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第 38 章:髋部骨与关节的结构与功能(Structure and Function of the Bones and Noncontractile Elements of the Hip)

38.1 髋部骨骼的结构(Structure of the Bones of the Hip)

本章考察髋部的骨性结构以及在运动与负重活动中稳定并保护髋部的结缔组织。作者明确列出本章的目的:研究髋部骨性结构的细节,以了解特定特征如何贡献于髋关节的稳定性与活动度;研究髋部的非收缩性支持结构,以了解它们对稳定性与活动度的影响;考察髋部可用的正常关节活动度(ROM);考察骨盆与股骨的相对对线,并考虑其对髋部正常与异常力学的贡献;比较髋与盂肱关节——上肢中与之对应的关节——的结构与功能。

髋部骨组成。髋由两块大骨组成:骨盆的髋骨(innominate bone)与股骨(femur)。本章对每块骨分别讨论,但只讨论与髋部直接相关的特征。

髋骨(Innominate Bone)。两块髋骨共同构成骨盆的骨性部分;骨盆骨性细节已在第 35 章中给出。本章对髋骨的讨论限于那些直接与髋部有关的因素。因此,承担髋部近端关节面的髋臼(acetabulum)被详细讨论。髋臼位于髋骨外侧,由髂骨、坐骨与耻骨的 Y 形结合部构成,形成一个深而球形的窝以容纳股骨头(图 38.1)。髋臼的朝向影响髋部的活动度以及股骨头上的负重位置。骨盆的前面观显示髋臼朝向外侧并略朝下(图 38.2);上面观显示髋臼也朝向前方。髋臼的顶部或称臼顶由髂骨形成,前壁由耻骨形成,后壁由坐骨形成。髋臼的最深部分称为底(floor)或髋臼窝(acetabular fossa),是粗糙的非关节面。髋臼的关节面即月状面(lunate surface),由围绕髋臼窝前、上、后方的马蹄形边缘构成 [66]。该边缘在下部不完整,在前后段之间留下一个缺口;一条髋臼横韧带横跨该缺口,完成髋臼边缘。髋臼底由一层薄骨板构成,厚度可能仅为 2–4 mm [21]。髋臼周边软骨下骨的密度增加,并在臼顶以及关节面前后极处达峰值 [47,68]。这些骨厚度的变化反映了 Wolff 定律,即骨的结构响应所承受的载荷 [6]。髋关节负重涉及髋臼较厚和周边的部分,而薄的、中央最深的臼窝部分并不适于负重 [6,27,68]。围绕髋臼、特别是髋臼上方排列有序的骨小梁阵列增强了臼的负重能力 [44]。

一个纤维软骨环即关节唇(labrum)加深了髋臼,这有助于稳定髋关节、增加接触面积并降低关节应力 [8]。这些功能在不损失活动度的前提下得以实现,因为增加的面积是一个可压缩的环。此外,髋臼唇似乎封闭了一层加压的滑液,从而可能保护关节面免受损伤 [14]。尽管在无已知髋部病理的个体的 MRI 中显示出唇形与长度上相当大的变异,且部分无髋痛的个体似乎缺少部分唇,但唇撕裂是公认的髋痛来源 [8,37,43]。唇撕裂不仅可以直接造成关节痛,还可能使关节失稳并使关节面承受增加的应力,最终导致关节退变 [14,31,37]。

临床要点:髋臼唇撕裂(ACETABULAR LABRAL TEARS)。髋部的唇撕裂被怀疑是许多慢性髋痛个体疼痛的原因(图 38.3)。明显的创伤或由反复扭转或旋转动作引起的反复微创伤是唇撕裂的可能机制。参与足球或高尔夫等运动的运动员特别易发生唇撕裂。然而,临床诊断仍很困难。提示性发现包括主动或被动屈髋、内旋与内收时的疼痛,以及这些动作时髋部的弹响。磁共振关节造影(MRA)较临床测试具有更好的敏感性(66–95%)与特异性(71–88%),但关节镜手术仍是最可靠的诊断手段 [37,43]。

髋臼相对深度及其与唇的关系在胎儿发育与幼童时期发生变化 [55]。髋臼深径比在子宫内最大,在出生前后最小;在整个儿童期逐渐回升。出生时髋臼浅是先天性髋脱位的重要危险因素。成年后,去除唇后的髋臼略小于半球 [29]。

股骨(Femur)。股骨通常是人体最大的骨,由头、颈、干(或体)以及远端股骨髁组成。本章仅讨论与髋部有关的股骨属性,具体而言即头、颈与近端体;股骨的其余部分将在第 41 章中与膝部一起讨论。

股骨头提供髋关节的远端关节面(图 38.4)。成年人的股骨头构成约三分之二的球面,虽然其表面并非完全球形。股骨头上的关节软骨为关节面提供了一个更球形的形状。甚至健康的股骨头在 X 线片上也看起来略扁平,因为标准 X 线不能显示关节软骨 [21]。股骨头除了其后内侧的一个小凹(股骨头凹)即圆韧带附着处之外,整个表面均覆盖关节软骨。股骨头的关节软骨在中央最厚,至头部周边变薄 [21,29,33]。

股骨头与髋臼的关节软骨是人体中最厚的之一。文献报告厚度为 0.7–3.6 mm,最大厚度通常出现在髋臼的前上部 [12,30]。髋臼与股骨的关节软骨表面在形状、厚度与刚度上存在小的不一致,这可能有助于软骨润滑与软骨形成,但也可能导致关节软骨的退变 [2,12]。尽管股骨头与髋臼之间存在小的不一致,髋关节的骨一般彼此吻合,并且这种吻合性由关节软骨进一步改善。这种吻合带来两个重要益处:第一,吻合使关节在自然 ROM 内可有更大区域彼此关节。这意味着负重时所承受的载荷可以分布在更大的表面积上,从而降低关节必须承受的应力(力/面积)。此外,吻合性有助于关节在 ROM 全程的稳定性。

股骨颈从股骨头向外侧与后方延伸,几乎完全被髋关节囊包绕。股骨头与颈的朝向,如同髋臼的朝向一样,影响髋部活动与负重。股骨的前面观显示股骨头在髋臼中朝向上内侧(图 38.5)。在额状面,前倾角(angle of inclination)指股骨颈与股骨干之间约 125° 的角。横断面观显示股骨头指向前方。股骨颈与股骨髁平面形成约 15° 的角。股骨颈在负重时承受大的弯曲力矩以及拉伸与压缩力,并由增厚的皮质骨与有序排列的小梁骨(或松质骨)加强 [53]。松质骨从股骨干延伸到股骨颈与头,在转子间区及颈的上、下方排列有序。一束内侧松质骨阵列从股骨干内侧皮质延伸到股骨头的负重面;另一束走行于干的外侧,从大转子与股骨颈的基部延伸到股骨头下方(图 38.6)。股骨中松质骨的这种排列也是 Wolff 定律的另一个图形示例 [6]。

在股骨上有几个位于髋关节远端、但与髋部功能有关的标志(图 38.7)。其中几个是髋部肌肉的附着点,有些可被触及,在体检中提供重要标志。颈的基部在前方由一条粗糙的转子间线(intertrochanteric line)与股骨干区分开,该线从大转子向远端内侧走行至小转子,并作为螺旋线继续下行,位于小转子远端与内侧,向后形成粗线(linea aspera)的内侧唇。大转子是股骨干近端的一个大突起,具有前、外、后与上面,可在髂嵴远端约一掌距离处容易触及。这一显著的骨突是多块肌肉(包括大的臀肌)的起点。大转子位于股骨颈的远端,加长了附着肌肉的力臂,提升其产生关节力矩的机械优势 [25,51,60]。小转子位于股骨干近端的后内侧,是髂腰肌腱的远端附着处。两转子后方由转子间嵴分隔。在嵴的近端是方形结节(quadrate tubercle)。嵴与大转子的远端是臀肌粗隆(gluteal tuberosity),其继续向远端形成粗线的外侧唇。在小转子远端、朝向粗线内侧唇走行的是耻骨线(pectineal line)。

38.2 髋关节的结构(Structure of the Hip Joint)

髋关节是一个滑膜性的球窝或称三轴关节。为兼顾稳定性与活动度这一对拮抗功能,髋关节拥有其独有的关节结构,包括其韧带与纤维软骨扩展即关节唇。近端股骨与髋臼的相对朝向也影响髋关节的活动度与稳定性。本节复习髋部的支持结构及其对髋部运动的影响。

关节囊(Joint Capsule)。作为一个滑膜关节,髋部由一层滑膜囊支持,该囊在近端附着于髋臼的骨缘,在远端附着于股骨的转子间嵴与转子间线(图 38.8)。髋关节囊主要由沿其长轴走行的纤维即纵纤维组成。它还具有一组在股骨颈中部周围环向走行的纤维束 [62,71]。该束被称为轮匝带(zona orbicularis)或股骨弓状韧带 [23]。关节囊包绕大部分股骨颈与整个股骨头。

滑膜关节的血液供应一般由位于关节囊与骨附着处的血管网(即吻合)提供。股骨头与颈的主要血供来自位于股骨颈基部的内、外侧旋股动脉,然后这些血管在关节囊反折到股骨颈上的滑膜皱襞内向近端走行 [71]。因此大部分为股骨头供血的血管必须沿股骨颈全程走行至股骨头。股骨头还通过股骨头韧带内的一条动脉接受血供,该韧带附着于髋臼底与股骨头凹。然而,解剖学家认为股骨头的关键血供起源于股骨颈的基部 [20,64]。

临床要点:股骨颈骨折(FRACTURES OF THE FEMORAL NECK)。在股骨颈基部关节囊中断或颈本身损伤可能破坏股骨头的血供,危及股骨头自身的完整性。股骨颈骨折的一个严重潜在后遗症是股骨头缺血性坏死,当股骨头与股骨颈中的血供分离时即可发生。当股骨颈移位严重或受伤到处理之间的时间为几小时以上时,缺血性坏死的风险增加。在这种情况下,骨科医生可能选择进行部分或全关节置换(关节成形术),而非尝试用钉或螺钉修复骨折 [62]。当骨折难以复位或发生于体弱患者时,关节成形术特别有利。相反,转子间与转子下骨折对血供的风险显著较小,因为关节囊与股骨颈从而对股骨头的血供通常得以保留 [61,63]。因此这些骨折更适于用内固定治疗。

髂股、耻股与坐股韧带(Iliofemoral, Pubofemoral, and Ischiofemoral Ligaments)。髋关节囊在前方由三条纵行纤维束加强:髂股韧带、坐股韧带与耻股韧带,其中前两者最恒定也最强 [22,59,71](图 38.9)。三条韧带均起自髋臼缘各自的骨部,并在远端附着于股骨。髂股韧带不仅起自髋臼的髂骨部分,也起自髂前下棘(AIIS)。它以两部分走行于关节的前与上方,形成 Y 形外观,基底朝向 AIIS,顶端朝向外下指向转子间线。该韧带阻止髋关节的过度伸展与外旋 ROM。此外,其上部限制内收 ROM。髂股韧带似乎是髋关节最强的韧带,在断裂前承受更大的拉伸力 [22]。

坐股韧带附着于髋臼缘的坐骨部分。韧带的一部分水平走行,从后方加强关节囊。另一部分向上突起,螺旋绕经股骨颈上方,附着于大转子的上与内侧面。这些螺旋纤维如同髂股与耻股韧带一样,限制过伸。后部纤维限制髋的内旋 [22]。坐股韧带也在髋屈曲时限制内收 ROM。耻股韧带起自髋臼缘的耻骨部分以及耻骨上支。它沿关节囊下方面走行,也限制过伸 ROM。此外,它有助于防止过大的外展 ROM。

其他韧带(Additional Ligaments)。髋部还含有一条称为股骨头韧带或圆韧带的关节内韧带(图 38.10)。该韧带深位于关节内,从髋臼凹走行至股骨头凹。该韧带携带一条从髋臼到股骨头的小动脉,但尽管这条韧带内的动脉可能为股骨头提供一些血供,在没有来自股骨颈的动脉时它不太可能构成足够的血供。韧带本身被认为对髋部提供很少的机械支持,尤其在成年人中 [48,59]。然而,在股骨头缺血性坏死的个体中报告了该韧带的适应性改变,提示在该韧带可能承受更多负荷,并或许在这种情况下提供某种支持 [7]。除跨越髋关节的韧带外,髋臼横韧带(TAL)似乎在负重时也提供某种支持。Lohe 等指出髋臼切迹在负重时变宽 [39]。这些作者报告 TAL 在切迹变宽时承受拉伸力。这一发现的功能意义尚不清楚,但该韧带可能在负重时为髋部提供额外的减震。

髋关节稳定性(Hip Joint Stability)。髋部首先由其骨性构型稳定,然后由其强壮的关节囊及加强韧带稳定。这些韧带由纵行与环向纤维彼此交叉构成。这种纤维排列使关节囊能够像"中国指环"那样起作用——当被拉伸时,它夹紧其内部结构。当髋伸展时,关节囊的纤维夹紧其内的骨性结构,将股骨头牢固地保持在髋臼内(图 38.11)。相反,髋屈曲使关节囊松弛。与盂肱关节相似,髋部可能从关节内负压中获得额外的稳定性 [31]。

38.3 关节面的对线(Alignment of the Articulating Surfaces)

髋臼与股骨各自的方向已如上述描述。现在需要理解这些关节结构在正常直立站姿中的关系。这一理解使得考察常见髋部对线异常的影响成为可能。在正常直立姿势下,髋臼与股骨头的对线使得股骨头在髋臼中指向前上方。该朝向使股骨头的前方暴露出来,留下一个大的关节面用于朝屈曲方向的运动(图 38.12)。股骨与髋臼的方向便于大腿前移至躯干前方(屈曲),同时限制大腿在躯干后方向后运动的潜能。屈髋与外展将股骨头移向髋臼最深部分。

临床要点:发育性髋关节发育不良的治疗(TREATMENT OF DEVELOPMENTAL DISPLACEMENT OF THE HIP, DDH)。出生时髋臼浅,如果髋关节呈现过度松弛,股骨头很容易滑出髋臼,形成半脱位或脱位,特别是在髋伸展时 [55,61]。将婴儿紧裹或将其紧包在毯子中的做法通过维持髋于伸展位而增加 DDH 的风险。包括捆扎或紧裹方式以及抱新生儿和幼童的模式在内的不同社会文化差异已被证明与先天性髋脱位的发生率相关 [4,34]。DDH 治疗的目标是将股骨头定位并维持于髋臼深部,以允许支持结构收紧并促进股骨头与髋臼的正常生长。夹板或石膏将婴儿的髋置于超过 90° 的屈曲位并加一定外展,以获得最大的关节接触与稳定的髋位置(图 38.13)[55,61]。

股骨与髋臼的骨性对线也影响施加于髋关节及下肢其余部分的载荷。在正常直立站姿下,近端股骨上的关节反作用力比股骨颈更垂直对齐,从而在股骨头与颈上产生一个弯曲力矩 [42,53,60]。该弯曲力矩在股骨颈上方产生拉伸力,在下方产生压缩力 [1,53](图 38.14)。具有较宽上-下径的股骨颈能更好地承受负重时所受的弯曲力矩。男性的股骨颈比女性宽,这可能有助于解释为何女性股骨颈骨折的发生率显著高于男性 [11,45]。近端股骨中内外侧的小梁骨阵列似乎很好地定向以分别抵抗这些压缩与拉伸力,保护股骨颈免受可能切断股骨头与颈的弯曲力矩 [42]。当骨密度因骨质疏松而下降时,股骨颈骨折的风险上升 [40]。临床医生必须认识关节对线对关节功能力学与病理力学的作用,以有效地介入治疗与预防关节损伤。

股骨的内在对线(Intrinsic alignment of the femur)。股骨的内在对线是股骨与髋臼关系中的一个重要元素。股骨头朝向髋臼的上方与前方,这一朝向源自额状面股骨颈与干之间的前倾角以及股骨颈的横断面朝向。如前所述,前倾角通常报告为 125°。Yoshioka 等在 32 个尸体标本样本中报告平均角为 131° [72]。额状面过大的髋被称为髋外翻畸形(coxa valga deformity)或髋外翻畸形(图 38.15)。该畸形使股骨头在髋臼中更指向上方。许多生物力学改变似乎源于髋外翻 [34,42,53]。在髋外翻中股骨上的关节反作用力更平行于股骨颈。该对线使股骨颈承受更多的压缩力而较少的弯曲力矩,这可能解释为何在髋外翻中股骨颈内的小梁骨显得以与颈平行的柱状排列,而不是在良好对线股骨中所见的内外交叉束。髋关节中心与大转子之间的垂直距离在髋外翻中减小,通过减小力臂而使髋外展肌处于不利地位。随着力臂减小,髋外展肌必须产生更大的收缩力以支持髋关节,从而导致增加的关节反作用力 [25,60]。此外,关节反作用力在髋臼中侧向移位,并作用于较小的关节面上,导致增加的关节应力。换言之,髋外翻畸形可能通过增加关节反作用力以及股骨头所承受的应力而增加髋部退行性关节疾病的风险。

相反,髋内翻(coxa vara)畸形是股骨干与颈之间的角减小,从而增加施加于股骨颈的弯曲力矩 [29,42](图 38.16)。增加的弯曲力矩增加股骨颈内侧的压缩力与外侧的拉伸力,导致内外侧小梁阵列增加。此外,髋内翻畸形将大转子移离关节中心,实际上延长了髋外展肌的力臂。这使髋外展肌处于机械优势,并可能实际减少它们在站立相所需施加的力,从而减少关节反作用力。骨科医生在手术截骨术中利用改变股骨颈对线、改善外展肌机械优势的正效应,以减少髋部载荷,用于治疗骨关节炎与无菌性坏死 [17,25]。然而,髋内翻倾向于增加对股骨的内侧牵拉,将股骨推入髋臼,可能促成髋臼的侵蚀 [35,42]。此外,外展肌的优势增加可能伴有拮抗肌的疲劳 [5]。关节反作用力的力臂也可能增加,净结果是股骨颈上的弯曲力矩增加。Carpintero 等提出髋内翻是股骨颈应力性骨折的危险因素 [5]。综合考虑,正常额面对线约 125° 似乎能将负重的负面影响最小化。

临床要点:股骨头骨骺滑移(SLIPPED CAPITAL FEMORAL EPIPHYSIS)。股骨头骨骺滑移是骨骺(即股骨头基部的生长板)的渐进性或突发性下后方移位 [61]。产生股骨头骨骺滑移的机制有助于说明髋外翻与髋内翻时股骨载荷的变化(图 38.17)。不同于成年人,新生儿的股骨颈-干角显著大于 125°。换言之,髋外翻在出生时是髋部的"正常"对线。该外翻对线在整个生长过程中逐渐下降至正常成年值。在早期发育过程中,当股骨颈具有最大的外翻对线时,股骨头的骨骺(即股骨头骨骺)几乎垂直于股骨头上的关节反作用力。在这一位置,关节反作用力对骨骺施加压缩力。随着外翻减小,生长板相对关节反作用力变得更倾斜。因此,关节反作用力对骨骺施加压缩力与剪切力。随着骨骺倾斜度的增加,作用于其上的剪切力也增加。剪切力倾向于将股骨头从骨骺上滑开。如果剪切力超过生长板的强度,就会发生股骨头骨骺滑移 [53]。该病症在青少年男性中最常见。尽管激素失衡已被牵涉于股骨头骨骺滑移的发展,其他因素包括肥胖与突然的生长突增也是重要原因,因为这些都增加关节反作用力及其剪切分量 [56,61]。

近端股骨的横断面朝向也影响髋关节的功能与功能障碍。成年人的股骨颈与头相对股骨髁平面指向前方,呈约 15° 的前倾(anteversion)(图 38.18)。然而,如同额面对线,横断面对线在整个发育过程中变化。文献报告出生时前倾的平均值为 32° 与 40° [41,54]。前倾在生长过程中逐渐下降,直到约 16 岁的青少年后期达到约 15° 的成年值。Jenkins 等报告在 5 名成年人中用临床检查测得的平均前倾为 12°(±3°),但用 MRI 测得为 17°(±7°)[28]。过度的股骨前倾将股骨头置于比正常更靠前方的髋臼位置(图 38.19)。内旋髋部以代偿过度的股骨前倾,使股骨头在髋臼内处于更正常的位置。在站立时,如果没有任何其他代偿,则这种代偿性内旋导致"内八字"步态 [32](图 38.20)。因为过度的股骨前倾者以髋内旋进行代偿,所以其通常表现为内旋 ROM 增加并伴外旋 ROM 减少 [65]。过度前倾的儿童常选择"蛙坐"姿势而非其他坐姿选择。随着时间推移,许多持续过度股骨前倾的个体会发展出第二级胫骨代偿,即胫骨外扭转,使脚相对膝转向外侧 [32]。结果是内八字站姿消失。然而,仔细观察股骨髃发现站立姿势仍然以髋内旋为特征(图 38.21)。换言之,尽管内八字姿态消失,原始的畸形仍然存在。

临床要点:过度股骨前倾的治疗(TREATMENT FOR EXCESSIVE FEMORAL ANTEVERSION)。对过度股骨前倾的常见保守治疗的研究揭示:在标准的临床治疗如鞋具改装、扭转绳与夹板之后,前倾没有变化 [54]。这些作者也发现不进行任何干预时对线也无变化。保守治疗彼此相似,因为它们对足与腿施加机械力以影响髋部。这种治疗的结果显然是不增加外侧胫骨扭转而不改变股骨前倾畸形。许多——或许大多数——过度股骨前倾的个体会自发地发展出继发的胫骨扭转畸形。研究者建议股骨前倾的治疗应保留给那些显示出与前倾畸形相关的功能性困难者,并建议对那些到 7 岁时几乎没有胫骨扭转且髋外旋 ROM 很少者考虑胫骨截骨术。

股骨后倾(Retroversion)。后倾是横断面的一种畸形,其中股骨颈旋转至额面后方,虽然低于正常的前倾有时也被描述为后倾。后倾或低于正常的前倾通常导致髋外旋 ROM 增加并伴内旋 ROM 减小。过度的"外八字"可以是后倾的姿态表现 [65]。后倾似乎也增加青少年股骨头骨骺滑移的风险 [15]。

38.4 髋部的正常运动(Normal Motion of the Hip)

髋部的运动当然受到前述支持结构的影响。此外,髋部运动几乎不可避免地与下背与骨盆的运动相联系。在本节中,文献报告的髋关节正常 ROM 值将被给出,并对正常限制运动的结构进行讨论。随后将讨论骨盆与下背对表观髋部运动的贡献。

正常关节活动度(Normal Range of Motion)。除髋屈曲 ROM 外,文献中"正常"髋 ROM 的值差异很大,如表 38.1 所示。许多所引用的数值未包括获取这些数值的样本群体描述或方法细节。临床医生于是不得不自行判断一名患者的 ROM 值是否真的"正常"。这种缺乏对无髋部病理群体中 ROM 值正常变异的清晰描述,加上缺乏一致的测量程序,限制了这些"正常"ROM 值对临床医生的用处。最多,这些数字可以提供一个总体视角以判断患者髋 ROM 的充足性。尽管缺乏规范数据,研究仍提供了一些有用的视角。性别对髋 ROM 有轻微影响 [13,69]。女性的内旋 ROM 似乎更大,男性的内收似乎更大,但其他运动似乎相似。增龄在所有方向上引起临床上不显著的髋 ROM 减少,至少到 80 岁前如此 [13,36,57,69]。因此,ROM 显著减小提示存在关节损伤。

正常限制髋 ROM 的结构(Normal Limiting Structures of Hip ROM)。辅助判断 ROM 测量的一种方法,是理解正常限制髋部运动的结构。资料表明髋屈曲 ROM 主要由大腿与躯干之间的软组织贴合所限 [52]。然而,复习表 38.1 可见大多数资料也说正常髋屈曲 ROM 不超过 125°。少数受试者在 120° 髋屈曲 ROM 时表现出大腿与腹部的接触。因此,其他结构似乎对屈曲 ROM 的末端起作用。这些限制结构最可能是后关节囊与臀大肌。软组织接触在更大运动以及肥胖者中限制髋屈曲 ROM。肥胖与髋屈曲范围减小显著相关 [13]。伸展灵活性由前关节囊及其三条加强韧带所限制。单关节的屈髋肌也提供对伸展 ROM 的某种限制。髋内收肌与耻股韧带限制髋外展运动;髂股韧带的上部与髋外展肌限制髋内收 ROM。最后,外旋灵活性主要由前囊及髂股与耻股韧带所限;内旋运动由外旋肌、后囊以及可能的坐股韧带的一部分所限 [52,64]。

骨盆对髋部运动的贡献(Contribution of the Pelvis to Hip Motion)。髋部的 ROM 测量通常在下肢以开放链运动进行,其中股骨相对骨盆运动。屈曲定义为股骨朝骨盆与躯干前方运动;伸展为反向。外展定义为股骨朝向骨盆外侧运动;内收为反向。然而,在日常生活中,下肢经常在闭合链中起作用,使得骨盆在股骨上运动。在股骨固定的直立站姿下,前骨盆倾斜使髋屈曲,因为骨盆运动使骨盆前方更靠近股骨;在股骨固定下的后骨盆倾斜使髋伸展(图 38.22)。当骨盆在额状面一侧抬高而下肢保持固定时,对侧的骨盆外侧朝向其相应股骨更靠近(图 38.23)。该骨盆位置导致抬高对侧的髋外展。抬高侧的髋内收。最后,在双侧股骨固定的直立站姿下,骨盆在一侧横断面上的前旋导致前侧髋外旋与对侧髋内旋(图 38.24)。理解骨盆对髋位置的贡献对于理解行走、攀登与舞蹈等活动中的髋部运动至关重要。例如在步态足跟着地时,骨盆在足跟着地一侧的横断面中向前旋转,使该侧髋外旋、对侧髋内旋。

髋关节与腰椎在髋部运动中的相互作用(Interaction of the Hip Joint and Lumbar Spine in Hip Motion)。文献中报告的正常 ROM 差异的可能来源之一,是难以将纯髋关节运动的贡献与腰椎运动分开。髋关节运动通过确定大腿相对躯干的位置来测量。除非小心控制骨盆从而控制腰椎的运动,所测的运动实际上可能既反映髋部也反映脊柱运动。在髋屈曲 ROM 中,当股骨在髋臼中已达到运动末端时,骨盆的后倾继续将股骨向躯干方向运动,似乎对附加的髋屈曲起作用,同时使腰椎变平(图 38.25)[10]。相反,在无髋关节运动的情况下前骨盆倾斜对表观髋伸展起作用,同时伸展腰椎。躯干侧屈与骨盆在额状面上的运动可以看似髋外展或内收运动(图 38.26)。重要的是要认识到骨盆与股骨的贡献可能同时发生而不只是顺序发生。因此,需要相当谨慎以将真正的髋运动与来自骨盆与下背的表观髋运动区分开。

临床要点:髋部活动度减小的代偿(COMPENSATIONS FOR DECREASED HIP MOTION)。在髋部融合或髋痛患者中,骨盆与腰椎运动可提供躯干与大腿之间的额外运动。患者用前骨盆倾斜代替髋伸展以在站立相中使身体移过肢体,并用后骨盆倾斜协助在摆动相中前移肢体 [19,70]。髋关节与腰椎之间的相互作用也可能有助于解释一些患者下背痛的来源 [18]。髋部活动受限可能导致下背过度使用与活动度过大。反复使用腰椎运动以代偿受限的髋部运动可以产生损伤或疼痛。因此,髋部活动度的评估是个体下背痛评估中的一个重要组成。从椅子上站起与下蹲等活动需要多达 130° 的髋屈曲 [26,49]。缺乏这种运动的个体可能使用腰椎屈曲以从椅子上站起或下蹲去系鞋或从地面取物。

日常生活活动中的髋部运动(Hip Motion in Activities of Daily Living)。髋部运动对许多日常活动至关重要,包括从椅子或马桶上站起、从地面捡物、行走与爬楼梯。正常行走利用约 20–30° 的屈曲,在初始接触时达到最大。爬楼梯利用更多,约 45–65°,下楼梯略少 [38,46]。从椅子站起通常需要多于 100° 的髋屈曲,通常少于弯腰系鞋或下蹲从地面取物时所用的屈曲量 [50]。

临床要点:全髋置换术后的注意事项(PRECAUTIONS AFTER TOTAL HIP REPLACEMENT)。脱位是全髋置换(THR)最常见的并发症之一。脱位的一个主要原因是股骨与髋臼组件之间的撞击,它使股骨头被"撬"出髋臼。撞击典型发生在髋过屈、内收或内旋时。外科医生与治疗师细心指导 THR 患者避免这些运动,特别避免屈曲超过 90° 以及任何髋内收或内旋。然而,这些指示难以遵从,因为从椅子站起通常使用至少 100° 的屈曲,系鞋需要更多。具有额外垫子或腿延长器的椅子、升高的马桶座、加长的鞋拔与弹力鞋带等特殊适配对必须避免过度髋屈曲或其他运动的患者非常有帮助(图 38.27)。

38.5 髋关节与盂肱关节的比较(Comparison of the Hip Joint to the Glenohumeral Joint)

虽然髋与盂肱关节是人体两个最显著的球窝或三轴关节,它们具有非常不同的结构。这有助于解释它们显著不同的功能能力。首先,髋与盂肱关节的关节面形状相当不同。虽然股骨头与肱骨头都是球形的,股骨头构成接近三分之二的球面,而肱骨仅为半球。近端关节面——髋臼与肩胛盂——彼此甚至更为不同。髋臼是容纳股骨头的深窝,其曲率与股骨头本身相似;连同唇一起它在关节中覆盖超过一半的股骨头。相反,肩胛盂非常浅,在任一瞬间仅与肱骨头的一小部分关节。这些差异有助于解释为何盂肱关节比髋关节更活动,以及为何髋关节比其上肢对应物更稳定。髋与盂肱关节的软组织支持结构也有助于这两个关节的不同功能能力。髋的关节囊与加强韧带为髋关节提供大量被动支持,而盂肱关节的关节囊与加强韧带仅提供关节完整性所需支持的一部分。认识有助于关节功能差异的结构差异可以帮助临床医生理解一个区域的潜在病理并识别成功的干预策略。

38.6 本章小结(Summary)

本章考察骨性结构以及髋的非收缩性支持结构如何贡献于其稳定与活动的功能要求。髋臼与唇形成的深窝为髋关节提供固有稳定性。强壮的关节囊与加强韧带提供额外支持。股骨与髋骨的相对对线允许相当大的关节活动度,特别是屈曲,并增加髋部肌肉的机械优势。髋部对线异常改变髋部力学,可能促成关节上增加的载荷与应力,导致关节退变。髋关节 ROM 被报告且表明年龄影响很小。髋部活动度的丧失提示明显的关节损伤,可能导致脊柱与骨盆的过度运动。由于骨盆与腰椎运动增加可能源自髋部活动度减小,所以髋部运动的评估是下背痛个体检查中的一个必要部分。掌握这些形态与功能关系对于理解髋部正常功能以及成功识别与治疗髋部或脊柱功能障碍是必要的。下一章将介绍提供进一步支持以及最重要的髋部主动运动——肌肉。

本章个人批注

本章是髋部三章单元(ch38 结构、ch39 肌肉活动、ch40 受力分析)的首章,与 ch35–ch37 骨盆三章构成"自上而下"的接力。ch35–ch37 把骨盆作为脊柱下端、骶髂交界与骨盆底肌的承载结构来描述,ch38 则把骨盆在髋部的"远端接口"——髋臼——以及与之匹配的股骨头、颈、转子间区作为重点,把 Wolff 定律、关节反作用力的力矩臂、关节面的吻合性、骨小梁的指向性这些一般骨生物力学原理在一个具体关节上集中演示。我读完后留下几点特别值得记的内容:

  1. Wolff 定律的三处具体证据:髋臼软骨下骨密度在外周增厚、臼顶与前后极峰值(负重);近端股骨内侧与外侧的小梁阵列分别抵抗压缩与拉伸(弯曲力矩);股骨头球面与髋臼的吻合性使负重分布在更大面积上。作者反复用 Wolff 定律把"骨的形态"与"载荷的几何"挂钩,这种挂钩以前在 ch3 一般描述中说过,但 ch38 让它在一个关节上完全可视化。这种"几何-形态-力学"的闭环在后续章节仍会反复出现。

  2. 关节唇的多功能性。髋臼唇不是单纯的"加深关节"装置——作者把它描述为同时承担稳定(增加接触面积、减小关节应力)、保护(密封加压滑液层、避免软骨损伤)、增加活动度(作为可压缩环)三重功能。这与 ch8 肩部盂唇形成鲜明对比:肩部盂唇加深关节但加深程度与密封压力都比髋臼唇弱,而代价是牺牲稳定性以换取更大的活动度。这种对比是 ch38 末尾"髋-肩比较"小节的核心。

  3. 股骨头血供的"解剖脆弱性"。血液供应主要由内、外侧旋股动脉在股骨颈基部进入,沿滑膜皱襞向近端走行至股骨头。这意味着任何股骨颈基部损伤(如囊中断、骨折移位)都可能切断这一血供,导致股骨头缺血性坏死——这正是 ch38 临床要点里强调的"为什么关节囊与股骨颈骨折的处理逻辑不同于转子间/转子下骨折"。临床上这又直接决定了为什么前者可能需要关节置换、后者常用内固定。这种"血供几何→手术选择"的链条很经典。

  4. 关节囊与三条加强韧带的协同。髂股、坐股、耻股三条韧带分别限制伸展/外旋/内收(髂股)、后伸+内旋(坐股)、伸展+外展(耻股),再加轮匝带(环向纤维)在伸展时"夹紧"股骨头。整段描述事实上就是把"Chinese finger puzzle"作为机制图像——关节囊的纵纤维与环纤维交叉构成"拉伸时夹紧"的机制。这种"中国指环"比喻是理解髋关节稳定结构如何与盂肱关节形成对比的关键:髋的稳定更多依赖骨与韧带几何(passive),盂肱则更多依赖肌肉(active)。这也是 ch38 与 ch8/ch9 形成的远距离对照。

  5. 股骨颈-干角与髋臼发育的连锁。前倾角 125°(尸体标本测 131°)被作为"健康成年对线"基线;偏离这一基线在两个方向都有后果:髋外翻使股骨头更朝上 → 外展肌力臂减小 → 关节反作用力增加 + 应力集中 → 退行性变风险上升;髋内翻则使外展肌力臂增大、关节反作用力减小(用于骨关节炎/无菌坏死手术截骨)但增加股骨颈弯曲力矩 → 增加股骨颈应力性骨折风险(与 ch37 中提到的机动车撞击 / 应力骨折呼应)。coxa valga 在新生儿是"正常的",因为出生时股骨颈-干角本身就大(约 32°–40°),这种"发育性外翻"在生长中逐渐减小;如果减小过程被打破(如青少年肥胖/生长突增/激素失衡),则可能引发股骨头骨骺滑移——这一连串把"胎儿髋外翻 → 成年正常 → 发育异常 → 青少年骨骺滑移"在同一段落中拼出,是发育生物力学的好例子。

  6. 额面对线与横断面对线的耦合。过度股骨前倾使股骨头相对髋臼靠前 → 通过髋内旋代偿 → 站立呈"内八字" → 随时间胫骨外扭转代偿 → 站立"内八字"消失但髋仍内旋。这是 ch38 中我读到最有趣的运动学链之一——因为它揭示一个表面上"姿态正常"的成年人可能仍然有原始畸形,只是被远端关节(胫骨)的代偿掩盖了。临床上这对"治疗到何种程度"提出了难题(保守治疗基本无效)。

  7. 日常活动所需 ROM 与临床测量的脱节。表 38.1 报告的屈曲 ROM 大多在 120–125° 之间(AAOS 报告 120°,Boone-Azen 122°),但日常活动需求更高——系鞋与下蹲要 >100°、椅子起立至少 100°、下蹲约 130°。这意味着临床"正常 ROM"实则位于"刚好够日常活动但无余量"的边界;任何关节损伤导致的 ROM 下降会立即迫使腰椎与骨盆代偿,可能成为下背痛的来源——这是 ch38 反复强调"髋关节评估是下背痛评估的一部分"的具体含义。这一逻辑链与 ch33(腰椎肌肉)形成上下呼应。

  8. 髋-肩对比的稳定性来源。髋的稳定更多来自骨性结构与关节囊/韧带(passive),盂肱的稳定则更多来自肌肉(active);因此前者不能用单纯肌肉强化替代其稳定性,后者可。这一简短对比是理解上下肢球窝关节"在活动度-稳定性光谱上不同取舍"的关键论据,作者把它放在本章倒数第二段,是 ch8/ch9/ch38 远距离跨章呼应的官方陈述。

  9. 未涵盖的:髋臼唇的超声评估、关节囊的神经支配——本章集中于力学结构,但临床要点仅触及 MRI/MRA 诊断敏感性数值,未涉及超声或更新的影像模式;关节囊的伤害感受与神经支配也未在本章展开。这两点是值得后续查文献的开放问题。

与上下章的衔接(一段话)

本章在本书的脊柱-下肢系列中占据一个结构性位置——它是"下肢三单元"的第一个、专门处理骨与非收缩性结构(ch38 髋、ch39 髋肌、ch40 髋受力)的首章。在"上"的一侧,ch38 与 ch35–ch37 骨盆三章形成自上而下的接力:ch35 已经把骨盆骨与关节的整体结构、骶髂关节的几何与运动、髋臼作为骨盆组成部分作了交代;ch36 已经把骨盆与会阴的肌肉活动作为下肢运动的一部分加以讨论;ch37 已经把腰骶交界与骶髂关节的受力作为骨盆承载机制加以分析。ch38 则把骨盆在髋部的远端接口——髋臼——以及与之匹配的股骨头、颈、转子间区作为骨盆"远端输出端"的骨性细节加以展开;把 Wolff 定律在髋臼与近端股骨的小梁排布上具体化;把骶髂关节在单腿站立中的承重(ch37 报告 1 倍体重、步态中超过 4 倍体重)作为髋臼骨密度分布的载荷来源之一;并以关节囊-韧带-唇-负压构成的多层稳定机制,把 ch35–ch36 的解剖-肌肉描述延伸到"非收缩性"结构上。在"下"的一侧,ch38 末尾明确指出"the following chapter presents the structures that provide further support and, most importantly, active motion at the hip—the muscles",即下一章(ch39)将接续讨论髋肌——而 ch38 中关于髋部 ROM、日常活动所需 ROM、腰椎-骨盆代偿等内容,正是为 ch39 的肌肉活动分析、ch40 的受力分析提供骨性与生物力学边界条件。此外,ch38 中"髋臼-盂臼深度对比"以及"髋稳定性主要来自骨与韧带而非肌肉"的论断,与 ch8/ch9 肩部对应章节构成"上下肢球窝关节"的对比——这种远距离呼应是 Oatis 在组织全书时有意布置的"对称章节"。