正常的膝关节能在冠状轴上进行130°屈伸运动。在屈膝时,小腿可作旋内运动(10°)和旋外运动(40°)。膝关节在伸直位为关节紧密嵌合状态,其旋内旋外运动幅度大大降低。
膝关节伸直主要依赖股四头肌肌腱、髌骨及髌韧带共同完成,故又称为“伸膝装置”。膝关节屈曲主要靠股二头肌、腘肌的收缩来完成。另外,膝关节的屈伸还依赖于胫股关节与髌股关节的协调运动。胫股关节分内、外侧胫股关节,外侧胫股关节面的前1/3呈逐渐上升的凹面,而后2/3则呈逐渐下降的凹面;内侧胫股关节则呈一种碗形的凹陷。而凸起的股骨关节面和凹陷的胫骨关节面彼此吻合,使膝关节得以在矢状面上做屈伸活动;然而外侧胫骨关节面的特征凹陷结构又使得外侧胫股关节面并非完全吻合,从而允许膝关节的屈伸活动不是同轴运动而是具有多个瞬时活动中心的运动。
髌股关节是由髌骨关节面和股骨内、外髁构成的。在膝关节做屈伸运动时,髌骨在股骨内、外髁间呈S型滑动。其在整个运动过程中延长股四头肌力臂帮助伸膝,另外增加髌骨与股骨间接触面积使股骨所受压力均匀分布。这种结构就像杠杆原理,髌骨为支点,股四头肌为杠杆,共同协调伸膝活动。
“伸膝装置”
填充于胫股关节间隙之间的半月板,以及关节内的关节液共同起吸收震荡以及缓冲应力的作用。站立位时,半月板覆盖了大部分胫骨平台,并且借自身软骨的弹性生理特性大大降低作用于胫骨平台上的应力,从而保护了关节软骨面。
半月板的减震作用