然ALB對(duì)膝關(guān)節(jié)在15°~90°的活動(dòng)范圍內(nèi)，起主要的限制脛骨后移的作用，但是PMB在其中也起到輔助作用。PCL還在膝關(guān)節(jié)全活動(dòng)范圍內(nèi)起到限制脛骨內(nèi)旋轉(zhuǎn)的作用。當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲超過(guò)90°時(shí)，后交叉韌帶對(duì)限制脛骨內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)起到重要的作用。
半 月 板
半月板在脛骨平臺(tái)上一個(gè)可移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)股骨髁部的滾動(dòng)、滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。股骨髁和脛骨平臺(tái)的吻合間隙由內(nèi)側(cè)半月板和外側(cè)半月板來(lái)填充。兩個(gè)半月板都固定在周圍包膜上，前后角固定在脛骨平臺(tái)。在關(guān)節(jié)囊上，有著大量對(duì)本體感覺(jué)很重要的游離神經(jīng)末梢。內(nèi)、外側(cè)半月板的兩個(gè)前角與橫韌帶相連，橫韌帶最終與髕腱相連。此外，內(nèi)側(cè)半月板還與內(nèi)側(cè)副韌帶相連。內(nèi)側(cè)半月板后角被固定在后斜韌帶(POL)。外側(cè)半月板也是動(dòng)態(tài)活動(dòng)的，腘肌的肌腱廣泛地與外側(cè)半月板后角相連。當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲時(shí)，腘肌將外側(cè)半月板拉向后方。
在膝關(guān)節(jié)屈曲過(guò)程中，股骨髁與脛骨平臺(tái)的接觸點(diǎn)向后移動(dòng)。同時(shí)，半月板隨著股骨髁和脛骨平臺(tái)接觸點(diǎn)的變化而活動(dòng)，內(nèi)側(cè)半月板向后移動(dòng)6mm，外側(cè)半月板向后移動(dòng)12mm。此外，膝關(guān)節(jié)屈曲過(guò)程中，兩個(gè)半月板均存在形變，外側(cè)半月板較內(nèi)側(cè)半月板形變更加劇烈。根據(jù)Kapandji的觀點(diǎn)，可以將影響半月板運(yùn)動(dòng)的因素分為主動(dòng)因素和被動(dòng)因素。影響半月板活動(dòng)的被動(dòng)因素是半月板在膝關(guān)節(jié)屈曲-伸直過(guò)程中受到股骨髁的向前、向后推動(dòng)。主動(dòng)因素有：伸膝時(shí)，半月板被連接髕骨和橫韌帶的纖維牽拉向前方，同時(shí)，半月板股韌帶也向前牽拉半月板；屈膝時(shí)，半膜肌肌腱向后方牽拉內(nèi)側(cè)半月板，外側(cè)半月板受到腘肌的牽拉向后方移動(dòng)。半月板與脛股關(guān)節(jié)也存在耦合運(yùn)動(dòng)，當(dāng)脛骨外旋時(shí)，外側(cè)半月板受到向前的牽拉，內(nèi)側(cè)半月板受到向后的牽拉；脛骨內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，外側(cè)半月板受到向后的牽拉，內(nèi)側(cè)半月板受到向前的牽拉。
上述半月板的耦合運(yùn)動(dòng)解釋了半月板在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的脆弱性，外側(cè)半月板的活動(dòng)度明顯高于內(nèi)側(cè)半月板。一方面，這是由較高的內(nèi)側(cè)半月板撕裂率反映出來(lái)的，因?yàn)楣潭ǖ陌朐掳宀荒芎芎玫卮鷥斝D(zhuǎn)和牽拉的受力，另一方面，膝關(guān)節(jié)外側(cè)間室相對(duì)于內(nèi)側(cè)間室而言，是移動(dòng)度更大的膝關(guān)節(jié)間室，外側(cè)半月板切除比內(nèi)側(cè)半月板切除的并發(fā)癥更大，常常加劇骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展。此外，外側(cè)半月板部分切除術(shù)后的短期預(yù)后也較差。根據(jù)最近的一項(xiàng)研究，一名優(yōu)秀足球運(yùn)動(dòng)員重返賽場(chǎng)的時(shí)間是在外側(cè)半月板部分切除后7周，而在內(nèi)側(cè)半月板部分切除后5周。相較于外側(cè)半月板部分切除術(shù)，接受內(nèi)側(cè)半月板部分切除術(shù)的運(yùn)動(dòng)員重返賽場(chǎng)的幾率要高出5.99倍。
膝關(guān)節(jié)內(nèi)、外側(cè)間室
穩(wěn)定間室和活動(dòng)間室
內(nèi)側(cè)間室處在膝關(guān)節(jié)兩根最強(qiáng)的韌帶后交叉韌帶（PCL）和內(nèi)側(cè)副韌帶之間，被牢牢的限制住，是穩(wěn)定性最高的膝關(guān)節(jié)間室。內(nèi)側(cè)間室的旋轉(zhuǎn)偏移較小，內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)軸都位于內(nèi)側(cè)室中。當(dāng)膝關(guān)節(jié)伸直、脛骨外旋時(shí)，內(nèi)側(cè)副韌帶(MCL)緊張；當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲、內(nèi)旋時(shí)，內(nèi)側(cè)副韌帶松弛。
與膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間室不同，外側(cè)間室可稱為活動(dòng)的間室。這是由于旋轉(zhuǎn)軸是以內(nèi)側(cè)間室為基礎(chǔ)的。因此，外側(cè)間室沒(méi)有明顯的韌帶限制其活動(dòng)，它直接毗鄰脛骨和股骨。外側(cè)副韌帶(LCL)從股骨延伸到腓骨，因?yàn)槊劰墙岁P(guān)節(jié)需要在膝關(guān)節(jié)屈伸過(guò)程中活動(dòng)，所以外側(cè)副韌帶同樣需要改變長(zhǎng)度從而適應(yīng)膝關(guān)節(jié)的屈伸。腘肌在穩(wěn)定外側(cè)間室上發(fā)揮重要作用，它有三個(gè)肌腱束作為一個(gè)主要的靜態(tài)結(jié)構(gòu)限制脛骨的向外旋轉(zhuǎn)。第一條腱束，由半月板上方和下方的滑膜組成，也稱為腘肌-半月板纖維束，直接附著于外側(cè)半月板的后臂。第二條腱束為腘腓韌帶，它連接腓骨頭和腘肌腱。它是腘肌中最厚的部分。第三條腱束從LCL下方延伸到其止點(diǎn)，位于股骨LCL止點(diǎn)的遠(yuǎn)端。腘腓韌帶的撕裂會(huì)增腘肌的旋轉(zhuǎn)自由度減弱其限制脛骨外旋的作用，脛骨外旋活動(dòng)度增加1cm。髂脛束(ITT)附著在Gerdy結(jié)節(jié)上，起著膝關(guān)節(jié)前外側(cè)穩(wěn)定器的作用(如圖6所示)。最近，人們重新認(rèn)識(shí)到前縱韌帶（ALL）的重要性，然而，其明確的功能和解剖描述一直是模糊和不一致的。主流的意見(jiàn)為ALL起源于股骨外上髁，位于腘肌止點(diǎn)的近端、后方。它連接外側(cè)半月板，止點(diǎn)距離脛股關(guān)節(jié)面5mm、Gerdy結(jié)節(jié)后方。在膝關(guān)節(jié)屈曲并且內(nèi)旋脛骨平臺(tái)時(shí)，ALL處于最緊繃的狀態(tài)。因此，ALL的作用是限制脛骨內(nèi)旋。
圖6 髂脛束（ITT）
總 結(jié)
這種對(duì)復(fù)雜膝關(guān)節(jié)功能的回顧是了解復(fù)雜膝關(guān)節(jié)功能的一種方法。到目前為止，已有大量的科學(xué)數(shù)據(jù)和解剖學(xué)信息得到研究，但我們必須將這些知識(shí)應(yīng)用于外科手術(shù)中，以期獲得更好的手術(shù)效果。
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