骨科基础 | 张颖：与髌骨脱位有关的髌骨解剖知识
张颖 丁晶 占新华 刘礼金 张恩华
解放军昆明总医院全军骨科研究所北较场病区
髌骨脱位（Dislocation of the patella）是比较常见的膝关节损伤病变之一，临床上以青少年多见。髌股关节位于膝关节的前方，由髌骨、股骨滑车以及周围的关节囊、肌肉、韧带等组织构成。我们认为髌骨脱位是髌股关节在运动过程中，髌骨后关节面与股骨滑车关节面出现移位，完全或不完全失去接触，称为髌骨脱位。多见于青少年，也可见于膝关节解剖结构异常人群。成人和儿童所有膝关节损伤中的急性髌骨脱位占2％-3％（每10万人中有6-77人）。本文单独讲述与髌骨脱位有关的髌骨解剖知识。
髌骨（Patella）即大家俗知的膝盖骨，位于膝关节前方，股骨滑车的下前面，是人体内最大的籽骨，包埋于股四头肌腱内，为近似于三角形的扁平骨。底朝上，尖向下，前面粗糙，后面为光滑的关节面，与股骨的髌面相关节，参与髌股关节的构成，可在体表触摸到。髌骨上缘宽阔，称为髌底（Base of patella）。有股四头肌附着，内外两缘较薄，有股四头肌肌腱和髌骨内外侧支持带附着，侧缘向下移行为髌尖（Apex of patella），有髌韧带附着。髌骨的稳定结构包括髌底、髌尖、髌内侧缘、髌外侧缘。
髌底（Base of patella）股四头肌肌腱以3个分离层抵于髌底：①髌底前部及前面上1/3有股直肌抵止其最浅纤维直行或斜行，越过髌骨前面，形成以延续的纤维组织桥，达髌韧带。②髌底中部由股内侧肌和股外侧肌腱膜形成一扁腱带，抵于股直肌止点的后方。③髌底后方有股中间肌腱纤维抵止，关节囊滑膜沿关节面边缘附着。
髌尖（Apex of patella）髌韧带起自髌骨的下缘及后面下部，内侧起点比外侧起点低约1cm，向下止于胫骨粗隆上部，髌韧带为一强扁纤维，构成Q角一部分，其方向略平行于下肢长轴，但由上向下略向外倾斜，因之使髌骨稍偏向外。
髌内侧缘(Mediopatellar edge)内侧髌股韧带（Media Patellofemoral ligament）起自髌骨内侧缘，向后止于股骨内侧髁，可被动限制髌骨向外侧移位，MPFL对于限制髌骨外移作用最重要，占总力量60%。内侧半月板髌韧带（Media meniscopatellar ligament）起自于内侧半月板前内侧缘，向前止于髌内侧缘下1/3部，可被动限制髌骨向外侧移位。
髌外侧缘（Patellar lateral margin ）髂胫束及阔筋膜部分纤维止于髌骨外缘前面。外侧髌股韧带（lateral Patellofemoral ligament）系髌骨外侧支持带的深层，自髌骨外侧缘向后，止于股骨外侧髁，于体表可扪及，可被动限制髌骨向内侧移位。髌骨脱位时外侧支持带损伤，形成疤痕挛缩，外侧支持带松解往往在此处。外侧半月板髌韧带（Lateral meniscopatellar ligament）起自于外侧半月板前外侧缘，向前止于髌外侧缘下1/3部，比内侧半月板韧带发达，可被动限制髌骨向内侧移位。在上述结构中，股四头肌为稳定髌骨的动力成分，其中股内侧肌更为重要。因其附于髌骨上缘和内缘上2/3（股外侧肌仅附于髌骨上缘），当其收缩时，有向上牵引髌骨的作用，对防止髌骨脱位有重要作用。
髌骨前面（Anterior surface）凸隆而粗糙，有许多血管孔，被股四头肌腱膜所覆盖，可以分为三部分：①上1/3为粗糙面，是股四头肌肌腱附着的止点部位；②中1/3可见大量的垂直条痕，表面并可见大量血管压迹；③下1/3向下延伸并由髌韧带包裹。髌骨呈不规则的扁形三角状，尖端指向远端。
髌骨后面光滑，称为关节面（Articular surface）,通常分为两部分：①上部分约占髌骨全长的3/4，表面全部由软骨覆盖；②下部分约占髌骨全长的1/4，表面裸露，无软骨覆盖。髌骨关节面大致呈椭圆形，由七个接触面组成，包括髌骨内外侧两部分，内外侧又各分为上、中、下3个关节面，髌骨内侧关节面较小且呈凹形，解剖变异比较大，通常认为内侧固有关节面及靠近内侧缘面积较小，称为奇面。
目前相关文献大多数都支持髌骨关节面分为七个关节面，在不同位置与股骨髁接触，可减少摩擦，对运动有利，但各个面的功能目前研究尚未清楚。在内外侧关节面之间有纵行嵴，也称为第二嵴，该嵴一般认为是纯软骨性质，在常规髌股关节切线位X线检查中不显影，但在MRI或造影检查中可清楚显示。髌骨嵴作为髌骨面与股骨滑车关节面相对合的特殊凸起结构，在髌股关节运动中具有重要的意义，可阻止髌骨左右滑动。国内学者王飞等通过三维立体重建研究发现，髌骨嵴自髌骨上极至髌骨下极斜向内侧走行，髌骨嵴与股骨滑车沟呈一定的角度。髌骨嵴这种走行更符合髌骨首先向内侧及远端移位的运动轨迹及生物力学原理。
髌骨关节面与股骨滑车关节面对合，参与髌股关节的运动，维持髌股关节的静力性稳定。髌骨脱位的病人中，一部分患者存在髌骨发育不良，例如：小髌骨、先天性髌骨缺失、二分髌骨、髌骨碎裂、髌骨部分发育不良、髌骨边缘缺失、巨大髌骨、双重髌骨、高位髌骨、低位髌骨等。髌骨直径一般为5mm左右，长度、宽度及厚度个体差异较大，Marmor等报道用游标卡尺手术测量髌骨实体的厚度，正常为25-30mm，较小的为20-25mm。中国学者徐斌等测量的结果为（21.84±0.16）mm,小于Marmor等报道的髌骨平均厚度。覆盖髌股关节的软骨为全身最厚的透明软骨，据报道最大厚度可以达到6.5mm，故髌骨关节面的软骨剥脱少见。髌骨呈不规则的扁形三角状，尖端指向远端。
髌骨后面通常分为两部分：①上部分约占髌骨全长的3/4，表面全部由软骨覆盖；②下部分约占髌骨全长的1/4，表面裸露，无软骨覆盖。临床上可根据膝关节标准侧位片髌骨关节面与胫骨的关系，应用Caton指数、Insall-salvati指数及Black-Peel指数，判断髌骨高位和髌骨低位。同时髌骨脱位的病人大部分合并的髌股关节炎，基本位于髌骨后面上部分。髌股关节可分为内、外侧髌股关节面，髌骨外侧关节面约占整个髌骨的2/3，在矢状面上呈后凸形，冠状面上仍呈凹形。外侧髌股角的测量就是根据股骨内外髁与髌骨外侧关节面两缘连线所构成的夹角；根据髌骨-股骨内侧关节面间隙的最小距离（M）与髌骨-股骨外侧关节面间隙的最小距离(L)的比值，可用于测量髌股指数。髌骨外侧角与髌股指数均是临床测量判断髌骨倾斜或髌骨外侧半脱位的重要指标。
临床上髌骨脱位的病人中，有一部分存在髌骨形态发育不良或者部分发育不良。Wiberg按照髌骨的形态六种类型，结合髌骨关节稳定性的角度考虑，其中I型与Ⅱ型为稳定型髌骨，其他的四型为不稳定型髌骨。第I型即为内侧面和外侧面几乎相等同，两个关节面均呈凹形。尽管外侧关节面稍微大些可能更为常见，但髌骨的两个关节面都是凹形，对称且大小基本相等同。此类髌骨形态在理论上比较理想，但实际上Hennsge的研究表明，这种情况最不常见，大约仅占人群的10%；第Ⅱ型为内侧面较小，呈轻度凸形，外侧面呈凹形，从I型到Ⅱ型是一个过渡，此型髌骨内侧关节面较小，而外侧关节面较大，这与整个外侧髌股关节面大相适应，这一类型最多见，约占Wiberg分型的65%，复发性髌骨脱位的患者，髌骨形态多为此类型；第Ⅲ型为髌骨内侧关节面更小，内侧面小而成凸形，内侧面几乎呈垂直状，外侧面明显大于内侧面，占主要部分，该类型约占Wiberg分型的25%，Wiberg将其视为髌骨形态的明显发育不良，对于复发性髌骨脱位伴有严重的股骨滑车发育不良的患者，髌骨可表现为此类型；髌骨软骨软化症大多见于第三类型。Baumgartl等进一步描述了一种较为少见的髌骨类型，被认为是Wiberg第Ⅲ型的一种变异型，其特征是内侧关节面明显凸出。其临床意义在于它与股骨内侧髁软骨炎的发生关系密切。
Ficat介绍了另外一种新的髌骨形态的分类方法，该分类方法是以髌骨内外侧关节面相互形成的角度（正常为120°-140°）为标准，用该标准进行测量将其分为四种异常类型。第一类是髌骨呈卵石型，也称为“水晶透镜”样髌骨，其角度大于140°并且存在髌股关节不稳定性；第二类为WibergⅡ型髌骨，角度为90°-100°；第三类是具有一个关节面的半髌骨（呈高山式猎人帽样畸形）该角度为90°，且经常伴有髌骨外侧不稳定的征象，对于此型髌骨，股内侧肌和股骨滑车内侧关节面发育的情况并不少见；第四类为髌骨呈半月形，小于90°，且长常常合并反复出现髌骨半脱位或脱位。
髌骨的自然脱位倾向
①膝关节伸直时，由于上方的骨盆宽阔，所以股骨和胫骨不在一直线上，形成向外的170°角，髌骨位于此角的中心。女性骨盆较宽，股骨内倾稍大，此角比男性小，髌骨向外脱位的概率较大；
②膝关节伸直时，股四头肌与髌韧带的轴线不在一直线上，也在髌骨处形成一角，即就是广义的Q角。髌骨被髌韧带牵引，其长轴指向下外。股骨在固定的胫骨上内旋，或胫骨在固定的股骨上外旋，这便增加髌骨不稳定因素；
③髌骨内侧关节面小，外侧关节面大，膝关节屈曲度越大，髌股关节接触区越小，甚至仅其内面与股骨髁间切迹内缘相接，较不稳定。
近年来国内外学者对于髌骨解剖及脱位机制研究一直是热门，但髌股关节运动复杂，对于髌骨脱位机制阐述尚不够清楚。国内学者王飞报道提出了膝关节锁扣、捕获机制。
锁扣机制（Screwing home）由于股骨内外髁不同，内侧髁横径及前后径较外侧宽长，关节接触面不对称，在伸膝过程中，外髁在胫骨平台上较内侧向前滚动的更多，致使其在伸膝末端30°时胫骨不明显地外旋，而同时股骨内旋，产生所谓的锁扣机制。最终使膝关节锁定在伸直位，而当屈膝启动时，解锁机制开始，股骨在胫骨关节面上外旋。膝关节这种锁扣与解锁机制的转换，也受后交叉韧带影响很大。
捕获机制（Capture mechanism）有研究表明在膝关节伸直位时髌骨下极只与髌上脂肪垫相接触，而与股骨滑车相对分离，屈曲20°时髌骨下极内侧关节面同时与股骨滑车上部的部分接触，显然髌骨发生了由外上向内下进入滑车的运动，有学者将这种髌股关节的对合关系改变现象称之为股骨对髌骨的捕获作用。如果股骨不能对髌骨捕获的话，即就出现了髌骨脱位，这就很好得解释了髌骨在膝关节屈曲20°时最容易脱位的原因。如果髌股关节发育异常的患者，胫股关节的相对旋转出现异常，即“锁扣机制”出现异常，导致髌股关节的“捕获机制”无法正常引出，胫股关节和髌股关节失去了良好的偶联关系，从而导致髌骨脱位或骨关节炎等疾病的发生。
综上所述，髌骨的存在可保护膝关节，特别是保护股骨髌面和股骨髁，髌骨可使髌韧带远离轴线，增加股四头肌的作用力矩，减少伸膝时所需力量，髌骨并保护膝关节在半屈位时的稳定，防止膝关节异常内收、外展及前后活动。本文对于髌骨解剖综述也存在局限性，有关髌骨脱位的其他相关解剖知识，后期文章会专题阐述（欢迎继续关注）。目前对于髌骨的解剖仍然存在很多未知因素，而髌股关节的运动相当复杂，如果单纯想用一种解剖机制阐述髌骨脱位机制显然是不现实的。髌骨的静力性及动力性稳定结构可维持髌骨稳定，但若存在先天发育异常或者后天创伤均可导致髌骨脱位。
参考文献：略