髌骨的生物力学研究进展.pdf

1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 医用生物力学 　2004 年 6 月 　第 19 卷 　第 2 期 120 Journal of Medical Biomechanics , Vol 19 　No 2 , J une 　2004 文章编号 : 　1004 7220 (2004) 02 0120 06 ·综述· 髌骨的生物力学研究进展 2 2 Adv2an2 ced in Biomechanics of Patella 张峻 2综述 ,候筱魁 审校 1 1 (上海第二医科大学附属第九人民医院 骨科 ,上海 200011) 摘要 : 　髌骨的生物力学是近年来研究的热点之一 ,髌股关节之间的运动十分复杂 ,对合不良被认为和膝前痛密切 相关 。作者从髌骨在伸膝机制中的作用 、髌骨软骨的特性与髌股关节活动的匹配性 、髌股关节面在伸屈膝过程中 的接触区域变化 、髌股关节作用力和压应力 、髌骨的运动轨迹五个方面阐述近年来的一些研究进展 ,并分析了一些 问题 、挑战和前景 。 关键词 : 　髌骨 ;髌股关节 ;生物力学 中图分类号称 : 　R318 01 　　　　文献标识码 : 　A 自 1971 年 Kaufer 发表了一些有关髌骨生物力学的研究报道后 ,人们才逐渐改变了以往对髌骨的错误 看法。在这以前 ,许多人认为髌骨是一块可有可无的附属结构 ,甚至有一些学者还认为髌骨在伸膝机制中 起着负面的作用。然而 , Kaufer 研究发现 ,髌骨能加强股四头肌的机械效应 ,协助伸膝。随后许多学者对髌 骨的生物力学又作了许多研究 ,但目前在一些问题上仍然存在争议 ,尚需进一步研究。以下就近年来关于 髌骨生物力学方面的研究作一综述。 1 　髌骨在伸膝机制中的作用 Kaufer 认为 ,髌骨通过其厚度增加了股四头肌的瞬时力臂 ,从而增强了伸膝过程中股四头肌的机械效 应。完全伸膝位时增加 30 %的力臂 ,屈膝 30°时可以增加 15 %的力臂。髌骨在伸膝中的作用类似于力学上 的 Ⅲ型杠杆 ,通过牺牲力来获得较大的移动距离 ,即它使目标物体所产生的移位远远大于施加力的一侧所 产生的移位 ,但它所施加的力却是巨大的。股四头肌通过较短的收缩 ,使小腿发生很大的移动 ,此时股四头 肌收缩所产生的力远比下肢的重量要大得多 ,而髌骨的存在可以减少这种力的差异[1 ] 。 髌骨的大小和髌股关节接触面的变化在生物力学上有着重要的意义。髌骨是一种刚体 ,有自己的杠杆 力臂 ,在膝关节的屈伸过程中 ,伸膝装置的接触面一直在改变 ,使髌骨在与股骨接触面的两侧的力臂不断发 生变化。同时 ,髌骨上肌腱所附着部位的高低也不相同 ,使髌腱的力 ( FL) 和股四头肌的力