膝关节正常解剖及变异

概述

膝关节是人体最大的关节之一，由股骨、胫骨和髌骨构成，是由股骨下关节面、胫骨上关节面及其之间的半月板、关节囊和韧带等软组织构成的。膝关节是人体主要的支撑关节，可以使人体下肢产生屈曲和伸直的运动，同时也可以进行轻微的旋转运动。膝关节在人体运动过程中起到重要的支撑和保护作用，并承受着巨大的压力和重量。由于其复杂的结构和运动机制，在日常生活中容易受到各种损伤和疾病的影响，因此也是人体最容易出现问题的关节之一。

膝关节由三块骨头和多个软组织构成。这三块骨头分别是股骨、胫骨和髌骨，软组织包括关节囊、韧带、半月板和肌肉。

图｜膝关节X线下摄影活动图

构成骨

股骨下端及解剖变异

股骨下端膨大形成内外两个髁,分别为股骨外侧髁与股骨内侧髁。股骨外侧髁宽广而较为突出,股骨内侧髁狭长而靠后。两髁的前面、后面及下面均为光滑的关节面,其中前方关节面相连构成髌面,与髌骨关节面形成关节。髌面中部凹陷形成髁间切迹,两侧微凸,内侧部较狭窄而靠前,外部则较宽广而平坦。内外侧髁之间后方为髁间窝。股骨滑车是股骨前缘的关节沟,其内容纳髌骨,股骨滑车个体差异较大。

Dejour分类将滑车形态异常分为四种类型:

A型是滑车的形状正常,但具有浅的滑车槽;

B型显示倾斜或凸出的滑车;

C型具有不对称的滑车面,具有高外侧关节和发育不全的内侧关节,其与髌骨形成倾斜趋向的关节面;

D型具有C型的特征,但在内侧和外侧滑车面之间具有额外的类似悬崖的台阶；

图｜滑车形态的Dejour分类

髁间窝外侧壁为外侧髁的内侧面,其后部为前交叉韧带的附着部;内侧壁为内侧髁的外侧面,其前部为后交叉韧带的附着部;髁间窝与腘平面之间有一条隆起线,称为髁间线,为关节囊及腘斜韧节附着部。内侧髁的内侧面及外侧髁的外侧面均粗糙而隆凸,分别称为股骨内上髁与股骨外上髁,内上髁为胫侧副韧带的附着部。髁顶部三角形小结节称为收肌结节,是大收肌腱的附着点。结节后面三角形小面,为腓肠肌内侧头的附着部。股骨外上髁有腓侧副韧带附着,股骨外侧髁上有腓肠肌外侧头附着。

韧带的附着点（下标“o”表示起点，“i”表示止点）：髌骨韧带（1o-1i）、内侧副韧带（2o-2i）、外侧副韧带（3o-3i）、前交叉韧带（4o-4i）、后交叉韧带（5o-5i）。点6t是股股四头肌肌腱的连接点

胫骨上端及解剖标志

胫骨上端膨大,其两侧向内外突出,分别称内侧髁与外侧髁,前者较大,后者比较突出。两髁的上面均为凹陷的卵圆形关节面,称为上关节面,与股骨内外侧髁形成关节。左右上关节面之间为髁间隆起,其尖端有内外二个小结节,分别称为髁间内侧结节和髁间外侧结节。髁间隆起的前后各有一窝,分别称为髁间前区与髁间后区,为膝关节前、后交叉韧带及半月板的附着部。内侧髁的后面有一深沟,为半膜肌肌腱附着部。外侧髁的外下侧有朝向外下方圆形的关节面,称为腓关节面,与腓骨头形成关节,其周缘粗糙,为韧带的附着部。胫骨上端前面有三角形的胫骨粗隆,被一微嵴分为上下两部,上部凸隆而光滑,是髌韧带的附着部。

图｜膝关节胫骨上端及膝间隙重要结构

髌骨及解剖变异

髌骨是人体内最大的籽骨,包裹在股四头肌肌腱中,在维护膝关节正常功能中发挥重要作用。全骨扁平,呈三角形,位于膝关节前方的股四头肌腱中。其前面粗糙而隆凸,后面光滑,称为关节面,与股骨下端的髌面形成髌股关节。髌面有一纵行钝嵴将此面分为内外两部,外侧部宽阔,内侧部狭窄,髌骨的上缘称为髌底,宽广而肥厚,有股四头肌腱附着。髌骨的内外缘均锐薄,为髌内外侧支持带的附着部,两缘均向下相互移行为髌尖,其下部粗糙,为髌韧带的附着部。

髌骨的骨化过程可有数个骨化中心,髌骨可发生一侧或双侧缺如,有时也可出现二分髌骨。二分髌骨是髌骨的正常变异,约2%的人存在这种情况,通常是单侧而不是双侧的。

根据附属骨化中心的位置,二分髌骨分类为:

图｜根据Saupe（1921）对二分髌骨的分类（L：外侧，M：内侧）

Ⅰ型位于髌下极;

Ⅱ型位于髌侧缘;髌骨背侧缺损是与髌骨外侧软骨内骨化相关的另一种变异,表现为圆形、界限分明的软骨下缺损,周围硬化,关节软骨完整。

髌骨形态wiberg 分类描述髌骨后缘内外侧关节面的不对称性;

Ⅰ型或A中内侧和外侧面的长度大致相等;

Ⅱ型或B型是最常见的形态,其中内侧关节面比外侧关节面小;

Ⅲ型或C型是内侧关节面很小以至于中嵴几乎不明显,与髌骨不稳定有关。

后来Baumgartl 补充了另外3型,即Ⅱ/Ⅲ、Ⅳ和Jagerhut型。

多层髌骨：常色体隐性遗传的多发性骨骺发育不良

图｜多发性骨骺发育不良。双膝可见“地平线”,多层髌骨是常染色体隐性遗传的多发性骨骺发育不良特征性改变(扭曲性骨发育不全基因突变)

关节囊及关节周围滑囊

关节囊

膝关节的软组织之一，是一种袋状滑膜包裹，负责生产关节液以润滑关节。

图｜膝关节关节囊及周围滑囊

周围滑囊

前组

1.髌前皮下囊

2.髌前筋膜下囊

3.髌前腱下囊

4.髌下深囊

5.髌下皮下囊

6.髌上囊

后组

1.腓肠肌内侧囊

2.腓肠肌内侧头-半膜肌肌腱囊，该囊形成的滑膜囊肿(Baker's 囊肿)

3.腓肠肌外侧囊

4.腘肌囊

内组

1.鹅足囊

2.半膜肌固有囊

3.胫侧副韧带滑囊

外组

1.股二头肌囊

2.髂胫束滑

膝关节周围滑囊示意图

韧带

膝关节周围韧带分为前、后、内、外和中央五个群。

(一)前群

1.髌韧带

2.髌内侧支持带

3.髌外侧支持带

4.膝横韧带

5.内侧髌股韧带(MPFL)

内侧髌股韧带(MPFL)

(二)后群

1.腘斜韧带

2.腘弓状韧带

(三)内侧群

1.胫侧副韧带

2.后斜韧带

(四)外侧群

1.腓侧副韧带

2.半月板腓骨韧带

(五)中央群（黄色表示变异类型）

1.前交叉韧带

2.后交叉韧带

3.半月板一股骨后韧带( Wrisberg带)

4.半月板一股骨前韧带(Humphrey带)

5.半月板间韧带{包括膝横韧带、斜半月板韧带(oblique intermeniscal ligament,OML)}

6.前内侧半月板股韧带( anteromedial meniscofemoral ligament )

图｜细箭所示，双侧半月板前后角之间的斜行韧带：斜半月板韧带(oblique intermeniscal ligament,OML)

前内侧半月板股韧带( anteromedial meniscofemoral ligament )

MRI显示：前内侧半月板股韧带，如细箭所示

纠错：右图髌股后韧带应为板股后韧带

后面观 | 半膜肌的扩展部及腘斜韧带

膝关节浅层韧带

腘斜韧带的位置

后交叉韧带与板股韧带在MRI上的位置关系

半月板

1.内侧半月板

内侧半月板呈“C”形,周径较大,前端窄而后部宽。前角附着在前交叉韧带附着点之前、胫骨内外侧髁之间,后角附着在胫骨髁间窝,内侧半月板体部与内侧副韧带后部及内侧关节囊紧密相连,活动度较小。

2.外侧半月板

外侧半月板较内侧半月板周径小而面积广,呈环形,近似“O”形。它中部稍宽,前后端略窄,全长均比内侧半月板宽。其前角附着在前交叉韧带后面,并与前交叉韧带相复合:后角附着于髁间隆起的后方、内侧半月板后角附着点的前方,外侧半月板后角与关节囊和腓侧副韧带不连,其后缘间隙内有胭肌腱通过,外侧半月板活动度较大。外侧半月板后缘的固定结构包括胭肌-半月板筋膜、半月板-腓骨韧带等。

3.半月板的组织学结构

半月板构成细胞可分为:

①纤维软骨细胞,主要位于半月板内1/2区域,该部分主要承受压应力;

②成纤维样细胞,主要位于外周区域,富含纤维成分,主要与半月板抗张力有关;

③浅层区域细胞,主要位于半月板表面区域,将半月板组织与关节滑液相分隔。

半月板的纤维软骨组织,主要由胶原纤维交织形成的框架和多种不同的细胞组成。基质是半月板的主要成分,由胶原纤维、蛋白多糖和蛋白聚糖构成。胶原纤维主要分布于半月板的外周区域,呈环状走行方向分布,主要用于抵抗作用于半月板上的张应力,而辐射状走行的胶原纤维主要位于半月板中部,也可以位于半月板表面,这些辐射状纤维可作为环状分布纤维相互连接的节点。

半月板的网状纤维、放射状纤维、环形纤维

4.半月板的分型

半月板形态存在个体差异,有学者将半月板分为极窄型、窄型、中等型、宽型、极宽型和盘型。

半月板及其临近结构

肌肉肌腱及其神经支配

前群

股四头肌腱

后群

1.腓肠肌

2.腘肌

3.半膜肌

4.跖肌

内群

1.缝匠肌

2.半腱肌

3.股薄肌

外群

1.髂胫束

2.股二头肌

膝关节肌(Articularis genu )

膝关节肌是一个小肌肉,通常与股中间肌分开,但是偶尔和股中间肌混合。它包括一些发自股骨干下部前面的肌纤维束,和膝关节滑膜的近端相连。

膝关节肌(Articularis genu )示意图

血供

膝关节动脉

主要来自膝降动脉、膝上内动脉、膝下内动脉、膝下外动脉、膝中动脉、旋股外侧动脉的降支、胫前返动脉及胫后返动脉。

半月板的动脉来自滑膜,这些动脉在半月板周缘的上下面均形成动脉网,并发出分支,分布到半月板的周缘及前后端。半月板的中央部一般无血管分布。

半月板的血供分布

脂肪垫与滑膜皱襞

1.脂肪垫

膝关节前方有三个脂肪垫,分别是髌下(Hofa)脂肪垫、髌上(股四头肌)脂肪垫和股前脂肪垫,脂肪垫介于关节囊和滑膜之间,脂肪垫用作关节面之间的保护垫,并有助于分配滑液。脂肪垫有丰富的血管和神经,脂肪垫遭受撞击可能是前膝疼痛的来源。

膝关节前方的脂肪垫

2.滑膜皱襞

滑膜褶皱是膝关节滑膜的正常胚胎残余,没有已知的功能,但可能是膝关节疼痛的来源。有四种潜在的褶皱,按发生频率依次为髌下皱襞、髌上皱襞、髌内侧皱襞和髌外侧皱襞。髌上皱襞:从股骨干骺端的前部至股四头肌腱的后部,附着在髌骨上方。髌下皱襞:也称为韧带黏膜,起源于髁间,向下穿过髌下脂肪垫,远端附着于髌骨下极。其在矢状位图像上位于前交叉韧带前方并平行于前交叉韧带,容易误认为前交叉韧带。髌内侧皱襞:起源于膝关节的内侧壁并下降至髌下脂肪垫,是最常见的症状性皱襞。髌外侧皱襞:是膝关节最不常见的皱襞,占不到1%的人群,它起源于关节间隙的侧壁,并插入髌下脂肪垫,几乎总是临床无症状。

膝关节滑膜皱襞

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