第二节 膝关节的软组织结构
一、关节囊及滑膜
膝关节的纤维囊由薄而强韧的纤维膜构成，有经过其旁边或与之相结合的纤维束加强，包绕全关节。
纤维囊在关节各部的厚薄不一，在膝关节前面有强大的股四头肌肌腱及髌韧带，且屈伸活动的幅度大，因而纤维囊薄；在两侧及膝关节后方较厚，成为膝的稳定结构之一。
膝关节后方的纤维囊，以纵行纤维上起于股骨内、外侧髁上缘及髁间线，向下止于胫骨髁缘。在上部，两侧与腓肠肌内、外侧头的起点纤维交织，中有腘斜韧带加强。在内侧，纤维囊与内侧副韧带后部交织，在内髁处，并与内侧半月板凸缘相连增厚，成为内侧副韧带的一部分。在外侧，纤维囊起于腘肌肌腱上方，遮盖腘肌肌腱向下止于胫骨髁缘及腓骨小头。在膝关节前面，纤维囊与来自股内侧肌及股外侧肌的扩张纤维相交织，前与髌骨缘及髌韧带相接，形成内、外侧髌支持带。在膝前面，关节囊深层纤维将半月板前缘与胫骨髁以纵行纤维相连，称为冠状韧带。
膝关节滑膜是人体关节中分布最广和最复杂的。上面自髌上缘向上突出，在股中间肌下形成大的囊袋，多与髌上囊相通，囊顶有小的膝肌附着，以协调膝关节运动时滑膜囊的张力。在髌骨两侧，滑膜囊居股四头肌腱膜、髌支持带及股内侧肌之下。在髌下，滑膜囊包绕髌下脂肪垫突入髁间窝，其两旁滑膜摺叠入关节腔，称为翼状皱襞。在髌下脂肪垫尖端两侧皱襞相合成髌下滑膜皱襞，连于股骨髁间窝。此皱襞原与交叉韧带前面滑膜相连，成为内、外关节腔的中隔，皱襞在交叉韧带前方穿孔，使内、外关节腔在交叉韧带前方相通，原皱襞则形成条状带称为囊韧带。在关节腔侧面，滑膜自股骨髁关节缘向下连于半月板上缘，然后自半月板下缘连于胫骨。介于胫、股关节面间的半月板，实际也为自关节内外两侧由滑膜外嵌入关节腔的结构，但软骨面的滑膜消失。在外侧半月板后方滑膜形成，后突于腘肌肌腱之下，与腘肌肌腱下滑膜囊相通，少数尚可与腓骨上关节囊相通。在关节后方和髁间窝部，滑膜包绕交叉韧带两侧及前面，将交叉韧带隔于关节腔之外。
髌下脂肪垫呈三角形，居膝前滑膜囊之外，屈膝时关节腔前方空虚，脂肪垫被吸入充填空隙，当股四头肌强力收缩时，脂肪垫内压力升高，能发挥遏制关节过度活动的作用。脂肪垫还有滑润关节的功能，但脂肪垫肥厚变硬时，可侵入关节腔引起关节活动功能障碍。脂肪垫中有一条动脉供应，切除时应结扎，以免引起关节内出血。
膝关节滑膜腔的容积较小，但加上髌上囊则可达60mL左右，在稍屈位可达88mL。正常膝关节滑液为4～5mL。
二、半月板
半月板为股骨内外侧髁与胫骨内、外侧髁之间的两块半月形纤维软骨，半月板主要作用是加深胫骨的关节面以更好地与股骨髁相契合。内侧半月板较大，呈“C”形，前部窄而后部宽，外侧缘与关节囊及内侧副韧带紧密相连，外侧半月板较小，呈“O”形，外侧缘与关节囊相连。半月板具有多种重要功能，主要有：①传递关节内应力；②增加关节的吻合程度；③使关节滑液均匀分布于关节面；④关节运动时防止关节内软组织发生撞击。在ACL功能不全时，其后角为楔形，可一定程度上防止胫骨向前方移位，因此内侧半月板还具有稳定关节的作用，但外侧半月板并无此功能。
内侧半月板接近半圆形，长约3.5cm，横断面为三角形，前后不对称，后角比前角宽大。内侧半月板后角牢固地附着于胫骨髁间窝后部，正好位于PCL止点的前方。前角的附着点变异较大：它通常附着于胫骨髁间窝前部，位于ACL止点前缘前方约7mm处，与胫骨棘内侧平齐，但此处附着点可能非常脆弱。还有一个厚度变异较大的纤维带状结构，即半月板间横韧带，连接内外侧半月板的前角。内侧半月板外周连续附着于膝关节囊。内侧半月板的中点通过称为内侧副韧带深层的关节囊增厚部分与股骨更坚固地连接。半月板的胫骨附着部分，有时称为冠状韧带，附着于关节外几毫米的胫骨边缘，形成了一个滑囊窝。
外侧半月板较内侧半月板周径小而面积大，略呈“O”形，中部宽而后端略窄，前端附着于髁间前窝，前交叉韧带附着点的外侧，后端附着于髁间隆突之间。半月板的外缘有沟，以容纳自此经过的腘肌肌腱并与之相贴，但与外侧副韧带并不相连。
外侧半月板后端纤维分出一条纤维带参与后交叉韧带，在接近后交叉韧带时再分为两束分别居后交叉韧带的前、后，向上随交叉韧带止于股骨内髁，称为半月板股骨韧带（或称Wrisberg韧带），因而当股骨在胫骨关节面上活动时，外侧半月板跟随着股骨的活动使其活动度较内侧半月板为大。
外侧半月板的前缘以横韧带与内侧半月板相连，称为膝横韧带。据统计，中国成年人膝横韧带的出现率约为60%。
盘状半月板几乎都发生在外侧。我国外侧盘状半月板占手术切除半月板的1/3，因而中国人外侧半月板损伤率较高。可能与盘状半月板出现率高有关。而内侧盘状半月板非常少见。
盘状半月板可有圆形、方形、盘形、肾形等不同的形状，大致分为以下3型。Ⅰ型：完全为圆盘状或方形，厚而大，内侧部分存在，有时厚达8mm，盘的外缘和内侧厚度相差较少，整个股骨髁和胫骨平台相隔开。Ⅱ型：圆盘状，半月板的边缘肥厚，内侧较薄。内侧游离缘有双凹陷的切迹，两凹陷之间有一凸出朝向关节中心。Ⅲ型：在结构方面，前后宽窄与正常半月板相接近，只是中央部分较正常半月板明显增厚。
关于盘状半月板的发生，传统上认为是胚胎期圆盘状的半月板遗留之故。但有学者认为，胚胎发育期中无盘状半月板阶段。马植尧（1982）在100例流产胎儿的400个半月板中也未发现盘状半月板。盘状半月板缺乏后端与胫骨的附着，而其半月板股骨韧带短而粗大，以致在膝关节伸屈过程中运动功能失常，受刺激变得肥厚宽大而成。盘状半月板是获得性的，但其形成原因尚不清楚。
三、交叉韧带
交叉韧带位于股骨内、外髁及胫骨内、外髁的髁间窝中，膝关节滑膜囊后层的后方，居关节腔之外。交叉韧带分前、后两束，在髁间窝中互相交叉，由此得名交叉韧带。交叉韧带的作用为稳定膝关节，阻止胫骨与股骨之间的前后向移位。其上分布众多的感觉神经末梢，从而在本体感觉上发挥重要作用。这些韧带为关节内韧带，但由于其表面覆盖一层滑膜，被认为是滑膜外的结构。它们由膝中动脉的分支和双侧膝下动脉提供血运。
膝交叉韧带起于胫骨上端髁间隆起前部和内、外侧半月板前角，斜向后外上止于股骨外侧髁内侧面。当膝关节伸直位时，前交叉韧带紧张，可防止胫骨过度向前移位。与侧副韧带、关节囊后面的腘斜韧带等一起可限制膝关节过伸。小腿固定时，还可防止股骨过度内旋。后交叉韧带居前交叉韧带的后内侧，起自胫骨髁间隆起后部及外侧半月板后角，斜向前内上，止于股骨内侧髁外侧面。膝关节伸直时，后交叉韧带松弛，屈膝时则紧张。其功能是防止胫骨过度向后移位，限制膝关节过屈。所以前、后交叉韧带在膝关节任何位置下保持紧张，都可维持膝关节的稳定性。
前交叉韧带起于股骨外侧髁内面的后部，以半环形与髁间切迹相连。韧带附着点前边界平直，后边界为凸形。韧带向前、远侧及内侧走行，止于胫骨。在它的整个行程中韧带的纤维呈轻度的外旋转，止于股骨外髁的内面，长约4cm，其纤维可分为前内侧及后外侧两部分。屈膝时前内侧部紧张，伸直时后外侧部紧张，在膝屈曲40°～50°时较松弛。在屈膝做前拉试验（前抽屉试验）时，前交叉韧带的前内侧部限制其活动，后外侧部在膝伸直时，限制膝过伸活动。韧带的胫骨止点呈宽阔下陷区域，位于髁间窝胫骨棘的前外侧。韧带的胫骨止点呈斜向，比股骨止点更强壮。它的一小束与外侧半月板的前角相连。
前交叉韧带是对抗胫骨相对股骨向前滑移的主要静态稳定结构，占对抗前抽屉总阻力的86%。膝关节运动的不同阶段，前交叉韧带的不同部分起作用来稳定膝关节。在膝关节屈曲90°时前内侧纤维束紧张而在膝关节完全伸直位时后外侧纤维束拉紧。前交叉韧带在对抗膝关节的内外旋转中起到一定的作用。膝关节的稳定性还需要动态稳定结构，如肌肉通过膝关节产生稳定力，使肌肉能辅助稳定膝关节，有效的关节本体感觉反馈是至关重要的。前交叉韧带发挥重要的本体感觉功能，因为在其上发现了大量本体感受器和游离神经末梢。在前交叉韧带缺失的人群中，相应膝关节对被动运动的感受阈值明显提高。
后交叉韧带起自股骨髁间窝的股骨内侧髁的外侧面，与前交叉韧带一样，其起点也呈半环状，水平走向。附着点的上边界平直，下边界为凸形。后交叉韧带平均长度为38mm，平均宽度为13mm。其中部最窄，呈扇形向两边延伸，上部比下部更宽。韧带纤维以内外方向止于胫骨，然而在股骨是以前后方向附着。韧带在胫骨的附着点位于关节内胫骨上关节面髁间隆起的后方。胫骨附着点向远端延伸至相邻胫骨后面达1cm。在紧靠胫骨附着点处，后交叉韧带发出一小束与外侧半月板的后角混合在一起。后交叉韧带起于胫骨髁间窝的后缘中部和胫骨后正中部，分前、后两束斜行向上并向前内，越过前交叉韧带内侧，呈扇形止于股骨内髁髁间窝面的前部。其附着线相当于膝关节每个旋转点瞬间的中心点，使后交叉韧带在屈伸膝的全过程中都是紧张的，成为膝关节稳定的重要因素。
后交叉韧带是膝关节的主要稳定结构，因为它位于关节的旋转中心，坚强度是前交叉韧带的2倍。后交叉韧带提供限制胫骨相对股骨向后滑移的95%的限制力。在膝关节屈曲时，它被最大程度地拉紧，在膝关节内旋时变得更紧张。已发现后交叉韧带有两个不可分割的组成部分。前部纤维组成了韧带的主体，在膝关节屈曲时紧张，在膝关节伸直时松弛。后部纤维较薄弱，组成了韧带较细部分。后交叉韧带与侧副韧带及腘肌肌腱协同稳定膝关节。切断试验表明，只有当后交叉韧带被切断时，膝关节屈曲时的后移位明显增加，当侧副韧带和腘肌肌腱同时被切断时，后移增加得更明显。后交叉韧带损伤比前交叉韧带损伤少见，常发生于膝关节过屈或屈曲位时前方受击打的情况下。这类损伤很少导致症状性的不稳定，但可能导致慢性疼痛。膝关节内侧间室显著退变的患者，约90%发生慢性后交叉韧带损伤。
前、后交叉韧带有来自滑膜后的血液和神经，损伤后可以有修复作用，其功能为引导和限制膝关节做一定范围的活动，同时维持膝关节的稳定。
四、神经
膝关节的神经主要包括两组：第一组为后组神经，包括胫神经和闭孔神经的后关节支；第二组为前组神经，包括股神经，腓总神经和隐神经的关节支。
股神经源于L2～L4神经根背支，穿腰大肌并沿其外缘下行，经腹股沟韧带下，在其下方分支到肌肉及皮肤。膝关节的股神经支来自隐神经及股神经至股四头肌的肌支。隐神经在腹股沟处分出后，沿股动脉下行，后沿膝最上动脉隐支下行，在膝内侧穿行于缝匠肌与股薄肌之间至皮下，在此分出髌下支至髌前皮肤，并与股前皮神经和股外侧皮神经互相联合组成髌丛。股四头肌肌支发出的膝关节支有3支：膝外侧肌支分支至膝前外侧；股中间肌支分支至髌骨上方；股内侧肌支分支与膝最上动脉伴行至膝关节前内侧。
闭孔神经源于L2～L4神经根的前支，自腰大肌内缘穿出，经髂总血管之下沿小骨盆壁在闭孔血管之上前行，经闭孔上缘出骨盆到大腿，分前、后两支。闭孔神经发出的膝关节支来自闭孔神经后支，在大收肌下部穿该肌或沿股动脉穿大收肌裂孔至腘窝，沿腘动脉下降至膝关节，穿腘斜韧带至关节囊滑膜。由于闭孔神经也分支到髋关节，因而髋关节病变时，患者常诉膝痛，在查体时应注意，不要漏诊。
坐骨神经源于骶丛，是全身最大的神经，含L4～S3神经纤维。穿坐骨大孔到股后，下行到股后下1/3分为胫神经和腓总神经，但也可在其上的任何水平分为两支下行。胫神经和腓总神经在腘窝顶部即分道走行。胫神经自腘窝顶部，沿深筋膜底面下行至腘窝下部分支至跖肌和腓肠肌内、外侧头及腘肌。胫神经在腘窝上方发出分支沿膝上内动脉、膝下内动脉及膝中动脉至关节囊后内侧。腓总神经沿股二头肌内后缘下行，经股二头肌肌腱与腓肠肌外侧头间绕腓骨颈，在腓骨长肌与腓骨间分为浅、深两支。腓总神经在腘窝分出两关节支沿膝上外动脉及膝下外动脉至关节，在分为两末梢支前发出腓返神经与胫前返动脉伴行，分支到髌下关节囊、胫腓上关节及胫骨前外侧。
膝关节内发挥特殊功能如痛觉和本体感觉的神经结构存在争议。有学者认为深部纤维结构如韧带和半月板很少包含神经纤维，但在关节囊和滑膜周围的结缔组织中都发现了痛觉和特异性机械性感受器。关节囊牵拉导致疼痛，关节腔积液超过60mL会导致股四头肌反射抑制。因为含有许多机械性感受器，关节囊也在本体感觉上发挥重要作用。
五、血管
膝关节的血液供应依靠环绕膝关节的动脉网，此网由股深动脉发出的旋股外侧动脉降支，股动脉发出的膝最上动脉，腘动脉发出的膝上、中、下动脉，以及胫前动脉上端发出的胫前返动脉等支组成，偶尔有胫后动脉分支参与。由于血管的来源多，膝关节在任何体位都能得到充足的血液供应。
旋股外侧动脉降支发自股深动脉外侧，外行至缝匠肌和股直肌深面分为升支、横支和降支。降支沿股直肌和股外侧肌之间，伴股神经的股外侧肌支下行，并分支供应两肌。其末梢支穿股外侧肌向下达膝关节外上方，与发自腘动脉的膝上外支动脉相交通。
膝最上动脉在股动脉将入大收肌裂孔稍上方处发出，并立即分为两支：隐支穿阔筋膜与隐神经伴行向下分布到小腿内侧，并与膝下内动脉交通；关节肌支在大收肌肌腱前面、股内侧肌中下行，到膝关节内侧与膝上内动脉交通，参与膝关节网的组成。
腘动脉为股动脉的延续，始自大收肌裂孔。在股骨干腘面之后斜向外，经股骨髁间窝及膝关节囊之后垂直下降，越腘肌表面至其下缘，分为胫前动脉及胫后动脉。腘动脉在腘窝内发出肌支至大收肌、腘绳肌及腓肠肌，对膝关节发出5条分支并参与膝周动脉网。
膝关节上动脉：分内、外两支，在股骨髁上缘水平发自腘动脉两侧，分别绕股骨内、外髁上方至膝关节前面。膝上内动脉经半膜肌及半腱肌之前，大收肌肌腱之后，并在此分支，向上入股内侧肌与膝最上动脉吻合，向下与膝关节下动脉外侧支相吻合，并分出细支直接供股骨下端及进入关节。膝上外动脉经股二头肌肌腱之下分出浅支与旋股外侧动脉降支及膝下外动脉吻合，深支供应股骨下端及关节囊。
膝关节中动脉：为一单支，在膝关节水平发自腘动脉，穿腘斜韧带进入髁间窝，供给膝关节髁间窝内结构。
膝关节下动脉：分内、外两支。膝下内动脉沿腘肌上缘斜向内下，绕胫骨内髁穿内侧副韧带深面到膝关节前，分支与膝上内动脉及膝下外动脉吻合，并分支至腘肌、胫骨上端及关节。膝下外动脉发出后沿腘肌上缘向外在腓骨小头之上穿腓侧副韧带深面，绕胫骨外髁至膝前面分支与膝上外动脉及膝下内动脉和胫前返动脉吻合。
胫前返动脉：发自胫前动脉刚穿过骨间膜处，在胫骨前面沿髌韧带外侧向上行，与膝下外动脉及膝下内动脉吻合。参与膝动脉网的组成。有时在胫前动脉穿骨间膜之前发出一小支，称为胫后返动脉，在胫骨后面腘肌深面至膝关节。
膝关节动脉网：由上述各动脉围绕膝关节互相吻合而组成浅、深两个血管丛。浅丛围绕髌骨，在髌骨上缘居股四头肌前与皮下组织中，在髌骨下方居髌韧带深面两侧脂肪中。深丛则紧绕胫骨上端及股骨下端并分支至骨端及关节。在股骨髁、髁上、髁间和胫骨髁皆有许多动脉穿入骨内，以营养骨骺。膝关节动脉网的存在，保证了膝关节在任何活动状态下都可有足够的血液供给，但在腘动脉外伤时，膝以下虽有部分血运，但血量一般不足以营养小腿组织，故小腿组织仍可因缺血而发生坏死。
腘动脉紧贴股骨下端及胫骨上端后面，且有关节支固定，在股骨下端或胫骨上端骨折，或膝关节外伤脱位时，腘动脉最易损伤，应引起高度注意。
膝关节的静脉与四肢其他处的静脉排列规律一样，也有浅、深两组。浅组居皮下，深组与动脉伴行。
膝周皮下静脉形成围绕髌骨的静脉网，汇入行经膝关节内后方的大隐静脉；膝后部分静脉汇入小隐静脉。
大隐静脉：起自足背静脉网内侧，经内踝前缘，小腿内面上行，在膝部居股骨内侧髁后缘上行，在股部上端卵圆窝处入股静脉。大隐静脉与隐神经伴行，具有较多的瓣膜，在膝下及膝上各有一条较粗的深交通支，将静脉血导入股静脉。
小隐静脉：起于足背静脉网的外侧，经外踝后方、跟腱外侧上行，经小腿后中线，在腘窝下方穿深筋膜入腘窝，经腓肠肌两头间向深处汇入腘静脉（57%）。在汇入静脉之前分出两支向上继续行进并汇入大隐静脉（15%）。约60%的小隐静脉有7～11个瓣膜，引导血流入腘静脉及大隐静脉，其中最上一个瓣膜常在小隐静脉入腘静脉处，此瓣膜功能丧失时可产生小隐静脉曲张。部分小隐静脉可不入腘静脉而直接入大隐静脉或大腿深静脉。
深静脉与动脉及其分支伴行，腘静脉在腘肌下缘处由胫前静脉及胫后静脉汇成。据统计，腘静脉在膝关节水平为一干者约占26%，为两干者约占66%，三干者仅占8%。腘静脉在腘窝中居动脉浅面，接受腘动脉分支伴行的静脉，在膝下居动脉内侧，在关节水平越过动脉在其外侧上行至大收肌裂孔。