第五节 上下肢功能比较

相比于四肢行走的动物，人的上肢和下肢在功能和结构上都具有更显著的差异。通过上肢和下肢在结构和功能上的对比，可以帮助我们更深入地理解和把握手与上肢在功能解剖的特点。本节会对下肢的结构进行必要补充描述，并和上肢进行对比分析。

一、肩胛骨和骨盆

上肢近端的根基是肩胛骨，而在下肢中与肩胛骨对应的结构就是骨盆。与躯干上部胸骨对应的是躯干末端的尾椎骨和骶骨。从上述结构的基本功能中我们可以看出，上肢追求活动性而下肢追求稳定性。两块肩胛骨在前侧通过锁骨与胸骨相连，在后侧没有相连的结构，而骨盆却是一个极为稳定的结构，髋骨与骶骨紧密相连，这比肩锁关节以及胸锁关节依靠韧带和肌肉等软组织维持的连接要稳定得多。同时，耻骨联合在前侧连接了两块髋骨，而上肢为了保证肩胛骨的活动性在后侧并没有连接。

二、肩关节和髋关节

肩关节肱骨头远远大于关节盂，髋关节与之相比，其髋臼和关节唇很深，再加上强壮的髂股韧带、坐股韧带以及耻股韧带使得股骨与髋关节的连接十分紧密。而股骨颈的存在使得股骨干可以远离髋关节，在进行髋外展等活动时避免了像肩关节那样容易产生肩峰下挤压的情况。

三、上下肢近端肌肉对比

上肢的功能性动作大多都在身体的前侧，因此上肢肩关节屈曲的肌肉相比于后伸的肌肉会更为强势。下肢的主要作用是稳定支撑和步行，髋关节前方的稳定性主要是由髂股韧带提供，而后方的稳定性则主要是由臀大肌来负责，可以保证髋关节在步行中产生足够的后伸的力量对抗下肢的重力，从而辅助步行时下肢蹬离地面。因此相比于下肢的其余肌肉，臀大肌不管是从力量上还是肌肉的横截面积上都有一定优势。

在冠状轴上，上肢主要负责内收的胸大肌以及背阔肌不论在肌肉的横截面积上还是在力量上都比负责肩关节外展的三角肌和冈上肌大。但是与下肢相比，上肢内收外展的力量相对来说还是比较平衡的。在下肢中，髋关节在冠状轴上的稳定性主要是由负责外展的臀中肌和阔筋膜张肌来提供（阔筋膜张肌是臀大肌的筋膜的延伸），所以相比于大腿内侧的内收肌群，髋关节的外展肌群是占优势的。对于下肢损伤导致长期卧床或者偏瘫患者来说，加强髋关节外展肌的力量对于患者的站立和步行的稳定性是十分必要的。

四、肘关节和膝关节

肘关节和膝关节的对比是上下肢比较的一个特例。上肢肘关节的稳定性与冠状突和冠状窝以及鹰嘴和鹰嘴窝这两对骨性结构紧密相关，相比于下肢股骨和胫骨平台，由于鹰嘴窝和冠状窝的存在，肘关节的骨性接触面积远远大于膝关节。同时，膝关节在同样的运动轴上仅仅有前后交叉韧带来维持关节的稳定性，而肘关节的内外侧副韧带相比于膝关节的内外侧副韧带包裹的范围更大。综上，相比于膝关节，肘关节的稳定性反而会有一定的优势。

肘关节和膝关节另一组值得探究的骨性结构是上肢的尺骨鹰嘴和下肢的髌骨，这两个结构可以增加肱三头肌和股四头肌的初始长度，使它们可以产生更为有力的收缩。不同的是，髌骨是有一定的活动性，而尺骨鹰嘴只是尺骨上的一个骨性结构，这也进一步增加了膝关节的不稳定性。

肘关节和膝关节的屈伸肌肉力量平衡也有很大的区别。由于很多功能性活动都是在肘关节的屈曲位完成，所以在肘部，屈曲肌是占优势的。相比之下，对于膝关节，站立位的后侧稳定性由关节囊来提供，前侧的稳定性则是由股四头肌来提供，同时步行中不管是蹬离动作还是承重反应都是依靠股四头肌分别进行离心和向心的收缩来提供主要动力，因此下肢的伸肌力量更强。

因为肘关节和膝关节的主要运动方向是屈伸，所以在冠状轴上，主要考虑这两个关节的稳定性（附属运动暂时不在考虑的范围内）。肘关节是依靠尺侧和桡侧的韧带，以及桡骨小头的骨性特征（前文已述）来维持稳定，与此类似的是下肢的膝关节是依靠内外侧副韧带以及前后交叉韧带来维持稳定。为了保证膝关节屈伸的活动性，膝关节无法像髋关节以及踝关节那样有很多骨性的连接来维持稳定。类似的结构在上肢受到的影响并不大，因为上肢不是主要的承重关节，所以尽管结构类似，肘关节却不会因此而变得容易受伤。而主要依靠软组织维持稳定的膝关节，因此十分容易受伤，尤其是半月板的磨损、骨关节炎等问题，这在中老年人群中十分常见。

五、前臂和小腿

前臂的重要功能是旋前、旋后，而小腿中胫腓骨的位置是相对固定的，没有前臂的主动旋前旋后动作（附属运动涉及胫骨的解剖结构，比较复杂，这里不做介绍）。上肢前臂尺桡骨之间存在骨间膜结构，骨间膜大大增加了前臂的稳定性。而在下肢中胫骨是主要的承重结构，腓骨却像是胫骨的附属品一样附着在胫骨上，相比于前臂桡骨“上小下大”的结构，腓骨承担的作用相对较小，主要参与形成外踝。腓骨的损伤常见于外伤以及踝关节扭伤时的牵拉伤，而胫骨的损伤则多见于承重时的受力或者膝关节扭伤导致的韧带牵拉伤等。

六、腕关节和踝关节

腕关节和踝关节一样，都有屈曲伸展和桡偏、尺偏（踝关节为内外翻）这两个轴向的运动。在上肢中，腕关节主要是依靠桡骨远端，尺骨远端则借三角纤维软骨与手骨相连。而踝关节主要由胫腓骨共同组成的内、外踝与距骨相连组成，内、外踝不同的高度（内踝高于外踝）导致踝关节易于产生内翻扭伤。腕关节因为尺骨的位置较高，也会产生向尺侧的偏移进而造成腕关节的扭伤，但因为生活中腕部较少负重，所以偏移导致的损伤不那么常见。

腕关节和踝关节的骨骼有一定的相似和对应关系。手骨主要是“舟月三豆大小头钩”，而与之相对应的，踝关节的主要骨骼是距骨、跟骨、舟状骨以及骰骨。首先，距骨和跟骨是踝关节的主要承重骨头，而在腕关节，月状骨和头状骨则组成了“中心柱”。骰骨的近端和舟状骨就相当于足部的舟状骨、月状骨和三角骨的结合。三块楔形骨则与大多角骨、小多角骨和头状骨相对应，与第1～3趾骨相连。而骰骨的远端更接近钩状骨，与第4～5趾骨相连。腕关节的手骨提供了腕关节的灵活性，而踝关节的骨骼结构不如腕关节那么复杂，因为踝关节的主要作用是承重而不是产生运动。

腕关节的肌肉主要是控制腕关节的屈伸和尺偏、桡偏，在日常生活中，手腕需要灵活地向各个方向活动，通过协调这些互相拮抗的肌群，既能保证较高的腕部稳定性又能发挥腕部的灵巧性，从而实现手的各种功能，因此腕关节四个方向的肌力相对均衡。而在下肢，由于负重和步行中的蹬离需要承受整个身体的重量，因此小腿三头肌等负责跖屈的肌肉比只需要对抗足部本身的重力的背屈肌肉就要强壮得多。而内外翻肌肉的主要作用则是在平衡受到破坏时启用踝策略来防止摔倒，强化踝关节内外翻的肌肉可以改善踝关节的平衡调节能力。因此，踝关节周围肌肉的力量对比和腕关节有显著差异。

七、手掌和足底

掌骨与跖骨、指骨与趾骨在形态结构上十分相似，差别主要体现在功能上。对于普通人来说，足趾的灵活性远远不如手指，手部的大鱼际使得手的功能性大大增加，而足部大足趾的球部则主要负责承担人体大部分的重量，增强了下肢的承重能力。

八、小结

通过上肢和下肢各关节的对比分析，我们不得不感叹大自然进化的神奇，从远古时期人类直立逐渐解放了手与上肢之后，上肢在结构和功能上就与下肢渐行渐远。而正是由于解放了双手，人类才得以利用这对灵巧无比的“工具”去改造环境，从事各种生产和娱乐活动，创造和构建璀璨的人类文明！

（贾 杰 李 阳 王鹤玮）

本章审稿作者：刘 刚 槐雅萍 林佳丽

张 淇 陈祥贵 李 冲

邵 芃