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114年:物治基礎(2)

下列何關節動作含單軸旋轉（spin）及滾動與滑動（roll-and-slide）兩種關節內動作？

A寰樞關節（atlanto-axial joint）轉動
B肱橈關節（humeroradial joint）旋前
C盂肱關節（glenohumeral joint）外展
D股脛關節（femorotibial joint）屈曲

詳細解析

本題觀念：

本題主要測驗考生對於**關節運動學（Arthrokinematics）**中，關節面動作基本型態（滾動 Roll、滑動 Slide/Glide、旋轉 Spin）的理解，以及各個主要關節在特定生理動作下所發生的複合性關節內動作。

基本定義回顧：

  • 滾動（Roll）：關節面上多點接觸對側關節面的多點（類似輪胎滾動）。
  • 滑動（Slide/Glide）：關節面上單點接觸對側關節面的多點（類似輪胎打滑）。
  • 旋轉（Spin）：關節面繞著固定的機械軸轉動（單點對單點）。

根據凹凸法則（Convex-Concave Rule），大多數關節動作是「滾動」與「滑動」的組合。而題目詢問的是哪一個動作同時包含「單軸旋轉（Spin）」以及「滾動與滑動（Roll-and-Slide）」。

選項分析

  • A. 寰樞關節（atlanto-axial joint）轉動：

    • 分析：寰樞關節（C1-C2）的主要動作是繞著齒突（dens）的旋轉。正中寰樞關節（Median atlanto-axial joint）屬於車軸關節（Pivot joint），主要動作是旋轉（Spin）。外側寰樞關節（Lateral atlanto-axial joints）的關節面較平坦，在轉動時主要發生滑動（Slide）。
    • 結論：雖然包含旋轉與滑動，但文獻上較少描述其具有顯著的「滾動（Roll）」成分，且其核心特徵為純粹的旋轉。

  • B. 肱橈關節（humeroradial joint）旋前：

    • 分析：在前臂旋前（Pronation）時，橈骨頭（Radial head）的凹窩（fovea）會在肱骨小頭（Capitulum）上進行旋轉（Spin）。
    • 結論：此動作的主要關節運動學特徵為「旋轉」，並未涉及顯著的滾動與滑動組合（滾動與滑動主要發生在肱橈關節的屈曲/伸直動作中）。

  • C. 盂肱關節（glenohumeral joint）外展：

    • 分析：
      1. 滾動與滑動：盂肱關節為典型的球窩關節。依據凹凸法則，凸的肱骨頭在凹的肩關節盂上外展時，會發生向上的滾動（Roll）與向下的滑動（Slide）。
      2. 旋轉：在純粹的解剖平面外展動作中，為了避免肱骨大結節（Greater tuberosity）撞擊肩峰下組織，肱骨必須伴隨外轉（External Rotation），這是一個**旋轉（Spin）**動作（也就是 Conjunct rotation）。
    • 結論：雖然教科書（如 Neumann）在基礎章節常將外展描述為典型的「滾動加滑動」，但從功能性動作及避免夾擠的機制來看，外展動作確實伴隨必要的軸向旋轉。因此，此選項在考題申覆後被視為正確答案之一。

  • D. 股脛關節（femorotibial joint）屈曲：

    • 分析：
      1. 滾動與滑動：膝關節屈曲時，股骨髁（凸面）在脛骨平臺（凹面）上移動。在屈曲起始階段主要為純滾動，隨後轉變為**滾動（Roll）與滑動（Slide）**同時發生（股骨向後滾動、向前滑動）。
      2. 旋轉：膝關節具備著名的「螺旋歸位機制（Screw-home mechanism）」。在從完全伸直開始屈曲的瞬間（解鎖），脛骨相對於股骨會發生內轉（或股骨相對於脛骨外轉），這是一個典型的**旋轉（Spin）**動作；此外，在整個屈曲過程中，也伴隨有自動旋轉（Automatic rotation）。
    • 結論：膝關節屈曲是肌動學教科書中描述「滾動、滑動、旋轉」三者同時發生的最經典範例。

答案解析

本題的原始設計可能傾向於 (D)，因為膝關節的 Screw-home mechanism 結合 Roll-and-Slide 是最常被強調同時包含三種動作的例子。

然而，考選部公布的最終答案為 (C) 與 (D)。

  • 選項 (D) 正確無疑：膝關節屈曲包含「解鎖（Unlock）」時的軸向旋轉（Spin），以及隨後的滾動與滑動（Roll-and-Slide）。
  • 選項 (C) 被接受的原因：盂肱關節在全範圍外展時，必須伴隨肱骨的外轉（Spin）以避免夾擠，且在三維動作分析中，球窩關節的動作本質上即包含旋轉分量（Codman's paradox 概念）。因此，認定其動作過程同時包含 Spin 與 Roll-Slide 是符合生物力學事實的。

核心知識點

考生應複習以下關節的 Arthrokinematics（關節運動學） 特徵：

  1. 盂肱關節（Glenohumeral Joint）：

    • 外展（Abduction）：凸面在凹面上運動 →\rightarrow 上滾動（Roll）、下滑動（Slide）。伴隨外轉（Spin）以避免夾擠。
    • 屈曲/伸直（Flexion/Extension）：主要被描述為旋轉（Spin）。

  2. 股脛關節（Tibiofemoral Joint）：

    • 伸直鎖定（Screw-home）：伸直末端約 30 度時，脛骨外轉（Spin）。
    • 屈曲（Flexion）：由完全伸直到屈曲，需先解鎖（脛骨內轉 Spin），接著進行後滾動（Roll）與前滑動（Slide）（以股骨在脛骨上運動為例）。
    • 特徵：同時具備 Roll, Slide, Spin。

  3. 肱橈關節（Humeroradial Joint）：

    • 屈曲/伸直：滾動 + 滑動。
    • 旋前/旋後（Pronation/Supination）：橈骨頭在肱骨小頭上旋轉（Spin）。

  4. 寰樞關節（Atlanto-axial Joint）：

    • 旋轉：主要為旋轉（Spin），外側關節面伴隨滑動。

參考資料

  1. Neumann, D. A. Kinesiology of the Musculoskeletal System: Foundations for Rehabilitation. 3rd Edition. (Chapter on Shoulder Complex & Knee).
  2. Clinical Gate. Arthrokinematics. [Online] Available at: https://clinicalgate.com/
  3. 考選部. 114年第一次專門職業及技術人員高等考試試題及答案.
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