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人工膝关节置换术手册（强生公司）
全膝关节置换
第一节
膝关节解剖概要与生物力学特点
一、膝关节的构成
(
一
)
骨性结构
膝关节由股骨远端、
胫骨近端和髌骨共同组成，
其中
髌骨与股骨滑车
组成髌股关节，股骨内、外髁与胫骨内，外髁分别组成内、外侧胫股
关节。在关节分类上，膝关节是滑膜关节
(synovial
joint)
。
髌骨是人体内最大的
籽骨，它与股四头肌、髌腱共同组成伸肌装置
(extensor
apparatus)
。蘸骨厚度约
2~3cm
，其中关节软骨最厚处可达
5mm
。髂骨后表面的
上
3/4
为关节面，由纵向的中央嵴、内侧峭分为
外侧关节面、内侧关节面和奇面或称第
3
面
(theoddfacet
．
thirdfac
et)
；
内、外侧关节面又被两条横嵴划分为上、中、下三部分
，故共计有七
个关节面。髌骨后表面的下
1/4
位于关节外，是髌腱的附着点。
股骨远端的前部称为
滑车
(trochlea)
，
其正中有
一前后方向的切迹将之
分为内、外两部分，滑车切迹向后延伸为髁间切迹
(intercondylar
notch
．
ICN)
，向前上延伸止于滑车上隐窝。股骨远端的后部为股骨
髁
(femoral condylars)
，由
ICN
分为股骨内髁和股骨外髁，分别与内、
外滑车相延续，构成凸起的股骨关节面。从侧面观，股骨外髁弧度大
于内髁且
较内髁更突前，而内髁比外髁更加向后延伸。
?
参与构成膝关节的胫骨平台并非绝
对水平，
而是在一定程度上呈由前
向后逐渐下降的趋势，
即所谓胫骨平台后倾角。
胫骨平台中央有一前
一后两个髁间棘，
其周围为半月板和交叉韧带的附着处。
外侧胫
骨关
节面的前
l/3
为一逐渐上升的凹
面，而后
2/3
则呈逐渐下降的凹面。内
侧胫骨关节面则呈一种碗形的凹陷。
如此，
凸起的股骨关节面
和凹陷
的胫骨关节面彼此吻合，
使膝关节得以在矢状面上作伸屈
活动；
然而
外侧胫骨关节面的特征性凹陷结构又使得外侧胫股关
节面并非完全
吻合，
从而允许膝关节在水平面上有一定的旋转活
动。
并且膝关节的
伸屈活动也不是同轴运动而是具有多个瞬时活
动中心的运动。因此，
在结构上膝关节是一个不完全的绞链式关节
(incongruent
or
modified
hinge
joint)
：正常的膝
关节具有约
135°
的屈曲和
5-10
°
的过伸活动范
围，在水平轴面上向内、外有约
3°
的旋转活动范围，此外，尚存在前
后和侧向的小范
围活动。
(
二
)
半月板解剖
半月板是关节内唯一
没有滑膜覆盖的组织，其冠状断面呈三角形结
构，可概括为
“<
/p>
三面一缘
”
：与股骨髁相关的上表面，与
胫骨平台相关
的下表面，借冠状韧带与关节囊、胫骨平台相连的周围面
< br>(
又称半月
板壁或半月板边缘
)
及关节腔内凹形的游离缘。除冠状韧带外，半月
板的前后角借纤
维组织连接固定于髁间棘周围。
不仅如此，
在前部半
月板借半月板髌韧带与髌骨相连，
故伸肌装置可惜此调节半月板在关
节前部的活动：在后部半月板分别借纤维组织与半膜肌、腘肌相连，
使
二者得以调节内、外侧半月板在关节后部的活动。
?
在组织学上半月板是一种纤维软骨
组织，
由三组纤维交织构成：
水平
纤维
呈前后走行构成半月板的主体，直纤维与斜纤维连接上下表面，
放射状纤维连接半月板壁
与游离缘。
外侧半月板为
—
2/3
环形。前角后角大小相当。半月板周围面与关节
< br>囊的紧密结合在后部为肌腱所打断，井在后关节囊上形成腘肌裂孔
(poplit
eal hiatus)
。
外侧半月板后角的稳定和活动由半月
板股骨后韧带
和胴肌提供；半月板股骨后韧带即板股后韧带
(p
osterior
meniscal
femoral li
gament
．
PMFL)
，又称第三
交叉韧带，从外侧半月板后角发
出，经后交叉韧带前面或后面，止于股骨内髁外侧面。位
于前面者又
称
Humphrey
韧带，
位于后面者又称为
Wrisberg
韧
带。
板股韧带的出
现率在不同文献中报告不一，其解剖变异可导
致半月板的过度活动。
腘肌则起干胫骨后面，其向前、外、上方走行，穿腘肌裂孔变成腘
肌
腱，止于股骨外上髁的下前方。
内
侧半月板呈半月形，其前角小而薄，后角则厚而重。内侧半月板与
关节囊的结合紧密无中
断。
其后角借纤维组织与半膜肌直头相连，
故
< br>有一定的活动度。
(
三
)
交叉韧带解剖
在
膝关节中心，
股骨内外髁与胫骨之间的前、
后交叉韧带是维持膝
关
节稳定的最重要和最坚强的韧带结构。前交叉韧带
(ACL)
在膝关节完
全伸直时紧张而于关节屈曲时松驰，其作用在于防止
股骨向后脱位、
胫骨向前脱位及膝关节的过度伸直和过度旋转。后交叉韧带
(PCL)
则
随着膝关节的屈曲而逐渐紧张，
它有利于防止股骨向前脱位、
胫骨向
?
后脱位以及膝关节的过度屈曲。
前交叉韧带
起于胫骨平台内侧髁间嵴
前方、近内侧半月板前角附近关节面，向外、上、后走行，止于
股骨
外髁的内侧面。
前交叉韧带由多组纤维束组成，
走行过程中有一定程
度的扭转，
胫骨附着点处位于
前方的纤维在股骨附着点处转为内侧纤
维。
成人前交叉韧带的长
度约
38mm
，
宽度约
11mm
，
后交叉韧带的长
度
与前交叉韧带相似，
宽度约
13mm
，
是膝关节内最强大的韧带结构。
后交
叉韧带起于胫骨平台髁间区后部近胫骨骺线处，其向内、上、前
方延伸，止于股骨内髁外
侧骨面前部。与前交叉韧带相似，其走行过
程中亦有一定程度的扭转：
< br>位于胫骨附着点后部的纤维在股骨附着点
处转为外侧纤维。
(
四
)
侧
副韧带解剖
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，<
/p>
内侧副韧带分为浅深两层，
浅层由前部的平行纤维
和后部的斜行纤维组成，
它上起股骨内上髁，
向下向前
止于胫骨内侧，
平行纤维宽约
1
．
5cm
，向后与半膜肌直头交织延伸为内侧副韧带浅
层的斜行纤维。
内侧膝关节囊走行于内侧副韧带浅层深面时增厚成为
深层内侧副韧带，并与浅层之间形成滑囊以利于活动。充分伸膝时，
内侧副
韧带浅层的平行纤维、
斜行纤维紧张而利于关节的稳定：
屈膝<
/p>
时，
浅层的斜行韧带形成一松驰囊带而平行纤维紧张并在深层韧带
表
面向后推移盖过深层韧带从而保持关节的稳定。
内侧副韧带的
作用还
在于能控制胫骨在股骨上的外旋。
外侧副韧带位于膝关节外侧的后
1/3
，可分为长、短二头
，长头起自
?
股骨外上髁，短头起自
豌豆骨
(fabella)
，同上于腓骨茎突。充分伸膝
时外侧副韧带绷紧，屈曲时则有松驰的趋势。在膝关节伸屈活动中，
伴
随着胫骨旋转而引起的外侧副韧带的松驰主要通过股二头肌环绕
于其周围的腱纤维保持连
续性张力，
从而维持关节的稳定性。
外侧结
构的稳定由外侧副韧带、股二头肌、髂胫束共同维持。
(
五
)
脂肪垫
脂肪垫，即髌下脂肪垫是一团局限于髌骨下方、髌韧带后方、
胫骨平
台前部之间的脂肪组织，
其表面被滑膜覆盖而与关节腔隔
离。
脂肪垫
在髌骨下半边缘处始向两侧延伸形成翼状皱襞或翼状
韧带
(alar fold
，
alar
ligament)
。脂肪垫还由正中部向后延伸至髁间切迹，形成条索状
的髌下皱襞
(infrapatellar fold)
，
有时可达前交叉韧带的股骨止点附近，
矢状面观呈斜向后
上走行
(
六
)
滑膜、滑膜皱襞与滑膜囊
膝关节滑
膜腔是人体最大的滑膜腔，
关节内多数的无血管组织依赖关
节滑
膜分泌的滑液获得营养。滑膜腔的上方延伸至髌骨上约
5cm
，
形
成髌上囊，向下延伸至股四头肌腱膜后，周围覆盖在股骨髁表面，向
< br>两侧形成内、外侧沟或内、外侧隐窝，向远侧延伸与半月板连接，再
?
向下覆盖胫骨平白缘，
直到关节软骨，
在前下方滑膜覆盖髌下脂肪垫
并于两侧向中央延伸至髁间窝，形成翼状皱
襞即所谓粘膜韧带。前、
后交叉韧带均被滑膜包裹，
而且外侧半
月板外后方的腘肌腱和腘肌裂
孔也被滑膜所覆盖。
在正常的膝关
节内，
可以存在若干发育残留的滑
膜皱襞
(Plica)
，常见的有髌上内侧或外侧滑膜皱襞，另一个有重要临
床意义的滑膜皱襞是由髂内上滑膜皱襞向下延伸至髌下脂肪垫滑膜
上方的滑膜皱
襞，即所谓髌内侧皱襞或棚架
(Shelf)
，此皱襞可占正常
膝关节的
20%
或更多。膝关节周围还
有着大大小小许多滑膜囊，其中
主要包括位于髌骨上方、
股四头
肌与股骨滑车陷窝之间的髌上囊，
位
于皮肤与髌骨前面之间的髌
前滑囊及皮肤与胫骨结节之间的髂下滑
囊。
二、与膝关节置换术相关的解剖特点
(
一
)
下肢对线
准确地理解和建立精确的下肢对线是人工膝关节置换术的最基本也
< br>是最重要的概念。
胫股角是股骨解剖轴线与胫骨解剖轴线在膝关节中
心相交形成的向外侧的夹角，此夹角平均为
174°
。
在正常的生理情况下，当人体站立位时，股骨头的中心、膝
关节的中
心及踝关节的中心应处干同一条直线，
此直线即为下肢
的力学轴线或
称机械轴
(mechanical
axis)
：且此时经膝关节平面的水平轴
(tra
nsverse
axis)
则应与地面相平行。
经股骨干的股骨解剖轴与上述下肢机械轴在
膝关节中心相交形成平均约为
6°
的外翻角，
根据股骨颈干角和股骨颈<
/p>
及股骨干长度的不同，
此角度可能会有变化。
正确地认识和理解股骨
?
解剖轴
与下肢机械轴及其角度的意义对于在膝关节置换术中重建正
常的对线是至关重要的。
(
图示
)
在病理情况下，由于膝关节的内
/
外翻，正
常的胫股角将发生变化，
而下肢的机械轴将不可能通过膝关节的中心，
< br>这正是我们在膝关节置
换术的术前计划和手术中需要通过测量和截骨解决的问题。
通过计算
和测量准确的截骨才能使下肢力线获得正确的重建。<
/p>
下肢力线的重建
是确保手术成功的关键，
也是避免术后因应力不均而造成松动的重要
环节。
关节线
(joint
line)
是膝关节对线的另一重要内容。在冠状面的关节线
升高和降低将影响
到髌骨和滑车的相对位置，导致高位或低位髌骨。
因此，
TKA
手术中重建关节线的正常高度也是
TKA
手术中的重要环
节
(
图示
)
。一般来说，关节线的降低比关节线的升高更有害。另一方
面，
解剖上的胫骨关节线在矢状面上虽有一定的后倾角度，
< br>但如果考
?
虑到半月板的因素
，
事实上胫骨关节面的后倾几乎为零。
尽管许多膝
关节假体强调胫骨的后倾，
但已有足够的证据表面，
胫骨后倾并无十
分必要。
图示
下肢对线
(
二
)
膝关节的稳定结构
膝关节的稳定结构除了依赖于膝关节骨，哇结构本身的特殊构造以
外，还有赖于前
/
后交叉韧带的制约、内
/
外侧副韧带的平衡、以及伸
膝装置与股四头
肌及腘绳肌的力量均衡。
除了高限制型和铰链假体在
设计上较少
地依赖于膝关节本身的稳定结构以外，
其他的非限制性假
体和部
分限制性假体均对膝关节本身的稳定性有一定的要求。
尤其是
内
/
外侧副韧带的平衡和稳定作用对膝关节置换术后维持人工关节
的
正常功能非常重要。
因此，
术前对膝
关节稳定结构的检查和关节稳定
性的评估对选择假体和确定手术方案具有重要的意义。<
/p>
(
图示
)
?
(
三
)
髌股关节的解剖特点
< br>
髌骨是伸膝装置中的重要结构，
对增加股四头肌的力臂
和作功具有重
要意义。
由于股四头肌的力线与髌腱纵轴线之间存
在一个外翻角度即
股四头肌角
(Q
角<
/p>
)
，因而，髌骨存在着向外侧移位的倾向。事实上，
在许多伴有髌股关节退变的膝关节骨关节炎的病例中，
都有不同程度
的外侧支持带紧张和髌骨外侧倾斜和
/
或外侧位
移。在人工膝关节置
换的手术中，
应该考虑到髌骨脱位的可能，
因而全膝置换时重建正确
的髌骨
-
滑车轨迹是非常重要的，必要时采用外侧松解等方法。另一
方面，<
/p>
在解剖上的髌骨关节面的最高点并非位于髌骨的中心而是偏内
侧，
因此，髌骨置换时应考虑到这一解剖特点。
(
图示
)
由于
TKA
手
术后的失败有相当部分是髌骨问题，
而且髌骨置换与否在全膝关节置
换术中仍然是有争论的课题，
但髌股关节作为膝关节的一个重要组成<
/p>
部分，在膝关节置换术中与胫股关节同样具有重要的意义。
图示
髌骨关节面的位置
?