足踝解剖活動(dòng)的研究
踝關(guān)節(jié)解剖和活動(dòng)
1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
足踝關(guān)節(jié)包括脛距、脛腓、腓距三個(gè)關(guān)節(jié)面，距骨是頂點(diǎn)位于內(nèi)側(cè)的圓錐截體，前寬后窄。Inman發(fā)現(xiàn)距骨和踝穴內(nèi)外側(cè)匹配并不相同，踝穴外側(cè)弧度、直徑和距離差值<1mm，而內(nèi)側(cè)平均差異為（2.1±1.1）mm。而且所有標(biāo)本的踝穴曲率半徑都大于距骨，這樣就允許距骨在水平面內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
2、踝關(guān)節(jié)軸向負(fù)荷
步態(tài)周期中踝關(guān)節(jié)負(fù)重力最大可達(dá)體重的4.5—5.5倍。根據(jù)負(fù)荷和踝關(guān)節(jié)位置不同，接觸面積約為1.5c㎡至9.4c㎡。Calhoun等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)踝關(guān)節(jié)從跖屈到背伸時(shí)，接觸面積增加，而每單位面積受力相應(yīng)減少；背伸時(shí)距骨內(nèi)外側(cè)關(guān)節(jié)面與脛腓骨間的接觸面積最大。
3、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸
Inman發(fā)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)軸從后下外指向前上內(nèi)，基本與內(nèi)外踝尖連線一致；在冠狀面上平均向外傾斜8°，橫斷面上平均向外旋轉(zhuǎn)6°。該軸線方向決定了踝關(guān)節(jié)的多維復(fù)合運(yùn)動(dòng)；背伸時(shí)伴有外旋、外翻；跖屈時(shí)伴有內(nèi)旋、內(nèi)翻。近期研究發(fā)現(xiàn)：踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的方向和位置隨其活動(dòng)改變，并非固定軸線。應(yīng)用立體攝影技術(shù)，Lundberg測量發(fā)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸在矢狀面、冠狀面和橫斷面的投影一直在變化。Sammarco也認(rèn)為脛距間活動(dòng)是圍繞多個(gè)瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生的；而且被動(dòng)跖屈踝關(guān)節(jié)時(shí)脛距關(guān)節(jié)分離，在“功能范圍”內(nèi)活動(dòng)時(shí)為平行滑動(dòng)；在被動(dòng)背伸時(shí)二者間有壓縮。
4、踝關(guān)節(jié)活動(dòng)
踝關(guān)節(jié)的活動(dòng)包括矢狀面、冠狀面和橫斷面三部分。矢狀面活動(dòng)，即跖屈和背伸是踝關(guān)節(jié)最重要的功能。多位研究者報(bào)道，踝關(guān)節(jié)平均背伸13°到33°，跖屈23°到56°。Stauffer測量結(jié)果為24.4°。Sammarco發(fā)現(xiàn)行走時(shí)跖屈10°到15°，背伸10°。上樓梯需要37°，下樓梯需要56°。由于踝關(guān)節(jié)軸傾斜，所以在屈伸的同時(shí)伴有足或小腿水平面旋轉(zhuǎn)。小腿固定時(shí)，踝關(guān)節(jié)背伸時(shí)足外旋，跖屈時(shí)內(nèi)旋。Lundberg報(bào)道，從中立位到背伸30°，距骨外旋8.9°；從中立位到跖屈10°時(shí)，有輕微的內(nèi)旋。Michelson和Helgemo報(bào)道，背伸時(shí)足外旋角度平均（7.2±3.8）°，跖屈時(shí)平均內(nèi)旋（1.9±4.12）°。脛骨水平面旋轉(zhuǎn)平均19°（13°—25°），但即使是最傾斜的踝關(guān)節(jié)軸和最大的踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度，所能形成的小腿旋轉(zhuǎn)也僅為11°。兩者之間的差值由距下關(guān)節(jié)來彌補(bǔ)。先天性距下關(guān)節(jié)融合患者球狀踝的成因就是距下關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)喪失，踝關(guān)節(jié)所受扭轉(zhuǎn)力增加。
距下關(guān)節(jié)解剖和活動(dòng)
1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
距下關(guān)節(jié)包括關(guān)節(jié)囊獨(dú)立的前、后兩部分，二者間由跗骨竇和跗骨管分開。前距下關(guān)節(jié)由凹陷的跟骨前中關(guān)節(jié)面和凸出的距骨前中關(guān)節(jié)面組成；后距下關(guān)節(jié)由凸出的跟骨上關(guān)節(jié)面和凹陷的距骨下關(guān)節(jié)面組成。這種關(guān)節(jié)面凹陷或凸出的交叉變化使之能作復(fù)雜的扭轉(zhuǎn)活動(dòng)；只有在前中關(guān)節(jié)面能做出與后關(guān)節(jié)面活動(dòng)相反的活動(dòng)時(shí)才能活動(dòng)。
2、距下關(guān)節(jié)軸向負(fù)荷
人們對足標(biāo)本施加不同的軸向負(fù)荷，通過Fuji照相技術(shù)測量、分析距下關(guān)節(jié)面總面積、關(guān)節(jié)接觸面積以及二者間比值，進(jìn)行距下關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)的研究；結(jié)果顯示關(guān)節(jié)壓強(qiáng)為1MPa到3MPa。Wagner等發(fā)現(xiàn)，施加350N負(fù)荷時(shí)，后關(guān)節(jié)面平均壓強(qiáng)為0.93MPa，前中關(guān)節(jié)面為1.44MPa；當(dāng)軸向負(fù)荷增大時(shí)，后關(guān)節(jié)面接觸比也逐漸增加，而前中關(guān)節(jié)面接觸比在1050N以上時(shí)不再增大。Wang等發(fā)現(xiàn)，施加600N外力時(shí)，約3/4由后關(guān)節(jié)面承受，壓強(qiáng)為3.13MPa；而前中關(guān)節(jié)面的壓強(qiáng)為3.23MPa。Reeck等研究分析生理負(fù)荷下步態(tài)周期不同時(shí)段，即足跟觸地、足放平和足趾離地時(shí)關(guān)節(jié)的受力情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，足跟觸地時(shí)后關(guān)節(jié)面接觸面積（477m㎡）比站立或足趾離地時(shí)（約610m㎡）小。后關(guān)節(jié)面受力從足跟觸地時(shí)的685N增加到站立中期的932N、足趾離地時(shí)的1492N。后關(guān)節(jié)面壓強(qiáng)從足跟觸地和足放平時(shí)的1.5MPa增加到足趾離地時(shí)的2.40MPa。前中關(guān)節(jié)面接觸面積或接觸壓沒有顯著變化，關(guān)節(jié)受力從足跟觸地（391N）到站立中期（538N）有所增加。
3、距下關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸
1941年，Manter通過16例尸體雙足研究確定了距下關(guān)節(jié)軸線：矢狀面上向背側(cè)傾斜42°（29°—47°），橫斷面上向內(nèi)傾斜16°（8°—24°），其中矢狀面定義是跟骨中點(diǎn)到一二趾中點(diǎn)間平面。Isman和Inman以及Root都進(jìn)行了類似研究，都發(fā)現(xiàn)存在巨大的標(biāo)本間差異。但在對不同足中線參照標(biāo)準(zhǔn)校正后，發(fā)現(xiàn)這三個(gè)研究的關(guān)節(jié)軸驚人地相似，傾斜軸差異平均在1°以內(nèi)（41°—42°），內(nèi)斜軸差異平均在3°以內(nèi)（17°—20°）。
4、距下關(guān)節(jié)活動(dòng)
距下關(guān)節(jié)軸指向內(nèi)、前、上方，其活動(dòng)主要是內(nèi)翻和外翻（額狀面），內(nèi)收和外展（橫斷面），以及跖屈和背伸（矢狀面，較小），而且是三平面活動(dòng)同時(shí)發(fā)生，即內(nèi)翻、跖屈和內(nèi)收同時(shí)出現(xiàn)，外翻、背伸和外展同時(shí)出現(xiàn)，距下關(guān)節(jié)平均活動(dòng)度是內(nèi)翻20°—30°，外翻5°—10°，步行所需活動(dòng)范圍10°—15°。Manter通過16例尸體研究發(fā)現(xiàn)距下關(guān)節(jié)呈螺釘樣活動(dòng)，即距骨在跟骨上扭轉(zhuǎn)的同時(shí)有橫向移位；螺旋角為12°，即距骨每旋轉(zhuǎn)10°前移1.5mm。
跗橫關(guān)節(jié)解剖和活動(dòng)
1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
跗橫關(guān)節(jié)又稱為中跗關(guān)節(jié)或Chopart關(guān)節(jié)，包括距舟關(guān)節(jié)和跟骰關(guān)節(jié)，二者雖各有其獨(dú)立活動(dòng)，但需要共同完成其功能活動(dòng)。足作為彈性結(jié)構(gòu)，在其觸地時(shí)能化解沖擊力；作為堅(jiān)固結(jié)構(gòu)，在足趾離地時(shí)能有效地推動(dòng)身體前移；在這種彈性結(jié)構(gòu)與堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變中，跗橫關(guān)節(jié)起著關(guān)鍵作用。距舟關(guān)節(jié)：由突出的距骨頭、凹陷的舟骨端面和韌帶組成。彈簧韌帶位于內(nèi)側(cè)，分跟舟下方韌帶和跟舟上內(nèi)韌帶，后者呈致密的吊帶結(jié)構(gòu)、支撐足縱弓跗橫關(guān)節(jié)節(jié)段；其功能喪失會(huì)造成前足進(jìn)行性外展或縱弓塌陷。外側(cè)韌帶結(jié)構(gòu)是分歧韌帶內(nèi)側(cè)束（跟舟外側(cè)韌帶）。背側(cè)由距舟關(guān)節(jié)囊這個(gè)厚實(shí)結(jié)構(gòu)形成距舟韌帶。有學(xué)者將距舟關(guān)節(jié)稱為“足臼”，距骨頭與由距下關(guān)節(jié)前中關(guān)節(jié)面、分歧韌帶內(nèi)側(cè)束、彈簧韌帶和舟骨組成的臼碗相關(guān)節(jié)。足臼能引起距骨頭活動(dòng)，使其除屈伸活動(dòng)外還能滑動(dòng)、滾動(dòng)和回旋。除韌帶靜力結(jié)構(gòu)外，脛后肌、足內(nèi)外屈肌動(dòng)力作用也提供一定的關(guān)節(jié)穩(wěn)定作用。
2、跗橫關(guān)節(jié)軸向負(fù)荷
有關(guān)跗橫關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)的研究甚少，研究發(fā)現(xiàn)從足跟觸地到站立中期，距舟關(guān)節(jié)接觸面積沒有變化；從站立中期到足趾離地時(shí)大約從382m㎡增加到441m㎡；接觸壓力從站立中期（655N）到足趾離地（887N）期間顯著增加；整個(gè)步態(tài)周期中接觸面壓強(qiáng)沒有變化，一直維持在2MPa左右。
3、跗橫關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸
由于距舟關(guān)節(jié)和跟骰關(guān)節(jié)功能關(guān)系密切，所以多以舟骨、骰骨相對于距骨、跟骨的復(fù)合活動(dòng)進(jìn)行研究。Manter報(bào)道跗橫關(guān)節(jié)有兩個(gè)軸線：縱軸與地面成15°角，矢狀面上向內(nèi)側(cè)傾斜9°，描述的是額狀面內(nèi)的活動(dòng)；斜軸與地面成52°角，矢狀面上向內(nèi)側(cè)傾斜57°，描述的是矢狀面和橫斷面內(nèi)的活動(dòng)。距舟關(guān)節(jié)的活動(dòng)度要遠(yuǎn)大于跟骰關(guān)節(jié)。
4、跗橫關(guān)節(jié)活動(dòng)
應(yīng)用X線立體攝影測量技術(shù)，Lundberg研究了足背伸跖屈、內(nèi)外翻時(shí)舟骨與距骨的相對活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)足從跖屈30°到中立位時(shí)，舟骨相對于距骨背伸并外翻。從中立位到背伸30°時(shí)，舟骨相對于距骨內(nèi)翻，而在其他平面內(nèi)基本不存在活動(dòng)。當(dāng)足從外翻20°到中立位時(shí)，舟骨在距骨上平均內(nèi)翻7.5°，在其他平面內(nèi)的活動(dòng)很小。當(dāng)足從中立位到內(nèi)翻20°時(shí)，舟骨相對于距骨發(fā)生跖屈（4.4°）、內(nèi)收（6.6°）并內(nèi)翻（12.8°）。當(dāng)下肢從內(nèi)旋20°旋轉(zhuǎn)到中立位時(shí)，跖屈、內(nèi)收、內(nèi)翻活動(dòng)較小（均小于3°）。從中立位到外旋10°時(shí)，舟骨跖屈（7.8°）、內(nèi)收（12°）和內(nèi)翻（11.5°）。
這些數(shù)據(jù)說明距舟關(guān)節(jié)沿向內(nèi)傾斜的軸線活動(dòng)：當(dāng)足從外翻位向中立位、內(nèi)翻位活動(dòng)時(shí)，舟骨相對于距骨出現(xiàn)跖屈、內(nèi)收和內(nèi)翻。當(dāng)下肢從內(nèi)旋向外旋位活動(dòng)時(shí)，舟骨相對于距骨也會(huì)出現(xiàn)跖屈、內(nèi)收、內(nèi)翻。跗橫關(guān)節(jié)的重要性不在于非負(fù)重時(shí)活動(dòng)軸的位置，而在于步態(tài)周期各時(shí)段的活動(dòng)變化。Elftman發(fā)現(xiàn)距舟關(guān)節(jié)和跟骰關(guān)節(jié)軸線關(guān)系的變化會(huì)引起跗橫關(guān)節(jié)復(fù)合體的鎖定和解鎖。距下關(guān)節(jié)外翻使兩關(guān)節(jié)軸平行，關(guān)節(jié)間解鎖允許之間產(chǎn)生相對活動(dòng)，使足富有彈性能適應(yīng)不平地面，分散負(fù)重受力；距下關(guān)節(jié)內(nèi)翻使兩關(guān)節(jié)軸交叉，關(guān)節(jié)間鎖定，限制其活動(dòng)，作為堅(jiān)固結(jié)構(gòu)有效傳導(dǎo)外力。
站立相第一階段（足跟觸地到足放平于地面）的特點(diǎn)包括脛骨內(nèi)旋、踝關(guān)節(jié)背伸和距下關(guān)節(jié)持續(xù)外翻。此時(shí)距舟關(guān)節(jié)和跟骰關(guān)節(jié)軸平行，中足活動(dòng)度增加、吸收沖擊力。第二階段（足放平于地面到身體超過負(fù)重足）脛骨內(nèi)旋、踝關(guān)節(jié)背伸、跖筋膜拉緊；脛骨內(nèi)旋拉緊彈簧韌帶和跟骰足底韌帶，脛后肌和跟腱的收縮使距下關(guān)節(jié)逐漸內(nèi)翻，距舟關(guān)節(jié)和跟骰關(guān)節(jié)軸線交叉，鎖定并穩(wěn)定中足。第三階段（踝關(guān)節(jié)開始跖屈到足趾離地），通過跖屈肌和脛后肌的收縮，以及卷揚(yáng)機(jī)機(jī)制引起的跖筋膜拉緊和足弓抬高，使距下關(guān)節(jié)內(nèi)翻進(jìn)一步穩(wěn)定中足關(guān)節(jié)，為推進(jìn)期能量的有效轉(zhuǎn)移創(chuàng)造一個(gè)堅(jiān)固的杠桿。
其他關(guān)節(jié)和內(nèi)側(cè)縱弓
1、跖跗關(guān)節(jié)
前中足（遠(yuǎn)端的跖骨基底和近端的骰骨楔骨）之間的關(guān)節(jié)連接稱為跖跗關(guān)節(jié)或Lisfranc關(guān)節(jié)。第二跖骨較長，坐落在近排楔骨形成的凹陷內(nèi)，形成穩(wěn)定的Roman弓結(jié)構(gòu)。結(jié)實(shí)的Lisfranc韌帶起自內(nèi)側(cè)楔骨基底、止于第二跖骨基底內(nèi)側(cè)。內(nèi)側(cè)三列跖跗關(guān)節(jié)周圍有結(jié)實(shí)的足底韌帶、骨間和背側(cè)韌帶將其固定，起著穩(wěn)定足縱弓、維持跖骨頭位置、均勻分配體重的作用，并使內(nèi)側(cè)三列跖跗關(guān)節(jié)形成基本沒有活動(dòng)的平面關(guān)節(jié)。當(dāng)?shù)谝货捧脐P(guān)節(jié)背側(cè)活動(dòng)度過大時(shí)會(huì)造成第一跖骨負(fù)重功能受限、繼發(fā)拇外翻畸形。第四、五跖跗關(guān)節(jié)韌帶連接不牢固，活動(dòng)度較大，使足外側(cè)更能適應(yīng)不平地面、緩解前足承重。在平地行走時(shí)整個(gè)第五列全長都于地面接觸，而不僅是跖骨頭。
2、內(nèi)側(cè)縱弓
內(nèi)側(cè)縱弓從跟骨結(jié)節(jié)負(fù)重點(diǎn)向上經(jīng)載距突、距下關(guān)節(jié)至距骨，再向下經(jīng)距骨頭、舟骨、楔骨、第一列至籽骨到地面。骨性結(jié)構(gòu)包括跟骨及其載距突、距骨、舟骨、三塊楔骨及相對應(yīng)的跖骨（第一跖骨尤為重要）。韌帶結(jié)構(gòu)以支撐距骨頭的跖筋膜和足底跟舟韌帶的作用最為重要。有學(xué)者將內(nèi)側(cè)縱弓比作橫梁和桁架結(jié)構(gòu)或倒立的板簧片，能吸收行走和跑動(dòng)時(shí)的負(fù)重沖擊。足弓下方結(jié)構(gòu)（足底韌帶、腓骨長肌、跖筋膜）能防止負(fù)重增加時(shí)足弓塌陷，提供板簧片作用。三頭肌張力增加和脛距關(guān)節(jié)受力增加都會(huì)造成足弓變平。
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