第七节　膝关节

膝关节（knee joint）是全身第二大关节，由股骨髁、胫骨平台和髌骨组成。股骨髁和胫骨髁形成人体重要的持重关节（图2-7-1、图2-7-2），膝关节还包括髌股关节（图2-7-3），以及腓骨小头与胫骨外髁后面形成的胫腓近端关节。

一、膝关节解剖

（一）骨结构
股骨远端和胫骨近端各有一条残留骺线，骨小梁均以纵行排列为主。骨小梁结构自骨干向骺线，自骺线向关节面骨小梁逐渐增多、变细、变密。股骨内外髁骨小梁粗大。髁间窝呈“宫门”状，“宫门”顶骨板厚，两侧壁骨板很薄。双股骨髁关节面呈光滑致密线。胫骨平台关节面呈凹形厚骨板。
（二）半月板
1.正常解剖
膝关节有两个半月状纤维软骨板，简称半月板（semilunar cartilage plate）。半月板位于胫骨平台和股骨内外髁透明软骨之间，外缘肥厚与关节囊相连，内缘薄而锐利游离于关节腔。半月板分为前角、后角和体部。上下面光滑，纵切面呈锐角三角形，中体部横径小于15mm。内侧半月板环较大呈“C”形，其纵切面呈三角形，大小从后角向前角逐渐变小，外缘与关节囊尤其胫侧副韧带紧密相连。外侧半月板环较小呈“O”形，前后角及中体部宽度和厚度相似，外缘除前角和后角远端与关节囊紧密相连外，中体部和后角大部分与关节囊间（尤其腓侧副韧带之间）隔以腘肌腱及腱鞘。
图2-7-1　膝关节冠状位X线、大切片解剖
A.标本X线检查显示股骨远端、胫骨近端各有残留骺线（黑箭头），骨小梁以纵行骨小梁为主（黑箭），股骨髁间窝顶部有厚骨板（白箭），胫骨干骺部有小骨岛（斜边白箭）；B.该标本大切片显示：膝关节间隙有内侧半月板（白箭头）和外侧半月板（细长黑箭），内侧副韧带（黑三角），外侧副韧带，胫骨平台髁间隆突处有前交叉韧带（白箭）。标本中残留骺线显示欠佳（黑箭头），股骨髁间窝顶部（黑箭）
图2-7-2　膝关节轴位X线、大切片解剖
A.标本X线检查显示髌骨（B），股骨内髁（M）和股骨外髁（L）。关节两侧为关节囊、支持带（白箭头）。髁间窝顶骨板增厚（白箭）；B.标本大切片显示关节两侧关节囊支持带（黑箭头），注意股骨髁间关节软骨深层带状坏死（白箭头）。股骨髁间窝顶部骨板很微密（粗黑箭），股骨下端轴位显示骨小梁主要向后几乎平行排列（细黑箭）
图2-7-3　髌股关节
膝关节标本轴位大切片：髌骨与股骨切迹构成髌股关节，髌骨前面有股四头肌腱（长粗箭）。外侧髌骨支持带（短粗箭），内侧髌骨支持带（细长箭）
2.MRI表现
MRI具有多维成像、薄层扫描、较高的软组织对比度等优点，已广泛用于骨与关节疾病的诊断。在膝关节疾病诊断方面，已逐渐取代了创伤性的关节腔造影。因半月板主要由纤维软骨组成，含有大量胶原纤维和弹力纤维，软骨细胞散在纤维之中，在所有MRI序列中均呈均匀低信号。半月板外缘因与关节囊相连处间有脂肪、滑膜、肌腱和血管，多呈纵行不均匀的混杂信号，应与半月板边缘撕裂鉴别（图2-7-4）。每个半月板的冠状断面均呈三角形。外缘厚，与关节囊和侧副韧带相贴，内缘薄而游离。半月板的股骨面和胫骨面均有薄层滑膜覆盖，覆盖范围约占半月板体部外1/2或1/3，滑膜下有密集的毛细血管分布。半月板外缘肥厚，滑膜下毛细血管内的营养液可以通过软骨基质的渗透，供应半月板营养。半月板内侧1/2较薄，无血管分布（图2-7-5～图2-7-7）。
图2-7-4　左膝正常半月板
左膝MRI冠状位梯度回波显示股骨髁与胫骨平台之间为内侧半月板（长黑箭）呈三角形，外侧半月板（小黑箭）体部亦呈三角形，其外缘与外侧副韧带分离呈液性高信号强度，半月板为纤维软骨均呈低信号强度
图2-7-5　正常半月板实体（但与内侧关节囊和侧副韧带没有相贴）
A.右膝关节冠状位梯度回波T 2WI序列正中偏后层面显示：两侧半月板均呈三角形低信号实体，上面为股骨面，下为胫骨面。注意：外侧半月板实体虽然正常，但内侧半月板与内侧关节囊和副韧带没有相贴（短白箭）。又因股骨外髁有骨软骨炎（长白箭），该处关节软骨坏死与半月板股骨面狭窄；B.膝关节冠状位偏后层面，两侧半月板后角变长（长白箭）为正常所见
图2-7-6　半月板滑膜下血管
膝关节骨标本微血管摄影显示：半月板外缘肥厚部的股骨面和胫骨面均有滑膜覆盖。滑膜覆盖的范围约占半月板边缘的一半。因此，滑膜下密集的微血管分布也占一半，血管形态或呈网状（白箭）或呈平行垂直体部。注：半月板边缘部肥厚，与滑膜下的微血管的营养液通过渗透给软骨以营养有密切关系，半月板内侧一半很薄，无血管分布
图2-7-7　半月板滑膜下微血管
膝关节标本微血管摄影显示：外侧半月板边缘滑膜覆盖之下有密集的毛细血管襻（空箭）。半月板前角（a）有树枝样的密集微血管（弯黑箭）。后角（P）的平行血管为韧带附着处的微血管。注意：此例半月板滑膜下的微血管只占半月板体部面积的外1/3。比上图覆盖的范围较少，属正常变异
（三）关节囊与韧带
膝关节囊极为宽阔，两侧前滑囊向上膨出达7cm，构成髌上囊，紧贴在股骨前面两侧。膝关节由坚强的韧带连接，使关节既稳定，又灵活。前面有髌韧带，起源于股四头肌腱，紧贴髌骨前面止于胫骨结节。膝两侧有坚韧的韧带连接（图2-7-8），内侧为胫侧副韧带，起自股骨内上髁，止于胫骨的内侧缘；外侧为腓侧副韧带，起自股骨外上髁，止于腓骨小头。关节内有交叉韧带，非常坚韧，更加保持关节的稳定。前交叉韧带起自股骨外髁的内侧面，止于胫骨髁间嵴的前方（图2-7-8、图2-7-9）；后交叉韧带起自股骨内髁的外面，止于胫骨平台的后缘（图2-7-8、图2-7-9）。另外，内外侧半月板的前角和后角均由横韧带相连。
图2-7-8　膝关节韧带
膝关节冠状大切片显示：膝内侧有胫侧副韧带（短黑箭），外侧为腓侧副韧带（长黑箭）。前交叉韧带（短白箭）。后交叉韧带股骨髁间窝的内髁起点（长白箭）
（四）滑囊
关节附近滑囊是有滑膜衬附的结构，可减少运动结构之间的摩擦。膝关节前、后、内、外均有滑囊。前方有髌上囊、髌前囊、髌下浅囊和髌下深囊，后方有腘窝囊，内侧有鹅足囊、内侧副韧带滑囊、半膜肌-内侧副韧带滑囊，外侧有髂胫束滑囊、外侧副韧带-股二头肌肌腱滑囊。

二、膝关节解剖在影像诊断中的意义

膝关节周围肌肉、肌腱、滑囊众多，关节内夹有半月板。膝关节负荷量重，运动度大，因此，膝部关节软骨、韧带和肌腱退行性变、滑膜炎与滑囊炎、半月板损伤和骨折脱位多见，也是骨肿瘤和各种关节病的好发部位。
膝关节侧位X线片对诊断关节软骨坏死具有很高的诊断价值，髌骨及股骨髁的骨性关节面在侧位X线片上显示范围大而清晰。正常关节软骨下的骨板壳，在X线片上显示为光滑连续的致密线。髌骨及股骨髁任何部位的骨性关节面模糊、中断或消失，可反映该处有关节软骨坏死。当骨性关节面表现粗糙、硬化或关节面上有钙化时，可间接反映软骨坏死晚期的修复改变。
图2-7-9　股四头肌腱、髌韧带和交叉韧带
A.髌骨上方为股四头肌腱（短白箭），髌下韧带起于髌骨股四头肌腱止于胫骨结节（长白箭），髌韧带与股骨髁之间有脂肪垫，后交叉韧带自股骨髁止于胫骨平台后缘（黑箭），前交叉韧带切片不圆整（细箭）；B.MRI冠状位梯度回波T 2WI序列显示后交叉韧带，自股骨内髁止于胫骨平台后缘（黑箭）
图2-7-10　双膝矢状位大切片髌骨上下脂肪垫
A.右膝关节图左上方为股四头肌腱（细长黑箭），注意髌骨上部有一脂肪垫（短黑箭）紧贴在股四头肌腱之上。髌骨下部有一大脂肪垫（中长黑箭）紧贴在髌韧带（小黑箭）上；B.左膝关节大切片的髌骨上下脂肪垫与右膝相同（黑箭）
影像检查中，髌下脂肪垫的变化具有较高的诊断价值。正常髌下脂肪垫X线片上表现为三角形透明区。脂肪垫中可见纤细的网状结构，为脂肪组织中的血管和纤维结缔组织间隔（图2-7-10）。膝关节外伤和关节病可引起脂肪垫中的结缔组织增生，形成粗大网状结构。
脂肪垫表面有一层滑膜。滑膜肥厚时，可在脂肪垫表面与股骨髁关节面之间，显示有厚薄不均的软组织密度影。关节腔积液时，可在股骨髁前面出现均匀等宽的液性密度或信号带。膝关节慢性滑膜炎、软骨坏死、半月板或交叉韧带损伤时，脂肪垫中可出现粗大网状结构影。严重膝关节感染疾患时，髌下脂肪垫可变为混浊或消失。这些病理改变，可经X线检查、CT或MRI显示并做出诊断。
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