
总结髋关节囊的解剖、生物力学及临床研究进展。
在中国知网、万方数据、PubMed等中英文数据库中,检索 2022 年 9 月之前公开发表的有关髋关节囊的解剖、生物力学及临床研究的文献共1 347篇,剔除与研究方向不符、内容重复、质量较低的文献,共纳入文献40篇,并阅读解剖学著作3部,进行相关分析与总结。
髋关节囊为包绕髋关节的圆筒形纤维结缔组织,周围主要由髂股韧带、坐股韧带、耻股韧带和轮匝带等4条韧带牢固连接,每条韧带都有自己特定的起止点及走行,当前对于这些解剖结构还存在一些不同的观点。髋关节囊周围韧带在维持髋关节功能与稳定方面发挥着重要作用,髂股韧带是髋关节的动静态联合稳定器,坐股韧带和耻股韧带在限制髋关节内旋及外旋方面发挥着不可忽视的作用。此外,轮匝带是保持股骨头稳定性和抵抗髋关节轴向牵引力的重要结构。髋关节术后关节囊修复对髋关节稳定性的作用已较为肯定,但是否需要进行关节囊修复,还要具体考虑手术类型、切口大小和患者自身情况等影响因素。关节囊厚度的变化与关节囊松弛、股骨髋臼撞击症等疾病的发生存在相关性。
髋关节囊及其周围韧带在维持髋关节稳定中发挥重要作用,与其解剖结构和力学特点关系密切。髋关节囊的修复对髋关节术后增强髋关节稳定性有一定的作用,髋关节囊厚度的变化与多种髋关节疾病的发生相关。正确处理髋关节囊,对术后髋关节的稳定和髋关节疾病的防治具有重要的临床意义。
版权归中华医学会所有。
未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
髋关节是人体内体积和站立时负荷最大的关节,也是最稳定的关节之一。但是随着髋部手术的增多,以及髋关节非创伤性不稳定和微不稳定研究的进展,髋关节不稳定的确诊率开始上升[1, 2]。髋关节囊及其周围韧带在维持髋关节稳定中发挥着至关重要的作用[3, 4]。由于髋关节术后继发髋关节不稳定甚至半脱位等并发症[5, 6, 7],需要我们对关节囊的精细解剖、功能和生物力学进行更加全面的理解,有助于髋关节处理策略的优化。本文以“髋关节囊”“解剖”“生物力学”“轮匝带”“髂股韧带”“坐股韧带”“耻股韧带”和“hip joint capsule” “anatomy” “biomechanics” “zona orbicularis” “iliofemoral ligament” “ischiofemoral ligament” “pubofemoral ligament”等为中、英文关键词,在中国知网、万方数据、PubMed等数据库中,检索2022年9月之前公开发表的有关髋关节囊的解剖、生物力学及临床研究方面的文献1 347篇,剔除与研究方向不符、内容重复、质量较低的文献,共纳入文献40篇,并阅读解剖学著作3部,对其进行分析和总结,旨在为髋关节术中及术后关节囊的处理提供指导。
髋关节囊为包绕髋关节的圆筒形纤维结缔组织,坚韧而致密,内附滑膜;其近端附着于髋臼周缘、盂缘及髋臼横韧带,远端前方附着于转子间线、后方边界位于转子间嵴内上方且包绕股骨颈后侧内三分之二;髋关节囊周围由髂股韧带、坐股韧带、耻股韧带和轮匝带等4条韧带加强,关节囊内由股骨头韧带及髋臼横韧带连接加固[8, 9, 10]。这些韧带可以保证髋关节的稳定性,防止髋关节过度活动,在一定范围内旋转[11]。而Fuss和Bacher[12]于1991年描述髋关节囊韧带由髂股、四足、坐股和后关节囊4个韧带复合体及股骨弓状韧带构成,被认为是现行髋关节囊周围韧带分类的基础。
髂股韧带也被称为Bigelow-Y韧带,形状为倒Y形,为纵行粗纤维,由股直肌起源的纤维在上方加强,下方由臀小肌深面腱纤维加强,是髋关节应力最强和最重要的囊周韧带。其近端附着于髋臼前上方,毗邻髂前下棘下方,与髂前下棘顶端距离平均为13 mm,距髋臼边缘3 mm,其附着区域为新月形,环绕基底,并沿髋臼前外侧延伸至髋臼边缘,平均面积为4.2 cm2。按髋臼时钟定位法,插入足印自12∶35延伸至2∶18处[3]。髂股韧带自起点向外下侧延伸,延伸至其长度的71%,距起点平均5.4 cm处分为上下两束(也称内/外侧臂或横/降部)。其下束以接近垂直的角度向下附着于转子间线下部小转子水平的细微隆起处[13, 14],但该结构的命名在相关的解剖学文献中皆未找到;下束远端附着区域平均面积为3.1 mm2。上束沿一条几乎平行于股骨颈的路径斜穿过关节,附着于转子间线末端、大转子嵴的前凸起处,形似长椭圆形[10,14, 15];上束远端附着区域平均面积为3.1 mm2。
普遍的观点为,坐股韧带的近端广泛附着于坐骨支根部到髋臼边缘,呈宽大的三角形,距坐骨脊顶点平均距离36 mm,距髋臼边缘2 mm,平均附着面积6.4 cm2,按髋臼时钟定位法,插入足印自8∶44延伸至11∶45处[3]。也有文献描述该韧带纤维附着于大转子顶点处[16]。Telleria等[14]和Tamaki等[15]描述该韧带沿股骨头螺旋向外上方插入大转子和股骨颈交界处的基底部,位于股骨颈前方,且为单一韧带,无分支。有研究表明,坐股韧带可分为上下两束:上束与轮匝带圆纤维混合后附着于大转子基部;下束向外下侧延长并与轮匝带纤维融合[10],其骨附着部位位于大转子基部后内侧[10,13]。还有研究显示,坐股韧带有3条分支,并且与髂股韧带远端融合,其远端插入点位于股骨颈后方[12]。虽然上述几种观点存在分歧,但坐股韧带远端都有大转子附近的骨附着,分歧可能是由韧带发育的多样性造成的。因此,在临床手术中应格外注意,以免造成不必要的韧带损伤。
耻股韧带是髋关节囊周围韧带中最小的韧带。一般认为其起源于髂耻骨隆起和耻骨上支,内侧延伸至髋臼边缘,附着点为三角形。部分研究者认为,其近端还附着于闭孔嵴和闭孔膜[7, 8,13]。耻股韧带呈吊带状包围股骨头,近端关节囊外部分延伸至髋臼下方。目前,多数研究认为耻股韧带远端不存在独立的骨附着,其上内侧部分与髂内侧部分和髂股韧带内侧臂三者融合,远端部分在股骨颈下侧下方与近端坐股韧带融合[14];也有学者认为,耻股韧带远端沿转子间嵴插入坐股韧带下方[13];而Wagner等[10]研究表明,耻股韧带远端与髂股韧带内侧臂的纤维混合后附着在靠近小转子的股骨上,并未与坐股韧带纤维融合,这与《骨骼肌肉功能解剖学》中的描述[16]基本相符。
关节囊由浅层的纵向纤维和深层的环型纤维构成,通常认为这些紧密的环形纤维构成轮匝带[17]。Tsutsumi等[18]研究发现,关节囊在股骨颈的上、下区域被折叠并向内突出,轮匝带属于关节囊向内突出的局部增厚,它将关节囊外周腔室分为近端和远端两部分。轮匝带的纤维像一个圆形或半圆形项圈紧密包裹着股骨颈最细的部分,与股骨颈纵轴垂直,形成关节腔最窄的区域[19]。主流观点为,轮匝带纤维没有直接的骨附着,在髋关节运动时可自由活动。它在股骨颈后方与来自坐股韧带和耻股韧带的部分纤维混合,构成了关节囊后部的远端游离缘[10,12];轮匝带的纤维与坐股韧带的远端纤维混合后共同附着于大转子基部[11]。此外,关于轮匝带是环绕股骨颈全部还是仅环绕后围,相关研究人员存在不同看法[19, 20]。Malagelada等[20]对多组研究对象的轮匝带进行影像学分析,发现所有的股骨颈后方都存在轮匝带,大约28%的研究对象股骨颈前方存在完整或稀薄的圆形纤维。因此,我们推断上述分歧可能是由于轮匝带个体的解剖差异所引起的。
髋关节囊周围紧密连接的髂股韧带、坐股韧带和耻股韧带是髋关节的静态稳定器,在保持关节静态稳定和限制髋关节过度运动方面发挥作用[21, 22]。
Tsutsumi等[23]发现,髂股韧带的横行及下行部分为关节囊本身,此部分纤维分别与臀小肌腱、髂腰肌深层腱膜连接,而且不可剥离。因此,髂股韧带又可以看作是髋关节的动态稳定器,能够通过关节囊动静态复合体将肌肉力量传递到关节,在一定程度上可以通过臀小肌和髂腰肌的收缩来维持其张力。并且,髂股韧带在限制股骨外旋和前平移方面有重要作用[21]。此外,Bakshi等[17]对16个髋关节标本在切除关节囊后的髋关节稳定性进行评估,发现髂股韧带在盂唇损伤状态下对防止股骨头前脱位至关重要。Van等[13]与Martin等[22]研究表明,髂股韧带在髋关节所有的功能位置中提供主要的外旋约束;在伸展和中度屈曲位时还提供内旋约束,且髂股韧带的内侧臂占主导地位,而在其他功能位置中外侧臂占主导地位。Kivlan等[24]研究发现,髋关节韧带松弛时,髂股韧带的内侧臂和外侧臂在髋关节内收-伸展-外旋位置的长度变化最大,且外侧臂变化量略大于内侧臂。一种基于CT的新型成像技术验证了髂股韧带的应变力,对于髂股韧带外侧臂,内旋位在30°和60°应变力明显低于0°时的应变力,外旋位时应变力没有显著的位置变化;对于内侧臂,应变力在内旋中降低,在外旋中增加,无位置的特异性差异,表明髂股韧带在限制髋关节外旋时,屈曲角度越大,发挥的作用更大[25]。
体外力学实验证明,坐股韧带是髋关节运动的重要被动旋转约束,在超过三分之二的髋关节活动体位中,坐股韧带和髂股韧带提供了部分的内旋和外旋约束,坐股韧带还在髋深屈曲时支撑股骨头,稳定髋关节,防止后半脱位和脱位[26]。Baba等[27]通过尸体力学实验表明坐股韧带限制髋关节屈曲0°~60°的内旋。坐股韧带在受力时,即单位横截面积的肌肉在承受相同的应变力时长度改变最大[28]。有研究显示,耻股韧带在外旋时紧绷长度最长,主要限制髋关节在伸展位的过度外旋和外展,限制髋关节贡献超过34%[10,26]。但是,Burkhart等[29]通过模拟关节运动和CT扫描计算应变力,证明坐股韧带和耻股韧带主要负责限制髋关节内旋;Martin等[13]通过人体尸体实验显示,在髋关节屈曲超过30°和伸展位时,耻股韧带在限制髋关节内旋方面具有关键作用。以上结果表明,耻股韧带在限制髋关节内旋和外旋方面都发挥着一定的作用。当前,有关坐股韧带及耻股韧带对髋关节的稳定作用及生物力学的研究并不十分完善,相关研究较少,未来还有待进一步深入的研究。
无论髋关节伸展还是屈曲时,轮匝带都向内挤压使关节腔变窄,并且关节腔在髋关节伸展时比屈曲时更窄[30]。Ito等[19]通过离体标本实验证明了包括轮匝带在内的关节囊近中部是在牵伸髋关节时保持髋关节稳定的至关重要的结构,当轮匝带所在近端关节囊被移除,轴向移动股骨所需的牵张力显著降低。轮匝带与髋臼唇在髋臼下方形成了一个类漏斗样结构,稳稳地兜住了体积较大的股骨头,轮匝带作为一个锁环将漏斗下口牢牢锁住,使股骨在轴向牵拉时不会产生过大移位;而轮匝带包绕股骨颈最细处形成关节腔最窄处的解剖结构正好与轮匝带的锁定功能对应。轮匝带是关节囊韧带中唯一一个没有骨附着的韧带,而且构成了关节囊唯一可以自由活动的边界。因此我们推断轮匝带的特殊结构是髋关节能够成为既稳定又可以做三轴运动的灵活关节的原因之一。一方面轮匝带与固定的髋臼唇协作保证了髋关节的牵引稳定性,另一方面可以动态变化的轮匝带使髋关节在保持稳定的同时又不过分限制其灵活性。
在髋关节包膜切开术中,特别是髋关节发育不良和关节囊松弛的患者,保存或修复关节囊周围韧带至关重要[31]。Wylie等[32]发现,在1 100例接受髋关节镜手术的患者中,有33例出现术后髋关节不稳定需要手术修复,其中20例进行了关节囊修复的患者随访1~2年效果良好。常见的关节镜下关节囊切开术会增加整个髋关节运动范围内髋关节内旋、外旋、外展和内收的活动度,而关节囊修复和重建成功可减少术后髋关节的过度活动[33]。从生物力学的角度来看,关节囊的修复为髋关节运动提供了较大的牵引力及扭转稳定性,生物力学效果更好[34]。与接受髋关节囊部分修补术的患者相比,完全修复髋关节囊的患者在术后所有时间段的随访中都表现出更好的满意度,接受关节囊完全修复的患者翻修率明显更低[35]。尽管关节囊修复和重建对改善髋关节稳定性的作用是肯定的,但是,我们需要根据髋关节的关节囊特征和力学特性,以及手术类型、切口大小和患者自身情况等选择是否进行关节囊修复和选用何种修复方式。
无论是在开放性手术还是关节镜手术中,髋关节囊的厚度都是需要考虑的因素,它与髋关节的功能、病理和手术处理方式的选择存在着不可忽视的关系。Philippon等[36]通过解剖学实验测量了髋关节囊距离唇缘0、5、10、15 mm处的每个时钟面位置的关节囊厚度,发现上述各距离均在两点钟位置关节囊最厚,并与髂股韧带的位置相一致,这一发现为确定关节囊切开术的最佳位置提供了依据:手术切口要尽量避开这些区域,以保护髂股韧带。Weidner等[37]的研究同样证明了这一观点。另外,在所有的时钟面位置中,距离唇缘5、10 mm处的关节囊厚度明显大于唇缘,若需要在最厚部分切开,至少应该距唇缘5 mm;但是,当髋臼前上缘发生病变时,该区域的关节囊经常变薄,可考虑在距髋臼唇至少8~10 mm处行关节囊切开,以确保足够的关节囊厚度[37]。这些发现对于医生识别关节囊衰减或过度增厚、韧带位置以及关节囊修复时缝合线的适当位置具有重要作用。
关节囊松弛被认为是髋关节微不稳定的主要原因之一[38]。在最近的几项研究中,使用MR对已经确诊的髋关节松弛患者的关节囊进行测量,发现患者的关节囊前囊都普遍变薄,往往小于3 mm,尤其是髋关节松弛的女性患者几乎全部存在前关节囊变薄[39, 40]。而Metz等[41]对初次行髋关节手术的80例患者进行回顾分析发现,髋关节囊变薄是麻醉下髋关节轴向牵张距离增加的预测因素,进一步证明了关节囊厚度与髋关节松弛度之间的关系。目前,关节囊微不稳定在临床中较难确诊,关节囊厚度有望在未来作为其一个重要的诊断指标。
目前的研究表明,股骨髋臼撞击症患者髋关节囊厚度增加,尤其是凸轮型[37]。股骨髋臼撞击症多表现为髋关节的疼痛和功能障碍,好发于爱好运动人群,同时还是髋关节骨关节炎的重要致病因素[42]。研究证明,股骨髋臼撞击症患者的关节囊增厚程度与髋关节的活动范围受限相关[43];股骨髋臼撞击症患者前关节囊增厚与髋关节屈曲和内旋的减少存在联系[40]。
关节囊厚度与髋关节疾病的关系在当前很多研究中得到验证,但其研究成果并没有很好地运用于临床。目前采用MR等手段测量关节囊厚度具有较高的一致性[40],且技术已趋于成熟。未来,我们对关节囊厚度的正确认识将成为相关疾病的预防与诊断的重要手段,也为我们选择手术方式及关节囊处理策略提供帮助。
目前的研究对髋关节囊及其韧带的精细解剖结构和功能已有了较为详细的描述,但对于韧带的附着关系及其力学特征、与关节不稳定以及脱位的发生和类型仍存在一定的分歧。髋关节囊及其周围韧带在维持髋关节稳定中发挥重要作用,与其解剖结构和力学特点关系密切。髋关节囊的修复对髋关节术后增强髋关节稳定性有一定的作用,但是否需要进行关节囊修复,还要具体考虑手术类型、切口大小和患者自身情况等影响因素。髋关节囊厚度的变化与关节囊松弛、股骨髋臼撞击症和广泛性关节运动过度等疾病的发生存在相关性。正确处理髋关节囊,对术后维持髋关节的稳定和髋关节疾病的预防与治疗均有重要的临床意义。
基于目前的研究结果,我们认为未来需要在以下4个方面做更进一步的研究:一是目前对轮匝带结构特点的构想,仅是基于当前研究所做的推测,轮匝带在髋关节灵活性和稳定性方面的具体贡献需要进一步研究分析;二是关节囊动态变化机制在当前有多种假设,但是还需要进一步的动力学实验验证;三是关于髋关节生物力学的研究主要为离体标本研究,人体实验研究有待进一步丰富;四是关节囊厚度在临床诊疗中的价值还需要更加详细与标准化的研究来支持。
时旭阳, 王庆贤, 李晨飞, 等. 髋关节囊的应用解剖与临床研究的进展[J]. 中华解剖与临床杂志, 2023, 28(9): 626-630. DOI: 10.3760/cma.j.cn 101202-20230106-00008.
所有作者声明不存在利益冲突





















