專欄 郭志堅│物理分析髕股關節磨損

上幾期不斷討論髕股關節磨損壓力問題，今期用的物理學角度，深入分析，首先看看關節活動時，在同－外力下，關節面的接觸面積大小與受力關係。眾所皆知，較大的面積比較小的面積更容易消散同樣的壓力，換言之，同樣的壓力，施加在較大表面積上的平均壓力比施加在較小表面積上的平均壓力小，自然磨損程度也小。

舉個例子，用錘仔或用刀攻擊帶來的傷害性分別，錘仔的表面很大，當它直打到肚腹時，會造成損傷，但如果用刀以同樣的力量直擊肚腩，尖刀的表面積較小，帶來更深入性的傷害，同樣汽車的輪胎，越重型巨大的車，輪胎便越粗越闊，以便承托更大的重量而安全行駛。所以可以看到，較小的表面積難以分散應力，而較大的表面積相對更易於分散應力。基於這一規律，膝關節表面有着較大接觸面積時，可以更方便消散相同的應力，減少磨擦撞擊而損傷。

在運動過程中，髕股關節之間可用來消散力的表面積大小是變化莫測的，這取決於膝關節屈曲的程度，而且會受到它周邊自己的問題，和上下關節的影響，因為膝關節的髕骨活動軌跡會受到足關節、踝關節和髖關節問題的影響。

髕骨後面的設計，其實有內外側二個斜斜地的關節面，與股骨（大腿骨）前面的二個斜面的坑道相配合，形成髕股關節的軌跡。當膝關節完全伸直時，實際上髕骨和股骨之間表面是沒有接觸的，當我們開始屈曲膝關節時，在初期屈曲20度的過程中，髕骨開始與股骨接上軌道，這種接觸最先開始於股骨外側面和髕骨外側面之間，但是屈膝30°時，這種接觸就非常均勻的分布在兩側髕股骨關節面，所以如果髕骨有外移問題，接觸面便不能均勻分布在二個內外側面，自然面積減少，應力摩擦力自然以倍數增加，磨損問題便出現，自然不順增痛，又是OA退化性關節炎啦。郭志堅

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