第 14 章:腕与手骨及关节的结构与功能(Structure and Function of the Bones and Joints of the Wrist and Hand)
14.1 腕与手的骨骼结构(Structure of the Bones of the Wrist and Hand)
手之所以能完成精细动作,部分原因在于腕与手拥有大量骨与关节——它们既能彼此协同运动,又能彼此独立运动。肩部复合体与肘部复合体各由三块骨组成(肩部另涉及胸骨作为第四块骨),而手部包含 27 块主要骨,并通过尺骨间接受到一块第 28 块骨的影响,再加数量不等的籽骨。
14.1.1 桡骨远端与桡骨干(Distal Radius and Shaft)
桡骨近端已在第 11 章随肘关节一并讨论。桡骨干在横截面上大致呈三角形,内侧边缘锐利,为骨间膜(也称骨间韧带)提供附着。桡骨干大部分被前臂肌群覆盖,仅近端与远端便于触诊。桡骨向远端在内外侧方向上变宽,因此远端成为桡骨最宽的部分。
桡骨远端具有五个重要表面:背侧(后)、掌侧(前)、桡侧(外)、尺侧(内)和远端。背侧表面以可触及的背侧结节为标志,该结节两侧各有沟——尺侧容纳拇长伸肌腱,桡侧容纳指伸肌腱与示指伸肌腱。背侧结节作为滑车改变拇长伸肌的拉力方向。桡骨桡侧面粗糙,末端形成远端突起——桡骨茎突,可在腕关节桡侧"鼻烟壶"中触及。桡骨掌侧面在桡尺方向上略凹,远端终止于一道明显的嵴,腕关节囊附着于此;该嵴在大鱼际近端约 2.5 cm 处可触及,是识别桡腕关节的可靠标志。
桡骨远端的尺侧表面由尺骨切迹(ulnar notch)构成,与尺骨远端相关节。该切迹通常被描述为自掌侧到背侧凹陷,但其形态多变,可能呈凹陷、平坦甚至 S 形(sigmoid),因此临床文献中常用"乙状切迹(sigmoid notch)"代替"尺骨切迹"——本书沿用此用法。切迹的近远端方向倾角可变,受尺骨相对长度的影响。桡骨远端关节面是腕关节的近端关节面,与舟骨和月骨相关节,呈双凹——在掌背方向与尺桡方向均为凹面;虽然关节面连续,但有一道嵴将其分为桡侧(舟骨)与尺侧(月骨)两部分。桡骨远端关节面向掌侧倾斜约 10–15°,并向尺侧倾斜约 15–25°。掌侧倾斜减小提举任务中桡骨远端所受的剪切力,并与腕关节反作用力正相关;同时该倾角也解释了类风湿性关节炎患者腕关节不稳时腕骨向尺侧与掌侧半脱位的方向。
桡骨远端骨折(Distal Radius Fracture):桡骨远端骨折是 50 岁以上成人最常见的骨折,女性发生率是男性的三倍以上。Colles 骨折是最常见的类型,桡骨远端骨块向背侧移位并伴背侧成角。恢复桡骨原始对线对恢复正常活动与载荷分布至关重要;骨性对线不良所致的活动受限不能通过训练恢复,临床医师必须能够区分由骨性阻挡与软组织限制造成的活动受限。桡骨远端骨折后若复位不良可显著降低腕关节与远端桡尺关节的活动度。
14.1.2 尺骨远端与尺骨干(Distal Ulna and Shaft)
虽然尺骨借纤维软骨盘与腕本身分开,但尺骨是腕功能的重要组成部分,与前臂及手的功能密切相关。尺骨近端已于第 11 章描述。尺骨干全长大致呈三角形,由近及远逐渐变窄。后缘全长均位于皮下可触及。尺骨干远端略膨大形成尺骨头,与桡骨远端及尺腕之间的三角纤维软骨相关节;前臂旋前时尺骨头在背侧易触及。
尺骨头具有两个关节面:与桡骨相关节的表面称为尺骨座(seat of the ulna),位于尺骨头的周缘,占尺骨头周长的三分之二到四分之三,并覆有关节软骨。尺骨座与桡骨关节面的形态与曲率均存在变异性。尺骨在前臂前后方向上通常比桡骨对应的关节面更平,允许两骨之间的滑动并提供较少的固有稳定性。
尺骨远端由三部分构成——尺骨茎突、窝(fovea)与极(pole)。尺骨茎突为内侧骨突,前臂旋后时在腕尺侧易触及。窝为茎突基底部桡侧的粗糙凹陷,为纤维软骨盘尖端提供附着。极为 U 形关节面,与纤维软骨盘相关节,位于茎突与窝的桡侧。
桡骨与尺骨的相对长度存在个体差异,称为尺骨变异(ulnar variance);当桡骨与尺骨远端关节面长度差异超过 1 mm 时即为异常。尺骨变异由个体年龄、遗传特征、腕部外力或肘部病理决定;虽然尺骨变异被描述为静态对线,但桡尺骨的相对长度也随前臂位置而变化——前臂旋前时尺骨相对向远端移动使桡骨功能性缩短,旋后时尺骨相对向近端移动使桡骨功能性延长。桡尺骨相对长度的这种变化影响骨间膜在旋前与旋后中的张力;旋后时骨间膜张力大于旋前,因为旋后时桡骨相对向远端移动。尺骨呈负向变异(尺骨较短)的个体腕关节尺偏活动度比桡尺骨等长者更大。
尺骨变异(Ulnar Variance):正向尺骨变异(尺骨远端关节面超出桡骨 1 mm 以上)与尺骨、纤维软骨盘及部分腕骨的退行性改变相关;由于尺骨超出桡骨向远端,可能造成腕尺侧异常载荷(尺腕撞击)。负向尺骨变异(尺骨较短)可能降低月骨稳定性、增加剪切力与微创伤,并最终可能导致月骨缺血性坏死(Kienböck 病),同时也增加腕桡侧的载荷。无腕部创伤史的个体若出现正负向尺骨变异,桡骨远端关节面下骨矿化会出现差异,支持尺骨变异对载荷模式改变的设想。年轻女子体操运动员因腕部反复载荷而呈现正向尺骨变异,这种反复微创伤会导致桡骨生长板过早闭合。桡骨远端骨折或桡骨头切除患者因桡骨向近端迁移也可出现正向尺骨变异,这些患者更易出现尺骨、内侧腕骨及两者间椎间盘的退行性改变;出现尺骨变异的患者可能需要学习关节保护策略以减小腕部所受载荷。
14.1.3 腕骨(Carpal Bones)
腕骨由八块骨组成,大致排成近、远两排。近排包括舟骨、月骨、三角骨与豌豆骨;远排包括大多角骨、小多角骨、头状骨与钩骨。舟骨看起来跨越两排,使近排看似在头状骨周围弯曲。整体上腕骨形成一个背侧凸、掌侧凹的拱形,即腕弓。腕横韧带(也称屈肌支持带)跨越腕弓,将开放的腕弓封闭为腕管;该韧带在桡侧附着于舟骨与大多角骨,在尺侧附着于豌豆骨与钩骨。
腕骨近端表面呈双凸,与桡骨及三角纤维软骨的双凹面相关节。腕骨远端表面则不规则,形成多个与掌骨近端相关节的关节面。这些关节面的差异使腕部各处的活动性与稳定性具有明显差异。腕骨间的关节面与周围韧带为腕弓及各单独关节提供必要的支持;跨越腕部的前臂肌腱也为腕部提供显著的间接支持。
虽然八块腕骨可作为整体共同作用,但每块骨各有独特特征,有助于解释腕手正常力学以及创伤或疾病引起的一些异常力学。各腕骨间的关节如图 14.11 所示;每块骨都有其独特位置,其关节面分别对稳定性与活动性作出贡献。
舟骨(也称手舟骨)。舟骨是近排最大的腕骨,呈细长形,长轴向桡、远、掌侧方向突出。舟骨与五块其他腕骨相关节,但其关节面形状多变:与桡骨的关节面凸,与头状骨的关节面凹,这些关节允许关节面间大幅活动;而与月骨、大多角骨、小多角骨的关节面通常较平,只允许相邻关节面间的平移。舟骨结节位于舟骨掌面桡侧,为腕横韧带及部分拇指内在肌提供附着;腕背伸时可在鱼际近端触及。
舟骨骨折与缺血性坏死(Scaphoid Fracture and Avascular Necrosis)。舟骨的近、远端(称为舟骨的近极与远极)由略窄的腰部相连;该处是舟骨最常见的骨折部位,也是腕骨骨折中最常见的部位。舟骨骨折通常由舟骨背侧表面与桡骨远端背侧缘之间的撞击造成,发生于腕猛烈背伸时。与桡骨远端骨折类似,典型的舟骨骨折机制是跌倒时手伸出着地;研究表明腕背伸超过 95° 时的撞击会造成舟骨骨折,背伸角度较小时则更可能造成桡骨远端骨折。舟骨背侧的非关节面也是营养孔的主要分布区,舟骨由此获得血供;但约 13–14% 的人营养孔仅位于舟骨腰部以远。如果舟骨腰部骨折发生在营养孔仅位于远极的个体身上,近侧骨折片将失去血供;近侧骨折片的缺血性坏死是舟骨骨折的常见并发症,会延迟或妨碍骨折愈合。舟骨可在鼻烟壶底部触及;存在拇指或腕部创伤史时此处压痛提示需进一步评估以排除舟骨骨折或既往未诊断骨折所致的缺血性坏死。
月骨(Lunate)。月骨因其新月形而得名:近端凸出与桡骨及三角纤维软骨相关节,远端凹陷与头状骨头相关节;其他关节面相对较平,允许关节面间平移。月骨位于腕近排中央,对稳定整个腕部起重要作用。腕略屈曲时可在桡骨背侧结节稍远端略偏尺侧触及。背侧结节正好位于舟月关节线(舟月间隙)近端,该处压痛提示舟月韧带损伤。由于没有肌肉附着,月骨在腕弓中的稳定性主要依靠关节面形状及周围韧带结构。与多数腕骨不同,月骨的掌侧表面比背侧表面更宽。
月骨脱位(Lunate Dislocation)。月骨的形状可解释为什么月骨脱位通常发生在掌侧方向:其较窄的背侧表面可较自由地滑向掌侧,而较宽的掌侧表面不易向背侧突出。月骨是第二常见的腕骨损伤。月骨尤其易发生缺血性坏死(Kienböck 病);一项研究对 75 例尸体肢体的检查发现,约 8% 的月骨仅由掌侧获得血供,作者认为这种血供方式易被损伤中断。
三角骨(Triquetrum)。三角骨较小,大部分表面被韧带覆盖;其在腕尺偏时与三角纤维软骨的近端及尺侧关节面相关节。三角骨与钩骨之间为凹—凸关节面,允许两骨之间大量运动。腕桡偏时三角骨可在腕尺侧触及。
豌豆骨(Pisiform)。豌豆骨因其豌豆形而得名,位于三角骨前方,为尺侧腕屈肌腱提供附着,从而增加该肌的力学优势。豌豆骨也为尺侧腕屈肌远端延续即豆钩韧带提供附着,并参与腕横韧带的附着。豌豆骨在腕远端皱襞远端的掌根处易触及。
大多角骨(Trapezium,前称大多角骨)。大多角骨具有鞍形关节面与拇指掌骨底相关节;其余关节面均较平或仅略弯。大多角骨结节位于前面近端,为腕横韧带提供附着;其在鱼际基底部、腕远端皱襞远端可触及。重要的是大多角骨在掌侧与舟骨相关节,这种关节关系使大多角骨位于远排其他腕骨平面之外,因此拇指与示指之间约呈 45° 角。大多角骨在桡背侧于大多角骨与拇指掌骨关节处可触及。
小多角骨(Trapezoid,前称小多角骨)。小多角骨是最小的腕骨之一,几乎全部被平的关节面覆盖;它为示指掌骨提供主要关节面,四周被骨包围,因此构成示指的稳定基底;这一稳定基底对示指的作用至关重要。小多角骨无法触及。
头状骨(Capitate)。头状骨是最大的腕骨,位于腕中央,是腕弓的关键骨,许多支持腕部的韧带附着其上。头状骨分为近端头与远端体,由颈部相连。头部呈半球形突出,进入由月骨与舟骨形成的凹陷内;与腕骨及掌骨相关的其他关节面较平或略弯。头状骨与桡骨背侧结节、月骨及中指掌骨底在同一直线上;腕略屈曲时可在掌骨底近端触及。
钩骨(Hamate)。钩骨也是大腕骨,以其远端前面的大型突起即钩突(hamulus)为特征。钩突向掌桡侧突出,尖端指向手的桡侧;触诊时将触诊拇指的指间关节置于被检查者豌豆骨上、朝被检查者拇指虎口方向,钩突恰好位于拇指尖下方。钩突为腕横韧带提供第四个也是最后一个附着。钩骨近端呈凸面与三角骨相关节,在尺偏时也与月骨尺侧相关节;远端关节面较平,允许相邻关节面间平移。
14.1.4 掌骨(Metacarpals)
掌骨是小型长骨,五指各有共同特征,每块掌骨由近端底、干与远端头组成。掌骨底是五指间差异最大的部分,其形状反映了各掌骨与对应腕骨关节面的差异。拇指掌骨底以鞍形关节面为特征,允许人类拇指特有的对掌运动。示指与中指掌骨底具有较平的关节面与各自腕骨相关节;环指掌骨对钩骨的关节面略弯;小指掌骨对钩骨的关节面略呈鞍形。掌骨底形状的这种差异造成各掌指(CMC)关节活动度的明显差别:示指与中指 CMC 关节几乎不动,而小指掌骨与钩骨之间的关节活动度大。
手指掌骨头在掌背方向上几乎为正圆,其曲率大于对应近节指骨底。掌骨头关节软骨覆盖掌侧与远端,并略延伸至背侧,为掌指关节的小幅度过伸提供关节面。在尺桡方向上,掌骨头关节面凸但略不对称;这种不对称影响各掌指关节可发生的尺偏与桡偏量。掌骨头在桡尺方向上掌侧比背侧更宽,这种宽度差异使掌指关节屈曲时桡尺方向活动度减小。拇指掌骨头比其余掌骨在桡尺方向上更平、更宽,这种扁平减小了拇指掌指关节的桡尺活动;不过拇指掌骨头形状变化很大,可能解释文献中该关节可活动度报道差异较大的现象。
14.1.5 指骨(Phalanges)
指骨与掌骨相似,也具有底、头与干。每只手有 14 块指骨:手指各有 3 块(近、中、远节),拇指有 2 块(近、远节)。指骨由近端到远端逐渐变小。近节指骨底呈双凹,但拇指近节指骨底在桡尺方向上比手指的更平。中节与远节指骨底的关节面几乎是对应指骨头的镜像;但与掌骨类似,指骨底比相邻指骨头关节面略平。近节与中节指骨头在背掌方向凸出,中央有一明显凹沟,使每块头呈滑车或滑车形(类似肘部);滑车的尺桡两侧也称为髁。滑车形状限制了关节的桡尺活动;近节指骨的两个髁略不对称,中节指骨头的髁更对称。指骨头形状影响各手指屈伸的精确方向,结果使手指屈曲时向拇指根部汇聚。远节指骨头在远端收窄为非关节点,作为指甲的锚定点。
14.1.6 籽骨(Sesamoid Bones)
通常有两块籽骨,分别位于拇短屈肌与拇内收肌腱内。类似的籽骨也常见于小指掌指关节前的肌腱中,示指较少见,其他手指则罕见。这些籽骨改变肌腱的拉力线,从而改善肌肉的力学性能。
14.1.7 骨性标志(Bony Landmarks)
腕与手由 27 块以上骨组成,每块都有其独特特征。前臂与手中可触及的骨性标志包括:桡骨茎突、桡骨远端掌侧嵴、尺骨嵴、尺骨头、尺骨茎突、舟骨背侧表面、舟骨结节、月骨背侧表面、三角骨、大多角骨、头状骨背侧表面、豌豆骨、钩突、掌骨与指骨干及底和头的边缘。如前述章节所述,每块骨的形状及其关节面直接影响手部关节的运动与稳定性。
14.2 腕与手各关节的关节结构及支持结构(Articulations and Supporting Structures of the Joints of the Wrist and Hand)
腕与手具有多个关节,共同提供手部运动的灵活性。每个关节在下面讨论中均详细介绍其关节面、支持机制与可活动度。腕虽涉及四个不同的关节——桡腕关节、腕中关节以及两个 CMC 关节,但作为一个独立的功能单元发挥作用。本节先讨论腕作为一个整体以及支持其整体的结构。
14.2.1 远端桡尺关节(Distal Radioulnar Joint)
远端桡尺关节已被描述为与近端桡尺关节共同构成的复合关节之一。这两个关节共同成为前臂旋前与旋后的来源。远端桡尺关节允许前臂大幅旋前旋后以及腕的尺偏,从而增强手的操作能力。该关节也允许载荷从手与桡骨传递到尺骨;切除尺骨头会消除大部分载荷传递,使大部分轴向载荷由桡骨承担。虽然远端桡尺关节并非腕关节的组成部分,但对腕的正常功能至关重要,并常涉及腕部病理,因此对其及周围组织的全面认识对完整理解肘部与腕部都很重要。
远端桡尺关节为滑膜关节,桡骨与尺骨的对应关节面均覆有关节软骨,分类上属枢轴关节;但尺骨头与桡骨乙状切迹之间也存在显著滑动。之所以发生大幅滑动,是因为两个关节面的曲率不同——尺骨头的曲率半径比乙状切迹短,意味着尺骨头比乙状切迹更弯,这种曲率差异促进关节滑动。
尺骨头切除与关节成形(Ulnar Head Resection and Arthroplasty)。类风湿性关节炎伴腕部受累的患者有时会出现远端桡尺关节的疼痛甚至不稳,使手部功能困难且疼痛。疼痛但稳定的腕可行尺骨头切除(Darrach 手术)以缓解疼痛并恢复功能;但不稳腕中患者行尺骨头关节成形可获得更好的疼痛缓解与功能改善。
远端桡尺关节的支持结构。远端桡尺关节的关节面形状对其稳定性贡献很小,关节稳定性来自周围软组织结构。其非肌肉性支持结构包括关节囊与三角纤维软骨复合体(TFCC),后者由三角纤维软骨、背侧桡尺韧带、掌侧桡尺韧带、尺侧副韧带复合体及半月板同源组织构成。尺侧副韧带在稳定远端桡尺关节中起重要作用,也参与腕部支持。骨间膜与环状韧带为远端桡尺关节提供支持,与桡尺骨近端及干部共同结合,从而支持上、下桡尺关节。
远端桡尺关节囊附着于桡骨乙状切迹周边、尺骨座的近端与外侧缘以及三角纤维软骨边缘,关节囊在桡骨与尺骨之间向近侧突出一小囊,形成 L 形关节腔。远端桡尺关节囊远侧部分更坚韧,可能有助于在轴向稳定关节;尸体模型中单独切断关节囊即产生明显的远端桡尺关节不稳。关节囊在前部相当薄,但具有可在旋后时展开以允许全范围活动的折叠;后部虽较厚,但折叠少于前部。
远端桡尺关节囊紧张与旋前旋后活动受限。文献常描述远端桡尺关节囊薄弱,对正常旋前旋后极限几乎不提供阻力;但一项对九例患者的研究表明,异常的关节囊可能造成病理性活动受限——研究中这些患者在 TFCC 无病理情况下接受关节囊切除术后旋前旋后活动度增加;患者关节囊前部折叠可见瘢痕与粘连,可能造成活动受限。这些粘连可能类似于肩关节粘连性关节囊炎中所见,提示远端桡尺关节囊可能在某些患者旋前旋后活动下降中起作用。
TFCC 对远端桡尺关节功能至关重要。它执行多项功能:稳定远端桡尺关节、缓冲尺骨对腕骨的冲击、允许前臂尺侧的轴向载荷、增加腕骨关节面、稳定腕尺侧本身。TFCC 的背侧与掌侧桡尺韧带与关节囊融合但组织学上明显不同,分别附着于乙状切迹的背侧与掌侧表面,并均部分附着于三角纤维软骨;这两种韧带为远端桡尺关节提供关键支持,但各自在限制正常旋前旋后中的作用仍有争议。部分作者报告掌侧桡尺韧带在旋前时紧张、背侧桡尺韧带在旋后时紧张,另一些作者则持相反观点;两种观点都有支持证据,因为前臂旋前旋前时桡尺骨之间运动的复杂性提示两种韧带共同参与,在旋前与旋后中共同限制桡尺骨的旋转与平移。三角纤维软骨盘填充尺骨与腕骨之间的空间,呈三角形——底附着于桡骨乙状切迹远缘,尖端借疏松结缔组织附着于尺骨茎突基底部与窝;盘的近端与远端均凹陷,分别与尺骨极及月骨、三角骨相关节。盘的中央部分非常薄,在老年人中甚至可能穿孔,造成远端桡尺关节与桡腕关节相通。三角纤维软骨作为尺骨与腕骨之间的减震器,有助于将手所受载荷分布到尺骨。半月板同源组织为从桡骨背侧缘向三角骨掌内侧面走行的软组织,组织学检查显示其为血管化的疏松结缔组织而非纤维软骨或韧带组织,其功能意义尚不清楚。
综上所述,远端桡尺关节的稳定性有几种支持结构至关重要;尽管关节面几乎不提供稳定性,但其周围结缔组织为远端桡尺关节提供了相当的稳定性;只有 TFCC 完全断裂时才会出现远端桡尺关节脱位。
14.2.2 远端桡尺关节的运动(Motions of the Distal Radioulnar Joint)
远端桡尺关节的运动与近端桡尺关节密切相关——两个关节本质上作为一个复合关节一起活动;旋前与旋后在两个关节同时发生。文献报道的正常旋前与旋后活动度见第 11 章表 11.1。然而远端桡尺关节的运动比绕固定点的简单枢轴更复杂。旋前可以发生在手固定于空间的情况下,也可以发生在手向空间中某新位置移动时。在后一种情况下,桡骨围绕尺骨旋转,轴心接近尺骨窝。但当手固定于空间(如抓握门把手或转动螺丝刀)时,旋前过程中尺骨与桡骨都运动;此时旋转轴位于尺骨更外侧。固定手旋前时桡骨围绕尺骨旋转,尺骨在桡骨上向背侧与桡侧移动;这种滑动由远端桡尺关节关节面的不一致性所允许。
14.2.3 腕部关节(Joints of the Wrist)
腕是手与前臂的交界。虽然桡腕关节是腕部最熟悉的关节,但腕的运动也来自腕中关节与腕骨间关节。各关节描述如下,包括关节面与各关节囊的讨论。关节的稳定性与活动度相互依赖,因此关节外支持结构与关节运动的讨论合并进行。先介绍关节面与各关节囊,再作为整体讨论关节外支持结构;各关节对腕总体运动的贡献在所有关节回顾之后再讨论。
桡腕关节(Radiocarpal Joint)。桡腕关节是桡骨与腕近排之间的关节,但只有舟骨与月骨直接与桡骨相关节;三角骨与三角纤维软骨远端相关节。桡腕关节囊包围所有这些关节面。桡骨远端关节面连同三角纤维软骨呈双凹;腕近排近端表面呈双凸。骨性关节面覆有关节软骨。虽然相互关节面看似一致,舟骨与月骨和桡骨之间的接触并非恒定也非均匀:负荷小于 25 lb 时接触面积约 20%;腕部约 50 lb 负荷时接触面积因关节软骨变形可增至最多 40%。舟骨与桡骨之间的接触面积大于月骨与桡骨之间。因此桡腕关节关节面的一致性比经典双轴关节预期的要差。虽然桡腕关节面整体形状与单纯双轴单元一致,但有明显证据表明各腕骨在桡腕关节力学中扮演独特角色。
桡腕关节几乎不由关节面形状提供固有稳定性,而是由关节囊与韧带在关节四侧支持。桡腕关节囊包围并附着于桡骨关节面的背侧、桡侧与掌侧缘,以及三角纤维软骨的背侧、尺侧与掌侧缘;因此三角纤维软骨构成远端桡尺关节的底与桡腕关节尺侧的顶。关节囊远端附着于舟骨、月骨与三角骨近端关节面的周边。
腕中关节(Midcarpal Joint)。腕中关节是腕近排与远排之间的关节,所有关节面均覆以典型关节软骨。该关节由单一关节囊包裹,但有两个明显不同的区域。内侧区域主要由舟骨、月骨与三角骨形成的近端凹面以及头状骨与钩骨形成的远端凸面组成;该部分作为双轴或髁状结构起作用。外侧区域由舟骨远端与大多角骨、小多角骨较平的关节面组成;该外侧部分被描述为鞍状关节或平面关节。无论分类如何,相邻腕骨间的运动很复杂,本章后面讨论。
腕中关节的关节面不规则为关节提供一定固有稳定性,但韧带支持仍是稳定性的主要来源。腕中关节由关节囊以及腕与腕骨的外部与内部韧带支持。需要注意的是虽然腕中关节与桡腕关节在解剖上相互独立,但这两个关节在结构与功能上相互依赖——一个结构失败则整个腕部都会受到影响。腕中关节囊形态不规则,因为它包裹腕近排与远排之间的关节空间,并向两侧的各腕骨间延伸,从而为各腕骨间关节(除三角豌豆关节通常有其自己的关节囊与关节腔外)形成关节空间。
腕中关节面的不规则性导致关节面上的载荷分布不均。尸体标本数据显示最大载荷通过舟头关节传递,最小通过三角钩连接传递。与桡腕关节类似,轻负荷似乎仅通过约 25% 的关节面分布,重负荷下接触面积可增至约 35%。
腕骨间关节(Intercarpal Joints)。腕骨间关节是各排内相邻腕骨之间的关节。这些关节为滑膜关节,由腕中关节囊的延伸包裹;被视为平面关节。这些关节由关节囊与下节所述的外部与内部韧带稳定。
14.2.4 腕部关节外支持结构(Extracapsular Supporting Structures of the Wrist)
虽然文献中对腕部关节外支持结构的命名差异很大,但对其总体组织有广泛共识。腕部韧带可分为两大类:外部韧带与内部韧带。外部韧带附着于桡骨、尺骨或 TFCC 以及腕骨;内部韧带则完全位于腕骨内。腕部多数韧带位于掌侧或背侧;桡侧与尺侧副韧带分别略偏外侧与内侧。掌侧韧带比背侧韧带更厚、更强、对腕部稳定性更关键。
对腕部韧带整体系统的观察表明桡骨与四块腕骨(舟骨、月骨、三角骨与头状骨)有广泛的韧带附着。韧带还在手的中线形成会聚模式——近端韧带会聚于月骨、远端韧带会聚于头状骨。下面更详细地讨论单个韧带,以阐明每个韧带在稳定腕部复合体中所起的作用。
腕部外部韧带强化桡腕关节囊的掌侧、背侧、桡侧与尺侧;这些韧带同时支持桡腕关节与腕中关节。掌侧韧带是最厚、最广泛的外部韧带。解剖学教科书描述了五大外部韧带:掌侧桡腕韧带、尺腕复合体(也位于掌侧)、背侧桡腕韧带以及桡、尺侧副韧带。外部韧带也可被描述为更分散的纤维束附着于各腕骨,具有各自独立的功能。各纤维束的名称(基于其骨性附着)因作者略有差异,但基本组织在文献中保持一致。
腕部副韧带据报告比其他外部韧带更弱。对七例尸体的桡侧副韧带与其他背侧与掌侧桡腕韧带横截面积的对比表明,副韧带横截面积不超过腕部其他外部韧带的一半。虽然对腕部外部韧带的作用已进行广泛研究,但其各自在稳定与引导腕部复合体运动中的具体作用仍存问题。一般而言,掌侧韧带限制过度背伸,背侧韧带抵抗过度掌屈,桡侧韧带协助限制尺偏,尺侧韧带有助于限制桡偏。外部韧带与内部韧带协同稳定腕部复合体并限制其活动。
腕部内部韧带的附着完全在腕骨内,分为背侧与掌侧腕中韧带及骨间韧带。与外部韧带类似,掌侧腕中韧带比背侧腕中韧带更厚、更强。骨间韧带为厚而强的马蹄形韧带,连接每排内相邻腕骨,依其附着命名;近排骨间韧带的近端部分主要由纤维软骨而非纤维材料构成,赋予其独特的力学特性。
部分腕部韧带的力学特性已被研究。一般认为骨间韧带比其他内部与外部韧带强得多:骨间韧带失效负荷超过 300 N(67 lb),外部韧带则低于 200 N(45 lb),但各韧带有差异。相比之下,骨间韧带刚度比其他腕部韧带显著较低,在失效前可承受更大伸长。然而所有被测腕部韧带失效前承受的伸长均大于身体其他部位的韧带(如膝前交叉韧带)。腕部韧带也呈粘弹性,随加载速率增加而失效负荷增加。如第 2 章所述,粘弹性可能提供保护,使韧带能够承受跌倒撑地等事故中的高速高载荷。这些力学特性表明腕部单个韧带高度特化:至少存在两类韧带,一类刚度大但仅能承受中等载荷或大变形,另一类刚度较小但失效时的载荷与变形均更大。尽管腕部韧带具有独特力学特性,但腕部韧带扭伤仍是常见损伤,造成明显的功能损害与残疾。
月骨不稳病例报告。一位 30 多岁的汽车经销商机械师因腕部疼痛就诊,特别是在活动时;报告称他曾在换轮胎时轮胎意外弹起使其腕部猛烈屈曲。检查发现患者腕屈受限且疼痛,屈曲伴尺偏时尤其疼痛;活动度为屈曲 0–30°,范围末端疼痛。然而在略缩小范围内患者能无疼痛地活动并表现出正常范围内的力量。患者无法返回需要全腕部活动度的工作。评估显示患者舟月骨间韧带撕裂,导致月骨对线不良;X 线片显示月骨相对舟骨背侧倾斜。患者腕部治疗采用将月骨钉入头状骨与舟骨并固定 4 周。拆除石膏后患者恢复主动与被动训练;恢复了无痛活动度,但被动活动度仍略减小。他能恢复全职机械师工作。本病例研究显示单一骨间韧带撕裂即可造成严重损害与功能缺陷。
14.3 腕的运动(Movements of the Wrist)
腕总体上是髁状或双轴关节,允许屈曲、背伸、桡偏(外展)与尺偏(内收)。如任何双轴关节一样,腕也组合这些运动以进行环转,即手在前臂上的圆周运动。这些运动常被称为腕的全局运动。然而腕的运动比这些简单运动所暗示的复杂得多。要理解腕的可运动,必须了解各组成骨的运动。下面回顾各腕骨的运动,然后介绍它们对腕总体运动的贡献。
14.3.1 腕近排骨的运动(Movement in the Proximal Row of Carpal Bones)
已付出相当多努力来确定腕骨之间的相对运动。但至少有两条重要原因导致认识持续混乱:一是准确评估微小三维运动的方法近期才出现;二是许多研究报告的标本数量太少,结果无法推广。尽管研究有限,但仍有一些公认概念。现在一致认为每个腕骨均能进行三维运动——屈伸、桡尺偏甚至旋前旋后。多数研究表明远排几乎作为一个整体运动,其运动反映手的运动,特别是中指掌骨的运动;相反舟骨、月骨与三角骨的运动彼此更独立。它们在腕屈曲时于桡骨上屈、腕背伸时背伸,其中舟骨在两个方向上的活动幅度最大。这些发现表明腕屈曲时舟骨与月骨之间存在相对屈曲,腕背伸时存在相对背伸。还有报告表明腕屈曲时舟骨与三角骨相对月骨旋前、腕背伸时旋后。发生在腕总体运动平面之外的运动称为面外运动。
腕近、远两排腕骨对腕总体运动的贡献对理解腕运动力学也很重要。在腕屈伸中,远排腕骨作为一个整体运动,在近排腕骨上进行简单的屈伸;多项研究用头状骨代表远排运动,报告屈曲时头状骨的活动度大于近排任何骨。头状骨(也就是远排)对腕总体屈曲贡献的估计为 60–70%。另有研究报告桡腕关节对屈曲贡献大于腕中关节,或两关节贡献相等。同样对远排对背伸的相对贡献有不同报告——有的说腕中关节贡献大部分背伸,另一些说大部分来自桡腕关节。还有研究表明头状骨(也就是腕中关节)对屈伸的贡献均大于代表桡腕关节的月骨。这些报道数据的差异可能源于测量技术或受试者差异。Jackson 等报告其两具标本表现出几乎相反的结果。另一研究提示桡腕关节与腕中关节对腕总体运动的相对贡献取决于测量在活动范围内所取的位置。虽然对两排对腕屈伸的相对贡献尚无共识,但清楚的是腕的正常总体运动需要桡腕关节与腕中关节的显著运动。
腕的桡偏与尺偏似乎包括腕骨更复杂的面外运动。腕桡偏伴随腕近排屈曲,使舟骨避免撞击桡骨茎突;与此同时,远排腕骨发生背伸。尺偏时则相反。类似地,桡偏伴随近排相对旋前,尺偏伴随近排相对旋后。研究表明远排在桡尺偏中也表现出几乎与近排相反的面外运动——尺偏时旋前、桡偏时旋后。多数研究一致认为远排贡献桡尺偏活动度的大部分。最后,腕骨运动可因前臂位置以及同时涉及屈伸与桡尺偏的腕部运动而改变。
腕关节松动术。对腕骨运动的个体贡献的理解为临床开发的许多手法技术提供了力学依据,这些手法用于评估与恢复腕骨的运动。恰当的评估与干预依赖于清晰理解腕骨运动如何伴随各总体腕部运动。
上述结果显示需要持续研究以明确腕骨个体运动以及影响这些运动的因素。但可以得出某些结论:腕主要作为两个独立的排发挥作用;远排更作为一个整体;近排骨呈现显著的独立运动;腕骨运动即使在单平面腕部运动中也是三维的;所有腕部运动均由桡腕关节与腕中关节显著贡献组成。腕骨的运动主要源于韧带牵拉与/或相邻腕骨的推拉;即使单个腕骨存在小的不稳或半脱位也可能表现出腕整体的显著功能障碍。
14.3.2 腕的全局运动(Global Wrist Motions)
虽然了解各腕骨相对运动对理解腕的力学至关重要,但总体或全局腕部运动的测量仍是标准的临床评估工具。这种评估将腕的运动描述为手相对于前臂的方向,通常以中指掌骨与桡骨或尺骨长轴之间的相对方向表示。该测量假设腕的运动可由绕单一固定轴的运动来描述。描述各腕骨对腕运动贡献的数据显示这一假设并不正确;然而研究表明这种假设能合理近似腕总体运动。多项研究尝试确定腕的旋转轴,但对其精确定位几乎无一致意见。许多作者提示腕运动的理论轴位于头状骨近端内或非常靠近头状骨近端;有些证据表明理论轴位置随腕位变化,提示腕运动除旋转外还包含腕骨的显著平移。
腕的全局运动由屈曲、背伸、桡尺偏以及环转这种组合运动组成。腕还允许有限且通常未量化的旋前与旋后。腕放松时可在前臂上被动旋转手;要在转动灯泡或门把手等任务中传递前臂旋前旋后到手,腕由肌肉稳定,使手与前臂之间几乎无旋前旋后。腕可提供的旋前旋后可在需要更大活动度的任务中放大前臂的旋前旋后。Gupta 与 Moosawi 报告健康男性受试者腕部平均约 15° 旋前与旋后。
腕 ROM 评估。由于腕的全局运动是桡骨与腕近排之间、近远排之间以及各腕骨之间运动的复合,对全局运动的完整临床评估包括用量角器评估全局运动以及通过触诊与单独被动运动评估组成的运动;同样,治疗包括松动术以恢复单个腕骨运动以及主动与被动 ROM 训练以增加总腕活动度。
文献报道的腕正常被动活动度见表 14.3。虽然研究之间存在差异,但数值趋势明显:所有来源报告尺偏活动度大于桡偏活动度;腕屈曲活动度等于或大于背伸活动度。年龄与性别对活动度影响似乎较小。
腕功能位置。因为腕活动度的报道差异较大,临床医师必须使用额外标准以确定患者活动度是否充分。在可能的情况下与未受累肢体进行比较对确定个体活动度是否正常至关重要。另一个判断患者活动度的有用标准是完成无痛高效功能所需的活动度。对健康个体功能活动中腕部位置与运动的研究显示个人卫生活动可在腕位于屈曲 50° 到背伸 40° 之间完成。其他研究活动(用叉、拿报纸、开罐、倒水)通常最多用 35–40° 背伸。在标准电脑终端打字用约 10° 腕背伸。借助上肢从椅子上站起用 50–60° 背伸活动度。脊髓损伤患者中损伤水平影响轮椅推进时上肢关节位置;损伤较高者使用更多腕背伸(>40°)。这些数据有助于临床医师判断患者活动度的充分性并设定适当治疗目标。
尽管腕运动通常在矢状面(屈伸)与额状面(尺桡偏)评估,但日常活动的观察显示腕通常在对角面内活动,背伸与桡偏结合,屈曲与尺偏结合。Li 等显示主动桡尺偏时腕屈伸与桡尺偏之间强相关,主动屈伸时相关性稍弱。这些作者还报告屈伸最大总活动度出现在腕处于另个运动平面中立位时——例如最大屈伸活动度出现在腕桡尺偏中立位时。临床医师必须注意在常规 ROM 测量时维持中立对线。临床医师也应考虑在主要平面与更功能性的对角模式中评估腕部运动。
14.4 腕掌关节(Carpometacarpal Joints)
手有两个 CMC 关节——拇指一个、其他四指一个。拇指由此与其他手指分离。两个关节描述如下。
14.4.1 拇指 CMC 关节(CMC Joint of the Thumb)
该关节因被认为独特的对掌运动的主要来源而受到解剖学与人类学的极大关注。它是滑膜关节,骨面覆有关节软骨。重要的是因为大多角骨位于手掌平面前方,拇指掌骨也位于手掌平面之外。拇指掌面略朝小指方向,拇指桡侧略朝前臂掌面方向;这种位置便于拇指对掌。
大多角骨近端关节面呈鞍形——在拇指外展与内收运动方向凹陷,在屈伸方向凸出。拇指掌骨底的关节面呈相反的凸与凹。这种鞍形关节面允许屈伸、外展与内收以及绕掌骨长轴的一些旋转。
拇指 CMC 关节通常被分类为鞍状关节,但有些作者描述为球窝关节或髁状关节。尽管分类不同,该关节可进行的运动几乎没有分歧。鞍形关节面允许屈伸、外展与内收以及绕掌骨长轴的旋转。拇指 CMC 关节运动的命名在临床医师与解剖学家之间差异很大。本书使用广泛使用的术语:屈曲、背伸、外展与内收。读者也应了解许多手外科专家使用"桡侧外展"代替"背伸"、"掌侧外展"代替"拇指 CMC 关节的外展"。屈伸发生在掌骨朝掌面尺侧方向运动(屈曲)与远离尺侧方向运动(背伸)。外展与内收发生在拇指朝远离掌面方向(外展)与朝向掌面方向(内收)运动,发生在与掌面垂直的平面内。超过掌面的内收称为后缩(retropulsion)。拇指 CMC 关节的内旋(旋前)是拇指指腹朝掌面旋转,外旋(旋后)是拇指指腹远离其他手指指腹旋转。拇指对掌定义为屈曲、外展与内旋同时发生。
拇指 CMC 关节的内旋伴随屈曲或外展同时发生,外旋伴随背伸或内收同时发生。一旦关节屈曲或肌肉跨关节收缩增加大多角骨与掌骨头之间的压力,CMC 关节独立旋转变得不可能;此时拇指 CMC 关节表现为双轴或髁状关节。然而当关节处于中立位时,关节可有多达 45° 的被动旋转。
因为拇指 CMC 关节旋转量取决于其屈曲或外展量,所以似乎来自韧带张力,具体来自拇指斜行 CMC 韧带的牵拉。这两条韧带附着于掌骨头尺侧可解释其对 CMC 关节旋转的贡献。CMC 关节屈曲时拉紧背侧斜 CMC 韧带,从而将拇指掌骨拉入内旋。外展 CMC 关节对背侧斜 CMC 韧带产生相同效应,导致拇指内旋。相反,掌侧斜 CMC 韧带在拇指 CMC 关节背伸或内收时受牵拉而将掌骨拉回外旋。因此拇指 CMC 关节的斜韧带对关节运动的贡献类似于喙锁韧带对肩锁与胸锁关节运动的贡献。
文献报道的拇指 CMC 关节活动度见表 14.4。后缩活动度未见报道,因为几乎从未评估。仅少数拇指 CMC 关节正常 ROM 的报告,且没有已知报告记录获取活动度的方法。虽然拇指 CMC 关节的旋转未单独测量,Haines 报告被动内旋约 30° 与被动外旋约 15°。拇指 CMC 关节可用的旋转 ROM 与整个拇指在全手抓握活动中发生的旋转似乎不一致(图 14.41)。关于拇指全部旋转或环转活动度的来源仍有分歧。也许旋转也发生在拇指的 MCP 与 IP 关节。更可能的情况是这些关节的屈伸轴排列方式使屈曲将远端节段朝向掌面、背伸使其远离掌面。表 14.4 显示拇指 CMC 关节 ROM 报道值差异很大。需要人群研究以明确 CMC 关节活动度及健康人群的正常变异。
拇指 CMC 关节骨关节炎。虽然大多角骨与拇指掌骨底的关节面呈相反凹凸,但它们并非彼此的镜像;女性标本关节的一致性低于男性。关节面一致性较低可能导致关节面局部高应力(力/面积)。拇指 CMC 关节的这种内在不一致性可能解释为什么拇指 CMC 关节如此易发骨关节炎,尤其在女性中。
拇指 CMC 关节的支持结构包括关节囊、桡侧 CMC 韧带、背侧(后)与掌侧(前)斜 CMC 韧带以及关节内喙韧带。喙韧带位于关节囊内掌侧的桡侧,可在捏物时防止拇指掌骨向大多角骨过度背侧平移;被许多人视为拇指腕掌关节的主要韧带稳定结构。所有这些韧带支持关节也在引导拇指 CMC 关节运动中起重要作用。此外还有两条掌骨间韧带连接拇指与示指掌骨的近端。
拇指 ROM 评估。在缺乏可靠的拇指 ROM 正常值且 ROM 测量难以实施的情况下,临床医师常通过评估拇指能否对掌来评估拇指关节的活动度。这可通过测量拇指指尖与对掌指尖之间的线性距离方便地评估;这种测量对监测单个患者的进展可能非常有用。然而这些测量受手指长度影响,不能用于受试者间比较。
14.4.2 手指的 CMC 与掌骨间关节(CMC and Intermetacarpal Joints of the Fingers)
虽然手指的 CMC 关节由单一关节囊包裹形成单一滑膜关节腔,但各腕骨与掌骨之间的单独关节各有特征,造成重要的功能差异。各关节面均覆有关节软骨。支持结构包括包裹整个共同 CMC 关节的关节囊,并向相邻掌骨之间向远端延伸形成手指的掌骨间关节。CMC 与掌骨间关节由背侧与掌侧 CMC 与掌骨间韧带以及骨间韧带强化。从头状骨到示、中、环指掌骨有强韧的韧带延伸;小指掌骨从钩骨与豌豆骨获得强韧的韧带支持。
CMC 关节通常被表征为共同的滑动关节。示指掌骨与大多角骨、小多角骨、头状骨及中指掌骨相关节,因此被牢固楔入,是所有 CMC 关节中活动度最小的。手指 CMC 关节的活动度由桡侧向尺侧逐渐增加,因为关节面变得更弯曲。小指掌骨仅与钩骨及相邻环指掌骨相关节。小指与钩骨之间的关节呈相反凹凸面,有时被描述为鞍状关节。因此小指 CMC 关节活动度大,仅次于拇指 CMC 关节。
手指 CMC 关节运动对腕屈伸 ROM 测量的影响。描述腕部 ROM 测量的文献指示临床医师将量角器的活动臂沿中指掌骨或沿小指掌骨对齐。在两种情况下量角器跨越桡腕关节、腕中关节与 CMC 关节,但具体涉及的 CMC 关节不同。使用中指意味着腕部 ROM 测量反映腕部运动以及头状骨与中指掌骨之间的运动。多项研究显示腕部运动时中指掌骨与头状骨之间几乎无运动。使用小指作为参考意味着测量反映桡腕关节与腕中关节运动以及小指掌骨与钩骨之间的运动。观察显示钩骨与小指掌骨之间存在显著运动,特别是在矢状面内。因此使用小指掌骨测得的腕屈曲 ROM 值可能大于使用中指掌骨测得的值。量角器活动臂在掌骨上的参考位置差异可能造成表 14.3 中报道的腕部 ROM 测量差异。可能时推荐使用中指掌骨作为参考以评估腕部运动,特别是屈伸。使用小指掌骨在某些情况下可提供关于 CMC 关节活动度的临床有用信息。临床医师必须认识到两种测量在临床上都有使用,但不能互换。
手指的掌骨间关节为滑动关节,但其运动大多很小而未被测量。因为钩骨与小指掌骨之间的运动大于环指 CMC 关节的运动,小指与环指掌骨之间也存在同时滑动。这些 CMC 与掌骨间关节的运动形成手的第二个横弓(掌弓),位于腕弓(第一个横弓)的远端。第二个横弓即掌弓对于有力握持至关重要。
掌弓丧失。多种原因可造成个体不能形成掌弓,包括手内在肌无力、严重烧伤后手背皮肤严重瘢痕以及扁平位固定后韧带紧缩。如果皮肤或韧带紧缩到足以防止形成横弓,患者可能无法完成有力的抓握。临床医师必须在固定与愈合过程中注意维持手的诸弓以保留功能。有力抓握的力学将在第 19 章详细讨论。
14.5 手指与拇指的掌指关节(MCP Joints of the Digits)
手指与拇指 MCP 关节的结构与功能相似,但拇指 MCP 与手指 MCP 分别讨论,因为它们在结构上存在细小但重要的差异,影响其功能。
14.5.1 拇指 MCP 关节(MCP Joint of the Thumb)
拇指 MCP 关节是拇指掌骨头与拇指近节指骨底之间的滑膜关节。虽然拇指掌骨头在掌背与桡尺方向均凸出,但在桡尺方向比掌背方向更平。桡尺方向上的曲率差异很大,导致可活动度变异大以及关节分类差异。桡尺方向曲率明显时存在外展与内收活动度,拇指 MCP 关节被描述为双轴关节,反映其屈伸与外展内收能力。随着桡尺方向曲率减小,外展与内收能力减小;有些作者报告外展活动度非常有限,另一些则将关节描述为仅允许屈伸的简单铰链关节。
拇指 MCP 关节的支持结构包括关节囊、副韧带及掌侧(掌)板。关节囊本身略薄,特别是背侧,由拇长伸肌腱强化。副韧带为粗带,由掌骨头斜行至指骨底尺侧与桡侧的掌面以及掌板。掌板由纤维结缔组织与纤维软骨构成,后者为掌骨头提供额外关节面。掌板覆盖关节掌面,与关节囊紧密附着于掌骨头近端缘;远端则松弛附着于近节指骨底稍远端。
虽然拇指 MCP 关节运动差异很大,但一般认为其活动度小于其他 MCP 关节。关节面与支持结构均影响运动方向与量——副韧带限制桡尺运动以及近节指骨的掌侧移位。掌板限制过伸活动度。
拇指 MCP 关节屈曲 ROM 报告约为 0–50°,但也有报告最高 80°。很少有研究描述数据采集方法与受试者人群。一项研究报告 35 名 26–28 岁、无手部病理史男性的主动 ROM;30 名受试者平均屈曲活动度为 56°,但其余 5 名受试者平均屈曲活动度低于 30°,尽管无任何病理证据或病史。一项对七具尸体的研究报告所有标本均呈现约 10° 过伸;最大屈曲介于 40° 到 80°。虽然需要更多研究,但临床医师必须认识到即使是拇指 MCP 关节屈曲也可能在无病理个体中出现很大活动范围。
仅一份已知资料提供外展与内收的量值。Kapandji 提示仅有"几度"内收;外展被描述为大于内收但未量化。临床医师应谨慎使用这些数据。需要开展研究以建立基于人群的正常值并确定拇指 MCP 关节异常运动的临床意义。
拇指 MCP 关节捏物时的受力(图 14.47)。拇指 MCP 关节尺侧副韧带损伤常见且可能致残。常见机制是滑雪时跌倒撑地。如果滑雪者保持滑雪杖带缠绕在拇指上,跌倒与对滑雪杖带的牵拉会对拇指 MCP 关节施加过伸与外翻应力,载荷尺侧副韧带。韧带断裂产生外翻松弛,使侧捏时稳定拇指困难且疼痛。新设计的滑雪杖旨在减少此类损伤风险。
14.5.2 手指 MCP 关节(MCP Joints of the Fingers)
手指 MCP 关节通常被描述为髁状或双轴关节,但也称为椭圆关节。椭圆一词反映关节面背掌与桡尺直径的差异。如第 7 章所述,髁状与椭圆关节均为双轴,因此两种术语均反映关节可进行的运动。
手指 MCP 关节的支持结构与拇指 MCP 关节相似,包括关节囊、副韧带与掌侧(掌)板。此外关节由副副韧带与指节掌指韧带、横掌骨间韧带以及周围肌腱与相关软组织支持。研究表明指 MCP 关节的副、副副与掌指韧带在整个 ROM 中均支持关节,但副韧带是手指 MCP 关节的主要支持结构。
仔细分析副韧带显示它们是具有深浅两部的复杂结构。桡侧副韧带比尺侧副韧带更厚更宽。桡、尺侧副韧带在掌骨头与近节指骨侧方有宽附着。它们在掌骨上的宽附着可解释为什么关节伸展时存在外展与内收活动度,而 MCP 屈曲接近 90° 时几乎消失。随着关节从伸展到屈曲,韧带被拉紧,从而限制内外侧移位。此外由于掌骨头在掌侧比背侧更宽,副韧带在指骨与掌骨头掌侧部分接触时被拉伸得更多。在伸展时指骨与较窄的更背侧表面接触,拉伸得以缓解。
副韧带紧缩造成的功能损害。屈曲 MCP 关节时拉紧副韧带。完整的 MCP 屈曲需要副韧带的顺应性。如果患者的手以 MCP 关节伸展位固定,副韧带可能缩短,从而在解除固定后妨碍 MCP 关节屈曲活动度。因此需要固定的手必须以 MCP 关节屈曲位固定,以保持副韧带足够长度。
如拇指一样,掌板为掌骨头增加关节面并限制 MCP 关节过伸活动度。掌板还通过为关节面提供保护性纤维软骨覆盖而在抓握中起重要保护作用。抓握棒球或汽水罐等大物体只使用手指 MCP 关节的小幅屈曲。随着屈曲减小,近节指骨与掌骨头之间的关节逐渐更远地移向掌骨头表面,因此小幅 MCP 屈曲时掌骨头掌面暴露于手中物体。掌板保护掌骨头表面免受手中物体的磨损。更用力的抓握增加损伤风险。强力抓握大物体如锤击或劈柴等如无掌板保护可能对掌骨头非常疼痛并造成损害。
手指 MCP 关节活动度比拇指 MCP 关节研究稍多。关节为双轴关节,允许屈伸与外展内收。四指间掌骨形状差异导致各 MCP 关节可活动度不同。虽然这些关节为双轴,关于屈伸轴是固定还是移动仍有分歧意见。一些研究报告轴固定于掌骨头中心;其他研究提示轴在屈曲时向掌侧移动、背伸时向背侧移动。该争论的临床重要性在于其与 MCP 关节运动的关系;提示屈伸轴移动的作者报告 MCP 屈伸过程中近节指骨在掌骨上有显著的掌背平移。
MCP 屈伸的关节松动术。治疗中恢复 MCP 屈伸 ROM 的常用方法是在掌骨头上被动将近节指骨沿前后方向滑动。这种方法的理论基础是需要恢复正常屈伸中据称存在的平移运动。然而有证据显示 MCP 屈伸几乎或完全不包含平移。即使正常 MCP 屈伸中不发生显著平移,手法滑动技术仍可能通过减小关节应力与改善润滑对恢复正常运动有益。还需要进一步研究以解释手指关节手法治疗的效果。
报告还表明手指 MCP 关节的屈伸与外展内收伴随轻度旋转。MCP 关节运动的复杂性可通过比较手张开与手闭合时手指位置来理解。手张开时伸指略分开,长度差异明显;然而手指屈曲手闭合时手指向鱼际汇聚,指尖长度看起来相近。手指汇聚由 MCP 关节开始,通过将屈曲与桡偏以及向拇指方向的旋转结合实现。这种组合在环指与小指尤为明显。屈曲、桡偏与旋转的组合运动由掌骨头形状与副韧带牵拉促成。
MCP 关节桡偏活动度小于尺偏活动度,特别是在示指与中指。环指桡偏与尺偏活动度大致相等,小指桡偏可能略多于尺偏。
手指 MCP 关节屈伸活动度见表 14.5。文献中关于健康个体被动 ROM 的研究仅有一项已知研究,其基于 60 名男性与 60 名女性(18–35 岁)。该研究显示女性 MCP 关节过伸 ROM 显著大于男性;活动度从桡侧手指到尺侧手指递增。这种屈曲活动度变化使指尖在握拳时彼此对齐。作者否认手优势性对 MCP 关节活动度有任何影响。
14.6 手指与拇指的指间关节(Interphalangeal Joints of the Fingers and Thumb)
手指与拇指共有九个指间关节:手指各有四个 PIP 与 DIP 关节,拇指有单一 IP 关节。这些关节结构相似。每个都是具有滑车关节面的铰链关节。关节面覆以典型滑膜关节的关节软骨。关节囊包围关节面并附着于关节面边缘。
近节指骨髁略不对称,在所有手指的 PIP 关节(除中指外)与拇指 IP 关节形成所谓轻度 carrying angle。这些轻度不对称的结果是运动轴略倾斜,所产生的屈伸运动相对手指长轴呈轻度角度。这种轻度面外屈伸有助于手闭合时手指与拇指向鱼际汇聚。相反 DIP 关节面更对称,运动发生在平行于手指长轴的平面内。
拇指与手指指间关节的主要非收缩性支持结构相似,由关节囊、副韧带与掌侧(掌)板组成。副韧带包括附着于关节近端与远端节段的索状部分以及附着于近端节段与掌板的扇形部分(即副副韧带)。这些副韧带在屈伸 ROM 全程提供桡尺方向的主要支持。关节面与副副韧带也对桡尺稳定性作出贡献,特别是在关节伸展时。
每个关节的掌板与 MCP 关节相似。掌板的近端边缘在尺桡边缘附着于近节指骨。指间关节掌板的作用与 MCP 关节掌板相似——限制过伸活动度并保护每节指骨头掌面。指间关节也从周围肌腱及与这些肌腱相关的结缔组织结构获得相当大支持。关节的背侧由指伸肌腱强化。
指间关节被分类为铰链关节,因此仅允许屈伸活动度。但这些关节也存在轻度桡尺运动与旋转,特别是拇指 IP 关节。这些运动有助于在手指屈曲时将其引向鱼际,并将拇指引向手指。
虽然报道的活动度变异很大,但以下趋势在文献中一致:拇指 IP 关节活动度小于手指指间关节;PIP 关节屈曲活动度大于 MCP 或 DIP 关节;DIP 关节过伸活动度大于 PIP 关节。少数作者报告拇指 IP 关节的过伸活动度,值差异很大。拇指 IP 关节的过伸在拇指较近端关节异常活动或不稳时尤其明显。拇指 IP 关节过伸的存在影响捏物的力学,将在第 19 章详细讨论。
手指 ROM 的临床线性测量。手部所有关节 ROM 评估非常耗时。因此手指运动的线性测量在临床上经常使用。这些测量方便、相对快捷、可靠,但反映手指的总活动度并受手的大小影响。在某些临床情况下可能相当合适——例如可用于监测手烧伤患者手指活动度的每周变化。手指单个关节的精确 ROM 测量对评估单个关节的变化与受试者间比较仍有用。例如比较两种 PIP 关节成形术结果时,可能需要单独的 ROM 测量。
虽然拇指与手指指间关节具有相似的支持结构,但其关节面仅允许单轴运动。这个具有相当大活动度的关节复合体使手具有进行多种精确运动的潜能,前提是周围肌肉提供足够的动态控制。下一章将介绍前臂肌——腕的主要运动肌以及手指运动的重要贡献者。
14.7 本章小结(Summary)
本章讨论了构成腕与手的骨与关节。该区域的骨性结构比更近端的肘部与肩部复合体更复杂,因为它包含大量骨与关节。整个区域的骨性结构允许显著活动但仅提供极小的稳定性。每个关节由一套复杂的韧带系统稳定。远端桡尺关节主要由 TFCC 支持,并与近端桡尺关节一起允许旋前与旋后。腕由桡腕关节、腕中关节与腕骨间关节组成,由外部与内部韧带支持。桡腕关节与腕中关节均对腕总体运动作出贡献。拇指 CMC 关节将拇指与手分开并允许拇指对掌。手指 CMC 关节有助于形成掌弓,掌弓对有力抓握作出贡献。拇指与手指 MCP 关节由关节囊、副韧带与掌板支持,但拇指活动度小于手指。拇指与手指的指间关节支持结构相似但关节面仅允许单轴运动。
本章个人批注
第 14 章是腕与手单元的开篇,把焦点放在 27 块骨与多个关节所形成的高度分化的结构网络上。读这一章最直观的体会是:腕与手的所有"复杂性"几乎都是建立在"关节面形状几乎不提供稳定性"这一前提之上的——无论是桡尺远端关节、桡腕关节、腕中关节,还是 CMC、MCP、IP 关节,反复出现的一句话都是"该关节的关节面形状对稳定性贡献很小,稳定性主要来自软组织支持结构"。这种共性提示腕与手各关节面对合的程度普遍较低,软组织支持结构是维持功能的主要机制,因此软组织损伤(韧带扭伤、关节囊瘢痕、TFCC 撕裂等)容易造成显著的功能障碍。
章中对每个腕骨都给出了独立的小节(舟骨、月骨、三角骨、豌豆骨、大多角骨、小多角骨、头状骨、钩骨),并配以独特的临床关联(舟骨骨折与缺血性坏死、月骨 Kienböck 病、钩突定位等)。这部分信息密度较大,但对后续理解腕骨运动(特别是腕中关节在腕屈伸与桡尺偏中的复杂面外运动)非常关键。值得注意的是文中反复强调远排腕骨(特别是头状骨)几乎作为一个整体运动,而近排三骨(舟、月、三角)则呈现更显著的独立运动,这一对比是理解"为什么桡腕关节与腕中关节对腕屈伸的相对贡献始终存在争议"的解剖学基础。
三角纤维软骨复合体(TFCC)的描述是本章另一处关键细节。本章把 TFCC 描述为兼具"稳定远端桡尺关节 + 缓冲尺腕冲击 + 增加腕关节面 + 稳定腕尺侧"四项功能,并通过一个尸体实验(切除盘中央三分之二对稳定性影响不大)说明 TFCC 各组分的力学角色不同——这点对理解临床中尺侧腕痛的鉴别诊断很有帮助。
拇指 CMC 关节的描述占了相当篇幅,这是全书第一次系统地介绍"对掌"这一人类独有的运动。作者明确指出大多角骨位于掌骨平面之外(与舟骨掌侧相关节),因此拇指本身就以约 45° 偏离其他手指;同时拇指 CMC 关节的鞍形关节面允许屈伸、外展内收以及一定量的旋转。对旋转的来源,本章给出了一种与肩锁关节类似的"韧带引导"解释——背侧斜 CMC 韧带在屈曲或外展时拉紧产生内旋,掌侧斜 CMC 韧带在背伸或内收时拉紧产生外旋,从而把拇指 CMC 关节的"自由旋转"绑定到屈伸与外展内收运动上。
第 14 章把腕与手所有可测量关节活动度的数据都集中在表 14.3–14.7 中。从趋势上看,尺偏大于桡偏、屈曲大于背伸、拇指各关节活动度小于对应手指各关节——这些趋势在多份独立数据集中都得到印证。Li 等关于"主动桡尺偏与屈伸之间存在强耦合"的发现值得后续关注,因为它提示临床在测腕 ROM 时应注意维持另一平面的中立位,否则所测活动度会偏低。
与上下章的衔接(一段话)
本章是腕与手单元(第 III 单元)的第 1 章,紧接第 II 单元的 Ch 11–13(肘部骨骼、肌肉活动与受力分析)。第 13 章建立了肘部承受压缩载荷与关节面应力分布的概念,并把腕部定位为上肢功能链中的关键末端——前臂旋前旋后通过远端桡尺关节传递到腕骨从而影响手的方向。第 14 章将焦点放到腕与手本身的骨关节结构上:从桡尺骨远端、腕骨、掌骨与指骨的形状,到桡腕、腕中、CMC、MCP、IP 各关节的支持结构与可活动度,再到腕总体运动以及拇指对掌运动的力学基础。下一章 Ch 15 将介绍前臂肌——腕的主要运动肌与手指运动的重要贡献者;Ch 16 进一步分析腕部受力;Ch 17–19 分别讨论手的特殊结缔组织(伸肌装置等)、手部固有肌以及捏握运动。因此本章为读者进入腕与手的功能解剖学习建立了必要的"骨与关节"基础,也提示后续章节将把这些骨关节的运动与肌肉的力学贡献联系起来,最终揭示手部精细运动的力学原理。