距下关节生物力学及不稳定机制的研究进展

王陶黎 罗英敏 俞沁圆 仲荣洲 王予彬

（1 上海市养志康复医院（上海市阳光康复中心）骨与关节康复科，上海 201620；2 同济大学医学院 康复治疗学系，上海 200092；3 香港理工大学 康复治疗科学系，中国 香港 999077）

距下关节生物力学及不稳定机制的研究进展

王陶黎1,2罗英敏3俞沁圆1,2仲荣洲1王予彬1

（1 上海市养志康复医院（上海市阳光康复中心）骨与关节康复科，上海 201620；2 同济大学医学院 康复治疗学系，上海 200092；3 香港理工大学 康复治疗科学系，中国 香港 999077）

距下关节结构与功能较为复杂，有着承担重量。距下关节不稳会严重影响患者身心健康。本文首先对距下关节生物学研究情况进行阐述，分析了其活动范围，接触特点和压力分布情况与四周关节的关联性。然后探析了距下关节不稳发生机制，总结预防与治疗方案。

距下关节；生物力学特点；关节不稳；处理方式

距下关节为人体足部结构复杂关节，其在站立或行走时，均会体现出重要作用。因其检测方式和复杂性限制，因此至今对距下关节的运动范畴，规律以及和相邻关节的关系等均未得到充分验证。结合实际情况，本文就距下关节生物力学及其不稳定机制研究进行综述。

1 距下关节解剖

在距骨与跟骨之间的“距跟关节”存在前、后2个不同的滑膜腔，其间由跟距骨间韧带隔开。前部分包括跟骨前、中关节面并与距舟关节共1个滑膜关节腔，故又称为“跟距舟关节”。后部分由较大且凸面的跟骨后关节面与后下方凹面的距骨关节面组成，即所谓“距下关节”[1]。

2 距下关节的运动学

2.1 距下关节的具体活动范围：距下关节有着柔韧性强，活动度高的特征，可帮助足部良好适应路面情况。临床检查证实，距下关节的平均活动度为内翻25°～30°，外翻5°～10°。距下关节的常规活动范围与轴活动铰链类似，垂直于活动平面。该活动轴与水平面呈42°，与矢状面角度为16°[2]。距下关节活动度和活动轴以及三平面夹角有关，令距下关节在该维度中活动。值得说明的是，另有三种距骨与跟骨相对活动，也就是说距下关节发生旋转、平行移动和滚动。但有国外学者证实[3]，经X线成像证实，距下关节为围绕多轴活动，以铰链活动为基础，结合足部运动位置产生差异化活动轴，也就是说小腿从内旋到外旋活动时，和矢状面夹角为23°～37°变化，和水平面倾斜角自旋之后夹角为29°，增加外旋时为39°；水平面和轴的角度越大，外展和内收角度越大，矢状面与活动轴角度情况，会对背伸活动性和跖屈角度造成影响[4]。

距下关节运动通常发生在和其运动轴呈垂直的平面中，由于该运动轴为三维斜向轴线，因此可以在人体三个基本平面中进行考虑。距下关节冠状面运动围绕自身纵向运动轴，我们将这种运动称之为外翻和内翻[5]。所谓内翻主要指的是内侧缘的抬高和外侧缘的降低，外翻反之。矢状面运动将横向轴线为轴心，背屈为足背朝向胫骨靠近，跖屈为足背远离胫骨。横断面运动以垂直向轴线为轴心，称为内收、外展。距下关节三平面运动在同一时间进行，其本身三维运动可被称之为旋前和旋后，背屈，外展和外翻为旋前范畴，内收、跖屈和内翻为旋后范畴[6]。

距下关节有着承担重量的作用，不同时期展现存在差异，有学者指出，在负重和非负重情况下，距下关节均参与运动，距骨和跟骨相对运动情况与是否负重有关。在无外力影响下，跟骨一般相对胫骨发生运动，具体表现为踝背屈和跖屈，只有在外力影响下，跟骨相对于距骨运动才会出现距下关节运动。此刻距下关节会表现出抵抗性或者保护性能力。有学者将非负重下距下关节运动称作开放动力链运动，而称负重情况下运动为闭合动力链运动。

2.2 距下关节与四周关节的关联性：小腿、足关节以及距下关节运动存在相关性。当处于步态1/3周期时，小腿发生内旋，在剩余周期内，小腿外旋，平均旋转度数为19°[7]。踝关节倾角能够传递该旋转所引致的背屈以及外展等动作，但值得说明的是，踝关节仅能够承担11°的胫骨旋转，其余部分由距下关节完全承担，因此有学者指出，距下关节为腿部和足部的“斜行铰链”。当处于行走状态时，在地面反作用力下，经距下关节旋前和旋后作用，转变为膝关节屈伸，力被吸收。距下关节和膝关节此时协同，在人体行走以及奔跑时有着重要意义。如果这种协同性受到影响，会引致足部甚至整个下肢受损。

3 距跟关节的三维稳定机制、接触特点及压力分布情况

距跟后关节（距下关节）为顶高两侧翼低的“A”形鞍状关节，面积最大，其后方高、前方略低。关节轴偏内侧、跖倾。距跟前关节为“V”形鞍状关节，比后关节小，关节面略平。距跟中关节比后、前关节低且浅，常与前关节相融或缺如。距跟关节面相对于“巨大”的距骨虽然狭小，但由于3副小关节面的特殊鞍状镶嵌形成三维组合的稳定机制，是本来容易左右摇摆不稳的关节对合趋于稳定。这种三维稳定结构成为距跟关节（包括距下关节）稳定的首要特点[8]。

有学者使用20具尸体标本，于中立位情况下，在距跟关节加上600N重量，使用压敏片对距跟关节的接触特点进行分析，结果证实，尸体距跟后关节面接触面积显著比前、中关节面大，压力主要体现在后关节面前外侧。距跟关节所传递的重量在前、中关节面以及后关节面差异显著，后关节（距下关节）承载了绝大部分负荷，该项实验结果与国内诸多文献相似，由此能够阐述常见舌形骨折块的发生机制[9-11]。

4 距下关节不稳发生机制

4.1 内翻机制：当前，国内对于距下关节不稳机制研究甚多，大多数学者支持足内翻扭伤机制。当跟骨发生内翻时，后足外部韧带受到过度牵拉引致损伤，进而引起严重损伤和踝-距下关节不稳[12]。

有研究证实，背伸内翻性扭伤和踝关节跖屈内翻，会对足踝外侧韧带损伤顺序造成影响，该研究提出了跖屈内翻以及背伸内翻受损的发生机制，当发生后足内翻时，而足背伸，距腓前韧带变为相对放松位置，但跟腓韧带相对紧张[13]。此时重力会在短时间内传送到跟腓韧带，并令其受损。当内翻角度过大时，会累及距腓前韧带。在足跟着地或者上楼梯时，可能发生背伸内翻损伤，在此过程中，人体踝关节会背伸内翻，倘若地面粗糙，会引致背伸内翻受损。另外，当踝关节背伸时，稳定性相对较强。所以说后足内翻背伸引致损伤大都会呈现出距下关节不稳现象。当踝关节跖屈时，距离骨头和外踝距离相对下降，与腓韧带相比相对松弛，此刻踝关节内翻距腓前韧带最易受损，其次则为距跟骨间韧带以及外侧关节囊，最后才为跟腓韧带而跖屈内翻受损常发生在穿高跟鞋或下楼梯时，踝关节跖屈过程中内翻活动性强，容易引致踝关节与距下关节不稳现象[14]。

4.2 距骨位移机制：距跟骨间韧带断裂的另外一个重要原因可能是踝关节严重扭伤。这种现象经常发生于大幅度跳跃，骤然停止运动时，距骨由于惯性原因，继续向前移动，进而引致韧带受损。

4.3 跟骨位移机制：当前，临床上有很多距下关节不稳者并不存在显著扭伤史，其主要为平地站立时，足跟被异物撞击后出现不适感，这种损伤的发生机制和上文中所提到的相关机制相反。距骨在踝穴内位置相对稳定，跟骨在外力作用下发生移位，引致距跟骨间和（或）跟腓韧带受损。

4.4 外翻机制：由于距下关节及踝关节外翻损伤发生率很小，故外翻机制至距下关节不稳研究不多。其主要涉及距下关节内侧的三角韧带的胫跟部和距跟内侧韧带[15]。三角韧带胫跟部从内侧加强距下关节，有防止足向后脱位的作用，其内踝附着点可发生完全断裂。

5 距下关节不稳预防以及矫正方式

严重的足内翻或足外翻除了会导致踝内侧以及外侧结构受损之外，也会累及距下关节，进而令距跟骨间韧带发生断裂，甚至鞍状关节骨折[15]。

为了预防这种现象发生，应对从小保持幼儿的足形，穿着软底鞋，不宜太早学习站立和行走。儿童穿着高跟鞋，会引起距跟关节轴和足纵轴的偏离。不管是严重内翻还是外翻损伤，均应考虑距跟关节内受损的可能，存在距骨跟骨间异常活动，应力下X线断层影像资料结果可提供依据，常规正侧位和斜位很难发现该类型病变。对于该类患者，必须严格制动，以保证距跟骨间韧带等受损韧带和受伤的其他关节结构顺利愈合。对于距下关节急性损伤和慢性不稳定，都可以利用踝足矫形器等支具进行保守治疗[16]，若无效，可考虑手术。有学者对大量距下关节不稳和反复跟骨内翻患者进行调查[17]，结果证实，其大都存在跟距骨间韧带松弛，鞍状关节低平等异常现象[18]，多使用切除距跟骨关节法促进关节融合。既往距跟骨关节融合术会对距跟骨高度造成影响，进而引致距跟骨关节和距舟关节对合位移、继发性关节退行性病变和创伤性关节炎[19-20]。另有学者对既往手术的固定法加以改进[21]，使用经骨窦向前和向后的环锯切除距跟关节，环锯取骨柱填塞植骨融合关节，同时对iBngold后路手术加以改进，实施后路环锯切除断下后、前（中）关节，插入骨柱植骨融合术，这种方法实施简单，具有较高融合率，不会降低距跟骨高度，不对周围组织造成影响，疗效显著。

6 结 论

距下关节的结构和功能均较复杂，其承担了较大应力，于足部和小腿的联动过程中起到了相当重要的作用，了解距下关节周围韧带所受张力在运动中的动态变化才能提示更深层的力学机制。而正确认识距下关节生物学功能和距下关节不稳发生机制，制定出针对性较强的治疗方案，有着相当重要的现实意义。

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