ひざ関節の機能と解剖は憶えておきたい。


 

ひざ関節の機能と解剖

ひざ関節の動き

ひざ関節の屈伸運動は平たんな脛骨関節面上を屈曲の

大腿骨顆が後方から前方に移動しながら移動することにより

行われる。空回り運動の割合は屈曲位で多く、伸展するに従い減少する。

屈伸の軸は大腿骨顆後部を円に近似したときの円の中心とほぼ一致する。

15°屈曲位から最大伸展位までは、内顆の転がり運動に対し、外顆は

空回りするだけでやや後退する。その結果脛骨は大腿骨に対して15°外旋する。

筋肉組織

大腿四頭筋は大腿直筋、外側広筋、内側広筋、中間広筋よりなり

膝周囲の筋肉中最大の筋肉である。拮抗筋である屈筋群の約3倍の

筋力を持ち、起立歩行動作などの力源として重要。内側屈筋群として

縫工筋、薄筋、半腱様筋が脛骨に鷲足を形成し付着し半膜様筋と

共に屈曲と下腿の内旋を行っている。外側では大腿二頭筋と膝窩筋が

屈曲と下腿の外旋を行っている。

関節軟骨

ひざ関節の動きは非常に滑らかで、軟骨の摩擦係数は

約0.001と極めて低い。この低摩擦性は複雑な機構により

軟骨から絞り出された関節液による絞り膜潤滑が生じ

立脚相では軟骨の変形による接触面積の拡大が起こり

弾性流体潤滑を行う。Toe oofでは関節面間の関節液は

排出され境界潤滑が作用し、swing時は再び関節面間に関節液が

侵入し、くさび膜潤滑となる。

関節軟骨は主としてコラーゲンとプロテオグリカンから

構成される三次元構造の中に水分が閉じ込められた

構造をしている。大腿脛骨関節にかかる負荷は大きく

平地歩行で体重の数倍、1mの高所より飛び降りた場合は

20倍とされている。軟骨に負荷がかかると、瞬間的に

陥凹した後ゆっくりと圧縮され水分は周囲の軟骨および

関節腔に移動することにより負荷を吸収する。

軟骨下骨もひずみを起こすことにより、加わった負荷の

吸収に役立っている。

半月板

ひざ関節の屈曲に従い、大腿骨顆が脛骨関節上を前方から

後方に移動する事を述べたが、半月板もこれに伴い前方から

後方に移動する。内側半月板の移動は外側半月板に比べ少ない。

膝を屈曲すると移動が少ない内側半月板は後節が大腿骨顆と脛骨の間に

挟まれ変性断裂が生じやすい。

半月板の主な機能は大腿骨から脛骨への荷重伝達に際し

接触面積を2倍以上に拡大することで、荷重を分散することである。

半月板全切除を行うと荷重分散能が失われるため

最大接触圧は内側半月板では約2倍、外側半月板では約1.5倍となる。

十字靭帯

膝の屈伸は前及び後十字靭帯によって誘導される。

また前十字靭帯は大腿骨に対する脛骨の前方および内旋に

対する制動靭帯であり、後十字靭帯は後方制動の主要靭帯である。

前十字靭帯損傷により前方および内旋制動が失われると

Givingwey 等の臨床症状が出現する。

前十字靭帯にかかる力は、階段昇降で67N、ジョギングで630Nである

青年での破断強度は2500Nと報告されている。前十字靭帯は2または

Intermediate bundleを加えた3束から構成される。

後十字靭帯はanterolateral bundle、posteromedial bundleの2束からなる。

更に外側半月板後節から後十字靭帯の前方および後方にも

靭帯構造がみられることがある。十字靭帯再建時の再建靭帯の等長性は

主に大腿骨で決まり、アイソメトリックポイントは前十字靭帯では

大腿骨外顆内壁後上方部、後十字靭帯は大腿骨内顆内壁中央わずか

後上方よりとされている。

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