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一、 肩關節解剖結構

肩關節是由胸鎖關節、鎖骨、肩鎖關節、肩胛骨、盂肱關節、肱骨近端及肩胛胸壁關節共同組成。肱骨頭較大，呈球形，關節盂淺而小，僅包繞肱骨頭的1/3，關節囊薄而松弛，所以肩關節是人體運動范圍較大而又最靈活的關節，它可做前屈、后伸、內收、外展、內旋、外旋以及環轉等運動。

肩關節的結構特點雖然保障了它的靈活性，但它的穩固性較其他關節差，是全身大關節中結構最不穩固的關節。最常見的是向肩關節的前下脫位，因為肩關節的上方有肩峰、喙突及連于其間的喙肩韌帶，可以防止肱骨頭向上脫位。肩關節的前、后、上部都有肌肉、肌腱與關節囊纖維層愈合，增強了其牢固性。而只有關節囊的前下部沒有肌肉、肌腱的保障，這是肩關節的一個薄弱區。因此當上肢外展時，在外力作用下或跌倒時，如上肢外展外旋后伸著地，肱骨頭可沖破關節囊前下方的薄弱區，移出到肩胛骨的前方，造成肩關節前脫位。這時患肩塌陷，失去圓形隆起的輪廓，形成所謂的"方肩"。

肩關節解剖圖

二、 肩關節的生理功能及活動范圍

肩關節在運動時各關節間進行協調運動，肩肱關節運動時肩胸連接處也隨之運動，此協調運動稱為肩肱節律性。肩關節外展至30°或前屈至60°，肩胛骨是不旋轉的，稱為靜止期；在此以后肩胛骨開始旋轉，每外展15°，則肩關節轉10°、肩胛骨轉5°，兩者比例為2∶1，當外展至90°以上時，每外展15°，則肩關節轉5°、肩胛骨轉10°，兩者比例為1∶2。

肩關節可以完成7種動作： 屈、伸、外展、內收、旋外、旋內、環轉。

(1) 屈： 從肩關節冠狀軸前方跨過的肌肉具有屈肩關節的作用。重要的肌肉有喙肱肌、三角肌前部纖維、胸大肌鎖骨部和肱二頭肌短頭。前屈的運動范圍約70°。

(2) 伸： 從肩關節冠狀軸后方跨過的肌肉具有伸的作用。主要的肌肉有背闊肌、三角肌后部纖維和肱三頭肌長頭。后伸時，由于受到關節囊前臂及肱骨頭與喙突相接觸的限制，故運動范圍小于屈的范圍，為40°～45°。

(3) 內收： 從貫肱骨頭的矢狀軸下方跨過的肌肉能使肩關節內收，主要的肌肉有胸大肌、背闊肌和肩胛下肌。內收時，由于肱骨頭滑向關節窩的上方而受到軀干的阻礙，其運動范圍很小，約為20°。

(4) 外展： 從矢狀軸上方跨過的肌肉，可使肩關節外展。主要的外展肌有三角肌(中部纖維)和岡上肌，當肩關節旋外時，肱二頭肌長頭也參與外展。肩關節外展時肱骨頭滑向關節窩的下方，所以運動范圍較大，約90°。

(5) 旋內： 沿貫穿于肱骨頭中心與肱骨小頭中心之間的垂直軸，上臂可作旋內和旋外運動。凡由內(起點)向外(止點)從垂直軸前方跨過的肌肉具有旋內作用。旋內的肌肉有背闊肌、胸大肌、肩胛下肌和三角肌前部纖維。旋內時，肱骨頭在關節盂內向后滑動，肱骨大結節和肱骨體向前方轉動。

(6) 旋外： 從垂直軸后方跨過的肌肉有旋外作用。旋外的肌肉有岡下肌和小圓肌。旋外時，肱骨頭在關節盂內向前滑動，肱骨大結節和肱骨體向后方轉動。當上肢垂直時，旋轉運動的范圍較大，可達120°。

(7) 環轉： 三角肌(三個束)、胸大肌、斜方肌、菱形肌、前鋸肌、背闊肌、大圓肌、小圓肌。

三、 肩關節的生物力學

(一) 胸鎖關節

胸鎖關節圍繞水平軸、垂直軸及前后軸形成六個方向的運動。分別為向前的旋轉、向后的旋轉、前伸、后伸、上舉及下壓。其中上舉可達35°，前、后伸35°，沿鎖骨長軸的軸向旋轉可達45°～50°。

(二) 肩鎖關節

1. 韌帶結構

較為重要的喙鎖韌帶由錐狀韌帶和斜方韌帶兩部分組成。其中斜方韌帶更加粗壯一些。另外，上部肩鎖關節囊增厚形成了肩鎖韌帶。

2. 關節運動

肩鎖關節的運動可包括鎖骨相對于肩胛骨在三個方向上的運動，即前后運動、上下運動以及軸向旋轉運動。其中前后向的運動范圍較大，約為上下方向運動范圍的3倍。目前對于肩鎖關節各個方向上的運動角度的研究較少，研究的重點集中于韌帶結構對肩鎖關節運動的限制作用上。對于鎖骨相對肩峰前后方向的旋轉運動的限制作用主要來自肩鎖關節囊的前后部纖維。喙鎖韌帶，主要是錐狀韌帶限制了鎖骨相對肩峰的向上方的運動。實際上并沒有韌帶結構限制鎖骨向下方的運動。對于限制鎖骨軸向旋轉運動的韌帶各家報道不同，有人認為向后的軸向旋轉主要可使斜方韌帶緊張但同時錐狀韌帶和肩鎖韌帶復合體亦有作用；有的人從不同的韌帶結構對不同程度肩鎖關節移位的限制作用角度進行了研究，提出肩鎖韌帶主要可限制肩鎖關節輕度的移位，而喙肩韌帶對肩鎖關節較大移位的限制作用更加明顯。若在X線片上可以明顯看出肩鎖關節脫位，則此時錐狀韌帶必然受損。

(三) 鎖骨的運動

鎖骨潛在可達到的運動范圍超過在實際活動中所達到的運動范圍。在三維模型上描述鎖骨的運動是一件困難的事。在上肢上舉過程中，鎖骨的上舉較大可達30°，發生在上肢上舉至130°左右時。在上肢上舉的前40°時，鎖骨相對肩峰前伸10°，此后至在上肢上舉達130°之前，鎖骨并沒有進一步的前伸，而若此后上肢繼續上舉至極，鎖骨還有15°～20°的前伸。對于鎖骨軸向運動在上肢活動中的意義，各家說法不同。但實際臨床的經驗更支持Rockwood和Green的觀點： 在上肢上舉的整個過程中，鎖骨相對于肩峰的軸向旋轉活動不超過10°，因此臨床上可以看到發生肩鎖關節骨性融合的患者其上肢上舉功能無明顯受限。對于上肢活動來說，更重要的是發生在胸鎖關節的鎖骨軸向旋轉運動，將鎖骨與喙突以螺釘固定并不會明顯影響肩關節的上舉活動；但若胸鎖關節強直，則上肢不能上舉超過90°。

(四) 肩關節運動

整個肩胛骨的活動范圍超過了人體上其他任何一個關節的活動度，上肢可外展上舉近180°；內、外旋活動范圍加起來超過150°；圍繞水平運動軸的前屈及后伸活動范圍加起來接近170°。這么大的運動范圍是發生在胸鎖關節、肩鎖關節、盂肱關節及肩胛骨胸壁關節的運動范圍所綜合在一起達到的。其中主要的運動發生在盂肱關節和肩胛骨胸壁關節上，而在運動范圍的極限部分，胸鎖關節的運動也很重要。

1. 靜息位

肩胛骨的靜息位是相對軀干的冠狀面向前旋轉30°。從后方看，肩胛骨長軸相對于軀干的長軸向上方旋轉3°。從側方看，肩胛骨靜息時相對于軀干的冠狀面前屈20°。肱骨頭靜息時位于肩盂的中心。肱骨頭及肱骨干均位于肩胛骨平面內。肱骨頭關節面相對于肱骨干有30°的后傾。

2. 關節面及其指向

肱骨頭的關節面約占整個球形表面積的1/3，并呈120°的圓弧狀。相對肱骨干長軸，肱骨頭關節面有45°的向上傾斜。相對于肱骨遠端兩髁之間的連線，肱骨頭關節面后傾30°。肩盂的形狀像一個反向的逗號。一般來說，肩盂關節面相對于肩胛骨內緣有約5°的向上傾斜，并且肩盂關節面相對于肩胛骨有平均7°左右的后傾。

3. 上肢上舉

肩關節最重要的功能為使上肢上舉，對這一動作已有詳盡的研究。研究的重點在于，在上肢上舉的過程中，盂肱關節及肩胛胸壁關節各自的運動范圍有多大，也就是經常說到的肩胛骨、肱骨節律的問題。Bergmann總結了前人的研究結果，認為在上舉的前30°內，盂肱關節的運動范圍占較大比例，而在60°上舉活動中，盂肱關節和肩胛胸壁關節的運動度是基本相等的。最終，在整個上臂上舉的過程中，盂肱關節和肩胛胸壁關節的總運動角度的比例約為2∶1。對于接受過非限制性全肩置換手術患者的研究表明，他們術后患肢上舉時，盂肱關節和肩胛胸壁關節運動比例變為1∶2。另外從側方看隨著上肢的上舉，肩胛骨相對于胸壁亦有前后方向的旋轉運動。在上舉的前90°內，肩胛骨相對于胸壁旋前約6°；在隨后的上肢繼續上舉的過程中，肩胛骨又向后旋轉16°。因此，在上肢極限上舉時，肩胛骨處于相對于靜息位向后旋轉10°的位置。

4. 上肢外旋

實驗證明，在上肢極度上舉時必伴隨肱骨頭的外旋以使肱骨大結節能避開喙肩弓從而避免發生撞擊。另外，上舉時肱骨的外旋運動還可放松盂肱關節下方的韌帶結構使上臂能達到較大限度的上舉。上肢可在不同位置上舉，因此在描述上肢上舉活動時，一方面需說明此時上肢所在平面相對于肩胛骨平面之間的夾角，另一方面還需明確在肢體上舉的平面內，上肢上舉所達到的角度。Browne設計了實驗來說明在肩胛骨固定的模型上，上臂上舉時上舉角度與肱骨外旋角度的關系。他發現，上臂較大程度的上舉發生在肱骨活動平面位于肩胛骨平面前方23°時。肱骨在肩胛骨平面前方的任一角度的位置上舉時，均伴有肱骨干的外旋。較大限度上舉時肱骨干外旋達35°。而在肱骨干內旋時上臂較大上舉位于肩胛骨平面后方20°～30°的平面內，且此時上臂上舉較大僅為115°。

5. 旋轉中心

對肩關節運動的研究表明，盂肱關節旋轉中心位于肱骨頭幾何中心旁(6±2)毫米范圍內。這表明在盂肱關節旋轉過程中，肱骨頭的移位很小。在整個上臂上舉的過程中，肱骨頭僅向上移位約4毫米。因此，若肱骨頭向上移位過大，可能意味著存在肩袖的缺損或肱二頭肌長頭腱的斷裂。上臂上舉過程中肩胛骨的旋轉中心位于肩峰尖端。

上述生物力學知識對于指導臨床工作很有幫助。例如，根據肩胛骨與胸廓的相對位置，醫生在攝肩胛骨正側位X線片時，會