距下關節生物力學及不穩定機制的研究進展

王陶黎 羅英敏 俞沁圓 仲榮洲 王予彬

（1 上海市養志康復醫院（上海市陽光康復中心）骨與關節康復科，上海 201620；2 同濟大學醫學院 康復治療學系，上海 200092；3 香港理工大學 康復治療科學系，中國 香港 999077）

距下關節生物力學及不穩定機制的研究進展

王陶黎1,2羅英敏3俞沁圓1,2仲榮洲1王予彬1

（1 上海市養志康復醫院（上海市陽光康復中心）骨與關節康復科，上海 201620；2 同濟大學醫學院 康復治療學系，上海 200092；3 香港理工大學 康復治療科學系，中國 香港 999077）

距下關節結構與功能較為復雜，有著承擔重量。距下關節不穩會嚴重影響患者身心健康。本文首先對距下關節生物學研究情況進行闡述，分析了其活動范圍，接觸特點和壓力分布情況與四周關節的關聯性。然后探析了距下關節不穩發生機制，總結預防與治療方案。

距下關節；生物力學特點；關節不穩；處理方式

距下關節為人體足部結構復雜關節，其在站立或行走時，均會體現出重要作用。因其檢測方式和復雜性限制，因此至今對距下關節的運動范疇，規律以及和相鄰關節的關系等均未得到充分驗證。結合實際情況，本文就距下關節生物力學及其不穩定機制研究進行綜述。

1 距下關節解剖

在距骨與跟骨之間的“距跟關節”存在前、后2個不同的滑膜腔，其間由跟距骨間韌帶隔開。前部分包括跟骨前、中關節面并與距舟關節共1個滑膜關節腔，故又稱為“跟距舟關節”。后部分由較大且凸面的跟骨后關節面與后下方凹面的距骨關節面組成，即所謂“距下關節”[1]。

2 距下關節的運動學

2.1 距下關節的具體活動范圍：距下關節有著柔韌性強，活動度高的特征，可幫助足部良好適應路面情況。臨床檢查證實，距下關節的平均活動度為內翻25°～30°，外翻5°～10°。距下關節的常規活動范圍與軸活動鉸鏈類似，垂直于活動平面。該活動軸與水平面呈42°，與矢狀面角度為16°[2]。距下關節活動度和活動軸以及三平面夾角有關，令距下關節在該維度中活動。值得說明的是，另有三種距骨與跟骨相對活動，也就是說距下關節發生旋轉、平行移動和滾動。但有國外學者證實[3]，經X線成像證實，距下關節為圍繞多軸活動，以鉸鏈活動為基礎，結合足部運動位置產生差異化活動軸，也就是說小腿從內旋到外旋活動時，和矢狀面夾角為23°～37°變化，和水平面傾斜角自旋之后夾角為29°，增加外旋時為39°；水平面和軸的角度越大，外展和內收角度越大，矢狀面與活動軸角度情況，會對背伸活動性和跖屈角度造成影響[4]。

距下關節運動通常發生在和其運動軸呈垂直的平面中，由于該運動軸為三維斜向軸線，因此可以在人體三個基本平面中進行考慮。距下關節冠狀面運動圍繞自身縱向運動軸，我們將這種運動稱之為外翻和內翻[5]。所謂內翻主要指的是內側緣的抬高和外側緣的降低，外翻反之。矢狀面運動將橫向軸線為軸心，背屈為足背朝向脛骨靠近，跖屈為足背遠離脛骨。橫斷面運動以垂直向軸線為軸心，稱為內收、外展。距下關節三平面運動在同一時間進行，其本身三維運動可被稱之為旋前和旋后，背屈，外展和外翻為旋前范疇，內收、跖屈和內翻為旋后范疇[6]。

距下關節有著承擔重量的作用，不同時期展現存在差異，有學者指出，在負重和非負重情況下，距下關節均參與運動，距骨和跟骨相對運動情況與是否負重有關。在無外力影響下，跟骨一般相對脛骨發生運動，具體表現為踝背屈和跖屈，只有在外力影響下，跟骨相對于距骨運動才會出現距下關節運動。此刻距下關節會表現出抵抗性或者保護性能力。有學者將非負重下距下關節運動稱作開放動力鏈運動，而稱負重情況下運動為閉合動力鏈運動。

2.2 距下關節與四周關節的關聯性：小腿、足關節以及距下關節運動存在相關性。當處于步態1/3周期時，小腿發生內旋，在剩余周期內，小腿外旋，平均旋轉度數為19°[7]。踝關節傾角能夠傳遞該旋轉所引致的背屈以及外展等動作，但值得說明的是，踝關節僅能夠承擔11°的脛骨旋轉，其余部分由距下關節完全承擔，因此有學者指出，距下關節為腿部和足部的“斜行鉸鏈”。當處于行走狀態時，在地面反作用力下，經距下關節旋前和旋后作用，轉變為膝關節屈伸，力被吸收。距下關節和膝關節此時協同，在人體行走以及奔跑時有著重要意義。如果這種協同性受到影響，會引致足部甚至整個下肢受損。

3 距跟關節的三維穩定機制、接觸特點及壓力分布情況

距跟后關節（距下關節）為頂高兩側翼低的“A”形鞍狀關節，面積最大，其后方高、前方略低。關節軸偏內側、跖傾。距跟前關節為“V”形鞍狀關節，比后關節小，關節面略平。距跟中關節比后、前關節低且淺，常與前關節相融或缺如。距跟關節面相對于“巨大”的距骨雖然狹小，但由于3副小關節面的特殊鞍狀鑲嵌形成三維組合的穩定機制，是本來容易左右搖擺不穩的關節對合趨于穩定。這種三維穩定結構成為距跟關節（包括距下關節）穩定的首要特點[8]。

有學者使用20具尸體標本，于中立位情況下，在距跟關節加上600N重量，使用壓敏片對距跟關節的接觸特點進行分析，結果證實，尸體距跟后關節面接觸面積顯著比前、中關節面大，壓力主要體現在后關節面前外側。距跟關節所傳遞的重量在前、中關節面以及后關節面差異顯著，后關節（距下關節）承載了絕大部分負荷，該項實驗結果與國內諸多文獻相似，由此能夠闡述常見舌形骨折塊的發生機制[9-11]。

4 距下關節不穩發生機制

4.1 內翻機制：當前，國內對于距下關節不穩機制研究甚多，大多數學者支持足內翻扭傷機制。當跟骨發生內翻時，后足外部韌帶受到過度牽拉引致損傷，進而引起嚴重損傷和踝-距下關節不穩[12]。

有研究證實，背伸內翻性扭傷和踝關節跖屈內翻，會對足踝外側韌帶損傷順序造成影響，該研究提出了跖屈內翻以及背伸內翻受損的發生機制，當發生后足內翻時，而足背伸，距腓前韌帶變為相對放松位置，但跟腓韌帶相對緊張[13]。此時重力會在短時間內傳送到跟腓韌帶，并令其受損。當內翻角度過大時，會累及距腓前韌帶。在足跟著地或者上樓梯時，可能發生背伸內翻損傷，在此過程中，人體踝關節會背伸內翻，倘若地面粗糙，會引致背伸內翻受損。另外，當踝關節背伸時，穩定性相對較強。所以說后足內翻背伸引致損傷大都會呈現出距下關節不穩現象。當踝關節跖屈時，距離骨頭和外踝距離相對下降，與腓韌帶相比相對松弛，此刻踝關節內翻距腓前韌帶最易受損，其次則為距跟骨間韌帶以及外側關節囊，最后才為跟腓韌帶而跖屈內翻受損常發生在穿高跟鞋或下樓梯時，踝關節跖屈過程中內翻活動性強，容易引致踝關節與距下關節不穩現象[14]。

4.2 距骨位移機制：距跟骨間韌帶斷裂的另外一個重要原因可能是踝關節嚴重扭傷。這種現象經常發生于大幅度跳躍，驟然停止運動時，距骨由于慣性原因，繼續向前移動，進而引致韌帶受損。

4.3 跟骨位移機制：當前，臨床上有很多距下關節不穩者并不存在顯著扭傷史，其主要為平地站立時，足跟被異物撞擊后出現不適感，這種損傷的發生機制和上文中所提到的相關機制相反。距骨在踝穴內位置相對穩定，跟骨在外力作用下發生移位，引致距跟骨間和（或）跟腓韌帶受損。

4.4 外翻機制：由于距下關節及踝關節外翻損傷發生率很小，故外翻機制至距下關節不穩研究不多。其主要涉及距下關節內側的三角韌帶的脛跟部和距跟內側韌帶[15]。三角韌帶脛跟部從內側加強距下關節，有防止足向后脫位的作用，其內踝附著點可發生完全斷裂。

5 距下關節不穩預防以及矯正方式

嚴重的足內翻或足外翻除了會導致踝內側以及外側結構受損之外，也會累及距下關節，進而令距跟骨間韌帶發生斷裂，甚至鞍狀關節骨折[15]。

為了預防這種現象發生，應對從小保持幼兒的足形，穿著軟底鞋，不宜太早學習站立和行走。兒童穿著高跟鞋，會引起距跟關節軸和足縱軸的偏離。不管是嚴重內翻還是外翻損傷，均應考慮距跟關節內受損的可能，存在距骨跟骨間異?；顒?，應力下X線斷層影像資料結果可提供依據，常規正側位和斜位很難發現該類型病變。對于該類患者，必須嚴格制動，以保證距跟骨間韌帶等受損韌帶和受傷的其他關節結構順利愈合。對于距下關節急性損傷和慢性不穩定，都可以利用踝足矯形器等支具進行保守治療[16]，若無效，可考慮手術。有學者對大量距下關節不穩和反復跟骨內翻患者進行調查[17]，結果證實，其大都存在跟距骨間韌帶松弛，鞍狀關節低平等異常現象[18]，多使用切除距跟骨關節法促進關節融合。既往距跟骨關節融合術會對距跟骨高度造成影響，進而引致距跟骨關節和距舟關節對合位移、繼發性關節退行性病變和創傷性關節炎[19-20]。另有學者對既往手術的固定法加以改進[21]，使用經骨竇向前和向后的環鋸切除距跟關節，環鋸取骨柱填塞植骨融合關節，同時對iBngold后路手術加以改進，實施后路環鋸切除斷下后、前（中）關節，插入骨柱植骨融合術，這種方法實施簡單，具有較高融合率，不會降低距跟骨高度，不對周圍組織造成影響，療效顯著。

6 結 論

距下關節的結構和功能均較復雜，其承擔了較大應力，于足部和小腿的聯動過程中起到了相當重要的作用，了解距下關節周圍韌帶所受張力在運動中的動態變化才能提示更深層的力學機制。而正確認識距下關節生物學功能和距下關節不穩發生機制，制定出針對性較強的治療方案，有著相當重要的現實意義。

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