P6６-6７：膝関節
- 膝は下肢の中間関節であり、原則として自由度1の関節となる。
- つまり、地面に対するカラダの距離を制御する事である
- 膝は基本的に体重によって圧迫力が掛かった状態で動作している
- 副次的に膝関節は2つ目の自由度を持っている
- 膝が屈曲している時にしか現れない、下肢の長軸に沿う回旋運動である
- 機械的観点から見ると膝関節は困難に挑戦をしなければならない。
- 膝は2つの矛盾する機能を両立させる必要性があるからだ。
- 1つ目：完全伸展位において大きな安定性を持つこと
- この肢位で膝は体重と手このアームの長さによって大きな応力を受ける
- 2つ目：屈曲位において不整に対する足の適正な方向決定に要する可動性を持っている
- 膝はこれらの問題を極めて巧妙な機構で解決している。
- その代償が無いわけではない
- 大きな可動性を必要とする為の関節面のはめ込みの弱さは捻挫や脱臼の危険に晒されている
- 膝が靭帯は半月損傷の危険に最も晒されているのは「不安定な肢位」である屈曲位である
- 膝が関節内骨折や靭帯損傷を最も受けやすいのは伸展位であることを覚えておこう。
P68-69：膝関節の軸
第１の自由度(屈曲ー伸展)
- 横断軸XX’によって条件付けられている
- 矢状面において屈曲ー伸展運動が起こる。
- 大腿骨頸部の長さによるズレによって大腿骨幹部の長軸は正確に下腿骨格軸の延長線上にはない。
- 大腿骨幹部と下腿骨格軸の間には170-175の外方開きの鈍角がある＝膝の生理的外反である
- 股関節・膝関節・足関節の3つの関節中心は同一直線上に並んでいるが、これを下肢の機能軸と呼ぶ
- 下腿のレベルではこの軸は骨格と一致している
- 大腿での機能軸は大腿骨の軸と約6°の角度をなしている。足関節に対して股関節が左右へ広がっているためである
- 結果として各下肢の機能軸はやや内下方へ斜めとなる。
- 女性の様に骨盤が幅広いほどにその角度は大きくなる。
- 膝の生理的外反が男性に比べて女性の方が顕著である根拠となる。
- 膝関節の完全屈曲時、下腿は正確に大腿の後ろには来ず、少し内側に来る
- 踵を対称面へとずらし、極端な屈曲は踵を坐骨結節のレベルで臀部に接触させる。
第２の自由度(回旋)
- 下腿の長軸YY’の周りの回旋にあり、明らかに膝が屈曲している時に限られる
- 膝の構造は、完全伸展位でこの回旋運動を不可能にする
- (完全伸展位において)下腿軸は下肢の機能軸と一致し、軸回旋はもはや膝にはなく、膝に代わって股関節にある。
第３の自由度(側方運動)
- 前後軸ZZ’にある運動
- 側屈と言えなくも・・
- 側副靭帯の緩みによる機械的な仕掛けによって生じる動作。
- 膝屈曲時、足関節レベルで１～２㎝のわずかな側方運動が可能となる(第３の自由度)
- 完全伸展位では側副靭帯の緊張によってその自由度は完全に「０」となる
- 側方運動は僅かでも「屈曲」が発生条件となる。
P70-71：膝の側方偏位
内反膝
- 外反角の逆転は「内反膝」を形成する
- 世間一般では「がにまた」と呼ばれる
- 脛骨の棘間窩と大腿骨の顆間窩によって具現化される膝の中心は機能軸に対して外方へずれている
外反膝
- 膝外側角の減少に相当する
- 「Ｘ脚」と言われる状態
総論
- 「外反膝」と「内反膝」は基本的には両側性となる。
- 膝関節の側方偏位が起こった場合、荷重は膝関節の内側と外側では均等には配分されていない。
- 結果として、内反膝には「内側コンパートメント」の早期摩耗が起こり、内側型変形性膝関節症が生じる。
- 外反膝には外側型変形性膝関節症が生じる
その他
- 両側外反膝は幼児において極めて多いが、成長と共に徐々に改善してくる
- 慌てる親が多いが、上記を説明の上での経過観察が大切。
- ミクリッツ線を前提に考えた方がいい
- ミクリッツ線：「下肢荷重線」「下肢機能線」 ：大腿骨頭の中心と足関節の中心を結んだ線
- 下肢機能軸は膝関節の中心を考慮する為
- ミクリッツ線から考えて
- 膝蓋骨が線から外側：O脚
- 膝蓋骨が線から内側：X脚
P72-73：屈曲ー伸展運動
- 屈曲ー伸展とは膝の主要な運動である
- その可動域は下腿の軸が大腿の軸の延長上にある
- 下肢が最も長いのはこ伸展位においてである
伸展
- 下腿の後面を大腿の後面から遠ざける運動である
- 【前提条件】絶対的な伸展は存在しない
- 何故なら、基本肢位において下肢は既に「最大伸展の状態」にあるからである
- 他動的には「基本肢位＝完全伸展状態」から5～10°の伸展運動が可能となるが、これは立派な「過伸展」と呼ばれる。反張膝は病的な状態
自動伸展
- 膝関節の自動伸展が基本肢位を超える事は稀であり、超えても僅かである
- この可能性は本質的には股関節の肢位、つまり膝の伸筋としての大腿四頭筋の有効性に依存しており、股関節が伸展しているほどに大きくなる。
- つまり、事前の股関節の伸展は膝関節の伸展の準備段階と言える。
相対的伸展
- 全ての屈曲位から膝の伸展を完了する運動である
- 通常の歩行時に起こり、遊脚が地面に接触しようとして前方へ投げ出される運動である。
屈曲
- 下腿の後面を大腿の後面に近付ける運動である
- 膝の屈曲可動域は股関節の肢位や膝自体の運動様式によって異なる
自動屈曲
- 自分で屈曲運動を行う動作
- 予め股関節が屈曲していれば140°に達するが、股関節が伸展している場合は120°にしかならない
- この可動域の違いは股関節伸展時にはハムストリングスの効力が減少するからである。
- 2関節筋であるハムストが一足先に股関節伸展動作に筋肉が参加している為で、膝関節屈曲に回せる力が少なくなっている為
- 例外はハムストリングスの弾道的収縮(勢いを使う)であり、それなら股関節伸展時であっても膝関節の屈曲120°を超える事は可能となる。
- この可動域の違いは股関節伸展時にはハムストリングスの効力が減少するからである。
他動屈曲
- 膝の他動屈曲は160°に達し、踵を臀部に接触させることができる
- 膝の屈曲自由度の検査として有用である
- 膝関節が正常な場合、屈曲動作は「ふくらはぎ」と「大腿」の筋肉塊の弾性接触によってしか制限されない。
- 病的な状態では膝の他動屈曲は伸展機構(大腿四頭筋)の拘縮や関節包の拘縮によって制限をされる
P74-75：膝の軸回旋
自動回旋
- 下腿の長軸の周りの回旋運動は膝屈曲時にしか起こらず、膝伸展では関節の連結(主に側副靭帯の緊張)が脛骨を大腿骨に固定する。
- 自動軸回旋を測定するには「膝を直角にする」「下腿をテーブルの端に下垂させて座らせる」事が必要。
- 膝の屈曲によって股関節の回旋を除外する事ができる。
- 基本肢位において足の先端は軽度外方を向いている。
内旋
- 足先を内方へ向ける動作であり、足の内転運動に少なからず関与する
外旋
- 内旋30°に対して外旋40°である
- この数値は膝の屈曲度によって変わり、30度屈曲位では外旋は32°、90度の屈曲では40°となる。
最後に
- 膝関節には不可避で不随意の「自動」軸回旋が存在しており、膝の屈曲ー伸展運動と連携している。
- 特に伸展の終期と屈曲の初期に行われる。
- 膝関節が伸展に向かう時、下腿は外旋位になる
- 膝関節が屈曲に向かう時、下腿は内旋位になる
- 両下肢を身体の下に折りたたむ時、同様の運動が行われ足先は自動的に内方へ向かう。
矢状面において前方に関節が動く際、肩・肘・膝・股関節は全て外旋傾向に開く
矢状面において後方に関節が動く際、肩・肘・膝・股関節は全て内旋傾向に閉じる
P76-77：下肢の全体構造と関節の方向性
- 脛骨は後方が削られて前方が強化される。後方が削られる事で、相対的に脛骨関節面が後方へ移動しているのである。
- 大腿骨と脛骨の相反する凹んだ弯曲は両骨間に空隙を拡大し、筋肉塊のより大きな容積の許容を可能にしている。
- 肘と同じ構造をしており、両関節端の移動は屈曲時に筋肉塊を収納する為のより大きな空間を提供しているのである。
P78-79：下肢の全体構造と関節の方向性(続き)
再度確認した方が良い
大前提：大腿骨の捻転とは
弯曲と捻転の違いを明確にしていない？
図2-33：上面図(垂直面) 大腿骨頭と大腿骨頸部の図から右足と思われる。
大腿骨の捻転の話
- 上面からの図、右足仮定か？
- 大腿骨幹部と大腿骨頸部の角度の事を指す。
- 大腿骨の捻転が無ければ、大腿骨頸部と大腿骨顆部の軸は平行であるが、実際は、大腿骨頸部は(水平面上の)前額面と30°の角度を成す
- 急に対象が大腿顆部から「前額面」に変化するのがおかしい。
- (大腿骨頸部と大腿骨顆部が平行という前提において)大腿骨頸部が(水平面上の)前額面に対して30°の角度を成すと、大腿骨顆部もまた同様に30°の角度を成す事になる。
- 大腿骨頸部の30°の角度を前提としたうえで、更に大腿骨顆部が(水平面上の)前額面に留まる為には大腿骨幹部の内旋(骨幹部の捻転)によって構造を変えている。
膝レベルの捻転
図2-34：大腿骨顆部：赤 / 脛骨：緑
- 大腿骨顆部と脛骨の軸は平行かつ前額面に含まれるべき？
- 実際は自動軸回旋が完全伸展位で大腿骨に対して+5°の脛骨外旋をもたらす
- 膝の伸展動作には「脛骨の外旋運動」がセットとなる
脛骨レベルの捻転
- 脛骨と距腿関節窩は軸平行ではあなく25°の外旋をきたしている
- つまり平行を得るには25°の脛骨内旋が必要
捻転の結果
- 下肢全長の捻転は「-30+25+5=0」と相殺関係になる
- 結果的に脛骨足根関節の軸は、大腿骨頸部同様に外旋+30°となる
- 足の軸は30°外方を向いており、歩行時に活きてくる。
- 歩行時
- 立位では両踵が骨盤と対称的に連結している
- 歩行時、遊脚肢前進は同側の股関節を前方へと移動させる
- 骨盤が30°回旋すると足の軸は直接前方、進行方向を向く。
- 1軸動作の説明に過ぎない。2軸では成り立たない。
P80-81：屈曲ー伸展の関節面
- サラッと流すでいい
P82-83：軸回旋に対応した脛骨関節面
- 膝の関節面は基本「屈曲ー伸展」運動しか許容しない構造をしている。
- 中央に「鞍」があるので軸回旋を制限・阻止する。
- 実際は軸回旋を可能にするギミックがある※図2-44～46の流れ
- 中央の脛骨顆間隆起塊が中心棒の役割を果たす
- 中央軸の存在とそれを支える十字靭帯と側腹靭帯
- 膝の真の機械的中心軸は内側顆間隆起である【超重要】
P84-85：大腿骨顆と脛骨関節窩の輪郭
- 大腿骨顆粒は下面から見て、2方向に凸で2つの突出部を形成している
- 両顆は対象構造ではなく軸も平行ではない。後方に向＿かって開いている
- 大腿骨顆を受け止める脛骨関節窩は曲率半径が等しくない。つまり関節面の不一致が生じている
- 膝関節は適合していない関節といえ、半月がその再建にあたっている
P86-87：顆部ー滑車側面の決定論
大腿骨顆部ー滑車の輪郭の後方部分
- 図2-57
- 前十字靭帯(LCAE：赤)と後十字靭帯(LCPI：青)によって大腿骨に対して「制動」されており、それぞれが大腿骨付着部を中心とする「半径が等しい円弧」を描いている。
- つまり膝関節の最大屈曲位では大腿脛骨関節裂隙の前方開大は前十字靭帯が「緩む」一方で後十字靭帯は引っ張られる。
- 幾何学的に厳密には1つとして同じものではない膝の「個別性」が存在している
- 人工関節の個別適応が難しい理由は「オンリーワン」の為。近似適応が限界なのである
- 同様に「靭帯再建」「人工靭帯」に関しても存在している。靭帯付着部位をずらす事によって「円弧」がズレてしまう為である。
- 十字靭帯の長さが一定であるという前提であるが、証明されている訳では無い。
