足踝生物力学

1 足踝部的生物力学 同济大学附属同济医院骨科 俞光荣 演讲提纲 •足的进化与结构

•人行进运动学及步态

•足踝的功能解剖 •踝关节的生物力学特点 •距下关节的生物力学特点 •足部稳定机理 •足弓的解剖与生物力学特点

•足踝部联合运动特点 •主要足中前关节的生物力学特点 足的进化与结构 足的演进－第一跖骨的增厚、肥大 足的演进－足跟的肥大 •站立时跟骨负担约50％体重，行走时可至约4倍体重 •根据Wolf 定律，长期行走使跟骨增大、骨小梁排列改变 •但结构远不够完美，因此，跟骨是最易骨折部位之一 2009 Synthes Foot &

Ankle Seminar

足的演进－楔骨靠拢 •正常负重使跗骨逐渐转位楔形，且由坚强韧带固定为拱形整体 •第1、2楔骨间存在微动，使第1跖骨不稳定

•有人认为此结构与扁平足和拇外翻有关

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足的结构与功能特点 •26(＋2)块骨与关节的复合体

•依靠: –稳定的结构 –力的缓冲作用 –适应地面 •前、中、后足的主要功能 –后足：承重和平衡稳定 –中足：吸收振荡

–前足：推进、把持和承重 韧带 骨关节

肌肉 稳定结构 足踝的解剖学和生物力学特点 •不规则骨为主，以至活动度相对较小

•稳定性 ✓静力性：骨性、软组织性 ✓动力性：内在肌、外在肌 ✓以静力韧带稳定为主 ✓以复合体维持为主 •活动单向少，多向以及复合活动为主 •骨折特点：隐匿、撕脱、复合不稳定 现代足结构的意义 运动力 –最低的能量消耗 –最低的躯干抬起 稳定性 –行走功能 –支撑体重 –肌肉收缩的稳定平台 人行进运动学及步态 人行进运动学－侧方身体移位 •A ：双足靠拢行走时，

身体发生轻度侧方移动 •B ：双足分开行走时，

身体明显增加侧方移动

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步态分期 •步态周期=站立相+摆动相 •站立相=接触期+支撑中期+推进期 =双足站立初期+单足站立期+双足站立末期

–推进期=主动+被动推进期 –接触期=足跟+足底着地期 一个步态周期中双侧足的步态分期

60％ 40％ 足底压力分布变化 •步态周期12% ：全足底开始触地 •步态周期22% ：足底压力大部分从足跟转到跖骨头 •步态周期32% ：足底压力多转到跖骨头 •步态周期42% ：足底压力开始转到足趾上 •步态周期51%：跖骨头和足趾所受压力几乎相同 行走生物力学 •压力中心的变化 •迅速的前进

•从跟部-跖骨-足趾 •站立期30%，负重位于 在足趾上 足踝的功能解剖 足与踝关节－－整体 •距小腿关节

•距下关节

•跗横关节

•跖跗关节

•跖趾关节

结构、功能密切联系

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胫腓骨间膜 •下胫腓联合 •应力传递 •踝骨折的一种类型 足踝部的结构 距小腿关节 •距骨呈楔形，坐于踝穴内

•距骨前部较后部宽 •内踝高于外踝

•负重时，关节稳定性由关节面提供

•非负重，关节周围韧带提供87％的

稳定性 距小腿关节 –距骨, 胫骨, 腓骨

关节结构侧重于稳定而非运动 踝关节稳定因素 •非负重踝关节稳定性 –外侧韧带前稳定占70% to 80% –三角韧带后稳定占 50% to 80% –两韧带旋转稳定占50% to 80% •负重踝关节稳定性 –踝关节的几何形状占100% 平移， 60% 旋转稳定 –跖屈位不稳定 –背伸位很稳定 三角韧带生物力学特点

•三角韧带的浅层和深层共同限制距骨外翻和后移 •三角韧带浅层可防止距骨的外旋和外翻 •三角韧带深层主要限制距骨外翻、后移和外移 •深层为内侧稳定的主体 踝关节的生物力学特点 距小腿关节滑车结构

•距骨就像截头去尾的一个圆锥体

•当踝关节活动时，距骨顶沿其外侧基

底发生旋转

•踝关节在正常活动时距骨始终与踝穴

完全匹配

距骨前宽后窄，踝关节跖屈时关节不稳定？

NO ！！

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距小腿关节力学特点 •内踝高于外踝

•以内侧为支点的内翻运动幅度大于外翻 •约85-90％踝关节扭伤为外侧结构受累 •踝关节扭伤时，外踝对韧带提供较多保护 •踝关节内翻损伤时需高度怀疑外踝骨折 踝关节运动范围 •屈伸运动约50°，个体差异较大 •同肌肉强度、骨性结构对位情况、韧带稳定性及年龄有关 •10°背伸是完成正常步态所必须的 CLINICAL ORTHOPAEDICS AND RELATED RESEARCH Number 424, pp. 27–31

正常步态中的踝关节运动 M.D. Castro / Foot Ankle Clin N Am 7 (2002) 679–693

力学特点 重视外踝的作用 •外踝长度是维持下胫腓稳定的关键因素 •外踝旋转或短缩都会显著影响踝穴的接触特性 踝关节运动轴

同冠状面夹角20-30度

同水平面夹角8度

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