二、关节运动学
（一）上肢运动学
1.肩关节运动学
肩关节（盂肱关节），属于球窝关节，关节盂小，肱骨头大，关节稳定性小，活动性大。
（1）肩关节的组成（见图4-6）
①肩锁关节由肩胛骨和锁骨构成。
②胸锁关节由胸骨和锁骨构成。
③盂肱关节由狭隘的肩关节肱骨头和盂唇构成。
图4-6 肩关节的组成
④肩胛胸壁关节。
（2）肩关节的运动（见图4-7）
前屈（0°～180°）：三角肌前束。
后伸（0°～50°）：三角肌后束。
外展（0°～180°）：三角肌中束。
内收（30°～45°）：胸大肌。
内旋（0°～80°）：小圆肌。
外旋（0°～80°）：肩胛下肌。
图4-7 肩关节的正常活动范围
A.屈曲 B.后伸 C.外展 D.内收 E.外旋 F.内旋
（3）肩肱节律
在正常的肩关节中，最初的外展30°和前屈60°是由盂肱关节单独完成（前提条件），当外展、前屈继续进行时，肩胸关节开始参与并以与盂肱关节活动成1∶2的比例活动。
（4）凹凸定律
当肩关节外展时，肱骨头相对于盂唇是凸面在凹面上运动，其滚动方向与滑动方向相反，肱骨头向上滚动的同时并向下滑动。
2.肘关节运动学
（1）肘关节的组成（见图4-8）
①肱尺关节：由肱骨滑车和尺骨半月切迹构成。
②肱桡关节：由肱骨小头和桡骨头凹构成，是球窝关节。
③桡尺近端关节：由桡骨头环状关节面与尺骨的桡骨切迹构成，属于车轴关节。
图4-8 肘关节的组成
（2）肘关节的运动（见图4-9）
屈曲（0°～150°）：肱二头肌。
伸展（0°～15°）：肱三头肌。
旋前（0°～80°）：旋前圆肌。
旋后（0°～90°）：旋后肌。
图4-9 肘关节和前臂关节的正常活动范围
①肘关节屈（a）和伸（b） ②前臂旋前（a）和旋后（b）
（3）囊内压
同所有关节一样，肘关节也具有囊内气压，当关节囊顺应性最佳或张力较低时，该压力最低，在屈曲80°时该囊内气压最低。对于患关节炎或关节肿胀的患者而言，该关节位置通常是舒适位，但是这可能使患者发生肘关节屈曲性挛缩。
（4）肘关节“四柱理论”
①前柱：尺骨冠状突，肱骨和前关节囊。
②后柱：尺骨鹰嘴，肱三头肌和后关节囊。
③内柱：尺骨冠状突，内髁和内侧副韧带。
④外柱：桡骨小头，肱骨头和外侧副韧带。
损伤暴力越大，累及的柱就会越多，肘关节稳定性越差，预后越差。
3.腕关节运动学
腕关节关节腔宽广，关节囊松弛，关节囊前、后、桡、尺侧都有韧带加固，腕掌侧韧带比桡腕背侧韧带坚韧、限制桡腕关节后伸运动。
（1）腕关节的组成（见图4-10）
①桡腕关节：桡骨腕关节面及尺骨头下方的关节盘组成关节窝与手舟骨、月骨及三角骨的近侧面组成的关节头构成。
②腕骨间关节：近侧的手舟骨、月骨及三角骨和远侧的大多角骨、小多角骨、头状骨、钩骨组成。
③腕掌关节：由远侧列腕骨与5个掌骨底组成。
（2）腕关节的运动（见图4-11）
屈曲（0°～70°）：桡侧腕屈肌、尺侧腕屈肌。
伸展（0°～45°）：桡侧腕伸肌、尺侧腕伸肌。
尺偏（0°～40°）：尺侧腕屈肌、尺侧腕伸肌。
桡偏（0°～20°）：桡侧腕屈肌、桡侧腕伸肌。
图4-10 腕关节的组成
图4-11 腕关节的正常活动范围
A.掌屈 B.背伸 C.尺偏 D.桡偏
（3）腕的稳定性
①腕关节中近侧关节和腕中关节的存在形成了双铰链的系统，能提供其固有的稳定性。
②复杂的韧带限制和精确的多关节面使关节相对稳定。
③腕关节联合体是由桡骨末端、尺骨末端以及两排腕骨组成。桡、尺骨末端关节是由尺骨和桡骨的C形凹槽构成的，最佳的关节接触和稳定性大约出现在前臂旋前和旋后的手腕中立位。
4.指关节运动学
（1）指关节的组成：掌指关节、指骨间关节
①掌指关节：由掌骨头与近节指骨底构成，共5个。拇指掌指关节属于滑车关节，可作屈伸运动；其余四指为球窝关节，可作屈、伸、收、展、环转运动。
②指骨间关节：由各指相邻两节指骨底和指骨滑车构成，共9个，属于滑车关节，可作屈伸运动。
（2）指关节的运动
①拇指关节的运动。
Ⅰ掌指关节：屈曲（0°～60°）：拇长屈肌、拇短屈肌。
伸展（0°～20°）：拇长伸肌、拇短伸肌。
Ⅱ指骨间关节：屈曲（0°～90°）：指浅屈肌、指深屈肌。
伸展（0°～10°）：指伸肌。
②其余指关节的运动。
Ⅰ掌指关节：屈曲（0°～90°）：蚓状肌。
伸展（0°～15°）：骨间背侧肌。
伸指位时，外展内收（0°～20°）。
屈指位时，外展内收（1°～2°）。
Ⅱ近端指骨间关节：屈曲（0°～120°）：指浅屈肌。
Ⅲ远端指骨间关节：屈曲（0°～90°）：指深屈肌。
（3）手的体位
①手“休息位”：指在自然放松状态下，腕关节背伸10°～15°，轻度尺偏，掌指关节及近侧指间关节呈半屈曲，从食指到小指，越向尺侧屈曲越多，拇指轻度外展，指腹接近食指远端指间关节桡侧，如手握笔姿势（见图4-12）。
临床意义：
Ⅰ是分析手部创伤的基础。
Ⅱ是修复肌腱确定张力的位置。
②手“功能位”：腕关节背伸20°～30°，拇指处于对掌位，拇指掌指关节及指间关节微屈，其他手指略微分开，掌指关节、近端指尖关节和远端指尖关节微屈曲，如手中握球姿势。手的功能位是保持侧副韧带尽量伸展，维持对指，避免短缩后限制关节活动（见图4-13）。
图4-12 A.休息位
图4-13 B.功能位
临床意义：(https://www.daowen.com)
Ⅰ手根据不同需要，能很快产生不同动作，是张手、握拳或捏物等的基础位置。
Ⅱ是手部各种组织创伤外固定包扎的原则。
（二）下肢运动学
1.髋关节运动学
（1）髋关节的组成（见图4-14）
由髋骨的髋臼和股骨头构成。
辅助结构：关节唇、髂股韧带、耻骨韧带、坐骨韧带、股骨韧带。
关节为球窝关节，关节头小，关节窝深而大，关节囊厚而坚韧，前部和上部较为强，后部和下部较为薄弱。当髋关节伸直时，关节囊紧张，当髋关节屈曲、内收及轻度内旋时，关节囊松弛，韧带多而强大，稳固坚定，灵活性小。
（2）髋关节的运动（见图4-15）
屈曲（0°～125°）：髂腰肌。
伸展（0°～15°）：臀大肌。
内收（0°～45°）：大收肌、长收肌、短收肌。
外展（0°～45°）：臀中肌。
内旋（0°～45°）：阔筋膜张肌、缝匠肌。
外旋（0°～45°）：股二头肌、闭孔内外肌、上下孖肌。
图4-14 髋关节的组成
图4-15 髋关节的正常活动范围
A.屈曲 B.后伸 C.外展 D.内收 E.外旋 F.内旋
（3）髋关节静力稳定
①双脚站立时的静力学分析
两腿站立期间，身体的重力线通过两侧股骨头连线以后，髋关节通过关节囊和韧带的稳定就能保持直立，不需要肌肉活动产生力矩。直立时每个股骨头作用力的大小约是人体重量的1/3。
②单脚站立时的静力学分析
单腿站立时，站立侧股骨头承重约为体重的4倍。人在单腿站立时可认为是一个类似杠杆的结构。股骨头是杠杆的支点，在冠状面，有股骨头到髋外展肌的力臂与其到骨盆侧的重力臂的比约为1∶3，故两端的承重比为3∶1，即外展肌需承受3倍体重的重量。
（4）髋关节动力学
行走时，股骨头受力受步行加速度的影响。在正常情况下，在步行的支撑期足跟着地时，股骨头受力约为体重的5.8倍。在跑跳时，股骨头的承重可达体重的10倍或更多。行走时在健侧使用手杖可以减少患侧股骨头的受力。
2.膝关节运动学
（1）关节的组成（见图4-16）
①胫股关节：由胫骨上端和股骨下端组成。
②髌股关节：由髌骨与股骨下端组成。
③上胫腓关节：由胫骨与腓骨构成。
（2）膝关节的运动（见图4-17）
①屈曲（0°～135°）：腘绳肌。
②伸展（0°～15°）：股四头肌。
图4-16 膝关节的组成
图4-17 膝关节的正常活动范围
A.屈曲 B.伸直
（3）髌骨的运动轨迹
髌骨在膝关节做屈伸运动时可做上下滑动。屈膝时，髌骨往下滑动；伸膝时，髌骨往上滑动。
（4）膝关节的扣锁机制
膝关节的旋转活动是伴随膝关节屈伸活动进行的，为不随意运动。膝关节结构和韧带共同作用，当内、外侧副韧带紧张，关节稳定时，几乎无旋转运动。
当膝关节伸直至最后10°～15°时，股骨内侧髁发生内旋，胫骨相对外旋。每伸直1°，股骨约有0.5°的内旋。膝关节完全伸直时，这一活动也停止，共内旋5°～10°。这一过程有如拧紧螺丝的动作，称为扣锁机制。
（5）膝的对线和畸形
膝关节伸直时，在冠状面上，股骨干和胫骨干之间有一向外开放的角。正常角度为170°～175°左右。
膝外翻时：此角小于165°（见图4-18）。
膝内翻时：此角大于180°（见图4-18）。
图4-18
图4-19
（6）Q角
髂前上嵴与髌骨中点的连线与胫骨结节与髌骨中点的连线形成的夹角为Q角（见图4-19）。正常Q角大小因性别而有所不同：女性为12°～18°，男性为10°～15°。Q角过大常可导致髌股关节疼痛、髌骨软化及髌骨脱位的发生。
3.踝关节运动学
踝关节也称距小腿关节，是位于胫骨、腓骨和距骨间的关节连接结构。
（1）踝关节的组成（见图4-20）
①距小腿关节：由胫、腓骨下端和距骨滑车构成，关节面前宽后窄，属于滑车关节。
②距下关节：由跟骨和距骨构成。
③附横关节：由距骨、舟骨、跟骨、骰骨构成。
（2）踝关节的运动（见图4-21）
①背屈（0°～20°）：胫前肌。
②跖屈（0°～50°）：小腿三头肌。
③内翻（0°～60°）：胫前肌。
④外翻（0°～30°）：腓肠肌。
（3）关节的特点
图4-20
胫骨的下关节面及内、外踝关节面共同形成的“冂”形的关节窝，容纳距骨滑车（关节头），由于滑车关节面前宽后窄，当足背屈时，较宽的前部进入窝内，关节稳定；但在跖屈时，如走下坡路时，滑车较窄的后部进入窝内，踝关节松动且能作侧方运动，此时踝关节容易发生扭伤，其中以内翻损伤最多见。
图4-21 小腿关节的正常活动范围
4.足和足弓
（1）足的组成部分
①后足：由距骨、跟骨和距下关节组成。
②中足：由跗骨组成，包括跗横关节和较小的远端跗骨间关节。
③前足：由跖骨和趾骨组成，包括跗跖关节和其远端的所有关节。
（2）足弓
人类进化过程中，为了负重行走和吸收震荡，足跗骨和跖骨借助韧带牢固相连，构成具有少许活动的凸向上方的弓形骨骼结构，称为足弓。
①足弓的分类：根据足弓位置及功能，将足弓分为纵弓和横弓。
Ⅰ纵弓：包括内侧纵弓和外侧纵弓两部分，均止于跟骨结节（见图4-22）。
内侧纵弓由跟、距、舟三块楔骨及第一至第三跖骨组成。距骨头是足弓的最高点，跟骨是弓的后支柱，其他组成部分则形成弓的前支柱。此弓前端的承重点主要在第一跖骨头。内侧纵弓的特点是较长较高，活动性大，富于弹性，又称为弹性足弓，为足弓的主要运动部分，使足可以适应不同的路面，并把来自胫骨的负荷传至足的前、中后部，有缓冲作用。内侧足弓异常常见的临床表现为：扁平足（足弓下榻），高弓足（足弓过大）。
外侧纵弓由跟、骰骨及第四、五跖骨构成，弓的最高点在骰骨。跟骨亦作为后支柱，其内侧结节形成后支点，第五趾骨头为前支点，是此弓前端的承重点。外侧纵弓的特点是较低较短，站立时几乎近地面，弹性差，活动度小，比较稳定。主要作用是承载重力，又称支撑足弓。
图4-22
Ⅱ横弓：在前足的横切面上，由骰骨、三块楔骨与跖骨排列而成，向前足背隆起的弓形，其最高点在中间楔骨。
（3）足弓的维持
足弓由肌腱、肌肉、筋膜、韧带及骨骼共同支持，其稳定性的维持可分为骨性因素和软组织因素两个方面。
①骨性因素：构成足弓的骨性结构具有不同的形状和大小，依次排列，相互嵌合，构成形状和功能各不相同的关节，为足弓的稳定提供了明显的静态维持作用。
②软组织因素：韧带是保持构成足弓各块骨块间联系的重要组织，足背突出，负重少，韧带薄弱，跖侧负荷大，对足弓的维持也特别重要，故韧带肥厚坚强。
（4）足弓的功能
具有支持体重、缓冲震荡、保护作用、增强适应和推进作用。
（5）足底筋膜
提供了足主要的支撑力，覆盖足底和足的边缘，有浅层和深层内、中、外部的纤维束覆盖于第一层足固有肌上，中部纤维附着于足底韧带，而足底韧带覆盖跖趾关节和相邻的趾屈肌的腱鞘。因此，脚趾的背屈将拉伸深筋膜，把张力加于内侧纵弓。