功能解剖学3-13. 为什么前臂有2块骨

《功能解剖学》读书笔记之13 为什么前臂有2块骨

在所有的陆地脊椎动物中，前臂和小腿都有两块骨。这是一个事实，但是很少有解剖学家能够回答这个问题：为什么有2块骨？

任何试图给出一个富有逻辑性解释的努力都必须借助于反证法。想象一个虚构的前臂生物力学模型，如果只有一块骨，即单一的桡骨，如果能够完成所有这些动作。

为了抓住物体，手臂必须能够采取各种不同的位置，这暗示了始于肩关节的关节复合体必须有7个自由度：一个不能多，一个不能少！3个自由度使上肢可置于空间的任何位置，肘关节需要1个自由度使手离开或趋向肩部和口部，腕关节需要3个自由度来调整手的方向。比较合乎逻辑的方法是在单个桡骨的远端安放一个类似于肩关节的球窝关节。让我们设想这样一个结构的生物力学结果。

关节的构成可能有两种情况，一种是关节的球面部分位于远端（图3-113），即形成属于腕关节的一部分，第二中是其位于单个桡骨远端的近端侧（图3-114）。第一种情况会对腕关节的结构产生更少的并发症么？然而，还是让我们来看看第二种情况。球窝关节位于单一桡骨远端有很明显的缺点。在一个非常狭窄的空间间隙内，进行2个关节面的旋转活动，包括肌腱在内的所有横跨关节的结构都会产生剪切力（图3-115）。腕关节的透视图（a）显示任何远端关节面的旋转都会导致这些桥接结构的距离缩短（r）。此断面图（b）显示朝2个方向（c）和（d）的旋转都会使用肌腱沿一条较长的路径走行，这样会造成与肌肉假性收缩有关的肌腱相对短缩，这种情况很难被代偿，特别是当手部从伸直位（图3-116）进行侧偏活动的时候（图3-117）。血管也面临类似的力学问题，从透视图（图3-118）的观察中很容易理解这点。动脉也发生相对的缩短并伴有扭曲，但因为它们在静息状态时具有螺旋前进的特性，所以相对肌腱而言，则容易被代偿。如果用2块骨来解决这个问题时（图3-119），那么在桡骨旋后过程中，桡动脉被拉伸至超过它的全长。

肌腱相对缩短后所产生的问题时，它将阻碍手部的屈伸肌在前臂的解剖定位。因此，这些手部的外在肌现在只能作为内在肌，被放置在手的内部。由此产生的结果即使不是灾难性的，也是非常严重的。因为肌肉的力量和它的体积是成正比的。我们可以想象，等量的屈肌放在手的掌部（图3-121），手几乎变成一个无法抓握物体的摆设，而对于正常的手来说（图3-120），手掌可以抓握一个相对较大的物体。

此时手的形状和体积将会发生截然不同的变化（图3-122）：手会变成“板球手”样（a~b），即巨大又笨重，几乎丧失所有的功能和美感（c~d）。

由于这种结构将使上肢远端重量增加，该变化将会对整个身体产生影响（图3-123）。正常时上肢的中心靠近肘关节（蓝色箭头），此时将会移向远端靠近腕关节（红色箭头）。重量的增加以及同时产生的上肢力量增加，将促使肩带力量也要增强，由此还将导致下肢肌力的增强而变得更为强壮。这将会导致产生一种新人类，就像是合成图上所显示的那样，左边是正常的，右边是变异的，而这仅仅是因为腕关节变成一个球窝关节所导致的结果。这同我们现在的人类是不同的（图3-126）！

显然这种单桡骨的解决办法是不可行的，所以将单桡骨劈成尺骨和桡骨，两根骨组成前臂的解决办法才是唯一可行的。现在的问题集中于这2块骨的排列（图3-124）。串联排列并不适用（a），因为不完整的连锁关节相互结合将导致上臂力量太弱，以至于它无法提起一架钢琴，甚至一个背包！剩下的解决办法是并行排列，这也有两种可能：前后排列（b）和侧向排列（c）。如果桡骨位于尺骨的前面（b），肘关节的屈曲可能被限制。更实用的办法是将桡骨和尺骨放在同一个面内，桡骨位于尺骨的外侧，因为这利用了肘外翻，即前臂提携角。

显而易见，2根骨的解决方法使肘部和腕部的结构更加复杂，因为它带来了2个额外的关节，即上下桡尺关节，但它解决了一些问题，特别是血管，不再因为距离缩短而扭曲，神经也是一样。更重要的是，它解决了肌肉的问题，强有力的肌肉可以放在前臂作为手的外在肌，而手的内在肌力量弱体积小，现在可以变成稳定肌。大部分附着在桡骨上的肌肉随它一起旋转，而且在腕关节旋转时这些肌肉的长度发生改变，而不会对手指产生“寄生”效应。少部分附着在耻骨上的屈肌群也沿其全长方向进行旋转，对手指没有任何“寄生”效应。

四肢中段出现两骨排列的形式可以追溯到4亿年前（图3-125），当时我们的远祖（一种不出名的鱼类-掌鳍鱼）胸鳍发生了进化，它们离开了大海，变成像现在的蜥蜴或鳄鱼那样有4条腿的爬行动物。他们的鳍刺在进化过程中被重排（a-b-c）：近端单个鳍刺变成肱骨（h），紧挨着的2个鳍刺变成了桡骨（r）和尺骨（u），远端鳍刺进化成腕骨和5根指骨。从那时起，陆地脊椎动物的前臂和小腿就一直有2根骨。随着更高级脊椎动物的进化，选前旋后变得更加重要，并且在灵长类动物和最后的智人（图3-126）中实现最高效率。

《功能解剖学》读书笔记之4前臂骨间膜

在旋前旋后过程中，骨间膜发挥了重要的作用，它使前臂的两块骨成为一个整体 （图3-29前面观；图3-30后面观），但它不是支持这个功能的唯一结构，支持该功能的其他结构有：

※ 方形韧带 （8），连接这2块骨的上端。

※ 上尺桡关节的环形韧带 （9），它被以下结构所加强， 肘关节外侧副韧带的前部纤维 （10），来自远端的 肘关节内侧副韧带的前部纤维 （11），以及来自后面的 肘关节内侧副韧带的后部纤维 （12）。

※ 下尺桡关节的前韧带 （13）和 后韧带 （14）以及 关节盘（ 未标注），它们将两块骨的远端连为一体。

骨间膜起于桡骨内侧缘，止于尺骨外侧缘，由2束斜向交叉的纤维带组成。根据LPoitevin最近的研究（2001），对这些纤维作如下描述：

※前带包括起于桡骨斜向下内走行的纤维，越接近下端的纤维走行方向越倾斜。

在这条连续的带（链？）中，有3束十分坚韧的纤维束：

——近端束（1），几乎是水平的。

——中间下行束（2），Hotchkiss中央带。

——远端下行束（3），最倾斜的。

※这层纤维的方向（黑色和红色箭头）能够防止桡骨向上移位（白色箭头）。

※后带比较分散，也起于桡骨，纤维方向与前带相反，即斜向上内。有2个束比较容易辨别：

——上端上行束（4），易显见且坚韧。

——下端下行束（5），与前者以一个半透明区域（6）分开，透过这个半透明区可以看见前束。

※这两个上行束附着在桡骨内侧缘，在较易辨别的桡骨骨间结节（7）水平，距肘关节间隙84cm。

弹性铰链（屈曲轴）（图3-31）在横向和纵向上为2块骨的连接提供了大部分的力学支持 ：

※尺桡关节韧带切断之后，甚至在尺骨头和桡骨头被切除之后，它自己就能够维持两骨之间的连接，防止桡骨沿其长轴的移位。

※它的后部纤维防止了桡骨向远端移位（图3-32），而这种移位是没有受任何骨性连接阻挡的。

桡骨向近端移位会拉伤它的前部韧带。在肘关节伸展的情况下，桡骨传递了骨间膜产生的60%的阻力，吸收了腕关节产生的82%的阻力。沿着这个方向，桡骨头和肱骨髁的撞击，会造成桡骨的移位骨折（图3-33）。一个严重的创伤可以造成桡骨头骨折。

骨间膜的撕裂（图3-34和图3-35）极少发生，但经常容易被忽视。 前部韧带撕裂只发生在上尺桡关节脱位和桡骨头骨折时，因为正常情况下肱骨髁会阻挡桡骨向近端的移位。当后部韧带被撕裂后，只剩腕骨通过与它直接接触来阻挡桡骨向远端的移位 。

桡骨的纵向移位超越了尺骨，骨间膜、手和手指的长肌对这种移位具有对抗作用（图3-36）。长肌包括起于内侧髁屈肌（指浅屈肌、掌长肌、桡侧腕屈肌）和（指总伸肌、桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌）。肘关节的3块肌肉（旋后肌、旋前圆肌和肱桡肌）也具有相同的作用（图3-37）。

当手臂承载负荷或被身体重力所牵拉，这些肌肉沿其长轴帮助维持桡骨的稳定，并使肘关节面紧密接触。

我们可以通过观察一根单纤维的运动（图3-38）来解释骨间膜纤维的力学作用。从起始位置（1）开始，它的侧缘只能沿着固定在尺骨上的圆心（O）进行圆环运动。不管这个运动（S）是向上的（2）还是向下的（3），都不可避免地缩小了尺桡骨之间的骨间缝隙，拉近的距离为n。与拉伸方向有关的斜形纤维的排列提高了这个拉近效果。因此，我们认为 两层斜向交叉的纤维联合比单层横向纤维更有效 。

另外一个使得尺桡骨靠近得机制是由附着在骨间膜前部和后部得肌肉所提供的，特别是屈肌群（图3-39）。在静息位（a），两者之间的空隙最大。相比之下， 当上臂需要做最大旋转时，通过屈肌群（b）能拉紧骨间膜，缩小尺桡骨的间隙，同时增强了上下尺桡关节的关节面的接合 。

旋转时产生的力量是相当大的：男性旋前力产生的力量相当于70kg/cm的力矩，旋后力位85kg/cm；女性的比男性小50%。借助于前臂前室的肌肉，骨间膜发挥了阻挡旋前运动的软性阻滞的作用。旋后时（图3-40），附着于它的屈肌（图3-41）受到的压缩力越来越大（图3-42），进一步拉伸了骨间膜，使得桡骨和尺骨更加靠近。而干扰肌从一开始就阻止桡骨和尺骨的直接接触，因此会导致骨折。 前臂参考位（0°位）时，膜纤维被最大程度的拉伸，因此它是固定的最佳位置 。

骨间膜所发挥的作用极其巨大，但直到现在，我们仍然有很多未知的东西。也许使用MRI进行选择性研究会进一步增加我们对其功能解剖的认识。

使肩胛骨上提的肌群

斜方肌（上部肌束）

肩胛提肌

菱形肌

胸锁乳突肌

使肩胛骨下降的肌群

斜方肌（下部肌束）

胸小肌

前锯肌（下部肌束）

使肩胛骨前伸的肌群

胸小肌

前锯肌

使肩胛骨后缩的肌群

斜方肌

菱形肌

使肩胛骨上回旋的肌群

斜方肌（上部肌束，下部肌束）

前锯肌（下部肌束）

使肩胛骨下回旋的肌群

菱形肌

胸小肌

使上臂在肩关节处屈的肌群

胸大肌（锁骨部肌束）

三角肌（前部肌束）

肱二头肌（长头）

喙肱肌

使上臂在肩关节处伸的肌群

三角肌（后束）

冈下肌

小圆肌

大圆肌

背阔肌

肱三头肌（长头）

使上臂在肩关节处外展的肌群

冈上肌

三角肌

使上臂在肩关节处内收的肌群

胸大肌（胸骨部肌束）

大圆肌

背阔肌

肩胛下肌

喙肱肌

肱三头肌（长头）

使上臂在肩关节处旋外的肌群

冈下肌

小圆肌

三角肌（后部肌束）

使上臂在肩关节处旋内的肌群

肩胛下肌

大圆肌

背阔肌

三角肌（前部肌束）

胸大肌

使上臂在肩关节处水平屈的肌群

三角肌（前部肌束）

胸大肌

使上臂在肩关节处水平伸的肌群

冈下肌

小圆肌

三角肌（后部肌束）

大圆肌

背阔肌

使前臂在肘关节处屈的肌群

肱二头肌

肱肌

肱桡肌

使前臂在肘关节伸的肌群

肱三头肌

肘肌

使前臂做旋前（内）运动的肌群

旋前圆肌

旋前方肌

使前臂做旋后（外）运动的肌群

肱二头肌

旋后肌

使手在桡腕关节屈的肌群

尺侧腕屈肌

桡侧腕屈肌

掌长肌

使手在桡腕关节处伸的肌群

桡侧腕长伸肌

尺侧腕伸肌

桡侧腕短伸肌

使手在腕关节处外展的肌群

桡侧腕长伸肌

桡侧腕短伸肌

桡侧腕屈肌

使手在腕关节处内收的肌群

尺侧腕屈肌

尺侧腕伸肌

使拇指运动的肌群

屈（拇长屈肌、拇短屈肌）

伸（拇长伸肌、拇短伸肌）

内收（拇收肌）

外展（拇长展肌、拇短展肌）

使第二～五指运动的肌群

内收（骨间掌侧肌）

外展（骨间背侧肌、小指展肌）

（骨盆前倾的定义：绕额状肘在矢状面内向前的转动。骨盆前倾时，耻骨联合向前下转动，骶骨背面朝上转动，骨盆前倾时连同上体前屈。

骨盆后倾的定义：绕额状肘在矢状面内向后的转动。骨盆后倾时，耻骨联合向前上转动，骶骨背面朝下转动。骨盆后倾亦可连同大腿在髋关节处屈的运动。）

骨盆前倾肌群

髂腰肌

股直肌

耻骨肌

长收肌

股薄肌

缝匠肌

臀中肌（前部肌束）

臀小肌（前部肌束）

骨盆后倾肌群

腹外斜肌

腹直肌

臀中肌（后部肌束）

臀大肌

股二头肌

半腱肌

半膜肌

大收肌

盆骨侧倾肌群

（盆骨侧倾是绕矢状轴在额状面内的运动（如体侧侧运动），骨盆如向左侧倾，则左侧髂骨的髂嵴降低，右侧的髂嵴升高。骨盆如向右侧倾，则右侧的髂嵴降低，左侧的髂嵴升高。）

臀中肌（后部肌束）

臀小肌

盆骨旋转

梨状肌

臀大肌

大腿在髋关节处屈的肌群

髂腰肌

缝匠肌

股直肌

耻骨肌

大腿在髋关节处伸的肌群

臀中肌（后部肌束）

臀大肌

半腱肌

半膜肌

股二头肌（长头）

使大腿在髋关节处外展的肌群

臀大肌（上部肌束）

臀中肌

臀小肌

梨状肌

阔筋膜张肌

髂胫束

使大腿在髋关节处内收的肌群

耻骨肌

短收肌

长收肌

大收肌

股薄肌

使大腿在髋关节处旋内的肌群

臀中肌

臀小肌（前部肌束）

耻骨肌

大收肌

阔筋膜张肌

半腱肌

缝匠肌

大腿在髋关节处旋外的肌群

髂腰肌

梨状肌

闭孔内肌

闭孔外肌

臀大肌

臀中肌

使小腿在膝关节处屈的肌群

缝匠肌

股薄肌

半膜肌

半腱肌

股二头肌

腓肠肌

使小腿在膝关节处伸的肌群

股四头肌

屈膝时使小腿旋内的肌群

缝匠肌

股薄肌

半膜肌

半腱肌

腓肠肌（内侧头）

屈膝时使小腿旋外的肌群

股二头肌

髂胫束

腓肠肌（外侧头）

使足在踝关节处屈（跖屈）的肌群

小腿三头肌

胫骨后肌

使足在踝关节处伸（背屈）的肌群

胫骨前肌

趾长伸肌

拇长伸肌

使足内翻的肌群

胫骨前肌

胫骨后肌

趾长屈肌

拇长屈肌

使足外翻的肌群

腓骨长肌

腓骨短肌

上半身肌肉群名称：

颈阔肌、胸锁乳突肌、斜方肌、三角肌、背阔肌、骶棘肌、胸大肌、前锯肌、腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、肱二头肌、肱三头肌、腰肌、臀大肌等。

肌肉有2种类型：

一种是受人的意识支配的肌肉，叫随意肌；

另一种是不受人的意识支配的肌肉，叫不随意肌(如运送食物入胃的肌肉)；

按肌肉的位置，分有胸肌、腹肌、腰肌等；按功能，分有屈肌、伸肌等；

按形状，分有长肌、短肌、阔肌等；按肌头数，分有二头肌、三头肌和股四头肌；按纤维排列方向，分有羽状肌。羽状肌又分为羽状肌和半羽状肌以及多羽状肌。

扩展资料

肌肉收缩牵引骨骼而产生关节的运动，其作用犹如杠杆装置，有3种基本形式。

1、平衡杠杆运动，支点在重点和力点之间，如寰枕关节进行的仰头和低头运动。

2、省力杠杆运动，其重点位于支点和力点之间，如起步抬足跟时踝关节的运动。

3、速度杠杆运动，其力点位于重点和支点之间，如举起重物时肘关节的运动。

-肌肉群