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近几十年来，伴随着临床影像学等测量手段的发展关于髌骨运动轨迹模式的研究并不少，但是研究的结果却存在差异；主要的原因除了测量手段上的不同以外，标本的个体间差异很显著，也就是说即使在相同的实验条件下，个体标本如髌股关节的解剖形态、关节囊结构、股四头肌的激活模式等的不同对实验结果也会造成影响；也因此，建立一种标准量化的髌骨运动轨迹模式本身很困难，我们只能在这些研究数据的基础上，去推测髌骨运动轨迹的正常趋势，所以，对这个主题有不同角度的观点理解是很正常的，小编期待和各位同行朋友的交流；本篇推文所参考的文献大多基于在开链运动下，模拟、刺激股四头肌的运动下获得的，同时不涉及髌骨运动改变的具体的、精确的参数；髌骨的运动轨迹指的是在膝关节屈伸的运动过程中，髌骨相对于股骨滑车面的运动或者位移模式；髌骨运动轨迹的异常被认为与许多髌股关节相关的疾病有关，如髌骨关节疼痛（Patellofemoral Joint Pain,PFP)、髌骨软骨软化症（Chondromalacia patella)等；了解髌股关节的解剖结构、生物力学及髌骨正常的运动轨迹是正确判断、评估和有效治疗这些疾病的基础。3.髌骨与股骨滑车面的接触位置、髌骨的屈曲(flexion)与伸展（extension);5.髌骨的内外侧向移动（shift）、内外旋（rotation）髌股关节是位于髌骨关节面与股骨髁间沟（滑车）的交界面，它是一个滑膜平面关节；其中股四头肌、服帖吻合的关节面、髌骨周围网状纤维以及关节囊组织皆是负责维持髌股关节稳定的重要组织结构； Abb.2 在髌股关节（Art.femoropatellaris）中，股骨的髌面（Facies patellaris femoris，也常称为股骨滑车）与髌骨（Patella）的髌后关节面（Facies articularis patellae）相互关节连接，髌骨作为籽骨嵌入在股四头肌腱中，向下通过髌腱连接到胫骨粗隆上； 股骨远端在内外髁关节面之间形成一个倒U形的髁间沟（或滑车沟），关节面上并覆盖着一层薄薄的关节软骨; 股骨的外侧关节面较大，并向近端延伸，为髌骨的稳定性提供了骨性支撑。 Abb.3 Abb.4 在影像学手段下可以看到，内外髁的髁间存在一个“沟角”（sulcus angle），也就是股骨内侧和外侧髁之间的夹角（内外侧髁与髁间沟最低点的连线的夹角）。正常情况下，这个角度会沿着膝关节屈曲髌骨在其上滑动的路径产生变化，平均为 138° ± 6°；髌骨背面的嵴位于这个沟槽中，是髌骨居中对位良好的表现； 髌骨是人体肌肉骨骼体统中最大的籽骨，它大致呈一个倒三角的型状，髌骨的上表面是基底部（base），下表面是髌骨尖（Apex），从下图就可以看出髌骨的前表面和后关节面（背面）都是凸起的；它的背面，也就是构成髌股关节的后表关节面，被软骨所覆盖；这个关节面被一条中间的垂直嵴（vertical ridge）分成内（medial)、外(lateral)髌骨关节面；像股骨滑车面一样，髌骨后内侧关节面较小，平坦或略微凸形；而外侧关节面较大，呈凹形弯曲；内外侧关节面还可进一步细分为上、中和下小关节面；除此之外，髌骨的内侧关节面边缘区域存在一个被称为Odd关节面（Odd-Facette）的独立关节面，它向后倾斜(Janice K et al.,2016)；髌骨的平均长度为4-4.5cm, 宽度为5-5.5cm，约有2-2.5cm厚，其中在其后表面覆盖的软骨厚达7mm (Janice K et al.,2016)；当膝关节进行屈伸运动时，髌骨会在股骨的髁间沟中滑动；在胫骨相对于股骨的屈伸运动中，股骨髁间沟固定而髌骨相对地在其中进行滑动；髌骨之所以会随着膝关节的屈伸一起活动，是因为伸膝肌股四头肌通过髌腱连接到胫骨粗隆，而髌骨正置于其中（V.1)，V.2还可以看到髌骨在膝关节活动的过程中在滑车面上的位移；在股骨相对于胫骨的运动中（如闭链下蹲），此时髌骨相对固定而股骨上的滑车面则相对于髌骨滑动（V.3)，髌骨也借髌腱而在运动中被稳定在髁间沟中适当的位置；3.髌骨与股骨滑车面的接触位置、髌骨的屈曲(flexion)与伸展（extension);通过上述部分我们知道了髌骨大概沿着股骨的远端关节面滑动，现在我们要深入了解在这个过程当中它是如何运动的；如下图，髌骨会发生大概六个方向上的运动，内外侧移动（medial and lateral shift）、屈曲与伸展（flexion and extension)、内外倾（medial and lateral tilt)与内外旋（medial and lateral rotation)（V.van Kampen et al.,1990）。Abb.9 V.van Kampen et al.,1990;内、外侧横向位移（Shift）表示髌骨在胫骨平台的内外轴上发生横向的位移；髌骨屈曲、伸展(Flexion)表示髌骨绕着股骨髁的内外轴旋转，髌骨尖远离股骨滑车为屈曲；髌骨的内、外倾（Tilt）表示髌骨绕着上下轴旋转，髌骨内侧缘靠近内侧髁为内倾；髌骨的内外旋（Rotation）表示髌骨绕着胫骨平台前后轴旋转，髌骨尖往里为内旋；我们先从髌骨屈曲与伸展、以及髌骨与股骨滑车的接触点的变化开始；在0度的膝伸直位，髌骨处在股骨滑车的近端，此时它尚未与滑车面接触或者由少范围的接触，同时倚靠在髌骨上的脂肪垫及滑膜上，这个位置也在大部分研究中被称为髌骨的0度位（Patellar zero Position)；在股四头肌放松的情况下，在此位置髌骨可以被自由地活动，此时股骨髁间沟的骨性支持尚未出现的，它的稳定主要靠股四头肌、髌韧带、内外侧髌骨支撑带等的张力来控制（Janice K et al.,2016; Li-kang Zhang et al.,2016)。在髌骨0度位额状面、横截面的静态良好对位中，髌骨处在股骨内外髁的中线上，髌骨的上下缘（近端与远端）、内外侧缘到股骨的距离是相等的(Janice K et al.,2016)；Abb.11 Janice K et al.,2016;随着膝关节屈曲的角度慢慢增加来到20-25度时，髌骨关节面的远端与股骨外侧髁的关节面首先接触，由于外侧髁更向近端延伸，因此髌骨与股骨滑车面的接触点也更靠近外侧(V.van Kampen et al.,1990)；随着膝屈曲角度继续增加，大约30度时髌骨开始进入髁间沟，接触面积趋向于均匀分布在髌骨后内、外侧关节面(Janice K et al.,2016)；因为股骨的滑车关节面呈类似球状，并不是平坦的，因此髌骨在其上滑行时会出现绕着股骨内外轴旋转的屈曲、伸展的角度变化；以髌骨尖位参照，髌骨尖远离股骨滑车面为髌骨屈曲，髌骨尖靠近股骨滑车面为髌骨伸展；Abb.14 Kyung W.Nha et al., 2008; 髌骨运动的轴，包括ML内外轴、PA前后轴、SI上下轴；其中髌骨的屈曲伸展绕着ML轴旋转；Abb.15 Kyung W.Nha et al., 2008; 膝屈曲0-135度时，髌骨的位置变化及屈曲角度的增加；关于髌骨屈曲伸展的角度随膝关节活动变化的趋势，许多研究都得到相对一致的结果；在开始与股骨滑车面接触时，髌骨处于0度中立位，随着膝关节屈曲的角度增大，髌骨屈曲角度增大(Abb.A )，这主要是由于髌腱在膝屈曲过程中强力牵拉所导致的(Zhenguo Yu et al.,2019)；Abb.A Zhenguo Yu等人2019年发表的一篇关于髌股关节运动学的综述中结合了14篇相关文献得出的髌骨随着膝关节屈曲的运动的平均变化趋势； 蓝色为基于受试者数量计算的加权平均值；红色为未加权值，“ ”代表髌骨屈曲角度的增加；值得注意的是，在膝关节的屈曲的过程中，髌骨屈曲的变化与其并不同步，存在一种滞后现象；尤其是在膝关节开始屈曲的阶段，滞后现象比较明显，这也许是因为在此阶段肌腱和肌肉都处于较为松弛的状态；到了整个关节屈曲活动范围的60%-70%的阶段，滞后现象减弱；随着膝关节屈曲的角度增大，肌肉和肌腱逐渐变得紧张，髌骨将随着膝关节的屈曲发生更明显的屈曲运动变化(Zhenguo Yu et al.,2019)；也由此我们可以理解，髌骨后表面与股骨滑车的接触面如Abb.13所示的从远端到近端（下半部分到上半部分）的转移变化。在一开始屈曲时，髌骨关节面与股骨的接触面积很小，在30度时为2.0平方厘米，随着屈曲的增加，髌骨滑入髁间沟中，髌股关节的吻合度增加，接触面逐渐向髌骨的近端上半部分转移，在膝关节屈曲90度时，此接触面积达到了6.0平方厘米(Janice K et al.,2016)；在膝关节屈曲90度到100度左右，髌骨后关节面与股骨远端的接触面在髁间切迹的正上方，接触的面也紧靠着髌骨嵴分布；但是到超过了约100度的膝关节屈曲，髌骨继续在股骨的远端关节面上滑动，髌骨关节面与股骨的接触面突然离关节面的垂直嵴远了，是因为股骨上的接触面已不在髁间沟，而来到股骨内外髁的关节面上了，下图可以粗略地看到髌骨后表面与股骨接触面位置的变化（V.van Kampen et al.,1990）；Abb.16 V.van Kampen et al.,1990; 髌骨与股骨远端关节面的接触位置、面积的大致变化；让我们再仔细看看，这个接触面在髌骨关节面是具体在哪分布，对后面理解髌骨的其他运动有着重要的意义；在约100度膝关节的屈曲中，髌骨后表面的向后倾斜的Odd 关节面突然与股骨内侧髁的关节面接触（V.van Kampen et al.,1990）;随后在更大的膝关节屈曲中，股骨内侧髁与Odd关节面的接触面会慢慢往髌骨的内侧缘的边缘缩小，到了膝关节屈曲的末端角度，甚至是髌骨与股骨的唯一关节接触面(Janice K et al.,2016)；在膝关节的深屈曲角度下，髌骨的屈曲角度趋向于持续增加（Abb.G)；Abb.G Zhenguo Yu et al.,2019；前面所述关于髌骨与股骨远端关节面的接触面积、髌骨的屈曲与伸展角度变化在许多研究中都能得到基本一致的结果，这也是髌骨的主要运动轨迹；接下来我们来了解髌骨的其他附属运动——髌骨的内外倾（Tilt）；髌骨的内外倾是指髌骨绕着上下轴SI（Abb.14) 作旋转运动，内倾是髌骨的内侧缘向股骨内侧髁靠近，外倾则是髌骨的外侧缘向股骨外侧髁靠近；将膝关节的屈曲活动分为三个阶段，0-30度左右、30度-100度左右、大于100度，在各个阶段去看髌骨的内外倾；Abb.C Michael E.Brunet et al., 2002; 图片因为文献较老比较糊；但仍可看出在髌骨内外倾在0-90度膝关节屈曲的变化；实线是离心收缩状态下，虚线则为向心收缩；首先是0-30度左右，如前所述，在膝关节刚刚屈曲时，髌骨后表面首先接触到股骨的外侧髁，如Abb.4所示，股骨外侧髁较为凸起、较高，因此造成髌骨的内倾（Abb.C)；同时在此阶段，髌骨处于相对自由活动的位置，此时股四头肌、髌腱等组织的张力对其影响比较大；之前的推文提到的膝关节在接近伸直位的Screw-home mechanism中，要解锁膝关节进行屈曲首先需要胫骨内旋，因此在大约0-30度屈曲的阶段，胫骨的向内侧的轴向旋转(Abb.B)拉扯髌腱，促进髌骨的内倾运动(Li-kang Zhang et al.,2016)；Abb.B V.van Kampen et al.,1990; 胫骨内旋造成髌骨的内倾运动；其次是30-100度膝关节屈曲的阶段；在此阶段，髌骨已进入了股骨髁间沟，髌股关节彼此的关节几何形态对髌骨的运动尤其是内外倾有着重要的影响；随着膝关节的屈曲，股骨外侧髁的高度逐渐降低；如Abb.18可以看到在此阶段，股骨的内侧髁要比股骨的外侧髁要高，而且股骨髁间沟与髌骨嵴的形状也十分吻合(A.M.Ahmed. et al., 2000; Yi-Fen Shih et al.,2004)，由此造成髌骨的外侧缘向股骨的外侧髁靠近，发生外倾运动；Abb.18 A.M.Ahmed. et al., 2000; A所示为股骨髁间沟的前表面形态；B所示为髌骨后表面的形态；到了膝关节屈曲约100度左右，此时髌骨脱离滑车沟，开始与股骨内外侧髁关节面接触；在此角度髌骨后表面后向倾斜（与内关节面不在一个平面高度）的Odd关节面突然滑入（Abb.19)，与股骨内侧髁相接触，此时造成髌骨突然的内倾(V.van Kampen et al.,1990)；Abb.19V.van Kampen et al.,1990; a为接近0度位髌骨的位置；b为约120度膝关节屈曲时，红色虚线为髌骨Odd关节面与股骨内侧髁的接触；同时在此阶段，股骨外侧髁的高度又随之慢慢升高，超过内侧髁（Abb.20)，髌骨发生内倾运动；并且，外侧髁与髌骨后表面外侧缘所形成关节面较内侧髁深、宽(Abb.21)，这也在极度膝屈曲角度下髌骨关节的稳定提供了牢靠的骨性支持(Takaaki Moro-oka et al.,2002)；Abb.20 Takaaki Moro-oka et al.,2002; 膝关节在屈曲90度与135度时内外髁的高度；白色箭头为外侧髁，红色尖头为内侧髁；Abb.21 Takaaki Moro-oka et al.,2002;股骨外侧髁在膝屈曲135度时与髌骨的接触位，明显比内侧髁更宽、更深；5.髌骨的内外侧向移动（Shift）、内外旋（rotation）髌骨的内外侧移动（shift）指的是，髌骨在内外轴上往内侧、外侧的横向移动；而髌骨的内外旋转（Rotation）指的是，以髌骨尖位为参照，绕着前后轴AP（Abb.15)转动，髌骨尖转向内侧为内旋，转向外侧为外旋；通过测量股骨滑车沟的最低点（sulcus point）发现，这些点从近端到远端逐渐外移，这也意味着股骨滑车沟（femoral groove）并不总是与股骨骨干轴相重合，股骨滑车软骨表面沟槽与股骨骨干轴之间呈现向外侧约19度的倾斜角(Abb.22)，而其骨性表面沟槽也与股骨骨干轴存在约16.8度的外向的倾斜角(Abb.23)；前面我们提到的内外髁的髁间存的“沟角”（sulcus angle），在接近膝关节伸直位时，软骨沟槽角相应变浅，而随着膝关节屈曲角度增加也趋向加深(Abb.24)(Yi-Fen Shih et al.,2004)；Abb.22 红色为股骨骨干轴，绿色为股骨滑车软骨表面沟的轴线；Abb.24 Yi-Fen Shih et al.,2004;股骨滑车沟向外的倾斜显然会影响髌骨的运动；在膝关节接近伸直位的0-30位时，由于缺乏骨性约束，髌骨的活动受肌肉、韧带的影响较大，而此时膝关节由于螺旋归位机制的影响，在启动屈膝时需要先内旋胫骨；胫骨的这种轴向运动除了会让髌骨内倾，还会使其内旋、往内侧移动（Abb.25)(V.van Kampen et al.,1990);Abb.25 V.van Kampen et al.,1990;随着膝屈曲角度的增加，髌骨滑入髁间沟，它内外旋、横向移动受到髁间沟走向的显著影响；从Abb.26可以看到髌骨在30-100度膝屈曲时，髁间沟的大致走向以及髌骨的运动轨迹；从Abb.27、Abb.28我们也可以看出，0-100度膝关节屈曲范围内髌骨先往内侧移动、内旋，然后持续外向移动、外旋的运动模式；Abb.26 A.M.Ahmed. et al., 2000; 髌骨的主要运动轨迹(patellar motion with extension)；滑车沟的形态(Developed Trochanlear Curve)、滑车沟上边缘的软骨脊(Osteochondral ridge)、髁间切迹 (intercondylar notch)，LAT外侧，MED内侧；Abb.28 Zhenguo Yu等人2019年发表的一篇综述中结合分析了其他14篇相关文献得出的髌骨随着膝关节屈曲的运动的平均变化趋势； 蓝色为基于受试者数量计算的加权平均值；红色为未加权值，“ ”为外侧移动、外旋；在超过100度的深度膝屈曲角度中，髌骨如前所述已经脱离了髁间沟，与股骨内外侧髁关节面接触，随着膝关节屈曲角度的增加，外侧股骨髁的高度也显著增加，如此一来阻止了髌骨的进一步外侧的横向移动；即便如此，从总体来看，在膝深度屈曲角度下的，髌骨依旧存在着显著的外向移动、外旋状态(Kyung W.Nha et al., 2008)。
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