一、髌股关节结构

（一）骨性结构

髌骨是位于胫股关节前方的一块扁平三角骨，直径5cm左右，厚度差异较大，是人体最大的籽骨，近端为股四头肌肌腱附着点；由于髌骨与股骨对合关节面的正常高应力，有时甚至达体重的7倍，所以髌骨软骨是人体中最厚的。髌骨的软骨面凸起，被一条纵行的中央嵴分为内外两个面，分别与股骨滑车沟的两侧面相接触。髌骨在伸膝机制中也起着重要作用，髌骨通过其厚度增加了股四头肌的瞬时力臂，从而增强伸膝过程中股四头肌的机械效应。髌骨在伸膝中的作用类似于力学上的杠杆，通过牺牲力来获得较大的移动距离，使目标物体所产生的位移远大于施加力的一侧所产生的位移。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，这就是髌骨在伸膝机制中的作用。

股骨滑车是由股骨远端的前侧面构成，中间是滑车沟，分为内外两个面。正常的股骨滑车深度平均为5.2mm，在轴位上外侧髁较内侧髁平均高3.4mm。股骨滑车发育不良的特点是滑车失去正常的凹槽和滑车沟深度减小。滑车沟的深度及滑车沟角在限制髌骨脱位的过程中，发挥着重要作用。如果滑车沟偏浅时，髌骨易离开滑车沟，越过股骨髁，发生脱位。这就导致膝关节在屈曲过程中，髌骨失去滑车沟的限制而脱位。主要的测量指标包括：股骨滑车沟角（sulcus angle）（图4-33，图4-34），即股骨滑车内外侧关节面的最高点与滑车切迹最低点连线所构成的夹角，正常值为138°±6°，大于此值提示股骨滑车外侧关节面发育不良。

在髌股关节中，髌骨参与伸膝并增加了杠杆臂长度，起到分配应力的作用。切除髌骨后，股四头肌需要增加30%的收缩力，方能达到正常水平。髌骨的丧失会导致患者出现严重的功能障碍，切除髌骨后会导致膝关节伸膝无力或是不能完全伸膝。在髌股关节中，髌骨与股骨滑车的解剖形态是发挥其生物力学效能的结构基础，良好的髌骨与股骨滑车的匹配关系是发挥其生物力学效能的重要保障；当髌骨或股骨滑车的解剖形态异常时，易引起髌股关节排列异常等病理性适配状态，使其无法适应周围复杂的生物力学环境，将会使髌股关节面的应力分布异常，并最终导致髌股关节软骨损伤等严重后果。

（二）下肢力线

股骨和胫骨相互旋转运动在髌骨稳定中起重要作用，所以我们应对Q角有更深的认识。在膝关节伸直时Q角最大，因为膝关节伸直位时，胫骨相对股骨外旋，而胫骨结节也随之向外侧移位，同时髌骨也未进入滑车，没有股骨髁限制，所以此时发生髌骨脱位的风险最高。在髌骨半脱位的患者中，髌骨向外侧脱位，测量Q角可能会出现假阴性（图1-5）。

图2-1　内外侧软组织对髌骨的限制作用

（三）软组织结构

1.股内侧肌

股内侧肌是维持髌内侧稳定性重要的动力性结构。有试验显示，模仿股内侧肌功能完全丧失会导致膝关节屈曲到30°时髌骨的横向稳定性最小，Goh等的研究也表明改变股四头肌力分布会使髌骨移位在膝关节屈曲30°时达到最大。而临床研究发现髌骨半脱位和髌骨脱位经常发生在膝关节屈曲30°时。因此，股内侧肌和髌骨的稳定性有着很重要的联系。股内侧肌附着于髌骨的内上2/3，肌纤维分为上部的纵头和下部的斜头两部分，纵头肌纤维于股骨长轴成向内的15°～18°角，收缩时牵拉髌骨向上，主要参与伸膝作用。下部的斜头与股骨长轴成向内的50°～55°角，收缩时主要牵拉髌骨向内，固定髌骨并抵消股外侧肌对髌骨向外的拉力。股内侧斜肌（VMO）在主动伸膝活动到15°时对髌骨的稳定性有着重要的作用。VMO力量减弱会使髌骨在膝关节屈曲0°～15°时发生外移，并且VMO功能缺失时会使在膝关节屈曲20°～90°时阻止髌骨外移的力量减少30%。

2.股外侧肌

Pal等的研究发现，正常情况下，股内侧肌和股外侧肌之间是相互平衡的，一旦这种平衡被打破，将会导致髌骨运动轨迹异常。股外侧肌由股外侧长肌和股外侧斜肌组成，其与股骨纵轴的成角分别为：股外侧肌斜肌外偏35°，股外侧肌长肌外偏14°。Lefebvre等的研究发现，股内侧肌和股外侧肌的末端包含斜行部分，即股内侧斜肌和股外侧斜肌，因而在冠状面上产生更大的力，分别向内外侧牵拉髌骨，维持髌骨的横向平衡。

3.内侧髌股韧带

Aragao等的解剖学研究发现，MPFL纤维部分附着于股内侧斜肌深面，使得MPFL在维持髌骨稳定性的作用得到了股内侧斜肌的加强。Panagiotopoulos等提出股内侧斜肌与MPFL的上部纤维之间形成 “网状结合”纤维，MPFL与股内侧斜肌形成动力和静力的联合稳定装置，使得在膝关节早期屈曲时，股内侧斜肌的收缩驱动MPFL紧张、变短，牵拉和引导髌骨进入股骨滑车沟。这加强了髌股韧带的作用，使得MPFL在维持髌骨稳定性中的作用远远超过静态时的稳定作用。

我们根据内侧髌股韧带解剖学特点首次提出内侧髌股韧带的双功能束概念：上斜束和下直束。上斜束沿着内侧髌股韧带的上缘，止于髌骨的上内侧角，其在髌骨止点附近，附着于股内侧肌的深面，其部分纤维超过髌骨的上内侧角，融入股四头肌腱之中。下直束几乎水平沿着内侧髌股韧带的下缘走行，止于髌骨内侧缘的中点。并提出MPFL上斜束，联合股内侧肌斜束是维持髌骨稳定性的动态力量，而MPFL下直束是稳定髌骨的静力性结构。

我们根据内侧髌股韧带与股内侧肌斜束的关系，内侧髌股韧带分为股骨侧的独立区和髌骨侧的结合区。韧带从股骨起点到股内侧肌斜束的附着点下缘之间的部分仅有韧带纤维并与深层的组织相互交织愈合称为独立区，而股内侧肌斜束的附着点下缘到髌骨内侧缘之间的韧带纤维得到了股内侧肌斜束的加强称为结合区。

我们对髌骨轨迹的运动调节规律进行了推理：正常的生理状态下，髌股关节在膝关节屈曲约20°时由髌骨远端开始与股骨滑车相接触，逐步向髌骨近端相关节。在膝关节屈曲时，股内侧肌斜束收缩，MPFL上斜束被牵拉向近端，变短，从而牵拉髌骨对抗Q角产生的向外的力量。当膝关节屈曲约20°～30°时，髌骨进入股骨滑车，股骨外侧髁的突出关节面成为主要的抑制髌骨外脱位的力量。在膝关节伸直股内侧肌斜束没有收缩的情况下，上斜束表现为松弛状态，而此时下直束成为对抗外移的主要力量。因此，MPFL上斜束，联合股内侧肌斜束是维持髌骨稳定性的动态力量，而MPFL下直束是稳定髌骨的静力性结构。