膝关节结构是怎样的?膝关节对人体有多重要?

来源:运动康复 日期:2018年10月07日 浏览(37)
今天又要讲讲老生常谈的膝关节了-人体最大,最复杂的关节。

这一回,我们从不同的视角来看看它:我们把它看成一个机械结构,从动态中受力的角度来观察它。



膝关节结构是怎样的?膝关节对人体有多重要? 运动康复 第1张

我们都知道,膝关节属于铰链关节,也就是类似合叶一样,把两块木头(或其他材料)链接在一起,让两块木头做折叠的动作-那对应在膝关节上呢,就是股骨胫骨


膝关节结构是怎样的?膝关节对人体有多重要? 运动康复 第2张

可我们的腿上并没有合叶这种装置,那么为了稳定,两边的骨头之间主要以韧带来连接加固,韧带相当于橡皮筋,既可以固定,又有一定弹性,抗拉性还强。


它们分别在两侧加固(侧副韧带,防止膝关节向侧向的过度移动),两骨间加固(前后交叉韧带,防止胫骨和股骨在前后方向上的相对移动),和前侧加固(髌韧带)。


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说到了髌韧带,看来这里除了上下的股骨和胫骨,又多了一块籽骨“髌骨”,它的作用主要是增加膝关节屈伸的杠杆力臂,增大股四头肌的力矩。

可是本来好好的关节又多处块骨头,这就更加复杂了-于是就又有了前侧加固的髌韧带,它起自髌尖和后方的粗面,止于胫骨结节。


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这时两个关键词要登场了:内侧髌骨支持带外侧髌骨支持带,也就是,从股四头肌内侧头和外侧头靠近止点处延伸出的,分别跨过髌骨内外两侧的两束纤维带状结构。


这个结构对于髌骨的对位以及稳定性有着非常重要的作用:刚刚说到,加了一个髌骨结构不是更复杂了,也就更难固定了吗?


这些纤维带状束在髌韧带两侧,给髌骨以固定和支持,同时也加强关节囊。说到关节囊呢,可以把它想象成机场打包固定行李时外面包的几层致密的塑料膜。


总之,不管是什么结构,功能中很重要的一点就是:在各个部位,以不同方式,全方位稳定关节,让它无忧的进行活动。



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但当遇到暴力性外力时,韧带超过可耐受的范围,很有可能造成损伤,有时还可撕脱其附着部位的骨质。如果我们想预防韧带损伤,非常有效的一个措施就是进行肌肉的功能锻炼,因为肌肉更加强壮有力,它可以对关节进行更强的保护,就像戴了一个护膝一样,甚至比护膝的保护功能更强。


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说完了韧带,再来看一看关节软骨。关节软骨主要的作用是减少磨损,缓冲震荡,就像我们给桌子腿加一层保护的塑料套。


在股骨的远端,胫骨的近端,以及髌骨靠近股骨一侧,都有一层软骨。刚刚说了,关节软骨有缓冲作用,那也同时意味着,它在运动中也承受着很大的力。

那我们来看看在人工膝关节中测定的胫股间所受的负荷:

当我们双腿站的时候,这个负荷为107%的体重-差不多等同于体重;

当我们从45厘米的凳子上站起时,负荷为体重的225%,坐下时为体重的245%:

屈膝80到105度时,负荷为体重的252%:

走路时,为体重的261%;

上楼时为体重的316%;

下楼时是体重的346%;

这样一看,我们的膝关节在日常生活中经受的考验可不小呢!


所以由于年纪增长,超重,创伤这些原因,很可能引起关节软骨的退行性变,软骨下骨的骨质增生等。


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接下来是半月板,它上面凹陷下面平坦,外缘厚内缘薄,外缘和关节囊相连,有来自关节囊毛细血管袢的血供。它的存在增加了股骨髁的接触面,增加膝关节的稳定性。


半月板在膝关节运动中的作用相当于滚珠轴承:两个环形之间的滚珠会随着内外两层圆环的转动而转动,从而减少摩擦。半月板内就是在膝关节胫骨和股骨相对运动的时候,在之间随着它们运动。


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此外半月板的另一个重要的作用就是传导压力吸收震荡,也就是相当于比如阀门上的“塑料”垫片的作用,不过半月板的材料可比塑料高级的多,百分之九十是由I型胶原蛋白纤维组成,当受到自上而下的挤压力时会变形,由于外部纤维走形为环形走形,所以向外挤压的力会沿着纤维走形形成切向的环向应力,这样呢半月板下的关节软骨就轻松了许多。

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但当运动中膝关节过快的伸膝,再加上旋转,比如足球凌空抽射踢空时,半月板受伤的几率就非常的高,半月板一旦出现撕裂,它的纤维结构发生了改变,传导力的功能也会发生改变。

 



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另外刚才提到过,半月板的外缘有来自毛细血管袢的血供,所以这三分一的区域叫红区,具有完全的愈合能力,可手术缝合。

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中间三分之一是由红区的毛细血管终末支进行血供,也就是部分有血供,愈合能力差于红区,可手术缝合,或者切除,这个区域也叫红白区


那么内三分之一可想而知,无毛细血管覆盖,叫做白区,一旦损伤,由于自愈可能很低,一般须手术切除。



总之,膝关节是个虽然复杂但又设计精巧的“机械”结构,如果我们对它有透彻的理解-了解它结构功能的巧妙之处,单也熟悉它的薄弱之处,好好利用同时保护和支持它,它是会让我们的生活丰富多彩的。

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