足踝生物力学

体育运动中踝关节损伤的生物力学研究新进展

体育运动中踝关节损伤的生物力学研究新进展体育运动中踝关节损伤很常见，国内外对踝关节的生物力学特性及其影响因素有很多报道，本文就体育运动中踝关节损伤的生物力学研究新进展进行综述。标签：踝关节；生物力学；体育运动中图分类号R322.7 文献标识码 A 文章编号1674-6805(2012)18-0139-02 踝关节损伤在体育运动中很常见。据近期文献[1]报道，在所有体育运动相关的损伤中，踝关节损伤约占25%。踝关节损伤以韧带损伤为主，Fong等[2]调查指出体育运动中踝关节韧带损伤率约占踝关节总体损伤率的80%。踝关节的损伤不仅会影响运动员的正常比赛及训练，如处理不当还会产生踝关节不稳以及退变性骨关节炎等慢性损伤。踝关节损伤机制的研究一直都为国内外运动医学研究的重点，近年来，随着生物力学新技术的出现，国内外对踝关节着陆伤机制的研究也有了更好的理解。本文就体育运动中踝关节着陆损伤的相关生物力学文献综述如下。 1踝关节容易发生损伤的解剖学基础踝关节包括胫距、胫腓和距腓三个关节面，主要保证足部背伸、跖屈、翻转、旋转的功能。胫腓骨远端的内踝、外踝共同行成的踝穴，距骨和踝关节内外侧不能完全匹配，这是踝关节容易发生旋转的解剖学基础。在跳起着陆过程中，踝关节逐渐从跖屈位变换到背伸位，在此过程中踝关节面间的接触面积不断增加，而单位面积受力不断减少，在着陆稳定时，距骨内外侧关节面与胫腓骨间的接触面积最大[3]。踝关节的稳定与韧带的关系密切。踝关节外侧有外侧韧带加固，它起自外踝，分三束止于距骨前外侧、外侧和距骨后方，被分别称为距腓前韧带﹑跟腓韧带和距腓后韧带。外侧韧带是踝部最薄弱的韧带，也是着陆过程较易损伤到的结构。踝关节内侧有强大而坚韧的三角韧带加固。三角韧带的解剖结构多而细小，其维持关节生物力学稳定的机制复杂。Boden等[4]认为，踝关节的稳定性主要依赖于内侧结构、外侧结构和下胫腓联合的稳定性，此三个结构中有两个是稳定的，则踝关节稳定。在踝关节处于跖屈或背屈位时，三角韧带对踝关节及小腿的旋转稳定性会起到非常重要的作用。Michelson等[5]认为踝关节处于极度背伸和跖屈位时，踝关节均内翻，而三角韧带可以有效限制距骨外旋而保证踝关节的稳定。 2踝关节损伤的生物力学研究进展 2.1生物建模与三维有限元采用生物建模来对足部的应力分布进行研究可以为踝关节落地损伤提供足部生理学和病理学方面的证据。建立适当的踝关节生物力学模型成为足部生物力学研究的重点。三维有限元技术可以利用CT或MRI扫描技术获取正常踝关节的各种三维坐标值，然后输入有限元分析软件而建立起踝关节的有限元模型。它不仅可以有效地仿真人体骨骼肌肉系统，还可以推测内部骨组织及软组织的应力分布变化[6]。同传统生物力学的研究相比，三维有限元法还具有费用低、应用广、适应性强的优点。陶凯等[7]运用三维有限元模型量化了不同姿势下的足底压力分布、踝关节内部软组织应力分布以及跳起着陆时足弓的变形对足部生物力学特性的影响。Cheung等[8]运用MRI图像建立了高度解剖学相似的踝部有限元

股骨头生物力学、解剖形态与血供

股骨头生物力学、解剖形态与血供自1963年英国Charnley成功施行全髋关节置换术以来，人工髋关节手术已在全球取得很大的发展，但因假体松动而致该手术远期失败的问题一直困扰着临床医生[1]。目前的研究表明，除感染因素外。人工股骨假体与股骨上段的不匹配是导致早期假体松动失效的主要原因之一。迄今为止，国内临床所用的髋关节假体多是根据西方人设计的。而人类的股骨形态具有很大的差异，年龄、性别、民族、地域、遗传及生活方式等因素均可影响[2,3]。薛文东等对480根国人成人尸体股骨进行研究测量显示国人股骨几何参数与白种人乃至韩国人有显著性差异[4]。为了延长人工关节的使用寿命，多数学者认为有必要对假体进行个体化设计。本文通过对股骨头的生物力学、解剖形态、血供等方面的综述。为相关的基础和临床研究提供参考。 1 股骨头的生物力学人体组织器官结构和功能的统一是生物进化过程中逐渐实现的普遍生物学法则。作为人体中主要的负重关节，在骨骼系统中没有任何区域比股骨上段更能展现生物力学规律了。股骨头承受的力有压应力和剪应力，由于人体髋关节面软骨摩擦系数很小（0.002)，可以忽略，所以股骨头主要承受压力的作用。髋关节为球面关节。通过头臼软骨面相互接触传导压力。负重区是股骨头上半球与髋臼半球形臼之间的重叠部分。是股骨头上一个椭圆形区域，前后方向与股骨头中心的夹角为80°，内外方向与股骨头中心的夹角为40°。在髋关节正位x线片上可见到髋臼软骨下硬化带。此为负重区的象征，硬化带和股骨头的中心呈65°夹角，但随着髋关节的运动。股骨头的负重区不断发生变化。关节软骨具有弹性，可以将作用于股骨头的应力分散到各作用点。静立时，作用于股骨头端的压应力约为体重的2．75倍，常速行走时，通过髋关节的压应力可高达体重的6倍以上。 1892年提出的Wolf定律。活力对机械应力总是以对它最有利的结构反应产生形态改变来适应的，高应力刺激使骨改建向骨形成方向转化。低应力刺激使骨改建向骨吸收方向转化。即骨吸收与骨形成在一定应力刺激环境下保持一种动态的平衡，应力应变增加时，骨应力刺激骨应变量增加。骨代谢中的骨形成成分增加。反之。骨形成降低。骨吸收增加，人体总是通过应力环境的改变，自动调节骨代谢。这是一种生物力学机制。这种现象在临床得到广泛的认可。它强调的是骨结构和功能的统一。即一方面骨结构决定其运动和负重功能，另一方面一定的功能又要求相应的骨结构去实现，其中一方面发生变化。必然导致另一方也产生相应的变化以维持其统一性[5-6]。对此。有些学者认为。股骨颈骨折后发生的股骨头坏死并非是一种缺血性坏死，而是一种应力性骨折，强调生物力学因素在骨折修复过程中的重要意义。近年的研究认为[7]，骨强度除与骨量有关外，还与骨内部结构质量有关，且认为在骨强度的影响因素中“质量”比“骨量”因素更重要。并有学者认为影响骨质的因素有四：骨构筑、骨矿化、有机基质及微损伤状况[8]。股骨头坏死多发生于老年患者，然就美国、斯堪的纳维亚(半岛)及英国的人口统计学调查显示股骨头骨折发生率并不完全与人口的老龄化成正比。一些学者从生物力学的方面阐述了髋关节骨折机制，认为患者多有摔伤史→髋部受到冲击应力→保护性反应不充分→周围的“减震装置”吸收不充分→骨的强度所能承受的最大应力 < 剩余的冲击应力→髋关节骨折。并认为髋关节骨折多发于老龄人，是由于老龄

以踝关节解剖结构及生物力学特征分析慢性踝关节不稳

中国组织工程研究第19卷第15期 2015–04–09出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research April 9, 2015 Vol.19, No.15 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 2415www.CRTER .org 苏应军，男，1969年生，湖北省荆州市人，1993年广州中医药大学毕业，副主任医师，主要从事创伤骨科、关节外科的研究。中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:2095-4344 (2015)15-02415-05 稿件接受：2015-03-11 https://www.360docs.net/doc/592851728.html, Su Ying-jun, Associate chief physician, New Church Hospital Affiliated to Guangzhou University of Chinese Medicine, Jiangmen 529100, Guangdong Province, China Accepted: 2015-03-11 以踝关节解剖结构及生物力学特征分析慢性踝关节不稳苏应军，童新延，胡力(广州中医药大学附属新会中医院，广东省江门市 529100) 文章亮点： 1 此问题的已知信息：慢性踝关节不稳是临床上常见的运动损伤，由于其解剖结构的特殊性及损伤机制的复杂性，其治疗方法主要是以保守治疗为主，辅以手术功能重建治疗。 2 文章增加的新信息：慢性踝关节不稳的形成需要结合踝关节的解剖结构特点、生物力学特征、踝关节的损伤机制综合分析，从而为患者制定正确有效的治疗方法。文章回顾近年来慢性踝关节不稳的有关研究文献，从踝关节解剖入手探讨慢性踝关节不稳的机制，同时了解各种不同的治疗方法取得的临床效果，为临床实践提供参考依据。 3 临床应用的意义：从踝关节解剖入手分析踝关节的生物力学，对慢性踝关节不稳进行客观分析，以期望对不同的患者选择合适有效的治疗方式，为患者减轻患痛，节省时间，也对临床实践中应用何种方式治疗慢性踝关节不稳患者提供有效的依据。关键词：组织构建；组织工程；踝关节不稳；内翻应力；前抽屉试验；非解剖学重建；韧带解剖修复主题词：踝关节；关节不稳定性；解剖学摘要背景：长期慢性踝关节不稳可引起创伤性关节病及继发粘连关节囊炎，甚至成为永久性功能障碍。目的：分析踝关节的生物力学，明确慢性踝关节不稳的形成原因，探讨慢性踝关节不稳的诊断方法及治疗方案。方法：检索1990年1月至2014年12月PubMed 数据库和万方医学网，选取与慢性踝关节不稳有关解剖、生物力学、诊治等相关方面的综述及基础实验研究的文章。检索词：“慢性踝关节不稳，踝关节解剖，生物力学，治疗方法，研究进展”和“Chronic ankle instability ，Anatomy of ankle joint ，Biomechanics ，Therapy ， Research ”。经过筛选后纳入40篇文献，对踝关节解剖学结构、慢性踝关节外侧不稳机制及分级、诊断方法、治疗方法等内容的总结。结果与结论：慢性踝关节不稳的诊断方法包括踝关节内翻应力试验、踝关节前抽屉试验、超声检测、现代影像学检测；慢性踝关节不稳的治疗方法分为保守治疗和手术治疗，手术可分为非解剖学重建和受损韧带解剖修复。慢性踝关节不稳患者应进行早期的诊断和有效的治疗，应综合踝关节解剖结构、生物力学特征、发病原因、诊断结果等因素决定治疗方案。苏应军，童新延，胡力. 以踝关节解剖结构及生物力学特征分析慢性踝关节不稳[J].中国组织工程研究，2015， 19(15):2415-2419. doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.15.023 Chronic ankle instability: an analysis based on anatomical structure and biomechanical characteristics of the ankle joint Su Ying-jun, Tong Xin-yan, Hu Li (New Church Hospital Affiliated to Guangzhou University of Chinese Medicine, Jiangmen 529100, Guangdong Province, China) Abstract BACKGROUND: Chronic ankle instability can cause traumatic joint disease and secondary adhesive capsulitis, and even result in permanent dysfunction. OBJECTIVE: To explicit the forming reason of chronic ankle instability and to investigate the diagnosis and treatment methods of chronic ankle instability based on the biomechanical analysis of the ankle joint. METHODS: PubMed and Wanfang databases were retrieved for review and basic research papers about the anatomy, biomechanics, diagnosis and treatment of chronic ankle instability published from January 1990 to December 2014. The keywords were “chronic ankle instability, anatomy of ankle joint, biomechanics, therapy, research” in English and Chinese, respectively. After screening, 40 papers were included to summarize the anatomical structure of the ankle joint, mechanism and classification, diagnostic methods, and treatment methods of chronic lateral ankle instability. RESULTS AND CONCLUSION: Diagnostic methods of chronic ankle instability include ankle varus stress test, ankle anterior drawer test, ultrasonic test, modern imaging detection; and therapeutic methods for chronic ankle instability can be divided into conservative treatment and surgical treatment, and the surgical treatment can be

正常人体运动学第四章髋关节运动学

一、髋关节运动学（一）髋关节的组成和运动方向（二）髋关节的功能解剖（三）髋关节的生物力学（一）髋关节的组成和运动方向 1．髋关节的组成主要结构：由髋骨的髋臼和股骨的股骨头构成。辅助结构：关节唇、髂股韧带、耻股韧带、坐股韧带、股骨头韧带。髋关节的辅助结构 (1)髂股韧带：位于关节前面，起自髂前下棘，向下呈“人”字形，经关节囊前方止于转子间线。作用：加强关节囊；限制大腿过伸、内收，在髋关节所有动作中，除屈曲外，髂股韧带均处于紧张状态。 (2)耻股韧带：位于髋关节前内侧，起自髂耻隆起、耻骨上支、闭孔膜等，斜向下外，移行于关节囊的内侧部，止于转子间线的下部。作用：限制髋关节过度外展和外旋。 (3)坐股韧带：位于髋关节后面，起自坐骨，向外上经股骨颈后面，止于大转子根部。作用：限制髋关节过度内旋。股骨头韧带：位于关节腔内，连接髋臼横韧带和股骨头凹，营养股骨头的血管从此韧带中通过，成年后封闭。作用：固定股骨头。关节特点：关节头小，关节窝深而大，关节面积相差较小；关节囊厚而坚韧，尤以前部及上部更为明显，后部和下部较为薄弱；当髋关节伸直时，关节囊紧张，而髋关节屈曲、内收及轻度内旋时，关节囊松弛；韧带多而强大，稳固性强，灵活性小。关节类型：球窝关节运动：屈伸、收展、回旋、环转 2．髋关节的运动方向髋关节能绕三个基本轴运动，其基本运动方向有：屈曲、伸展、内收、外展、内旋、外旋及环转。（1）屈曲范围0°～125°，伸展范围0°～15°。测定方法：卧位，下肢伸直，此时髋关节处于0°位。下肢抬高，大腿紧靠腹部为屈髋，下肢向后提拉为伸髋。（2）内收范围0°～45°，外展范围0°～45°。测量方法：下肢向躯干正中线靠拢为内收，远离躯干正中线为外展。（3）内旋范围0°～45°，外旋范围0°～45°。测量方法：髋膝伸直位：下肢伸直位，肢体（股骨）内旋或外旋仰卧屈髋屈膝90°位：以股骨头为中心的股骨轴旋转俯卧伸髋屈膝90°位：以股骨头为中心的轴向旋转 3.限制髋关节运动幅度的因素关节窝深髋关节的髋臼很深，可容纳股骨头的2/3。加上髋臼唇加深了关节窝，几乎使整个股骨头被包绕在关节窝内。关节囊厚而坚韧髋关节囊厚而紧张，大大增加了其稳固性，也限制关节的活动幅度。关节周围韧带数量多且紧张有力韧带加固髋关节。 4.髋关节在日常生活中的主动运动范围髋关节只要屈曲120°，外展20°，外旋20°即可保证日常活动的进行。髋关节在正常行走时的平均运动幅度是：在矢状面、冠状面和水平面分别为52°、12°和13°。在各个方向上的活动度平均为：屈曲37°、外展7°、内旋5°和外旋9°。