跖骨
跖骨(英文名:Metatarsal Bones)是前脚的关键骨骼结构,由从拇趾到小脚趾依次编号为1至5的五块细长骨头组成,位于足后部的跗骨与趾骨之间。这些骨头中,第一跖骨较短且厚,第二跖骨最长,而第五跖骨基底具有较大的外侧扩展,为肌肉提供附着点,并在足外侧边缘中点处形成可感知的骨性隆起。跖骨连接着内侧、中间和外侧楔骨以及骰骨的远端,并与五个脚趾的近端指骨相连,构成跖趾关节,同时支撑在地面上形成脚掌前端。作为下肢和脚部肌肉的起点和止点,跖骨在人体行走、站立等动作中发挥着重要作用,但它们也可能会遭受骨折、脱位等多种病变。
跖骨的发育始于受精卵后五周的胚胎期,此时肢芽形成,中胚层开始缩合并逐渐发育为下肢的肌肉和骨骼结构,其中侧板中胚层是形成包括跖骨在内的骨骼的关键部分。在接下来的6至7周,侧部缩合并软骨化,而到了9周,初级骨化中心开始形成,标志着跖骨等骨骼的进一步成熟。
跖骨不仅在结构上作为肌肉的主要插入点,还在功能上是足弓的重要组成部分。足弓分为内侧纵弓、外侧纵弓和横弓,这些结构共同起到支撑体重和推进步行的作用。在步态周期中,跖骨承担着重要的负重任务,特别是第一跖骨,它承受了大约30%至50%的体重。此外,第一和第五跖骨还具有一定的活动度,能够适应不平坦的地表,确保行走的稳定性和舒适性。
形态结构
跖骨是足部的重要骨骼结构,由五块骨头组成,从内侧开始依次编号为跖骨I至V。每块跖骨都具有一个骨体和两个末端,并展现出一些共同特征和各自独特的特点。
共同特征方面,跖骨的骨体呈棱柱形,从跗骨到指骨末端逐渐变细,并具有纵向弯曲。骨体的下面凹陷,上面稍凸,便于与相邻结构和肌肉相互作用。基部或后端呈楔形,近端与跗骨关节相连,侧面与相邻的跖骨关节相连。其背面和跖面粗糙,为韧带的附着提供了良好的表面。头部或前端则呈现凸起的关节面,形状从上向下呈长圆形,下方比上方向后延伸得更远。侧面扁平,每个侧面都有一个凹陷和一个用于韧带附着的结节。跖面前后向有凹槽,供屈肌腱通过,两侧则有关节隆起,与末端关节面相连。
在各跖骨的特点中,第一跖骨(大脚趾跖骨)尤为显著。它是跖骨中最短且厚度最大的骨头,骨体强健,呈明显的棱柱体。其基部通常没有侧面的关节面,但偶尔在外侧会有一个椭圆形的关节面,通过此关节与第二跖骨相连。近端关节面大且呈肾形,周围有凹槽用于跗跖韧带的附着,内侧则为胫骨前肌腱的一部分提供插入点。跖角呈现粗糙的椭圆形突起,用于腓骨长肌腱的插入。头部很大,跖面有两个凹槽小面,籽骨可以在其上滑动,这些小面由光滑的凸起隔开。
第二跖骨是跖骨中最长的,其向后延伸至由三个楔骨形成的凹陷处。其基底上面宽,下面窄而粗糙,并具有四个关节面:一个后面的三角形关节面与第二楔骨关节相连;一个内侧上部的关节面与第一楔骨关节相连;两个外侧的关节面(一个在上,一个在下)由粗糙的非关节间隔隔开,并与第三跖骨和第三楔骨相连。有时还存在一个与第一跖骨关节相连的椭圆形关节面,位于身体内侧靠近基部的地方。
第三跖骨通过三角形光滑表面向近端与第三楔骨连接,同时与第二跖骨和第四跖骨通过小面相连。其中,与第二跖骨连接的有两个小面,与第四跖骨连接的有一个小面,最后一个小面位于基部的背角。
第四跖骨比前跖骨小,其基部呈现斜四边形表面,用于与骰骨关节连接。内侧有一个光滑的小面,被脊分成前部和后部,分别与第三跖骨和第三楔骨关节相连;外侧则有一个小面用于与第五跖骨关节连接。
第五跖骨以其基底外侧的粗糙隆起(结节)为特征。其基底后方通过一个横向斜切的三角形表面与骰骨相连,内侧与第四跖骨相连。其背面内侧插入第三腓骨肌腱,结节背面插入腓骨短肌腱。足底腱膜的强带将结节的突出部分与跟骨结节的外侧突起连接起来。此外,基底的足底表面为第五趾展肌腱开有凹槽,并是第五趾短屈肌的起点。
关节方面,每块跖骨的底部与一块或多块跗骨相连,头部则与第一排指骨相连。具体来说,第一跖骨与第一楔骨相连,第二跖骨与所有三块楔骨相连,第三跖骨与第三楔骨相连,第四跖骨与第三楔骨和骰骨相连,而第五跖骨则与骰骨相连。此外,距骨之间还存在特定的角度关系。第1、2距骨间角,即在X线正面像上通过第1、2距骨中轴所形成的角度,通常在10°左右,最小为3°,最大可达15°。而跨趾距间角,即通过第1距骨及跨趾近节趾骨轴线所形成的角度,则多在18°至19°之间,最小为8°,最大可达30°。
血管、淋巴与神经
足部的血液供应主要由胫前动脉和胫后动脉两条主要动脉负责。胫前动脉延伸并终止于踝前部,分为足背动脉和跗骨外侧动脉,其中足背动脉继续向远端延伸至拇长伸肌腱和趾长伸肌腱之间,通常作为临床触诊的一部分。足背动脉和跗骨外侧动脉形成吻合口,最终与足底深动脉相连。胫后动脉则分出足底内侧动脉和外侧动脉,两者吻合形成足底深弓,与足背动脉分出的足底深动脉相通,形成胫前动脉和胫后动脉的吻合网络。
下肢淋巴管分为浅淋巴管和深淋巴管两组。浅淋巴管包括沿大隐静脉走行的内侧组和沿小隐静脉走行的外侧组。深淋巴管则沿着胫前、胫后和腓血管走行。这些淋巴管最终流入腘窝、腹股沟(浅部和深部)、髂外淋巴管和腰椎或主动脉淋巴结。
神经方面,胫神经分支为内侧足底神经和外侧足底神经,分别支配足部特定的肌肉群。内侧足底神经控制第一蚓状肌、拇展肌、趾短屈肌和拇短屈肌,而外侧足底神经则支配其他足部肌肉。足背由伸趾短肌和拇短伸肌两块肌肉组成,它们均受腓深神经(腓总神经的一个分支)的支配,该神经还负责下肢前部的所有肌肉。
生理功能
跖骨不仅是下肢和足部肌肉的插入点,还是构成足弓的关键元素。足弓,分为内侧纵弓、外侧纵弓和横弓,分别由前三个跖骨与相应跗骨关节骨和跟骨、第四和第五跖骨头与骰骨和跟骨、以及所有跖骨头、骰骨和三块楔骨形成,这些结构由前腿和后腿的肌腱单元以及中足和后足的内在肌肉和韧带提供支撑。跖骨在生物力学步态中至关重要,特别是在头部远端形成一个主要负重区,其中第一跖骨在步态周期中承受约30-50%的重量。此外,第一和第五跖骨及其柱复合体具有移动性,能够上下调整以适应不平坦表面,而其他跖骨则因牢固固定于基部而通常保持不动。
相关疾病
跖骨损伤是足部常见的临床状况,主要包括跖骨骨折、应力性骨折和Lisfranc损伤。跖骨骨折在成人中最常见于第五跖骨,而在儿童中则多见于第一跖骨。这种骨折主要由两种机制引起:直接挤压伤和更为常见的间接旋转机制,如后足内翻或前足内收。患者通常会感到前足边缘疼痛、负重受限,并在体检时表现出对足部外翻的抗拒。大多数跖骨骨折可通过非手术治疗愈合,但开放性、移位性和多发性骨折可能需要手术固定。愈合不良可能导致转移性跖痛。
第五跖骨骨折可根据骨折部位分为1区、2区(琼斯骨折)和3区骨折。琼斯骨折由于血管分水岭的存在,具有不愈合的高风险。对于1区骨折,非手术治疗如硬底鞋或步行靴可能有效。而2区和3区骨折则可能需要短腿夹板非负重治疗,随后使用短腿石膏固定。对于运动员,2区损伤可考虑髓内螺钉固定以降低不愈合风险。
跖骨应力性骨折,又称疲劳性骨折,是由于多次重复性劳损导致的微骨折累积。这种骨折在跖骨中尤为常见,几乎占所有应力性骨折的一半。治疗通常包括减少活动、穿硬底鞋或打石膏。
Lisfranc损伤涉及内侧楔骨与第二跖骨基底部之间的关节断裂,破坏TMT关节复合体。这种损伤主要由高能量创伤如机动车事故、高空坠落或运动损伤导致。非手术治疗可能适用于无位移或骨损伤证据的病例,而手术治疗则包括切开复位内固定或原发性关节融合术。
最后,弗赖伯格病是一种罕见的跖骨头梗塞和骨折疾病,可能由微创伤或骨坏死导致血液供应中断引起。在青少年女性运动员中最为常见,涉及第二跖骨头的背部。早期治疗可采用非手术治疗,包括限制活动、使用非甾体抗炎药以及固定。在更严重的情况下,可能需要手术干预。
参考资料
Anatomy and Physiology8.4 Bones of the Lower Limb.Anatomy and Physiology8.4 Bones of the Lower Limb.2025-01-06
6d. 2. The Metatarsus.6d. 2. The Metatarsus.2025-01-06
Anatomy, Bony Pelvis and Lower Limb: Metatarsal Bones.Anatomy, Bony Pelvis and Lower Limb: Metatarsal Bones.2025-01-06
【健康科普】足踝疾病科普——Lisfranc损伤.微信公众平台.2025-01-13
解剖学和生理学 跖骨.openstax.2025-01-06
Metatarsal Fracture (Broken Foot Bones).Metatarsal Fracture (Broken Foot Bones).2025-01-06