第1章 下肢的生理轴线

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1、下肢的生理轴线1 介绍 膝关节是人体最大和最复杂的关节，拥有最长的杠杆臂。关节将肌肉的收缩力转化为人体的 运动。膝关节大的杠杆臂产生大的负荷力矩。轴向负荷引起膝关节高机械应力。平地行走时 的机械负荷约为体重的3.4 倍，而在上楼梯时则为体重的4.3 倍。2下肢的生理轴线 当考虑下肢轴线时有必要区分解剖和机械轴线。股骨和胫骨的解剖轴与其骨干的中线一致。由于股骨颈的方向，股骨的骨干轴线并非如胫骨般是一条直线。股骨和胫骨的解剖轴线构成一个外侧张开的173 -175。角（aFTA）（Fig 1-1a）。mMFTA sr 3BAjialomicalMechanicalmLDFAST* 3DmLCflAj

2、MPTA =alDfA ai* 2aLDTA89*Fig1-1a 冠状面的下肢轴线和关节角图示。a解剖轴和关节角的标准值。解剖股胫角（aFTA） =173-175，解剖股骨远端外侧角（aLDFA） =812，解剖胫骨近端内侧角（aMPTA） =873，解剖胫骨远端外侧角（aLDTA） =89 3。b机械轴和关节角的标准值。机械股骨远端外侧角（mLDFA） =873，机械胫骨近端内侧角 （mMPTA） =873，机械胫骨远端外侧角（mLDTA） =893。A=股骨髁的切线（膝关节基线）。B=胫骨平台的切线。股骨的机械轴自股骨头的中心到膝关节的中心，与股骨干解剖轴形成61。成角（aMFA） （Fi

3、g 1-2）。胫骨的机械轴和解剖轴几乎一致，两条轴线平行，解剖轴较机械轴偏内约数毫 米。下肢的力线（Mikulicz线）是指股骨头中心和踝关节中心的连线（Fig 1-3）。这条线生理 上经过膝关节中心偏内侧平均4（2）m m。如果这条机械轴经过这一点的外侧或内侧，提 示外翻或内翻畸形（如下）。由于两侧髋关节中心的距离大于两侧膝关节中心及踝关节中心 的距离，下肢的力线自头端外侧向尾端内侧略呈斜行，与身体的垂直轴线约成3夹角（Fig 1-3）。*下肢的机械轴（Mikulicz线）经过股骨头中心至踝关节中心，在生理状态下，此线经过膝关节中心偏内侧平均 4（2）mm。股骨解剖轴和机械轴成6（1 ）夹角

4、（aMFA）。Fig 1-2股骨机械轴（a）和解剖轴（b）夹角。生理的解剖机械股骨角（aMFA）为61。Fig 1-3 下肢的机械轴（绿线）自头端外侧向尾端内侧略呈斜行，与身体的垂直轴线（黑线）约 成 3夹角。 在生理状态下，膝关节的基线（股骨髁的切线）和胫骨平台的切线几乎平行（关节线会聚角=JLCA, 0-1内侧会聚）（见Fig1-1, Figi-6）。由于胫骨的机械轴和解剖轴平行，胫骨的解剖轴和机械轴与胫骨平台切线的夹角近端内侧角均为873，踝关节线水平的胫骨远端外侧角的标准值为893（见Fig1-1a-b）。股骨机械轴和膝关节基线相交的远端外侧角也为873。由于aMFA,膝关节基线与股骨

5、的解剖轴形成约812。的夹角（见Fig1-1a-b, Table1-1）。Joint angl-eAbbreviationStandard valueAnatonniEal femarotibial angleaFTA173-175*Andtomical mechanical femoral angleaMFA6*rAndtomicail lateral distal femoral anglE-aLDFAfll*2*MeEhamcal hterdl distal fsm.Dral angl emLDFAS7* 5*Anatomical medial projcimal tibial angl

6、eaMPTA87* 土 S*Mechanical medial prcuurnal tibial 日ri呂IemMPTA87* 3*Anatomical lateral distal tibial anleaLDTA89* 3*Mechanical lateral distal tibial anglemLOm89* 3*Table1-1 下肢的生理关节角。3 关节面的方向股骨和胫骨的骨干及髁的解剖与膝关节的功能完美匹配。股骨和胫骨骨干均有前弓（ Fig1-4a-b）。在矢状面上胫骨平台与股（原文如此，应为胫骨？后面标红处同此）骨干的轴线相比略向后移位（Fig1-4b）。并且在矢状面上胫骨关节

7、面后方向尾端倾斜10（胫骨后倾）（Fig1-4c）。上述的轴向弯曲和股骨胫骨关节的解剖特点是膝关节获得广泛活动范围，避免 屈曲时骨撞击和肌肉软组织卡压的先决条件。*在矢状面上，胫骨平台与股骨干轴线相比稍向后移，且与水平线成10后倾（胫骨后倾）。Fig1-4a-ca 矢状面股骨干的生理前弓b 矢状面胫骨干的生理前弓，胫骨平台与股骨干轴线相比向后移位c 胫骨后倾的示意图。在矢状面上，胫骨近端关节面与水平线相比，后方尾倾 10 。4 下肢畸形的原因下肢的畸形定义为生理轴线的偏移。关节角和轴线在冠状面、矢状面和横断面上可发生病理改变，并引起整个下肢的对线异常。如果多个面上同时发生改变，就会导致复杂的下

8、肢畸形。股骨干或胫骨干纵轴生理旋转的改变会导致下肢的旋转畸形。下肢的旋转畸形及其分析以及 截骨矫形治疗将在15 章“股骨和胫骨的旋转截骨术”中进行详细阐述。 下肢畸形的原因是多方面的。原因可以是先天性或原发性的。畸形可发生于儿童期，由骺板 部分早闭所致的生长异常、代谢异常（如佝偻病）或骨病（肾性骨病）引起。下肢轴线的偏 移也可能是系统性肌肉和神经源性疾病的一部分。在成人，创伤后畸形大多是骨折畸形愈合 的结果。骨坏死、骨肿瘤或类风湿关节炎导致的关节面破坏可导致下肢机械轴线的继发偏移。继发性内翻或外翻畸形的最常见原因是半月板切除后的继发软骨破坏。（Table1-2） *生理轴线的偏移导致下肢的畸形

9、。关节角和轴线在冠状面、矢状面和横断面可发生病理改 变。最常发生和临床最关注的病理改变是冠状面的内外翻畸形。轴线畸形的原因先天性畸形 原发性畸形 骺板部分早闭所致的生长异常 代谢性疾病（如佝偻病） 骨病（如肾性骨病） 系统性肌源性疾病 系统性神经源性疾病 骨折畸形愈合引起的创伤后畸形 骨坏死、骨肿瘤或类风湿关节炎引起的关节面破坏导致的继发偏移 半月板切除术后继发软骨破坏导致的内外翻畸形Table1-2下肢的轴线畸形原因5 轴线畸形的系统分析最常见的下肢畸形发生于冠状面（内外翻畸形）。冠状面的对线异常通过应用“对线异常检 验”进行分析。机械轴的偏移MAD）表现为对线异常。冠状面上若下肢力线轴经过

10、膝关节 中心内侧超过15mm （内翻）或外侧超过10mm （外翻）则为显著偏移。为区分对线异常来 源于股骨侧还是胫骨侧，必须要分析机械股骨远端外侧角（mLDFA，标准值873）和 机械胫骨近端内侧角（mMPTA，标准值873）。如果mLDFA小于标准值，外翻畸形来源 于股骨侧；如果mMPTA大于标准值，外翻畸形则来源于胫骨侧。相反地，如果mLDFA增大， 内翻畸形来源于股骨侧；mMPTA减小，则内翻畸形来源于胫骨侧。进一步再分析关节线会 聚角（JLCA）。在生理状态下，膝关节的基线（股骨髁的切线）和胫骨平台的切线几乎相互 平行（0-1。内侧会聚角）。JLCA内侧增加可能是因为内侧韧带关节囊的松

11、弛，韧带不稳定或 外侧间室的软骨丢失，而JLCA外侧增加可能是因为内侧间室软骨丢失，关节面破坏或外侧 韧带关节囊结构松弛。Fig 1-5a-b 基于“对线异常检验”的畸形系统分析。MAD=机械轴偏移，内侧移位15mm （内翻畸形）（a）和外侧移位10mm （外翻畸形）（b）为显 著偏移。mLDFA=机械股骨远端外侧角，标准值873。口“卩丁人=机械胫骨近端内侧脚，标准值873。5.1 膝内翻 膝内翻时股骨解剖轴和胫骨解剖轴的外侧夹角超过173-175。自股骨头中心至踝关节中心 的力线经过膝关节中心偏内超过4 （2） mm,亦即在显著内翻异常时，机械轴向膝关节中 心内侧的偏移超过15mm。双侧股

12、骨髁间距增加（Fig1-6a-b, Table1-3）。膝内翻解剖股胫角大于173-175Mikulicz线经过4mm点内侧，显著内翻时MAD向膝关节中心内侧偏移超过15mm股骨髁间距增加Table1-3膝内翻特点5.2 膝外翻在下肢外翻畸形，解剖股胫角（aFTA）小于173-175，Mikulicz线在4mm点外侧。若存在 显著外翻畸形时，机械轴向膝关节中心外侧偏移超过10mm。双侧内踝间距增加（Fig1-6c, Table1-4）。膝外翻解剖股胫角小于173-175Mikulicz线经过4mm点外侧，显著外翻时MAD向膝关节中心外侧偏移超过15mm踝间距增加Table1-4膝外翻特点下肢矢

13、状面和横断面畸形的系统分析在11章“截骨和韧带不稳定：胫骨后倾矫正和膝关节 周围联合措施”和15章“股骨和胫骨的旋转截骨术”中进行详细描述。Fig 1-6a-c 冠状面下肢畸形a 下肢的生理轴线。机械轴胫骨膝关节中心偏内 4（ 2） mm。b膝内翻时解剖股胫角增加（aFTA 173-175）Mikulicz线经过4mm点内侧（内侧MAD15mm, 绿线），股骨髁间距（ICD）增加。膝关节外侧开角（JLCA）。c膝外翻时解剖股胫角减小（aFTAV 173-175）o下肢力线经过4mm点外侧（内侧MAD15mm，绿线），内踝间距（IMD）增加。胫骨平台和股骨髁切线的夹角（JLCA）内侧张开。6 下

14、肢畸形的影响 若冠状面胫骨或股骨偏移存在，膝关节应力传递不再均匀一致，而出现机械应力负荷在膝关 节内侧或外侧间室的非生理分布。单一关节间室的过度机械负荷导致软骨破坏，促进关节退 行性疾病的发生并加速其发展。下肢畸形被视为所谓关节炎前畸形。*若胫骨或股骨偏移存在，关节的机械应力传递不再是生理分布，而是更偏向于内侧或外侧 间室。下肢畸形被视为所谓关节炎前畸形。改变下肢力线的膝关节周围截骨对膝关节负荷平衡和膝关节应力分布有重要作用。胫骨近端 截骨和股骨髁上截骨均可行添加手术（开放楔）或删减手术（闭合楔），在毗邻膝关节的畸 形，被视为恢复生理轴线和治疗内外翻骨关节炎的既定措施。如果畸形不在膝关节周围，而 是在长骨的骨干，则应在骨干的畸形部位进行矫正。*膝关节周围的股骨和胫骨截骨术促进下肢生理轴线的恢复，被视为治疗内翻和外翻骨关节 炎的既定措施。