足踝生物力学.pdf

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2013/10/2711足踝部的生物力学足踝部的生物力学同济大学附属同济医院骨科同济大学附属同济医院骨科俞光荣俞光荣演讲提纲演讲提纲足的进化与结构人行进运动学及步态足踝的功能解剖踝关节的生物力学特点距下关节的生物力学特点足部稳定机理足弓的解剖与生物力学特点足踝部联合运动特点主要足中前关节的生物力学特点足的进化与结构足的进化与结构足的演进足的演进第一跖骨的增厚、肥大第一跖骨的增厚、肥大足的演进足的演进足跟的肥大足跟的肥大站立时跟骨负担约50体重，行走时可至约4倍体重根据Wolf定律，长期行走使跟骨增大、骨小梁排列改变但结构远不够完美，因此，跟骨是最易骨折部位之一但结构远不够完美，因此，跟骨是最易骨折部位之一2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演进足的演进楔骨靠拢楔骨靠拢正常负重使跗骨逐渐转位正常负重使跗骨逐渐转位楔形，且由坚强韧带固定楔形，且由坚强韧带固定为拱形整体为拱形整体第第11、22楔骨间存在微动，楔骨间存在微动，使第使第11跖骨不稳定跖骨不稳定有人认为此结构与扁平足有人认为此结构与扁平足和拇外翻有关和拇外翻有关2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/272足的结构与功能特点足的结构与功能特点26

（2）块骨与关节的复合体依靠:

稳定的结构力的缓冲作用适应地面前、中、后足的主要功能后足：

承重和平衡稳定中足：

吸收振荡前足：

推进、把持和承重韧带韧带骨关节骨关节肌肉肌肉稳定结构稳定结构足踝的解剖学和生物力学特点足踝的解剖学和生物力学特点不规则骨为主，以至活动度相对较小稳定性静力性：

骨性、软组织性动力性：

内在肌、外在肌以静力韧带稳定为主以复合体维持为主活动单向少，多向以及复合活动为主骨折特点：

隐匿、撕脱、复合不稳定现代足结构的意义现代足结构的意义运动力最低的能量消耗最低的躯干抬起稳定性行走功能支撑体重肌肉收缩的稳定平台人行进运动学及步态人行进运动学及步态人行进运动学人行进运动学侧方身体移位侧方身体移位A：

双足靠拢行走时，身体发生轻度侧方移动B：

双足分开行走时，身体明显增加侧方移动2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/273步态分期步态分期步态周期步态周期=站立相+摆动相站立相站立相=接触期+支撑中期+推进期=双足站立初期+单足站立期+双足站立末期推进期=主动+被动推进期接触期=足跟+足底着地期一个步态周期中双侧足的步态分期一个步态周期中双侧足的步态分期6040足底压力分布变化足底压力分布变化步态周期12%：

全足底开始触地步态周期22%：

足底压力大部分从足跟转到跖骨头步态周期32%：

足底压力多转到跖骨头步态周期42%：

足底压力开始转到足趾上步态周期51%：

跖骨头和足趾所受压力几乎相同行走生物力学行走生物力学压力中心的变化迅速的前进从跟部-跖骨-足趾站立期30%，负重位于在足趾上足踝的功能解剖足踝的功能解剖足与踝关节足与踝关节整体整体距小腿关节距小腿关节距下关节距下关节跗横关节跗横关节跖跗关节跖跗关节跖趾关节跖趾关节结构、功能密切联系结构、功能密切联系2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/274胫腓骨间膜胫腓骨间膜下胫腓联合下胫腓联合应力传递应力传递踝骨折的一种类型踝骨折的一种类型足踝部的结构足踝部的结构距小腿关节距小腿关节距骨呈楔形，坐于踝穴内距骨呈楔形，坐于踝穴内距骨前部较后部宽距骨前部较后部宽内踝高于外踝内踝高于外踝负重时，关节稳定性由关节面提供负重时，关节稳定性由关节面提供非负重，关节周围韧带提供非负重，关节周围韧带提供8787的的稳定性稳定性距小腿关节距小腿关节距骨距骨,胫骨胫骨,腓骨腓骨关节结构侧重于稳定而非运动关节结构侧重于稳定而非运动踝关节稳定因素踝关节稳定因素非负重踝关节稳定性外侧韧带前稳定占70%to80%三角韧带后稳定占50%to80%两韧带旋转稳定占50%to80%负重踝关节稳定性踝关节的几何形状占100%平移，60%旋转稳定跖屈位不稳定背伸位很稳定三角韧带生物力学特点三角韧带生物力学特点三角韧带的浅层和深层共同限制距骨外翻和后移三角韧带浅层可防止距骨的外旋和外翻三角韧带深层主要限制距骨外翻、后移和外移深层为内侧稳定的主体踝关节的生物力学特点踝关节的生物力学特点距小腿关节滑车结构距小腿关节滑车结构距骨就像截头去尾的一个圆锥体距骨就像截头去尾的一个圆锥体当踝关节活动时，距骨顶沿其外侧基当踝关节活动时，距骨顶沿其外侧基底发生旋转底发生旋转踝关节在正常活动时距骨始终与踝穴踝关节在正常活动时距骨始终与踝穴完全匹配完全匹配距骨前宽后窄，踝关节跖屈时关节不稳定？

距骨前宽后窄，踝关节跖屈时关节不稳定？

NO！

2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/275距小腿关节力学特点距小腿关节力学特点内踝高于外踝内踝高于外踝以内侧为支点的内翻运动幅度大于外翻约85-90踝关节扭伤为外侧结构受累踝关节扭伤时，外踝对韧带提供较多保护踝关节内翻损伤时需高度怀疑外踝骨折踝关节运动范围踝关节运动范围屈伸运动约屈伸运动约5050，个体差异较，个体差异较大大同肌肉强度、骨性结构对位情同肌肉强度、骨性结构对位情况、韧带稳定性及年龄有关况、韧带稳定性及年龄有关1010背伸是完成正常步态所必背伸是完成正常步态所必须的须的CLINICALORTHOPAEDICSANDRELATEDRESEARCHNumber424,pp.2731正常步态中的踝关节运动正常步态中的踝关节运动M.D.Castro/FootAnkleClinNAm7（2002）679693力学特点力学特点重视外踝的作用重视外踝的作用外踝长度是维持下胫腓稳外踝长度是维持下胫腓稳定的关键因素定的关键因素外踝旋转或短缩都会显著外踝旋转或短缩都会显著影响踝穴的接触特性影响踝穴的接触特性踝关节运动轴踝关节运动轴同冠状面夹角同冠状面夹角20-30度度同水平面夹角同水平面夹角8度度2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/276踝关节运动轴踝关节运动轴大致为内外踝尖的连线大致为内外踝尖的连线涉及运动：

背伸涉及运动：

背伸/外展外展跖屈跖屈/内收内收随关节运动，运动轴本身也发生运动随关节运动，运动轴本身也发生运动，非单一、固定运动轴非单一、固定运动轴踝关节运动的经验轴踝关节运动的经验轴踝关节运动的经验轴踝关节运动的经验轴位于内踝尖下方位于内踝尖下方5mm；外踝；外踝尖前侧尖前侧8mm，下方，下方3mm踝关节运动轴及经验轴踝关节运动轴及经验轴胫骨中线与胫骨中线与MortiseMortise位的天花板位的天花板经验轴经验轴2009SynthesFoot&AnkleSeminar踝穴踝穴踝关节非铰链关节：

背伸距骨外旋和腓骨外移及外旋跖屈距骨的内旋正常的踝关节可外翻3O，踝穴相对于膝关节为外旋20O30O踝穴增宽1mm，踝关节的最大接触压力将增加50距下关节的生物力学特点距下关节的生物力学特点距下关节距下关节由跟骨、距骨、舟骨构成由跟骨、距骨、舟骨构成运动轴与横截面成运动轴与横截面成42角角，与矢状面成，与矢状面成16距下关节的三维运动距下关节的三维运动旋前旋前旋后旋后2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/277距下关节距下关节其基本功能为在支撑相中和股骨、胫骨的其基本功能为在支撑相中和股骨、胫骨的旋转旋转其次为吸收消散地面的反作用力其次为吸收消散地面的反作用力后足关节后足关节距舟关节和距下关节的活动具有高度的相关性融合距舟关节，距下关节的活动度将全部消失融合距下关节，距舟关节的活动度将减少75融合跟骰关节不影响距下关节的活动度；而距舟关节的活动度可保留67足部稳定机理足部稳定机理足踝稳定模型足踝稳定模型“3-腿”凳子概念距骨距骨凳子的稳定取决于腿的位置足踝稳定模型足踝稳定模型“3腿”凳子概念正常的排列，前足和后跟垂直正常的排列，前足和后跟垂直足跟中立位足跟中立位前足中立位前足中立位2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/278前足内翻（未被距下关节活动抵销），前前足内翻（未被距下关节活动抵销），前足外侧缘相对内侧缘跖屈足外侧缘相对内侧缘跖屈足跟中立位足跟中立位前足内翻（旋后）前足内翻（旋后）内侧内侧外侧外侧前足内翻（被距下关节活动抵销），前足前足内翻（被距下关节活动抵销），前足水平，后足外翻水平，后足外翻足跟外翻足跟外翻前足内翻前足内翻足弓的解剖与生物力学特点足弓的解剖与生物力学特点足的结构足的结构纵弓纵弓内侧纵弓内侧纵弓跟、距、舟、3块楔骨及内侧3块跖骨构成外侧纵弓外侧纵弓跟、骰及外侧2块跖骨构成。

横弓横弓足的结构足的结构横弓横弓横弓由三块楔骨及五个跖骨基底呈宽面向上，窄面向下楔形排列五个跖骨头形成前横弓，均衡负重2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/279足的结构足的结构跖筋膜跖筋膜跖筋膜连接于跟骨和前足跖筋膜对足弓起到稳定作对足弓起到稳定作用用，完全断裂将导致足弓高度丧失跖腱膜的机制跖腱膜的机制足趾牵拉跖腱膜，跖骨头紧贴地面，提升纵弓稳定全足站立相后半段发生卷场机制使足纵弓抬升站立相后半段发生卷场机制使足纵弓抬升足弓的功能足弓的功能以最小的肌力提供直立姿态所必需的稳定性提供灵活性以适应不平坦的路面提供弹性以减轻震荡行走时充当杠杆增加推进力足踝部联合运动特点足踝部联合运动特点胚胎期和成人期足踝的运动轴胫距关节运动转化距下关节精细调节复合运动复合运动足踝部的运动足踝部的运动-复合运动旋后（supination）：

跖屈、内收、内翻旋前（pronation）：

背伸、外展、外翻2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/2710足部旋前足部旋前包括包括:

踝关节背伸踝关节背伸跟骨（距下关节）外翻跟骨（距下关节）外翻前足外展前足外展效果放大效果放大髋关节外旋髋关节外旋胫骨扭转胫骨扭转前足外展前足外展结局结局负重转向足部内侧负重转向足部内侧内侧纵弓应力增加内侧纵弓应力增加足部旋后足部旋后包括包括:

踝关节跖屈踝关节跖屈跟骨（距下关节）内翻跟骨（距下关节）内翻前足内收前足内收结局结局足部结构坚强足部结构坚强关节活动度减少关节活动度减少踝关节背伸踝关节背伸原动肌原动肌胫骨前肌胫骨前肌辅助肌辅助肌其他背伸肌群其他背伸肌群其他内翻肌群其他内翻肌群原动肌（外翻）原动肌（外翻）腓骨长肌腓骨长肌腓骨短肌腓骨短肌辅助肌辅助肌伸趾长肌伸趾长肌第三腓骨肌第三腓骨肌同时伴有一定程度同时伴有一定程度足外翻足外翻踝关节跖屈踝关节跖屈原动肌原动肌腓肠肌腓肠肌比目鱼肌比目鱼肌跖肌跖肌辅助肌辅助肌胫骨后肌胫骨后肌腓骨长、短肌腓骨长、短肌非负重位踝关节跖屈，非负重位踝关节跖屈，主要依靠韧带获得稳定主要依靠韧带获得稳定原动肌原动肌（内翻）内翻）胫骨后肌胫骨后肌辅助肌辅助肌屈趾长肌屈趾长肌伸拇长肌伸拇长肌同时伴有一定程度同时伴有一定程度足内翻足内翻AJA胫骨前肌胫骨前肌拇长伸肌拇长伸肌趾长伸肌趾长伸肌腓骨长肌腓骨长肌跟腱跟腱腓骨短肌腓骨短肌拇长屈肌拇长屈肌趾长屈肌趾长屈肌胫骨后肌胫骨后肌足踝部动力结构足踝部动力结构STJA足的结构足的结构后足关节后足关节后足生物力学机制后足生物力学机制后足外翻时后足外翻时，距舟关节和跟骰关节轴相平行。

这种对线关节使这些关节处于解锁状态解锁状态后足内翻时后足内翻时，距舟和跟骰关节轴呈发散状，这会“锁住”Chopart关节，使足弓僵硬足弓僵硬步态周期中，在足跟抬高阶段，胫后肌腱翻转后足使足弓僵硬，因此跟腱的力量便可以通过足弓传至跖骨头主要足中前关节的生物力学特点主要足中前关节的生物力学特点2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/27112009SynthesFoot&AnkleSeminarLisfrancLisfranc关节（复合体）构成关节（复合体）构成跖跗关节近侧跖骨间关节前方跗骨间关节扁平关节扁平关节过度旋前会发生关节炎过度旋前会发生关节炎活动度大活动度大引起前足畸形的原因之一引起前足畸形的原因之一第一第一跖跖楔关节：

楔关节：

2009SynthesFoot&AnkleSeminar不同跖跗关节的活动度不同跖跗关节的活动度第4、5TMT第1TMT第2、3TMT第1TMT活动度实验较多，611第2、3TMT比较固定第4、5TMT活动度相对较大第4TMT矢状面18.52.5，水平面2.80.7第5TMT矢状面20.22.8，水平面7.41.7包括距舟和跟包括距舟和跟骰骰关节关节该关节松弛会导致平足畸形该关节松弛会导致平足畸形距舟关节距舟关节:

活动范围较大活动范围较大（球球窝关节窝关节）ChopartChopart关节关节2009SynthesFoot&AnkleSeminar足部关节的重要性足部关节的重要性关节名称关节名称重要性重要性踝关节距下关节距舟关节跟骰关节舟楔关节跖楔关节跖骰关节跖趾关节趾间关节必要必要必要非必要非必要非必要必要必要非必要踝关节背伸不足踝关节背伸不足距下关节旋前代偿距下关节旋前代偿中足、前足背伸中足、前足背伸中足塌陷中足塌陷2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013/10/2712小小结结足踝部的稳定性较活动度更为重要足踝部的稳定性较活动度更为重要稳定取决于静力结构及动力平衡稳定取决于静力结构及动力平衡足踝部运动为复合运动足踝部运动为复合运动正常步态至少需要正常步态至少需要1010踝关节背伸踝关节背伸足踝部结构足踝部结构及力线及力线正常是获得良好功能的基础正常是获得良好功能的基础2009SynthesFoot&AnkleSeminar2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班2013年全国足踝外科学术研讨会暨新进展学习班