



盂肱关节是人体最复杂的关节之一。盂肱关节、肩胛胸壁关节、胸锁关节和肩锁关节组成了肩关节复合体。这些关节对肩部发挥正常的功能起到至关重要的作用。盂肱关节是人体中活动度最大的关节。
上肢的整体功能依赖于肩关节复合体,它使躯干与手臂紧密相连,让手的功能充分发挥。上肢的关节机制决定了手的位置、功能和直接将手置于身体前方的能力,因此,可以在身体前方观察手的功能(Kelley,1971)。肩关节复合体通过定位和引导肱骨控制着手的一些功能。肘关节将手相对于躯干定位;桡尺关节决定了手掌的位置(Dempster,1965;DePalma,1973)。包含了投掷、挥拍以及游泳等动作的运动需要盂肱关节的过度活动。例如,投掷棒球需要的过度活动由躯干上部多个关节协同完成,最显著的是盂肱关节和肩胛胸壁关节的协同活动,此外胸椎和腰椎对动作的完成也有帮助(Fleisig et al.,1995)。
肩关节复合体允许上肢有大范围的活动,其活动度超过了人体中任何一个关节(Bateman,1971)。这个活动范围比大多数日常功能性活动的范围要大得多。举个例子,当肩关节复合体中的肱骨被固定时,用手也可以完成有限的日常活动。如果肩关节功能缺失,颈椎、肘关节、腕关节和手指关节功能会代偿肩关节损失的运动功能(Bateman,1971;Bechtol,1980)。
肩关节复合体由4个关节组成,它们以精确、协调和同步的方式行使功能。手臂的位置变化涉及锁骨、肩胛骨和肱骨的运动。这些运动是由胸锁关节、肩锁关节、盂肱关节形成的复合机制以及肩胛胸壁关节的滑动机制共同完成的(Bechtol,1980;Inman et al.,1944;Warwick et al.,1973)。
胸锁关节
胸锁关节是唯一一个可将肩关节复合体连接到中轴骨的关节(Moore,1980;Perry,1973)。尽管这种微动关节结构被归为平面关节,但是它的功能类似于球窝关节(Abbott et al.,1954;Warwick et al.,1973)。胸锁关节的关节面缺乏一致性。锁骨内侧端一半的曲面会从胸骨锁切迹的浅窝中凸出。关节盘附着在锁骨非关节部位的上部。这种关节面类似于鞍状,前后都是曲面,并且向下凹陷(Dempster,1965;Ljungren,1979;Warwick et al.,1973)。
锁骨内侧端与胸骨、第一肋骨及其肋软骨相连。韧带分别在前方、后方、上方和下方巩固了关节囊。能起到稳定关节、抵抗锁骨内侧端移位以及限制锁骨运动的主要结构是关节盘和肋锁韧带(图1.1)(Bearn,1967;Warwick et al.,1973)。
图1.1 胸锁关节
关节盘是一个很强韧、接近环状的纤维软骨,它能够完全把关节腔分离开来(Mo-seley,1968)。关节盘向上附着于锁骨内侧端上部并向下延伸到胸骨和第一肋软骨的关节面之间(Warwick et al.,1973)。这种结构赋予了关节盘一种类似于铰链的功能,这种功能可以让关节在全范围内活动。关节面和关节盘之间的压缩区域会随着锁骨的运动而变化。锁骨上提和下降时,大部分运动发生在锁骨和关节盘之间。锁骨向前和向后运动时,大部分运动发生在关节盘和胸骨的关节表面(Dempster,1965)。拉紧的韧带、关节盘上的压力和各关节面对保持运动平面的稳定性很重要。
关节盘可以稳定关节,对抗施加在肩关节上的力,这种力从中间通过锁骨传递到胸骨。如果没有这种连接结构,锁骨相对于胸骨容易过度移动,导致胸锁关节脱位。对锁骨施加力容易造成锁骨内侧端骨折和喙锁韧带失去附着,但很少引起胸锁关节脱位(Bateman,1971)。
肋锁韧带是一种坚韧且有两条纤维束的韧带,两端分别附着于锁骨内侧端和第一肋骨。该韧带的前侧部分会向上和向外侧运动,后侧部分则向上和向内侧运动。该韧带是肩部主要的稳定结构,它将锁骨内侧端和第一肋骨紧密连接在一起。当上肢抬起或肩胛骨前伸时,该韧带会被拉紧(Warwick et al.,1973)。
关节囊由倾斜的胸锁前韧带和胸锁后韧带支撑。两个韧带都从锁骨的内侧端向内、向下至胸骨柄,限制锁骨的前后运动。这种关节间韧带会穿过胸锁关节的上部,与关节内侧端相连。这种有附着于胸骨柄上边缘的深层组织的韧带给关节的上部提供了稳定性(Moore,1980;Warwick et al.,1973)。
胸锁关节中,锁骨可进行上提和下降、向前和向后的运动,以及锁骨可沿着长轴旋转。这两种角度运动的轴都靠近肋锁韧带在锁骨上的附着点(Moore,1980)。
肩锁关节
肩锁关节是一种微动的平面关节,关节面为锁骨外侧端的凸形椭圆面和肩胛骨的肩峰凹面(Moore,1980;Warwick et al.,1973)。它的关节线呈倾斜状并有轻度的弯曲。肩锁关节的曲度可以让肩峰和肩胛骨在锁骨外侧端滑动。这种运动可以让关节盂持续朝向肱骨头的位置。关节自然的倾斜易造成上肢传递的力带动肩峰下方的锁骨向外侧端脱位。肩锁关节如图1.2所示。肩锁关节也包含了一个大小可变的纤维软骨盘,但是这个软骨盘并没有将关节完全分割成两个部分(Moore,1980;Moseley,1968)。肩锁关节之所以很重要,是因为它除了在锁骨和肩峰之间传力之外,还支撑着整个手臂的运动(Kent,1971;Warwick et al.,1973)。
肩锁关节由关节囊和肩锁韧带加强,其中肩锁韧带可以增加关节上部的稳定性(Abbott et al.,1954;Warwick et al.,1973)。稳定肩锁关节并且将关节连接到关节囊的主韧带结构是喙锁韧带。尽管这种韧带位于关节内侧而且与关节分离,但它是防止锁骨与肩峰失去连接的最有效的结构(Bateman,1971;Frankel et al.,1980;Inman et al.,1944;Kent,1971;Moore,1980;Warwick et al.,1973)。
图1.2 肩锁关节
喙锁韧带包含两个部分:斜方韧带和锥状韧带。这两个部分在功能和结构上各有不同,但是在对应的边界上却是相同的。从前面看,韧带之间充满了脂肪组织以及常见的滑囊。滑囊也位于喙突和锁骨下表面之间。在高达30%的受试者中,这些骨骼可能会紧密对抗并形成喙锁关节(Dempster,1965;Frankel et al.,1980)。喙锁韧带将肩胛骨悬挂于锁骨上并将上斜方肌的力传递给肩胛骨(Dempster,1965)。
喙锁韧带的前外侧部分的斜方韧带大且薄,为四边形。它几乎水平地通过冠状面,附着于锁骨内表面的斜方线上(Moore,1980;Warwick et al.,1973)。这个韧带的基本功能是防止肩峰处锁骨的脱位(Bateman,1971;Kessler et al.,1983)。锥状韧带部分位于斜方韧带的后内侧。它是一种厚且呈三角形的韧带,底部连接在锁骨内表面的锥状结节上,顶部连接肩峰上方“指状”凸起和喙突(如喙突根部的后内边缘)。锥状韧带垂直生长并会发生自旋(Kessler et al.,1983;Warwick et al.,1973)。锥状韧带限制了肩峰处锁骨向上的运动。当上肢抬高时,肩胛骨的旋转使喙突发生移动并加大了锁骨和喙突之间的距离。这个移动增加了锥状韧带的张力,使锁骨沿长轴向后旋转。从上面看,锁骨呈现类似曲柄的形状。拉紧的喙锁韧带作用在曲柄状锁骨的外侧曲柄上,并且影响锁骨沿自身长轴的转动(Abbott et al.,1954;Dvir et al.,1978)。锁骨的旋转可以让肩胛骨持续旋转并且增大手臂抬高的程度。在手臂抬到最高时,锁骨会沿自身长轴旋转50度(Abbott et al.,1954)。当锁骨不能转动时,手臂只能主动外展120度(Inman et al.,1944;Warwick et al.,1973)。
肩锁关节的运动是上肢运动的重要组成部分。当胸锁关节的运动受胸锁韧带限制时,肩锁关节在手臂抬高运动中的主要作用是允许肩胛骨外展约100度后继续侧旋。肩锁关节可在3个平面运动,运动可发生在肩峰和锁骨外侧端之间,围绕水平轴、冠状轴或矢状轴。然而从功能上来看,肩锁关节两个主要的运动是肩关节屈曲和伸展时的滑动运动及跟随肩关节外展时肩胛骨和肱骨之间变化的升降运动(Bateman,1971;Frankel et al.,1980;Moore,1980)。
盂肱关节
盂肱关节(图1.3)是一个多轴的球窝形滑膜关节。这种关节的几何结构使其可进行大范围的活动,但是其内在的稳定性较差。尽管关节表面、肱骨头和肩胛骨关节盂相互挤压产生弯曲,但它们都是椭圆形的,而不是真正的球形(Warwick et al.,1973)。因为肱骨头比关节窝要大很多,所以只有部分的肱骨头可以在关节的任何位置与关节窝形成关节连接。任何情况下,只有25%~30%的肱骨头可以和关节窝连接(Bost et al.,1942;Codman,1934;Steindler,1955)。盂肱关节的关节面不是完全重合的,关节的连接不是严丝合缝的。只有当肱骨头完全抬起时,关节表面才能完全重合(Gagey et al.,1987;Johnston,1937)。
盂肱关节具有典型的不协调性特点,其表面不是对称的,并且有一个可移动的旋转轴。关节上的肌肉是关节保持稳定的基础(Moore,1980)。肱骨关节面的曲率半径为33~35毫米。肱骨头和肱骨颈可以形成一个130~150度的角,并且相对于肘关节横轴向后偏斜(后倾)20~30度(Norkin et al.,1983;Sarrafian,1983)。
图1.3 盂肱关节
由于肱骨后倾可以影响盂肱关节的活动,因此受到了越来越多的关注。这一点在过顶型运动员身上尤为明显。他们表现出过度的外旋和受限的内旋。克罗克特及同事(Cro-ckett et al.,2002)对专业棒球投手进行的研究发现,他们双侧肱骨的后倾角度是不同的。研究人员表示,双侧肱骨后倾角有17度的差别,优势肩外旋增大而内旋减少。这种差别在非投掷项目的运动员身上是看不到的。其他研究人员也发现过顶型运动员两侧肱骨后倾角度有差异,并且优势侧后倾角度更大(Osbahr et al.,2002;Pieper,1998;Reagan et al.,2002)。
关节窝呈梨状,类似于一个翻转的逗号(图1.4)。关节窝的表面区域是肱骨头的25%~33%,垂直直径是肱骨头的75%,横径是肱骨头的55%。75%的受试者的关节窝相对于肩胛骨平面平均后倾了7.4度(Saha,1971,1973)。另外,和肩胛骨内侧缘相比,关节窝向上倾斜了约5度(Basmajian et al.,1959),这被称为“倾角”。有人认为,这种关系对维持关节的水平稳定性和防止肱骨头向前脱位是很重要的(Saha,1971,1973;Sarrafian,1983)。然而,这个观点在后续的研究中并没有得到支持(Cyprien et al.,1983;Randelli et al.,1986)。关节窝里面的关节软骨在关节窝边缘区域最厚,在中部区域最薄。
由于损伤常涉及肩峰与肱骨头,研究人员对肩峰进行了广泛的研究。比利亚尼和同事(Bigliani et al.,1986)在研究中将肩峰的形状分为3型(图1.5)。Ⅰ型肩峰底面平坦,患肩峰下撞击综合征和肩袖损伤的风险较低。Ⅱ型肩峰底面呈弧状。Ⅲ型肩峰底面呈钩状,患肩峰下撞击综合征和肩袖损伤的风险较高。尼科尔森和相关人员(Nicholson et al.,1996)研究发现,肩峰的形状是先天决定的,不会随着时间而改变。肩峰有骨骺,有时不会融合,因此会导致肩峰畸形,通常称之为肩峰骨(Lieberson,1937)。
图1.4 盂窝伴盂唇和周围的韧带与肌腱
图1.5 肩峰形状
肩胛胸壁关节
从正上方来看,肩胛骨的静止位置相对于躯干向前旋转了30~40度(Laumann,1987;Saha,1983;Steindler,1955)。同时,肩胛骨也向上旋转约3度并向前倾斜约20度,这一平面被定义为肩胛骨平面(Laumann,1987;Morrey et al.,1990)。肩胛骨的位置与体位、软组织紧张度、肌肉活动以及疲劳程度紧密相关。这些概念在后续的部分(第2章)中会有讨论。这里需要着重注意的是随着上肢的抬高,肩胛骨产生上提、上回旋和前伸的运动。
肩胛骨对正常的肩关节功能起着重要的作用,并且是很多重要肌肉的附着点,这些肌肉对盂肱关节和肩胛胸壁关节的稳定和运动起着重要的作用。相关内容后面会详细讨论。全面了解正常和异常的肩胛胸壁关节的运动和节律,对全方位地评估患者肩部损伤有极其重要的作用。正常的盂肱关节运动和节律是无痛的正常肩关节功能所必需的。