人腕關(guān)節(jié)動(dòng)力肌腱的力臂值及意義探討

1、    人腕關(guān)節(jié)動(dòng)力肌腱的力臂值及意義探討        【摘要】目的：測(cè)量人腕關(guān)節(jié)主要?jiǎng)恿‰煸谕筮\(yùn)動(dòng)過(guò)程中力臂的大小。方法：運(yùn)用7只新鮮成人尸體上肢標(biāo)本，將運(yùn)動(dòng)腕關(guān)節(jié)的肌腱和旋轉(zhuǎn)電壓計(jì)相連，在腕關(guān)節(jié)分別從屈曲至伸直，橈偏至尺偏過(guò)程中，用計(jì)算機(jī)同時(shí)記錄腕動(dòng)力肌腱滑動(dòng)距離和腕運(yùn)動(dòng)角度，根據(jù)腱滑動(dòng)距離和腕運(yùn)動(dòng)角度計(jì)算出肌腱平均力臂和力臂變化。結(jié)果：橈側(cè)腕長(zhǎng)伸肌腱的腕橈偏力臂最大，橈側(cè)腕短伸肌腱的伸腕力臂最大，尺側(cè)腕伸肌腱的腕尺偏力臂最大，而伸腕力臂很小，橈側(cè)、尺側(cè)腕屈肌均有較大

2、屈腕力臂，它們相對(duì)于伸肌橈尺偏腕關(guān)節(jié)的力臂較小。結(jié)論：腕關(guān)節(jié)的力臂分布對(duì)腕動(dòng)力肌的功效起決定作用，是腕正?；顒?dòng)方式和常見(jiàn)動(dòng)作的生物力學(xué)基礎(chǔ)。【關(guān)鍵詞】腕肌腱力臂關(guān)節(jié) Moment arms of the wrist motor tendons and its implicationTang Jinbo,Xie Rengou,Yu Xiaowei,et al.Department of Hand Surgery,Affiliated Hospital of Nantong Medical College,Nantong226001Objective:To investigate the valu

3、es of moment arms of wrist motor tendons.Methods:7 fresh cadaveric upper limbs were used.The wrist motor tendons were connected with rotary potentionmetric transducers to continuously record tendon excursions during wrist motion.The wrist motion was recorded by an electronic goniometer.Moment arms o

4、f tendons were calculated according to the relationship between tendon excursions and joint angulation.Results:The extensor carpi radialis longus tendon showed the largest moment arm in wrist radial deviation.The extensor carpi radialis brevis tendon had the largest moment arm in wrist extension.The

5、 extensor carpi ulnaris tendon showed the largest moment arm in ulnar deviation,but it moment arm was very small in wrist exension.Both the flexor carpi radialis and ulnaris tendons had quite large moment arms in wrist flexion,but their moment arms for wrist deviation was smaller than extensor tenso

6、ns.Conclusion:Moment arms of the wrist motors play an important role in efficiency of wrist motor muscle and wrist motions.Values and distribution of moment arms in wrist motors are the biomechanical basis of wrist motion patterns and daily activity of the hand.Key wordsWristTendonMoment armJoint人體關(guān)

7、節(jié)的運(yùn)動(dòng)來(lái)源于肌肉收縮后跨越關(guān)節(jié)的肌腱產(chǎn)生滑動(dòng)，在關(guān)節(jié)周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。力矩是肌肉收縮力與力臂的乘積，因而關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)肌腱的力臂大小對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方式有重要影響。腕關(guān)節(jié)是人體最為復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一，有24根肌腱跨越，本研究采用計(jì)算機(jī)輔助的肌腱滑動(dòng)距離測(cè)定方法，同時(shí)記錄腕運(yùn)動(dòng)角度，測(cè)量腕運(yùn)動(dòng)中動(dòng)力肌腱力臂的大小。1材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)置采用7只新鮮尸體上肢作研究，將橈腕關(guān)節(jié)近側(cè)6 cm以近的皮膚、皮下組織、肌肉切除，保留肌腱、肘關(guān)節(jié)囊、前臂骨間膜，不損傷腕伸肌腱支持帶和腕橫韌帶，保留距橈腕關(guān)節(jié)8 cm以內(nèi)的肌腱。用編織滌綸線分別縫合所有通過(guò)腕關(guān)節(jié)的肌腱，共24根，將肘關(guān)節(jié)屈曲90°,以兩枚粗鏍釘

8、將肱骨中段和實(shí)驗(yàn)架固定，再將前臂置于中立旋轉(zhuǎn)位，前臂尺橈骨中下1/3交界處分別和實(shí)驗(yàn)臺(tái)以金屬扎絲牢固捆扎固定，以防止測(cè)試過(guò)程中尺橈骨移動(dòng)。將連接肌腱的絳綸線沿肌腱的生理拉力方向引向近側(cè)，通過(guò)肱骨內(nèi)外髁旁的固定架上導(dǎo)孔，各連接到250g重物，重物的作用是保持在測(cè)試過(guò)程中連接肌腱的縫線不發(fā)生松馳并保持相同張力。滌綸導(dǎo)線再環(huán)繞在旋轉(zhuǎn)電壓計(jì)上，和肌腱滑動(dòng)同步的滌綸線的滑移使旋轉(zhuǎn)電壓計(jì)產(chǎn)生電壓變化，經(jīng)程序化軟件處理，旋轉(zhuǎn)電壓計(jì)上的電壓變化自動(dòng)轉(zhuǎn)化成肌腱滑動(dòng)距離，由計(jì)算機(jī)記錄。將雙軸電動(dòng)量角器固定在橈骨遠(yuǎn)端和第3掌骨上，輸入計(jì)算機(jī)，和滑動(dòng)距離同步記錄腕運(yùn)動(dòng)幅度。用克氏針固定5個(gè)手指的指間和掌指關(guān)節(jié)，以阻止

9、腕運(yùn)動(dòng)時(shí)的手指連帶運(yùn)動(dòng)。在中指尖至第3掌骨上貫穿一粗克氏針作控制桿引導(dǎo)腕運(yùn)動(dòng)(1)。     1肌腱滑動(dòng)距離關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)同步測(cè)量和記錄系統(tǒng)1.2測(cè)定過(guò)程測(cè)量時(shí)先將腕關(guān)節(jié)置于最大屈曲位，由貫穿中指和第3掌骨的控制桿引導(dǎo)，被動(dòng)活動(dòng)腕關(guān)節(jié)至最大伸直位，將計(jì)算機(jī)上運(yùn)動(dòng)總記錄時(shí)間設(shè)為10 s，測(cè)試時(shí)被動(dòng)屈伸腕關(guān)節(jié)過(guò)程控制在10 s以內(nèi)。再將腕關(guān)節(jié)由最大橈偏位活動(dòng)至最大尺偏位，同樣記錄肌腱滑動(dòng)距離。1.3計(jì)算方法由于各標(biāo)本的腕關(guān)節(jié)最大屈伸和尺橈偏數(shù)不一樣，計(jì)算滑動(dòng)距離和力臂時(shí)，統(tǒng)一采用屈60°至伸60°，橈偏20°至尺偏30°之間

10、的肌腱滑動(dòng)距離，力臂的計(jì)算根據(jù)肌腱滑動(dòng)距離等于力臂乘以半徑弧度數(shù)這一關(guān)系來(lái)計(jì)算，即肌腱力臂=肌腱滑動(dòng)距離×57.29°/腕運(yùn)動(dòng)角度13。由于本實(shí)驗(yàn)連續(xù)記錄了腕運(yùn)動(dòng)每一瞬時(shí)的肌腱滑動(dòng)距離和角度變化，肌腱的滑動(dòng)距離和角度變化可在坐標(biāo)描成一曲線，根據(jù)曲線的每一部分的斜率變化可轉(zhuǎn)換成腕各個(gè)運(yùn)動(dòng)角度時(shí)力臂數(shù)值。在實(shí)驗(yàn)分析時(shí)集中分析了腕關(guān)節(jié)的五個(gè)主要?jiǎng)恿‰?，即橈?cè)腕長(zhǎng)、短伸肌(extensor carpi radialis longus and brevis,ECRL和ECRB)，尺側(cè)腕伸肌(extensor carpi ulnaris,ECU)、橈側(cè)腕屈肌(flexor carpi

11、 radialis,FCR)和尺側(cè)腕屈肌(flexor carpi ulnaris,FCU)的力臂。2結(jié)果2.1腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力腱滑動(dòng)距離腕關(guān)節(jié)屈曲60°至伸直60°的120°運(yùn)動(dòng)弧中和橈偏20°至尺橈30°的50°尺橈偏范圍中，腕5根主要運(yùn)動(dòng)肌腱的滑動(dòng)距離見(jiàn)(表1)。表1腱主要?jiǎng)恿‰斓幕瑒?dòng)距離(<"0 (881 bytes)" src="/med/cano/201003/20100308175409687" 12 14>±s, mm)運(yùn)動(dòng)方式ECRLECRBECUFC

12、RFCU屈伸120°19±326±58±329±333±4尺橈偏50°17±210±217±36±212±3     腕屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)CU的滑動(dòng)距離最大，ECRB和FCR滑動(dòng)距離也較大，而ECU滑動(dòng)距離最小，F(xiàn)CU滑動(dòng)距離是ECU的4倍。FCR和FCU滑動(dòng)距離接近。腕尺橈偏時(shí)，ECRL和ECU滑動(dòng)距離大，而FCR最小，ECRL和ECU滑動(dòng)距離是FCR和ECRB的2倍左右。 2.2腕關(guān)節(jié)動(dòng)力肌腱的力臂腕關(guān)節(jié)屈伸和尺橈偏時(shí)腕動(dòng)力肌腱的平均力

13、臂見(jiàn)(表2)。腕屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)FCR和FCU力臂最大，伸肌腱中ECRB力臂最大，ECU伸腕的力臂很小，腕尺橈偏運(yùn)動(dòng)時(shí)，ECRL的橈偏力臂最大，而ECU的尺偏力臂最大，F(xiàn)CR和ECRB的腕尺橈偏力臂均較小。表2主要?jiǎng)恿‰斓钠骄Ρ?<"0 (881 bytes)" src="/med/cano/201003/20100308175409687" 12 14>±s, mm)運(yùn)動(dòng)方式ECRLECRBECUFCRFCU屈伸120°9±212±34±214±216±2尺橈偏50

14、6;19±211±219±37±213±4     2.3腕運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)力肌腱的力臂變化腕屈伸、尺橈偏運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要?jiǎng)恿‰斓牧Ρ刍旧喜话l(fā)生很明顯的變化，在整個(gè)腕運(yùn)動(dòng)過(guò)程中比較恒定，2、3表示整個(gè)腕屈伸和尺橈偏過(guò)程中5根肌腱力臂的數(shù)值。用ANOVA法分析每隔10°力臂數(shù)值之間統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，各力臂數(shù)值之間均無(wú)顯著差異(P0.05)。 3討論3.1肌腱力臂的測(cè)定計(jì)算方法和腕運(yùn)動(dòng)的作用肌腱滑動(dòng)距離測(cè)量有多種方法。將腕關(guān)節(jié)活動(dòng)限制在某一范圍內(nèi)，測(cè)定肌腱滑動(dòng)幅度能夠得到這一關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍所需肌腱活動(dòng)幅度。本

15、研究采用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)儀連續(xù)記錄腕關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)肌腱滑動(dòng)距離，能夠較準(zhǔn)確測(cè)定關(guān)節(jié)活動(dòng)每一時(shí)段的肌腱滑動(dòng)，并同時(shí)記錄關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度變化。關(guān)節(jié)的活動(dòng)由肌肉收縮力乘以肌腱力臂所作的功決定，肌肉產(chǎn)生收縮力的能力決定于肌肉截面積4，肌腱力臂大小調(diào)節(jié)肌肉收縮力的功效。Lieber測(cè)量了人體上肢各塊肌肉的肌纖維長(zhǎng)度和整塊肌肉體積，由此換算成肌肉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)肌肉質(zhì)量分?jǐn)?shù)和本研究的力臂就能推算出這些肌肉在運(yùn)動(dòng)腕關(guān)節(jié)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩的比例5，為腕關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力分析打下基礎(chǔ)。     2腕關(guān)節(jié)屈伸120°過(guò)程中肌腱力臂     3腕尺橈偏5

16、0°過(guò)程中肌腱力臂3.2腕部肌腱的力臂分布特點(diǎn)腕動(dòng)力肌腱力臂值提示完成腕部不同方向活動(dòng)的主要?jiǎng)恿‰?。ECRB是功效最大的伸腕肌腱，而FCU是功效最大的屈腕肌腱。ECU的伸腕作用十分小，其伸腕功效僅為ECRB的1/3，但是其腕尺偏力臂很大，是功效最大的尺偏肌腱。FCR的屈曲作用力臂接近ECU，但腕橈偏作用很小，僅為ECRL的?13?，是功效最小的腕橈偏肌健。ECRL的腕橈偏力臂最大，其橈偏力臂和ECU尺偏力臂相等。因而，雖然ECRL、ECRB同為腕伸肌腱，但所起的伸腕作用不同，ECRB為伸腕為主的肌肉，而ECRL雖有一定的伸腕作用，主司腕橈偏功能。ECU雖名為伸肌，但伸腕作用十分小，

17、它主要是腕尺偏肌肉。FCR和FCU是屈肌腱但腕尺橈偏作用較小。3.3腕運(yùn)動(dòng)力臂特點(diǎn)對(duì)腕活動(dòng)的力學(xué)作用人體腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式是伸腕時(shí)伴有橈偏，而屈腕時(shí)伴尺偏。腕關(guān)節(jié)主要完成手的提、擲、扔動(dòng)作和作為手部精細(xì)動(dòng)作的支點(diǎn)。人手的常見(jiàn)動(dòng)作，如抓提物件、擲物、用錘釘物等均是腕從橈偏的背伸位向尺偏的屈曲位的活動(dòng)。腕部橈側(cè)伸肌力臂較大，尺側(cè)的屈腕肌力臂又大于橈側(cè)的屈腕肌力臂，這一腕部力臂分布特點(diǎn)是腕部完成動(dòng)作的生物力學(xué)基礎(chǔ)。手的最常見(jiàn)位置是功能位，即腕30°左右背伸位置，功能位的保持和具有2根力臂較大的橈側(cè)伸腕肌腱有關(guān)，這對(duì)手功能位的維持和穩(wěn)定起很大作用。橈腕關(guān)節(jié)是腕部傳遞力量的主要途徑，而通過(guò)腕尺側(cè)

18、的力量傳遞較少，對(duì)腕關(guān)節(jié)的功能起主要作用。本研究揭示橈側(cè)腕主要肌腱集中且力臂普遍較大腕橈側(cè)的肌腱，與腕橈側(cè)肌腱在腕運(yùn)動(dòng)中的作用相符。國(guó)家教委留學(xué)回國(guó)人員基金和國(guó)家自然科學(xué)基金(39870822)資助項(xiàng)目作者單位：湯錦波（226001南通市南通醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院手外科、手外科研究中心）謝仁國(guó)（226001南通市南通醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院手外科、手外科研究中心）于曉?。?26001南通市南通醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院手外科、手外科研究中心）徐燕（226001南通市南通醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院手外科、手外科研究中心）參考文獻(xiàn)1An KN,Ueba Y,Chao EYS,et al.Tendon excursion and moment arm of index finger muscles.J