下肢承担了负重和运动两大功能,骨骼是负重的基础,其形态决定了下肢整体的力学环境。至今已有大量生物力学研究证实:良好的力学环境是韧带重建手术成功的基石。因此对于运动医学医师而言,有必要在韧带重建的同时评估下肢力线状况。

1、下肢冠状面力线

当考虑下肢力线时,有必要区分解剖轴和机械轴。

股骨和胫骨的解剖轴线构成一个向外侧张开的 173°~175°角,称为解剖股骨胫骨角（anatomial femorotibial angle,aFTA)。股骨的机械轴自股骨头的中心到膝关节的中心,与股骨干解剖轴形成(6+1)°夹角,称为股骨机械轴与解剖轴夹角(anatomical mechanicalfemoral angle,aMFA)。胫骨的机械轴和解剖轴走行几乎一致,两条轴线平行。下肢力线是指股骨头中心和踝关节中心的连线。生理状态下,在冠状面上,下肢力线应该经过膝关节中心偏内侧(4+2)mm 的点,如果下肢力线经过这一点的外侧或内侧,则提示膝外翻或膝内翻。

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A正常力线；B右膝内翻；C左膝外翻。

在生理状态下,膝关节基线(股骨内外侧踝的切线)和胫骨平台的切线形成向内侧汇聚的0°~1°的夹角,即关节线相交角(JLCA)。胫骨的机械轴或解剖轴与胫骨平台切线的夹角即机械胫骨近端内侧角( mMPTA)或解剖照骨近端内侧角(aMPTA),标准值为(87+3)°踝关节水平的胫骨远端外侧角称为机械胫骨远端外侧角(mLDTA)或解剖胫骨远端外侧角(aLDTA），aLDTA),其标准值为(89+3)°。股骨的机械轴与膝关节基线相交的远端外侧角即机械股骨远端外侧角(mLDFA),标准值为(87+3)°,股骨解剖轴与膝关节基线相交的远端外侧角即解剖股骨远端外侧角( aLDFA),标准值为( 81+2)°。

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2、下肢矢状面力线

股骨和胫骨骨干均有前弓。在矢状面上,胫骨平台向后尾端倾斜,与水平线形成约 10的后倾角。目前,已有充分的生物力学研究证据表明,后倾角增大可导致胫骨前移增加前交叉韧带张力,使之更容易遭受损伤。

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A.矢状面上股骨干生理前弓;B.矢状面上胫骨干生理前弓;C.生理状态下,胫骨近端关节面与水平面相比,向后尾端倾斜约 10°。

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A.胫骨平台后倾角为 21.8°,相比生理状态显著增大,导致矢状面上胫骨相对股骨明显前移，前交叉韧带应力显著增大;B.胫骨平台后倾角为 12.0°,矢状面上胫骨相对股骨未见明显前移。

3、下肢水平面力线

下肢水平面生理力线主要包括股骨前倾和胫骨外旋。水平面力线的测量主要依靠影像学，目前以 CT 扫描作为黄金标准。

股骨前倾角的测量平面为描记股骨头和股骨颈中点的连线。参照平面为股骨踝罗马拱门扫描平面,即描记两股骨后髁最后端两点的连线。将两者叠加,所得夹角即为股骨前倾角。

既往研究中,Dejour 等测得股骨前倾角正常值为(10.8+8.7)°。Murphy 等测量该角度的均值为 13°，Yoshioka 等测得的均值为 13.1°，Teitge 等将13°作为矫正股骨前倾角的目标值。

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A.测量股骨前倾角右侧为 36.1°,左侧为 35.1°;B.测量胫骨外旋角右侧为 35.0°,左侧为 32°.

胫骨外旋角的参照平面为描记胫骨内、外侧平台最后缘的连线。测量平面为描记内、外踝中点的连线。两个平面叠加之后所得夹角即为胫骨外旋角。

Teitge 等认为,胫骨外旋角的正常值为 23.7°。Strecker 等的测量结果为 34.8°。Yoshioka等测量的均值为 24.0°,其中男性为 21.0°,女性为 27.0°,两者差异有统计学意义。骨性结构是髌股关节生物力学环境的重要组成部分,下肢水平面力线异常是导致髌股关节不稳定的高危因素。股骨前倾角和胫骨外旋角异常增大是髌股关节不稳定的危险因素，同时也是髌股关节痛的致病因素。股骨前倾角的过度增大导致患肢在步态的负重期出现代偿性大腿内旋,将大转子由后方旋转至侧方以增大臀中肌的力臂。而胫骨过度外旋可导致足行进角增大,同样通过大腿内旋进行代偿,结果造成髌骨承受向外的过度应力而出现髌股关节不稳定。

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股骨前倾角增大下肢代偿机制示意

上图：可见髌骨相对股骨滑车向外倾斜,容易造成髌骨外侧间室压力增大,进一步导致髌股关节不稳定。