《人体运动学》讲稿
人体运动学讲稿
第一章 总论
(一)关节的运动方式
1、关节类型 根据关节的运动情况将关节分为三类。
1)不动关节 相邻骨之间由结缔组织或透明软骨相连,相连方式为缝和软骨联合二种,无关节运动功能。
2)少动关节 关 节活动范围较小,连接方式可分为二种,一种是两骨的关节面复盖一层透明软骨,其间靠纤维连接,如椎间关节,耻骨联合。另一种是两骨之间仅仅有一定间隙,其间借韧带和骨间膜相连,如骶骼关节,下胫腓关节。人体中最主要的少动关节是椎间关节(椎间盘)。
3)活动关节 全身大部分关节为这类关节,具有典型的关节构造,关节可自由活动。
2、运动轴 关节运动通过关节轴线进行,由于关节在结构上不同,运动轴可以有一个、二个或三个。根据运动轴的多少,关节运动有以下三种情况。
1)单轴运动 这种关节为合页关节,如手指的指间关节,它只有屈伸运动,只有一个运动轴。单轴运动的关节其骨上任何一点能沿着一个弧线进行运动。前臂的上、下尺桡关节也属此类关节,其运动轴为桡骨头斜向尺骨茎突。
2)双轴运动 这种关节为鞍状关节,如腕关节,掌指关节等。它不仅能够屈一伸,也可以内收一外展。它是在互相垂直的两个运动主轴上运动。实际上双轴运动的关节,除沿两个主轴运动外,还有无数的次轴,产生和两个主轴不同方向的运动。例如,在一次轴上关节可屈曲一内收,其相反方向为伸直一外展。这种复合运动连接起来就产生园周运动。任何双轴、三轴运动均可产生园周运动。但单轴运动则不能。
3)三轴运动
这种关节为杆臼关节,有三个运动主轴,如肩肱关节。可以屈一伸,内收一外展以及旋转。当然除了三个主轴外,还有无数次轴,这些次轴的通过关节中心,产生多种的复合运动。因此,三轴关节的运动范围大大超过双轴关节。三轴关节是人体运动范围最广的关节,近躯干的关节,肩肱关节和髋关节即属此类关节。
3、运动平面 关节有的只能在一个平面运动,有的能在几个平面运动。只能在一个平面运动的关节称“一面运动自由关节”,它包括指间关节,拇指的掌指关节、上尺桡关节、下尺桡关节等。能在二个平面运动的关节称“二面运动自由关节”,它包括第一腕掌关节、饶腕关节等。能在三个平面运动的关节称“三面运动自由关节”,它包括肩锁关节、肩关节、髋关节、掌指关节、手指的掌指关节以及跖趾关节等。
关节的运动方向常用三个平面来表示,即矢状面,冠状面、水平面、三个面互相之间呈垂直关系。
1)矢状面 关节在矢状面的运动为伸,屈运动。围绕冠状轴进行。
2)冠状面 关节冠面的运动为内收,外展运动。围绕失状轴进行。
3)水平面(横断面) 关节在水平面的运动为旋转运动。围绕垂直轴进行。
必须指出,几面运动自由的关节,在运动时,常常不是在一个平面运动,而是在几个平面的复合运动。例如用足尖在地面上划一个圈,完成这个动作,髋关节需要在三个平面进行屈曲,外展、外旋、伸直、内收和内旋。
图2-1表示人体的轴、面和髋关节的三个运动平面,XZ矢状面表示伸,屈运动。YZ冠状面表示外展,内收运动。XY水平面表示内旋外旋运动。
4、运动链 是指几个部位通过关节相连而组成的复合链,因组成运动的关节各有其特定的活动度,这样肢体越远端其活动范围越大。由二个轴向平行的合页关节组成的运动链,每个关节为单轴关节,形成的关节链则为两者相加,成为双轴关节,如指间关节,在指腹上某一点,当远侧指间关节屈伸时,它产生一弧线运动。而当近侧指间关节同时屈伸时,它产生的就不是“点动成线”的运动,而是“线动成面”的运动,这就是双轴活动。它扩大手指的活动度。三个连续的合页关节组成的关节链,如果三个关节轴是平行的,则仍为双轴活动关节,因为远端某点活动仍是“线动成面”。但如果其中一个轴改变方向,该点运动则离开原来的面,成为三轴活动关节。鞍状关节和合页关节形成的运动链,其活动为三轴活动。以拇指为例,腕掌关节为鞍状关节,可有双轴运动。如果掌指关节的指间关节固定不动,则指尖活动可成一园形。如掌指关节和指间关节参加的活动,则指尖活动则超过原来的活动面,而为三轴活动。
肢体系列关节组成运动链,可分为开链和闭链,人体运动链主要是开链,各有其特定运动范围。在这些关节中有单轴、双轴、三轴运动,这样使肢体远端产生最大范围的活动,从而充分发挥其在日常生活和劳动工作中的作用。
5、影响关节活动幅度的主要因素 关节活动幅度(ROM)是评定运动功能的主要指标,ROM减少,肢体出现运动功能障碍,影响日常生活、工作、劳动及运动,影响ROM的主要因素如下:
1、关节结构是否正常。骨质增生,骨性强直,关节囊及韧带挛缩等均影响ROM。
2、原动肌力是否正常。如肌力弱或断裂均影响ROM。
3、对抗肌是否充分放松。如发生痉挛、挛缩均影响ROM。
4、关节疼痛、肿胀等原因。
(二)肌肉的运动生理和神经支配
骨髂肌的重量超过人体体重的40%,肌肉外面包有一层厚的结缔组织鞘,称为肌鞘膜。肌肉两端结缔组织和腱融合,将肌肉固定在骨骼上,肌腱由胶原纤维组成,强韧而无收缩能力。肌肉中有很多肌纤维束,称为肌束,每一肌束包有称之为肌束膜的结缔组织。
1、肌纤维的构造和类型 肌肉是由许多肌纤维组成的,每个细胞是一个独立的功能结构单位,接受神经末梢支配,其主要机能是收缩,一般讲,肌纤维的数目在新生儿期以后就不再增加,肌肉在生长和锻炼后的增大变粗,只是由于各个肌纤维的增大。肌肉几乎不具备再生能力。肌肉大量损伤后,将被结缔组织和脂肪代替。每个肌纤维含有许多肌原纤维,肌原纤维是由肌节连接而成,具有收缩性的结构单位。肌原纤维由许多肌丝组成,肌丝分为粗肌丝和细肌丝两种,粗肌丝由肌球蛋白(myosin)组成,细肌丝由肌动蛋白(acfin)组成。
骨骼肌的肌纤维分为两类,红肌纤维和白肌纤维,两种肌纤维在组织化学和功能方面都不相同。红纤维对刺激产生较缓慢的收缩反应,也称为慢肌。白纤维对刺激产生快速的收缩反应,也称为快肌。红肌较白肌有较丰富的血液供应,因而能够承受长时间的连续活动。而白肌能在短时间内爆发巨大的张力,但随后很快陷人疲劳。红肌和白肌具有不同的神经支配。
运动单位:肌肉收缩必须有完好的神经支配,一个前角细胞,它的轴突和轴突分支,以及它们所支配的肌纤维群,合起来称为运动单位。小肌肉中,一个运动单位只含有很少几个肌纤维,而在一些大肌肉中,一个运动单位所含的肌纤维可达数百条。如:眼外肌有6-12条,而臀肌则可高达150-l600条,运动单位是肌肉收缩的最小单位,一块肌肉收缩时,并非全部运动单位起作用,可仅仅有部分运动单位发挥作用。肢体不运动时,每块肌肉也有少数运动单位轮流收缩,使肌肉处于一种轻度持续收缩状态,保持一定肌张力,不产生动作,维持躯体姿式。
2、肌梭 所有肌肉均含有肌梭。它是一些由数条梭内肌纤维组成的细长结构,有自己的神经和血管供应,整个结构包有一结缔组织鞘膜,此鞘膜又连于肌肉两端的肌腱。肌梭主要是一种感受结构,对肌肉的张力起反应,慢肌较快肌含有更多的肌梭。肌梭的初级感受器和次级感受器都对牵拉敏感,此牵拉可能是外力对梭内肌纤维的被动牵拉,也可能由于梭内肌纤维的主动收缩。由此产生的传人冲动对于脊髓的牵张反射很重要,对于控制运动,维持姿势和肌张力等复杂的中枢调节机制也很重要。
肌梭的梭内肌纤维具有独立的神经支配,肌梭的运动神经元不仅在动态,即整个肌肉处于收缩情况下刺激梭内肌纤维,而且在静态,即肌肉处于安静或驰缓的情况下也刺激梭内肌纤维。
3、肌肉的收缩 骨骼肌是依靠肌丝的滑行而收缩的。肌肉收缩有两种表现形式,一种是在肌肉收缩时肌长度短缩,产生关节的活动,但肌张力基本保持不变,称作等张收缩。另一种是在肌肉收缩时,长度基本不变,但肌张力明显增高,不产生关节的活动,称作等长收缩。
等张收缩又分为两种,一种叫等张缩短,或称向心性收缩,即当肌肉收缩时, 肌肉起止点的两端短缩接近,此类收缩在运动疗法中应用最多。另一种叫等张延伸,或称离心性收缩,肌肉收缩时,肌肉起止点的两端逐渐延伸变长,此时肌肉收缩主要在于控制肢体的正常运动。
通常,肌肉收缩的两种形式都可见到,此如关节屈曲,则屈肌产生等张肌缩。若持物不动,或维持某一姿势不变,有关肌肉长度不变,发生等长收缩,肌张力抵消重物或力的作用。多数情况下是两种收缩形式同时出现,它们的复合作用构成各种躯体的运动形式。
4、肌肉运动的神经支配和控制 肌肉的运动由神经系统支配和控制,神经系统的功能障碍必将导致运动机能的障碍。
1)反射 反射是神经活动的基本形式,运动也是反射运动,是比较复杂的反射,临床常见的反射有保护反射和牵张反射。
(1)保护反射 肢体受到伤害刺激时,受刺激的肢体出现屈曲反应,关节的屈肌收缩,伸肌松驰,因而也称为屈肌反射。这类反射是比较原始的反射,在生理上具有保护性意义,临床上常见的巴彬斯基反射,就是一种保护反射。
(2)牵张反射 有神经支配的骨骼肌,如受到外力牵拉使其伸长时,能产生反射反应使受牵拉的肌肉收缩,即牵张反射。伸肌和屈肌都牵张反射,但脊髓的牵张反射主要表现在伸肌,牵张反射的生理意义,在于维持骨骼肌的张力,这对维持直立姿式非常重要,由于重力影响,支持身体重量的关节趋向于被重力所弯曲,但关节弯曲时,则关节伸肌便受到牵拉,这种牵拉刺激再引起肌肉收缩,因而关节便能保持于直立位置。临床上刺激肌腱,骨膜,肌肉引起的种种反射均属牵张反射。其反射弧度大都相当简单,但他们受高级中枢的控制,失去高级中枢控制时,可以亢进,在脊髓反射弧中断时,它可以消失。而临床上的浅反射,是刺激皮肤或粘膜引出的反射,它是皮肤一肌肉反射,在生理意义上不属于牵张反射,而属于保护性反射,它们的反射弧较长,反射冲动上达皮层顶叶及运动区。因而,在锥体束损伤时,浅反射不是亢进而是消失或减弱。
(3)反射的异常
·反射消失或减弱
可因反射弧的任何部位遭到破坏而引起,临床检查时应注意某些反射在健康人有时也难完全引出,因而单纯对称性反射减弱或消失,不一定是神经系统损害的表现。下肢的腱反射有很大的恒定性,因此下肢反射消失时,必须仔细全面检查神经系统。
·反射增强(亢进)
反射增强说明节段装置(脊髓的、脑干的)反射活动增强。反射增强最常见的原因是锥体束病变,因为大脑皮层对于脊髓节段反射机构的抑制作用是通过锥体束来传递的。但应注意仅仅对称性反射增强,不一定表明有器质性病变存在。如两侧反射不对称,则常常表示有器质性疾病存在,因此判断反射的不对称是非常重要的。
·病理反射
病理反射一般讲是神经系统发生器质性病变时出现的异常反射。主要是Babinski反射及其有关的一组体征。一旦这些病理反射出现,绝大多数情况表示锥体系有器质性病变,但应注意在正常的一岁半以内的婴儿由于尚未直立行走,锥体束的发育不完全,也能见到此类反射,不能认为是病理反射。常见足部病理反射有 Babinski征,Shaddock征,Oppenhelm征,Gordon征和 Schaffer征。
防御性反射也是锥体束病变的指征。在完全性脊髓损伤时,表现特别明显,其特点是,在脊髓横断水平以下的部位进行刺激,经过一段潜状期,瘫痪的肢体仍能“回缩”,但髋、膝和踝关节均能不自主屈曲。
2)随意运动
随意运动是指有意识地执行某种动作,主要是锥体束的机能,由横纹肌的收缩来完成,一般认为皮层的随意运动冲动沿两个神经元传导,一个是上运动神经元,从中央前回皮层细胞发出纤维,终止于脊髓前角细胞(皮层脊髓束)和脑干颅神经核运动细胞(皮层脑干束)。另一个是下运动神经元,自脊髓前角细胞神经运动核开始,其纤维经前根和周围神经而到达肌肉。
3)不随意运动
不随意运动是指不受意识控制的“自发”动作。主要是锥体外系和小脑系统的机能,由横纹肌的不随意收缩来调节。在正常情况下,主要是维持肌张力,管理骨骼肌的协调运动,保持正常的体态姿势,促使伴随运动(如走路时上肢的交替摆动)的顺利进行。
不随意运动是随意运动不可缺少的参与者,即机体必须在两个系统均完整,并彼此互相配合才能圆满完成复杂和有目的随意运动。
4)运动控制
运动系由骨、骨连接和骨骼肌组成,在运动中,骨起杠杆作用,关节是运动的枢纽,而骨骼肌则是动力器官。因此,骨和骨连接是运动的被动部分,在神经系统支配下的骨骼肌则是运动系的主动部分。躯体的运动形式主要有以下三种方式。
反射性运动(reflex movement):形式固定、反应迅速不受意识控制。主要在脊髓水平控制完成。
模式化运动(patterned movement):有固定的运动形式、有节奏和连续性的运动、受意识控制。主观意识主要控制运动的开始与结束,运动由中枢模式调控器(central pattern 1generate,CPG)调控。
意向性运动 (volitional movement):整个运动过程均受主观意识控制,是有目的的运动,需通过运动学习来掌握,随着不断进行运动而趋于灵活,并获得运动技巧。运动的学习过程有认知相、联合相、自动相。认知相是练习的开始时期,需一边逐一确认,一边进行运动。到联合相已出现流畅的协调性运动。自动相中的动作已自动化,注意力减少,运动程序已接近完成。
(1)运动主要由神经系统来控制。根据Horak的运动控制理论“正常运动控制是指中枢神经系统运用现有及以往的信息将神经能转化为动能并使之完成有效的功能活动”。目前关于神经系统调控运动的机制,尚存有分歧,主要有3种学说,即反射运动控制学说、系统运动控制学说和阶梯运动学说。
①反射运动控制学说(reflex model of motor control) 该学说由Charles Sherrington提出。他认为,反射是一切运动的基础,神经系统通过整合一连串的反射来协调复杂的动作。控制运动的主要因素是:(1)周边感觉刺激;(2)反射弧;(3)由反馈控制来修正动作。该学说的不足之处:(1)实验发现:即使缺乏感觉刺激仍可产生动作。(2)在动作执行前,中枢神经系统可修正即将执行的动作。有些动作一旦执行后,就不能修正。
②系统运动控制学说(systems theory of motor control) 1967年由Bernsten提出。他认为运动的控制问题就其周围环境而言,因人而异,而且还要根据个体的要求、环境和目标而不断改变,所以感觉、认知和活动三者之间相互作用。在这个模式中,中枢神经系统并不发出直接的指令,而是各部分一起整体互动,系统地进行整合。该学说的主要观点是:(1)动作控制要以达成动作功能为目标(2)确认身体其他系统对动作控制的影响(3)动作控制需要考虑外在环境因素的影响(4)动作本身也遵循力学定律,相互影响。在临床实践种,系统控制学说强调的是训练应以功能性动作为目的。在对患者进行评价时,除了神经系统因素外,也要确认其他系统对运动造成的影响。系统控制学说较全面、系统,也能考虑多方面的因素。但因为其定义模糊,涉及范围过大,医生不容易掌握患者动作控制的主要问题,给临床应用带来一定困难。
③阶梯运动控制学说(hierarchical control theory) 1940年由Rodol Magnus 提出。他指出脑损伤会破坏皮层的控制系统,同时出现异常反射,造成不正常姿势和动作障碍。同年,Arnold Gesell提出,正常动作发展源自中枢神经系统的逐渐皮层化,皮层化使高级控制中心具有控制低级反射的能力。1978年,Bobath在此基础上提出了神经发育理论,它是目前人们最为熟悉的理论。她指出,中枢神经系统损伤会使正常情况下受控制的低级中枢开始活动,从而引发不正常的姿势和异常的动作方式。以此建立的Bobath疗法目前广泛应用。因为阶梯运动控制学说简便,易掌握,故做重点介绍,同时也可了解掌握神经运动系统的组成及功能。阶梯运动控制学说认为中枢神经系统对于运动的控制呈现阶梯状,一般分3个层次:最高层是大脑新皮层的联络区域和基底神经节,形成运动总的方向策略(strategy),涉及运动的目的以及达到目的所采用的最佳运动方案;中层水平是运动皮层和小脑,与运动顺序(tactics)相关,指平稳、准确达到目的所需肌肉收缩的空间时间 顺序;最低层是脑干和脊髓,与执行动作相关,包括激活运动神经元和中间神经元,产生目的性动作并对姿势进行必要的调整。
(2)运动控制的解剖基础
① 新皮质联合区和基底节对运动的控制 新皮质联合区:与控制运动相关的新皮质联合区主要指顶后皮质和额叶前区,即Brodomann5、7、8区(图2-1)。顶叶5、7区位于第1躯体感觉皮层(3、1、2区)之后,5区接受第1躯体感觉皮层的输入冲动,可综合各种躯体感觉,7区接受高级视觉皮层的刺激,故顶后皮质主要与复合感觉,体象和空间位置相关。该皮层与额叶前部皮质(8区)密切联系,而后者的主要功能是参与抽象思维,制订运动方案和预测动作结果。因此额叶前区和顶后皮质是运动控制的最高中枢,在此水平决定采取的动作和预测可能的结果。
图2-1 大脑的Brodmann分区
基底神经节:是大脑深部的神经核团,包括尾状核,壳核,苍白球、屏状核和底丘脑,另外,中脑的黑质因与基底节相互联系,故也列入基底节范畴。尾状核和核壳核总称为新纹状体,主要接受躯体运动、感觉皮层和额前8区的输入冲动,新纹状体发出纤维到苍白球,后者主要输出冲动到丘脑的腹外侧核,而辅助运动区(supplementary motor area,SMA)的主要皮层下输入冲动来自(VLo)。因此,从皮质到基底节和丘脑,然后又反馈到皮层,特别是辅助运动区,形成一个环路。在此环路中,基底节不仅可通过把皮质广泛区域的活性聚焦到SMA,以促进运动,更重要的是:能作用如“过滤器”, “过滤掉”高级运动中枢下达的不适当运动,因此,此环路的功能之一是随意运动的选择和启动。
皮质→纹状体→苍白球→丘脑VLo→皮层(SMA)
② 运动皮质和小脑对运动的控制 运动皮质:运动皮质位于额叶,包括Brodmann4、6区。4区位于中央前回,6区紧靠4区在其前。6区分为辅助运动区(SMA)和运动前区(premotor area,PMA),SMA位于6区的内侧,PMA位于外侧。SMA与同侧的4、5、7区和PMA以及对侧的SMA相互联系。传入冲动主要来自上述基底节行经丘脑的纤维,皮层下输出纤维较弥散,可到基底节,前角等,大约5%的神经元的轴突形成皮质脊髓束。SMA恰位于采用何种理想动作到如何完成动作的交界区域,在此外来刺激和指令与内在需要相匹配。SMA对于随意运动,特别是复杂运动的顺序安排至关重要。PMA是通过各种感觉信息(视、听和体感)与随意运动相关,当建立一个新的运动程序或根据感觉信息的改变而运动程序发生变化时,可激活PMA。刺激PAM能引发需要许多肌肉共同参与的粗大的刻板运动。PAM损害可导致失用。Brodmann4区,即第1躯体运动区(primary motor cortex,M1),包括额叶的中央前回和旁中央小叶前部。此区具有精确的机能定位,但投影是倒置的,而头面部是正的。在皮质上身体各部位代表区的大小,与运动的精细程度有关,与体积无关,如拇指几乎是大腿代表区的十倍。M1主要输入纤维来自4、6、3、2、1区以及接受小脑冲动的丘脑腹核外侧(VLc),输出纤维通过皮质脊髓束投射到脊髓和脑干的运动神经核团。电刺激此区,可使身体对侧肌肉产生收缩,但眼球外肌、咀嚼肌和咽喉肌是双侧收缩。MI区主要控制随意运动的方向和力量。
小脑:位于后颅窝,容纳延髓。小脑从发生学上分为古小脑,旧小脑和新小脑。古小脑又称前庭小脑,主要接受同侧前庭神经核和前庭神经的纤维,传出纤维主要至同侧前庭神经核,再经前庭脊髓束和内侧纵束,控制躯干肌和眼外肌运动神经元维持身体平衡,协调眼球运动。旧小脑也称脊髓小脑,主要接受脊髓小脑前、后束,楔小脑束的纤维,传出纤维通过前庭脊髓束和网状脊髓束,至同侧脊髓中间带和前角,控制运动中躯干肌和肢带肌的张力和协调。另有部分纤维通过红核脊髓束和皮质脊髓侧束,控制运动中远端肌肉的张力和协调。新小脑,即大脑小脑,与大脑皮质密切相关,接受皮质脑桥小脑纤维的冲动,输出纤维小部分止于对侧红核,大部分止于对侧的丘脑腹外侧核,后者再发纤维到对侧大脑皮质运动区。这样小脑与大脑皮质间形成重要环路,以调节和影响大脑皮质发动的随意运动。在运动过程中,小脑既接受来自皮层的冲动,又接受来自周围深感觉和外感受器的输入信息,因此对皮层始发的运动起“错误监测器”的作用,控制上下肢精确运动的计划和协调。另外研究证实小脑也是运动学习和启动运动的重要部位。小脑损伤表现为平衡障碍,眼球震颤,共济失调,肌张力低下和意向性震颤等。
皮层(4、6、3、2、1和顶后)→脑桥核→小脑→丘脑腹外侧核(VLc)→运动皮质
(3) 脑干对运动的控制 脑干是中枢神经系统中位于脊髓和间脑之间的一个较小部分,自上而下由中脑,脑桥和延髓三部分组成,通过皮质核束支配颅神经运动核以控制头面部肌肉的运动,起自脑干核团的传导束通过脊髓控制头、颈及躯体的运动。
皮质核束:主要由中央前回下部的锥体细胞的轴突集合而成,下行经内囊膝部至大脑脚底中3/5的内侧部,由此向下陆续分出纤维,大部分终止于双侧颅神经运动核(动眼神经核、滑车神经核、外展神经核,三叉神经运动核,面神经运动核支配面上部的细胞群、疑核核副神经脊髓核),支配眼外肌、咀嚼肌、面上部表情肌、胸锁乳突肌、斜方肌和咽喉肌。小部分纤维完全交叉到对侧,终止于面下部肌小面神经核和舌下神经核,支配对侧面下部表情肌核舌肌。
起自脑干的运动传导束:4对传导束源于脑干,通过脊髓前索,终止于脊髓中间神经元,支配近端和中轴肌肉。包括前庭脊髓束,顶盖脊髓束,网状脊髓束和内侧纵束。前庭脊髓束起自延髓的前庭神经外侧核,在同侧前索外侧部下行,主要兴奋躯干和肢体的伸肌,调节身体的平衡。顶盖脊髓束起自中脑的上丘,于导水管周围灰质腹侧交叉越边,主要兴奋对侧颈肌,抑制同侧颈肌活动。内侧纵束起自中脑中介核等,大部分来自前庭神经核。此束的纤维主要来自同侧,部分来自对侧,主要协同眼球的运动和头、颈部的运动。网状脊髓束来自脑桥和延髓的网状结构,大部分在同侧,主要参与对躯干和肢体近端肌肉运动的控制。
(4)脊髓对运动的控制: 脊髓与脑的各部分之间有广泛的联系,在正常生理状况下,脊髓的许多活动是在脑的控制下完成的,但脊髓本身也能完成许多反射活动。
侧索内的运动传导束:在运动控制过程中,来自大脑的轴突主要通过两条通路与脊髓联系。一条是通过脊髓的侧索,另一条是通过前索(如前所述)。侧索通路主要与远端肌肉的随意运动有关,并受皮层控制。侧索通路中,皮质脊髓束是最重要的成分,是中枢神经系统传导束中最长的一条。2/3的纤维起自额叶的4和6区,剩余的大部分起自顶叶的体感区域。来自皮层的轴突通过内囊、中脑,桥脑,到达延髓的腹侧,75%的纤维在延髓、脊髓交界处交叉,向下行程于脊髓的侧索,形成皮质脊髓侧束,支配脊髓前角背外侧和中间灰质的运动神经元和中间神经元,控制四肢的肌肉活动,特别是屈肌。侧索内另一条通路是红核脊髓束,源于中脑的红核,轴突在桥脑交叉,交叉后的纤维加入到脊髓侧索的皮质脊髓束。此束主要兴奋躯干和肢体的伸肌,在调节身体平衡中起作用。在人类红核脊髓束的功能大部分被皮质脊髓束代替。
脊髓的前角运动细胞:运动中枢的各种下行运动命令和脊髓内部的传入,最后均进入脊髓前角运动细胞,称为最后通路。前角运动细胞分为大型的α运动神经元和小型的γ运动神经元。前者发出纤维经前根和脊神经支配梭外肌的肌纤维,引起骨骼肌的收缩。后者的纤维也行经前根和脊神经,支配肌梭内的梭内肌纤维,调节肌纤维的张力,在保持肌张力方面起重要作用(图2-2)。α运动神经元,发出纤维进入前根,分为张力型(tonic type)和位相型(phasic type)。张力型α神经元轴突传导速度慢,支配红肌纤维,维持肌张力,作用于张力性牵张反射;位相型α神经元轴突传导速度快,支配白肌纤维,快速收缩肌肉,作用于位相性牵张反射(腱反射)。γ运动神经元略小些,其轴突止于肌梭内肌。其发出的纤维进入前根,参与肌张力的维持和腱反射。分为静态型(static)和动态型(dynamic),静态型神经元(γ2传出纤维)支配肌梭内核链肌纤维,其感受器对慢牵张较为敏感;动态型神经元(γ1传出纤维)支配肌梭内核袋肌纤维,其感受器对快牵张较为敏感(图2-2)。
运动神经元池:支配一个肌肉的运动神经元群称为运动神经元池,均形成柱形结构,跨越几个结构。池内运动神经元有活动的规律性。在肌收缩加强过程中先是小型运动神经元活动,逐渐大型运动神经元产生活动,这是大小原理。较多的小型运动神经元活动形成不强但持续时间长的肌收缩。逐渐加强而保持长时间收缩,可有效地保持姿势。大型运动神经元活动形成短时间,较强的肌收缩。按大小原理来完成姿势稳定性和运动速度、时机、力量等灵活控制。
前角神经元接受的输入冲动来自后根(单突触反射联系),后角,中间带和下行纤维,下行传导束可直接或间接影响运动神经元。
猫的中胸端横贯性脊髓损伤后,后肢仍可维持正常行走,由此推论脊髓内有产生节律性运动模式的中央模式发生器(central pattern 1generate,CPG)。目前认为脊髓中有步行模式发生器。这一学说是指步行由中枢决定步行运动的顺序(肌肉活动的时间性、空间性模式)。步行中要能维持站立姿势、要有肢位的节律性变化、并能保持平衡才能产生流畅的步行,这些是由脊髓的步行模式调控器负责调控的,此模式调控器又是由脑干的丘脑下步行区、中脑步行诱发区、桥脑步行区所驱动。丘脑下步行区与步行开始机制有关,中脑步行诱发区则接受大脑基底核来的投射、与步行节奏的发生有关。小脑的作用是将步行发起系统的活动与四肢感受器来的信息予以整合再送出,与完成流畅的步行有关,即负责肢体间的协调关系及躯干平衡。
(三)有关的反射与反应
1、脊髓反射 反射弧的中枢局限在脊髓内的一切反射。
1)牵张反射(stretch reflex):由牵拉有神经支配的骨骼肌而瞬间改变肌肉长度时会产生受牵拉的同一肌肉的反射性收缩。感受器是肌梭(muscle spindle)。梭内肌纤维有较粗的核袋纤维与细的核链纤维。传入神经纤维有γ运动神经元纤维,传出神经纤维有Ia、Ⅱ类神经纤维(图2-2)。
图2-2 肌梭与神经纤维
(1)位相性牵张反射:快速牵拉肌腱时产生的牵张反射。腱反射即是位相性牵张反射。叩打肌腱使肌肉快速被牵张,导致肌肉快速反射性收缩。这是通过脊髓中1个突触的单突触反射。肌腱内核袋纤维感受器受到快速牵拉时产生γ1运动神经元放电和肌梭活动,冲动由Ia类感觉纤维传入至前角,由单突触联系将肌肉长度变化信息传至同一肌肉的α运动神经元,产生快速肌纤维的收缩,与肌梭牵张几乎同步。
(2)张力性牵张反射:缓慢持续牵拉肌腱时所发生的牵张反射。缓慢持续牵拉肌腱内的核链纤维时产生γ2运动神经元放电和肌梭活动,冲动沿Ia类感觉纤维传入,在脊髓内与α运动神经元形成多突触联系,由γ环路致肌肉的慢肌纤维发生微弱及持久的收缩,抵抗肌肉的拉长。张力性牵张反射是姿势反射运动的基础,是维持躯体姿势的最基本反射活动。
脊髓的牵张反射主要表现在伸肌,维持站立姿势。
2)腱梭(Golgi腱器官)牵张反射 腱梭是分布于肌肉与肌腱连接处的肌张力感受器,存在于肌腱内的胶原纤维内,与梭外肌相连。其传入纤维是Ib类感觉纤维。梭外肌纤维发生较强的等长收缩时,激动腱梭感受器,沿Ib类感觉纤维传入脊髓,通过中间神经元抑制同一收缩肌肉的α运动神经元,减弱其活动,降低肌张力,保护肌肉不会被过度牵张,并同时解除拮抗肌的抑制,为多突触反射。与肌梭牵张反应互相配合。腱梭牵张反射对肌肉张力改变敏感,由腱梭的抑制作用保护肌肉与肌腱,这在保持站立,调节姿势,保持平衡,控制运动中起重要作用。
3)屈曲反射 屈曲反射也称为逃避反射及伤害感受反射。对肢体的皮肤或肌肉施加伤害性剌激,引起屈肌收缩,伸肌抑制,肢体回撤。感受器为皮肤神经纤维,传入纤维有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类纤维,传到后角及中间神经元,兴奋到几个节段的运动神经元,对屈肌(运动突触)形成兴奋性作用,对伸肌形成抑制性作用。
4)交叉反射(节段性平衡反应) 交叉反射有交叉伸展反射与交叉屈曲反射。
交叉伸展反射(图2-3):予以强剌激后,同侧下肢出现屈曲反射,对侧下肢产生伸展反射。这称为交叉伸展反射。这可由双重相反神经支配来说明。
图2-3 交叉伸展反射 图2-4 对称性紧张性颈反射
交叉屈曲反射:在予以剌激前先伸展肢体、屈曲一侧下肢,另一侧下肢也产生屈曲,这称为交叉屈曲反射。
5)长脊髓反射(脊髓节间反射) 这是反射路径跨越脊髓许多节段的反射。有搔抓反射、前肢后肢反射(四肢间反射)。搔抓反射是用针等剌激背部。产生同侧后肢搔抓后背的有节律运动。前肢后肢反射是动物用四肢步行时出现的反射运动(剌激左前肢后、左前肢屈曲、右前肢伸展、左后肢伸展、左后肢屈曲。)
2、脑干水平的有关反射
1)紧张性颈反射(tonic neck reflex,TNR) 紧张性颈反射中有对称性与非对称性紧张性颈反射。对称性紧张性颈反射(symmetrical tonic neck reflex,STNR,图2-4)是头屈曲后、前肢屈曲、背前屈、后肢伸展,头部后伸则前肢与背的伸肌张力增加、后肢屈肌张力增加。非对称性紧张性颈反射(asymmetrical tonic neck reflex,ATNR,图2-5)是面向侧前肢与后肢伸展、对侧的前肢与后肢屈曲。
翻正反射
图2-5 非对称性紧张性颈反射 图2-6 紧张性迷路反射
2)紧张性迷路性反射(tonic labyrinthine reflex,TLR) 紧张性迷路反射是由重力变化而产生的反射,仰卧位下四肢伸肌的张力增加,俯卧位下屈肌的张力增加(图2-6)。
3)联合反应(associated reaction) 这是在有关抑制作用的神经调节机制不能正常发挥作用时出现的。当中枢神经系统出现障碍时一些肢体的肌肉随意收缩时引起患肢肌张力增高,出现运动。有同侧性,对侧性,交叉性三种。
4)阳性支撑反应(positive supporting reflex)与阴性支撑反应(negative supporting reflex) 剌激足底皮肤,肢体伸展、肌肉紧张的反应称为阳性支撑反应(图2-7),从伸展的肢体足底去除剌激后肢体屈曲的反应称为阴性支撑反应。
图2-7 阳性支撑反应 图2-8 相对于头部的迷路性翻正反射
3、中脑水平的反射
1)相对于头部的迷路性翻正反射(lablyrinthine righting reaction acting on the head)
重力是剌激、感受器是前庭器官的平衡斑及半规管,半规管感受旋转和加速度的刺激,平衡斑感受身体的位置变化,根据变化决定肌肉收缩范围,形成倾斜的头部保持水平的反应(图2-8)。
2)相对于头部的躯干性翻正反射(body righting reaction) 剌激是加于躯干一侧的压力,感受器是躯干的皮肤感受器,反应是头部保持直立(图2-9)。
图2-9 相对于头部的躯干性翻正反射 图2-10 相对于躯干的颈翻正反射
3)相对于躯干的颈翻正反射(neck righting reaction acting on the head) 剌激在颈肌、感受器是颈肌的肌梭,反应先是躯干翻正,然后是骨盆翻正(图2-10)。
4)相对于躯干的躯干性翻正反射(body righting reaction) 因头的旋转而非对称性地加于躯体的压力剌激所诱发,感受器是躯干的皮肤感受器,反应与头的位置无关,是躯干相对于地面回到正常位置的翻正(图2-11)。
图2-11 相对于躯干的躯干性翻正反射
5)视翻正反射(optical righting reaction acting on the head) 由视觉剌激产生翻正头部至正常位置的反应(图2-12)。由视觉控制姿势的方向,人类日常生活中大部分运动要由视觉控制。
图2-12 视翻正反射
6)上肢保护伸展反应(protective extension reflex of the arm) 6个月以上幼儿身体向下方活动时,上肢伸展、手指外展开。在坐位,跪位,立位时向侧方、后方倒下时也会出现同样反应(图2-13)。在成年时构成平衡反应的一部分。
图2-13 上肢保护伸展反应
4、大脑皮质水平的反射 平衡反应是人类姿势反应随大脑发育的同时逐步发育形成的。有了平衡反应,人类才能站立步行,才能使双上肢得以解放。由平衡反应保证了姿势和运动的稳定性和运动性,对保持坐位、立位姿势,步行等动作有重要作用。当机体姿势不稳时,由前庭器官及运动感觉系统等传入刺激引起变化,大脑皮质、基底核及小脑互相协调发挥作用,躯体不断改变重心及支撑面来恢复姿势的稳定,起到主动保护的作用。
1)平衡反应(equilibrium reaction) 身体倾斜或偏离平衡位置后,自动恢复原位置和保持平衡的反应。出生6个月时出现俯卧位平衡反应,7-8个月时出现仰卧位平衡及坐位平衡反应,9-12个月时出现膝手位平衡反应,12-21个月时出现站立位平衡反应。相对于头部的视翻正反射
2)跳正反射(hopping reflex) 在单脚站立下身体被向前后,左右快速推动时产生跳跃、而改变脚的位置的反应。(图2-14)
图2-14 跳正反射
3)长时程(long-loop或long latency)反射 命令人体保持在一定姿势并抵抗予以的外力干扰,此时在脊髓性的牵张反射之后会出现时程长的反应。若命不抵抗外力则反射不出现。这个反射在维持姿势,完成随意运动时发挥作用。
(四) 随意运动的控制
随意运动的中枢构成:首先由内外界剌激产生运动的企图,从企图形成运动编程需对环境和外界的情况进行感知觉和判断。在网状激活系统的作用下中枢的清醒程度提高。剌激内容传至中枢皮质形成知觉、认知。由边缘系统尤其是丘脑及其相关区域对知觉加以情感定性,形成运动的动机。基于知觉和判断由高级皮层中枢决定运动方式。再由皮质联合区经三个路经将信息传至皮质运动中枢。在这个过程中形成运动程序。再由皮质运动中枢向脑干及脊髓发出运动命令。大脑皮层运动中枢经锥体束及锥体外束传至脑干及脊髓。锥体束与锥体外束与运动准备和姿势调整也有关。由脑干及脊髓再传至肌肉形成运动。运动编程与大脑的皮质联合区、运动区、感觉区、边缘系统、基底核、新小脑有关。实施运动阶段中要将从大脑运动区来的信息向脊髓、肌肉传导,运动系统完成运动。小脑参与此过程,并且通过感受器(视觉、肌肉感觉)来随时调整运动。
运动编程是指在以往的经验基础上,神经系统内部建立起联系机制使产生姿势调节与运动。如果存在有某一个代表性运动程序,则将有关大小、时间等有关变量代入后即可自动进行运动。一般在进行运动前需运动中枢选择好肌肉、确定肌肉收缩量、肌肉收缩的顺序、运动的时间顺序等,即先进行运动编程。可控制运动的变量有时间、距离、方向、顺序、时机、肌肉选择与力量大小等。
运动有快速运动与慢速运动之分。在快速运动时难以进行运动的纠正,运动中不受周围反馈的影响。快速运动时肌肉活动模式是程序化的。由运动编程决定运动过程。
为了能正确地按意图及目的进行运动和行为,可由运动中身体的感觉输入来连续控制运动,由视觉反馈来间断反馈控制的是闭环控制(closed loop control),而当运动从开始即已决定好,开始至结束无改变的控制是开环控制(open loop control)。
慢速运动时、是由视觉、肌肉感觉等反馈来控制进行正确运动。反馈的控制是闭环控制。当出现目标值与实际有误差时,则边纠正边完成附合目的的运动。
日常动作中快速运动与慢速运动是混和存在的。运动控制也是开环控制、闭环控制均参与。需要灵活性的运动则要先产生利用反馈的慢运动、再反复进行、形成无意识的运动。
运动准备状态:在开始随意运动之前,为有效地完成运动,上级中枢将运动意图及外界环境信息向下级中枢传递,使脊髓运动神经元的兴奋性发生变化。先予以信息后,肌肉活动水平提高,反应时间缩短。这也与中枢神经的清醒状态有关。网状结构调节清醒状态及中枢神经系统的活动水平。
姿势和运动的调控是多系统参与,多层次的神经系统功能发挥作用的复杂体系。
学习要点:1、运动控制的三个学说是什么?
2、简述大脑的运动控制。
3、简述小脑的运动控制。
4、简述脑干及脊髓的运动控制
5、简述主要的反射有哪些。
6、简述随意运动的控制。
第二章 骨骼肌肉系统运动学
一 头、颈和躯干
椎骨、肋和颌骨具有多种用途:保护器官(脊髓、内脏);提供生命功能(呼吸、咀嚼和吞咽);支持头、臂和躯干对抗重力;传递上、下肢的力,并为手的功能、运动和其他活动提供稳定性和运动性。脊柱的前部(椎体和椎间盘)为负重、吸收震动和各方位的运动,脊柱的后部则保护脊髓,限止运动,以及为躯干和肢体的肌肉起杠杆作用。
(一) 骨
1.脊柱的正常弯曲 从后面看,正常的脊柱是垂直的。当弯曲躯干时仍保留线性排列。从侧面看,脊柱呈明显前后的生理性弯曲,这种弯曲增加脊柱对轴性压力的抵抗。在出生时仅有二个凸向后的弯曲,当婴儿从俯卧位抬头和建立坐的能力时,颈部脊柱变得凸向前。当儿童站立和步行时,由于腰大肌的张力,使腰椎向前凸出。到10岁左右,脊柱的弯曲已与成人相似,共有四个弯曲即颈曲(凸向前)、胸曲(凸向后) 、腰曲(凸向前)和骶曲(凸向后)。头部及其以下节段的重心都落在脊柱上三个弯曲的凹侧。在站立位,脊柱腰部正常是脊柱前凸位。在直坐位,骨盆和骶骨向后旋转,腰曲减小。
当正常人站立,慢慢地屈头颈和躯干时,从侧面看一系列的棘突向后展开突出,无平坦或成角区域。从后面看脊柱侧屈的也产生棘突均匀性的弯曲。如这种均匀性的丧失、变直或成角都提示骨骼的异常,可伴有或不伴有疼痛和功能的丧失。
2.不可触及的结构 脊柱的后方和侧方都埋藏在肌内,又不能从前面进行触诊,所以脊柱每个部分的一般形态和特征,只能从去肌肉的脊柱标本和图谱上来学习,其要点有:
(1)脊柱的生理弧度:即颈曲、胸曲、腰曲和骶曲。
(2)椎骨的一般特征:椎骨有颈椎7个,胸椎12个,腰椎5个。每块椎骨有椎体、椎弓(根和板),二者围成的椎孔。椎弓上的七个突起:一个棘突、二个横突、二个上关节突和二个下关节突。相邻椎体之间有椎间盘。
(3)椎体前、后面有前纵韧带和后纵韧带将所有的椎骨连接起来。连接椎弓之间的韧带有黄韧带、横突间韧带、棘突间韧带、棘上韧带和项韧带。
头颅,应识别下列骨性标记:上项线以及与其平行的下项线;在枕骨大孔两侧的枕髁,它与第一颈椎的关节面构成寰枕关节;枕髁的外侧有颈静脉突,它作为颈后短肌的附着如头侧直肌;在枕骨大孔的前方为枕骨的基底部,它位于寰枕关节运动轴的前方,为头深层的屈肌附着之处,如头长肌和头前直肌。
下颌骨有体、支和支上端的髁突和冠突。静止时,髁突位于颞骨的下颌窝内,组成颞下颌关节。当张嘴时髁突向前下方移动,到达关节结节的下方。关节结节在下颌窝前方在颞骨的颧突根部。冠突为颞肌的附着处。
3.可触及的结构 在耳垂的后方可摸到颞骨的乳突的最下部。在直立位时,若头稍向前屈使胸锁乳突肌放松,则能更清楚地触到。当头后仰时胸锁乳突肌变得紧张,仅能摸到乳突的前下部。
从乳突向后可摸枕骨的上项线。在其中线的汇合处隆起称枕外隆凸,有项韧带、斜方肌和很多颈后部的肌的附着。
在外耳门的前方可摸到下颌骨的髁突;当张口或转动下颌时,可感到髁突在下颌窝和关节结节的下方运动。
临床上可用下列结构来标志特殊椎骨的高度:舌骨为第三颈椎平面(舌骨可在下颌骨下方触及)、甲状软骨为第四、五颈椎的高度、环状软骨弓为第六颈椎平面、胸骨角为第四胸椎椎体平面、胸剑连合为第十胸椎椎体高度、髂嵴最高点的连线通过第四腰椎棘突、髂后上棘为第二骶椎高度。
第一和第二颈椎:
第一颈椎称寰椎,有一对横突,它比其他椎骨的横突更突向外侧,可在乳突尖的紧下方摸到。由于该区对压力较敏感,建议在摸别人之前先在自己身上摸。寰椎的后结节是棘突的残迹,位置较深可在第二颈椎棘突的上方摸到。第二颈椎(枢椎)的棘突较大和隆起,所以容易摸到。
第三~六颈椎:
这些椎骨的外侧部有许多突起和结节,这些结构可在低头使颈部肌肉松弛而摸到。这些椎骨的横突较短,但被椎动脉穿过;并有突向外侧的关节突,因而其外侧区不平整。它们的棘突短而分叉,虽然被项韧带覆盖,但还可在中线摸到。
第七颈椎(隆椎):
在颈椎中由于它的棘突最长、较粗大、不分叉故最为明显,因而在大多数人均易摸到。但有时第一胸椎的棘突也同样的突出。当头前屈时更易区分它们。在这区域二个突起似乎一样大小,就可认定为颈7(C7)和胸1(T1)的棘突。
胸椎和腰椎:
当人向前弯,整个脊柱屈曲时,椎骨的棘突彼此稍分开,并在胸区和腰部可摸到。隆椎的棘突为计数椎骨棘突的始点,这对大多数人来说是正确的。但脊柱也存在很多的个体变异,如个别棘突发育不太好,就难于定位;棘突稍向外侧偏移也很常见。
在胸区棘突斜向后下,呈叠瓦状,因此一个椎骨的棘突接近位于下位椎骨椎体的高度。在腰区棘突粗大呈垂直的板状,水平伸向后方,因此棘突的高度接近于同序数椎骨椎体的高度。椎骨形态的改变是逐步的,因此最下的二个胸椎类似于腰椎,棘突较水平,相当于该椎骨与下一个椎骨之间的椎间盘高度。
骶骨和尾骨:
在触诊时,骶骨的背面像是脊柱背面的直接延续。骶中嵴为骶椎棘突的残迹,它们互相融合。在骶中嵴两侧的粗糙的骨面为韧带、筋膜和肌附着之处。骶骨的近似边缘可沿髂嵴向后内来决定,骶骨就位于两髂骨之间。在髂后上棘内侧的凹陷即为骶髂关节后面。
骶骨的尾侧与尾骨相续。这二块骨形成一个明显向后凸的弯曲,所以尾骨尖在二个臀隆起之间的深层。假如人坐在硬椅的前份,然后身体靠在椅背上,那末尾骨就可能感到与椅子接触。
胸廓
胸廓由后面的12个胸椎,前面的胸骨和侧方的12对肋组成。胸廓外面的大部分均可触到,但第一肋由于被颈部结构和锁骨覆盖因而触及它有些困难。肥胖者触摸最后二根浮肋也有一些困难。肋紧邻脊柱的部分被肌所覆盖但从肋角处开始可向外、前、下可触及其全程。第1~7肋的前端附于胸骨,第8~10肋则经上位肋软骨间接与胸骨相连,而第11~12肋的远端则游离。
当检查左侧的肋时,建议被检查者将左手放在头顶来牵拉左侧的胸廓。这样肋就互相稍分开一些,并使胸廓下部肋与髂嵴的距离加大,这样浮肋更容易摸。在病理的情况下,如严重的脊柱侧曲,肋实际上已到达髂嵴,可压迫神经而产生疼痛。
胸骨
胸骨从上方的胸骨柄和胸锁关节向下到剑突均可触及。
(二) 关 节
脊柱的运动节段是由二个相邻的椎骨、椎间关节、椎间盘的软组织、纵韧带和节段间韧带以及关节囊组成。椎间盘和两侧的关节突关节形成一个三角,因此一处的运动必导致另二处的运动。大多数的椎骨连结可作六个自由度的运动,那就是前后弯曲(屈、伸)、侧弯(侧屈)、旋转、前后切、侧切和牵拉压缩。
1.前椎骨连结结构
1)负重的椎体、椎间盘、纵韧带构成前椎骨结构。椎体的生物力学功能包括抵抗来自上方的体重的压力、肌收缩的压力以及抬高、拉、推所产生外来负荷的压力。椎间盘保护关节突关节免遭压力而损伤,并允许和限止脊柱的运动。每一个椎间盘有三部分组成:纤维环、髓核和二块透明软骨。纤维环包绕了中央的髓核。髓核为含有80%或更多的水份的胶冻状结构。二块透明软骨板位于纤维环、髓核与椎体之间。纤维环的纤维从上位椎骨的椎体下缘到达下位椎骨的椎体上缘,各层的纤维方向互相交替形成交织,这样能约束相反方向的运动。椎间盘占有脊柱全长的25%。
当负重或肌收缩时,力从椎体传到椎间盘,通过富有水分的髓核将力作用于周围的纤维环使其膨出来吸收力和限制运动。但在大多数负重的情况,力并非作用在椎体的中心,而是在椎体前部、后部或侧方。这样纤维环压力产生在力的附近,而对边受到牵张力,来减轻对椎骨的压力。
2)髓核含有大量的水,并具有亲水性。白天站立和行走产生的压力使髓核丧失少量的水分,而在睡眠或休息时由于髓核的压力减小,水分又得到重储存。因此人早晚的身高有2cm的差异。到了20岁左右供应椎间盘血管消失,髓核对丧失水分的重储存能力减退。由于提重物和年龄的增长产生的微损伤使纤维环的纤维成分增加,而能复原的弹性成分相对减少。年龄的增长使30~50岁的成年人的纤维环易遭受损伤,继后髓核脱出而压迫神经根。而50岁以上的人可能由于椎间盘高度变小,易发展为胸部脊柱后突即驼背。
3)纵韧带:前纵韧带和后纵韧带覆盖在从枢椎到骶骨的椎体的前、后面。前纵韧带宽而强厚附于纤维环和椎体的边缘。椎体与韧带之间有血管通过椎体表面的孔进出椎体。前纵韧带是限制后伸,在腰骶区它还支持突向前的弯曲(腰曲)。后纵韧带较窄,附于纤维环和椎体的上缘,并不附于椎体,它覆盖了一个动脉、静脉和淋巴管丛和滋养孔。这些脉管通过此孔进入椎体。后纵韧带略能阻止脊柱前屈,但其杠杆作用很差,抗张强度相对较低。但当前屈时后纵韧带变得紧张,迫使滋养孔将血管丛内液体挤进椎体内,这机制认为是能增加椎体抗压的能力。
当这些韧带(包括黄韧带)从脊柱除取后,发现这些韧带都能回缩,因此猜测椎间盘正常受到韧带的预应力,在椎间盘和韧带之间存在一个力的平衡和抗运动的系统。
4)椎间盘的压力:通过尸体和活体研究,记录腰椎间盘的压力,证实在正常的椎间盘:①髓核的中心为流体静力学性作用;②椎间盘内的压力与负荷压力(一直到230kg)呈线性关系;③髓核支持大约负荷压力的1.5倍,纤维环为承受力的1/2;④作用于纤维环周边的力达负荷压力的4~5倍;⑤两侧的关节突关节支持约1/5的承受压力。压力通过髓核广泛地分布在正常椎间盘内,而纤维环可能作为一个液体或抗张结构发挥作用。
2.后椎骨连结结构: 后椎骨连结是由椎弓、横突、棘突、两侧的关节突关节、关节囊和韧带组成。关节突关节是上位椎骨的下关节突与下位椎骨的上关节突之间的关节。关节突关节的主要功能是控制椎骨运动和防止椎间盘过度的剪切、屈、侧屈和旋转。运动的方向和幅度由关节突关节面的方向来决定,这个方向从颈椎到腰椎发生变化。
黄韧带是连结相邻椎骨的椎板之间,共有23条。因为有大量的弹性成分而呈黄色。它产生对椎间盘的预应力和抗前屈。黄韧带的纤维覆盖关节囊的前面,产生关节囊的张力防止关节突关节运动时对关节囊的挤压和损伤。此外黄韧带的纤维与棘间韧带延续,而棘间韧带移行为棘上韧节,棘上韧带在项部移行为项韧带。横突间韧带是连接相邻的横突之间。
棘上韧带和棘间韧带十分有效地阻止脊柱的前屈运动。这韧带系统的附着离椎体距离比脊柱的肌更远,因此有杠杆作用上的优势。此外棘上韧带特别在腰区有较大的抗张强度。
联结运动(coupling motions) 脊柱连结产生的运动很少是单纯的面运动而是组合的运动,即称联结。当一个向前的水平面力作用于一个椎骨时就可产生较简单的偶联。这椎骨在Z轴上向前移(前切),并绕X轴(屈)向前旋转。这是由于关节突关节的关节面方向以及由纤维环、脊柱韧带、筋膜和肌限止运动而产生偶联。
脊柱最大的联结运动是侧屈和旋转。在1°~2°运动后,侧屈总是伴有旋转而旋转总伴有侧屈。早在1969年,有人提出了联结在机械原理的本质,即当一个可弯曲的柱,首先在一个面上弯曲,然后再作垂直第一个运动面的弯曲,此时必然产生绕本身长轴的旋转。
在病理性脊柱侧曲(脊柱侧凸)能看到脊柱运动联结的效应。在严重的胸右腰左侧弯的病人,驼背峰见于右侧胸后部而凹陷的胸廓在左侧,这是由于脊柱向侧弯的凸边旋转,肋骨也随椎骨旋转而形成驼背。轻微脊柱侧凸的病人,在站立时驼背不明显,当向前弯腰时,就可看到在胸区两边的不对称性。
3.颈区: 枕骨、寰椎和枢椎形成颅椎区。这里的关节特殊化,仅有2或3个运动自由度。寰枕关节是由寰椎的上关节面和枕骨的枕髁组成,二个寰枕关节联合运动产生头与脊柱之间的运动。寰椎的上关节面为一椭圆形的浅窝,位于椎管两侧;枕髁则为相适应凸起关节面。这种结构提供了对头颅的支持,且不影响通过枕骨大孔的结构并提供头部所需的运动。
寰枕关节的主要点头运动是发生在矢状面上,其运动为通过两侧枕髁的额状轴。可用两示指尖各放在两侧乳突尖端显示该轴的大概位置。寰枕关节还可做小量的侧屈,但受到相当大的限制。
寰枢关节包括三个关节:寰枢正中关节和两个寰枢外侧关节。寰枢正中关节由枢椎的齿突和寰椎前弓后方的关节面组成关节,齿突后方有强厚的寰椎横韧带。这样齿突就位于寰椎前弓和寰椎横韧带所围成环内,允许寰椎环绕齿突旋转。这运动轴垂直通过齿突,颈区旋转大约50%运动在寰枢关节。
在典型的颈椎连结中,关节突关节的关节面方向由水平逐渐变为在水平面与额状面之间的45°角。关节面的方向和松弛而有弹性的关节囊允许在这二个面上运动。在前屈时上关节突滑向前上方,在后屈时则滑向后下。在向右侧屈时,左上关节面向前上,而右上关节面则向后下,产生椎体旋向右,棘突旋向左。
正常 脊柱颈部的直立姿势是凸向前。前屈成为直线而后伸时由于棘突的接触而中止。
除允许和控制运动外,颈区的关节突关节还能分担头的部分重量,因为它们在额状面的角度为45°。由于4.5kg重量的头无论在坐位或直立位均需由颈椎的长力臂来支持,且每天达16小时或更多,又无休息,因此这种分担就有一定的意义。
4.胸区: 胸椎支持头和躯干并允许它们的运动,还保护心、肺、大血管,提供呼吸运动的关节,供呼吸肌以及躯干和上肢肌的附着。
关节突关节的关节面的方向为额状位。这方向限制了屈和前切运动,允许作侧屈,但肋和胸骨又限制了这些运动。脊柱胸部的伸也被棘突的接触所限制,总的伸运动为达到胸椎呈直线。典型胸椎前、后屈的运动范围为4°~6°,侧屈为6°,旋转为8°。下位胸椎受肋的限制较少而关节面的方向逐渐转为矢状位,这里椎骨间的运动更类似腰部的运动,即增加屈伸和侧屈运动,减少旋转运动。
肋椎关节: 肋与胸椎的侧面形成二个滑膜关节,即肋头关节和肋横突关节,总称肋椎关节。典型的肋头关节是肋头(第2~9肋)与相应的胸椎椎体的上肋凹,椎间盘和上位椎骨的下肋凹相关节,而不典型的第1、10、11和12肋仅于相应胸椎的椎体肋凹关节。第1~10肋的肋结节与相应胸椎横突肋凹构成肋横突关节。这二个关节的前方均有韧带加强。第2~7肋的肋软骨与胸骨组成滑膜关节,而第一肋为软骨连结;第8~10肋的肋软骨分别与上位肋软骨关节;第11~12肋的外侧端游离。
通过肋头关节和肋横突关节的轴作旋转运动,使肋的前端作提升和下降的运动。上位肋较水平,因而提升运动使胸廓的前后径增加;而下位肋较斜向下方,因而提升时能增加胸廓的横径。检查者一手放在胸骨的上部另一手放在上胸部的背面,然后令被检查者深呼吸就可感到胸廓前后径的增加;假如将二只手放在胸廓下部的侧面作深呼吸就可感到胸廓横径的变化。
除参与呼吸功能外,肋的结构和关节还保护生命器官并参与维持脊柱胸部的稳定性。
5.腰区: 腰椎的椎体以及椎间盘较大,前纵韧带和髂腰韧带强厚,在直立位时能承受头、躯干、上肢的主要重量。腰椎关节突关节面呈半月形,位于矢状和额状面上。在T12和L1矢状位的关节面比大于额状位,以后逐渐增加额状位关节面的比例,到L5~S1则额状位的关节面大于矢状位。这种关节面的方向能阻止旋转和前切运动。
成年人腰部前屈到脊柱处于直线位上;后屈从T1~L1的12°增加到L5~S1的20°;侧屈则从上腰椎的6°减至下腰椎的3°。
当椎间盘退行性变使椎骨间隙变窄时,关节突的顶端搁到上位或下位椎骨的椎板上,从而导致70%的压力经关节突传递。上述情况也可发生在正常人长期站立后,因为椎间盘的高度下降和站立时的脊柱增加前凸位。因此下背部发生的模糊不清的疼痛可能是关节突关节的关节囊的压力和微损伤所致。
在站立位时前屈可产生对关节突关节关节面和关节囊结构较大的力。在尸体上发现关节突关节的关节囊韧带提供39%被动前屈的阻力、椎间盘为29%、棘上韧带和棘间韧带为19%、黄韧带为13%。
6.腰骶关节:在站立位时,腰骶关节处有明显的脊柱成角,因此腰骶关节由于从上传来的体重使它遭受到很大的前切力。关节被强厚的来自L4~L5髂腰韧带以及骶髂韧带加强。这些韧带主要限止侧屈运动,但也限制屈、伸和旋转。L5和S1的关节突关节面方向接近额状位,因此能防止第五腰椎过度的前切。这些结构的弱化或变异可能导致腰椎在骶骨上滑向前方。这在临床上称为脊椎前移症。
7.胸腰筋膜:也称胸背筋膜,是一强健的复合结构,它像一条巨大的韧带连结肋、椎骨、髂骨和骶骨之间,还连结后椎骨间韧带系统和三块躯干肌。这筋膜系统提供提举重物越过头和用高速投掷物体时稳定躯干的特殊能力。
胸腰筋膜有前、中、后三层。前层最深,附于腰椎横突向外覆盖腰方肌。中层由强健的横行纤维组成,内侧附于腰椎横突,外侧附于第12肋和在外侧缝(lateral raphe)附于腹横肌。后层覆盖于背部,内侧附于棘突和棘上韧带,上方与夹肌的筋膜交织,下方附于骶骨,并与臀肌的筋膜交织,外侧附于肋和髂骨;在外侧缝处,它成为腹内斜肌的起点。
此外,胸背筋膜还提供一个支持带,包裹竖脊肌和多裂肌。
这种连结允许大量的力作用于胸腰筋膜、棘突和后韧带系统,产生伸腰运动和屈腰的阻力。这些力包括当上肢固定时背阔肌的收缩;腹内斜肌和腹横肌的收缩;竖脊肌的收缩以及前屈躯干如去捡地板的某些物品时。
(三) 肌
头、颈和躯干肌在中线两侧成对排列,当两侧肌收缩时产生矢状面上的前屈和后伸的运动。当一侧肌收缩时,则在额状面或横断面产生侧屈或旋转运动。更通常是,在承受重力、附肢肌收缩以及地面的反作用力时,颈肌和躯干肌协同收缩来稳定脊柱。
1.颈前肌: 头前直肌和头侧直肌均起于寰椎横突。前者肌纤维向内上止于枕骨大孔前面的枕骨骨面,后者肌纤维向上附着枕骨的颈静脉突。两者均由第1、2颈神经支配。解剖学作用为双侧同时收缩产生头在寰椎上作前屈运动。头侧直肌对头的内外侧控制或单侧收缩使头的侧屈时均具有很好的杠杆作用。
1)头长肌和颈长肌:头长肌起自第三到六颈椎的横突,肌纤维向上覆盖了头前直肌,止于枕骨基底部刚好在头前直肌止点的前方,由第1~3颈神经支配,解剖学作用为两侧同时收缩产生头和上颈椎的前屈,单侧收缩产生颈的侧屈和旋转。
颈长肌是三部分肌的复合体,覆盖在寰椎前弓到第三胸椎椎骨的前外侧面。垂直部的肌纤维附于第2~4颈椎椎体到第5~7颈椎和第1~3胸椎的椎体;上斜部和下斜部则起于第3~6颈椎的横突,上斜部纤维止于寰椎前弓,而下斜部的肌纤维下降止于第1~3胸椎的椎体;由第2~7颈神经支配;解剖学作用为屈颈。在行走、咳嗽、吞咽时其作用增强,具有稳定颈部的功能。
将手指放在胸锁乳突肌的内侧、脊柱颈部的前外侧,深触能摸到头长肌和颈长肌。被检查者旋转头,使同侧的胸锁乳突肌松弛,然后用另一个手来抵抗屈颈,就可能感到这些肌的收缩。
2)前、中、后斜角肌:斜角肌起自下六个颈椎的横突止于第一肋前部上面或第二肋前部(后斜角肌),斜角肌的起点刚好在头长肌和颈长肌斜部止点的下方。因此就有一条从枕骨前面经颈椎到第一和第二肋的拉力直线。它们由第3~8颈神经支配。当两侧斜角肌收缩时能屈颈,一侧收缩时可侧屈颈并旋向同侧;当脊柱颈部固定时,斜角肌能抬高第一、二肋。在无颈长肌收缩作颈前屈时,两侧斜角肌的收缩能增加颈曲的前突。
当深呼气时,将手指放在胸锁乳突肌之后,刚好在锁骨的上方,可摸到前斜角肌和中斜角肌的止点处。在直立位,当头作抵抗旋转使同侧的胸锁乳突肌松弛也可触及该肌。
第5颈神经到第1胸神经的前根和锁骨下动脉通过前斜角肌、中斜角肌和第一肋之间(斜角肌间隙),锁骨下静脉则在前斜角肌的前方经过。这些肌的变异、增生或痉挛可造成对上述神经根或锁骨下动脉的压迫,产生疼痛和功能丧失,称为胸廓出口综合征(thoracic outlet syndrome)。近来则称胸廓入口综合征(thoracic inlet syndrome)。
3)胸锁乳突肌(SCM): 是颈部最浅表的肌之一。它以二个头分别起自胸骨柄上缘,并覆盖部分胸锁关节和锁骨的内侧部上缘,止于颞骨的乳突和枕骨的上项线。它由副神经(C1~C3)支配。解剖学作用:一侧收缩头转向对侧(见图2-1),颈屈向同侧;两侧同时收缩则伸头、伸颈。大多数解剖教材记载该肌两侧收缩为屈颈,由于胸锁乳突肌跨过所有的颈椎,就需要脊柱的肌协同收缩来固定脊柱颈部才能产生屈的作用。若没有脊柱肌的协同收缩,胸锁乳突肌单独的收缩则为伸头和增加颈曲的前凸。
因为胸锁乳突肌附着在胸锁关节上,所以还可被认为是呼吸辅助肌。哮喘发作或呼吸困难的患者,可见胸锁乳突肌和其他辅助肌在吸气时收缩。
4)辅助颈屈肌:有许多的小肌对咀嚼、吞咽、说话十分重要。这些肌均属辅助颈屈肌,包括颈阔肌、舌骨上肌(二腹肌、茎突舌骨肌和肩胛舌骨肌)。这些肌的主要作用是固定舌骨、甲状软骨和下颌骨。当咀嚼肌固定下颌骨时,在抗阻屈颈时可摸到舌骨上、下肌的收缩。当长的颈屈肌麻痹时,这些肌可产生一定的稳固颈的作用,但在仰卧位时不能抬头。当呼吸困难吸气时,这些肌也可看到无效的收缩。
2.颈后肌
有很多肌在脊柱颈部的后面,比前组强厚,这说明后群肌的强厚是为了伸颈的需要。颈部的神经行于这些肌之间,有时可压迫这些神经而产生张力性头、颈、肩的疼痛。
1)枕下肌 有四块深层的小肌连接第1、2颈椎和枕骨之间。头后大直肌起自枢椎棘突,头后小直肌则起自其上方的寰椎后弓上,它们的肌纤维向上呈扇形分开止于枕骨的下项线。下斜肌连于枢椎棘突和寰椎横突之间,上斜肌则从寰椎横突连于枕骨下项线外侧部。它们由枕下神经(C1)支配。解剖学作用:两侧枕下肌收缩可使寰枕关节作伸头动作,一侧收缩时可产生侧屈头和在寰枢关节旋转。有人认为这些肌和颈前部短肌是提供对头位置的精细控制。当仰卧颈部肌松弛时,用手指可能摸到这些肌。
2)横突棘肌 横突棘肌连结于横突和棘突之间,包括回旋肌、多裂肌和半棘肌。回旋肌最深,它附着于横突与上位椎骨棘突的基底部。回旋肌很困难与其浅表的多裂肌分开。多裂肌起于横突,肌纤维斜向内上跨过2~5个椎骨,最后止于上2~5位椎骨的棘突。头半棘肌和颈半棘肌在横突棘肌中位于最浅表,它们起于上六位胸椎的横突,向上止于枕骨下项线上方(头半棘肌)和第二到六颈椎的棘突(颈半棘肌)。
3)竖脊肌 竖脊肌为许多椎后肌的总称,或称骶棘肌。这些肌从骶骨到枕骨依次相续。它们联合功能是伸脊柱或阻止脊柱前屈。这些肌从内侧到外侧分别称棘肌、最长肌和髂肋肌。根据其附着的范围又可分别在其名词前冠以头、颈、胸和腰等,但并非每块肌在这四区都存在。
颈髂肋肌起自第3~6肋的肋角处止于第4~6颈椎的横突。头最长肌附于上五位胸椎的横突和第2~6颈椎横突和颞骨的乳突。在颈区,浅表的竖脊肌分为头夹肌和颈夹肌。它们起于项韧带的下部和上三位胸椎的棘突;头夹肌向外止于乳突和枕骨上项线,颈夹肌则止于上位颈椎的横突。这两块肌全部被斜方肌和肩胛提肌覆盖。它们由第1到第4胸神经的后支支配。解剖学功能:两侧的颈竖脊肌收缩使寰枕关节和脊柱颈部的后伸,一侧收缩则产生侧屈,其中某些肌的拉力线内有一个在旋转方向上的矢量。
3.背深层肌
背深层肌(即背固有肌)与颈后肌延续,包括深层的横突棘肌群和较浅层的竖脊肌群。它们的功能是伸脊柱和防止脊柱塌陷。腰方肌、腰大肌、背阔肌、腹内斜肌、腹横肌和胸腰筋膜均辅助上述功能。
1)横突棘肌 横突棘肌为介于横突间,棘突间或横突棘突之间的多而小的肌束,可跨过1—5椎骨。
横突间肌:附着相邻的横突之间;棘突间肌在相邻棘突之间的棘间韧带两侧。从其机械拉力线来看,横突间肌和棘突间肌能侧屈和伸脊柱。但这些肌的截面积小,因附着点就在运动轴附近,杠杆作用不佳。所以这些肌并不像是产生力或力矩来运动或稳定躯干的肌。有些研究者已猜测这些小肌的功能是参与精细监控椎骨间的位置关系和肌的长度-张力关系。
多裂肌是由起自棘突的总腱的许多肌束组成,这些肌束越过2~4个椎骨后,止于胸椎的横突、腰椎的乳突、髂嵴后缘和骶骨。其深层的回旋肌常包含在多裂肌内。在腰区,多裂肌位于背沟和骶沟内,肌束有一条接近直角的垂直拉力线到棘突。由于体积大和良好的杠杆作用,因而多裂肌对腰部的后伸有较大的力距。在站立位,多裂肌所产生的力矩用来防止屈和前切力。多裂肌深部的肌束也附于关节突关节囊,因此可使关节囊在运动时免遭挤压。
2)胸部和腰部的竖脊肌: 竖脊肌或髂腰肌以强有力的腱附于第11胸椎到第5骶椎的棘突(骶中嵴)、骶骨、骶结节韧带、骶髂韧带、髂嵴后部和臀大肌的肌纤维。从此起点深浅两层肌束经腰、胸和颈区上行。腰最长肌和腰髂肋肌的深部有许多起自髂后上棘附近和髂嵴的肌束组成,这些肌束行于多裂肌的外侧,其中最长肌止于腰椎横突的内侧部,髂肋肌则止于第1腰椎到第4腰椎横突的尖端。这些肌提供了强有力稳定脊柱腰部和压腰椎到骶骨上以及后剪切力,特别在下腰区。
这些肌的浅层为胸最长肌和胸髂肋肌。它们以长腱起自骶骨、髂嵴和腰椎棘突。其肌束向上,其中最长肌止于所有的肋和胸椎横突;髂肋肌则止于下位的6~8肋。在腰区的长腱形成了覆盖竖脊肌的深层的腱膜。当一侧收缩时,这些肌对侧屈脊柱均有很好的杠杆作用。当两侧收缩对脊柱有后伸作用。
当被检查者俯卧抬高躯体的上部时,在腰部和下胸部很容易看到竖脊肌群的作用。在直立时也能摸到它们,在摆动躯干向前或向后时也可观察到它们(前摆时肌紧张,后摆时肌松弛)。这些肌对侧屈和旋转躯干也有作用,在这些运动中触摸该肌群并分析其作用。在步行的每一步都可感到腰区的竖脊肌群在收缩。
3)腰方肌: 腰方肌是一块较大的肌位于后腹壁,腰大肌与竖脊肌之间。该肌起于竖脊肌起点外侧的髂嵴上,肌纤维向上止于第12肋和第1~3腰椎的横突。它由第12胸神经到第3腰神经支配。解剖学作用为降第12肋和侧屈躯干。在直立位时,腰方肌离心收缩使躯干向对侧侧屈;向心收缩时复原,这块肌较大并有极好的杠杆作用来防止脊柱在额状面的弯曲。
在仰卧放松竖脊肌时,该肌较易触摸。触诊的手指应放在竖脊肌附着点外侧的髂嵴上,令被检查者抬高臀部即可感到肌收缩。但这动作对腰方肌并非特异,因为竖脊肌、外侧的腹肌、背阔肌(若上肢固定)都参与此动作。
4.前外侧的躯干肌: 前外侧躯干肌除了支持腹腔脏器,参与呼吸运动外,还能侧屈和旋转躯干等运动。它们组成一个有多层大肌鞘;各层的肌纤维方向也不同,这样可增加肌层的强度。腹外斜肌和腹内斜肌肌纤维与胸部的肋间外肌和肋间内肌相似。
白线是腹部前正中线上的纤维带,附于剑突与耻骨联合上缘之间。白线是由两侧腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌腱交织形成的。
1)腹直肌 腹直肌位于白线两侧,起自胸骨剑突和邻近的肋软骨,止于耻骨联合附近的耻骨骨面(耻骨嵴)。纵行的肌纤维内横插3~4条腱划,第三条在脐的稍下方或脐平面。它由第5-11肋间神经和肋下神经支配。解剖学功能为屈躯干。
肌发达的强健者,在屈躯干时腹直肌的全长均可看见,在脐上方还可看到三个隆起的肌腹;脐下的腹直肌一般无腱划间断肌腹。但在矮个子其最下部常看不见。肥胖者腹直肌的腱划和境界都不太容易看到,但当仰卧位抬头时,可触到肌的张力。在脐上白线较宽。
2)腹外斜肌 腹外斜肌构成腹壁浅层。它的肌腹位于腹直肌外侧,覆盖在腹外上区。它以肌齿起自肋的前外侧部,并与前锯肌的肌齿间插,它的最下部肌齿则与背阔肌间插。其上部纤维向前下经腱膜交织于白线,下部纤维则经腱膜止于耻骨结节,髂前上棘和髂嵴。它由下位肋间神经(T7~T11)和肋下神经支配。解剖学作用为一侧收缩使躯干转向对侧,并向同侧屈曲。
由于腹外斜肌肌纤维斜向前下,在屈并旋转躯干时可见该肌强力收缩特别在做抗躯体上部重量的运动时,一侧收缩躯干转向对侧;两侧收缩时则可产生无躯干旋转的前屈运动。当屏气或咳嗽时,该肌也见两侧收缩。
3)腹内斜肌 腹内斜肌被腹外斜肌覆盖,为腹肌的第二层。它分布的区域与腹外斜肌相似,但肌纤维方向相反。它起自腹股沟韧带的外测半、髂嵴、胸腰筋膜,肌纤维扇形分开止于耻骨联合附近的耻骨骨面和白线以及最下位的3~4肋,此处腹内斜肌的肌纤维方向与肋间内肌的纤维方向延续。它由下位的肋间神经、肋下神经以及髂腹下神经的肌支(T9~L1)支配。解剖学作用为一侧收缩躯干屈向同侧,并旋转躯干向对侧的肩。
触诊时腹内斜肌不易与其他腹肌区分,但当躯干旋转向左侧。在腹左侧的腹肌张力至少有一部分是腹内斜肌所致。在这运动中,腹外斜肌的作用线在右侧,而腹内斜肌作用线在左侧,两者互相延续成为一条线。由这二块肌来完成躯干的旋转。
4)腹横肌 腹横肌组成腹壁肌的最内层。它起自下位肋、胸腰筋膜、骼嵴和腹肌沟韧带的外测1/3,肌纤维横行经腱膜止于白线。它由下位肋间神经、肋下神经、髂腹下神经和髂腹沟神经(T7~T12)支配。解剖学作用为增加腹压。
在深呼吸时,在下位肋与髂嵴之间的腹壁前外侧区感到紧张,这紧张部分由腹横肌所致。
5)肋间外肌和肋间内肌 肋间外肌和肋间内肌位于肋间隙内,可看作腹外斜肌和腹内斜肌在胸部的延续。肋间肌连结二根相邻的肋,所有的肋间肌一起组成了包裹胸腔的二层肌鞘。肋间肌由肋间神经支配,作用为提肋和降肋。
假如想将手指插入肋间隙内,则即遭到肋间肌的阻抗。在使肋间隙增宽和变窄的躯干运动中可能感到这些肌。例如在坐位或立位举左手过头,然后侧屈躯干向右侧,那末左侧肋稍分开,然后再恢复到直立位。在这运动的两个过程中,当肋间肌在作抗重力时,特别是复原的动作中,左边的肋间肌可摸到。
6)膈 膈是一个肌腱性穹窿分隔胸腔与腹腔。肌上有孔和裂孔,这些裂孔和孔分别允许主动脉、下腔静脉和食管通过。此外在腰起部腰肋弓的后方有神经、奇静脉、腰大肌和腰方肌经过。膈起自胸骨剑突和下六位肋软骨及其邻近肋的内侧面以及跨越腰大肌和腰方肌的腰肋弓和二个膈脚(附着于前纵韧带和第1~3腰椎椎体)。膈的肌纤维向上并向中心汇聚,止于中心腱形成膈穹窿。它由膈神经(C3~C5)支配。解剖学作用为吸气。
将食指尖放于胸廓前面的紧下方,拇指放在另一侧;要求被检查者用膈呼吸,此时膈的中央部分下降,对腹部脏器施压造成腹部隆起。这通常误称为“腹式呼吸”。
5.头颈和躯干肌的功能
1)平衡头和脊柱:头颈躯干肌在维持直立位时的功能可与牵拉索支持一根直立杆的作用相似。当杆保持垂直时牵拉索的力是平衡的而且很小。但当杆开始倾斜时在对侧牵拉索将增加力来保持其稳定。另一种保持平衡的方法就是增加多根牵拉索的力,将杆牢牢压入地面。在人体内这两种机械例子都被运用,常常是同时进行,涉及这种平衡的肌有:
前:枕下肌、头长肌、颈长肌、斜角肌、胸锁乳突肌、腹直肌、腹内斜肌、腹外斜肌和腰大肌
后:枕下肌、横突棘肌和竖棘肌
外侧:斜角肌、胸锁乳突肌、腰方肌、腰大肌、腹内斜肌和肋间肌
正常在放松的直坐位或直立位时,这些肌仅与姿势摆动有关的小量周期性活动。头部或头、躯干、上肢的重心移动或拉或推躯干可直接激活大多数肌的收缩来抗上述的力使躯干恢复平衡。
假如这些肌群中有一块肌麻痹,患者呈现的姿势与消除重心的肌收缩有关。如腹肌麻痹,人在坐位或站位均带有躯干稍向前屈,这样竖脊肌就可用向心或离心收缩来控制躯干前屈运动。规律就是为了姿势控制,头或躯干偏向患侧。在上述例子中,若人向后倾斜使头臂和躯干的重心落在脊柱轴的后方,此时运动控制丧失,人就会跌倒。当人坐在椅子的边缘上,将一个手的手指放在腰竖脊肌处,另一个手的手指放在腹直肌的上部,就会感到躯干的伸肌和屈肌之间相互作用。当臀部轻微地滑向前或后时就感到这些肌交替的收缩和松弛。
2)躯干的运动和脊柱的稳定: 横突棘肌和竖脊肌的拉力线是带有脊柱的伸、旋转和侧屈方向力的矢量成分。用肌电图证实当抗重力伸脊柱或离心收缩前屈时,这些肌产生最大收缩。患有这些肌麻痹的人,在俯卧时不能伸脊柱,在直立位时不能伸直脊柱。
虽然在侧屈、旋转、深呼吸时,横突棘肌和竖脊肌都有较大的活动,但这并不表示这些肌就是这些运动的主动肌。最通常的是在脊柱旋转时背肌作为协同肌稳定脊柱,阻止主动肌所产生的不需要动作。如腹外斜肌有极其良好旋转躯干的杠杆作用,但也能屈躯干。在旋转躯干时对侧腰多裂肌的肌电活动增加,但在旋转和回到中线的两个动作中,其肌电活动是一样的。这说明这肌电活动可能最主要是为了稳定脊柱。在侧屈的整个运动中均发现竖脊肌和多裂肌的肌电活动,但小心保持侧屈运动真正在额状面时,则不出现这些肌的肌电活动。这例子也证明背伸肌不是侧屈的主动肌。这动作是由对侧的外侧腹肌、腰方肌、腰大肌离心收缩完成脊柱旋转,同样这些肌的向心收缩恢复到直立位。
腰大肌是一附着于T12~L5椎体,椎间盘和横突的肌。在闭链运动中腰大肌是一个主要动作肌和躯干的固定肌。例如从坐位站起来时,腰大肌能抬高头、上肢和躯干;并在无依靠的坐位时,它能防止躯干后倒。在屈腰时,分析腰大肌的拉力线发现该拉力线通过脊柱屈运动轴的前方或通过该轴。但在后伸时,该拉力线通过该轴之后。因此不管脊柱腰部的位置如何,腰大肌是起稳定脊柱的作用。
躯干肌的一个重要的功能是固定胸廓、骨盆和脊柱。当肢体运动时就可稳定颈部、肩部和髋部肌肉的起点。在仰卧位,头和颈的屈肌协同地伴有腹直肌强力的等长收缩来固定胸廓。当抬腿时,所有腹肌均活动来固定骨盆和脊柱腰部。所以通过改变下肢的力臂长度(屈膝或伸膝)或抬一条或二条腿的方法,可做出一套锻炼虚弱腹肌的项目。肩部的抗阻运动如伸-收(为胸大肌的一个动作)可造成腹肌的活动,特别是同侧的腹外斜肌和对侧的腹内斜肌。
在俯卧位竖脊肌有相似的活动,伸髋产生背伸肌的协同收缩来固定骨盆。若将上肢放在头上,然后将下肢抬起来,背伸肌将自动收缩。
3)前屈和抬高(膝伸直):当人站立屈髋去触脚趾时,发生伸髋肌(主要是腘绳肌)和竖脊肌的离心收缩来控制屈髋和脊柱的向前弯曲。同样这些肌的向心收缩,使躯干恢复直立位。
现代理论认为躯干能承受大的前屈运动的能力是来自脊柱后方的韧带、胸腰筋膜、腹横肌和腹内斜肌所产生的被动态力或主动态力的复合体。这理论根据伸髋肌(腘绳肌、臀大肌、大腿内收肌等)提供巨大的力来下降或抬高躯干,由于这些肌的肌腹大并有杠杆上的优势所以能产生这样大的力。这些力必须通过脊柱腰部传送到身体的上部,而脊柱腰部处的肌相对较小而且杠杆臂又短。当脊柱腰屈曲时竖脊肌的拉力线几乎与脊柱平行,仅具有很小的力量。在这位置竖脊肌的收缩不产生伸脊柱腰部的作用,但它能增加对椎间盘压力。
当脊柱腰部前屈位时,后韧带(关节突关节囊、棘间和棘上韧带以及胸腰筋膜)被动地支持巨大的力,然后由伸髋肌来抬起躯干。当头上肢和躯干以及附加重量的重心接近髋关节运动轴时,竖脊肌的活动可完成脊柱的伸。腹横肌和腹内斜肌收缩通过附着的外侧缝加入胸腰筋膜上的侧向的动态力,这两侧的力和腹内压增加防止来自上方的头、上肢、躯干的负荷对胸腰筋膜的被动延伸。
胸腰筋膜附着到腰椎棘突的几何形状提供了附加的力。胸腰筋膜的浅层和深层交叉形成许多尖端朝向外侧缝而基底覆盖二个椎骨的三角形。腹横肌和腹内斜肌收缩产生力导致两椎骨棘突的靠近。当上肢固定如引体向上时背阔肌产生相似的力作用于胸腰筋膜。
4)蹲起和蹲下:从地面上提起物体的方法之一是屈膝、屈髋以及背屈踝关节。蹲起可用二种骨盆和脊柱的位置:①腰部脊柱前凸位的骨盆前倾;②脊柱后凸位的骨盆后倾。根据躯干的位置,在提物时竖脊肌的肌电活动是不同的。当躯干在脊柱前凸位,肌电活动大于屈曲位,最大肌电活动在提物开始时。蹲下则需小腿三头肌、股四头肌和伸髋肌的离心收缩,当脊柱前凸位时还伴有竖脊肌的等长收缩。当脊柱在后突位膝伸直屈髋时,竖脊肌的肌电活动减弱和抑制。
无论何种方法提物,重要因素是将重物靠近身体的重心来减小背部的力矩和避免扭转,因为这种力矩和扭转可伤害关节突关节以及进一步增加椎间盘的压力。
5)功能性活动(附肢和躯干肌) 运用上肢来抬高身体的动作有引体向上,俯卧撑,从坐位推起,拐杖行走等。这些运动的主动运动肌是肘关节屈肌(引体向上)、肘关节伸肌(推起)、肩关节内收肌和伸肌以及降肩胛骨肌的向心收缩,腹肌和躯干伸肌的等长收缩也同样重要。它们能防止躯干延伸时椎间关节的牵开。当脊髓损伤造成腹肌和躯干肌麻痹时,不管患者的手臂有多强健但他不能抬高自己的躯体。在手臂固定的闭链运动中,背阔肌(C3~C6)和腰方肌(T12~L1)提供很强大的力使骨盆接近臂或胸廓。这二块是重要拐杖行走的肌,拉起髋部。从抬高的躯干下降时就需同样的肌离心收缩。
站起和坐下,深屈膝,上楼或下楼均有相似肌活动的形式。当下肢放松时将手指尖放在髌韧带和腘绳肌腱,然后令其站立就会感到这两组肌的强力收缩。从坐或蹲位上站立或上一级楼梯都需股四头肌的向心收缩来伸膝以及伸髋肌特别是腘绳肌的向心收缩来伸髋。竖脊肌的等长收缩来保持和头和脊柱的直立位。下降身体去坐或蹲下或下一级楼梯则需股四头肌和腘绳肌的离心收缩来屈膝、屈髋以及竖脊肌的等长收缩。
在开链运动中股四头肌和腘绳肌有拮抗关系但这关系在支持、抬高或下降身体的闭链运动中这种关系改变为协同收缩。
推或拉一物体如抽屉或门就需躯干的高度稳定,来产生有效的推或拉力。推的动作使腹肌和屈髋肌活动,这样躯干不能伸直;而拉则背肌和髋伸肌活动所以躯干不能屈。在俯卧撑也是同样道理,在撑上期主要动作肌为伸肘肌、盂肱关节的内收肌和伸肌以及肩胛骨的外展肌的向心收缩。为了维持挺直的躯干前面有腹肌、屈髋肌和伸膝肌的等长收缩。除竖脊肌保持颈部伸直外,其他的背肌相对不活动。上肢的肌离心收缩,躯干前部的肌和小腿肌继续等长收缩,来使躯体回到原来的位置。
6)呼吸和咳嗽 用于吸气的主要肌为膈、肋间外肌和斜角肌,其中膈产生最大吸气能力的2/3。深呼气为腹肌和肋间内肌。正常平静呼吸时,仅有吸气肌的收缩,呼气则由这些肌的松弛(或离心收缩)以及肺的被动弹回(弹性组织和肺泡表面液体所产生的表面张力)来完成。
当锻炼或深呼吸活动如肺活量测定或咳嗽时,所有主要呼吸肌、辅助呼吸肌和呼吸固定肌都活动。辅助吸气肌有胸锁乳突肌,胸小肌,舌骨上、下肌等。胸大肌和前锯肌在深吸气时也有活动。而深呼气则为腹肌的收缩。当手放在大腿上或桌上固定上肢时背阔肌也可协助深呼气。当咳嗽时可看到背阔肌有明显收缩。
斜方肌上部、竖脊肌、腰方肌在深呼吸时都有活动,但这可能是更多作为稳定肌而不是的呼吸的主要肌。在咳嗽时竖脊肌强烈收缩用来防止躯干的前屈,因为当腹肌收缩时就可产生前屈躯干的作用。当咳嗽、喷嚏、屏气时,背部有损伤的人就会感到剧烈疼痛,产生了反射性背部伸肌的收缩。
(四) 颞下颌关节
颞下颌关节是人体中最常用的关节之一。在咀嚼、说话、呵欠、吞咽、喷嚏等功能中,下颌关节估计每日要运动1500-2000次。这关节可做张嘴、闭嘴、前突、回缩和下颌骨在颞骨上作侧向偏斜等动作。正常张嘴闭嘴都在直线上没有侧方偏斜。在张嘴时,牙之间可放置三个指的宽度,运动时无卡嗒声响,触压咀嚼肌也无疼痛。
1.颞下颌关节的组成 颞下颌关节是由下颌骨髁突的下颌头与颞骨的下颌窝和关节结节所构成滑膜关节。成年人下颌头的额状面的为矢状面的宽2倍,并有很大的关节面。关节面被纤维软骨所覆盖。有可动的关节盘将颞下颌关节腔分为上、下二个。后方关节盘附着于很厚的结缔组织称两板区(bilaminar zone)。这两板区被富有神经、血管的疏松组织分开。这些疏松组织正常时不会遭受巨大的关节力影响。关节盘内、外侧分别附于髁的两侧边缘,前面附于关节囊和翼外肌。当张口时这样的附着关系可使关节盘与下颌头一起向前移动。关节囊的外侧有颞下颌韧带加强;该韧带上方附于关节结节(深)和在其前方的颧弓(浅),呈扇形向后下,前者附于下颌头的外侧面,后者连于下颌颈的后外侧面。关节囊和韧带限止下颌骨的运动特别是下降和退缩。下颌骨的前突由茎突下颌韧带所限制。
2.颞下颌关节的运动 张嘴发生在下关节腔内的下颌头的旋转,随之关节盘与下颌头一起在上关节腔向前移位,到关节结节的下方。所以颞下颌关节是一个在可移动基底上的屈戍关节。闭嘴则为反向的移动和旋转。将手指放在耳屏的前方,令被检查者慢慢张嘴就可触到下颌头的运动,若将手指尖放在外耳道的前壁也可触及下颌头的后部。当张嘴时,下颌头向前离开检查者的指尖,闭嘴时则到原处。下颌关节另一种运动是前突、退缩和侧向偏斜(这包括内外侧的移位运动)。下颌的功能运动就是这些运动的结合。在咀嚼时,它们称为切和磨,前者用来切断食物,后者则为挤压和研磨食物。
3.肌
1)闭口肌: 有三块有力的闭嘴肌,即颞肌、咬肌和翼内肌,它们均属三叉神经支配。颞肌起自颞窝,肌纤维汇聚经颧弓的深层向下以腱止于下颌骨的冠突。若将手指放在颞窝处,令被检查者咬紧或退缩或侧向旋转下颌骨均可摸到此肌。咬肌起自颧弓,分成深浅两部,肌纤维在下颌支表面向下止于下颌支下部外侧面和下颌角。将手指放在颧弓的下方下颌支表面,令其咬紧即可触及此肌的浅部。深部可用戴手套的手指放到牙和颊之间尽可能靠近耳,然后再令被检查者轻轻咬合,就可感到咬肌深部的强烈的收缩。咬肌也具有小量向外侧力的成分。翼内肌在下颌支的深面,几乎是咬肌的一个镜像。翼内肌起自蝶骨的翼窝内,止于下颌支下部的内侧面和下颌角。咬肌和翼内肌形成一个像吊索样结构包绕下颌支。除了有大而垂直的作用力外,还有向内侧力的成分与咬肌的向外侧力对应。若将手指放在下颌角的内侧面,令检查者轻轻咬合可感到翼内肌的收缩。
2)张嘴肌:在直立位时,正常静息的下颌骨位置为唇闭合,上、下颌牙分开几毫米,这是由颞肌低水平活动的结果。减小颞肌的活动以及重力足可使嘴张开。下颌快速或抗阻张开时则需翼外肌、二腹肌和舌骨上、下肌的收缩。
翼外肌具有水平方向的拉力而咬肌和翼内肌为垂直方向的拉力。翼外肌起点有二个头,上头位于内上方附于蝶骨大翼,肌纤维大约以45°角向外下;下头起于蝶骨外侧翼板下部的外侧面上,肌纤维呈扇形以较水平的方向的后外侧。这二个头止于下颌颈,也常止于关节盘。翼外肌为三叉神经支配。
由于翼外肌位置较深,触摸和肌电纪录均很困难。根据解剖学的拉力线,它的作用能使下颌骨前突、下降和侧方移位。翼外肌上头的可能功能为在咀嚼时前突下颌骨将其稳定在关节结节的后面。下头的主要功能为下降和前突下颌骨。
二腹肌由二个肌腹组成位于口腔底。前腹附于下颌骨下缘(近)中线的内侧面,后腹则附于颞骨的乳突切迹,二腹以中间腱相连,而中间腱借纤维环附于舌骨体。在张嘴时前腹和后腹均有明显的肌电活动。在吞咽动作的某些过程中,二腹肌的前后两腹为拮抗性收缩。二腹肌的前肌为三叉神经支配而后腹为面神经支配。
在舌骨固定时下颌舌骨肌和颏舌骨肌也参于降下颌骨的作用,当下颌骨固定时则能提舌骨。
4.临床应用 最多见为颞下颌关节机能障碍,文献报道正常人涉及颞下颌关节的不正常体征或症状的发生率为20%-80%,女性多于男性,并随年龄而增加。由于颞下颌关节与咀嚼肌关系密切,这些肌广泛附着头、颈、肩和上胸部。因此颞下颌关节的功能障碍的疼痛可涉及耳、头、面或另其胸上1/4区,因而未被识别。相反,在其他区域的不正常也可造成颞下颌关节的功能障碍。
发生在头部的损伤如交通事故、自行车柄击中下颌和跌倒时枕部着地,此时这些颞下颌关节的损伤不能及时诊断和治疗。因为当时可能有更严重的血管或脑的情况。牙关紧闭、磨牙症、经常的牙龈咀嚼、用牙咬坚果、颈部的牵引、长期拇指吸吮或用口呼吸、牙咬合不正或长期张大嘴的牙科手术均可产生长期反复的微损伤。在职业性或运动性活动中,反复的不正常的力可致颞下颌关节的疼痛和功能障碍。这些活动包括专业水下呼吸的潜水员的伸头位,小提琴家紧闭牙关的头前倾斜位,举重运动员紧咬牙关和自由式游泳运动员的不对称口呼吸。
姿势的偏斜如旋前足、一条短腿或脊柱侧凸均可造成肩高度的不对称以及改变头颅力的头倾斜。在矢状面上头前伸姿势可产生颅脊柱关系很大的改变。头前伸姿势是一种常见的姿势的异常可造成腰痛,腰曲的丧失,驼背,习惯性或职业性弯腰坐位姿势或颅颈损伤。通常头前伸位的患者在X片中显示丧失正常弯曲,头长肌、颈长肌短缩和常处于收缩状态。因头在颈处于过伸位,看不到地面上的东西。然后这种姿势可造成枕下伸肌、舌骨上肌的缩短和舌骨下肌的延长,并造成下颌的重新定位和咀嚼肌的过度活动,可能压迫在后方的C1和C2区产生颅面疼痛。如此复杂性说明颞下颌关节不能单独的考虑,在许多实例中必须行牙科、理疗等多学科的治疗才能有效地恢复其功能。
三 肩复合体
(一) 骨
参与上肢运动与躯干之间运动的骨性部分有:胸骨、肋、锁骨、肩胛骨和肱骨。
1.胸骨:胸骨在胸廓的前部,从上端的剑突到下端的胸骨柄均可摸到。
2.锁骨:锁骨的内侧端膨大,与胸骨柄构成胸锁关节,从胸骨端向外至肩峰端全长均可触到。注意锁骨的弯曲:它的内侧部是凸向前,而外侧部是凹向前。外侧端也膨大,在触诊时它像一个粗隆。
3.肩胛骨:宽而扁的肩峰可在肩关节的上方摸到。它与锁骨的连结为肩锁关节,被肩锁韧带覆盖,因此很难正确触及。大多数个体在该区可摸到两个骨性隆起,一是肩峰,另一是锁骨。在这两个隆起之间即为肩锁关节。
随肩峰向后为肩胛冈,它横行到肩胛骨的内侧缘(脊柱缘),在那里变平坦并形成一个光滑的三角形区域。肩胛冈的上方为冈上窝,下方为冈下窝。因为冈上、下窝都有肌填充,所以不能得其深度,特别是冈上窝。若肩肌放松,肩胛骨的内侧缘和外侧缘(腋缘)容易摸到。肩胛骨的下角为内、外侧缘的交会点。上角因有肌覆盖不易摸。前方,在锁骨的下方可摸到喙突。
关节盂容纳肱骨头,不能触及。盂上结节(肱二头肌长头的起点)和盂下结节(肱三头肌长头的起点)也不易摸到。
4.肱骨:若臂放在身体侧旁并内旋,在肩峰的稍远侧可摸到大结节。确定大结节后,外旋肩关节,检查的手指可随大结节变动位置。当充分外旋时,大结节不再摸到,它的表面被厚厚的三角肌覆盖。大结节上有三个肌附着的面,但无法用手摸清楚。当肩关节外旋时,可触到小结节。肱骨的近侧端也可经腋窝去触摸,因为腋窝内许多血管神经,所以触摸动作要轻柔。外科颈在肱骨头和结节远侧的较细小之处,肱骨上端的骨折易发生在此。
肱骨干的近侧有从大、小结节延伸下来的大、小结节嵴,两者之间有结节间沟。这些结构均不易摸到。当肱骨旋转时,结节间沟随之旋转,到完全外旋时,该沟位于肩峰的垂线上。
(二) 关 节
肩复合体的骨连结形成三个关节:胸锁关节、肩锁关节和盂肱关节。当上肢在运动时,肩胛骨可自由地在胸壁上滑动(肩胸“关节”);在屈和外展运动时,肱骨头滑到肩峰的下方(肱上“关节”)以及肱二头肌长头腱在结节间沟内滑动。任何一个真正的关节或功能性关节的疼痛或运动限止都可导致肩的功能不全。
1.肩胸关节 前锯肌起自第1-9肋的前外侧面,经肩胛骨和胸壁之间,止于肩胛骨的脊柱缘。较大的运动发生于前锯肌筋膜和胸壁筋膜之间。由于非骨性关节,所以这种运动面称为假关节或功能性关节。肩胸关节的正常功能对上肢的灵活性和稳固性十分重要。肩胸关节提供了肱骨运动的一个可移动的基础,所以增加了臂的运动范围,保持三角肌在臂上举时良好的长度-张力关系;当臂上举或用手倒立时,肩胸关节提供了盂肱关节的稳定性,吸收震动;在截瘫病人在用拐杖步行或从坐位上推起时,肩胸关节则能抬高身体。
肩带运动的定义
这些名词用于肩胛骨的运动,也用于锁骨的运动(胸锁关节)
提肩:锁骨的肩峰端和肩峰向上朝向耳的运动,约为60°。
降肩:肩峰锁骨区向下的运动。静息的坐位,约能下降5-10°。
在截瘫病人用拐杖走路或推动轮椅时,这运动对固定肩胛骨和抬高躯干很重要。从最大的提肩位开始,降肩能抬高躯干10-15厘米。
前突:锁骨的肩峰端和肩胛骨沿胸壁向前的运动。这运动能使肩胛骨脊柱缘离开后正中线13-15厘米。这种运动又可称肩胛骨的外展。
后缩:锁骨的肩峰端和肩胛骨沿胸壁向后移动,接近后正中线,又称肩胛骨的内收。在胸锁关节处肩胛骨的前突和后缩的运动幅度大约为25°。
肩带的向上-前-下-后运动即提肩、前突、降肩和后缩的结合形成了一个环转运动,当然也可反方向的环转。在这运动中,胸锁关节为运动的轴心,肩峰的运动轨迹为环形。因为肩胛骨以肩锁关节与锁骨相连,所以胸锁关节能调节肩胛骨的位置,使肩胛骨紧贴胸壁。
下面描述发生在肩锁关节的肩胛骨旋转运动。
上旋:是肩胛骨的关节盂向上,下角在胸壁上向外下的运动。在肩关节完全屈曲时,为最大的上旋范围。
下旋:是肩胛骨的关节盂向下的运动。当臂后伸将前臂横置于腰部时,将发生完全的下旋。上旋和下旋的运动幅度约60°。
2.胸锁关节 胸锁关节是唯一直接连接上肢与胸廓的关节。肩带连同整个上肢借肌肉、韧带和筋膜悬于颅和脊柱颈部。这种悬挂结构的位置部分取决于重力作用,部分取决于锁骨。锁骨限制肩带各方向的运动,特别是向前方向的运动。在医学文献中已报导锁骨缺如的病例,这些个体能够运动他们的肩向前可使肩的尖端几乎能碰到他身体的前部。在完全切除锁骨的病例中,切除侧的肩运动范围与健侧一样。伸肩、内旋和外旋肩的最大的等速力矩也是一样。但屈肩肌、展肩肌和收肩肌却丧失50%等速力矩。
锁骨的横向旋转
除提肩、降肩、前突和后缩外,锁骨可在胸锁关节上沿其长轴旋转约40°。当肩外展或屈曲90°后,才发生这种横向旋转,这对肩胛骨完全上旋和肩的完全屈曲或外展十分重要。如锁骨的旋转被阻止,臂上举只能到110°。
当臂上举大于90°,胸锁关节开始到达最大的上举时,这时轴的旋转即发生。锁骨的上旋是由于肩锁韧带(斜方和锥状韧带)紧张所致。这两条韧带也限制肩胛骨与锁骨分离。
3.肩锁关节 肩锁关节是一个在肩峰内侧缘和锁骨的肩峰端之间的滑动关节。这关节将肩胛骨和锁骨连在一起进行相似的运动的同时伴有每块骨自身的运动。关节有三个轴和三个自由度,这些运动就是提、外展和旋转的运动。
肩锁和胸锁运动结合的作用是允许肩胛骨运动,所以当肩胛骨的肋面仍保持紧贴胸壁时,关节盂就可按其需要朝向前、向上,或向下。胸锁关节和肩锁关节运动范围的总和等于肩胛骨的运动范围。
4.盂肱关节 虽然盂肱关节为球窝关节或万向关节,有三个自由度,但骨的稳固性差。半球状的肱骨头搁在又小又浅并带倾斜面的关节盂上。环绕在关节盂的边缘为一个软骨性关节唇。松而薄的关节囊覆盖于肩胛颈和肱骨解剖颈之间。关节囊的表面积两倍于肱骨头的表面积,正常人的关节腔内可容纳10~15毫升液体。
韧带和腱加强了关节囊。喙肱韧带连于肩胛骨的喙突和肱骨的大、小结节之间,在大、小结节处形成肱二头肌长头腱的通道。上、中、下盂肱韧带连于盂唇和肱骨颈、小结节之间,增强了关节囊。喙肱韧带和上、中盂肱韧带支持游离上肢(向下悬挂),并在小量外展时限止其外旋。下盂肱韧带形成像有前、后两条环绕肱骨头的吊带。O'Brein等(1990)认为这条韧带是外展肩的主要的稳定装置。在这位置,韧带不同部分的紧张限制内旋和外旋。
肩部的深层肌借其腱与关节囊纤维层交织,加强了关节囊。在前方,肱二头肌长头腱起自盂上结节和盂唇。腱在囊内弓状越过肱骨的头,然后出关节囊在结节间沟内下行。当肱二头肌长头腱在囊内时,它被反折的滑膜所复盖;因此,腱并不与腔内的滑液接触。肱二头肌的强力收缩如屈肘手持重物时,产生使肱骨头下降力。产生这种作用的力类似于一根绳子一端固定然后绕过一物体而下拉另一端所产生对物体的力。这种力对肱骨头下压阻止了头的上升,否则肱骨头就会挤压在肱骨头与肩峰之间的肱骨上组织,而导致这些组织的损伤。
后方,肱三头肌长头有一个宽厚的腱起自肩胛骨的盂下结节。该腱与关节囊的后部交织并成为关节囊后部的一部分。
旋转肌腱袖 四块产生盂肱关节内旋和外旋的肩肱肌与关节囊交织一起并形成它们在肱骨结节上的止点。前方,肩胛下肌以宽阔的腱止于肱骨小结节。在外展低于90度时,这腱覆盖肱骨头。这是一个被动稳定装置,可防止肱骨向前方半脱位。关节囊和肩胛下肌的下部是限制外旋的主要结构。上方,冈上肌止于肱骨的大结节上部;后方,冈下肌和小圆肌与关节囊交织止于大结节的下部。这些腱在外展的前半过程是限制内旋的主要结构。当打击肩峰或喙突或喙肱韧带时,就可能损伤旋转肌腱袖结构。这种损伤常发生在需要上举上臂的运动中,如做超过头高度的工作或需要投掷的体育活动。
运动轴和许可的运动
当肩胛骨固定并阻止在胸锁关节、肩锁关节或肩胸关节运动时,盂肱关节仅有下列的运动范围。屈发生在矢状面上,其横轴通过肱骨头,可作约90°的屈曲。下盂肱韧带变得紧张限止进一步的运动。伸与屈相反。当臂到达身体的后面,称为过伸。由于上、中盂肱韧带的限止,过伸的范围为40°~60°。外展发生在额状面上,沿矢状轴进行。外展运动的范围取决于盂肱关节的旋转。当完全内旋时,主动的外展为60°左右,因为此时大结节碰到了肩峰和肩锁韧带。外旋90°时,大结节到了肩峰的后下方,主动外展增加到接近90°,这时外展被三角肌的主动收缩功能不足所限止。被动外展可到达120°,然后被下盂肱韧带阻止。
旋转发生在水平面上,是以一条通过肱骨头和骨干的垂直轴进行。屈肘90°时,可将盂肱关节的旋转和前臂的旋前和旋后分开。若上臂位于身体的侧旁,外旋可使肱骨内上髁向前移动,内旋则内上髁向后移动。旋转的幅度随上臂的上举而变化。当上臂在身体的侧旁,旋转的总幅度约180°;当上臂完全上举时,由于喙肱韧带和盂肱韧带扭曲和紧张,旋转运动减为90°左右。当盂肱关节在外展90°和屈肘90°时,外旋的正常范围近90°,内旋大约为70°。
5.肱骨上或肩峰下关节 盂肱关节的运动需要肱骨头和喙肩弓之间较大的运动。喙肩弓是由肩胛颈、肩峰、喙肩韧带组成,也称为冈上肌出口。这区域临床的重要性在于坚硬结构之间的软组织有受压和损伤的倾向,这些软组织包括:旋转肌腱(特别是冈上肌)、肱二头肌长头腱、关节囊、关节囊韧带和三角肌下和肩峰下滑膜囊。因为使臂的上举的三角肌拉力线直接向上,造成肱骨竖直向上移动并撞击肩峰,产生了肩的损伤。正常时,这垂直向上的运动被旋转肌腱袖的向下拉力线和冈上肌和肱二头肌长头降肱骨头作用所阻止。由于冈上肌出口无退让余地,所以当肌肉虚弱、疲乏或难以控制的力就可产生损伤。微损伤和反复应力性损伤是常见的。拐杖走路、推动轮椅运动或在坐位时用手推高躯干来移动身体的脊髓灰质炎病人和截瘫病人,他们有非常高的肩痛和腱袖撕裂发生率,损伤最常见的原因是冈上肌出口的狭窄,这可能是先天性的、或由炎症,疤痕,或骨剌所致。尸体解剖中发现关节囊结构的磨损的发生率很高,并证实磨损随年令的增长而增加。
6.肱二头肌沟 肱二头肌长头起自肩胛骨的盂上结节,弓状跨越肱骨后,在结节间沟内下行。喙肱韧带和肱骨横韧带使肱二头肌长头腱保留在结节间沟内,这二条韧带附于大小结节之间。当肩运动时,肱骨头就在肱二头肌长头腱下面滑动。在臂完全上举时,肱二头肌长头腱在沟的固定点上滑动5cm。当盂肱关节完全外旋时,肱二头肌长头腱的近侧和远侧附着点成直线,而其它所有的旋转的位置中,肱二头肌腱则弯曲在沟的内侧壁。如此,肱二头肌在遭受磨损同时也遭到喙肩弓的撞击伤。
肩肱节律 正常肩上升同时伴一系列的精确的协调运动,称肩肱节律,肩胛骨、肱骨均参与整个运动。除外展的早期具有个体差异外,在外展至30°后,以2:1的比率外展,即在30°~170°外展中,每15°的外展,10°发生在盂肱关节,5°在肩胸关节。
在臂上举时,发生在肩胸关节的运动是上升、外展和上旋,肩胛骨的下角沿胸廓侧边向前,关节盂向上移动。在运动过程中,肩胛骨的旋转轴从肩胛冈的内侧移向胸锁关节处。这种轴的大移动造成斜方肌和前锯肌力臂的明显改变。
屈或展肩的正常范围通常认为是180°,但当注意测量并除去躯干的运动,其平均值为170°。盂肱关节和肩胸关节的运动均伴有在胸锁关节和肩锁关节的肩胛骨的运动。在盂肱关节产生90°~110°的运动,在胸锁关节和肩锁关节产生附加60°~70°的运动。其余需达到180°的运动则由展肩时的侧屈躯干或屈肩时的伸躯干来完成。为了达到盂肱关节的运动范围在外展时需肩的外旋,在屈肩时需肩的内收。
肩部疾病的临床治疗需要谨慎估计发生在三个滑膜关节和三个运动面的所有运动,然后来确定是否有运动限制和疼痛以及发生在哪里。
(三) 肩区的肌肉
肩区的肌能固定肩带和产生肩带的运动以及控制肩肱的关系。前面讨论过的关节都参与这样的运动。肩部所产生的运动都与各种随意位运用手的能力有关。肩带肌也参与上肢技巧性的运动如书写,并在需要拉、推、扔的运动中十分重要,这里仅提一些重要的上肢活动。
肩区肌可分为三组:
连于躯干、颈和颅与肩带之间的肌。
连于肩带和肱骨的肌。
连接躯干和肱骨之间的肌,这些肌可稍与肩胛骨连接或不连。
1.连结躯干、颈和颅与肩带的肌
1)前锯肌: 前锯肌是肩带肌中最重要的肌之一。没有它,臂不能上举过头。它以9个肌齿起自第一到第九肋的前外侧面,因此被命名为“锯肌”。下位的4~5个肌齿与腹外斜肌相互间插。该肌贴近胸壁经肩胛骨的深面止于肩胛骨的内侧缘。最下方五个肌齿的肌纤维集中到肩胛骨下角,并附于的肋面。这是肌最强壮的部分。它由胸长神经支配(C5~C7)。解剖学的作用为外展和上旋肩胛骨。
当臂上举时,在身体较强壮的人,可在胸侧壁看到和摸到在其起点附近的下部肌齿。该肌中、上部的大部分被胸肌覆盖,但可在腋窝的内侧壁和胸大肌的后方可摸到。要在腋窝内触摸这块肌,先令被检查者抬高臂放在屈和外展之间的水平位,然后向前,使肩胛骨在胸壁上向前滑动。在屈肩和外展约135度时产生单独的前锯肌动作。前锯肌瘫痪患者作此运动时,可看到典型的肩胛骨内侧缘后突,肩胛骨不能沿胸壁向前滑动。
2)斜方肌: 斜方肌为项部和背上部的一块浅层肌并整个肌均易看到和摸到。斜方肌起自枕骨、项韧带和C7~T12的棘突。从这些起点,肌纤维汇聚到它们的止点,即锁骨的肩峰端、肩峰和肩胛冈。上部肌纤维向外下,中部水平向外,下部则斜向外上。斜方肌由脊副神经支配(第十一对脑神经的脊髓根和C3~C4)。解剖学的作用为:上部肌纤维能提和上旋肩胛骨并能使颈伸、侧屈和转向对侧;下部肌纤维能上旋、内收和降肩胛骨;中部肌纤维则上旋和内收肩胛骨。当抬高臂时,产生上旋和外展肩胛骨。
为观察两侧斜方肌作用,令被检查者展肩关节和内收肩胛骨,这位置需要整个斜方肌的作用,整个肌来退缩肩带以及上、下部的肌纤维来上旋肩胛骨。若躯干同时向前倾斜或俯卧,斜方肌必须作抗重力来保持肩位置, 收缩的强度增加。当斜方肌上部肌纤维提肩胛骨时,该部就能看到和摸到。同样当下部肌纤维降肩胛骨时,就能看到该部。
3)大、小菱形肌: 菱形肌连于肩胛骨和脊柱之间,在斜方肌的深层。上(小)部称小菱形肌,下(大)部称大菱形肌。它们起自项韧带、最下二个颈椎和上4个胸椎的棘突,止于肩胛骨的内侧缘。斜向内上行走的肌纤维说明它们的作用是提肩胛骨和退缩肩胛骨。因为大菱形肌附于肩胛骨下角,所以它对肩胛骨的下旋具有重要的作用。菱形肌由平行的肌纤维组成,其方向几乎与斜方肌下部的肌纤维垂直。菱形肌由肩胛背神经(C4~C5)支配。解剖学功能为下旋、内收和提肩胛骨。
因为菱形肌被斜方肌复盖,所以当斜方肌放松时,才能触摸它们。被检查者将手放在背部。检查者将手指放到肩胛骨内侧缘的深面。
4)胸小肌: 胸小肌位于上胸的前部,完全被胸大肌复盖,它以四个腱肌性的肌齿起自第2~5肋。这些肌齿集中到它的止点,肩胛骨的喙突。它呈三角形,由胸内侧神经(C7~T1)支配。将前臂放到背部,在这位置胸大肌松弛,这是摸胸小肌的一个先决条件。检查者的手指放到肩胛骨喙突紧下方,尽其可能慢慢压向深层。在这位置,手指横过胸小肌腱,只要前臂放在背部,这块肌是松弛的。当抬高前臂离开背部时,胸小肌收缩,它在检查者的手指下感到紧张。当胸小肌行施其重要功能降肩时,也可摸到该肌。将手指放在喙突下方,被检查者坐在桌子上,然后令其用手压向桌面来抬高身体,也可摸到胸小肌,但这动作还有其它肌参与,所以触这块肌并不太清楚。
5)肩胛提肌:肩胛提肌与斜方肌上部纤维和菱形肌共同执行提肩胛骨的任务。肩胛提肌起自上位的颈椎横突,止于近肩胛骨上角的内侧缘。肩胛提肌由肩胛背神经(C3~C5)。解剖学作用为提和下旋肩胛骨以及侧屈脊柱颈部和旋向同侧。
肩胛提肌被斜方肌覆盖,肩胛提肌上部还有胸锁乳突肌覆盖。后方,它的边缘伸展到背部的小菱形肌和夹肌。通常在提肩带时,它和斜方肌上部一起收缩。肩胛提肌难以单独摸到。为了显示肩胛提肌作用,被检查者的前臂放在背部,然后耸肩,由于这动作斜方肌作用较小,所以肩胛提肌可能在斜方肌的前方和胸锁乳突肌后方的颈区摸到。
2.连于肩带和肱骨之间的肌
1)三角肌: 三角肌是一块大而浅表的肌,有前、中、后三部组成。除腋窝外,三角肌覆盖盂肱关节各面,占有肩肱肌肌腹的40%。它起自锁骨的肩峰端、肩峰和肩胛冈。从其起点三部肌纤维集中到它们的止点即三角肌粗隆,它在肱骨干中部外侧的粗糙骨面。三角肌由腋神经(C5~C6)支配。解剖学的作用是展盂肱关节。三角肌前部能屈和水平外展盂肱关节。三角肌后部则能伸和水平外展盂肱关节。
三角肌仅被皮肤覆盖,因此整个肌均可看到和摸到。三角肌形成了正常肩的特征性圆度。
当臂保持一个水平位,三角肌的前部可看到和摸到。注意它的前下缘靠近胸大肌的上部。当抗阻水平内收时,三角肌前部强力收缩。
三角肌中部是在臂外展的最佳解剖位置,当外展盂肩关节或保持其外展位时均可看到它的收缩。
当抗阻过伸肩或在水平外展位给阻力时,三角肌后部将强烈收缩。三角肌后部的后下缘与肱三头肌长头和大圆肌关系密切。脊髓灰质炎后的病人可能有大量的肩带肌麻痹,包括三角肌的前部、中部,而三角肌的后部或多或少完好。
当水平外展和内收时,可看到整个三角肌均在作用。在做推和拉的动作中,三角肌的前部和后部常为拮抗作用,前部拉臂向前而后部拉臂向后。
2)冈上肌: 冈上肌位于肩胛冈的上方。冈上肌在斜方肌和三角肌的深层,斜方肌覆盖其肌腹,三角肌复盖其肌腱。冈上肌起自肩胛骨的冈上窝,并完全充满该窝。肌纤维向肩胛骨的尖端集中形成一个短腱,经肩峰下方与肩关节的关节囊交织。它止于肱骨大结节的最上方。冈上肌由肩胛上神经(C5~C6)支配。解剖学作用为外展盂肱关节。
冈上肌的深部位置太深难以在冈上窝触及,但其较浅的纤维可经斜方肌触及。首先,摸到肩胛冈,然后将手指放在肩胛冈的上方(手指应移动以便找到最佳的触诊点)。在小范围的快速肩外展运动能感到该肌的瞬时收缩。在大范围的外展时,因为斜方肌变得紧张冈上肌难以触及。
冈上肌不需要三角肌协助就能做外展的全部运动。在脊髓灰质炎和腋神经损伤所致三角肌瘫痪的患者证实上述现象。
3)冈下肌和小圆肌: 虽然冈下肌和小圆肌由二条不同的神经支配,但因它们位置紧密,有时作用也不能分开。冈下肌、小圆肌起自肩胛骨的冈下窝,占有冈下窝的大部分。冈下肌和小圆肌分别止于肱骨大结节的中部和下部。两肌的腱均有部分纤维附于盂肱关节的关节囊。冈下肌由肩胛上神经支配,而小圆肌由腋神经(C5~C6)支配。解剖学作用为外旋和内收盂肱关节。
冈下肌和小圆肌的大部分位置较浅表可摸到,但有些部分被斜方肌和三角肌后部遮盖。为了尽可能摸到这二块肌的大部分,臂必须外展和三角肌后部必须放松。如果被检查者俯卧或直立并向前弯曲躯干,臂垂直挂下时,此时三角肌后部的松弛。首先确定三角肌后部的边缘,将手指在放到近肩胛骨外侧缘处的三角肌的下面。当被检查者保持臂在一个垂直位置,然后令被检查者手掌转向前,使肩外旋。这二块肌就在检查者的手指下面上升,小圆肌在冈下肌的下方,更远离肩胛冈。在这位置外旋仅需这些肌中等度的收缩。
因为这些肌包括冈上肌与关节囊交织,所以其止点是损伤频繁发生的地点,也是肩痛的原因。
4)肩胛下肌: 肩胛下肌位于肩胛骨的肩胛下窝,紧贴胸壁但不附着在胸壁上。有光滑的结缔组织覆盖在肩胛下肌表面,形成肩胛骨在胸壁上的滑动面。肩胛下肌起自肩胛骨的肋面,肌纤维向腋窝汇聚形成一个阔的腱,这腱经过盂肱关节的前方止于肱骨小结节和小结节嵴。肩胛下肌由肩胛下神经(C5~C6)支配。解剖学的作用为内旋盂肱关节。根据臂的位置,肩胛下肌还能屈、伸、收或展盂肱关节。
被检查者直立位时,肩胛下肌不易摸,但若躯干向前弯曲肩胛骨就被悬挂臂的重量拉向前方,这时这肌一部分可能摸到。手指放到背阔肌前的腋窝内,用轻柔的力将手指向肩胛骨的肋面移动。然后令被检查者手掌旋向后外使肩内旋。此时,就能感觉到肩胛下肌较坚硬的圆形肌腹在手指下抬起。如果触摸自己的肩胛下肌,那需要用拇指来摸。
5)大圆肌: 大圆肌位于小圆肌远侧的肩胛骨腋缘。它像小圆肌一样也为圆形,但较大。大圆肌起自肩胛骨下角,肌纤维向外上,借阔厚的腱止于小结节嵴。大圆肌由肩胛下神经(C5~C6)支配。解剖学作用为内旋、内收和伸盂肱关节。
大圆肌的肌腹易触及,但它止点的腱难以触及。当被检查者俯卧或直立躯干向前弯曲,臂垂直悬下时,在肩胛骨腋缘的下部可触及大圆肌。若放松并内旋盂肱关节时,可摸到大圆肌的收缩。若同时将另一个手指放在腋缘的较高处,并令被检查者外旋盂肱关节,此时感到小圆肌收缩和大圆肌放松。
6)喙肱肌: 喙肱肌起自肩胛骨的喙突,止于肱骨干中点以上的内侧面,由肌皮神经支配。解剖学作用为屈和内收盂肱关节。
喙肱肌部分被三角肌和胸大肌覆盖。若臂上举超过水平面,喙肱肌可在腋区的远侧部摸到。它从胸大肌下缘浅出,在那里它在肱二头肌短头的内侧,并与其平行。首先旋后前臂,确定肱二头肌;然后,手指沿肱二头肌短头移向近侧直止该肌变得细小,这是最适合摸喙肱肌的高度。
7)肱二头肌和肱三头肌: 肱二头肌和肱三头肌不属于肩肱肌群,因为它们并不止于肱骨;但肱二头肌的二个头和肱三头肌的长头均跨过肩关节,所以作用于肩关节。肱二头肌长头和短头分别起自盂上结节和喙突,肱三头肌长头起自盂下结节。
肱二头肌为盂肱关节的屈肌和展肌,肱三头肌则为盂肱关节的伸肌和收肌。当三角肌和冈上肌瘫痪时,肱二头肌长头能上举臂。这动作发生在盂肱关节外旋位,在额状面的稍前方并且无阻抗或手中无重物情况下才能进行。这动作对手放到头上是有用的,但肱二头肌长头没有足够力去举起物体或在这个位置工作。
3.连于躯干和肱骨的肌: 这些肌起自躯干骨止于肱骨,可有小量肌纤维止于肩胛骨或根本不止于肩胛骨。它们主要作用于肱骨,但也间接影响到肩带的位置。这肌组仅有二块肌即背阔肌和胸大肌,它们对肩部能做多种运动,包括收、伸、内旋和降肩。
1)背阔肌: 背阔肌是背部和下胸区最宽的肌。除小部被斜方肌下部覆盖外均较浅表。背阔肌起自T6以下的胸椎棘突、胸腰筋膜、髂嵴的后部和第十二肋,与腹外斜肌后部互相穿插。肌纤维向腋窝集中,有些纤维越过或接近肩胛骨下角时常附着于它。背阔肌以腱进入腋窝,止于肱骨的小结节嵴,在大圆肌止点的近侧。背阔肌由胸背神经(C6~C8)支配。解剖学作用为内旋、伸和内收盂肱关节,降肩胛骨和提骨盆。
这块肌的最大部分很薄呈薄膜状,所以难以与筋膜和背深层肌区分。在腋后线肌纤维集中,肌肉相当的厚,因而这里容易看到和摸到。当抗阻内收或伸肩时,如被检查者的臂向下压在检查者的肩上,背阔肌和大圆肌收缩。背阔肌形成了腋窝的后缘。
背阔肌部分附着于髂嵴。当臂固定时,如向下推手杖柄(闭链运动),它的止点可协助提骨盆使足离开地面行走。这作用对某些截瘫病人特别重要,因为他们的下肢肌包括髋步行肌(腰方肌和外侧的腹肌)都因脊髓损伤而麻痹。通过手放在轮椅的扶手上,人能从坐位上推起,从而减轻对臀部的压力和可能产生的疼痛。背阔肌由胸背神经支配,它来自C6、C7和C8,所以脊髓在C8髓节以下的损伤不会影响胸背神经。
2)胸大肌: 胸大肌起自锁骨(内侧半)、胸骨、第二到第七肋骨和覆盖在腹肌表面的腱膜。据其起点,胸大肌可分三部:锁骨部、胸肋部和腹部。但从作用的观点,该肌分为上部(锁骨部)和下部(胸肋部和腹部)。因为它起点较宽和肌纤维朝向腋窝集中,所以肌呈扇形。胸大肌止于肱骨的大结节嵴,有约7~10厘米长的区域。在到达它的止点前,胸大肌腱跨越结节间沟。应注意肌纤维接近它们的止点时的方式,即肌腱本身扭转,结果最上部的肌纤维止于大结节嵴的最下部而下部肌纤维附于嵴的近侧。胸大肌由胸外侧神经(C5~C7)支配。解剖学作用为内收和内旋盂肱关节。锁骨部还能屈盂肱关节。
由于胸大肌位置浅表又相当大,所以容易看到和摸到。在胸大肌纤维朝腋窝集中之处最易摸到。当抗阻水平内收时,整个肌都收缩。
(四) 肩的支持和动力性稳定
1.在肩锁关节和胸锁关节的运动受到强大的韧带限止,一定程度上也受骨形态的限止。但盂肱关节和肩胸关节只有很少韧带性或骨性的稳固性。后二个关节藉肌附于躯干,盂肱关节还借被韧带加强的关节囊相连。正常当放松的站立或静坐时,没有任何肩带肌收缩,那么此时什么结构防止肱骨半脱位?锁骨和肩胛骨搁在胸廓上,水平的喙肱韧带和盂肱上韧带以及关节囊内的负压将肱骨头保持在肩胛骨的关节盂上。在新鲜的尸体上发现只要刺破关节囊后,肱骨头就发生半脱位。
当坐或站立时常发现斜方肌上部低水平持续地收缩,但当注意时,大多数人可使这肌放松。因为斜方肌上部是伸颈肌和提肩肌,所以斜方肌的活动多半与头的姿势有关,这种持续的肌活动是在从事在桌面工作人颈部紧张和颈痛的常见原因。但斜方肌的麻痹常伴有肩胛骨的下垂和下旋。肩胛骨正常静息位可能是由15块附于肩胛骨和胸壁肌所产生的被动性筋膜力和肋来维持的。
2.肌腱袖的稳定性: 当一个人手提重物如一个重的公事包,三角肌、肱二头肌或肱三头肌在它们的垂直作用线上收缩来保持肱骨头位于关节盂内。但发现这些肌肉即使手上有10千克负荷在肌电图上也是静息的,而在水平方向的腱袖肌(冈上肌、冈下肌、小圆肌)有肌电活动,这些肌的收缩使肱骨头紧压于关节盂从而防止半脱位。
3.肱二头肌: 肱二头肌长头腱跨越肱骨头,然后在结节间沟内下行。当肌收缩时,腱的张力使肱骨头向内下,压向肩胛骨的关节盂。这力与拉一根环绕柱子的绳相似。如此,当手持重物屈肘时,肱二头肌对防止盂肱关节半脱位起了辅助作用。
4.三角肌: 在灵长类和人类发生和发展中,三角肌的增大明显地直立姿势有关。在人类,三角肌十分发达,包绕了盂肱关节的三个面。注意的焦点集中在它的功能为盂肱关节的外展肌。但三角肌具有小量的旋转成分。在臂上举早期,三角肌的肌力是垂直方向,产生对关节盂与肱骨之间的剪力,造成肱骨头上升顶在喙肩弓上。这运动被腱袖肌的水平和向下的作用线所阻止。有些人认为三角肌后部本身就是一块内收肌或在运动早期引成对关节压力,并发现力的作用线在运动轴的下方或接近运动轴。当上举进行时,外展的杠杆臂增加,但三角肌产生的大部分肌力形成了关节的稳定成分,即将肱骨头压向关节盂。在完全提肩如用手下压或用手倒立,肩胛骨外展上旋形成一个肱骨工作的平台。前锯肌和斜方肌轮流来固定肩胛骨。
(五) 协同的肌作用
除特殊的运动,肩带肌用功能来分类如原动肌或拮抗肌等其价值有限。在肩带,每块肌和同一块肌某部分都有多种解剖学作用,这是因为关节较多、运动范围大和结构缺乏稳定性。当臂作任何一个运动大多数肩带肌都收缩。例如,臂上举时引起17块较大的肩带肌中的ll块活动,因此来识别单一原动肌没有什么价值。仅在特殊的运动中,肌或它们的部分可认为是协同肌或拮抗肌。如斜方肌和前锯肌当它们一起作用时生产肩胛骨的上旋为协同肌,但在肩胛骨后缩和前突中却互为拮抗肌。甚至同一块肌的部分间也可能作为协同肌或拮抗肌。如在斜方肌的上部和下部在上旋肩胛骨时为协同肌,但在提肩和降肩时却为拮抗肌。
协同作用: 在肩部有几个重要的协同作用或力偶。在力学中,力偶的定义为二个力的作用点在一个轴的相对边并且作用方向相反从而产生物体的旋转。这种情况发生在臂上举过程中。斜方肌和前锯肌的结合力产生肩胛骨的外展和上旋。三角肌和冈上肌一起收缩产生盂肱关节的外展(或屈)。
(六) 功能中的运动和肌活动
从功能上看,肌是根据肢体位置与重力的关系、所加阻力和动作速度来参与姿势保持和运动的,而不是根据它们的解剖的作用,如将手放到前额(为屈、展和内旋的运动),须要在盂肱关节的三角肌前部、胸大肌(锁骨头)、喙肱肌、肱二头肌、肩袖肌和肩胸关节的斜方肌和前锯肌的向心收缩。将臂返回的身边(为伸、内收和外旋的运动),则为上述运动的反运动,但活动的肌并不转变为拮抗肌,而是原来这些屈肌,外展肌和外旋肌作离心收缩来完成。所以在分析在功能活动中肌的活性和估计单独一块肌的长度或强度时,肌作用的知识相当重要。根据对肩关节的解剖作用将肌进行分类,现总结于表2-1。
表2-1 肌作用分类表(根据对肩关节的解剖学作用)
肩胸关节 盂肱关节
升高:斜方肌上部 屈:胸大肌锁骨头
肩胛提肌 三角肌前部
菱形肌 喙肱肌
肱二头肌
下降:胸小肌 伸:背阔肌
斜方肌下部 大圆肌
(胸大肌和背阔肌作用于肱骨) 肱三头肌长头
三角肌后部
前伸:前锯肌 外展:三角肌
胸大肌 冈上肌
胸小肌 肱二头肌短头
外展:前锯肌
回收-内收:斜方肌 内收:胸大肌
菱形肌 背阔肌
大圆肌
肱三头肌长头
三角肌后部
上旋:斜方肌 外旋:冈下肌
前锯肌 小圆肌
三角肌后部
下旋:肩胛提肌 内旋:肩胛下肌
菱形肌 大圆肌
胸大肌
背阔肌
三角肌前部
在用力运动中,在上肢所有肌都可能收缩,使分析肌的活性变得困难,它们的收缩可能产生或抑制运动,或者保持所需的姿势,或者拮抗其他活动肌所产生的不需要的动作,或者稳定肩关节。在肩部运动时,肩袖肌即使不产生它们本身固有的旋转动作,但它们总是收缩来稳定盂肱关节。所以只有在较小的阻力下活动,才可使原动肌通过触诊和视诊发现,这样有助于下列肌动作的分析。
1、将手放在头后: 如在梳头时,将手放头后的动作需要屈肘,抬高和上旋胸锁关节,肩胛骨的提升、上旋和外展,肩关节的外展和完全外旋。在站立位时,产生这些动作的肩部肌肉有作用于肘关节的肱二头肌,肩胛骨的斜方肌和前锯肌的力偶联(force-couple),作用于肩关节的三角肌、冈上肌、冈下肌和小圆肌。当手臂越头时,为便于手的放置,需肱三头肌收缩来控制屈肘。这些肌都是向心收缩,但当肩胛骨外展时,斜方肌是离心性收缩以及三角肌后部也是离心性收缩,该肌当从外展0到60º时肌纤维是伸长的,然后再缩短。当肢体恢复原位时,则为反向运动,即胸锁关节下降、下旋;肩胛骨下降、下旋、内收;盂肱关节内收、伸和内旋,但控制这些运动的原动肌和抬高时运动的肌完全一样,不过收缩的类型变为离心收缩,以控制臂的下降。
2、拉: 肌的活动与抗外阻力所做的内收-伸直运动相反,这些动作如拉下气窗。用手拉头顶上的滑轮,这拉的动作是一个开链的,包括屈肘;胸锁关节的下降和回缩;肩胛骨内收、下旋、下降;盂肱关节的内收、伸直。下列肌需向心收缩:屈肘肌、盂肱关节的内收肌和伸肌(背阔肌、胸大肌、肱三肌长头、三角肌后部)以及肩胛骨下旋肌和下降肌(胸小肌和菱形肌)。
在作引体向上的动作时,这是闭链运动,包括屈肘、盂肱关节的收、伸和内旋,肩胛骨的收、下旋和下降。若将头顶上的棒向下拉,那末同样的肌作向心收缩。这二种运动,肌的活动是完全一样,除前者身体向上运动而后者是棒向下拉。在引体向上动作中作下降身体运动时,同样肌群作离心收缩(屈肘肌、伸肩肌和收肩肌、肩胛骨的下旋和下降肌)来伸肘、屈和外展盂肱关节,上旋、外展和抬高肩胛骨。当病人抓住床头抬起自已的身体来移动或使用便盆时,这种拉向上动作与引体向上时的肌活动是相似的。
3、推: 瘫痪病人运用另一种方法来抬高或运动躯干,那就是操作轮椅和从坐位上推起。将手放在椅扶手后,用伸肘、内收盂肱关节、肩胛骨下降和回缩来抬高身体,这种运动为闭链运动需要相应肌的向心收缩;而下降身体则用相同的肌离心收缩来屈肘、外旋肩肱关节、肩胛骨的抬高和内收。这些肌是肱三头肌、胸大肌、背阔肌、大圆肌、三角肌后部、胸小肌、菱形肌和斜方肌。在第六颈髓节损伤造成肱三头肌瘫痪的病人,丧失了抗重力或阻力伸肘的能力,他们可用肩胛骨的下降肌来抬高和移动他们的身体。如用已屈的肘向下推椅子的扶手或将锁定于肘伸直位向下推座垫,单纯用肩胛骨的下降来抬高身体。有此能力者(或健康人)能抬高身体13~18厘米。在用拐杖行走的负重相中,肌肉活动与上述的动作相似。
4、临床运用: 在盂肱关节有3~5块肌能做各种动作,如三角肌或冈上肌可使肩关节外展。当个别肌麻痹后由于肌力丧失产生功能缺损,可通过代偿,臂和手还能放到所需的位置上去。
但肩部肌肉并非过剩,所以当单一肌麻痹可能会严重危及手和臂的功能。正常人直立两手自然下垂时,肩胛骨的内侧缘大致与脊柱平行。举手时,肩胛骨在胸壁上向上旋转同时向前滑动,这样它的内侧缘呈斜位,肩胛角下角几乎接近腋后线。上述动作由前锯肌和斜方肌共同作用产生的,并可固定肩胛骨在任何一个向上旋转的位置上,前锯肌麻痹使肩胛骨不能贴附胸壁,内侧缘呈翼形。肩肱节奏(scapulohumeral rhythm)不正常,不能完全上举上臂,肩胛骨不能外展上旋。在某些人可用斜方肌结合躯干的外侧移动能产生足够肩胛骨的上旋而使手上举。除无上抬肩部的能力外,前锯肌麻痹由于不能固定肩胛骨在胸壁上,加压力在伸直的手上就会造成肩胛角向后移动,使这些病人没有足够能力去推门或抽屉。
若头颈部恶性肿瘤作颈部淋巴结清扫损伤副神经,而造成单独的斜方肌麻痹。虽然在直立位斜方肌无肌电活动,但临床工作者已注意到斜方肌麻痹病人的肩胛骨在静止位是下旋、外展和下降的。这是由于斜方肌丧失被动张力之故。向下旋转的肩胛骨使盂肱关节处于外展位,用力作用于肱骨头就会引起胸锁关节的半脱位和疼痛。从功能上看斜方肌麻痹不能退缩肩胛骨,但病人能用肩胛提肌、前锯肌、三角肌和胸大肌,部分抬高臂。
斜方肌和前锯肌都麻痹时,破坏了肩胛骨的稳定,臂不能上举。肩胛骨不能固定造成肩肱肌(Scapulohumerat muscle)所产生的收缩力使肩胛骨下旋和外展,造成盂肱关节90º的外展,这样在上举上臂时三角肌不能发挥有效的作用。
四 肘部和前臂
(一) 骨性标志
内、外上髁:由于分别为前臂的屈肌和伸肌的附着,故又称屈肌上髁和伸肌上髁。在上臂远端的两侧,极易触及。
鹰嘴:屈肘时,鹰嘴为前臂的近侧端,若屈肘并将肘部置于桌面,则鹰嘴搁于桌面上。沿鹰嘴向远侧可触及尺骨后缘的全长直至尺骨茎突。在鹰嘴和内上髁之间有一沟,沟内可能触及条索状的尺神经。
桡骨头:当伸肘时,桡骨头恰好位于外上髁的近侧,前臂作旋前和旋后运动时可摸到正在运动的桡骨头。
其它骨性标志如滑车、肱骨小头、滑车切迹、冠突、桡骨颈和桡骨粗隆等,由于位置较深,不易触及。
(二) 关 节
运动肘部和前臂的关节为肘关节和桡尺连结。
1.肘关节:由肱桡关节、肱尺关节和桡尺近侧关节三个关节共同组成。
肱桡关节是肱骨小头和桡骨头窝相关节;肱尺关节则由肱骨滑车和尺骨的滑车切迹关节;桡尺近侧关节为桡骨头环状关节面和尺骨的桡切迹相关节。三个关节围在同一关节囊内。
关节囊包裹上述三个关节,它的纤维层前、后份较薄弱,而两侧有强厚的桡侧副韧带和尺侧副韧带加强。在桡骨头环状关节面周围则有桡骨头环状韧带包绕,该韧带附于尺骨桡切迹的前、后缘,形成一个完整的骨纤维环,该环口上大下小,形似漏斗,所以仅允许桡骨头在环内作旋转运动,加上桡侧副韧带可防止桡骨头向远侧和外侧移位。
鉴于肱尺关节的关节面形态以及侧副韧带和桡骨头环状韧带的限制,肱尺关节和肱桡关节只能在冠状轴上作屈伸运动,但桡尺近侧关节和桡尺远侧关节联合运动可使前臂作旋前和旋后运动。这二个自由度的运动可增加或缩短手和肩部的距离以及前臂的旋转,并在引体向上和俯卧撑运动中起有重要的作用。
肘关节屈伸运动的运动轴:肘关节屈伸运动的运动轴为尺骨滑车和桡骨头中心点的连线,相当于在屈肘时,内、外上髁连线的稍远侧。
臂外偏角(carrying angle):由于肱骨滑车较肱骨小头更伸向远侧,因此肘关节的屈伸运动轴并不与肱骨干垂直,以致在伸肘和前臂旋后时,前臂的远端偏于肱骨的外侧,使臂和前臂的纵轴形成一个偏向外侧的夹角,称臂外偏角或肘角。此角个体间有差异,女性较男性明显。根据不同报导,该角的平均值为5º~9º,男、 女性的平均差异为0º~6º。这种差异可能由于测量方法不一致所致。臂外偏角过大称为肘外翻(cubitus valgus)。
2.桡尺连结:包括桡尺近侧关节、桡尺远侧关节和前臂骨间膜。
桡尺远侧关节是由尺骨头的环状关节面和桡骨的尺切迹相关节。在尺切迹的下缘和尺骨茎突之间有一关节盘,间隔在尺骨头和三角骨之间,使桡尺远侧关节与桡腕关节分隔。
桡尺近侧关节和桡尺远侧关节联合运动产生前臂的旋前、旋后运动。鉴于尺骨较固定,所以在旋前和旋后运动中,主要是桡骨头的转动和桡骨的尺切迹环绕尺骨头环状关节面移动。当旋后时桡、尺骨平行,手掌朝向前;旋前时桡骨在尺骨的前方与其交义,手掌朝向后。其运动轴相当于桡骨头和尺骨头中心点的连线。
3.运动范围: 肘关节平均屈145º (120º~160º)。当臂和前臂的肌和软组织互相接触时,阻止了肘关节进一步的屈曲,所以肌肉发达者或肥胖者其屈曲程度会有所减少,这可能使自身的手不能放到自己的肩上,这种运动限止称为肌性限制(musclebound)。 瘦弱者由于尺骨的冠突进入肱骨的冠突窝,而中止肘关节的进一步屈曲。在整个屈曲运动弧中,肘关节屈曲60º到140º,这80º是人们用上肢完成一般日常生活和工作所必需的运动范围,可称为肘关节的功能运动弧。
肘关节平均伸为0º,其伸的运动在尺骨鹰嘴进入肱骨的鹰嘴窝而中止,其运动范围正常仅有很小的差异。肌肉强健者一般不能过伸,而瘦弱者可能有5º或5º以上的过伸。临床上,肘关节的过伸对脊髓损伤和四肢瘫痪的病人有很大的功能意义,因为这些病人不能伸肘去推门或推其它物品,也不能用伸肘使自己的身体从坐位上抬高,假如他们有这几度肘关节的过伸,就可能学会用重力和杠杆原理使肘关节固定于过伸位,然后能够推门或推一些较轻的东西,也可能藉过伸的肘关节使自己的臀部略从坐位上抬高一些,从而来改善局部的血液循环,防止压疮的发生。
桡尺连结的运动范围,在前臂处于中间位时,一般认为旋前和旋后各90º,但旋前多数人仅为80º。在检查旋前旋后运动范围时,肘关节应半屈位,并贴于胸侧壁,这样可以防止肩关节旋转运动的参与。从旋后位开始整个旋前稍小于180º (平均170º)。若肘部伸直,由于肩关节内旋和外旋的参与,手掌的旋转接近360º。
附加运动(accessory motion):由于肘关节关节面形态,关节面之间十分适配以及强厚的侧副韧带,因此它的附加运动远小于肩、腕和指部。
当肘关节半屈位和臂固定不动时,若有一向后方向的力作用于前臂,这时肘关节会有小量向后移位。在桡尺近侧关节, 桡骨头可在肱骨小头上作被动的前后方向的滑动。由于这些运动范围较小,因而在检查时要求被测试者肌肉放松以及一个有利于检查的位置,因为任何肌肉的收缩可使关节变得紧密,从而减少这些运动的范围。
肘关节的紧锁位(最稳定位)是肘关节伸直位,前臂旋后5º(以中间位为标准)。
(三) 运动肘部和前臂的肌
1.屈肘肌:屈肘的原动肌为肱肌、肱二头肌和肱桡肌;协同肌有旋前圆肌、桡侧腕长伸肌和桡侧腕短伸肌。肱肌和肱二头肌易在上臂的前部摸到。由于它们与肱三头肌之间有内、外肌间隔分隔,所以将拇指和示指分别置于肱二头肌内、外侧沟,可将其分开。肱二头肌并不附着于肱骨,因此较易来回移动。
前臂的桡侧组包括肱桡肌、桡侧腕长伸肌和桡侧腕短伸肌,它们分别起于外上髁嵴和外上髁。这组肌肉在屈肘和前臂中间位时,最易触及。
在前臂掌侧面尺侧的肌肉有旋前圆肌、桡侧腕屈肌、掌长肌、尺侧腕屈肌和指浅屈肌的肱骨头,它们都起于内上髁,也具有屈肘作用,此外还有旋前和屈腕、屈指的功能。
1)肱二头肌:它以二个头附于肩关节的近侧,其中长头以长腱经结节间沟和肩关节囊附于肩胛骨的盂上结节,短头也以长腱附于肩胛骨的喙突,分别形成二个肌腹,在臂中部合成一个肌腹,经肱二头肌腱止于桡骨粗隆。腱的尺侧分出部分腱纤维止于前臂筋膜,称肱二头肌腱膜。肱二头肌由肌皮神经(C5-C6)支配, 能屈肩关节、屈肘关节和使前臂旋后。
肱二头肌是最容易触及的肌之一,肌肉发达者在臂中部可见其外形,肱二头肌腱在屈肘、前臂旋后时,即在肘部中部隆起的皮肤襞内。当前臂搁于桌面使肌肉放松,抓住该肌两侧提起,并来回移动,藉此与深层的肱肌分开。
在握拳,如紧握一个握力测量器,此时屈肘肌和肱三头肌同时收缩,在肌力器上记录到这两肌组的肌力大致呈正相关,这种拮抗性的收缩是自动的,不受意志控制,起固定肘关节以及屈指和屈腕肌起点的作用,从而更有效完成其屈指的动作。同时在肩部也发现肱二头肌和肱三头肌拮抗收缩,借此固定肩关节。
2)肱肌:起于肱骨干中部的骨面,止于尺骨冠突及其邻近骨面,受肌皮神经(C5-C6)支配,其作用仅为屈肘。其肌腹在臂下半部,被肱二头肌所复盖,检查者将手指在肘关节前上方3~5㎝处放在肱二头肌的内外两侧,被检查者前臂旋前安放于依托上以保证肌肉的松弛,此时仅可能用较小的力屈肘,这种屈肘作用主要是肱肌,若快速小范围的屈时,即可导致肱肌的强烈收缩。
3)肱桡肌:在前臂桡侧组三块肌中最大的一块,肱桡肌的个体变异较大,起于肱骨的外上髁嵴,止于桡骨茎突附近,受桡神经(C5-C6)支配,作用为屈肘。当屈肘90°,前臂中间位,给予一个阻力时,由于肱桡肌位置较浅表故全长几乎均能触及,肘以上在肱肌与肱三头肌之间,肘以下它构成肘窝的外侧界,肌腹到达前臂中部移行为肌腱。但在止点处不易触及因为腱较为平坦,并且部分被进入腕和手部的腱所复盖。当肱桡肌收缩时,它的上部从深部隆起,缩短了与肘部的垂直距离,从而增强它的作用。
4)旋前圆肌:肌腹位于肘下方,其肌纤维方向与肘关节的运动轴稍有不同,所以其屈肘功能相对较弱,它起于肱骨内上髁,小部起于尺骨冠突,肌纤维在前臂掌侧面从内上斜向外下,止于桡骨中部的外侧,由正中神经(C6~C7)支配,其作用为前臂旋前和屈肘。由于位置比较浅表故在肘部可触及,它为肘窝之内下界。当屈(或半屈)肘,前臂旋前时较易触及,此时给阻力,则更易摸到。旋前圆肌的近侧部与桡侧腕屈肌紧邻,均被肱二头肌腱膜所复盖,然后斜向桡侧,其远侧即被肱桡肌所覆盖,所以要检查其远侧止点处前臂应搁于诊疗台上,使肱桡肌松弛,此时前臂旋前因肱桡肌仍为松弛状态,易摸到收缩的旋前圆肌。
2.伸肘肌:主要的伸肘肌为肱三头肌,肘肌虽有伸肘功能,但该肌较小,因此一般不予考虑。肱三头肌位于上臂背部,有三个头分别为长头、内侧头和外侧头。长头以阔腱起自肩胛骨的盂下结节,并与肩关节囊紧密相邻,内侧头以肌质起自桡神经沟内下方的骨面上,而外侧头则起自桡神经沟外上方的肱骨骨面上,三个头的肌纤维合成-总腱,止于尺骨鹰嘴。该腱部分纤维向外延伸止前臂筋膜,复盖在肘肌的表面。肱三头肌由桡神经(C7~C8)支配,其作用为伸肘和伸肩,当肩关节外展90º、屈肘90º、前臂中间位,令被检查者伸肘并给予阻力,这时肱三头肌的长头和外侧头在三角肌的后下缘的远侧可清楚看到,长头在臂中部与外侧头的肌纤维分别从相对两侧汇于肱三头肌腱(类似于腓肠肌内、外侧头的纤维从相对两侧汇于跟腱),形成两头之间的较为平坦区域,内侧头由于部分被外侧复盖,因此其接近内上髁的近侧可以触及。为了检查内侧头建议将掌背放在桌子的边缘,并用一个向下压于桌缘的力,此时可触及内侧头的收缩。
3.旋后的肌:使前臂旋后的肌有肱二头肌、旋后肌、拇长展肌、拇短伸肌和示指伸肌,其中肱二头肌和旋后肌是最主要的旋后肌,后三块肌虽有旋后作用,但肌较小因而其旋后作用并不重要。
肱二头肌见前述。
旋后肌:为前臂背侧深层肌,位于前臂骨间膜的背侧,被肘肌、桡侧腕长伸肌、肱桡肌所复盖。旋后肌起于外上髁和尺骨的旋后肌嵴,有三角形扁而短的肌腹包绕桡骨的近侧1/3处,止于桡骨近侧1/3的前面,为桡神经(C5~C7)支配,其作用使前臂旋后。旋后肌虽然位置较深但还能触及。屈肘旋前前臂将屈肘的桡侧肌尽可能推向桡侧,慢慢小量地旋后前臂以避免肱二头肌的作用,这样在桡侧肌组的外侧就可能触及旋后肌。
4.旋前的肌:使前臂旋前的肌有旋前圆肌、旋前方肌、桡侧腕屈肌、掌长肌和桡侧腕长伸肌,后三块虽有旋前作用,但作用相当小。
旋前圆肌见前述。
旋前方肌:横跨在桡尺骨的远侧部,在前臂骨间膜的掌侧面,被屈腕和屈指的肌所复盖,附着于尺骨和桡骨远侧1/4的掌侧骨面上,为正中神经支配(C8~T1),其作用为旋前前臂。由于该肌位置较深并被屈腕、屈指肌的肌腱所复盖,因而不能触及。
5.在运动中肌的协同收缩: 在做一个运动中,神经系统总是选择以最小的能量消耗就完成该运动的哪些肌肉,但只有熟练技巧的人才能达到完美的肌选择,肌选择的改进和收缩程度的进一步精确,这样可减少疲劳,使动作流畅,从审美的观点则动作更具有观赏性。
运动所须肌运动的数目还决定于完成这个动作的力的大小,假如遇到较大的阻力,不仅涉及运动的肌肉和关节参与,而且远离的关节及肌肉也参与动作,如握拳,主要由屈指肌和伸腕肌参与,若阻力增加如紧握握力器,不仅有上述肌参与,还有肘、肩、躯干肌,甚至全身的肌均参与。
许多肌是跨过多个关节。假如有一动作涉及这些关节,那未该肌一般即发生收缩,如肱二头肌为屈肘和旋后,假如这二种运动同时进行,肱二头肌即选择参与(参与时间、作功和用力程度)。当然在肌皮神经受损造成肱二头肌和肱肌麻痹的病例,这种运动将由肱桡肌和旋后肌完成。
双关节肌常在单关节运动中起有节段性效应(其协同肌或重力可固定另一关节),这是因为它常处于较长的位置产生较大活动范围(据长度—张力规律)。
1)屈肘:近来肌电图的研究证实,在屈肘时,个体之间在肌选择和随后参与的肌均有很大的差异。
肱肌是一个争议最少的屈肘肌,其屈肘作用不受前臂在旋前或旋后位置的影响。肱肌不管有无负荷和动作快慢,总是以屈肘肌发挥其作用。
肱桡肌:为肘屈肌,并且有一定的旋前和旋后的作用。最早解剖学家曾将它称为旋后长肌(Supinator longus),即肱桡肌在前臂完全旋前时,具有一定范围的旋后作用。但肱二头肌、旋后肌和旋前肌麻痹而有较发达肱桡肌的病人并不能产生旋前和旋后的力。这种病人想拿住一杯水而不让它倾斜是很困难的。因此在实践中,肱桡肌在前臂中间位时,确是一块单纯的屈肘肌。
肱二头肌:无拮抗单一的肱二头肌收缩主要产生屈肩、屈肘和旋后的动作。在整体运动中,它所产生的屈肩和旋后的动作可由其他肌的协同收缩或重力加以阻止。先前肌电图研究显示当前臂旋前,当肘关节加以14克的负荷慢屈时,肱二头肌常不参与;当增加运动速度和荷载,肱二头肌才参与屈肘。但在前臂旋后时,不管有无荷载,快屈或慢屈均有肱二头肌参与。
2)肱二头肌和旋后肌作用的比较: 当屈肘90º时,肱二头肌具强有力的旋后作用,但在伸肘时其旋后作用减弱,而旋后肌的旋后作用不变。当屈肘90º时,肱二头肌的旋后作用相当于旋后肌的四倍,但伸肘时,肱二头肌的旋后作用仅为旋后肌的二倍。
由于旋后肌为单纯的旋后,而肱二头肌还具屈肘的功能,所以当做不伴有屈肘的慢速而无阻力的旋后运动时,旋后肌收缩。在临床上,这种假设可被下列事实所证实:病人坐位前臂放于大腿上,检查者的手指按放在肱二头肌腱上,假如做慢速的旋后动作而前臂仍在大腿上,此时肱二头肌腱仍保持松弛状态,可以认为是旋后肌的作用;但快速的旋后时,肱二头肌立即发生收缩,它的肌腱就明显的隆起来,这方法仅用于旋后肌的测试,也可用于桡神经受损的病人测定桡神经的退变是否影响旋后肌,只要旋后肌失去桡神经支配,在上述测试中发现在慢速旋后时,肱二头肌肌腱就变得十分明显;当旋后肌的神经支配恢复后,上述现象即消失。
3)旋前圆肌和旋前方肌的作用比较 旋前圆肌是最强有力的旋前肌肉,由于较浅表故它的收缩可以用触诊肯定,但旋前方肌位置较深不易触摸,所以肯定其旋前作用较为困难,旋前方肌的截面积约为旋前圆肌的2/3,但旋前方肌缩短的距离较小。有人估计在慢速旋前,无阻力,无肘屈时,旋前方肌可单独完成旋前运动,如在俯卧位、上肢垂直挂于床边,所做的轻微旋前运动。
4)肱三头肌和肘肌的作用比较 肱三头肌和肘肌均为伸肘肌,肱三头肌远比肘肌强有力,其截面积为肘肌的5倍,肌收缩时,缩短的距离为肘肌的2倍。肱三头肌肌腱表面的筋膜向外复盖到肘肌表面,并与肘关节和桡尺近侧关节紧贴,所以这两块肌均能保护这些关节。
6、最小肌长度:肌主动收缩机能不足 肌最短的长度即在它彻底完成所有解剖动作时的长度。当肌收缩到这个长度,收缩力变弱,因为此时它位于长度--张力曲线的最低位,可称为肌主动收缩机能不足(active insufficiency),如肱二头肌在完全屈肩、屈肘、旋后将手掌置于肩背时的位置。此时再测肱二头肌所具有的旋后功能,其力量明显低于当前臂在身体两侧屈肘时所产生的旋后肌力。肱三头肌长头的肌主动收缩机能不足位在完全伸肩、伸肘时;而旋前圆肌则在屈肘、旋前时。
在运动过程中,人们总想避免出现这种现象,以保持肌长度在长度-张力曲线的较理想的位置上。当肩关节伸或过伸时,肱二头肌就得到延长,所以伴有肩过伸的屈肘,能保持很好的肌力,另一方面伸肘能使肱肌产生最大的屈肘力,而屈肘时就会减弱。这种屈肘和过伸肩的结合动作,常见于“拉”的动作中,来加强屈肘的强度。
肱三头肌长头附于盂下结节,所以屈肩屈肘可使肱三肌长头伸长,因此结合屈肩后再作伸肘动作能增高肱三头肌长头的肌力,对“推”的动作有利;这种“拉”“推”的交替使用常见于日常生活中如磨、掷球、锯木、地毯清扫等等。
(四) 肘部的闭链运动
肘部的闭链运动发生在手固定,肩部作引体向上或俯卧撑的动作时。在引体向上时,屈肘肌以向心和离心的收缩使躯干提高或下降;相反在俯卧撑时,肱三头肌的向心收缩时伸肘使躯干提高,而离心收缩时屈肘使躯干下降。在这两个例子中,肩、肘关节结合来保持多关节肌有较理想的长度--张力关系。
虽然胸大肌并不跨越肘关节,在闭链运动中它以内收肩部来伸肘。在作俯卧撑很容易看到或触及胸大肌的作用。这种作用对脊髓损伤造成肱三头肌(C7~C8)麻痹而胸大肌(C5~C7)完好的病人十分有用,如推轻的物体,关抽屉、关门,这些动作都是将手放在物体上屈肘,随后胸大肌收缩达到伸肘的目的。
五 腕和手
手是一个复什的多关节的器官,作为一个能握的器官,手具有握力超过45kg(445N),也能操纵一段细线;此外,手还用于推、出击、借助拐杖或轮椅而行动;作为一个触觉器官,手可认为是脑的延伸,能提供视器所感觉的外周物体的消息。手也是一个表达器官和无声的交流工具。
手的安放和稳定性取决于躯干、肩、肘和腕。由于上肢具有多方位的自由度,所以手的多能性很高,如手可以旋转360º,手掌可以放到除同侧臂和前臂以外所有身体的表面。
(一) 骨性标志
1.尺骨头:为腕背尺侧的隆起,当旋前时尤为明显。前臂在作旋后运动该隆起渐变小,直至消失,这是因为旋后时桡骨的远端绕尺骨头旋转之故。
尺骨茎突:在尺骨头的背内侧,突向远侧,在旋前和旋后位均可触及。
2. 桡骨茎突: 在桡骨下端的外侧即可摸到突向下方的桡骨茎突,它比尺骨茎突更伸向远端,因此它们的连线与水平面形成约15°的夹角。
尺骨茎突和桡骨茎突分别有尺侧副韧带和桡侧副韧带的附着。
3. 腕骨: 在腕部有8块立方形的腕骨,大多数的腕骨在其近侧、远侧、内侧、外侧均有关节面,而掌侧和背侧面为粗糙骨面供韧带的附着,但豌豆骨仅有一个关节面。近侧列的腕骨,从桡侧到尺侧有手舟骨、月骨、三角骨和豌豆骨;远侧列为大多角骨、小多角骨、头状骨和钩骨。
头状骨位于中央(与中指在一条直线上),在手背面该处稍凹陷。腕的尺侧和桡侧外展运动轴以矢状方向通过头状骨。
手舟骨在桡骨茎突的远侧摸到;腕内收时, 手舟骨更为突出而易摸;当腕外展时退缩。在腕骨中手舟骨最易发生骨折,它与大多角骨形成解剖鼻烟窝的底。解剖鼻烟窝是在拇长展肌腱、拇短伸肌腱与拇长伸肌腱之间的凹陷。记住手舟骨为近侧列腕骨,而大多角骨为远侧列腕骨。
大多角骨可在拇指腕掌关节的近侧和手舟骨的远侧摸到。
月骨在桡骨背侧结节的远侧和头状骨的近侧摸到,当被动屈腕时,月骨就变得十分明显,被动伸腕则退缩。月骨是在腕部是最易脱位的骨。
在手掌侧面近尺侧边缘摸到的是豌豆骨;它可被抓住,侧向来回移动。尺侧腕屈肌腱附着该骨。
触诊时直接区分小多角骨、三角骨和钩骨是较为困难,但用它们与其他腕骨解剖关系,仔细触摸就不难区分。
4. 手部可触及的结构
1)五块掌骨: 每块掌骨的近侧均有与一个或多个腕骨和邻近指骨相关节的基底部,稍细小的干和与近节指骨基底部相关节的头。每根指骨的全长均可在手背触及。注意第5掌骨基底部的结节,在手背的尺侧缘为尺侧腕伸肌的止点附着处。在第2掌骨基底部的背侧面有一隆起可摸到,这是桡侧腕长伸肌止点的附着处;第2掌骨基底部的掌侧面有一粗糙面,为桡侧腕屈肌的止点,但位置太深无法摸到。每一块掌骨头均有双向凸的关节面与近节指骨基底部组成掌指关节。当关节屈曲时,该关节面的部分可触及。
2)指骨: 拇指为二节指骨而其它指均为三节,容易摸到。拇指二节分别称近节和远节指骨,而其它指为近、中、远节。近节指骨基底部呈双向凹的浅窝,有一个比掌骨头小的关节面。远侧的头呈双髁状,其间有髁间凹陷,当近侧指骨间关节屈曲时可在近侧指骨的远端可摸到。中节指骨和远节指骨基底具有关节面类似于近节指骨。
(二) 关 节
1. 腕: 腕具有广阔的活动度以及结构的稳固性。虽然腕关节被列入具有二个自由度的髁状关节,但它位在高度复什的区域,该区域有15块骨、17个关节和一个广泛的韧带系统。
1)桡腕关节: 桡腕关节是由双向凹状的桡骨远端和双向凸形的手舟骨、月骨和三角骨的近侧关节面组成。三角形的纤维软骨关节盘附于桡骨远端的尺侧缘,尺骨茎突之间;关节盘的远侧尖端附于三角骨。关节盘将桡、尺骨连在一起,并将桡腕关节与桡尺远侧关节和尺骨分开。腕的屈、伸、外展、内收运动的部分就在桡腕关节进行。
2)腕中关节: 腕中关节是近侧列腕骨与远侧列腕骨之间的关节,即手舟骨与大多角骨、小多角骨;月骨与头状骨以及三角骨与钩骨之间的关节,腕的屈、伸、展、收也发生于此。
3)腕掌关节: 第2~4掌骨基底部相互关节,并与远侧列腕骨以不规则的形式构成榫接。总关节腔在四块腕骨、腕掌关节和掌骨间关节之间。第2~3腕掌关节的运动为1~2°或更小。第四腕掌关节的掌指运动为10°~15°,第5腕掌关节更灵活有25°~30°的运动。虽然在每个关节的运动量不大,但对手的功能是重要的,并提供手横弓形态的改变,如从紧握拳到手张开。
拇指腕掌关节由大多角骨与第1掌骨基底部组成,它们的关节面为双向凸和双向凹状,组成了鞍状关节。关节囊虽厚但松弛,所以掌骨可从大多角骨牵开可达3mm。收展运动是在与手掌呈直角的平面进行,而屈伸的运动平面与手掌平面平行。对掌是第一掌骨在大多角骨上旋转将拇指垫对到其它指的指垫上。虽然鞍状关节的形态非常一致,仅为二个自由度的运动,但拇指腕掌关节的关节囊松还允许有15°~20°的旋转。
4). 腕的韧带 腕的韧带复盖于腕的掌侧面和背侧面。这些韧带的作用为稳定关节、允许和引导骨的运动、限止关节的运动、传送从手到前臂的力和防止运动时的腕骨脱位。
腕部的韧带性结构有屈肌和伸肌支持带,它们压束了手的肌腱。屈肌支持带的部分为腕横韧带,此韧带有1~2mm厚,2~3mm宽。它连结于钩骨钩、豌豆骨与手舟骨结节和大多角骨之间。这样连结保持了腕横弓,并围成腕管。正中神经、拇长屈肌腱、指深屈肌腱和指浅屈肌腱通过腕管到手。若这区域的损伤或肿胀可造成腕管综合征,产生对正中神经的压迫引起疼痛,感觉丧失和鱼际肌麻痹。
5)腕的运动和轴 腕的平面运动发生在桡腕关节和腕中关节。腕中关节具有腕外展1/2的运动;内收的1/3,其余的运动则在桡腕关节。这些运动通过头状骨的轴进行。外展的正常运动终末感是硬的,这是由于手舟骨与桡骨茎突的接触所致。内收范围较大,其运动终末感来自桡侧副韧带的张力。
屈腕在桡腕关节为50°,腕中关节为35°。而伸腕则相反,即35°在桡腕关节,50°在腕中关节。其运动轴也通过头状骨。但从完全屈曲到完全伸时,其运动轴向远侧移位。
完全的腕伸需要桡、尺两骨远端稍分离。若将两骨牢固连在一起那末不可能完成腕伸的动作。
6)附加运动 当前臂和手放松时,腕处于不稳定状态,允许有一定量的被动运动。假如检查者用一个手固定桡、尺骨的远端;另一个手放在近侧列腕骨处,腕骨可很容易地向背侧、掌侧,内侧和外侧滑动移位,并能牵开几毫米。若将手放在腕中关节的两侧,也有相似运动,但运动幅度较小。此外,每块掌骨可与相邻的掌骨之间作被动运动。如检查者用左拇指和中指放在头状骨的掌侧和背侧来固定头状骨,用右拇指和中指抓住其它腕骨(大多角骨、手舟骨、月骨和钩骨),头状骨可作一定量的被动运动。腕的最稳定位是全伸位。
2.手指和拇指
1)掌指关节 掌指关节为髁状关节具有二个运动自由度。掌骨的圆形头与稍凹的近节指骨底相关节,掌骨头接近3/4的面复有关节软骨,并向掌面延伸。近节指骨基底部的关节软骨通过纤维软骨掌板(fibrocartilagiinons volar plates)延伸。当关节屈曲时,掌板在掌骨的掌侧向近侧滑动,并使关节囊形成皱摺。这种机制可使有小关节面的指骨有较大范围的运动。
内侧和外侧副韧带附于掌骨头与指骨基底部。这韧带的附着点之间的距离在关节屈曲时大于关节伸直时。所以在关节伸直时可外展和内收。当掌指关节屈曲90°,副韧带变得紧张,不再可能做外展运动。当握拳时掌指关节最稳固。
掌骨深横韧带附于掌板并连结第2-5掌骨的邻近边。这韧带使掌弓具有柔性并且限止掌骨的分离。
在拇指有二块籽骨附于掌板的掌面。这二块籽骨在拇收肌、第一背侧骨间肌、拇短屈肌和拇短展肌的附着腱内。籽骨还有多条韧带连于指骨基底部。当拇指精细捏挟物体时,籽骨作用是使拇指产生动力性旋转。
2)指骨间关节 第2~5指,每指都有二个指骨间关节,分别称近侧和远侧指骨间关节。拇指仅有二节指骨所以只有一个指骨间关节。指骨间关节为屈戍关节仅有一个自由度。指骨间关节有相似于掌指关节的掌板机制并带有附加的控制韧带。这种韧带在屈指腱鞘的两侧跨越关节掌侧面,能防止指关节的过伸。
3)手指的运动 掌指关节接近有90°的屈,示指稍小一些,中、环则依次递增其运动范围。运动终末感可能是由于指骨与掌骨接触是硬的,也可能由于关节囊限止是坚实的。根据韧带性松弛度不同,掌指关节的主动过伸范围可变,从0°到45°或以上。被动过伸有些人可达90°。正常的过伸终末感来自掌板和关节囊的限制,所以较坚实。
当伸掌指关节时,侧副韧带松弛允许大约20°的外展。假如邻近指张开,则有20°左右的内收。在屈90°时侧副韧带紧张,收展均被限止,至多只有1°~2°。这是这个关节的紧锁位。
拇指掌指关节为屈戍关节,比其他手指的掌指关节运动范围小,屈为45°~60°,过伸为0°~20°。在充分屈或伸时,韧带紧张几乎没有收或展的运动。在半屈位,则有5°~10°侧向运动以及有附于内、外侧籽骨肌的收缩所产生指骨的动力性旋转。这些运动适应于拇指精确地夹捏物体。
近侧和远侧指骨间关节也为一个运动自由度的屈戍关节。指骨的双髁状头以及侧副韧带的较大的张力无法做收展运动。近侧指骨间关节屈大约为120°,而远节指骨间关节则稍小于90°。除了韧带松弛的个体有过伸外,近节和远节指骨间关节的过伸为0°。拇指指骨间关节过伸为5°~10°,被动过伸则更大,如当用拇指垫揿压时。
4)附加运动:当放松以及关节囊松弛时,有较大的附加运动。如检查者用一个手固定掌骨,另一个手握住近节指骨则可在掌指关节做掌侧、背侧和侧向的移动、旋转以及牵开等运动。相似的运动也可发生在指骨间关节,但运动范围较小。
(三) 肌
手的功能十分复杂,又因许多原因难以去理解。首先手是一个十分紧密的多用途器官,它具有相互依赖的结构,若其中一个结构损伤会影响许多其它结构。其次,手具有很大的运动性和稳定性,并在结构之间可互相移动。第三,几乎所有的肌是多关节肌,所以可作用于跨越的每一个关节。有的肌跨越多达7个关节。为了阻止肌所引起不需要的运动,另一些肌必须收缩。第四,手具有许多自动神经生理协调,这些协调紧密相连,不能用意识将它们分开,如握拳时,腕伸肌有力的收缩,此时不能随意地抑制。
理解肌功能的基础是每块肌的解剖学知识。
肌必须在骨骼、尸体或活体上研究学习,来思考①跨越关节的每一块肌;②肌的拉力线;③在不同关节肌与关节运动轴的距离;④肌的相对长度。
1、作用于腕(和肘)的肌
桡侧腕长伸肌
桡侧腕短伸肌
尺侧腕伸肌
桡侧腕屈肌
掌长肌
尺侧腕屈肌
2、伸腕肌的触诊 若握紧拳伸腕,桡侧腕伸长肌腱隆起并易于触及。它在头状骨的桡侧,到达其止点即第二掌骨基底部。桡侧腕短伸肌的止点为第三掌骨基底部。示指伸肌腱在桡骨背侧结节的远侧越过桡侧腕伸短肌腱。在触诊时来鉴别它们较为困难。
两块腕伸肌的肌腹以及肱桡肌的肌腹组成肘部的桡侧肌群。该肌群在触诊可与前臂背侧的其他伸肌和掌侧屈肌群分开。为了肯定桡侧腕伸肌的位置,首先前臂处于旋前旋后的中间位抗阻屈肘来鉴别肱桡肌。桡侧腕伸长肌的肌腹在前臂的背侧面紧邻肱桡肌。由于桡侧腕伸长肌较浅表,当给已伸的腕一个阻力,很容易将其区分出来。桡侧腕短伸肌可在稍远侧可找到。
在伸指时,仅指伸肌参与伸腕。为了证实从伸腕向伸指的转移,首先握拳伸腕,此时就可在第二掌骨基底部摸到抬起的桡侧腕伸长肌腱;保持伸腕然后伸指,此时摸到的突起的桡侧腕伸长肌腱“消失”这说明它的收缩减弱。在此同时,在手背看到和摸到指伸肌腱。这种转移是自动调节。但腕保持极度过伸,那末桡侧腕伸长肌腱和指伸肌腱均隆起。
尺侧腕伸肌腱可在尺骨头和第五掌骨基底部的结节之间摸到。第五掌骨基底部的结节为尺侧腕伸肌的止点。若握拳伸腕时,该腱就突起;若同时腕内收,则腱突起得更明显。当伸和展拇指时,此腱也较容易摸到。
尺侧腕伸肌的肌腹在外上髁下方5cm处最容易摸,那里它位于肘肌和指伸肌之间。从这一点沿前臂的背内侧面向下朝向尺骨头。
腕伸肌以一个总腱起自肱骨外上髁,桡侧腕伸长肌则附于较高的外上髁嵴。但伸肘时,这些肌的拉力线穿越肘关节轴或经该轴的后方。在屈肘15°后,它们的拉力线在轴的前方,腕伸肌成为屈肘肌。在屈肘90°时,由于桡侧腕伸长肌起点较高,提供了较好的杠杆力臂距离。假如肱肌和肱二头肌麻痹时,此肌常被用为屈肘。
3、屈腕肌的触诊 给屈曲的腕一个阻力,则有三条屈腕肌腱变得突起,位于中央的腱是掌长肌腱,它的大小在不同个体有变异或可缺如。在掌长肌的桡侧可摸到桡侧腕屈肌强健的肌腱。该腱在前臂的下部较浅表,在腕部被腕横韧带压束,然后消失在大多角骨的沟内,无法追踪到它的止点(第二掌骨基底部)。尺侧腕屈肌在前臂的尺侧缘,豌豆骨的近端可摸到。
假如紧握拳同时抗阻屈肘,一根或多根指浅屈肌腱在掌长肌腱和尺侧腕屈肌腱之间突出,环指的屈指肌腱更为明显。在掌长肌缺如的个体中,假如抗阻屈腕,然后一个接一个的屈指,或同时屈所有的指,可观察到这些腱。
屈腕肌以一个总屈肌腱起自肱骨内上髁。当屈腕时这些肌位于肘关节轴的前方,其屈肘的杠杆并没有像伸腕肌那样好,但当伸腕伸肘时,它们能得到最大的延伸。
4、作用于腕外展和内收的肌 掌长肌和桡侧腕短伸肌位于腕的中央位无收展作用,其它的腕屈肌和腕伸肌则位于其两侧,可产生腕的收展运动。
当尺侧腕伸肌和尺侧腕屈肌同时收缩时可产生的腕的内收;桡侧腕长伸肌桡侧腕屈肌同时收缩则产生腕外展,此外还有拇长屈肌、拇短伸肌的协同。这两块协同肌对腕外展有较好的作用线,因此不管拇指处于什么位置均可产生外展腕的作用。
这就是肌如何作用为协同肌和拮抗肌的例子,如在屈或伸腕时尺侧腕屈肌与尺侧腕伸肌是拮抗肌,但在腕内收时它们则为协同肌。
腕伸肌在握拳时的作用规律 当握紧拳,指浅、深层肌可能在一些手固有肌的协助下使手指屈向手掌或手紧围所握的物体周围。由于这些长屈肌起自前臂、腱经过腕的屈侧,因而这些肌在握拳时就可能产生不希望的屈腕动作,这动作将由腕伸肌的固定作用所阻止,伸腕肌收缩的强度与握拳的强度呈正相关,即拳握越紧,腕伸肌的收缩强度越大。
若在屈指时允许屈腕,紧握的程度明显减弱。事实上,此时要握紧拳是不可能的。这种困难产生的原因部分是伸指肌不可能进一步的延伸(被动性不足);以及部分是屈指肌的起止点距离变短,收缩力减弱,因为在这个长度不可能产生有效的张力(主动性不足)。
握拳时伸腕肌的触诊 为了触摸桡侧腕长伸肌,被检查者松握拳放在桌上或膝上前臂旋前,如前面所述那样检查在腕的后外侧面触摸。再令被检查者交替握紧拳和放松,就可感到桡侧腕长伸肌腱的突起和下落;在肱桡肌尺侧还可摸到收缩的肌腹。为了减少触及错误,首先应该认定拇长伸肌腱。当拇指保持伸位,这腱就可在皮下见到,因此认定它不会有困难。
桡侧腕短伸肌也参予腕固定的握拳,但肌腱突起不明显,认定较困难。当紧握拳时在腕背,第3掌骨的直线上可摸到该腱。
尺侧腕伸肌也参予腕固定时的握拳,当握拳时该肌腱在以前所述的位置可摸到。
在伸指时屈腕肌的规律 长的指伸肌起自前臂越过腕和腕掌关节,假如单独收缩,它们可伸指和伸腕。为了阻止其伸腕动作,屈腕肌将协同收缩来保持腕的自然位或屈曲位。这种伸指和屈腕之间的关系十分紧密,必须集中注意力才能阻断这样的关连。
假如完全伸指与握拳快速交替,则可看到指和腕均以恒定的方式在运动,屈腕伴伸指、伸腕伴握拳。这种结合是自动的。注意腕的运动方向与指的运动方向相反。这样能使跨越腕关节的伸指肌和屈指肌交替地伸长。这种伸长能增加在伸指或屈指时的效率。
在伸指时腕屈肌的触诊 当伸指时,腕屈肌腱可在腕的掌侧面摸到。桡侧腕屈肌和掌长肌在中央,尺侧腕屈肌在豌豆骨的近侧;这三块肌都发生作用,当增加伸指的力度,就可感到这些腕屈肌的张力增加。
5、作用于手指的肌 手的功能取决于许多前臂肌和手肌的协同作用。手肌可分为外来肌和固有肌,前者起自前臂或肱骨,后者的起点、止点均在手骨。
1)外来肌:指伸肌、示指伸肌、小指伸肌、拇长伸肌、拇短伸肌、拇长展肌、指浅屈肌、指深屈肌、拇长屈肌。
2)固有肌:4块蚓状肌、3块掌侧骨间肌、4块背侧骨间肌;鱼际肌:拇对掌肌、拇短展肌、拇收肌、拇短屈肌;小鱼际肌:小指对掌肌、小指展肌、小指屈肌、掌短肌。
(1)起点 因为外来肌起点在前臂或肱骨,所以它们收缩时均可作用腕产生伸腕或屈腕。假如肌缺乏正常的长度,它们就会影响到指和腕的运动范围。指伸肌和小指伸肌以总腱起自外上髁,它们除了作用于手指和腕外,还能屈肘。
蚓状肌在手掌起于指深屈肌腱,因此当指深屈肌松弛时,蚓状肌将指深屈肌腱拉向远侧。背侧或掌侧骨间肌起自掌骨骨干的侧面。大多数的鱼际肌和小鱼际肌起自屈肌支持带和腕骨。而屈肌支持带可由掌长肌和尺侧腕屈肌的收缩得以稳固。它们是通过豌豆骨和它的放射状筋膜发挥其作用。
(2)伸指装置(extensor assembly) 伸肌的指腱以及几乎所有手固有肌都置于伸指装置中(除掌短肌、拇对掌肌、小指对掌肌、小指展肌和小指短屈肌)。伸指装置是一个腱系统,包括指伸肌腱、蚓状肌、骨间肌、大小鱼际肌的腱以及筋膜和韧带的支持带系统。伸指装置的作用是伸位于不同屈位的指;提供伸肌腱跨越关节的短路和允许指完全地屈。伸肌腱从完全过伸位到完全屈曲位必须有一段较长的距离,这距离大约25毫米。
(3)腱系统 长伸肌腱(如指伸肌)越过掌指关节扩展成为一宽松的腱,止于掌指关节囊及近节指骨基底部。越过近节指骨该腱又分为三束,中央束于止中节指骨基底部,二个侧带从两侧到达近侧指骨间关节;并继续向远侧,在中节指骨又重新会合在一起止于末节指骨基底部。
骨间肌在每一指两侧有多个终止腱,包括止于近节指骨基底部的腱、止于掌板的腱、加入侧带(lateral bands)的腱以及止于中节指节基底部的腱。蚓状肌的腱经掌指关节的桡侧和骨间肌腱的掌侧止于侧带。如此对每一个指来说,从侧带输入的运动至少来自4块肌即外来的伸肌(指伸肌)、两块骨间肌和一块蚓状肌。该运动是伸近侧和远侧指骨间关节。
示指伸肌腱平行于指伸肌腱的尺侧,示指伸肌在前臂有单独的肌腹,即使其他指都屈,它还能使示指伸。小指伸肌常在盖膜(hood)区分两根腱,是小指的主要伸肌。小指展肌止于盖膜和伸指装置的侧带。
拇指有一个相似的伸指装置,拇收肌、拇短屈肌、拇短展肌的腱都加入该装置。
(4)支持带系统 复杂支持带系统的筋膜和韧带具有分隔和压束关节、肌腱、神经血管和皮肤等功能。纤维盖膜或背侧扩展膜包绕了掌指关节,约束通过关节的肌腱。
这盖膜附于掌板和掌骨间横韧带连接处的掌侧。远侧,盖膜与腱难以区分。当屈指时,伸指盖膜拉向远侧,到达近节指骨处。在近侧指骨间关节,支持带系统连起来约束腱系统,关节囊结构和皮肤。例如当屈指时侧带必须移向近侧指骨间关节的掌侧来允许屈指,但伸指骨间关节时腱必须向背侧移动才能有效伸指。这支持带系统的筋膜和韧带就是来控制和限止这些运动。
(5)屈肌滑车 指浅屈肌和指深屈肌腱均被复有滑膜的管道所包绕。这些管道借滑车保持在指骨的掌面。环状的滑车附于近节和在伸肌盖膜和支持带连结处的远节指骨干和掌指关节、近侧指骨间关节和远侧指骨间关节的掌板侧边。十字形滑车止于指骨干,并交叉形成附于近侧和远侧指骨间关节掌板的止点。这些滑车防止长屈肌腱呈弓弦状。滑车的损伤可造成手指运动的丧失。
支持带系统可比作互相连接的结构,这结构包裹手指和创造平衡的力。由于损伤或疾病如类风湿性关节炎破坏了其中一根韧带就可能引起平衡力瓦解,腱移向不正常的位置,进一步产生破坏的力。如辅助侧副韧带的破坏可使指伸肌腱从掌指关节背部滑入腕骨间沟内,造成约束的丧失以及屈指肌腱弓弦化。
(6)在握拳时长屈指肌的规律 指浅、深屈肌屈第2~5指的指骨间关节。因为这些肌腱经过腕和掌指关节的掌侧,所以它们也有屈这些关节的功能。在用手抓握物体时,屈掌指关节对手的固有形状是必需的,但并不希望在屈指时屈腕。因为这可能减小屈肌的收缩力(因长度缩短)。因此腕伸肌的协同收缩可防止屈腕。
指浅屈肌止于中节指骨的基底部,能屈近侧指骨间关节。指深屈肌腱在穿指浅屈肌腱后止于远节骨基底部,能屈远侧和近侧指骨间关节。指深屈肌是唯一能屈远侧指骨间关节的肌。
在手抓握时,屈指几乎同时在指骨间关节进行,最大的运动在近侧指骨间关节。这机制允许指垫去接触和感觉被握的物体。在不抗阻屈指运动时,只有指深屈肌有肌电活动。掌指关节的屈是由于侧带和手固有肌腱的被动张力。指深屈肌的收缩牵拉蚓状肌的起点,同时屈指骨间关节,使手固有肌置于向远侧的牵张,而产生掌指关节的屈曲。在静息的半屈手指的手,可看到这种运动性张力的存在。太空人在空间睡眠也可看到同样的位置,因为在哪里没有重力作用于手。
当伸腕时,指深屈肌的长度-张力关系对张力的产生是非常有利的,足够的张力使拳紧握。但腕渐进性屈曲,指深屈肌的长度-张力关系变得不太有利,指浅屈肌将加入协助紧握拳,有力的握紧或有力的握物引发指浅屈肌、骨间肌、指深屈肌的高水平活动。
手固有肌长期麻痹的患者,即使指深屈肌和指浅屈肌是完好的。他们也不能有效地抓握物体。此类患者仍能握拳,但指骨间关节首先屈曲,然后掌指关节一段一段的屈曲。若没有固有肌参与,快速地握紧拳如抓一个球就有困难。外源和内源肌平衡的失调最终形成爪形手。关节囊和韧带的改变和手固有肌的萎缩和弹性的丧失是爪形手形成的原因之一。
(7)长指屈肌的触诊 指浅屈肌位于桡侧腕屈肌和掌长肌的深层;肌的总方向是从内上髁到腕掌侧的中心。由于指浅屈肌的起点较宽阔,所以触及其起点不太可能,也不可能区分到达四个指的单独的肌腹。但指浅屈肌腱的运动可在前臂看到,也可在腕部桡侧腕屈肌和掌长肌腱下看到,特别在掌长肌腱和尺侧腕屈肌腱之间的间隙内。若在紧握拳又屈指时,在此区域可看到环指的腱更明显的突出。在缺如掌长肌的个体,观察就更为容易。
若近节指骨间关节屈曲而远节指骨关节保持不动时,就可得到指浅屈肌的单独作用,这运动最好在一个手指上做。这运动所需的协调大多数人都能控制;若有困难,检查者可固定近节指骨。
另一种方法测试指浅屈肌对一个手指的功能的影响是检查者将其它指所有的关节保持在完全伸位。由于指深屈肌不活动,所以不能屈远侧指骨间关节。
指深屈肌位于深层被指浅屈肌、尺侧腕屈肌、掌长肌、桡侧腕屈肌和旋前圆肌所复盖。前臂的上半部为肌腹部,到达四指的肌腱比指浅屈肌腱更靠拢。
仅管位置较深,但若浅表的肌的张力较小时,指深屈肌收缩的肌腹还是可以摸到。为了使覆盖在指深屈肌表层的肌松弛,被检查者坐位前臂旋后搁在大腿上,以手的重量伸腕(手伸出膝部),检查者的手指放在旋前圆肌和尺侧腕屈肌之间,内上髁下5㎝处,此时令其用中等力握拳,就感到指深屈肌的收缩。
在测试指深屈肌时,一个手指固定中节指骨。在这试验中,可看到示指能很好地运动,并不牵拉其他指运动,中指也能单独运动,但第4-5指就比较困难或不可能。
当不固定中节指骨,通常不能单独运动远节指骨间关节。因为指深屈肌是同时作用于远侧和近侧指骨间关节。在正常情况下,没有一个伸指机制能单独地伸近侧指骨间关节。但有些人能过伸近节指骨间关节,单独地屈远侧指骨间关节。伸指机制的中带将近侧指骨间关节锁定,防止指深屈肌屈近侧指骨间关节;而外带变得宽松,这样就不作用于远节指骨间关节。
(8)握物时手固有肌的规律 在伸掌指关节的情况下,背侧骨间肌从其位置来看并无屈伸掌指关节的功能。但掌侧骨间肌和蚓状肌肯定在屈伸运动轴的掌侧,所以能屈掌指关节。蚓状肌的杠杆比掌侧骨间肌更好,前者在掌骨横韧带的掌侧而后者在其背侧。如前所述,在轻松或抗低阻握物时没有一块手固有肌有肌电活动,因此掌指关节的屈认为来自被动的牵张。
屈指牵拉伸指盖膜向远侧到近节指骨的表面,以及骨间肌腱越过掌指关节的掌侧面与关节中心有相当的距离。在拾物、握物、有力握拳时,骨间肌均有高水平的电活动。这肌的收缩使指骨旋转来适应物体的表面,增强握力,固定近骨指骨在掌骨头上和通过附着到伸肌盖膜来稳定指伸肌腱在掌指关节背面。
虽然蚓状肌越掌指关节处距关节距离比骨间肌大,但单独屈掌指关节不伸指骨间关节时蚓状肌为电静息。因此蚓状肌不参与握拳并且与指深屈肌同步收缩极为少见。
(9)手固有肌的触诊 蚓状肌的肌腹位于长屈指肌腱的桡侧。在大多手中这些腱在“爪形手”的位置中很容易看到。这就是过伸掌指关节和屈指骨间关节。用触诊方法来认定蚓状肌是困难的,因为这些肌小并有筋膜和皮肤复盖。
掌侧骨间肌位于掌深部,在蚓状肌和掌骨之间,比蚓状肌更难摸。
当示指抗阻外展时,第一背侧骨间的肌腹在第1~2掌骨间隙易看到和触及。第2、3、4背侧骨间肌很困难在狭小的掌骨间隙去触摸。但在它们的止点处(即近节指骨基底部)还可能触及。小指展肌在手的尺侧缘可摸到。
(10)伸指 指伸肌通过它止于近节、中节和远节指骨基底部能伸掌指关节和近侧和远侧指骨间关节,但不在同一个时间。当指伸肌单独收缩如手固有肌麻痹或用电刺激时,伸掌指关节,但指骨间关节仍保持半屈位,呈爪状手姿势。这屈是由于指深屈肌被动性阻力和指伸肌主动性不足所致。但若将掌指关节固定在伸0º位时,长伸指肌的功就可传送到指骨间关节。这种现象可运用于对固有肌麻痹的手上夹板,这样允许手的张开。
通过侧带和支持带的骨间肌和蚓状肌的拉力线是在近侧和远侧指骨间关节中心的背侧,因而能伸这些关节。如前所述从生理学上可用强电流刺激证实这些肌具有伸指骨间关节的能力。因此手固有肌被称为指骨间关节的主要伸肌,但从功能上讲,上述观点并不一定总是对的。
当无阻力张开手时,同步肌电活动仅发生在长伸指肌和蚓状肌,骨间肌为电静息,蚓状肌可认为是伸指骨间关节,但由于指深屈肌不收缩,所以蚓状肌近端不能很好固定。
(11)第2~5指的收展
命名:第2、4、5手指离开手中线的运动称展;朝向手中线的运动则称收。手的中线则是通过前臂、手的中心以及中指的纵线。因此当手指张开为展,拼拢则为收。中指位于中线它只有桡侧和尺侧外展。
收展与屈伸的关系:当掌指关节伸位时(副韧带松弛)时,收展运动较自由,但当屈掌指关节时,手指自动内收,外展范围受到阻止或无外展运动(副韧带紧张)。正常的倾向是伸指时外展,所以伸和展是同时进行的;同样的关系也存在收和屈。当握紧拳后快速张开,这种形式是明显的,即当伸指时外展、屈指时内收。但当稍加注意和慢慢的动作时,当伸指时保持指的内收也是完全有可能的。伸-展的结合像是一个大运动的部分,比其它的运动结合更易执行。
作用于展指的肌 四块背侧骨间肌能展第2和第4指以及中指的桡侧和尺侧展,第5指有自己的展肌-小指展肌,它位于手的尺侧缘属小鱼际肌群。
背侧骨间肌位于掌骨间,每一块肌均有二个起点即分别起于相邻的两块掌骨。根据该肌的止点可认为它们的作用外展指。它们的止点如下:
第一背侧骨间肌――示指近节指骨基底部的桡侧边;
第二背侧骨间肌――中指近节指骨基底部的桡侧边;
第三背侧骨间肌――中指近节指骨基底部的尺侧边;
第四背侧骨间肌――环转近节指骨基底部的尺侧边。
小指伸肌起于肱骨外上髁,止于小指近节指骨基底部,因此它能伸和展小指,它受桡神经支配。当尺神经麻痹小鱼际肌萎缩时,它展小指功能清楚可见:小指倾向于保持一定的外展位,并且不能内收它。
作用于收指的肌 掌侧骨间肌能收示、环和小指,它们不像背侧骨间肌,仅有一个起点,附于它所作用那个指的掌骨上,可分别用每一个指的抗阻内收来测试它们,或者在三个指之间挟3个小物体来测试。
小指对掌:小指对掌肌在小指屈肌、掌长肌和掌短肌的协助下作小指对掌。运动并不象拇指的对掌动作明显。当拇指小指对掌时手形成杯状,就是手的侧向变窄。
(12)拇指运动 与其他指相比,拇指有显殊的运动性。这种运动性的获得首先是由于具有二个自由度的鞍状的关节面和关节囊松弛允许旋转的第三个自由度;其次是因拇指掌骨并不与其他掌骨以韧带相连,因此拇指与示指之间有较大的空间;第三是因发生拇指掌指关节和指骨间关节的运动还加入许多拇指运动的易变性,第四是因九块运动拇指的肌以多种形式联合作用。
命名
在命名上有相当大的困难,导致描述拇指运动潜在的混淆,特别是拇指腕掌关节。在这关节的运动已有各种命名如屈、伸、展、收、掌侧展、对掌、复位、旋前和旋后,并把这些面描述发生在掌面与掌垂直的面。有时运动被定为整个拇指而不是个别的关节,这样更加混乱。如在临床上,将拇指对掌解释为拇指尖端的掌面与其它指掌面接触的能力。从功能上讲这是有理的;但从解剖学的观点,每一个关节应该分开描述。
拇指掌指关节是具有二个自由度的鞍状关节,那就是对掌和复位以及收和展(发生在与手掌的垂直平面上)。屈和伸应是远侧拇指关节的运动,但常认为腕掌关节的运动。
大多角骨的“鞍”形决定拇指腕掌关节的轴,掌骨基底可在此“鞍”上作左、右和前、后滑动。
拇指腕掌关节比其它掌指关节更稳定。有接近50°~60°的屈,而过伸和展则可忽视。
拇指仅二节指骨,仅有一个指骨间关节,屈约90°或小于90°,如当拇指揿压时有较大范围的被动性过伸。
熟悉拇指运动命名的复什性是重要的。本书是运用格氏解剖学(Goss1973)和Kendall等(1971)的名词。
拇指的肌
外源性拇指肌为拇长屈肌、拇长伸肌、拇短伸肌、拇长展肌。固有肌有拇收肌、拇短屈肌、拇短展肌和拇对掌肌。此外,第一背侧骨间肌的外侧头附于第一掌骨干。这些肌是根据其运动命名,因为拇指运动有相当大范围以及固有肌有多处附着,所以将发生附加的运动。
拇长屈肌是唯一块屈指骨间关节、拇指腕掌关节和腕关节的肌,还能内收处于外展位的拇指。拇短屈肌、拇短展肌和拇对掌肌都参加无阻抗的对掌、屈掌指关节和外展腕掌关节的运动。拇短展肌和拇短屈肌止于指背盖膜,它也能伸指骨间关节。拇收肌借它止于指背盖膜能伸指和屈处于伸位的掌指关节和腕掌关节。拇长伸肌和拇短伸肌能伸拇指和内收拇指。
除揿压或操作仪器外,拇指很少单独动作。拇指最通常是对着其它指来握,拾取或精细持物。肌的功能可分为拇指置放和拇指的稳定。在拇指置放中,伸肌和拇长展肌是环绕物体安置拇指,而鱼际肌对着物体(对掌肌、短屈和展肌)。主要用力的肌为拇长屈肌、拇收肌和第一骨间肌。在大多数拇指的功能中,所有的肌都有不同程度的参与。所有的拇指肌首先作用于腕掌关节,在用力的对掌和握物提供该关节的稳定性。除对掌肌和拇长展肌外,所有的肌都跨过掌指关节。
(13)在拇指和小指运动中腕部肌群的协同作用
在下列运动中应注意腕肌的协同作用。
当小指外展(小指展肌的作用),尺侧腕屈肌收缩提供对豌豆骨的反牵引(countertraction)作用,该腱可在豌豆骨的近侧触及。为了防止尺侧腕屈肌的腕内收作用。拇长展肌收缩,在解剖鼻烟窝的外侧缘可触及拇长展肌肌腱,紧邻其内侧为拇短伸肌腱。
当拇指外展时,尺侧腕伸肌收缩,可防止由拇长展肌收缩所致的外展腕的作用,尺侧腕伸肌肌腱可在尺骨头的远侧触及。
当整个拇指屈曲(拇指腕掌关节的屈曲运动),掌长肌则通过紧张掌腱膜协助拇指屈。为防止掌长肌的屈腕作用,桡侧腕短伸肌收缩。
(四) 手的运动神经支配作用于腕和手指肌的神经支配如下:
1、桡神经: 桡侧腕长伸肌(C6~C7)、桡侧腕短伸肌(C6~C7)、尺侧腕伸肌(C7~C8)、指伸肌(C6~C8)、示指伸肌(C7~C8)、小指伸肌(C7~C8)、拇长伸肌(C7~C8)、拇短伸肌(C7~C8)、拇长展肌(C7~C8)。
2、正中神经:桡侧腕屈肌(C6~C7)、掌长肌(C7~C8)、指浅屈肌(C7~T1)、指深屈肌桡侧半(C8~T1)和第一、二蚓状肌(C8~T1)、拇长屈肌(C8~T1)、拇短屈肌浅部(C8~T1)、拇对掌肌(C7~T1)、拇短展肌(C5~T1) (可能有尺神经的支配) 。
3、尺神经: 尺侧腕屈肌C8、指深屈肌尺侧半(C8~T1)和第三、四蚓状肌(C8~T1)、 所有骨间肌(C8~T1)、掌短肌(C8~T1)、拇短屈肌深部(C8~T1)、拇收肌(C8~T1)。
若以肌群分,则桡神经支配起于前臂和外上髁区的所有伸腕、伸指的肌肉;正中神经支配大多数起自前臂或内上髁的屈腕、屈指肌;尺神经支配大多数的手肌。除指深屈肌和蚓状肌正中神经和尺神经各支配一半外,尺神经还支配尺侧腕屈肌和拇收肌,正中神经支配鱼际肌。
4、周围神经损伤对手和腕的影响
1)桡神经麻痹:伸腕肌和长伸指肌麻痹,产生垂腕,腕既不能伸也不能保持有力握拳。垂腕时,手指可能部分伸,这是由于肌腱的张力所致,并非肌的收缩。握拳变弱,假如用夹具将腕部固定在伸直位时,握拳的强度是正常的,因为屈肌是完好无损。
2)尺神经麻痹:呈特殊的鹰爪手,这是由于指深屈肌尺侧半,第三、四蚓状肌,骨间肌和小鱼际肌的麻痹,因此环指和小指影响十分明显,指伸肌使环指和小指的掌指关节处于过伸位。假如掌指关节被动固定于屈曲位,那末指伸肌可以伸指。虽然小指展肌麻痹,但小指仍保持稍外展位(由小指伸肌所致),这是由于掌侧骨间肌麻痹故不能内收。骨间肌麻痹使手指收展均受到影响,但偶尔由于正中神经可能支配桡侧的骨间肌,因此还可能保留一些指的收展运动。
3)正中神经麻痹:由于大多数的屈指肌麻痹因而严重影响握拳动作,桡侧的手指影响大于尺侧,拇指的内收和对掌运动丧失。鱼际肌萎缩,拇指被伸肌拉向背侧,因此手掌保持平坦甚至稍伸向背侧。鱼际肌的拇收肌功能还在,它与第一背侧骨间肌作用可用拇指和示指夹住轻小的物品。因指浅屈肌和第一、二蚓状肌的麻痹,示指和中指完全丧失屈指能力,当环指和小指屈指时,示指仍保持伸直位,而中指因受牵拉形成一定的屈曲。但在腕过伸位时,由于肌腱的作用乃可屈示指和中指,但无主动握拳的功能。
由于周围神经损伤不仅有手功能丧失,还伴有感觉丧失。手的康复计划主要包括手运动的重训练。近年来,已经强调感觉的再训练,因为手感觉的丧失会减小手的力度和功能的精细度。感觉再训练分为触觉的实体觉和定位觉。患者的感觉功能通过训练可明显改进,肌功能亦可在短期内恢复。
(五) 握物模式的类型
手的多种姿势和运动极大部分是涉及拇指和其他手指的动作。最基本的有力握(power grip)和精细握(precision grip)。当须用力时,力握以屈示、中、环、小指并屈掌紧握物体,而拇指则用一个反压力(counterpress)在相反方向作用于物体,如握住锤柄。而精细握则用一个或多个指与拇指相对捏住物体,常需精细触觉的协助如取螺母作旋螺动作。在这两握物方式中拇指的位置不同的。在力握模式中,拇指内收加强对其他指的压力;而精细握模式中,拇指外展位对其他指的指垫。当在整个握物过程中这二种模式常互相结合。
手握物的模式还有其他的图形名称,这些名词暗示了所握物体形状来调节手的姿势,虽然力握和精细握已被广泛运用,但这些名词还继续用于康复领域。例如:
勾握(hook grasp) 第Ⅱ一Ⅴ指用作勾子如提手提箱,拇指不作用。
圆柱状握(cylindric grasp) 整个手掌面握住一个圆柱形物体,大拇指闭合在物体对侧面,如握玻璃杯。
拳握(fist grasp) 用拳绕住一个较狭小细长的物体,拇指放在其他指上,如握高尔夫球棒和锤柄。
球形握(spheric grasp) 手姿势调整为球状握住球形物体,如拿球或苹果。
尖握(tip prehension) 拇指尖与其他指尖相对,取较小的物体如拿念珠、针或硬币。
掌握(palmar prehension) 拇指与其他指相对,用未节指的掌面接触物体,这种方式常用于取或持较小的物体,如拿橡皮或执笔,当然也可持较大的物体。
侧握(lateral prehension) 用拇指和示指的侧边夹住较薄的物体,如一个名片或钥匙。
假如病人丧失拇指对掌能力,但可内收,则可用侧握即拇指处于半屈位压到示指的侧面来取或持物体,这常是上运动神经原损伤的病人所选择的持物方式。因为这些病人在作对掌动作时常引起屈指肌的痉挛,因此用侧握的方式容易放开所持体物,而用对掌的方式由于屈指肌痉挛使放开所持物体十分困难。
(六) 临床运用:
肌的起止点、作用、功能和运动的知识常用来作为损伤源的定位。网球肘或外上髁炎就是一个例子。它是一种反复应力损伤,更常见于工作场所而不是在网球场。病人主诉肘部外侧疼痛特别在提物或用旋前的前臂伸手取物时;触诊时在外上髁的远侧有压痛,但肘的屈伸、旋前旋后的范围正常且无疼痛。此外,在这些运动中作力量测试时也经常不痛,但在做最大握力测试常产生疼痛。为了决定可能受损的结构,需回答下列问题,什么结构位于外上髁?在做最大强度的握力或在前臂旋前时拾起一物体时什么肌收缩?
这些回答将引导到伸腕肌和对它们的最大长度和抗阻力收缩进行专门测试。在屈腕被动伸肘时就会产生完全伸长的限制和疼痛,对受损肌的单独抗阻收缩也会产生疼痛。利用这一运动学的方法解决了防止进一步疼痛和损伤与保持功能,这方法就是训练病人在旋后时提或持物体。
网球肘最常累及的肌为桡侧腕伸短肌、桡侧腕伸长肌和指伸肌的起点处,有人认为高水平的网球运动员和投掷运动员更易患内上髁炎,这是由于在网球正手击球和投掷动作中会损伤到屈腕或屈指肌的起点处,而打字员、反复作腕部动作的人如刺绣工和用反手击球的网球运动员较易得外上髁炎。
学习要点:
1、识别尺骨、桡骨、主要的腕骨、掌骨、指骨,并指出桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌、伸指肌、拇长屈肌、拇长伸肌、拇短伸肌、尺侧腕屈肌、桡侧腕屈肌;
2、了解拇指活动和对指活动中各肌群的活动;
六 膝 区
(一) 膝基本结构
膝关节是一个复杂关节,它有三块骨(股骨、胫骨和髌骨),2个运动自由度,3个互相关节的面(内侧胫股关节、外侧胫股关节和髌股关节),这三个互相关节的面均围在同一个关节囊内。从功能上,在站立位时膝具有支持体重而不需要肌肉的收缩;在坐、蹲、攀登等运动中,它参予降低或抬高体重(抬高至0.5m);在着地脚的膝还允许身体的旋转。在步行时,正常的膝关节通过减少身体重心垂直和侧方的震荡来减少能量的消耗,支撑相当于体重的4~6倍垂直的力。正常膝用一个特异的方式而达到它的多功能(承受巨大的力,提供稳定性和较大的运动范围)。可动性主要由骨性结构提供,而稳定性主要来自软组织(韧带、肌和软骨)提供。膝关节的损伤十分常见,常是由于力作用于股骨和胫骨的长杠杆臂而产生较大的力矩造成的
1、 可触及的关节结构
1) 当被检查者坐在诊察台上,膝放松屈90º时,很易摸到膝部的表浅结构。股骨的远端膨大为股骨髁,可在前面髌骨的两侧摸到,自内、外上髁向下至髁下方的凹陷为胫股关节线。在被动旋转或伸膝关节时,可以感觉到胫骨髁在股骨上运动。在胫骨髁的前下方隆起为胫骨粗隆,它是股四头肌髌韧带的止点。
2) 内(胫)侧副韧带位于关节囊的内侧部,沿关节线向内可能摸到该韧带的前缘,此处关节线中断。若将手指放在内侧副韧带的前缘还可能摸到内侧半月板;当被动内旋时,内侧半月板的内侧缘更为明显,外旋时退缩。
3) 将两个指分别放在股骨外上髁和腓骨头,这就提示外(腓)侧副韧带的附着点,该韧带较小沿关节线向外不易触及。但当脚放在对侧的膝上,大腿外旋时容易摸到它,外侧半月板则不能触及。
4) 当被检查者仰卧伸膝时,髌骨最容易触及。在胫骨粗隆和髌骨尖之间还可摸到强厚的髌韧带。正常人髌骨易向外侧和远侧移动,压向股骨不会有不舒服感。
2、 不可触及的结构
股骨髁的关节面和髌面;髁间窝;内侧髁上线和外侧髁上线,它们分别从髁后上向近侧延伸并围成腘面;胫骨髁的关节面(“胫骨平台”),被髁间隆起分开;外侧半月板,几呈环形;内侧半月板;前、后交叉韧带;膝横韧带,在前方连接半月板。
(二) 膝关节
1. 膝关节的运动 膝关节有二个自由度:屈-伸和轴旋转。膝关节的屈曲范围取决于与大腿后面接触的小腿肚肌的大小,通常在120~130度。由于受跨过髋和膝两个关节的股直肌(它起自髂前下棘)的限止,当伸髋时屈膝其运动范围减小。过伸的运动范围较小,正常不超过15度。
正常被动屈膝的终末感是软的,因为来自小腿肚和大腿软组织的接触,若小腿大腿不接触则来自延伸的股直肌。伸或过伸的终末感是坚硬的,因为来自韧带和关节囊结构的张力;若屈膝90º,伸膝较为自由或被腘绳肌的长度所限制。
1)屈和伸运动的轴 运动轴位于通过两股骨髁中心连线的上方几个厘米处。临床上,膝关节的屈伸轴近似通过股骨内、外侧髁中心的连线。
因为人类膝关节运动轴的变动,因此当使用于机械屈戍关节的装置时如测角器、等速测力计,膝-踝-足矫形器就产生了问题;膝以下假体用到膝部时也发生了问题。当膝关节从伸到屈的运动中,膝关节的解剖轴移动约2cm,而连接装置的机械轴却固定不动。因此机械装置的臂不能保持与大腿和小腿平行,在机械装置和解剖的部分之间就产生运动或压力。为了预防不舒服和擦伤,需要调和与仔细的对线。矫形膝关节的失调能造成在屈膝时套袖对肢体的压力以及在膝伸时套袖和肢体间产生裂隙。
2) 轴旋转 当屈膝时轴旋转发生在水平面上。当膝关节完全伸直时,内、外侧副韧带相当紧张,关节稳定,几乎无旋转运动。当屈膝时,这些韧带松弛,这就是膝关节在屈位时有相当量旋转的原因之一。由于在屈膝时,外侧副韧带比内侧副韧带更加松;因此,在股骨髁和胫骨髁之间的运动外侧大于内侧;而旋转的纵轴位于胫骨的髁间隆起内侧,所以认为是外侧髁环绕内侧髁旋转。
虽然对于这旋转运动的平均旋转总量为40°左右。外旋大约为内旋的两倍。当减少屈膝程度时,轴的旋转运动范围也变小。当膝接近伸直时不再有旋转动作。在坐位胫骨可在股骨上随意旋转,这对足的置放和足的定位是有用的。但旋转运动的主要功能意义是在闭链运动中。在闭链运动中股骨在固定的胫骨上旋转,象从跪、坐、或蹲位转换姿势以及在跑步时突然改变方向。
正常膝关节的被动内、外旋终末感是坚硬的。因为运动被关节囊和韧带结构所限制,这些结构包括侧副韧带、交叉韧带、腘斜韧带、支持带和髂胫束。
3) 膝关节的终末旋转 当伸膝关节时,胫骨在固定的股骨上外旋大约20°。这种旋转运动在伸膝的最后20°发生,称膝关节的终末旋转。这是纯粹的机械现象,发生于被动和主动的伸膝运动中,不能随意产生或阻止。在闭链运动中如从椅子上站起来,股骨在固定的胫骨内旋时也能见到终末旋转。这种螺杆机制提供一个机械的稳定来抵抗发生在矢状面的力。它允许人类在直立时不需要股四头肌收缩以及在伸膝降低肌力情况下抵抗前-后向的力。虽然膝关节终末旋转的量是不大,但它对正常的膝关节功能如同轴旋转一样是必需的。成功的膝关节康复,这两个运动必须评估和修复。
4) 附加运动 膝关节的紧锁位是完全伸直,在这位置终末旋转使韧带和关节囊结构紧张,牢固地稳定关节。在这位置正常不产生任何附加运动。但若膝关节屈25°或更大时,胫骨可从股骨上牵开几个毫米,向前、后、内侧和外侧滑动1~3mm以及内收和外展。过度的滑动可能提示软组织结构松弛,如韧带、半月板或关节囊。
2. 关节运动的解剖学基础
1) 胫股关节以一个不寻常的方式达到它们最大的稳定性和具有两个自由度的运动。股骨的内、外侧髁纵向和横向均凸起。前方它们与髌面相连,后方被髁间窝分开。股骨内、外侧髁与较小的胫骨髁相关节;胫骨髁稍凹(胫骨外侧髁前后方向也凸起)。胫骨的髁间隆起和楔形的内、外侧半月板增加了关节面的适应性。股骨髁的纵向关节面相当于胫骨髁关节面长度的两倍。因此,膝关节的屈伸运动并不是纯的屈戍运动。髁是进行滚动和滑动两种运动,这两种运动之间的比,随运动的范围不同而变化。在开始屈膝时以滚动为主,在屈膝的终末时则有更多的滑动。因为股骨外侧髁关节面的长度大于内侧髁,所以两髁的运动也不同。
2) 半月板 内侧和外侧半月板是纤维软骨,其作用是增加胫股关节的适应性和分散压力。膝关节的负重区在内、外侧胫股面几乎是相等的,在膝关节过伸时负重面最大。屈膝时,负重区在胫骨上向后移动,并变小。外科切除半月板减少了表面区域并造成在股骨髁和胫骨髁的压力增加,这可能导致随后产生骨关节炎。
半月板唯一骨性附着是通过它们的角连于胫骨的前、后髁间区和通过冠状韧带连于半月板的周缘和胫骨的边缘之间,冠状韧带是关节囊的一部分。因此,半月板并不附于胫骨的关节面,是可动的。它们还有很多其它附着:①横韧带连接二个半月板的前角。②纤维带连接两个半月板前角和髌内、外侧支持带之间(半月板髌纤维)。③内侧副韧带附于内侧半月板。④半膜肌腱发出纤维到内侧半月板。⑤腘肌发出纤维到外侧半月板的后缘。⑥半月板股韧带从外侧半月板后端附着到后交叉韧带附近的股骨内髁的内面。
被动和主动的力使半月板在胫骨上运动和控制其运动。被动的有: 在伸膝时股骨髁将半月板推向前方,使股骨髁与胫骨髁的接触面向前移动。相反,半月板在屈膝时移向后方。据报导内侧半月板移动总量为6mm,外侧半月板为12mm。此外,半月板的移动或变形是根据轴旋转时股骨髁运动的方向。韧带和肌的附着也可直接牵动半月板。例如,半月板髌纤维在伸膝时使半月板向前移动,而屈肌的附着(半膜肌和腘肌)使半月板向后运动。若半月板不能随股骨髁一起移动,如发生在突然的扭转或强有力的运动,这时半月板可能被股骨髁压碎或撕裂。
3) 副韧带 胫侧副韧带和腓侧副韧带 强厚的内侧(胫侧)和外侧(腓侧)副韧带防止膝关节在额状面的被动运动。胫侧副韧带防止胫骨在股骨上的外展;腓侧副韧带防止胫骨内收。其次,当伸膝时副韧带阻止胫骨的前、后移位。副韧带在股骨髁附着处偏于屈伸轴的后上方。这种偏移造成在伸膝时韧带紧张而屈膝时变得松弛。所以副韧带提供了终末旋转后膝关节的稳定性,又允许在屈膝时的轴旋转。股骨髁的后面具有较大的凸度而且有髁间窝,当屈膝时减少了关节面的适配性,因此易化了轴旋转。
4) 交叉韧带 前、后交叉韧带提供对整个膝关节屈伸运动的控制和稳定。这些韧带在关节的中央,股骨的髁间窝内。因为它们从侧面和前面看是交叉的,因而得名。但从上面看它们是平行的。虽然交叉韧带与关节囊紧密相关,但它们表面覆以滑膜,所以并不是关节囊内结构而是囊外结构。在整个膝关节的屈伸运动中,交叉韧带并非全部同时紧张,它们始终保持相对恒定的长度,而产生髁面的滑动。
(1)前交叉韧带(ACL)附着于胫骨的髁间前区,向外上方连于股骨外侧髁的内侧面。切断这韧带允许胫骨在股骨上向前脱位(前屉征)。在尸体上切断ACL显示胫骨在股骨上向前移位7mm。在正常人这种移动非常小。健康大学生屈膝90°时,前屉试验平均值为1.2~2.7mm。
ACL还能限制内、外旋转。
(2)后交叉韧带(PCL)附于胫骨的髁间后区,向内上连于股骨内侧髁的外侧面。PCL限制胫骨在股骨上的后移位(后屉征)。相反地,在闭链运动中,当在跑步脚着地时,PCL有助于防止股骨髁在胫骨髁上的向前移位。PCL正常仅允许小量的被动运动。健康大学生在屈膝90°的后屉试验中,移位的平均值男性为0.6~1.0mm,女性为1.2~1.9mm。
5) 关节囊 关节囊形成围在关节周围的一个袖套,刚刚附着于股骨髁和胫骨髁的上下。前面,有髌骨嵌入,后面有一纵行的皱褶几乎分隔关节腔。支持带和韧带加强关节囊并成为整个关节囊的一部分。腘肌的近侧腱穿关节囊附于股骨的外侧髁。半膜肌形成腘斜韧带的一部分并发出纤维到胫侧副韧带和它骨性附着处。这是半月板、韧带、支持带、骨、肌和关节囊之间复杂的被动和主动连接的实例。
(三) 膑股关节
髌骨是一块籽骨位于关节囊上,并于股骨髁前下分的鞍状关节面(滑车面)相关节。髌骨的关节面有一明显的纵嵴将其分为内侧和外侧关节面。关节面的形态有相当大的变异,而且骨的形状并不一定与关节软骨面一致。髌骨有下列作用:通过增加与运动轴的距离(力臂距离)来增强股四头肌的杠杆作用和力矩;当屈膝时提供股骨髁关节面的骨性保护;减少对股骨髁的压力和分散股骨髁上的力;在抗阻高度屈膝时,能防止对股四头肌腱损伤性压力(该腱能抗大的张力但不能抗压力或摩擦力)。
股四头肌从各边稳定髌骨,并引导髌骨和股骨之间的运动。远侧,髌骨经强厚的髌韧带附于胫骨粗隆。致密的纤维性支持带附于髌骨的两边。在外侧,深、浅支持带,髂胫束和股外侧肌稳定了髌骨。当屈膝时,这些结构向后外移动产生对髌骨的侧向斜力。正常时,这种运动被内侧稳定结构(髌股韧带、内侧半月板髌韧带和股内侧肌的斜纤维)所产生的平衡力阻止。在上方,股直肌和股中间肌止于髌骨的基底部。这样,髌骨受到静态(筋膜)和动态(肌)力的影响。
当屈膝髌骨在股骨髌面上滑动时,髌关节面也发生变化。在运动的开始,接触区在髌骨的远侧1/3。当屈膝接近90°时,关节面移向基底部覆盖了髌骨的近侧1/2。在屈膝120°,产生二个区域的接触和压力。即髌股关节和股四头肌腱和股骨之间。
(四) 膝的对线和畸形
从前方看,伸直的膝可看到在股骨干和胫骨干之间有一向外开放的角。角的大小是可变的;通过两骨的纵轴测量,一般认为其平均值为170°左右。这角是由于股骨干的内收位和胫骨垂直将体重传送到足和地面的代偿方向所致。这样,当要一条腿负重时,力朝向膝关节的内侧边。如果角小于170º,称为膝外翻。相反,如果角接近180度或向内侧开放,这种畸形称膝内翻。
股四头肌腱和髌韧带在髌骨的中心也形成一个角,称“ Q角”,其正常值男性为11.2±3°,女性为15.8±4.5°。Q角大于20°认为有较高的髌股关节异常发生率如髌骨软骨软化(chondromalacia)和髌股关节行径轨迹异常。当髌骨在髌面上移动时,关节面的形态、外侧滑车面的较高和内侧软组织稳定结构可防止向外侧的过度移位。如髂胫束紧张或股内侧肌无力所致的不平衡可引起髌骨在股四头肌收缩时向外侧移动,这将导致关节接触区和压力的改变而产生疼痛和功能障碍。
(五) 膝部的肌
1. 伸膝肌
1)股四头肌,由四块肌组成:股直肌、股内侧肌、股外侧肌和股中间肌。这四块肌形成单一而强厚的腱止于髌骨、膝关节囊和胫骨上端的前面。肌肉发达而脂肪组织较少的人,股直肌、股内侧肌和股外侧肌均清楚看到,但另外一些人这些肌的境界就不很清楚。股中间肌位置较深,不能从体表看到。
股直肌: 在大腿中部,较表浅并直行向下。它通过二个腱:前或“直”腱起自髂前下棘;后或“反转”腱起自髋臼边缘的紧上方。当腱转向前时,它与髋关节紧邻并与关节囊交织。这二腱联合,在前方覆盖了部分关节囊。它的肌纤维向下连于一深部的腱膜,然后变窄,形成宽腱止于髌骨上缘,并借髌韧带止于胫骨粗隆。它由股神经(L2~L4)的二条分支支配。解剖学作用为屈髋和伸膝。当屈髋时,股直肌的起点腱可在缝匠肌和阔筋膜张肌之间的V形区内看到和摸到。肌部浅表可随其向下直止髌骨的附着处均可触及。
股外侧肌: 是四块肌中最大的一块,位于股直肌的外侧。它以宽的腱膜起自股骨的后外方,上至大转子高度,下达粗线。它止于髌骨的外侧缘、髌外侧支持带,并藉髌韧带附于胫骨粗隆。肌纤维以12~15°的角度向髌骨汇聚。它由股神经的分支(L2~L4)支配。解剖学作用为伸膝。从大转子向下直到髌骨均可被看到和摸到。
股内侧肌: 位于股直肌的内侧。它起自股骨的后内方,上至转子间线,后至粗线。它止于髌骨上缘的内侧部、髌内侧支持带,并借髌韧带附于胫骨粗隆。股内侧肌由股神经(L2~L4)的分支支配。解剖学作用为伸膝。它的远侧份相当大, 在大腿下1/3内侧可摸到。
股中间肌: 位于股直肌的深层,部分与股内侧、外侧肌融合。它起自股骨的前外侧面,上达小转子和后到粗线,肌纤维与股骨长轴平行,止于髌骨的上缘,并与股内、外侧肌的腱融合,直接进入膝关节囊。它由股神经的分支(L2~L4)支配。解剖学作用为伸膝。若抓住股直肌并稍提起,从股直肌的外侧或内侧缘进入其下方,可能摸到股中间肌。
髌骨在股四头肌的总腱内,该腱附于髌骨的上和两侧缘。髌韧带作为股四头肌腱的延续从髌骨尖延伸到胫骨粗隆。在髌骨的两侧,腱纤维从内、外侧支持带中伸展出来,附于胫骨髁。
2) 膝关节肌(subcrureus): 是小而扁平的肌。它附于股骨干的前下份和膝关节囊或髌骨的上缘。它在股中间肌的深层,有时还与股直肌互相交织。它由一条到股中间肌的神经的分支支配。到目前还没关于它的附着和功能的详细描述。较有影响的说法认为它的功能是在伸膝时拉关节囊(和滑膜)向上,防止这些结构在髌股关节内被碰撞或挤压。
股四头肌为一块大而有力的肌,能产生超过450kg的内力。在闭链运动中,抬高或下降身体(如从椅子上站起来、攀登、跳跃等),在步行、跑步或从跳跃着地时均需要如此大的力以防止膝部打软。这里股四头肌的机制是将股骨髁主动约束在胫骨平台上。
股直肌越过髋关节,所以它既是屈髋肌又是伸膝肌。当在运动早期伸髋,该肌运动作为伸膝肌被激活,并随伸髋增加其最大力距输出。这种效应可以在下列的情况中观察到:处于坐位的人很难作抗阻力伸膝。但俯卧位屈膝使股直肌先被拉长,就能增加其收缩力。
过去有人曾认为股内侧肌的伸膝主要在最后的20~30º。但肌电图研究证明在整个伸膝运动中这四块肌均有肌电活动。
2. 屈膝肌 有很多肌肉通过膝关节屈伸轴的后面,有不同程度的屈膝作用。这些肌有股二头肌、半腱肌和半膜肌(这三块肌总称为腘绳肌)、腓肠肌、跖肌、腘肌、股薄肌和缝匠肌。
1)股二头肌: 是一块在大腿后外侧的肌,也称为“外侧腘绳肌”。它以二个头①长头与半腱肌形成总腱起自坐骨结节;②短头起自股骨干的下部和外侧肌间隔。这二个头合起来止于胫骨的外侧髁、腓骨头和小腿筋膜。它由坐骨神经的分支(L4~L5,S1)支配。解剖学作用为伸和外旋髋关节以及屈和外旋膝关节。
当俯卧抗阻屈膝时,股二头肌的长头从坐骨结节到腓骨头全长均可看到和摸到。短头大部分被长头覆盖,因此很困难识别它。二个头的总腱在腘窝的外上界看到。坐位外旋小腿时,股二头肌腱也容易摸到。
2)半腱肌: 是一块内侧腘绳肌,其肌部位于股二头肌长头的内侧。它与股二头肌长头形成总腱起自坐骨结节,止于胫骨髁的内侧面股薄肌止点的远侧。它由坐骨神经的分支(L5、 S1~S2)支配。解剖学作用为伸和内旋髋关节以及屈和内旋膝关节。
俯卧抗阻屈膝时,半腱肌腱可在腘窝内上界看到和摸到。在坐位也可摸到该腱。将触诊的手指放在腘窝的内上界,那里可区分出几根松弛的腱。然后使这区域的肌紧张但不伴有关节运动,这时半腱肌腱从其下方的组织明显抬起,并为膝部背侧最突出的腱。沿该腱可向近侧摸到斜向近侧到坐骨结节的肌部。一经识别半腱肌腱,另一根小、圆而坚硬的腱在半腱肌的内侧摸到。这是股薄肌腱。可用触摸肌腹朝向近侧的起点,来区别股薄肌和半腱肌。股薄肌朝向耻骨故仍留在内侧。在坐位,内旋小腿也可使半腱肌腱和股薄肌腱显露出来。
3)半膜肌: 起自坐骨结节,止于胫骨的内侧髁。它由坐骨神经的分支(L5、 S1~S2)支配。解剖学作用为屈和内旋膝关节以及伸和内旋髋关节。虽然该肌的截面积在腘绳肌中最大,但它不是容易作为一块单独的肌摸到,因半腱肌覆盖了它的大部分,近侧又被大收肌所遮盖。和这些肌肉一起,半膜肌参与组成大腿后内侧大的肌质块。半膜肌的肌部比半腱肌的肌部伸向更远侧;因此,它的下部可能在半腱肌腱的两侧摸到。当半膜肌接近它的止点时,它的腱位于深层因而触摸它较为困难。
4)腓肠肌:腓肠肌的二个头起自股骨髁的上方,并跨过膝关节的屈侧边。在抗阻屈膝时,可看到腓肠肌的肌部收缩。因为腓肠肌主要是为踝关节的跖屈肌,所以它将在踝部更详细地讨论。
5)跖肌:是在膝区后面的一块小肌,起自股骨外侧髁的上方,在腓肠肌外侧头和腘肌之间,紧靠关节囊并与囊交织,然后沿比目鱼肌的内侧缘下行参与跟腱并止于跟骨。它由胫神经(L5~S1)支配。跖肌的肌腹有时很大但有时萎缩,作用不明。
6)腘肌:在膝关节的背侧,位置最深。它紧贴关节囊,被跖肌和腓肠肌的外侧头覆盖。它以强厚的腱起自股骨的外侧髁,肌纤维向内下止于胫骨干近侧部的后面。它的止点纵向分布较广,使该肌呈三角形。腘肌由胫神经(L4~S1)支配。解剖学作用为内旋和屈膝关节。
3. 旋转肌 使胫骨在股骨上内旋的肌有半腱肌、半膜肌、腘肌、股薄肌和缝匠肌。使胫骨在股骨上外旋的肌有股二头肌;阔筋膜张肌可能起有协助作用。在坐位抗阻外旋小腿时,可探知股二头肌是一块强有力的外旋肌。当俯卧屈膝稍超过90°外旋膝时,股二头肌将单独收缩。
缝匠肌、股薄肌和半腱肌肌腱的止点是在胫骨内侧髁稍下方的前内侧面上,其腱纤维与小腿深筋膜互相交织形成鹅足(Pes anerinus)。一般认为这三块肌对膝关节的内侧稳定很重要。
屈和旋转的开链运动对足的置放和运动十分重要,而且仅需少量的肌力消耗(除在行走或跑步时的小腿减速运动)。但当屈膝肌作用于其他关节或在闭链运动中就需要大的肌力。
腘绳肌是主要的伸髋肌,当俯卧伸躯干时,它们强烈收缩来固定骨盆;在坐位和直立时弯腰去触摸足时,它们也收缩来保持骨盆在股骨上。腘绳肌、缝匠肌和股薄肌对髋关节和膝关节还具有旋转作用,而腘肌仅为膝关节的旋转肌。在行走时的站立相,足站到地面上后,在支持腿上必须旋转髋关节和膝关节使身体向前移动。这些旋转肌就始发和控制这旋转动作。在跑步、转身、急转方向或站立在不稳定的基础上保持平衡(如站在不平的地面上或摇晃的船)的动作中,旋转肌所需的肌力就明显增加。在有跪或蹲的动作或运动(如园艺工作、焊接、挖掘或踢足球)均需要来自旋转肌强有力的肌力来始发和控制髋和膝在固定的胫骨上运动来适应必须的躯干和上肢的扭转动作。由于屈膝肌主要作为旋转肌或肢体的减速肌发挥其作用,所以它们的损伤(如腘绳肌拉伤)较为常见。
腘肌虽小,但其截面积大于股薄肌或缝匠肌的截面积,约为半腱肌截面积的70%。腘肌认为是屈膝肌,但这作用的杠杆机制极差。
腘肌并且是在伸直的膝关节产生解锁的旋转动作。因为伸膝的终末需要胫骨在股骨上的外旋,所以开始屈膝就需要一个相反的胫骨内旋,这是由腘肌来完成。当膝关节接近90°时腘肌出现动作电位,只要保持屈膝的姿势其肌电活动也一直存在。当屈膝时,体重驱使股骨髁在胫骨平台上向前滑动,虽然后交叉韧带具有阻止这种半脱位,但事实上是腘肌的主动收缩来稳定膝关节的位置。
后交叉韧带附于股骨的内侧髁,而腘肌借强有力的腱附于股骨的外上髁,所以当屈膝负重时在防止股骨髁向前滑动中,腘肌是后交叉韧带一个重要的补足。
4. 作用于膝关节的单关节肌和双关节肌 作用于膝关节单关节肌仅为五块:股外侧肌、股中间肌、股内侧肌、腘肌和股二头肌短头。其余的肌则跨越髋关节和膝关节(股直肌、缝匠肌、股薄肌、半腱肌、半膜肌、股二头肌长头和阔筋张肌的髂胫束)或跨过膝关节和踝关节(腓肠肌)。所以髋关节和踝关节的运动或位置都会影响到膝关节的活动范围和这些肌所产生的力(被动和主动功能不足)。
在一般的运用情况下,双关节肌极少用来同时运动二个关节。双关节肌的通常作用是用来克服一个关节来自重力或其他肌肉收缩的阻力。假如双关节肌在两个关节同时缩短,完成其所有的运动范围,那末该肌将缩短一个很长的距离,并在缩短的过程中很快丧失其肌力。一般来说该肌在其中一个关节逐渐延长而在另一个关节产生运动,藉此来保持良好的长度-力关系。
膝部的双关节肌有下列的运动组合
1)结合伸髋的屈膝 假使人俯卧或直立位伸髋再屈膝,腘绳肌必须在这二个关节同时缩短,就很困难完成此屈膝动作。在做这种运动时有些人还会诉说腘绳肌痉挛。所有的人将很快丧失其强度,缩短长度几乎耗尽。限制腘绳肌完全缩短的另一个因素是股直肌的限止。此时股直肌在髋、膝两处同时被延伸导致股直肌的挛缩,使骨盆前倾,造成臀部将不自然地抬高。
2)结合屈髋的伸膝 在仰卧或坐位时做直腿抬高(屈髋,膝保持伸直状态),在动作进行的一定范围内并无困难。随后主要的困难来自腘绳肌不能进一步延伸,部分来自股直肌肌力的减弱,因为它在髋、膝两处同时缩短。若腘绳肌的收缩或痉挛限制了直腿抬高(如30°),那末在步行时每步的距离将减小,当伸髋时一侧的膝关节可完全伸直,但对侧的小腿不可能向前移动到像正常时那么远(屈髋伸膝)。此时将缩短步伐并常用屈膝行走。
3)结合屈髋的屈膝 当屈膝时,再屈髋可使腘绳肌在髋部延长,得到较好的长度-张力关系。当屈膝和屈髋时,屈髋肌和腘绳肌协同收缩产生功能性有用的运动。
4)结合伸髋的伸膝 这是最有用的结合,它发生在如从坐位站起来,爬梯、跑步和跳跃等动作中。当股四头肌伸膝时,腘绳肌作伸髋动作,使腘绳肌在膝部伸长。在这运动中运用了长度-张力曲线的一个有效部分。
在闭链运动中,腘绳肌和股四头肌协同收缩来提高躯干(伸膝、伸髋)或降低躯干(屈膝、屈髋)。当一个人从坐位上站起来,股四头肌向心收缩来伸膝而腘绳肌向心收缩来伸髋。当人坐下去时这两群肌为离心收缩来控制屈膝(股四头肌)和屈髋(大腿后群肌)的比率。
5)结合踝跖屈的屈膝 腓肠肌能同时做这二个动作。若在这二个关节做全部的动作,那末该肌必须缩短很长的距离,肌力将迅速下降。这不是一个十分有用的运动。
6)结合踝跖屈的伸膝:股四头肌伸膝而腓肠肌(和比目鱼肌)跖屈踝关节。当股四头肌伸膝时,腓肠肌在膝部延长,这对跖屈踝关节十分有利。这种功能结合常见于抬高脚趾尖、跑步和跳跃等动作。
(六) 感觉神经分布和反射
膝关节的韧带、关节囊和其它软组织富有感觉神经分布和丰富的感受器。在人类的交叉韧带和侧副韧带、关节囊、滑膜和半月板的外侧缘已发现机械感受器。在人类,从关节机械感受器到肌的反射也已证实,包括加载前交叉韧带可易化腘绳肌和抑制股四头肌。已知关节囊的肿胀可产生股四头肌的抑制和突然膝关节的打软。这种抑制认为是由于在韧带和关节囊内的机械感受器破坏所致。仅灌注60毫升生理盐水到膝关节腔内,可产生股四头肌肌电幅度下降30~50%。临床上证实,前交叉韧带完全撕裂病人的本体感觉阈值比正常膝关节提高25%以上。这说明前交叉韧带完全撕伤可能丧失韧带的稳定性反射。
七 髋区和盆区
骨盆由骶骨、尾骨和左右髋骨组成,具有保护盆腔脏器和传递来自头、臂、躯干的力到达下肢。骨盆的连接有7个关节:腰骶关节、骶髂关节(2个) 、骶尾关节、耻骨联合和髋关节(2个)。虽然骶髂关节、耻骨联合和骶尾关节的运动甚少,但这些关节具有的运动能力却非常重要。这些关节容易受损,造成过少或过多可动性而产生疼痛和功能不全。女性在分娩时,这些关节允许胎儿娩出起重要作用。
髋关节(髋臼股关节)在身体内是结构上最稳定,可动的单一关节。除了在躯干和地面之间传送力,髋区在运动系统中也是一个重要的部分,它参与提高或下降躯干如在攀登、从椅子上站起来等;也参与将足靠近身体或手的动作,如穿鞋。在步行时髋的展肌(在站立腿)都必须产生一个力来平衡约85%的体重(包括头、臀、躯干和对侧的腿)。髋关节为这系统的支点,所以每一步均要承受大于体重两倍以上的力。
(一) 骨
1、可触及的骨性标志。
将两个拇指放在左右两侧的髂嵴。正常情况下,直立位时髂嵴这两相应点在同一水平线。随后检查骨盆的对称性,沿髂嵴向前外下,其末端为髂前上棘,两侧也在同一水平线上。沿髂嵴向后内其终端为髂后上棘,髂后上棘较髂前上棘宽而粗大,髂后上棘内下的凹陷为骶髂关节后方的标志。
拇指放在髂嵴中部,中指向下到达大腿的这一点即为大转子,大转子为粗大的骨性隆起。假如对侧的腿站立,被动转旋被检查者的大腿,大转子可更清楚摸到。在直立位时两侧的大转子应在同一高度上。若被检查者坐在硬板凳上或侧卧屈髋屈膝时,坐骨结节很容易定位,定位后则在直立位也可摸到,它在臀股沟的深层,当臀大肌和腘绳肌放松时最容易触摸。
仰卧位并放松腹肌时可摸到耻骨支和耻骨联合的上缘。首先,要求被检查者用他自己的拇指摸到耻骨的顶端。然后,将张开的手放在腹部手指朝向耻骨。使手下滑,这样中指触及耻骨联合,邻近的手指触到耻骨支。耻骨支可承受相当大的压力,并应当是光滑的和没有疼痛。
2、不可触及结构
髋骨外面中部有:髋臼(髋关节的关节窝,容纳股骨头);在髂骨翼外面有后、前、下三条臀线,这些线分隔了三块臀肌的附着区;髂前下棘位于髂前上棘下方并有切迹与髂前上棘分开;在髂后上棘的下方有髂后下棘;髋骨的后下缘下部有突向后内方的坐骨棘,将后下缘分为上方的坐骨大切迹和下方的坐骨切迹;股骨头和颈;和股骨小转子。
骶骨是由骶椎的椎体、椎弓(2)和肋部即翼(2)愈合而成。8岁时部分融合,20岁后5块骶椎愈合成骶骨。骶骨有六个关节面:上方有两个上关节突和骶骨体的上面分别与第五腰椎的下关节突和椎间盘形成腰骶连接;两侧有耳状面,与髂骨的相应关节面形成骶髂关节;下方与尾骨相连接。与髂骨相关节的耳状面在骶骨的侧面。这关节面为L形,通常是不规则的,并因随年令增长、关节的硬化和退变变得粗糙。
股骨头藉股骨颈与股骨干相连。这种向外侧的投射增加了从股骨到运动轴的杠杆臂距离,所以增加了止于大转子肌群(臀中肌、臀小肌、臀大肌梨状肌、闭孔内肌、闭孔外肌、股方肌和上、下孖肌)的力矩。股骨干向内侧成角,这样使膝落到股骨头的承重线上。颈干角平均为125°。如果颈干角较小(如接近90°),称髋内翻(coxa vara),并伴有腿长度的减少。颈干角增大称髋外翻(coxa valga)并造成肢体长度的增加。这两种结构的改变也可导致肌强度的下降,因为肌的杠杆臂和长度-张力关系改变而造成力矩的变化。
股骨的第二个角称前倾角。当从上方观察股骨(股骨髁在额状面上)时,股骨颈的长轴与额状面形成一个向前开放13°~15°角。这个角增大称前倾,并认为是引起内收足或鸽趾原因之一。这个角减小称后倾,这可能导致在站立和行走时的外展足(外旋)。儿童生长和发育过程中,正常地减小前侧角,这是造成整形医师在治疗内收足走路的儿童用保守疗法的原因。
(二) 关 节
1、骶髂关节 这一关节在男、女性均有小量的运动。因为骶髂关节的运动量较小(1-3mm)以及测量困难,所以误认为这运动不重要也没有什么意义。但许多临床人员认为骶髂关节的韧带损伤、多动或少动、炎症等是下腰疼痛的主要原因。
骶髂关节的类型 大多数作者将骶髂关节列入平面关节。骶骨的关节面覆有透明软骨,而髂骨的关节面表面为纤维软骨。在关节腔内有滑液,并有关节囊。随年令增长,骶髂关节的骨赘和关节强直的发生率很高,主要在男性,女性发生率极低。
骶髂关节的运动 骶髂关节的运动范围很小。从32具在29岁死亡的新鲜尸体中,发现骶骨可在髂骨上作上下滑动和少量前后运动或髂骨在固定的骶骨上作同样的运动。骶髂关节的平均运动为4°,其范围为2°~8°度。
在倾斜运动中,骶骨的骶岬向前下移动而骶骨的远侧分和尾骨向后上方移动,同时伴有髂嵴靠拢和坐骨分离,造成骨盆出口变大。逆倾斜是相反的运动,即骶岬向后上方移动, 尾骨向前移动,髂嵴分离,坐骨靠拢。这运动使骨盆入口增大。在妇女怀孕期间松弛激素(relaxin)的分泌造成韧带松弛允许骶髂关节和耻骨联合的运动幅度增加。如此,骨盆入口变大适应胎儿,并在分娩时骨盆出口变得更大。但韧带过度松弛能生产剧烈的疼痛以及可能产生骶髂关节和耻骨联合的自发性的脱位。哺乳后,松弛激素的分泌中止,韧带再次紧张。经常发现骶髂关节和耻骨联合再接近时形成左右不对称,而造成慢性下腰部和髋部的疼痛。
在站立和行走时,头、臂和躯干的重量从第五腰椎传到骶骨并通过骨盆到达耻骨和股骨头,然后向下传至地面。在坐位,重量分布到耻骨联合和坐骨结节,然后到达所坐的椅子上。这引起骶骨在两髂骨之间向前下方移动(或使髂骨在骶骨上向后上方移动),这种运动被一种强厚的韧带系统所限制。
骶髂关节的韧带 在后方,骶髂骨间韧带填充了骶粗隆和髂粗隆之间的间隙。这些韧带有多种方向的纤维并覆盖了关节全长的一半。多层骶髂后韧带覆盖骨间韧带和骶骨的后面。这些韧带附于髂骨粗隆(到臀后线),向内下方连于骶骨。在骶髂关节的腹侧为骶髂前韧带,它较薄以及没有像后方的韧带那样广阔。前、后骶髂韧带将骶骨悬在髂骨上,当所负的重量将骶骨压向下时,这些韧带的作用就象避震器。此外,这些韧带的长度限制了逆倾斜运动。强厚的前纵韧带覆盖在腰椎的前方,向下附于骶骨和髂腰韧带。
骶结节韧带和骶棘韧带为宽而长的韧带, 连接在骶骨和坐骨结节以及坐骨棘之间。这些韧带有极好的杠杆作用来防止由于重力的作用使骶岬向前下方倾斜。这些韧带的长度限制了向前下倾斜运动的量。
骶髂关节的骨性结构和强厚而广泛的韧带系统形成了关节的自锁机制。当压力增加导致骶骨在髂骨表面向下运动和后韧带紧张,紧张的后韧带将两侧的髂骨更向中间靠拢,像钳子一样将骶骨夹得更紧阻止髂骨的下降。
2、耻骨联合 两侧耻骨联合的关节面均复有透明软骨,它们之间有纤维软骨盘将其分隔。耻骨联合的周边有强厚的韧带保护。腹直肌、锥状肌和腹内斜肌的附着加强了纤维软骨。耻骨联合以及骶髂关节使骶骨和髋骨围成完整的骨环。这样,即使在骶髂关节发生最小的运动必定伴有耻骨联合的运动。通常,耻骨联合有极小量的运动。过度的力如发生在跳跃落地时、交通事故中膝部撞击仪表板时、腿长度不同的行走时或在强力的屈髋动作突然受阻时,可能造成骶髂关节或耻骨联合的损伤或脱位。
3、尾骨连接 骶尾连接和尾骨间连接均属软骨联合。这些联合有少量的前后运动,这些运动被腹侧、背侧和外侧的韧带所限制。当怀孕时,运动幅度增加,老年时这些联合可发生骨化。
4、骨盆的平衡 由于骨盆的牢固连接,所以骨盆的运动必定伴脊柱的重新对线,这种重排列在腰部最显著。
骨盆的倾斜度 人直立,骨盆的运动产生屈髋而身体的上部仍保持直立姿势,此时骨盆的倾斜度增加,称骨盆前倾。当这种运动发生时,髂前上棘位于耻骨结节的前方,而正常时髂前上棘与耻骨结节在同一个垂直面上或稍后方。当骨盆作相反方向的运动(伸的方向)时,称为骨盆后倾,使骨盆倾斜度减小。
骨盆倾斜度可通过髂后下棘和耻骨联合上缘的平面来测量。这平面与水平面的夹角称骨盆的倾斜角。成年男性正常为50~60度,女性稍大一些。
在直立位,骨盆的后倾范围取决于髋关节的关节囊和韧带的张力,特别是髂股韧带。若要进一步后倾,只有在骨盆运动的同时屈膝才能完成,因为这动作也造成屈髋而放松这些韧带。
在坐位时置,这些韧带不再限制骨盆的运动,所以骨盆向后倾斜使经髂后上棘和和耻骨联合的平面变为水平。骨盆的后倾伴有生理性腰曲减小或消失。骨盆前倾使生理性腰曲增加。
骨盆倾斜度的临床评估 由于在活体很难测量骨盆的倾斜角,所以临床上需要一个更实用的方法来确定骨盆的正常或不正常的倾斜。因为髂前上棘和耻骨联合的前部较浅表并容易定位和观察,当从侧面观察被检查者,若这两个点接近垂直排列,这种骨盆倾斜度被认为是正常的。
5、髋关节
髋关节关节的类型 在人类,髋关节为典型的球窝关节。与盂肱关节的关节面相比,股骨头和髋臼的关节面互相适配得更好,连接更牢固。这增加了关节的稳定性但限制了运动的范围。髋关节具有三个自由度的运动:屈-伸、展-收和内-外旋。在大多数的活动中,这三种类型运动常组合在一起;并从整个运动来看,髋部的运动均伴有腰部脊柱的运动。
虽然称为球窝关节,但髋臼关节面仅在前、上和后三面。髋臼底无关节面称为髋臼窝,内有股骨头韧带、一个可移动的脂肪垫和滑膜。虽然股骨头韧带强厚,但它的主要的作用是通过营养股骨头的血管。只有极度内收、屈和外旋位或内收、伸和内旋位时,股骨头韧带才会紧张。髋臼窝允许股骨头韧带的必要的运动,当髋关节重负时髋臼窝更重要地作为滑液的储存地。当作用于关节的力减小时,滑液再回到关节腔内润滑和营养关节软骨。
髋臼的前下方有髋臼切迹,切迹有髋臼横韧带相连。三角形的纤维软骨的唇围于髋臼的边缘,充分地包裹了股骨头。股骨头是一个2/3的球形。在四肢着地时(此时髋关节处于屈、轻度外展和外旋),股骨头完全包在髋臼内。
关节囊很强厚近侧附于髋臼的边缘,远端的前面附于转子间线,后面附于转子间嵴。
髋关节韧带 强厚的韧带加强了关节囊的四周。髂股韧带在关节囊的前上方。耻股韧带在关节囊的前下方和坐股韧带位于后上方。当屈髋关节时所有这些韧带都松弛,但当伸髋时变得紧张。在站立位时,髂股韧带能防止骨盆在股骨上向后运动(髋的过伸)。耻股韧带,限制外旋运动;坐股韧带限制内旋。耻股韧带和坐股韧带的张力限制髋关节的外展。髂股韧带的上部或髂转子部的张力限制内收。
髋关节运动轴和运动 髋关节的运动可能发生在任意的轴上,这些轴均通过股骨头的中心;但通常选用三个互相垂直的轴。
1)在站立时,屈伸的轴是水平的冠状轴。左右股骨头中心点的连线称总髋轴。当站立位骨盆向前或后方向转动或在仰卧位上拉两膝靠近胸腔时,这运动发生在总髋轴周围。当大腿触到前腹壁前,一条腿尚能在屈膝情况下作屈髋运动。当伸膝时,腘绳肌的长度限止髋屈在70º~90º。髂股韧带限止髋过伸在0º~10º。当想作进一步过伸时,就需伸脊柱腰部(脊柱前凸)使人误认为是髋关节伸的运动幅度。
2)在站立时,收-展的运动轴为水平的矢状轴。肢体对骨盆的运动如提腿向外侧,或骨盆对下肢的运动如躯干向站立侧的腿方向倾斜。不管是肢体或骨盆运动,正确的名称应使用髋关节的外展或内收。髋关节的外展为45º左右,常伴有骨盆的抬高。髋关节的内收为两条腿接触或0º,但腿可能交叉到30º~40º的内收位。这不是纯平面的运动(因为一条腿必须在屈位,而另一条腿在伸位),在跑步、转向和交叉大腿时,这是一个重要的运动。
3)站立时,内旋和外旋的轴是垂直的,这轴和股骨的机械轴是一致的。内旋是大转子向前移动接近骨盆的前部。外旋是与内旋相反方向的运动。
4)股骨的解剖轴和机械轴 股骨的解剖轴是一条通过股骨干的直线,而机械轴则为髋关节中心和膝关节中心的连线。在直立位,机械轴通常是垂直的。股骨颈与股骨的解剖轴的形成约125º的角。
运动的正常范围 正常人髋关节的运动范围终末感通常是坚硬的,因为是韧带性的限止。但屈髋关节同时屈膝例外,因为这运动被腹部的脂肪组织所限制。在严重的肥胖症,这种限制能影响其功能如系鞋带以及拾取和携提物体的能力。屈髋同时伸膝的运动被腘绳肌的长度限制。
髋关节的正常的运动范围随年龄有明显地变化,并且看到平均值有显著的差异。例如,正常胎儿髋的姿势是屈曲位,伸髋受到明显地限止。在新生儿,伸髋为-28º(SD = 8.2)。伸髋的不能性和屈髋不能从零度开始的情况,在以后的5-6年内逐渐减小。
其它的髋关节运动的范围在整个童年、青年和成年期中逐渐减小。在健康的60岁和60岁以上的人中显示主动的髋关节运动范围从其平均值减小。James等(1989)发现从70到92岁的人群中所有的髋关节运动均有显著的减小,最大的损失是外展运动。
左侧和右侧髋关节之间的运动无明显的差异。这发现说明健侧的测量可提示患侧的正常的运动范围。但可因测量误差,同一正常的个体二侧旋转运动,可能有超过10º以上的差异。
5)附加运动 髋关节的附加运动为向远侧牵开和外、前、后的滑动。正常情况下,关节腔的负压防止关节的牵开和脱位。在成年尸体需要20kg的力才使关节向外侧牵开3mm,而当关节囊切开释放负压后,不需要明显的牵引力就可使股骨拉开8mm。在成年人,髋关节需要高于40kg的牵引力才能使关节发生有意义的分离。当髋关节在过伸、内旋和内收的紧锁位时,关节囊和韧带紧张并生产对附加运动和脱位阻抗。
(三) 肌
1)后群肌 后群肌有臀大肌,股二头肌、半腱肌和半膜肌(三者合称腘绳肌),大收肌的后部。此外,还有深层的6块小肌,为所有的髋关节外旋肌。
臀大肌 臀大肌是一块大而浅表的肌,形成臀部的圆形。臀大肌起自髂嵴、胸腰筋膜、骶骨和尾骨的后面和骶结节韧带。肌纤维行向外下止于髂胫束和股骨干后面的臀肌粗隆。臀大肌由臀上神经(L5~S2)支配。解剖学的作用为伸和外旋髋关节。
在俯卧或直立时臀大肌可看到。如同股四头肌,不需要任何关节的运动仅简单地“站立”,臀大肌就能变得紧张。伸和外旋髋关节可使臀大肌的强力收缩。在登梯、跑步和跳跃时也可看到臀大肌强力的收缩。
腘绳肌 腘绳肌起自坐骨结节止于胫骨干的近侧。这里将它们作为伸髋肌来观察和触摸。
在俯卧时,若伸髋同时内旋髋关节,就可感到腘绳肌和部分大收肌的收缩(它们都附着于坐骨结节),而臀大肌至少部分停止它的收缩。当保持伸髋交替做内旋和外旋的动作,就到看到臀大肌和腘绳肌与部分大收肌之间的交替收缩。
外旋肌 六块小的外旋肌位臀后区并被臀大肌所覆盖。它们起自骨盆的内面或外面,肌纤维或多或少呈水平方向止于股骨的大转子,这种起止的形式使它们具有外旋髋关节的功能。
这六块外旋肌中最上方的是梨状肌;最下方的是股方肌。这二块肌能非常准确地摸到。梨状肌的触诊将在外侧肌群中描述。股方肌可在坐骨结节和大转子之间触摸,当髋关节外旋时可到摸到它的收缩。别外四块为上孖肌、下孖肌、闭孔内肌和闭孔外肌位于梨状肌和股方肌之间。它们可作为一个肌群被摸到,但不可能清楚摸到每一块肌。
2)前群肌 这群肌包括股直肌、缝匠肌、阔筋膜张肌、髂腰肌和耻骨肌。阔筋膜张肌位于前外侧,耻骨肌在前内侧。
股直肌和缝匠肌 股直肌起自髂前下棘和髋臼的上方,止于髌骨。关于它的止点将在另章内叙述。它起点处的触摸将在阔筋膜张肌中叙述。
缝匠肌是一块浅表带状肌,起自髂前上棘内下方,止于靠近胫骨前缘上部的胫骨内侧面,在股薄肌和半腱肌止点的前方。它由股神经(L2~L3)支配。解剖学的作用为屈、外旋和外展髋关节以及屈和内旋膝关节。当屈和外旋髋关节时,缝匠肌的全长几乎都能看到和摸到。许多人的缝匠肌下部不能很好看到,但交替收缩、放松这块肌时就可能摸到。当检查者托住屈和外旋髋关节以及屈膝关节(肌松弛)的下肢,然后令被检查者主动保持肢体的位置(肌收缩),就能交替收缩和放松这块肌。缝匠肌的作用线离髋关节的屈伸运动轴的垂直距离是相当大的。因此,即使肌的截面积相对较小,但它也能产生较大的力矩。并且缝匠肌有较大的长度,所以缝匠肌能缩短较长的距离。缝匠肌是一块双关节肌,它通过髋关节的屈侧,也通过膝关节的屈侧,在那里它与股薄肌和半腱肌关系紧密。
阔筋膜张肌 阔筋膜张肌像缝匠肌一样作用于髋关节和膝关节。阔筋膜张肌起自缝匠肌外侧的髂嵴及其邻近结构,约在大腿外侧的上1/3处经髂胫束止于胫骨外侧髁。阔筋膜张肌由臀上神经的分支(L4~S2)支配。解剖学作用为屈、外展和内旋髋关节。在缝匠肌上部的外侧,可摸到阔筋膜张肌。抗阻屈和内旋髋关节,可使阔筋膜张肌强烈收缩。阔筋膜张肌形成V字形区域的外侧边(其内侧边为缝匠肌),该区域内到摸到股直肌的腱。应注意阔筋膜张肌与臀中肌前部的关系,这二块肌在髋区的前外侧并排排列。在脚着地面上的闭链运动中,臀中肌和阔筋膜张肌均能伸膝和稳定膝关节。
髂腰肌 髂腰肌由二部分组成,即髂肌和腰大肌,它们的起点不同,但有共同的止点。位于髋关节下方的髂腰肌部分在缝匠肌上部的内侧,部分被缝匠肌所遮盖。髂肌起自髂窝和髂前上、下棘的内侧面。髂肌覆盖了髋关节和股骨颈的前面,然后向内后的方向绕股骨颈,止于股骨的小转子。髂肌由股神经的分支(L1-L4)支配。腰大肌位于腹后壁,紧靠腰部脊柱和髂骨。腰大肌起自T12-L5的椎体、椎间盘和横突。肌纤维形成一个圆而相当长的肌腹,位于髂肌的内侧,最后止于股骨的小转子。它由腰丛直接发支(L1-L4)支配。髂腰肌的解剖学作用为屈和外旋髋关节。当仰卧腿固定时,两侧同时收缩能抬高躯干并使骨盆在股骨上屈曲,如同就坐的动作。因为髂肌在腹腔脏器的后面并且相当扁平,所以难以摸到。它填满了髂窝。尽管腰大肌位置较深但按下列方法还可能摸到:在坐位,被检查者躯干稍向前倾斜确保腹肌的松弛。将触诊的手指放在腰部的下位肋和髂嵴之间,在脊柱的近旁用柔和的压力尽可能的压向后腹壁,然后令被检查者屈髋关节,即足从地面上抬起,可摸到圆形而坚硬的腰大肌肌腹。
耻骨肌 耻骨肌是一块较扁平的肌,在髂腰肌与大收肌之间。耻骨肌起自耻骨上支及其邻近骨面,止于股骨的耻骨肌线,此线在股骨的后上内份,小转子的下方。耻骨肌止点与它的起点近似同样宽,使肌呈四角形。它由股神经(L2-L4)支配。解剖学作用为内收和屈髋关节。耻骨肌主要为内收肌,其肌纤维方向几乎与大收肌的肌纤维方向平行。耻骨肌作为单独的一块肌难以摸到,而和其它肌一起收缩时可能触到。坐位,触诊的手指放在大腿内侧,这里部分内收肌腱可从前后方向抓住。然后进一步屈髋并内收和外旋,一直到腿交叉为止。长收肌腱突出容易识别,而耻骨肌恰在长收肌的外侧。
3)外侧肌群 这群肌包括臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌和梨状肌,它们位于外侧,即髋关节的外展侧。阔筋膜张肌已在屈肌中叙述过,它在髋关节的前外侧,梨状肌在其后外侧。
臀中肌 臀中肌是髋外侧肌群中最大的一块。它部分被臀大肌和阔筋膜张肌覆盖,但它的中上部浅表仅被厚的筋膜所覆盖。臀中肌呈扇形起自髂嵴和髂骨外侧面的广大区域,直到臀前线,这条线分隔了臀中肌和臀小肌的起点。肌纤维向股骨的大转子尖端集中,并止于大转子的尖端及其邻近骨面。臀中肌像三角肌一样有前、中和后三部,但这三部不能清楚地分开。后部比较小但有梨状肌补充。臀中肌由臀上神经(L4~S1)支配。解剖学作用为外展髋关节。前部能屈和内旋髋关节,而后部为伸和外旋髋关节。臀中肌的中部可在髂嵴外侧份和大转子之间摸到。在侧卧或站立时,主动外展腿均可生产臀中肌的收缩。在仰卧位或站立位内旋髋关节时, 可摸到臀中肌的前部。这部分紧靠阔筋膜张肌并与它一起作用使髋关节内旋。若首先确定阔筋膜张肌的后缘(见前述),那末臀中肌就可在阔筋膜张肌的后方。在摸臀中肌前部时,须记住被臀中肌覆盖的臀小肌也参与髋关节的内旋和所摸到的肌组织是这二块肌的收缩。当用一条腿支持身体的重量,并在站立腿触诊,整个臀中肌都可能摸到。在这种情况下,臀中肌提供骨盆的侧向稳定,防止骨盆向对侧倾斜。这是臀中肌最重要的作用。
梨状肌 梨状肌梨形,该肌与臀中肌均被臀大肌所覆盖。梨状肌起自骶骨的前面、坐骨结节和骶结节韧带,肌纤维随臀中肌的后缘向外下,止于大转子的内面。它由第一和第二骶神经直接发出的支支配。解剖学的作用为外旋髋关节。梨状肌应在髋关节外旋时触摸,特别是下肢稍向前抬高使臀大肌放松时。将触诊的手指放在大转子的后面,稍作移动直止找到最佳的触诊位置。在摸梨状肌时,应记住它与臀中肌后部的位置和作用紧密相关。
臀小肌 臀小肌属臀区最深层的肌。它紧邻髋关节的关节囊,并被臀中肌所覆盖。臀小肌呈扇形,起自髂骨在臀前线和臀下线之间的骨面和在臀小肌与臀中肌之间的肌间隔,止于股骨大转子前缘,为臀上神经支配(L4~S1),其作用为外展、内旋和屈髋。因为在大腿外展和内旋时,臀中肌和臀小肌同时收缩,所以臀小肌不易与臀中肌区分,臀小肌的前部最厚,在内旋髋时可与臀中肌一起摸到。
4)内侧肌群 位于大腿内侧前缘是股内侧肌和缝匠肌,后缘是半腱肌和半膜肌之间的肌群。它们包括大收肌、长收肌、股薄肌、短收肌和耻骨肌。此外,闭孔外肌、股方肌和臀大肌下部也能内收大腿,但不属于大腿内收肌群。这些肌的起点为耻骨支和坐骨支,止于股骨后面的粗线,当屈髋时这些肌的作用线与其相关的轴发生改变,因此每块肌的作用决定于髋关节所处的特殊位置。内收肌群主要闭孔神经支配,大收肌还有一支来自坐骨神经分支支配,耻骨肌还受股神经的支配;其作用为收髋关节(在一定的位置,不同的内收肌还可能有屈、伸和旋转髋关节的作用)。当大腿抗阻内收时,内收肌就可在大腿内侧从耻骨到大腿远侧范围内摸到和看到。自己将左、右两膝相互紧压也可达到上述效果,要触到内收肌群的每一块肌是困难的。长收肌起于耻骨下支,当大腿内收时,它的肌腱在该处非常明显,该腱的外侧是短收肌。耻骨肌的肌性起点可在耻骨上支处触及;大收肌则可在其止点即股骨的收肌结节处摸到。股薄肌越过膝关节止于胫骨上端的前内侧面,在缝匠肌和半腱肌的止点旁。抗阻屈膝时,大腿后群肌(腘绳肌)和股薄肌均活动,检查其起点可将它们区分开:腘绳肌向外侧到坐骨结节,而股薄肌向内侧到耻骨下支。
5、髋肌作用的功能
1)髋肌负重和不负重的功能 在下肢,研究肌必须在负重和不负重的二种情况下进行。了解游离下肢肌所产生的运动或由肌紧张或被动功能不全所造成的运动限制,或取某一位置以观察单一肌收缩功能,是十分重要的。负重或闭链功能可能更为重要,如单腿站立、攀登、从椅子上站起来等。在这些动作中,下肢肌需有力收缩作用于固定肢体的远端,若有轻度或中度肌功能减退就可在闭链功能中表现出来,而非抗阻的开链运动乃可能表现“正常”。
2)肌的不同部分可能具有不同的作用 如臀大肌和臀中肌其复盖面很大,所以肌的一部分所产生的动作可能与其它部分不同,但这些肌都有一个由所有肌纤维收缩产生的主要作用。臀大肌的主要作用为伸,而臀中肌为展。根据其位置,臀大肌上部的肌纤维可展而下部的肌纤维可收,臀中肌前部的肌纤维可内旋而后部则为外旋。
3)关节角度改变肌的作用 由于关节的角度可改变三个不同轴髋肌的杠杆作用,从而使某一运动肌的效能增加或减少。由于髋关节有较大的运动范围和较长的肌力臂(运动臂或肌拉力线到关节运动轴的垂直距离),所以这些杠杆作用的改变常见于髋区。臀中肌和阔筋膜张肌都认为是伸髋位时的内旋肌,但当髋关节屈90º时内旋的杠杆作用就增加了。在髋关节的某些位置,肌的拉力线改变非常明显(如从运动轴的前方变到运动轴的后方)而使这块肌就能产生拮抗作用,如梨状肌当髋伸展时为外旋肌,髋屈时变为内旋肌。这种作用反转的另一例子即为大腿内收肌群。当伸髋时拉力线在髋关节轴的前方,而屈髋时则在轴的后方。当髋关节屈位如攀登动作大腿内收肌群为有力的髋伸肌,但当髋关节伸位时,大腿内收肌群为屈髋肌。对每一块内收肌来说,从屈肌变为伸肌的髋关节角度变化是从屈髋50°到70°。
4)在髋区的双关节肌的作用 髋肌包括仅作髋关节的单关节肌和跨过两个关节作用或潜在作用于这两个关节的双关节肌。根据肌长度一张力关系的原理,双关节肌的效能受到被跨越的两个关节的位置影响,如股直肌在屈膝时屈髋,其屈髋作用大为增强,这是因为这时肌处于较佳的收缩范围内;同样股直肌在伸髋时伸膝,则更为有效。腘绳肌则在伸膝的同时伸髋能发挥更大的效能,同样在屈髋的同时屈膝,腘绳肌则为有效的屈膝肌。
5)屈髋肌的作用
在直立位屈髋:当人直立一个腿屈髋(即膝部向胸壁靠拢),用触诊可探到髂腰肌、股直肌、缝匠肌和阔筋膜张肌发生收缩,阔筋膜张肌的内旋作用被缝匠肌的外旋作用补偿。股直肌的伸膝作用被重力,还可能有其他屈肌所阻止。髂腰肌被认为具有内旋和外旋的功能,但从所有实践效果看,它是一块单纯的屈肌。髂腰肌、股直肌、缝匠肌和阔筋膜张肌以一定的比例共同作用产生单纯的屈髋。在屈髋动作的早期内收肌也可能作用,特别在抗阻力时。当伸髋(肌被拉长)时,屈髋肌最大等长收缩力矩最大,在屈髋时,则减小。
在坐位屈髋:因为在坐位髋关节已经屈曲90º,因此屈髋肌要在缩短的情况再作用来产生附加的屈曲动作。当髋关节屈成锐角时,虽然缝匠肌和阔筋膜张肌强力收缩,但在这位置,这两块肌已经丧失了许多增加张力的能力,因此没有髂腰肌的协助不能产生进一步的屈髋。事实上,从单独髂腰肌麻痹病人的临床观察发现,在坐位时,仅屈髋肌就能产生足够张力屈髋超过90º。这些病人能产生屈髋而走路,但在坐位,他们必须要手去提腿。从向后躺坐位回到端坐位时,屈髋肌特别是髂腰肌将控制脊柱和骨盆与股骨之间的位置。双侧的髂腰肌麻痹时,一旦头、臀、躯干的重心线落到髋关节的后方病人即倒向后,因此当病人坐在没有椅背的椅子上必须用手支持防止向后跌倒。
从观察主要参与身体平衡的肌群麻痹所做的姿势调节得出这样一个总的原则,那就是:当躯干直立(不管是坐还是站立),躯干总是倒向麻痹侧,其运动是由较强拮抗肌的向心或离心收缩来控制。
坐起和直腿抬高:髋肌还有一项必须做的检查是在仰卧位时坐起或抬高一条或两条腿的肌的动作。在这些运动中,腹肌协同屈髋肌完成所需要固定骨盆和脊柱的作用。在起坐过程中,颈屈肌和腹肌为向心收缩直止躯干出现屈曲(即肩胛骨离床),随后它们保持等长收缩,而髂腰肌是产生从固定的股骨上抬高躯干和骨盆(即进一步坐起)的主要肌。由头颈躯干重力产生的力矩很大,因而须要髂腰肌产生较大的力。假如腹肌没有足够的强度来保持腰的屈曲位,腰大肌的力就会拉腰椎形成过伸位(脊柱前凸)。反复这种动作就可能发生微创伤和背部疾病。所以应该教会背部损伤的病人从仰卧起坐时应侧身用手推起来。
直腿抬高,特别是两侧同时抬高,产生相似力作用于腰椎。在抬腿开始时,髂腰肌产生的力约为240kg(包括阔筋膜张肌、股直肌、缝匠肌和内收肌所产生的附加力),传递到腰椎和髂骨的起点。这屈髋肌力是大的,因为它必须与下肢重量的力距相应(一条腿的重量力距为4kg·m,两条腿的重量力距为8kg·m)。假如腹肌不能稳定屈髋肌的近侧起点,那末骨盆就向前倾斜而腰椎拉成过伸位。
6)伸髋的肌作用 髋关节屈伸轴的后面有五个重要肌肉,髋关节在任何位置它们都是伸髋肌。这些肌有臀大肌,股二头肌长头,半膜肌,半腱肌和内收肌(在屈髋位)。屈髋如直立时,躯干前倾,坐骨结节移向髋关节屈的后方,从而使附于坐骨结节的伸髋肌获得更好的杠捍作用。检查髋伸肌应在两种运动中进行,即下肢固定躯干运动或躯干固定下肢运动。在许多活动中,躯干和下肢往往同时运动。
俯卧伸膝时,伸一侧髋关节:被检查者俯卧在诊察台上一侧髋屈于诊察台的边缘,可观察到伸髋的范围约为90°。当内旋或外旋改变伸髋肌的条件,此时发现外旋会增加臀大肌的伸髋力,而同时内旋时则会减弱臀大肌的伸髋力,却增加半膜肌和半腱肌的伸髋力。
俯卧屈膝时,伸一侧髋关节:当屈膝伸髋摸腘绳肌时,它们明显缩短和变厚。在这种结合屈膝伸髋的运动中,长度一张力关系是最不理想的,这些肌可能已接近或到达功能不全位。保持屈膝在锐角位做完全伸髋动作时,大腿后区就会有不舒服的压缩感觉,儿童或青年人可能不会主诉这些不舒服,但老年人就会有极度不舒服的感觉并可能出现痉挛,所以应注意避免。
因为当腘绳肌在它们的缩短范围内收缩产生的张力极小,所以屈膝伸髋时就必须臀大肌的强力收缩。当单独测试臀大肌时,有人提议用此方法。虽然臀大肌在屈膝伸髋能发挥最大的效能,但此时腘绳肌仍以最大能力收缩,所以绝不能测试到臀大肌的单一作用。
俯卧屈膝时,两侧髋关节伸:在俯卧一侧伸髋时,骨盆仍保持其相对稳定,仅须要伸脊柱肌轻度协同收缩,但两腿同时抬高(后伸)时骨盆的杠杆作用(因为伸髋肌收缩和下肢的重量)就变得明显,所以须要伸脊柱肌特别是腰部的伸脊柱肌大大增加活动。这些肌的高度紧张是可以看到和摸到的。
在坐位的伸髋肌:坐位或立位时的躯体和骨盆前倾都受伸髋肌控制。伸髋肌离心收缩允许屈体去捡回一个在地板上的物体,而向心性收缩则产生回到直立位的动作。伸髋肌麻痹的病人除非用上肢将骨盆支撑固定在下肢上,否则人就会向前跌到。这种伸髋肌的动作同样见于上、下扶梯,从坐位上起立和行走中。这些动作常与股四头肌(伸膝)和腘绳肌(伸髋) 同时收缩相关。
在坐位时前倾、立位时弯腰触脚趾、爬梯或从椅子站起来的功能动作中,腘绳肌均为主要的伸髋肌,做上述的快速动作或有中等或大的阻力时,臀大肌也将参预活动。
7)展髋肌 臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌和臀大肌上部纤维能外展髋关节。在某些位置时,其他肌也有外展髋关节功能如缝匠肌(在外展时)、梨状肌和闭孔肌(在屈髋位)和髂腰肌(在外展位时)。用CT测量四块外展肌的截面积,其中臀中肌占60%,臀小肌占20%,阔筋膜张肌和梨状肌各占10%。这些外展肌的平均总截面积为43cm2,而股四头肌为175 cm2,腘绳肌为58 cm2。但展髋肌具有良好的杠杆优势,因为大多数的外展肌是止于大转子或股骨干,离髋关节的旋转中心点有5~7.5cm,而且它们肌力线与关节轴形成较大的角度:阔筋膜张肌83º,臀中肌72º,臀小肌61º,而髌腱角(patellar tendon angle)仅为15º~20º。
由于杠杆作用的优势,所以相对较小的展肌可产生较大的力距。据报道平均最大等长力距男性为12~15.2kg· m,女性为7.7~10kg·m。这些数据可以因位置、固定的类型和年龄而有差异。
当伸髋肌在伸长时收缩将产生最大的力距,当肌肉缩短时其力距线性下降。
8)一侧站立 单腿站立时,在闭链运动中展髋肌主要的功能是保持骨盆的水平。在一腿站立时(发生在走路的每一步中),85%的身体重量(头、臀、躯干和对侧下肢)必须用展髋肌以股骨头为支点,加以平衡,形成第一类杠杆。因为股骨头到体重垂线的距离(重臂)长于肌肉止点到股骨头的距离(力臂),所以展髋肌必须产生一个大于85%体重的力才能保持平衡,两个向下的力即重力和肌的拉力共同形成一个在股骨头和髋臼之间的很大压力。在单腿站立位,关节的压力经计算大约是体重的2.5倍。在行走的站立相,足跟着地时,对股骨头的两相合力或压力为超过体重的4倍,在单脚支持中期,减为体重的1.3倍,单脚支持末期(即足跟离地时)又增高为体重的3.4倍。
9)在内收髋时的肌作用 腿在伸、屈或旋转位时作抗阻的内收髋关节动作时,五块内收肌(耻骨肌、长收肌、股薄肌、短收肌和大收肌)同时收缩。
内收肌的截面积远远超过外展肌,看起来似乎不太合理,因为在直立位时展髋肌用来抗重力,而重力本身引起内收。需要内收的动作如两膝夹一个物体和爬竿等,这些动作相对较少,似乎不太需要如此大的截面积。其实,内收肌有这样大的截面积在于它们不仅是具有内收还能屈、伸和旋转髋。一般认为与展肌的协同收缩起稳定作用,因此这些肌在步行时的均可见到肌电活动。
10)内收肌的旋转作用 过去内收肌都认为是髋的外旋肌,但肌电图研究证明它们是内旋肌,在坐位或站立时可以检查出这作用(注意避免屈髋动作)。虽然内收肌止于股骨后面的粗线, 但旋转轴不是通过股骨的解剖轴而是通过股骨头到股骨内侧髁的机械轴。当股骨内旋时粗线接近耻骨,而外旋时粗线与耻骨的距离加大。在断离关节的骨盆和股骨的标本上,测量坐骨结节和粗线中点的距离就可看到这种现象。
11)髋关节旋转中的肌作用 从前面的讨论中,很明显的知道在髋关节周围大多数肌都具有旋转作用,用哪一块来旋转决定于关节的位置如屈、伸、展和收。如臀大肌在髋伸直时,有外旋髋关节的功能,但屈髋时其上部肌纤维就有内旋作用。6块小的外旋肌(梨状肌、上孖肌、下孖肌、闭孔内肌、闭孔外肌、股方肌)均有一个很好外旋拉力角,但在屈髋这些肌的外旋功能减弱;到屈髋90º时,它们拥有相当的外展功能,梨状肌可从伸髋时的外旋肌转变为屈髋时的内旋肌。在屈髋时,臀中肌、臀小肌的前部和阔筋膜张肌能增加内旋的杠杆作用。
(四) 临床运用
有髋肌麻痹的病人有众多的代偿机制以图保持其功能。当展髋肌麻痹,单腿站立保持骨盆平衡已是不可能,但这些人常能瞬时保持骨盆平衡,足以允许其跛行。他们将头、躯干、臀的重心外移超过髋关节的运动轴。假如躯体的重量和摆动的脚移到接近或超过髋关节的运动轴,运动臂变短,减少了该臂的力距从而减少了由外展肌所产生的力。假如重心直接移到轴上,那末力臂等于零,无力距,也就不须外展肌的力。这系统变为一个直线力系统,压在股骨上,该压力已从体重的2倍半减为体重的85%。这种方式的行走称臀中肌跛行(gluteus medius limp),也称为鸭步。这种跛行也可见于患有髋、膝、足疼痛的病人,因为这种跛行可减少通过整个直立腿的关节压力,但这种类型的跛行,明显增加了能量消耗。
为了代偿外展肌机能减弱(不是麻痹),外展肌使骨盆倾向非支持侧,使支持侧髋关节内收,该内收动作最后被关节囊和韧带所限止。这种在单腿站立、走行产生的姿势称为Trendelenberg步态。这个名词原先用于描述先天性髋关节脱位所致的展髋肌功能不全。
最有效的代偿外展肌的功能不全和预防跛行的方法是健侧手用手杖或前臂拐 (forearm crutch)来添加肌力(手杖和患侧腿同时支撑体重)。即使一个小的向上5kg的力,就可使臂中肌产生的力大为减少,因为手杖所给力与运动轴有较大的距离。
截瘫:
截瘫(双下肢肌麻痹)的病人可学习多种补偿的方法来控制在功能动作时的髋部。限止髋关节过伸的髂股韧带十分强厚,使得截瘫的病人在膝和足用夹板或矫形器固定的情况下得到站立时的平衡。病人将体重的重心移到髋关节轴的后方,借髂股韧带来保持骨盆的伸直位。为了运用行走的平衡技巧,需使用平行杆或双拐来运动下肢或抬高躯干。这些运动的有效代偿肌是背阔肌,它受胸背神经支配(C6-C8)。在闭链运动中背阔肌的止点(肱骨)和起点(下位胸椎棘突、胸腰筋膜和髂嵴)距离缩短,产生髋部的提高,这样同时可使一条腿向前移动,两侧收缩则可使整个身体抬高摆向前方,即“摆过步”态。这是最快的拐杖步态,但需要较大的能量消耗以及强有力和控制良好的上肢。
八 踝和足
踝、足和足趾是一个有34个关节的复合体,这复合体在每一步都通过骨性结构、韧带附着和肌的收缩从一个适应于不规则地面的柔软性结构变为刚性的负重结构。踝-足复合体的柔刚特性使它具有多种功能,包括:支持体重,控制和稳定小腿在着地的足上,对不规则的地面进行调节和适应,当用足趾站立,攀登或跳跃时,以抬高身体,在步行、跑步、跳跃着地时吸收震动,操作机械工具;在上肢截肢或肌麻痹的人,足能替代手的某些功能。
踝部损伤、足痛和功能不全较为常见,这是由于在足和踝受到较大的力所致。在平整的地面行走时,踝关节力为体重的4.5倍以上。足承受如此大的力,还要作适应地面的最后调节以及必须在髋关节、膝关节的运动或偏移时产生代偿,以保持重心落在支撑面上。不穿鞋时易受外伤和过高或过低温度的损害;但穿鞋后,足又可能承受不正常的压力和磨擦,并因有一个暖和、潮湿的环境,有利于细菌和真菌的生长而发生感染。
(一) 可触及的结构
内、外踝为一个重要的骨性标志,内踝在踝部内侧面,是胫骨远端的一个突起,外踝则在踝部的外侧面,是腓骨的最远端。外踝比内踝更突向远端,因此踝关节的外翻运动比内翻运动受到更多的限制。
在内踝的稍远侧约一横指处可摸到稍隆起的载距突边缘,载距突像跟骨上的一个架子来支持距骨的内侧部,并形成这二块骨之间三个关节中的一个。在载距突前方一横指处可摸到舟骨粗隆,强厚的跟舟韧带就附于载距突与舟骨粗隆之间,该韧带支持距骨头。当韧带过度拉长时,距骨将向内侧和跖侧方向移动,使足的纵弓高度下降而形成平底足。将手指放在舟骨粗隆和内踝远端之间可摸到距骨。当足被动外翻时,距骨更为隆起,被动内翻时则消失。在内踝远端的后方有时可摸到小的隆起为距骨的内侧结节。
内踝、舟骨结节、载距突和距骨的内侧结节均有踝关节的内侧副韧带(三角韧带)附着。在上述四个骨性标志所围成的三角内可摸到三角韧带,但不易区分出来。此区的疼痛、压痛可提示这韧带的撕裂或扭伤。三角韧带由深浅两层纤维组成,能防止踝关节(距小腿关节)侧向移动。三角韧带极为强厚,所以踝部的外翻的扭伤少见。强力的外翻可能在韧带撕裂前,已产生韧带附着处的撕脱或骨折。
舟骨结节的前方就可能摸内侧楔骨,相继为第一跗跖关节的隆起、第一跖骨粗隆、第一跖骨干和稍隆起的第一跖趾关节。
在足外侧缘的后部可摸到跟骨的外侧面,较为光滑。但在外踝尖端的稍前方可触及一小突起,此处为距腓前韧带(外侧副韧带的一部分)的附着,并分隔腓骨长、短肌腱。再向前方可摸到第五跖骨粗隆。该粗隆是足外侧缘中点近跖面的明显隆起。骰骨就在第五跖骨粗隆与跟骨之间,从骰骨向背内侧可能触及它与外侧楔骨以及足舟骨之间的连接,但这些骨均被韧带和肌腱覆盖不容易清楚摸到。
内侧、中间和外侧楔骨横跨足背形成足背的弓状部,弓状部的高度在不同个体间有相当大的变异。内侧楔骨可在舟骨粗隆和第一跖骨基底部之间摸到,中间楔骨和外侧楔骨的远侧端分别与第二和第三跖骨关节,近侧与足舟骨关节。
若跖骨被动上下运动或旋转,跗跖关节可在其背侧面摸到。第二跗跖关节牢固榫接形成隐窝。该隐窝是由三块楔骨与第三跖骨围成,同时形成这弓非常坚固的部分。
跖骨头在足的背面和跖面均可触及。足趾在做屈伸运动时,跖骨头特别容易在足底摸到。趾骨头的趾面呈球形,当用足趾站立时跖骨头的跖面成为负重点。在第一跖骨头处有时可摸到籽骨,它包在拇短屈肌腱内可侧向移动。在足背易摸到跖骨干和趾骨,趾骨间关节也可能摸到。
距骨上方与胫、腓骨关节,下方与跟骨相连结,前与足舟骨相关节,因此它仅有一部分可摸到。当手指放在外踝前方被动跖屈时,距骨滑车就变得突出。在距骨滑车的稍远侧有一凹陷,其深层即为跗骨窦,它为一骨性管道位于距骨与跟骨关节之间。若足内翻,距骨颈可能变得更明显。在跗骨窦上方有距腓前韧带。该韧带为踝关节三条外侧副韧带中的一条。跟腓韧带则从外踝的远端向后下到跟骨的外侧面。距腓后韧带从外踝的后部水平向内附于距骨。外侧副韧带限止距骨和跟骨向内侧运动,距腓前韧带还限制距骨向前运动,也是在踝关节内翻常见的扭伤之处。
(二) 不可触及的结构
由于关节囊以及很多韧带跨越足关节,所以足部每一块骨的形态都不可能清楚摸到。足底长韧带从跟骨的跖面(跟结节的前方)向前附着于第三、四、五跖骨基底部。在距骨与跟骨之间的跗管内,可看到强有力的距跟骨间韧带,这韧带限止了两骨之间运动。
许多骨的表面有适应于肌腱的沟。在骰骨的趾面有腓骨长肌腱的沟;距骨上有拇长屈肌腱的沟,这条沟向下经跟骨载距突的下方,然后经大拇趾跖面的骨纤维管附于远节趾骨的基底部。
(三) 关 节
1.距小腿关节
1)关节类型: 在小腿与距骨之间的距小腿关节是具有一个运动自由度的屈戍关节,距小腿关节通常称为踝关节,距骨滑车有一个负重的上关节面。这个关节面与胫骨的远端相关节,滑车的内、外侧面分别与胫骨的内踝的外侧面和外踝的内侧面相关节。胫、腓骨由胫腓前、后韧带连在一起。这样内外踝形成一个牢固的关节窝,容纳楔形的距骨滑车。
2)运动轴: 内、外髁尖端下方的连线与踝关节轴方向接近。当膝关节的水平轴垂直人体中线(如矢状面)时,内踝尖端通常在外踝尖端的前上方,因此踝关节轴倾斜于矢状面和额状面。垂直轴也与水平轴倾斜。
这单关节轴与主要面均不垂直,而与这三面相交。这种轴称为三向轴(triplanar axis)。环绕这个轴可作所有三个面的运动,从踝关节的自然位可产生30°的跖屈, 测出在矢状面上(跖屈)为28°以上,在水平面(内旋)上为1°以及在额状面上(旋前)为4°。在踝关节背屈30°时,在矢状面上的运动为23°,水平面上为9°(外旋)以及在额状面上(旋后)为2°。
3)踝关节运动: 为了方便起见,三向运动可描述为背屈(足背朝向小腿前面的运动)和跖屈(足底朝向小腿后面的运动),这是由于使用屈和伸可导致误解。
从解剖姿势位开始,在仰卧位时背屈的正常范围为0°~30°。由于膝关节为伸直位,所以跨越膝关节和踝关节的腓肠肌处于伸长位而限止了背屈。测量单独踝关节运动的最好姿势是屈膝位如坐位,因为腓肠肌在松弛状态,背屈的运动范围会更大些,男性跖屈为56°±6°。
正常的背屈终末感是坚硬的;在屈膝位限制来自韧带结构;伸膝时则限制来自腓肠肌的长度或抵抗。跖屈的终末感也是坚硬的,这是来自关节囊、韧带和背屈肌的抵抗。
4)胫腓连结:胫腓骨之间由胫腓关节(胫骨外侧髁与腓骨头之间的滑膜关节)和胫腓连结(包括骨间膜和胫腓前、后韧带)。后者属韧带连结,这些连结的运动范围很小,但对正常的背屈和跖屈的运动是必要的。在胫腓关节运动受到股二头肌腱、外侧副韧带、腘肌腱、胫腓韧带和筋膜的限制。踝关节在背屈时,胫腓关节有少量向上的滑动,当膝关节损伤或外科固定限制胫腓关节的运动,可引起踝关节背屈的受限。
胫腓韧带连结在背屈和跖屈运动中产生了腓关节的小量移动。内踝和外踝是由胫腓韧带连结的胫腓前、后韧带牢固地连结。但距骨的滑车的前部宽于后部,而内、外踝与距骨在整个背屈和跖屈的过程都保持适应。如此的形态不一致就需要在胫腓韧带连结做外展和旋转的运动,同时也影响到胫腓关节。当用强力压迫内外踝来阻制这小的运动,那末背屈将受到限制。
(四) 足
足骨可分为三段,后足(距骨和跟骨)、中足(足舟骨、骰骨和三块楔骨)、前足(跖骨和趾骨),这些骨及其附属韧带形成了三个弓即内侧纵弓、外侧纵弓和横弓。在踝关节和足的开链和闭链运动中所有的跗骨间关节和跗跖关节都有小量但很重要的运动。这种运动提供足弓在行走和跑步足的柔性和足的刚性。这种小运动的重要性也可在没有跗部运动的病理情况得到证实,如跗骨间关节外科融合或戴上假肢,这些患者在足跟冲击后足底就可能倾斜。这些不正常的力就可导致膝关节和跗跖关节代偿性过度运动。
1.距下关节(跟距关节):跟骨的上面有三个关节面(后、中、前)与距骨下面相应的关节面相关节。跟骨后关节面凸起,而跟骨中、前关节面则凹下,这样就可阻止距骨在跟骨上的前、后移位。这关节有二个关节囊、一个包裹距跟骨的后关节面,另一个则包裹距下关节的前、中关节面和距舟关节,但距舟关节认为是跗横关节的一部分。
在距骨中、后关节面之间有一条沟,形成跗窦。这条沟是通踝部的内、外侧的。跗窦的全长有跟距骨间韧带牢固地将两骨连结。在跗窦内的韧带和脂肪组织富有感受器、神经纤维可直至小脑。可设想跟距骨间韧带是“距下本体感觉中心”(“proprioceptive subtalar center”),来完成闭链运动的快速反射。
1)关节轴和运动:从跟骨的后外面向前、上、内通过跗窦的线来代表距下关节的三向轴。该轴与矢状面为42°±9°,与水平面为23°±11°。曾在尸体和正常人研究距下关节的学者描述距下关节的运动为环绕三向轴作旋转或旋螺丝样运动。有描述跟骨在固定的距骨上向远侧和内侧翻转和倾斜(或跖屈、内收和旋后)。
2)跗骨间关节的运动命名:对足运动的描述不太明确,常有混淆,有些著者将额状面的运动称内翻和外翻(即转内和转外)。有些著者则用旋前和旋后(即旋上和旋下)。还有人将旋前-旋后和外翻-内翻作同义词。在不同的论文中,每一个名词常用作为另一个名词定义,如旋前与背屈、外展和外翻。在本文中,这些名词将相互变换如内翻-外翻常用于开链运动,而旋前-旋后更常用于闭链运动。
著者建议,横断面(垂直轴)为收(+5.16º)、展(-1.8º),额状面(矢状轴)为旋前或内翻(-2.7º)、旋后或外翻(+5.5º),矢状面(额状轴)为背屈(-2.7º)、跖屈(+5.5º)。
2.跗横关节:跗横关节也称为跗中关节或Chopart关节,它涉及一个外科截肢平面。从上面观察它的关节线呈S形,由距舟关节和跟骰关节的关节面形成。跗横关节参与前足在后足上的运动,在旋前时降低纵弓高度而旋后时增加足纵弓的高度。但这些关节本身不产生独立的运动。韧带的附着和骨性结构连结跗横关节和距下关节形成具有一个运动自由度的三向轴。在内翻时,足舟骨和骰骨向内侧移动并在固定的距骨下方绕距骨旋转,跟骨随骰骨向前和在距骨下方转动。
跗横关节平均在额状面可向内侧倾斜(旋后)20°和外侧倾斜20°(旋前),其中距舟关节(13°和8°)比距下关节(6°和3°)大。
3.跗跖关节:骰骨和三块楔骨与五块跖骨基底部关节形成跗跖关节。由于楔骨与第二跖骨和邻近的跖骨牢固榫接,因此仅允许做小量屈伸运动,其它的跗跖关节可沿中足的弧度作小量旋转。第四、五跗跖关节最灵活,其背屈和跖屈以及旋前和旋后的总运动量分别为9°和11°。
4.跖趾关节和趾骨间关节:这些关节与手的相应结构对应,而有功能的差异,掌指关节(MCP)允许屈90°过伸0-30°,但跖趾关节(MTP)相反,过伸90°屈仅为30-45°。这种大幅度的过伸被用来用足趾站立和步行(在站立相末期MTP过伸),趾的收展运动运动量小于手部,肌肉的控制也比手部差。
趾骨间关节与手部也相似,大拇趾只有一个关节,而其他趾为二个,即近侧和远侧趾骨间关节。
5.踝关节和足的附加运动:完全背屈是距小腿关节的紧锁位,因此附加运动仅发生跖屈时。内、外踝连结较稳固,因此正常距骨可被动在前后方向移动有2~3mm。过度的向前或向后的运动分别被称为前屉征和后屉征,这提示有韧带的松弛或破坏的可能。
跗骨最大旋后(内翻)形成较刚性的结构,这是紧锁位。在自然或旋前位时,跗骨有较大的可动性,跗骨间有小量的滑动。当距骨固定时,跟骨可向前、内或外侧,或远侧移动。距舟关节、跟骰关节、舟楔关节和跗趾关节的跗骨间均有背侧和跖侧方向的滑动(即邻近跗骨可在一块固定的跗骨上运动),但楔骨间几乎没有运动。
跖骨头正常可相互或绕中节足骨作短弧运动。运动发生在跗跖关节,并被关节的结构和跖横韧带所限止。该韧带附着于所有跖骨头,限止其外展或跖骨头的张开。
跖趾关节过伸为紧锁位,相反掌指关节则在屈90°位,指骨间关节或趾骨间关节在伸直位是它们的紧锁位。
6.足的畸形
足的畸形有很多原因如骨的先天畸形、肌萎缩或痉挛、负重的应力、不合脚的鞋或几种因素的结合。足的畸形如下:
外翻足(pes valgus) 足不同程度的旋前、外翻,体重压在内侧纵弓和横弓上,并使足弓向下塌陷,最严重为平足(pes planus)或结构性刚性平足。
内翻足(pes varus) 足不同程度旋后、内翻,体重传至足的外侧缘而内侧缘离开地面。
仰趾足(pes calcaneus) 患者用足跟走路,足的前部不与地面接触。
马蹄足(pes equinus) 用跖骨头走路,足跟不着地。
弓形足(pes cavus) 过高的足弓或中空足。
也有两种畸形结合,如仰趾外翻足、马蹄内翻足、马蹄弓形足。
另有一种拇外翻.即拇趾在跖趾关节处向外偏,此一现象常合并拇趾关节内侧的滑膜囊炎症或囊肿。
(五) 踝肌和足肌
跨过踝关节的肌除腓肠肌和腘肌外都起于近侧的胫骨和腓骨。由于没有肌附着距骨,所以从小腿到足的肌同时作用踝关节和距下关节。作用踝或踝与足的肌根据其位置可分为三群。
1.后群
1)腓肠肌: 腓肠肌形成小腿肌的主要部分,它以内、外侧头起股骨髁上方,附着处部分与膝关节囊紧贴。内侧头较大,肌腹比外侧头伸延更远。两个头的肌纤维附着于一块宽的腱板上。这块腱板起始为两头之间的间隔并与比目鱼肌表面的腱膜融合,腱板的远侧变窄形成跟腱,附着跟骨后部的跟结节。腓肠肌由胫神经支配(S1~S2),其作用为跖屈踝关节和屈膝关节。
腓肠肌是形成小腿肚的主要成分。足跕起、走路、跑步、跳跃均可看到它的收缩。
2)比目鱼肌: 比目鱼肌与腓肠肌合称小腿三头肌。它起自胫骨的比目鱼线和腓骨后面的上1/3处,肌纤维附着覆盖其表面的腱膜,然后与腓肠肌的腱联合形成跟腱。它由胫神经支配(S1-S2),作用为跖屈踝关节。
比目鱼肌的大部分被腓肠肌复盖,但在小腿的下部突出在腓肠肌的两侧,因而在小腿后面下部的腓肠肌两侧可看到和摸到该肌。当足跕起时,腓肠肌与比目鱼均强烈收缩。如人俯卧,抗小量阻力屈膝和跖屈踝关节,可看到单独的比目鱼肌的收缩。
3)小腿三头肌的功能:小腿三头肌主要为跖屈踝关节,这二块肌有较大的截面积(43㎝2),而其他所有的踝关节肌为33㎝2 )和对跖屈的极好的杠杆作用。从跟腱附着处到踝关节运动轴的垂直距离约5㎝。测量跖屈所产生的最大力和力矩是困难的,因为力对仪器、软组织和间插之间的关节都有影响。当最大等长跖屈时,在跖趾区测得男性的力为100~200kg(1000到1780N)。
其他肌的腱也经过距下关节运动轴的后方,但它们杠杆作用极差,是无效的跖屈肌。
用肌电图肯定了比目鱼肌作为姿势肌的重要性。在轻松立位时,被观察的12个人中所有的人都可记录到比目鱼肌有持续的肌电活动,而腓肠肌仅为7人。在保持单腿直立时,比目鱼肌的力约为体重的一半。
已经发现比目鱼肌比腓肠肌含有更高比例的慢肌纤维,而腓肠肌则以快肌纤维为主,这提示比目鱼肌在稳定踝关节和控制摇晃上比腓肠肌具有更大的作用。
腓肠肌和比目鱼肌都是有力的跖屈肌。在跕足时这二块肌同时作用,其收缩状态可以触及。在跑、跳时腓肠肌的作用是绝对必要的,因为它的肌纤维具有快速增加张力的性能。
小腿三头肌的麻痹:当小腿三头肌麻痹时,患者不能用足趾站立,严重影响到步态,登楼的作用减弱变慢,跑、跳的活动无法进行。虽然小腿深层肌和腓骨肌的腱都在踝关节运动轴的后方,但不能代偿小腿三头肌的功能。
小儿麻痹症后遗症的病人可观察到小腿三头肌麻痹的影响。若这些病人是儿童(他们足是柔韧的),那末可发生跟弓形足(calcano-caval)畸形。胫骨后肌、拇长屈肌、趾长屈肌虽然经过关节轴的后方但无跖屈髁关节的能力。因为这些肌的杠杆作用极差,也不附着于跟骨。它们的腱进入足底,因此当收缩时主要对更远侧的关节发生作用而不是距小腿关节。趾长屈肌和拇长屈肌腱具有使足在前后方向缩短的功能,跟骨由于丧失小腿三头肌的平衡作用而处于背屈位,这些原因导致跟弓形足的产生。
当两侧小腿三头肌的麻痹时,由于没有足够的肌力来阻止踝背屈和足的下陷,因此丧失站立的平稳功能而不能站立。虽然他们不能站稳但不停地移动他们足意图找到他们重心的支撑点。假使他们抓住稳定的物体或靠在墙上还是能站稳。双侧截肢的病人用假体站立时也有同样的问题,因为假体无肌来控制足和踝关节的紧锁位。
4)胫骨后肌:位于小腿后群的最深层,被腓肠肌和比目鱼肌覆盖。它起自骨间膜后面和其邻近胫、腓骨的骨面。在小腿上部它位于中间,其外为拇长屈肌,内侧为趾长屈肌。在小腿的下半部它走向内侧。然后经内踝的后下方的踝管(由踝沟和屈肌支持带围成)进入足底,止于舟骨粗隆,并藉纤维伸展附于邻近的跗骨和跖骨基底部。它广泛的止点提供了足跖侧的腱肌性支持。它由胫神经(L5~S1)支配,其作用为足内翻和协助踝关节跖屈。
在内踝处胫骨后肌腱可看到和清楚摸到,特别在舟骨粗隆附近,这里较为浅表。在内踝上方,胫骨后肌紧靠趾长屈肌和拇长屈肌,若内翻足这些腱都可以摸到。为检查这些腱,可令被检查者把腿搁上另一个腿上,这样使足松弛和跖屈。要注意的是胫骨后肌腱比其他二条肌腱更贴近内踝。
5)趾长屈肌和拇长屈肌: 趾长屈肌位小腿深层的内侧,被比目鱼肌和腓肠肌覆盖。它起自腘肌止点的下方的胫骨骨面以及腘肌与胫骨后肌之间的骨间膜上。在小腿下部趾长屈肌越胫骨后肌,因此在内踝处它位于胫骨后肌的后方,然后进入足底在载距突的附近又越过拇长屈肌腱,最后分为四个腱分别止于第2到第5远节趾骨的基底部。在中节趾骨基底部(即趾短屈肌的止点),趾长屈肌腱穿过趾短屈肌腱,与手部相仿。它由胫神经(L5~S1)支配,其作用为屈跖趾关节和趾骨间关节,并跖屈踝关节。当屈趾时该腱可在内踝后下方摸到。
拇长屈肌:位于比目鱼肌和腓肠肌外侧头的深层。该肌较为强大,它的截面积几乎是趾长屈肌的2倍。它起自腓骨和肌间隔的后面,肌腱在内踝的后下方穿踝管进入足底。在跖趾关节处,拇长屈肌腱经过位于拇短屈肌腱内的两块籽骨之间,最后止于拇趾远节指骨的基底部。
6)小腿深层肌的功能: 在背屈或跖屈时,胫骨后肌为距下关节的内翻或旋后肌。而其他的肌产生该运动有一定范围或仅在开链运动中。小腿三头肌收缩产生跟骨的内翻。但胫骨前肌、趾长屈肌、拇长屈肌从外翻位到自然位仅有较弱的内翻作用。
胫骨后肌在足底广泛地止于载距突、舟骨粗隆、楔骨、骰骨和趾骨的基底部,这提示胫骨后肌在足弓的动力性支持中起有重要作用。当行走、单腿站立、跑步、跳跃时,肌肉收缩来适应足弓稳定的需要。除稳定后足、中足和前足关节外,胫骨后肌收缩还能使足舟骨稍向内下的运动,将其稳定在距骨上。这运动能防止小腿三头肌巨大的力矩所产生在距舟关节和跗骨间关节的运动。胫骨后肌麻痹后,距骨向下的力拉长了内侧足底韧带,使足弓下降而产生平足畸形,此时体重经足舟骨落到地面上。
趾长屈肌和拇长屈肌的主要功能是在行走、跑步和足趾站立时的闭链运动中。在上述运动中,屈肌收缩来支持足纵弓,并在行步的离地相时将产生的力作用于地面。
2.外侧群:这肌群位于小腿的外侧部,所占的区域较小,并有肌间隔与前群和后群肌分开。它们包括腓骨长肌和腓骨短肌。腓骨长肌主要起于股二头肌止点邻近的腓骨头,此外还起于邻近的胫骨、腓骨干、肌间隔等。肌纤维汇聚形成一腱经过在外踝后方和骰骨侧缘的沟进入足底,然后沿骰骨的沟,斜向前内侧止于内侧楔骨和第一跖骨基底的跖侧面。作用为外翻足和跖屈踝关节,并能压低第一跖骨头。
腓骨短肌:起于在腓骨长肌起点稍下方的腓骨和肌间隔。它的腱经外踝后下方,跟骨和骰骨的外测面,最后止于第五跖骨粗隆的背面,作用为外翻足和背屈踝关节。
二块腓骨肌由腓浅神经(L4~S1)支配。腓总神经在绕腓骨头处较为浅表,故易受压迫而损伤产生感觉丧失和肌麻痹。这情况常可发生在坐位,长时间用一条腿搁在另一条腿膝部。当人站立行走时,他可能会惊讶感觉到小腿不听使唤,踝部不能承重和踝下垂。通常人们用运动来减轻对神经的压迫,这时感觉和肌的强度迅速恢复。假如石膏绷带在腓骨头下方绷得太紧,就可能持续压迫腓总神经而造成永久性感觉障碍和腓骨肌以及背屈肌的麻痹。
在腓骨头的稍下方可摸到腓骨长肌的肌腹,它在小腿外侧部向下。在小腿中部两块腓骨肌紧贴,腓骨短肌几乎全部被腓骨长肌覆盖。但在小腿下部,腓骨短肌与腓骨长肌分开。
当抗阻外翻足时,这二块肌收缩,腓骨短肌腱隆起得比腓骨长肌腱更明显,并随其腱追踪到它在第五跖骨的止点。在外踝处,腓骨长、短肌的腱被支持带牢固的约束。在外踝的上方,腓骨长肌腱位于腓骨短肌腱的稍后方,因此可能触及腓骨长肌腱。在外踝下方腓骨长肌腱紧靠骨面,在腓骨短肌腱的跖侧,不易摸到。
在开链运动中,不管是背屈或跖屈,腓骨长、短肌和第三腓骨肌是主要的距下关节的外翻肌。但它们的主要作用发生在闭链的单腿站立、行走、跑步和跳跃等运动中。在这些运动中,腓骨肌提供足弓的主要支持,调节足对地面的适应性和控制着地脚与小腿位置。腓骨肌麻痹,踝关节就不稳定,并可能发生踝内翻的扭伤。
虽然腓骨肌属跖屈肌,但对此运动的杠杆作用极差。但正常的跖屈力距需要腓骨肌强力收缩来稳定跗骨,使小腿三头肌的力有效地经足传到地面上。
3.前群肌:前群肌位于胫骨前缘的外侧,它与外侧群之间有肌间隔分隔,该隔无法摸到。前群肌有胫骨前肌、拇长伸肌、趾长伸肌和第三腓骨肌。
1)胫骨前肌: 胫骨前肌使小腿前部变得钝圆,所以当胫骨前肌麻痹萎缩后使胫骨前缘变得比正常人更明显。它起于胫骨外侧髁、胫骨干近侧1/2,骨间膜和小腿筋膜。胫骨前肌在踝关节的上方移行为肌腱,在踝部它经过伸肌上、下支带的深层进入足背,止于内侧楔骨和第一跖骨基底部。它由腓总神经的一分支和腓深神经的一分支支配(L4~S4),作用为背屈踝关节。
由于胫骨前肌的全长较为浅表,因此它的全长均可看到和摸到。当背屈时胫骨前肌的肌腹可在小腿的近侧胫骨前缘的外侧摸到。它的肌腱在踝部也可看到和摸到,特别在背屈时在踝部该肌腱抬得相当高。还可看到在踝部紧邻在胫骨前肌腱外侧的拇长伸肌腱,若想同时看到这二根腱,则踝关节保持背屈,大拇趾做屈伸动作。
2) 拇长伸肌:拇长伸肌的上部被趾长伸肌和胫骨前肌复盖。拇长伸肌起自腓骨干的中部和邻近的骨间膜。拇长伸肌腱在胫骨前肌腱外侧经过踝部背侧,此处有伸肌支持带约束。它止于大拇趾远节趾骨的基底部。拇长伸肌由腓深神经的分支支配。作用为伸拇趾跖趾关节和拇趾指骨间关节和背屈踝关节。
抗阻伸大拇趾,经过足背的拇长伸肌腱可看到,肌腹可能在小腿下部摸到,但因为它几乎被胫骨前肌和趾长伸肌完全覆盖,所以要将拇长伸肌区分出来是困难的。
3)趾长伸肌: 由于趾长伸肌和第三腓骨肌在它们上部不能很好地区分,所以这二块肌常在一起描述。第三腓骨肌在趾长伸肌的最外侧部,有时也描述成一块单独的肌。趾长伸肌较为浅表,外邻腓骨肌,内接胫骨前肌。趾长伸肌起自胫骨和腓骨的上部、骨间膜、肌间隔和小腿筋膜。第三腓骨肌起自腓骨的远侧部和骨间膜。总腱经过踝部时被伸肌上、下支持带所约束,然后总腱分为5条最外侧的为第三腓骨肌腱,止于第五跖骨基底的背面,其它四个腱分别到第二到第五趾中节和远节趾骨的基底部。它们由腓深神经的一分支支配(L4~S1)。作用为伸第二到第五跖的跖趾关节和趾骨间关节以及背屈踝关节和外翻足。
假使胫骨前肌不同时收缩则能更好看到和摸到趾长伸肌腱,因此被检查者坐在椅子上,足趾抬高离地而足底仍贴在地上,此时给第2-5趾一个阻力,趾长伸肌的四根腱明显地抬起来。第三腓骨肌腱可看到向外侧到第五趾,该腱的止点的变异较多,有时该肌可缺如。
(3)胫前肌群的功能: 胫骨前肌为踝关节的主要背屈肌,有良好的杠杆作用,仅作用于上踝关节,其截面积为伸趾肌总和的二倍。趾长伸肌和拇长伸肌主要是为伸趾,但在踝关节背屈时则丧失其伸趾功能。当胫骨前肌麻痹而伸趾肌完好时,伸趾肌仅能产生有限的背屈功能。单独的趾长伸肌作用能产生踝部的强力外翻。若前群肌的麻痹可导致步行摆动相时足下垂,因而需要过度的屈髋、屈膝来防止足趾接触地面。
在许多重要的开链运动中前群肌运动足和足趾,如在步行的摆动相时伸足趾避免足趾接触地面,在驾驶时足的安放,持续敲击音乐节拍,穿鞋时足趾的运动等。由于足的重量仅为0.9kg左右并且肌又具有良好的杠杆作用,因此开链运动足仅需要很小的肌力。在单腿站立闭链运动中,可看到和摸到这些肌的较强力的收缩。这里可以看到在所有足肌之间恒定相互作用来保持重心落在一个小的支持基础上。
4.足部的固有肌:虽然足固有肌的命名与手肌相似,但在结构和功能有明显的不同。见表1。
在足底,足肌有四层,在表中简要地描述了这些肌的起止点和神经支配。除起止点外,这些肌与跖腱膜、足的韧带和腱之间广泛的连接。这些组织形成了动、静力结构的强力复合体。虽然肌可做下列运动如外展、内收和屈趾,但它们主要的功能是在行走和跑步时支持足弓,补充长屈趾肌的力和在摆动相中对抗屈肌来保持趾伸直。若足趾不能保持伸直位,走动时不能发挥力的作用。
趾短伸肌和和拇短伸肌是位于足背的固有肌。它们的起点和肌腹在跗窦前方的足背外侧面,远侧端分四腱附着于大拇趾近节趾骨的基底部以及第2-4趾的趾长伸腱的外侧边。拇短伸肌和趾短伸肌为腓深神经的分支(L2~S1)支配。它们的作用为伸第1-4趾的跖趾关节,并平衡来自外源性伸趾肌的内侧拉力。见表1。
表1 足底的固有肌
|
起点 |
止点 |
神经支配 |
第一层 |
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拇展肌 |
跟结节、跖腱膜 |
拇趾近节趾骨基底部 |
足底内侧神经(L4-L5) |
趾短伸肌 |
跟结节、跖腱膜 |
第2-4趾 |
足底内侧神经(L4-L5) |
小趾展肌 |
跟结节、跖腱膜 |
第五趾近节趾骨基底部 |
足底外侧神经(S1-S2) |
第二层 |
|||
跖方肌 |
跟骨跖面 |
趾长屈肌腱 |
足底外侧神经(S1-S2) |
蚓状肌 |
趾长屈肌腱 |
2-5趾的趾背腱膜 |
第1蚓状肌足底内侧神经 第2-4蚓状肌足底外侧神经 |
第三层 |
|||
拇短屈肌 |
骰骨和外侧楔骨 |
拇趾近节趾骨基底部 |
足底内侧神经(L4-S1) |
拇肌收肌 (二个头) |
2-4跖骨基底部 跖趾韧带 |
拇趾近节趾骨基底部 |
足底外侧神经(S1-S2) |
小趾短屈肌 |
第5跖骨基底 |
小趾近节趾骨基底部 |
足底外侧神经(S1-S2) |
第四层 |
|||
骨间背侧肌 |
1-5跖骨邻近骨面 |
2-4趾的趾背腱膜 |
足底外侧神经(S1-S2) |
骨间足底肌 |
3-5跖骨内侧面 |
3-5趾的趾背腱膜 |
足底外侧神经(S1-S2) |
在技巧活动中的足趾的用途
人类手所行使的动作都可能潜在被足行使,但拇趾无对跖。在先天性无上肢特别是丧失整个上肢的儿童可完全证明足能锻练抓握物体和行使技巧性的运动的可能性,并用足做正常儿童用手做的所有事。
(七) 下肢肌的功能
1、在高能闭链运动中,下肢有重要功能需要。如当站立时,在开链运动中不可能移动一条腿来走一步路或踢足球,除非用另一条腿在闭链运动中支持人体重量。在深度屈膝或登楼等的动作中所需肌力取决于外力的发生,特别是重力而不是关节运动的方向。表2中列出矢状面运动方向,原动肌的作用和在常见闭链活动中所使用的肌收缩类型。
表2 在矢状面闭链活动中下肢肌活动的分析
动 作 |
关节运动方向 |
原 动 肌 |
收缩类型 |
椅子 站起 坐下 |
伸髋、伸膝、跖屈踝 屈髋、屈膝、背屈踝 |
腘绳肌、股四头肌、小腿三头肌 腘绳肌、股四头肌、小腿三头肌 |
向心收缩 离心收缩 |
用足趾站立 站起
放下 |
髋固定 膝固定 踝跖屈 髋固定 膝固定 踝背屈 |
协同收缩 协同收缩 小腿三头肌 协同收缩 协同收缩 小腿三头肌 |
等长收缩 等长收缩 向心收缩 等长收缩 等长收缩 离心收缩 |
深度屈膝 蹲下 站起 |
屈髋、屈膝、背屈踝 伸髋、伸膝、跖屈踝 |
腘绳肌、股四头肌、小腿三头肌 腘绳肌、股四头肌、小腿三头肌 |
离心收缩 向心收缩 |
站立 变向前触趾
恢复直立 |
屈髋 膝固定 踝固定 伸髋 膝固定 踝固定 |
腘绳肌 协同收缩 协同收缩 腘绳肌 协同 协同 |
离心收缩 等长收缩 等长收缩 向心收缩 等长收缩 等长收缩 |
肌的触诊和观察证实了抬高或降低重心运用的同样的肌作向心或离心的收缩,这些收缩与肌的解剖功能无关,因为解剖功能仅对开链运动而言。除这些活动分析外,分析在开链运动中活动肢体或闭链运动中固定肢体的慢登楼的肌活动是有帮助的。所以肌活动的答案可解释治疗工作者为什么教患有不对称下肢缺陷的病人上楼用好腿、下楼用病腿。
2.足弓:在每一步中足具有从弹性变为刚性结构的能力,这种能力取决于三个足弓的骨性结构、静力性韧带-筋膜的支持以及动力性肌收缩。在闭链运动中如站立,来自上方的体重通过距骨向后分布到跟结节,向前到跖骨头和足趾,体重是通过三个足弓分布到这些点的。内侧纵弓最长和最高,它由跟骨、距骨、足舟骨、内侧楔骨和第一跖骨组成。外侧纵弓较低,是由跟骨、骰骨和第五跖骨组成。横弓在中跗区和跗跖区,从内侧到外侧向上弓起。远侧跖骨头是有弹性的可适应地面的形态。
从结构上,足弓具有一些机械弓的特性如楔形的骨,但缺乏防止弓下陷所需外周的支撑(固定的支撑)。但韧带连接于跗骨和跖骨的跖面和背面把这些足弓的骨连成具有坚实拱梁特性的结构。当承重时,拱形梁弯曲,其压力作用于拱顶,张力则在拱底部的跖面。当重量连续增加,最后可导致梁柱的塌陷。假如使用一连接杆连于拱底的两端,阻止这两端分开这样就能承受更大重量。从机械上这就是构架,一种变异的弓。在足部,这连接杆即为跖腱膜和足固有肌和足外肌的收缩。
跖腱膜为强厚的筋膜纤维束,在足底连接于跟结节和足趾之间,跖腱膜也供足固有肌的附着如趾短屈肌,还作为其他一些肌如拇展肌的筋膜性表面覆盖物。肌腱和神经血管束在其经过中穿经跖腱膜到达足趾。复杂的垂直隔和外侧连接结构,将跖腱膜与深层结构、皮肤等互相连在一起。跖腱膜的远侧止点与屈肌腱鞘、跖板(plantar plates)和趾的深部结构有关。这些附着点在跖趾关节的远侧。当跖指关节过伸时,张力就作用于跖腱膜。该张力除了将跗骨和跖骨挤压成刚性结构外,还可防止跖骨头和跟骨之间的分开和足弓的塌陷。在用足趾站立和行走的终末站立相时就需要这种刚度。
从机械学的观点,跖趾腱性机制与卷扬机相似,滚轮相当于跖趾关节,有绳子(即肌腱)环绕它。当跖趾关节过伸位牵拉肌腱所产生的拉力将跗骨间关节转变为刚性结构;当在自然位或屈曲位则使跗骨间关节转变为弹性结构。当负重的足在旋前位时是具有弹性的,来适应不同的地面,然后跖趾关节进入屈曲位。但当跖趾关节人为地放置于45°过伸位时,足弓变为刚性。跖腱膜也可感到十分紧张。
3.动态性肌力:在足底,所有的足外肌和大多数的足固有肌都经过足弓下面。当闭链运动时肌收缩,所产生的力可紧张足弓。在足底有广泛的附着点的胫骨后肌和腓骨长肌对横弓起有重要作用,同时也能紧张纵弓。拇长屈肌和拇展肌跨越内侧纵弓,小趾展肌行于外侧纵弓的全长。趾短屈肌、趾方肌和趾长屈肌行于跖中部全长能紧张纵弓。拇收肌则影响横弓。与手指肌相比较,足趾的肌在开链运动中功能有限,但在行走和跑步的闭链运动则具有重大的意义。
4.足的承重:简单地说,在站立时重量以1:1的方式分布到跟骨和跖骨头,而五个跖骨头之间的比例2:1:1:1:1。但这种压力的分布有很大的变异。如有人发现60%的重量分布在足跟、8%在中足、28%在跖骨头,4%在足趾。个体间也有很大的变异。在站立时,姿势的摆动,鞋子后跟的高度都可测到分布在前足和足跟的重量变化。
在坐位(不承重)和站立(承重)时,临床通过测量舟骨粗隆到达地面的距离来计算足内侧纵弓的垂直负荷。年青成年人为1~10mm。正常在放松站立时,足弓肌和足趾肌并无肌电活动。运用拱梁和桁条机理的骨性和韧带性结构支撑足。当负荷增加和足弓紧张时,肌成为第二线的稳定因素。正常足静态负重200kg以上时,可记录到支持足弓的肌电活动。平底足患者在直立时他们的胫骨前肌、胫骨后肌、腓骨肌均有不正常的肌电活动。
在行走、跑步和用足趾站立时,肌收缩和卷扬机机制都来支持足弓。在站立相中当足接触地面后不久就有支持足弓的足外肌和足固有肌的肌电活动,并持续在足跟抬高,跖趾关节过伸使跖腱膜紧张(Sarrafian1983),一直至足趾离地为止。这种机制也可在跕起足的人中看到和摸到,注意用足趾跕起时内侧纵弓明显旋后和跟骨内翻。
5.临床运用:常见与体育有关的足弓损伤之一是足底筋膜炎或跟刺。这些病在跑步运动员和舞蹈家(均属有氧训练)具有高的发病率。患者主诉行走中足跟附近疼痛,在跳和跑疼痛加剧。在跖腱膜近侧附着处(跟结节)有压痛,跖趾关节被动过伸牵拉腱膜时或深压跖腱膜的附着处时也产生疼痛。
疼痛的原因认为是足弓的支持机制反复受重压而造成跖腱膜累积性微损伤(也有突然的扭伤所致)。这病常由多种因素结合所致,包括支持足弓的肌无足够的强度,明显增加足弓的负荷,足不良对线等。其中足的不良对线较常见,例如内翻的跟骨需要在跟距舟关节的旋前补偿使跖骨头与地面平行来承受体重,但这种不良的对线一直到足弓超负荷,补偿运动和肌的收缩不再提供支持时才会产生疾病。仔细询问病史常有活动强度的明显增加或在疼痛发生前有改变跑步的路面或换鞋史。
另一种在跑步运动中的积累性损伤是胫骨骨膜炎。它可造成收缩或牵张肌痛。沿胫骨内侧缘触压肌的起点处即会产生疼痛。这种疾病常与踝过度旋前有关,这种过度旋前需胫骨后肌更多工作去支持足弓。