足踝部解剖與生物力學(xué)

關(guān)于足踝部解剖與生物力學(xué)2009SynthesFoot&AnkleSeminar2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演進(jìn)約500萬年前，人類開始逐漸由黑猩猩演變而來。現(xiàn)代類人猿的沒有較僵硬的足弓，為跟腱提供杠桿作用的力臂非常短，因此在步行中，推動力遠(yuǎn)不及人足。手or足？第2頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演進(jìn)現(xiàn)代人，以踝關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，跟腱的牽拉力臂較短，通過僵硬的中足，傳至跖骨頭時(shí)，成倍放大，在步行中起到啟動和助推作用?，F(xiàn)代人類的第一跖列活動度非常小，由于第一跖楔關(guān)節(jié)比較僵硬，因此已不具有外展功能，內(nèi)收功能由于縱弓的演變也受到了限制。

第3頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演進(jìn)－足跟的肥大

站立時(shí)跟骨負(fù)擔(dān)約50％體重，行走時(shí)可至約4倍體重。根據(jù)Wolf定律，長期行走使跟骨增大、骨小梁排列改變、鈣質(zhì)沉積、足跟皮膚增厚、皮下脂肪致密且受纖維隔約束，使之適應(yīng)負(fù)重、行走、跑步等。但結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)不夠完美，因此，跟骨是最易骨折部位之一。第4頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演進(jìn)－第一跖骨的增厚、肥大第1跖骨頭是足底承重點(diǎn)之一在足跟離地時(shí)，第1跖骨頭和拇趾幾乎承受全部體重第1跖骨較第2跖骨短，因此，部分重力轉(zhuǎn)移至2、3跖趾關(guān)節(jié)。關(guān)節(jié)往復(fù)運(yùn)動是造成2、3跖骨疲勞骨折的原因之一。第一跖骨頭負(fù)重區(qū)第5頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演進(jìn)－第一跖骨的增厚、肥大第6頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演進(jìn)－楔骨靠攏正常負(fù)重使跗骨逐漸轉(zhuǎn)位楔形，且由堅(jiān)強(qiáng)韌帶固定為拱形整體但第1、2楔骨間存在微動，使第1跖骨不穩(wěn)定，長期負(fù)重、超重行走會出現(xiàn)足弓腫脹、疼痛等。一些學(xué)者認(rèn)為此結(jié)構(gòu)與扁平足和拇外翻有關(guān)。第7頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的演進(jìn)－現(xiàn)代足的功能足的功能充當(dāng)支撐的基礎(chǔ)，它能以最小的肌力提供直立姿態(tài)必要的穩(wěn)定性在站立行走時(shí)為脛骨和腓骨提供旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)提供靈活性以適應(yīng)不平坦的路面提供彈性以減輕震蕩在行走時(shí)充當(dāng)杠桿第8頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar踝穴由骨和韌帶組成，其穩(wěn)定性由骨的形態(tài)和韌帶的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共同支撐踝關(guān)節(jié)各骨的穩(wěn)定性由兩個(gè)韌帶復(fù)合體提供，在行走或跑步時(shí)起到穩(wěn)定踝關(guān)節(jié)的作用。第9頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar踝穴－韌帶復(fù)合體（下脛腓復(fù)合體）下脛腓聯(lián)合將脛腓骨遠(yuǎn)端聯(lián)合在一起組成富有彈性的踝穴。組成：脛腓前韌帶連接脛骨前結(jié)節(jié)（Tillaux-Chaput結(jié)節(jié)）和外踝；脛腓后韌帶連接于脛骨后結(jié)節(jié)（Wolkmann結(jié)節(jié)）和外踝，較強(qiáng)韌；骨間韌帶在腓骨切跡處將腓脛骨聯(lián)合起來，近端延續(xù)為骨間膜。第10頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar踝穴－韌帶復(fù)合體（副韌帶）脛腓前聯(lián)合脛腓后聯(lián)合距腓后韌帶跟腓韌帶跟腓韌帶距腓前韌帶（最易損傷）脛距前韌帶脛舟韌帶脛跟韌帶脛距后韌帶踝關(guān)節(jié)背伸或跖屈，踝穴內(nèi)各關(guān)節(jié)面均緊密接觸，這對踝關(guān)節(jié)均衡承重具有重要意義，因此損傷必須修復(fù)。第11頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar踝穴踝關(guān)節(jié)非鉸鏈關(guān)節(jié)：背伸——距骨外旋和腓骨外移及外旋跖屈——距骨的內(nèi)旋踝關(guān)節(jié)的軟骨較薄，關(guān)節(jié)的匹配對于防止應(yīng)力集中和繼發(fā)變性非常重要。這種關(guān)節(jié)的正常狀態(tài)一旦發(fā)生輕微的紊亂，即可降低接觸面積而導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨的超負(fù)。第12頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar踝穴踝穴增寬1mm，踝關(guān)節(jié)的最大接觸壓力將增加50％。很多生物力學(xué)研究指出，損傷后踝穴持續(xù)增寬將導(dǎo)致不良預(yù)后。正常的踝關(guān)節(jié)可外翻至30，踝穴相對于膝關(guān)節(jié)為外旋200～300。第13頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)26塊骨頭和關(guān)節(jié)組成的復(fù)合體分為前足、中足、后足三個(gè)部分，任一部分或關(guān)節(jié)都非獨(dú)立體，而是共同參與足踝部的功能。第14頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－縱弓

縱弓的結(jié)構(gòu)使人類更有利于長期行走，足弓可以減震，且為神經(jīng)、血管提供安全的通道。更重要的是為跟腱提供較長的前足力臂，對于穩(wěn)定的縱弓，跟骨至跖骨頭之間的關(guān)節(jié)是較僵硬的，因此可以較好的提供杠桿力的傳遞。第15頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－縱弓第16頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－縱弓縱弓由內(nèi)外側(cè)柱構(gòu)成，內(nèi)側(cè)柱高且較重要，包括跟、距、舟、3塊楔骨及內(nèi)側(cè)3塊跖骨構(gòu)成。外側(cè)柱低而著地，由跟、骰及外側(cè)2塊跖骨構(gòu)成。第一跖楔關(guān)節(jié)不穩(wěn)定會導(dǎo)致拇外翻畸形，因?yàn)檫@種不穩(wěn)定是三維的，因此拇外翻患者常伴有扁平足畸形。第17頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－縱弓縱弓的高度異常會導(dǎo)致足底的正常壓力分布發(fā)生變化，不利于長期行走。局部長期異常負(fù)重會導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。第18頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－橫弓橫弓由第2、3楔骨及2、3、4跖骨呈楔形排列而成。骨的寬面向上，窄面向下，構(gòu)成弓形。第19頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－足部關(guān)節(jié)的重要性關(guān)節(jié)名稱重要性踝關(guān)節(jié)距下關(guān)節(jié)距舟關(guān)節(jié)跟骰關(guān)節(jié)舟楔關(guān)節(jié)跖楔關(guān)節(jié)跖骰關(guān)節(jié)跖趾關(guān)節(jié)趾間關(guān)節(jié)必要必要必要非必要非必要非必要必要必要非必要第20頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－距骨距骨表面大部分為關(guān)節(jié)軟骨覆蓋，沒有肌肉附著。這些關(guān)節(jié)的功能與后足的活動緊密相關(guān)。距骨在小腿與足之間起到力的傳遞和分散作用。第21頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－距骨角度根據(jù)三條線估計(jì)畸形：(1)在正位片上測定跟距角，正常小于30°；(2)測量第一跖骨縱軸和距骨縱軸所交叉的角，正常為0°—20°；(3)X線側(cè)位片測量距骨縱軸和跟骨跖面所形成的角，正常35°—55°。第22頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－距骨的血供至跗骨竇的動脈——自足背動脈及腓動脈至跗管的動脈——自脛后動脈三角動脈——自脛后動脈，供應(yīng)距骨體至關(guān)節(jié)囊及韌帶的血管——來源眾多骨間吻合支——廣泛交通第23頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－距骨的血供骨折或脫位很容易損傷距骨部分或全部的血供，導(dǎo)致缺血性壞死。手術(shù)過程同樣可能損傷距骨血供，雖然較少出現(xiàn)缺血性壞死，但可因缺血而導(dǎo)致骨不連。第24頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－跟骨相比于距骨，跟骨有充足的血供和軟組織附著。跟骨骨折常愈合良好，“Thatiswhyitiscalledtheheal(heel)bone!”第25頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－跟骨載距突部皮質(zhì)較厚，與跟骨內(nèi)側(cè)壁構(gòu)成內(nèi)側(cè)承重柱。載距突上有彈簧韌帶、跟距骨間韌帶附著。足垂直內(nèi)翻損傷時(shí)，長致載距突劈裂骨折。載距突第26頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－跟骨Bǒhler角：正常為270～330，跟骨骨折時(shí)此角可減小、消失或?yàn)樨?fù)，影響足弓后壁，從而減少小腿三頭肌的力量。Gissane角：國外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為1200～1450，國內(nèi)數(shù)據(jù)為123.8±8.70，跟骨骨折時(shí)此角常增大，臨床用于判斷骨折程度和評估療效。第27頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－跗三角骨附三角骨只出現(xiàn)在不足7％的人群中，位于拇長屈肌腱的深、外側(cè)，可與跟骨后壁相關(guān)節(jié)。在長期跖屈的人（如芭蕾舞者）可出現(xiàn)激惹癥候。第28頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－后足關(guān)節(jié)距下關(guān)節(jié)有前、中、后三個(gè)關(guān)節(jié)面，后關(guān)節(jié)面為鞍狀，與前后關(guān)節(jié)面相對分開。生物力學(xué)研究指出，距下關(guān)節(jié)并沒有固定的活動軸，而是類似于鋸齒狀活動。在跟骨外翻時(shí)，也存在后移；內(nèi)翻時(shí)則伴隨前移。跗管跟距后關(guān)節(jié)載距突跟距前關(guān)節(jié)第29頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－后足關(guān)節(jié)距舟關(guān)節(jié)和距下關(guān)節(jié)的活動具有高度的相關(guān)性。融合距舟關(guān)節(jié)，距下關(guān)節(jié)的活動度將全部消失；融合距下關(guān)節(jié)，距舟關(guān)節(jié)的活動度將減少75％。跟骰關(guān)節(jié)對于后足關(guān)節(jié)并不重要，單獨(dú)融合跟骰關(guān)節(jié)，不影響距下關(guān)節(jié)的活動度；而距舟關(guān)節(jié)的活動度仍可保留67％。第30頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－后足關(guān)節(jié)后足生物力學(xué)機(jī)制后足外翻（旋前）時(shí)，距舟關(guān)節(jié)和跟骰關(guān)節(jié)軸相平行。這種對線關(guān)節(jié)使得這些關(guān)節(jié)處于非限制狀態(tài)。后足內(nèi)翻時(shí)，距舟和跟骰關(guān)節(jié)軸呈發(fā)散狀，這會“鎖住”Chopart關(guān)節(jié)，使足弓僵硬。步態(tài)周期中，在足跟抬高階段，脛后肌腱翻轉(zhuǎn)后足使足弓僵硬，因此跟腱的力量便可以通過足弓傳至跖骨頭。盡管后足的所有關(guān)節(jié)都沒有單獨(dú)的運(yùn)動軸，但后足的生物力學(xué)模型仍然假設(shè)這些軸的存在。第31頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－后足韌帶距下關(guān)節(jié)周圍韌帶較多，外側(cè)韌帶主要對抗內(nèi)翻力量。彈簧韌帶由跟骨載距突至舟骨，是維持縱弓最重要的結(jié)構(gòu)。跖長韌帶由跟骨至骰骨，也是足弓的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之一。第32頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－中足韌帶

Lisfanc韌帶自內(nèi)側(cè)楔骨至第2跖骨基底部，對中足的穩(wěn)定有非常重要的作用。

跖足底韌帶自楔骨至跖骨基底部。跖背側(cè)相對薄弱，對中足穩(wěn)定性也相對次要。LisfrancLigament第33頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－中足關(guān)節(jié)舟楔關(guān)節(jié)活動度很??；跖楔關(guān)節(jié)也非常穩(wěn)定。但骰骨和第4、5跖骨間的關(guān)節(jié)存在一定的活動度，這使得足的外側(cè)柱可有一定的屈伸幅度，使步行比較舒服。應(yīng)盡量避免融合此關(guān)節(jié)。第34頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－前足關(guān)節(jié)MTP關(guān)節(jié)在步行中非常重要，而跖骨頭對于負(fù)重也是必要的。站立時(shí)，第一跖骨承受40％的體重。趾間關(guān)節(jié)對足底功能影響不大，因此融合或切除尚可忍受。第35頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－前足關(guān)節(jié)第一跖趾關(guān)節(jié)下的2顆籽骨位于拇短屈肌腱內(nèi)，如果切除2籽骨后不修復(fù)拇短屈肌腱，將導(dǎo)致MTP關(guān)節(jié)的內(nèi)外翻畸形。只切除1個(gè)籽骨對足的功能影響尚可忍受。第36頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－跖筋膜跖筋膜連接于跟骨和前足。跖筋膜對足弓起到穩(wěn)定作用，完全斷裂將導(dǎo)致足弓高度喪失。第37頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－第一跖列第一跖列在人足的活動度受到限制。1935年，哥倫比亞大學(xué)解剖學(xué)醫(yī)生Morton提出：第一跖列不穩(wěn)定可能是足部一些畸形的原始因素。盡管此假設(shè)不被很多專家認(rèn)同，但無疑拇外翻是由于跖楔關(guān)節(jié)和MTP關(guān)節(jié)畸形所引起。因?yàn)樾ü呛王殴堑耐庑尾粫S著年齡而改變，而拇外翻多為獲得性疾病，因此必然和關(guān)節(jié)不穩(wěn)定密切相關(guān)。第38頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的結(jié)構(gòu)－第一跖列第一跖列跖楔關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定不只導(dǎo)致拇外翻畸形，也可能引起第1跖骨的抬高，負(fù)重便會向第2跖骨頭轉(zhuǎn)移，這常是轉(zhuǎn)移性跖痛的原因。第39頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的三柱模型三柱分別為：足跟、第1跖骨頭、第5跖骨頭，此三柱的平衡對足的穩(wěn)定很重要。第1跖骨的升高或降低會使此結(jié)構(gòu)傾斜。Talus第40頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足的三柱模型一些第1跖楔關(guān)節(jié)脫位或凹陷的患者，會導(dǎo)致內(nèi)側(cè)柱塌陷，三柱缺乏一柱支撐，后足會受力異常導(dǎo)致外翻。最終導(dǎo)致平足畸形。（舟楔關(guān)節(jié)或距舟關(guān)節(jié)失穩(wěn)也會導(dǎo)致同樣的結(jié)果：后足外翻畸形）同樣，第1跖骨跖屈畸形會導(dǎo)致后足內(nèi)翻，最終結(jié)果將是高弓內(nèi)翻畸形。第41頁,共48頁，星期六，2024年，5月2009SynthesFoot&AnkleSeminar足踝在步態(tài)中的作用正常成人步調(diào)為101～122步/min，女人和小孩的頻率稍快。步調(diào)不會隨年