第一节 肩关节功能解剖
上肢运动的复杂性是人类对周围环境进行各种操作的基础。大脑中的运动意图往往需要通过手功能来实现。如果将上肢比喻为一架时刻准备瞄准发射的大炮,则肩关节就是这架大炮的“炮台”,控制上肢运动的方向和范围,保证运动精确且灵活。肩关节活动范围大且长期承受较大的应力,是上肢最容易损伤的关节,所以对于肩关节运动的控制是十分重要的。
一、够取的运动分析
够取动作常见于日常生活中各种功能性运动。根据动作与肩关节的水平关系,够取动作分为肩关节水平面以上的功能性动作、平肩关节水平面的功能性动作和肩关节水平面以下的功能性动作。够取动作依赖于躯干和肩胛骨的稳定性,但在分析日常上肢活动任务时这一点常常被忽略。无论何种体位下的够取,都需要稳定的躯干提供来自近端的支持,而躯干的主动活动也有助于延伸整个上肢的活动范围。研究数据表明,胸椎的屈曲或侧屈运动可以扩大上肢的有效够取范围。与躯干的功能类似,肩胛骨的前伸也可以有效地扩大上肢前伸的范围,而肩胛骨较高的稳定性也为肩关节的运动提供了良好的根基。
肩关节前屈合并外展的运动是最具功能性的日常上肢活动。上肢常见的作业活动分析显示很少有单纯的前屈或外展动作,大多数活动都是这两个方向动作的结合。肱骨头相对于肱骨内、外上髁连线的内外侧轴后倾约30°以及肩胛骨前旋约30°正是为了适应日常生活中的各种活动(图1-1-1,图1-1-2)。
图1-1-1 肱骨头后倾约30°
图1-1-2 肩胛骨前旋约30°
对于远距离的够取动作,肘关节需要伸展到最大角度。各种原因引起的肘关节屈曲挛缩将导致伸直受限,从而影响够取功能。若肘关节伸直受限小于30°,则够取范围减少约6%;若伸直受限达到90°,则够取范围会减少50%以上。尽管该数据较为粗略,但现有大部分证据都把“够取功能位”所允许的肘关节挛缩临界值定在30°左右。所以在肘关节康复过程中,要尽可能地把挛缩范围控制在30°以下,否则对于上肢的功能性动作将会有较大限制。
二、肩胛骨的稳定性
前文已经提及肩胛骨的稳定性在上肢够取运动中的重要性。肩胛骨主要参与形成肩锁关节、盂肱关节和肩胛胸壁关节。其稳定性支持主要来自两个方面:一是肩胛骨与其他结构的韧带连接,二是肩胛骨周围肌肉提供的动态稳定性。
肩锁关节由锁骨外侧肩峰端关节面和肩胛骨肩峰关节面构成。关节囊较松弛,附着于关节面的周缘。肩锁关节属于平面关节,可做各方向的微动运动。
稳定肩锁关节的韧带包括肩锁韧带、喙肩韧带、斜方韧带和锥状韧带(图1-1-3)。肩锁关节的稳定性很大程度来自韧带,斜方韧带和锥状韧带能保证肩胛骨稳定地“悬挂”在锁骨上。锁骨下沟位于锁骨内侧第三轴的锁骨下肌附着处,其内侧为肋锁韧带,较粗糙,这一椭圆形的区域与第1肋之间有韧带相连,限制肩的上抬。同时,肩锁韧带及锁骨间韧带也是维持锁骨稳定性的结构。而锁骨下肌作为锁骨上唯一附着的肌肉做上提运动时,也给锁骨提供了一定的稳定性。肩锁关节关节面较小,其稳定性需要借助关节周围的韧带、肌肉和筋膜来维持,例如胸大肌、三角肌以及三角肌斜方肌筋膜等。这些组织为肩锁关节提供了很好的保护。只有在周围关节囊和韧带等组织均断裂的情况下,肩锁关节才会发生脱位。
图1-1-3 稳定肩锁关节的韧带组织
肩胛骨的稳定性由其周围控制肩胛胸壁关节运动的肌肉提供。胸小肌就像“锚”一样紧紧地把肩胛骨的喙突与第3~5肋连接起来(图1-1-4)。长期姿势不良会导致胸小肌紧缩,肩胛骨呈现前伸位,出现“圆肩”姿势(图1-1-5)。这种情况常见于长期面对电脑工作的上班族和伏案学习的学生。
这种不正确的姿势会导致肩关节的生物力学模式发生变化,从而增加肩关节损伤的概率。另一方面,长期“含胸”姿势会导致胸廓活动受限,进而影响人体的呼吸功能。而呼吸功能有问题的患者由于胸廓长时间呈塌陷内缩的状态,也会导致胸小肌的继发性短缩。二者彼此作用,形成恶性循环。
图1-1-4 胸小肌的“锚”作用
图1-1-5 “圆肩”姿势
胸廓后方有很多肌肉协助肩胛骨进行运动且增加其稳定性,其中最重要的就是前锯肌和菱形肌。前锯肌位于胸廓的外侧,形成腋窝的内侧壁。其起自第1~8肋的外侧面,肌纤维向后内侧行止于肩胛骨内侧缘和下角的前面(图1-1-6)。前锯肌的无力往往导致非常典型的“翼状肩”畸形,前锯肌的功能和运动可以分为两部分,上半部分帮助肩胛骨紧贴胸廓,下半部分则协助肩胛骨的上回旋。前锯肌可以协助肩胛骨前伸,因此对于提高够取的范围也有帮助。我们在拳击运动员和经常做俯卧撑的人身上可以很明显地观察到前锯肌的线条,因为对于拳击运动员来说,快速有力的向前方出拳需要前锯肌进行强有力的收缩,而在做俯卧撑时肘关节伸直以后,抬起身体需要前锯肌收缩来完成肩胛骨前伸的动作。分解来看,前锯肌在肩胛骨上回旋时可以提供一个旋前的力量,这个附属运动使肩胛骨在上回旋时不至于“脱轨”。
图1-1-6 前锯肌的位置分布
菱形肌位于斜方肌深部,起自第6~7颈椎和第1~4胸椎棘突,止于肩胛骨内侧缘。菱形肌收缩可使肩胛骨上提、下回旋和后缩,防止肩胛骨过度外旋。在这个运动轴上,菱形肌和胸小肌是一对拮抗肌。在某些需要菱形肌强力收缩来维持肩胛骨稳定的动作中(如做俯卧撑),为了维持肩胛骨的位置,大圆肌会收缩以中和掉菱形肌内收肩胛骨的力矩(图1-1-7),二者形成合力把肩胛骨压向胸廓,从而稳定肩胛骨。由此可见,肩胛骨的稳定是由多组肌肉协同收缩来实现的动态稳定。除了上述肌肉,斜方肌、肩胛提肌等浅层肌群在肩关节的稳定中也发挥了积极的作用。
肌肉在进行收缩并牵拉关节活动时,往往需要一个定点和一个动点。如果定点不稳定,肌肉会失去“锚点”的支持,如同锚没有扎稳的船很难靠岸停泊一样。当定点不稳定时,肌肉收缩的效率往往是比较低的。而上肢的运动几乎都要依赖肩关节这一个“锚点”来提供近端的稳定性。这就解释了为什么当肩胛骨稳定性较差时,在仰卧位时(肩关节得到支撑)可以完成的动作,在坐位或者站立位时却无法完成。
图1-1-7 大圆肌中和菱形肌的收缩力矩
三、肩关节运动的调和剂——肩胛胸壁关节
肩胛胸壁关节是肩胛骨与胸壁之间非实质的骨性连接,但在功能上可视为肩胛骨与胸廓结合形成的关节。连接肩胛胸壁关节的结构主要是前锯肌和肩胛下肌,这两块肌肉就像牛肉汉堡包中间的牛肉一样,夹在两块“面包”中间,从而连接关节并提供了一个可供关节移动的平面。肩胛胸壁关节的活动是肩关节具备较大活动范围的基础。凭借肩胛骨周围强壮的肌肉,肩胛胸壁关节可以作为肱骨运动的一个可移动的“地基”,并承担一定强度的负荷。截瘫患者在用拐杖步行或从座位上站起时,肩胛胸壁关节可以通过下斜方肌等使肩胛骨下沉的肌肉来撑起身体。肩胛胸壁关节的运动方向包括:肩胛骨上抬和下沉、肩胛骨前伸和后缩、肩胛骨上回旋和下回旋,以及作为附属运动的肩胛骨的内旋和外旋。
肩胛骨上回旋时,肩胛骨的关节盂向上,肩胛下角在胸壁上向外上运动,如两手侧平举做身体侧屈动作。当肩关节高举过头时,肩胛骨活动至最大的上旋范围。肩胛骨下回旋时,肩胛骨的关节盂向下运动,如举高的手臂放下回到两侧。肩胛胸壁关节上回旋对于上肢的运动来说是十分重要的,简单总结可以体现在以下三个方面。
(1)向上旋转的肩胛骨可使关节盂面向上及外侧,提供上臂外展至最大角度的结构根基。
(2)向上旋转的肩胛骨可使盂肱关节的外展肌群保持良好的长度-张力关系,在外展运动时三角肌、冈上肌的起止点之间保持了一定的距离,不会因为肱骨的移动而缩短。
(3)向上旋转的肩胛骨可辅助维持肩峰下的空间,避免关节在肩峰下的挤压和撞击。肩胛骨上回旋的肌肉主要是斜方肌的上束、下束和前锯肌(图1-1-8)。斜方肌连接肩胛带和躯干,一侧呈三角形,双侧相合成斜方形。斜方肌根据其肌纤维走向分成上、中、下三部分,起自枕外隆凸、上项线、颈韧带、C7至T12的棘突,上束纤维止于锁骨外侧1/3及肩峰突,中束纤维止于肩峰和肩胛冈上缘,下束纤维止于肩胛冈下缘内侧,受C3、C4脊神经支配。斜方肌收缩时,上束纤维主要使肩胛骨上提、上回旋,下束纤维则可以使肩胛骨下降和上回旋。斜方肌下束纤维相比上部纤维往往较弱,由于姿势不正确或锻炼时的忽视,易造成斜方肌下束劳损紧张等问题,因此需要关注斜方肌上束纤维和下束纤维的平衡。那么如何锻炼斜方肌下束呢?
上斜方肌与肩胛提肌协同收缩时可以帮助肩胛骨维持上回旋和上提的位置。一般情况下肩胛骨有5°左右的上回旋,这对盂肱关节的力学维持有重要意义。如果上回旋的肌肉尤其是上斜方肌无力,就会导致肩胛骨的塌陷,盂肱关节向上倾斜的角度会因此丧失。失去该倾斜的角度后,关节盂对于肱骨头“承托”作用的力学优势将不复存在,从而导致肩关节的半脱位。
图1-1-8 肩胛骨上回旋的肌肉及作用方向
如图1-1-9所示,左边的肩胛骨处于正常上回旋的位置,此时肩关节关节囊和肱骨自身重力的合力比右图中的合力大得多,从而将肱骨头牢牢地“按”在了关节盂上。因上斜方肌无力导致肩胛骨“塌陷”的问题在偏瘫患者中很常见。在解决此类患者肩关节半脱位的问题时,仅仅关注三角肌、冈上肌等外展肌肉还不够,还需要修复肩胛骨的上回旋和上提。在治疗时可采用激活和促通肩胛骨上回旋肌肉的技术,并同步对支配肩胛骨下回旋和肩胛骨下降的肌肉进行放松(偏瘫患者的背阔肌尤其重要)。肩胛骨下回旋是与上回旋相对应的一组动作,主要是由菱形肌、胸小肌和肩胛提肌完成的(图1-1-10)。
图1-1-9 关节囊以及肩胛骨的合力对肱骨头的影响
左边部分是正常情况下的力线;右边部分显示的是肩关节“塌陷”状态下的力线
肩胛骨上抬,即耸肩这一动作主要由斜方肌上束和肩胛提肌共同完成,这两块肌肉像一根绳子一样悬挂住肩胛骨,让肩胛骨处于更适宜提供盂肱关节稳定性的位置上(图1-1-11)。
肩胛提肌位于颈项两侧,肌肉上部位于胸锁乳突肌深层,下部位于斜方肌的深层,为一对带状长肌,起自上位C3、C4横突的后结节,肌纤维斜向后下方及外方走行,止于肩胛骨上角和肩胛骨内侧缘的上部,受臂丛神经的肩胛背神经和颈丛的C3、C4脊神经支配。肩胛提肌收缩的主要目的是使肩胛骨上提和向下回旋。肩胛提肌由于附着在颈椎横突上,所以既是使肩胛骨运动的肌肉也是一块非常重要的颈部稳定肌,在非必要的情况下不建议做过多的牵拉放松,因为过于放松的肩胛提肌或者双侧肩胛提肌张力的失衡会导致颈椎的稳定性降低。
图1-1-10 肩胛骨下回旋的肌肉及作用方向
图1-1-11 肩胛骨上抬的肌肉和作用方向
使肩胛胸壁关节下沉的肌肉有下斜方肌、背阔肌、胸小肌和锁骨下肌。有下沉作用的肌肉所产生的力直接作用于肩胛骨和上肢,其中背阔肌和下斜方肌由于其肌肉横截面较大,因而提供了使得肩胛胸壁关节下沉的最强力矩。因为下斜方肌在之前的内容中已提及,此处简要介绍另一块肌肉——背阔肌。背阔肌是位于胸背区下部和腰区浅层较宽大的扁肌,起自下位6个胸椎棘突、全部腰椎棘突、骶中嵴、髂嵴外唇1/3、下位3对肋骨的后外侧,肌纤维向前外上方斜行,经肱骨内侧向前止于肱骨小结节嵴,受臂丛神经的胸背神经支配。背阔肌是腋窝后部的重要组成部分,由于其肌腹较大,起止点比较广泛,因而是一块很有力的肌肉。背阔肌通过向下牵拉肱骨间接促使肩胛胸壁关节下沉(图1-1-12)。背阔肌对于脊髓损伤导致双下肢瘫痪的患者来说意义很大,当背阔肌的近端点固定时,其能够协助患者抬起躯干。而在做一些诸如引体向上或者攀爬等动作时,背阔肌有助于把躯干拉向手臂。而对于肩关节,背阔肌的主要作用是协助其内旋、内收和后伸,例如用手触摸背部,该动作非常形象地总结了背阔肌对于肩关节的三个最主要的作用。
中斜方肌是使肩胛胸壁关节后缩最有力的肌肉(图1-1-13)。菱形肌和斜方肌的下束是使肩胛骨后缩的辅助肌肉。菱形肌和斜方肌下束在肩胛骨的上回旋和下回旋运动方向上是一对拮抗肌,这两块肌肉同时发力可以使肩胛骨后缩。
此外,肩胛胸壁关节在肩关节的运动过程中还伴有很多附属运动。所谓附属运动,指正常关节活动范围内具有的关节内或关节周围组织的动作,但是患者无法主动完成,只能被动完成,例如在肩关节进行外展时,肩胛骨会后倾(类似于骨盆后倾的动作)和外旋(是指肩胛骨沿着垂直于地面的轴向脊柱方向旋转的动作)。这些附属运动使得肩胛骨在运动时可以更好地紧贴胸廓,保证肩关节的稳定性。
图1-1-12 肩胛骨下沉的肌肉和作用方向
图1-1-13 肩胛骨后缩的肌肉和作用方向
四、胸锁关节的稳定性和运动
胸骨作为中轴骨的一部分与肋骨相连,并且提供了肋骨在前侧的稳定性,是一个非常稳定的结构。而锁骨作为上肢与躯干连接的“桥梁”,提供了上肢与躯干唯一的骨性连接,因此胸锁关节的稳定性很重要。胸锁关节内有关节盘,由锁骨的胸骨关节面和胸骨柄的锁切迹构成,通过关节囊及韧带围绕固定从而提供良好的稳定性。其中韧带组织包括胸锁前、后韧带以及与对侧锁骨相连的锁骨间韧带(图1-1-14),因此锁骨稳定而不易脱位。胸锁关节的后部为大血管、气管、食管、胸膜顶部丰富的静脉网,并有胸骨甲状肌、胸骨舌状肌附着于关节囊的后部。胸骨与锁骨之间有软骨盘将关节腔分为上下两部,盘的上部附着于锁骨,下部附着于第1肋软骨,周围与关节囊、韧带相融合,能减少肩肱关节活动时对胸骨的震荡,防止锁骨向内滑脱,并调节关节旋转活动。胸锁乳突肌位于关节囊前部内侧,胸大肌的胸骨头及锁骨头在关节囊的前下部,两块肌肉的相互协调保证了关节的稳定性。胸锁关节参与肩部的各项活动。
图1-1-14 胸锁关节的结构及韧带分布
锁骨的运动可以分为上抬和下沉、前伸和后缩以及锁骨的轴向旋转。锁骨上抬和下沉发生在几乎平行于冠状面的平面上,并与肩胛骨的运动有关。对于胸锁关节来说,肋锁关节是限制胸锁关节运动的主要结构,而肋锁关节随着手臂上举而松弛,随着手臂放下而拉紧。锁骨在水平面的运动与肩胛骨的前伸和后缩有关,很少有专门使胸锁关节活动的肌肉,胸锁关节的活动大多由肩胛骨带动锁骨运动时发生。值得一提的是,在肩胛骨上回旋的过程中,锁骨有一个向后旋转的动作,这是被喙锁韧带牵拉所致。喙锁韧带的起点锥状结节位于锁骨的纵轴之后,肩胛骨上回旋会使喙突远离锁骨,从而形成拉力把锁骨往向后旋转的方向牵动,如图1-1-15所示。该图从侧面显示了锥状结节的位置,在肩胛骨上回旋时,喙突向前上方向远离锁骨,带着锁骨向后旋转。
图1-1-15 锁骨锥状结构的位置及韧带附着
五、盂肱关节——日常生活中的“明星”
盂肱关节即为广泛使用的“肩关节”的学术称谓,尽管该关节只是肩部关节的一部分,但是在很多情况下代表了肩关节,这足以见得该关节的重要性。除了其在功能上的重要作用之外,盂肱关节在上肢损伤中的“出镜率”之高,无疑让它成为上肢中的“明星”关节。盂肱关节是一个典型的为了取得更大的功能性活动而牺牲了自身稳定性的例子,人体在受益于灵活的肩关节带来的各种便利的同时,也承担着其极易受伤的风险。
(一)盂肱关节的构成
盂肱关节是由肩胛骨的关节盂与肱骨头连接而成的球窝关节,因为肱骨头的面积远大于关节盂的面积,并且韧带薄弱、关节囊松弛,故盂肱关节是人体中活动范围最大且最为灵活的关节。肱骨头和关节盂的关系就像一个高尔夫球放在一枚一元钱的硬币之上,这足以见得二者在体积上的巨大差距。
盂肱关节的关节盂为一上窄下宽的长圆形凹面并向前下外倾斜,关节盂面上被覆一层中心薄、边缘厚的关节软骨。关节盂缘被纤维软骨环即关节盂唇所围绕,关节盂唇可以加深关节盂凹,起到增加关节稳定性的功能。肱骨头的关节面是沿内侧上方延伸的,由于其自然后倾,也向后延伸。这一定位直接将肱骨头置于肩胛骨平面中,但仅部分关节面与关节盂接触,故极不稳定。
肱骨大结节朝向外侧,小结节朝向内侧,在大小结节之间的是结节间沟(见图1-1-1),肱二头肌的长头腱经过结节间沟并随着关节活动而上下滑行。肱二头肌长头对于肩关节有外展的力矩,在肩关节外展或者前屈时,肱二头肌长头的收缩可以帮助维持肱骨头在关节盂中的位置。肱二头肌还与关节盂唇相连,所以肱二头肌长头在过度用力时常会引发关节盂唇撕裂(图1-1-16)。
图1-1-16 肱二头肌长头腱
盂肱关节周围还有很多韧带协助维持关节的稳定性(图1-1-17)。其中最典型的就是盂肱韧带和喙肱韧带。盂肱韧带分成上中下三束,在手臂处于放松或者内收姿势时,上盂肱韧带能限制肩部往下的位移。有研究表明,只有50%的人上盂肱韧带发育较完全,此时就需要喙肱韧带作为“替补”,代偿发育不完全的上盂肱韧带的功能。
图1-1-17 盂肱关节周围韧带的分布
中盂肱韧带在手部外展和外旋时限制盂肱关节的下移和前移,且在手臂外展45°时起到最大作用。下盂肱韧带的功能是三条韧带中最为强大的,当手臂外展90°时,提供肩部前方的稳定性。当手臂呈外展外旋位时,下盂肱韧带的前束拉紧,限制肩部向前位移。手臂呈外展内旋位时,后束拉紧以限制肩部向后位移。
除此之外,关节囊内的滑液起了内聚力和粘连的作用,滑液就像黏稠的“浆糊”一样附在关节盂和关节软骨上,使它们难以分离。关节囊内的负压也为盂肱关节提供了一定的稳定性,当关节囊被破坏、囊内负压下降时,肩关节的稳定性减弱。
(二)肩袖——盂肱关节的“保护伞”
肩袖由冈上肌、冈下肌、小圆肌、肩胛下肌4块肌肉的肌腱构成。托马斯先生在《解剖列车》中有一个形象的比喻:肩袖就像眼周肌肉控制眼球运动一样控制着盂肱关节(图1-1-18)。仔细剖析该比喻,眼外肌中的上直肌对应着冈上肌,眼内、外直肌分别对应肩胛下肌及冈下肌,下直肌对应小圆肌。除了下直肌和小圆肌在功能上可能有些许出入,其余三对眼周肌肉完美地呈现了肩袖肌群对于肱骨头精准的调控作用。
图1-1-18 肩袖的位置及结构
1.冈上肌
冈上肌位于肩胛骨冈上窝,肌腱从喙突肩峰韧带及肩峰下滑囊下面、肩关节囊上面的狭小间隙通过,止于肱骨大结节上部,受臂丛神经的肩胛上神经支配。冈上肌是一块非常脆弱而又十分重要的肌肉,在诸多肩关节问题中(例如肩峰下撞击综合征),冈上肌肌腱的损伤很常见。肩关节中有一个称为冈上肌环的结构,喙突、喙肩韧带、肩胛冈和肩峰这四个结构环绕着冈上肌,这四个结构相对于冈上肌要坚硬许多,这对于冈上肌来说可谓“四面楚歌”,冈上肌很容易受到挤压并损伤(图1-1-19)。冈上肌除了可以外展肩关节,还可以把肱骨头压向关节盂从而确保关节面的对合,并牵拉关节囊上方肌束使其保持紧张度。在肩关节外展时,冈上肌和三角肌收缩并挤压三角肌下的滑囊产生滑液,从而使肩关节的运动更为流畅。
图1-1-19 被坚硬结构包绕的冈上肌
2.冈下肌
冈下肌起自冈下窝,肌束向外经肩关节后面,止于肱骨大结节的中部,受臂丛神经的肩胛上神经支配。其一部分被三角肌和斜方肌覆盖。冈下肌的主要作用是和小圆肌一起外旋肩关节。肩关节在外展至180°的过程中,必须结合肱骨的外旋才能避免肱骨大结节撞击肩峰,此时就需要冈下肌和小圆肌的参与。
3.小圆肌
小圆肌位于冈下肌下方,冈下窝内,肩关节的后面。起于肩胛骨腋窝缘上2/3的背面,经肩关节后面,止于肱骨大结节下部。受臂丛神经的腋神经支配。小圆肌收缩可使肩关节外旋,功能上与冈下肌十分相似。
4.肩胛下肌
肩胛下肌位于肩胛骨前面,起于肩胛下窝,止于肱骨小结节。肩胛下肌的疼痛或者短缩引起的肩关节活动受限非常常见,是肩袖中唯一位于肩关节前侧的稳定肌。
除了冈上肌,其余三块肩袖肌肉的力线都是斜向内下的,这三块肌肉的复合作用使得肩关节在外展时可以抵消三角肌对于肱骨头向外上的拉力,使得肱骨头在外展时出现向下的滑动(图1-1-20)。这是一个附属运动。这对于肩关节的外展来说意义是很重大的,有文献指出成人的肱骨头在外展22°之后向上滚动,如果没有同时的向下滑动,这个运动将通过约10mm的喙肩间隙,从而导致肱骨头撞击冈上肌的肌腱和滑囊或喙肩弓。除了肌肉收缩时的稳定作用,肩袖肌群从解剖结构上也覆盖了肱骨头的绝大部分。但肩胛下肌的肌腱无法覆盖到前下方,这也是肱骨头容易向前、向下半脱位的最常见的原因之一(图1-1-21)。
图1-1-20 冈下肌、小圆肌和大圆肌对三角肌拉力的中和作用
图1-1-21 肱骨头前下方无肌肉覆盖
除了肩袖肌群之外,大圆肌也是肩关节活动的重要肌肉。大圆肌位于小圆肌的下方,其下缘被背阔肌上缘遮盖,整个肌肉呈柱状,起于肩胛骨下角背面,肌束向外上方集中,止于肱骨小结节。受臂丛神经的肩胛下神经支配。由于其功能和背阔肌极为相似,所以又称为“背阔肌的小助手”。除了背阔肌对于躯干的控制这一点之外,在功能上这两块肌肉十分相近。肩胛下肌和大圆肌是最重要的两块肩关节内旋肌。
(三)盂肱关节的外展运动
外展运动是盂肱关节的“明星动作”。在临床中,肩关节外展是最容易受限也是最容易引起损伤的动作,因此在描述肩关节的稳定性时必须要对其外展动作展开讨论。参与肩关节外展的肌肉主要包括肱二头肌长头、冈上肌和三角肌,这三块肌肉对于肩关节的稳定性起到了重要作用。其中三角肌可以通过三角肌斜方肌筋膜对肩关节提供稳定和保护,其余两块肌肉的稳定作用可以翻阅前文的描述。
肌电图研究显示冈上肌主要在肩关节外展的启动阶段发挥作用,力学分析也表明冈上肌的力线可以直接把肱骨大结节往身体近端方向牵拉,从而启动肩关节外展动作。三角肌的力线在外展的起始位时(肩关节外展0°)是垂直于地面向上的,在该位置下三角肌难以起到外展肩关节的作用(图1-1-22)。随着手臂逐渐从体侧上举,三角肌的力臂逐渐增加,并超过冈上肌,成为外展的主要动力。肱二头肌长头对肩关节外展也贡献了一定的力臂,研究表明在肱二头肌长头受伤时,外展的力量会下降20%。
在肩关节外展的过程中,有一个重要的概念——肩肱节律(图1-1-23)。肩肱节律指的是在肩关节外展过程中,盂肱关节与肩胛胸壁关节贡献的角度比为2∶1。
1.外展前运动期(肩关节外展0°~90°)
盂肱关节外展60°,肩胛胸壁关节上旋30°,胸锁关节上抬20°~25°,肩锁关节上旋5°~10°,其他精细的旋转发生在肩锁关节。
图1-1-22 三角肌和冈上肌在肩关节外展中的作用
图1-1-23 肩肱节律
2.外展后运动期(肩关节外展90°~180°)
盂肱关节外展60°,肩胛胸壁关节上旋30°,胸锁关节上抬5°,肩锁关节上旋20°~25°。
简单而言,肩关节外展30°后,肩肱节律维持在相对稳定的数值上,即每3°的肩外展,2°是盂肱关节的外展,1°是肩胛骨的上旋。
在外展过程中,肩胛胸壁关节的上旋是必不可少的,但肩胛骨的运动却是由胸锁关节和肩锁关节的合并运动所贡献的,包含胸锁关节的上提和肩锁关节的上旋。当然,上述运动学的数据存在个体间的差异,有文献表明肩肱节律从1∶(1.25~2.9)不等。因此,肩肱节律在临床工作中最主要的意义是强调肩胛胸壁关节以及胸锁关节对肩关节外展的重要作用,在治疗时需要根据评估结果进行针对性处理。
(四)盂肱关节的前屈运动
让我们回到对够取运动的分析,够取动作的核心就是盂肱关节前屈。盂肱关节前屈的主要肌肉是三角肌前束、喙肱肌、胸大肌和肱二头肌(图1-1-24)。肱二头肌中长头跨肩关节,短头起自喙突,肱二头肌的两个头均有前屈盂肱关节的作用。肱二头肌短头与喙突之间相连接,喙肱肌也起自喙突,二者都参与了盂肱关节的前屈,而喙肱肌因此又被称为肱二头肌的“第三个头”。值得注意的是,喙肱肌除了前屈还有内收盂肱关节的作用。三角肌前束是前屈肌肉中横截面积最大、提供最大力矩的肌肉,三角肌前部还参与肩关节的内旋。胸大肌在前屈中的作用常被忽略,事实上胸大肌的前束在0°~70°的屈曲中是有一定贡献的,图1-1-25标出了胸大肌在肱骨大结节嵴上的止点,其位于肱骨前屈的旋转轴的下方,而胸大肌的上束和中束则位于前屈旋转轴的上方,所以可以形成前屈的力臂。有趣的是,当肩关节屈曲超过70°时,胸大肌又变成一块后伸的肌肉(图1-1-26)。
图1-1-24 盂肱关节的前屈肌肉和作用方向
图1-1-25 胸大肌前束收缩引起盂肱关节屈曲
图1-1-26 胸大肌在盂肱关节屈曲位的后伸作用
肩关节常见的功能性活动往往都是前屈和外展的结合,且该运动接近于肩胛平面(图1-1-27)。肩胛平面指静息位下,肩胛骨相对躯干的冠状面向前旋转30°。在肩胛骨平面外展上臂时,通常不需要外旋肩关节就可以到达全范围。肩关节在外展时会受到喙肩弓的限制,喙肩弓和肩胛骨后侧的骨性结构形成了类似屋顶状的结构。肩关节在冠状面上外展时,必须通过外旋肱骨头让大结节避开“屋顶”前方较低的结构。而在肩胛平面进行运动时,肱骨的外展就是在“屋顶”内进行的,所以即使没有肱骨的外旋使大结节避开,也不会出现挤压的问题。因此,尽管外展的过程看上去“险象环生”,但是在上肢活动时却能巧妙地避免肱骨和肩胛骨的结构撞击,这正是肩胛平面在肩关节运动学中的价值。
图1-1-27 肩胛平面
(贾 杰 李 阳 王鹤玮)