手绘力学分析肩关节的结构功能、日常自查方法和诊疗思路

这是一篇比较硬的科普文章,对象是有一定医学和解剖学基础的医学生和医生,医学领域以外的读者也可斟酌阅读。3000多字和12幅手绘,内容略枯燥,知识较全面。


完整的肩关节由7块骨骼构成,包括第一节胸椎、第一第二肋骨、胸骨、肩胛骨、锁骨和肱骨。7个骨骼、8个关节协同配合,一起参与到肩部的各种活动中,也因此肩关节活动的过程是一个非常复杂的生物力学问题。

肩关节的骨骼结构组成

比如,肩关节为了使手臂充分抬高,胸椎需要同时拉伸、旋转和向对侧弯折,与其相接的第一、二节肋骨也会随着胸椎旋转而向下后侧移位,而肋骨、锁骨与胸骨相接的关节需要作出顺应性活动,使胸骨随着肩关节活动而向同侧侧弯和旋转。

为了保证肩关节充分的活动度,1.需要胸椎提供足够的稳定性;2. 肩锁关节和胸锁关节需要为肩胛骨提供足够的灵活性。以抬高手臂为例,肱骨与肩胛骨相接的肱盂关节可以做出90°的主动活动度和120°的被动抬高活动度,肩部活动需要同时旋转肩胛骨、抬高锁骨、拉伸胸廓,并使胸椎向对侧弯折。

任何肩部的活动都不是单一关节活动的结果,肩关节需要许多复杂关节互相依存和协调,因此我们需要更细致地讨论这些小关节各自的结构和运动,才能更好地理解它们的功能。

首先讲解一下「肱盂关节」

肱盂关节的夹角示意图

肱盂关节骨头和肩胛组成。肱骨头方向朝内,并稍稍向后上方倾斜。肱骨头和肱骨干之间的夹角大约为45°。与肱骨头相对的是肩胛盂,肩胛盂朝向外侧,稍稍向前上方倾斜,倾斜角大约为75°。

肱骨头和肩胛盂对线并不整齐,关节腔上侧余留出的空间,主要由纤维性关节囊组成的肩胛盂唇弥补,这个结构可以加深肩胛盂,使其更完整地包住肱骨头,同时保证充分的活动度,「冻结肩」引起的活动障碍,也是这部分关节囊发生粘连而引发。

肱盂关节的关节囊很薄很松,当手臂静止时,关节囊前侧会有褶皱,以保证手臂最大活动度时关节囊可充分伸展。当手臂侧平举时,松弛有褶皱的前侧关节囊会保持紧绷,但是其他方向的关节囊就会向前内侧扭转。冈上肌、冈下肌、小圆肌和肩胛下肌肌腱会和关节囊纤维混合,当肌腱发生炎症,随着手臂活动时关节囊的扭转,就容易产生和活动度有关的疼痛。

肱盂韧带是肱盂关节囊前侧重要的“稳定器”。当手臂外旋超过90°时,肱盂韧带中侧就会通过收紧来限制手臂过度外旋,肱盂韧带下侧最厚的部位与肩胛盂唇相连,加强关节囊,从而防止肩关节脱位。

肩肱韧带加强了肱盂关节囊的上侧,对维持肱盂关节稳定至关重要。很大程度上,肱盂关节囊上侧和肩肱韧带抵消了因手臂重力而带来的向下拉力。

肱盂关节囊在活动时的生物力学原理

肩关节囊各个部位的特征和方向决定了肩关节在对应方向的活动度和活动模式。

当手臂在两侧自然下垂时,肩关节囊纤维复合物会同时向前侧和内侧扭转。

中立位时肱盂韧带的结构和发力示意图

关节囊在中立位的轻微向内前侧扭转,可在增强手臂向身体前侧内收活动度的同时,限制手臂向身体外侧外展的过大被动活动度。

外展和内收时,肱盂韧带的纤维结构和发力示意图

手臂外展时,关节囊前侧因为增加扭转而缩短长度,从而可以紧紧地把肱骨头拉向肩盂关节窝。随着手臂外展的时候肱骨主动向外旋转,关节囊前侧的扭转才能被解开,从而可以进一步主动加大外展的活动度。

如果肱骨不向外主动旋转,由于肱盂关节表面异常受力和关节囊纤维张力过大,使得肩关节锁在外展过程的中段。因为肱盂关节囊前侧的扭转,使肱骨外展到极限后可被动地引发肱骨外旋来保证足够的活动度。如果肱骨无法侧向旋转的情况下,暴力仍让肱骨向外展方向持续活动,就会使得被锁死的肱盂关节持续拉拽而造成脱位。

肩关节脱位示意图

肱骨外旋受到限制是“冻结肩”最常见的临床表现之一。因为肩关节囊不断纤维化,使肱盂关节前侧的张力特别大,同时关节囊与肱骨头之间的纤维粘连,使肩关节囊前侧纤维扭转机制被削弱,使得肩关节外展过程中肱骨的被动外旋受到影响,从而造成“冻结肩”病人完成向两侧抬起手臂的动作会很困难。


肱盂关节活动度检查主要包括被动活动度的检查和主动活动检查。前者侧重于韧带和骨关节,后者侧重于肌肉。

肱盂关节被动活动检查

被动检查需要被检查者全身放松,由检查者通过滑动关节,感知活动中的阻力以及被检查者疼痛的感觉。被动活动检查在坐姿或卧姿均可检查,检查中肩关节不发力,保持在中立位即可。检查者通过关节各个方向的推移,观察肱盂关节周围关节囊、韧带和肌腱等软组织的粘连程度和张力。

1. 下侧滑移(坐姿)

2.下侧滑移(卧姿)

3.侧向滑移(手臂位于体侧,卧姿

4.后侧滑移(卧姿)

5.前侧滑移(俯卧位)

肱盂关节的主动活动检查

肱盂关节具有较大的灵活性,而该关节所出现的大部分问题很难在静态的影像学检查中发现,而往往会在动态的主动活动中被引发,通过主动活动过程中观察疼痛的产生或消失,活动度的受限或加大,从而推测出关节在运动过程中可能出现的异常问题。

1.肱盂关节外展活动度

患者坐姿,检查者坐在患者体侧,患者手臂向检查者一侧外展,手臂置于检查者肩上。检查者一手扶住患者肩胛骨,另一手按住肱盂关节,并作前后滑移。

2.肱盂关节内旋活动度

患者坐姿,双手背向身后。检查者在患者一侧,一手扶住肩胛骨保持稳定,嘱患者手臂肱骨内旋的同时,另一手轻轻向下压患者手肘内侧,以此来检查肱盂关节内旋活动下的纵向滑移。


肩关节囊粘连——“冻结肩”

肩关节囊张力过大是肩关节常见的疾患之一。因为关节囊粘连引起活动受限的这类病症,也被称为“冻结肩”。在门诊中,大部分“冻结肩”的病人都没有发现引起肩关节活动障碍的明显诱因,女性比男性更高发,且中老年患者居多。

有研究认为冻结肩与驼背有关,过于后突的胸椎会增大肩胛骨和肱骨的夹角,使肩关节活动时受到更大的外力,肌腱、韧带发生退行性病变,炎症扩散到整个关节囊,加速关节囊纤维化粘连的形成。女性比男性高发,可能也是因为女性较高的胸椎后突(驼背)发生率。然而,也有较多人不认同这个观点,他们认为肌腱炎才是造成关节囊纤维化粘连的原因,而肌腱炎发生率男女之间是没有明显差异的;同时,冻结肩患者很少同时伴有肌腱炎。因此,引起肩关节囊粘连的病因目前仍不明确。

大部分人都认为患者会因为疼痛而停止运动,但根据临床医生的经验,事实恰好相反,大部分情况下,只有运动功能减退后让剩余部分承担更多活动发力才是引起疼痛的原因。大部分患者都在持续使用肩部手臂,直到肩关节活动受限干扰到他们日常活动的程度(女患者发现抬手梳头有困难了,男患者发现很难向后伸进臀部的口袋了),此时他们才会感到疼痛,并意识到肩部出现问题了,其实问题早已发生,只是肩关节活动度仍能通过代偿完成大部分日常活动,使得人们被“蒙在鼓里”,而不自觉。

“冻结肩”的诊断方法

1.病史

(1)疼痛区域:主要集中在手臂外侧,第5、6颈神经分布区域。

(2)疼痛特征:疼痛程度不一,主要在肩部活动到受限范围时会引起隐痛。大部分患者会在夜间翻身时被疼痛惊醒。

2.物理检查

(1)主动活动度检查

关节囊纤维性粘连造成的主动活动受限表现为:肱盂关节外展活动受限;手背难以触及颈部后侧;有时甚至无法触及背部后侧。

(2)被动活动度

关节囊纤维性粘连造成的被动活动受限表现为:肱骨外旋受限;手臂外展中后段中度受限;内旋和前屈有时受限。

急性期时,活动受限来自被动活动下肌肉的保护性痉挛引起的疼痛;

慢性期时,活动受限来自于关节囊粘连增加的张力。

3.关节内动作

“冻结肩”患者大部分关节内活动均受限,尤其是向下侧的滑移。

4.等长运动对抗。大部分肌力正常,且不会引起疼痛,除非极少数情况伴发肌腱炎。

5. 肩部触诊。通常在肩外侧会有压痛,同时伴有肌张力增加的感觉,有时在肩部外侧可触及纤维化条索样粘连。

“冻结肩”急性期和慢性期的不同诊疗思路

急性症状主要包括:

1.放射到手肘区域的疼痛感;

2.患者常常夜晚翻身时被疼醒;

3.被动检查时,活动受限常常来自肌肉保护性痉挛引起的疼痛,而不是因为关节囊张力增大。

慢性症状主要包括:

1.疼痛主要分布在肩部外侧;

2.患者不会在夜晚翻身时被疼醒;

3.被动检查时,活动受限来自于关节囊张力过大,因为关节囊受到牵拉而引起疼痛,相比急性期,检查时不会受到强力的肌肉对抗。

对于急性期“冻结肩”,首先要缓解早期因肌肉保护性痉挛而引起的疼痛。可以根据情况分别采用冰敷或热敷进行处理;

当疼痛缓解后,可配合关节松动手法来保持或加强肩关节活动度。

最后,可以建议患者在家进行肩部低负荷的主动运动锻炼,通过限制关节活动度的器械,可在运动中同事减少肌肉负荷,避免因运动发力过度引起保护性痉挛的疼痛,使锻炼在安全的范围内效率最高。在锻炼中,因为局部肌群力量减弱或痉挛,需要量力而行,纠正患者采用过度驼背等错误姿势所做出的代偿发力。

对于慢性期的“冻结肩”,治疗的重点是增加关节囊的延展性,尤其是前侧和下侧的区域。超声波定位下的关节囊拉伸和有针对性的关节松动手法都有助于恢复因关节囊粘连所造成的前侧和下侧的活动受限。


我是孙悦礼,上海中医药大学骨科医学博士,目前在上海中医药大学附属龙华医院脊柱病研究所工作,参与国家中医临床研究基地的诸多临床工作和科研项目。研究方向涉及用力学刺激促进骨折愈合、治疗骨质疏松,以及脊柱退变性疾病新药开发等。业余时间爱好画画,并结合这一特长投身科普数年,属于那种「可以把疾病搞明白,还能把道理给人讲清楚」的人。

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照顾好脖子:骨科医生的手绘趣笔记

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:孙悦礼

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