114年:物治基礎(1)

承上題【髕骨移除手術後,股四頭肌的內在旋轉力臂(internal moment arm)由5公分變成4公分。在同樣姿勢及外力下(如下圖),術後股四頭肌要產生的力量與術前力量的關係為何? 】,術後所造成的膝關節力學機制改變,將使得脛股關節(tibiofemoral joint)最容易產生下列何種問題? 圖片

A前向不穩定
B後向不穩定
C關節軟骨磨損
D內側副韌帶扭傷

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是髕骨(Patella)的生物力學功能及其移除後的動力學後果。核心觀念在於力矩(Torque)、力臂(Moment Arm)與肌肉力量(Muscle Force)之間的關係。 公式:Torque(τ)=Force(F)×Moment Arm(d)Torque (\tau) = Force (F) \times Moment \ Arm (d)

影像分析:

  1. 左圖(術前)

    • 顯示完整的膝關節,髕骨存在。
    • 髕骨將股四頭肌腱與髕骨韌帶「墊高」,使其遠離膝關節的旋轉中心(綠點)。
    • 標示的「內在旋轉力臂(Internal moment arm)」較長(題目設定為 5 cm)。這代表股四頭肌收縮時,能以較省力的方式產生伸膝力矩。
  2. 右圖(術後)

    • 顯示髕骨移除(Patellectomy)後的狀態。
    • 股四頭肌腱與髕骨韌帶貼近股骨髁間溝與脛骨,與旋轉中心(綠點)的垂直距離明顯縮短。
    • 力臂變短(題目設定為 4 cm)。這意味著為了產生相同的抗阻力力矩(抵抗下方箭頭的阻力),股四頭肌必須產生更大的收縮力量。

選項分析:

  • A. 前向不穩定 (Anterior instability)
    • 雖然股四頭肌收縮確實會產生脛骨前移的剪力(Anterior s

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