声明：本文主要内容来源于《坎贝尔骨科手术学·关节外科卷》
01概述
髌骨（patella），俗称膝盖骨，是股四头肌肌腱中形成的一块籽骨，也是全身最大的籽骨，呈扁粟状，位于皮下，容易摸到，该骨上宽为底，尖向下，前面粗糙，后面光滑；能上、下、左、右移动，对膝关节起保护作用髌骨后面光滑覆有软骨与股骨髌面相接，前面粗糙，有股四头肌肌腱通过。髌骨与股骨相关节，参与组成膝关节。它集中股四头肌各方向的牵引力，再通过髌韧带止于胫骨结节，有效地完成股四头肌的伸膝动作。
（髌骨前面、后面及上面观）
髌骨的主要功能有二：①增加伸膝装置的杠杆力臂，从而提高股四头肌的收缩效率，帮助膝伸直；②是通过增加髌骨与股骨间的接触面来改善股骨上的压力分布。
（髌骨在膝关节中的位置）
02我们首先来了解几个概念
1.髌股关节软骨：髌股关节软骨是人体中最厚的软骨。最大厚度可达7mm。髌股关节软骨厚度并非均匀一致，软骨最厚部分位于骨嵴处。60%位于髌骨外侧关节面，分布于内侧者约20%。关节面软骨厚度变化特点有助于增加髌股关节面的形合性。
2.Q角：是股四头肌肌力线和髌韧带力线的夹角，即从髂前上棘到髌骨中点的连线为股四头肌肌力线，髌骨中点至胫骨结节最高点连线为髌韧带力线，两线所形成的夹角为Q角。除股内侧肌斜部外（其作用是在伸膝末期使髌骨向内），股四头肌的作用方向与股骨解剖轴线一致。肢体Q角越大，髌骨向外半脱位的趋势越大。
（股四头肌肌力线和髌韧带力线的夹角即为Q角）
国人正常Q角为11°-18°，Q角随屈膝角度而变化，反映了股四头肌-髌韧带力线在骨骼髁间沟引导下的肌力线关系。
03髌骨对伸膝杠杆的作用
股四头肌和髌韧带止于髌骨前侧，髌骨的厚度使得二者力的向量远离膝关节中心。在膝关节运动过程中，伸膝杠杆的力臂位置和长度是不断变化的。股骨滑车的几何形状、股骨与髌骨的接触面积以及膝关节旋转中心的变化，均会影响杠杆力臂的长度变化。在屈膝20~30°时，伸膝装置力臂长度最大，股四头肌肌力在伸膝最后20°时显著增强,同时髌骨与滑车沟槽的接触面积随之减少。
（髌骨调节伸膝装置杠杆力臂）
04髌骨的压力分布效应
髌骨在不同屈曲角度将股四头肌收缩力传递至髌腱的同时，也承受着滑车为防止其向后移位而产生的关节反作用力。该作用力的大小既取决于膝关节屈曲的角度，也取决于股四头肌与髌腱传递至髌骨的力的大小。站立位随着关节屈曲角度的增加，髌腱与股四头肌的力量越来越平行于关节的反作用力。
（髌骨表面压力分布情况）
一些学者描述了屈膝过程中髌骨与股骨接触区的变化情况。屈膝约20°时，髌骨下部关节面首先接触到滑车；在屈膝60°时，髌骨中部关节面接触到滑车；在屈膝90°时，髌骨上部接触滑车；在极度屈曲超过°时，仅髌骨内、外侧与股骨髁相接触，而股四头肌腱则与滑车接触。在膝关节屈曲超过90°时，髌骨内侧通常存在第三个关节面，与内侧股骨髁的外侧面相关节。
（屈膝过程中髌骨与股骨滑车接触面的动态变化）
据测算，日常活动中膑骨关节承受的重力是体重的2~5倍，然而在下蹲屈膝°时，关节作用力高达体重的7~8倍。在正常膝关节，这些作用力由厚实的关节软骨承担。但作用力，尤其是边缘的作用超负荷时，可能会超过聚乙烯材料的承受强度，长久会引起聚乙烯髌骨假体变形。
05髌股关节的稳定性
髌股关节的稳定性是由关节面的形状和软组织共同维持。事实上膝关节周围很多因素均影响髌股关节的稳定性，包括伸膝装置、支持带、肌力、股胫角和股胫间的Screw-home机制、Q角、髌骨位置、髁间槽发育程度、外力等，因此，良好的髌股周围结构及其力学平衡，对维持髌股的正常排列和稳定具有重要的作用。
在屈膝早期髌骨刚开始接触滑车，此时主要依靠股内侧及斜行纤维限制髌骨向外半脱位。随着屈膝角度的增加，固定结构以及假体的限制作用逐渐增加，成为防止半脱位的主要因素。多数最新设计的股骨假体，滑车的外侧缘更加突出，以便获得接近解剖的结构重建。许多假体内建了高达7°的滑车沟槽，以改善髌骨的机械运动轨迹。改善滑车设计，更重视股骨假体的旋转，恢复髌骨术前厚度以及保持关节线高度，这些都改善了膑骨关节的稳定性，也明显降低了外侧支持带松解的比例。
（假体设计中内留的7°滑车沟槽）
正常胫骨会在膝关节屈曲时发生内旋，这是由于屈膝过程中，相对于股骨内侧接触点来说，股骨外侧髁与胫骨接触点后移程度更大。胫骨内旋的结果之一就是在屈膝时胫骨结节向中间移动从而减少Q角。但这种现象可能会在全膝关节置换术后因髌股关节几何形状改股骨和胫骨假体旋转不良、关节线抬高、髌腱挛缩性髌骨下移等发生改变。
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排版：闫延审核：医院骨科一部简介
医院骨科一部，原名“骨关节外科”，以关节疾病诊疗为特色，是医院重点建设的特色科室之一。科室现有医师14人，其中主任医师9人，副主任医师2人、主治医师2人、住院医师1人，技师1人，护师16人。全部医师具有硕士以上学历，其中13人具有博士学位、1人具有硕士学位，主治以上医师均有国外学习或工作经历。多名医生在中华医学会、中国医师协会、中国康复医学会、中国中西医结合学会、华裔骨科学会、中国医促会、国际矫形与创伤外科学会（SICOT）、北京医学会、中国研究型医学协会、中国医药教育协会等学术组织担任职务。骨科一部关节疾病的临床诊疗技术和科学研究水平均居行业领先地位，尤其擅长股骨头坏死、膝骨关节炎、髋关节疑难疾病、关节运动损伤等疾病的治疗。
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