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本章第一部分为健康人膝盖的三平面MRI图像。
最为人体最大也是最复杂的关节，膝关节包含：大腿骨或叫股骨（Fumer）与小腿的胫骨（Tibia）和腓骨（Fibula），以及膝盖骨即髌骨（Patella）。在股骨和胫骨之间有两个大的软骨盘，即内侧半月板（Medial meniscus）和外侧半月板（Lateral meniscus）。股骨前下段有槽适合安放髌骨这三块骨被软骨包围，同时受到关节囊（joint capsule）中韧带（ligament）的支撑。
膝关节事实上包含三个关节：
- 股骨（frmoral）与胫骨（ribial）第一骨凸之间
- 股骨（frmoral）与胫骨（ribial）第二骨凸之间
- 股骨和膝盖骨之间
骨
骨的结构
骨分为密质骨（Campact one）以及多孔（cancellous）或松质（trabecular）骨。密质骨（Cortex）由致密的骨组织构成。其形成了骨的外壳和杆状（shaft-like）的骨干（diaphysis）。与此相反，松质骨因包含称为骨小梁孔隙（trabeculae spanning pore）的骨骨针而相对疏松多孔。疏松骨常见于骨端（epiphysis），即长骨的终点部分。
骨周围的其他组织包括：骨膜（periosteum）、骨内膜（endosteum）、血管（blood vessel)、神经（nerve）以及骨髓（bone marrow）。骨膜是围绕着骨表面的一层纤维组织，其中包括纤维母细胞（fibroblast）、胶原质（collgen）、神经以及一些骨原细胞（osteoprogenitor）。这些骨原细胞可以分化（fifferentiate）为成骨细胞（osteoblast）并在骨折愈合（fracture healing）中起重要作用。骨内膜同样是一层纤维组织，其围绕着骨的内表面，其中包括骨密质的内表面以及骨小梁的表面。骨内膜的构成与骨膜相似，但骨内膜通常更薄一些。骨内膜中的骨原细胞对骨的重构有作用，具体将在后面讨论。骨髓组织充满松质骨的的孔隙。骨髓由脂肪细胞（adipocyte）和造血干细胞（hematopoietic stem cell）以及间充质干细胞（mesenchymal stem cell）组成。造血干细胞是一种前体细胞，能够分化产生白血球（leukocyte）、红细胞（erythrocyte）、血小板（platelet）以及骨细胞。间充质干细胞同样存在于骨髓中，附着在松质骨的表面。这些细胞可以分化产生软骨细胞（chondrocyte）、肌细胞（myocyte）、脂肪细胞以及骨细胞。
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骨的重建
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骨裂的恢复
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膝盖的解剖结构
膝盖包括股骨（femur）的末端（distal），胫骨（tibia）的近端（proximal）以及膝盖骨。股骨的末端包括两个髁（condyle），这两个髁和胫骨的近端链接在一起。骨节的前部比后部更平（flat），这一区域主要作为骨节的承重区域。前髁被称为滑车（trochlea）或髌骨槽（patellofemoral groove）的槽（grove）隔开。后部的髁被髁间窝（intercondylar notch）分隔开。后髁间区域为前后十字韧带（cruciate ligament）提供附着点。
胫骨的近端也由两个髁构成，这两个髁也称为胫骨平台（plateaus）。这两个髁与股骨髁相连接。内侧的平台比外侧稍大稍平。髁间区域为内、外半月板（meniscus）和前后十字韧带提供附着位置。胫骨粗隆（tibial tuberosity）同样位于两个胫骨平台之间，胫骨的前表面。胫骨粗隆为髌韧带（patellar tendon）提供附着点。
膝盖骨是一块形近三角形的籽骨（sesemoid bone）。其近端边界比远端边界宽，从而为股四头肌肌腱（quadriceps femoris tendon）提供更宽的接触面。较窄的远端边界则为髌韧带提供附着点。髌骨后侧有内、外两个面，分别连接股骨的内、外两个髁。内侧面比外侧面大。
软骨
软骨的结构
人体中发现的软骨有三种不同的形式：透明软骨（hyaline cartilage）、弹性软骨（elastic cartilage）以及纤维软骨（fibrocartilage）。透明软骨是最常见的软骨，广泛存在于关节表面、鼻部、喉部（laynx）、气管（trachea）以及细支气管（bronchi）。纤维软骨是一种致密的、纤维化的软骨，具有很强的抗拉伸能力，是椎间盘（intervertebral disc）、膝半月板（menisci of the knee）、胸锁关节（sternoclavicular joint）、下颌关节（mandibular joint）、耻骨联合（pubic symphysis）以及腱附着端（tendon insertion）的重要组成部分。弹性软骨，如其名所示，是最灵活的软骨形式，其在外耳（external ear）、会厌（epiglottis）以及喉部的组成中起重要作用。
这三种软骨共享一种由软骨细胞（chondrocyte）和细胞外间质（extracellular matrix）构成的基本结构，但三种软骨的细胞外间质成分不同。软骨细胞，软骨的基元，产生和维护细胞外间质。透明软骨中的ECM由透明质酸（hyaluronic acid）、蛋白聚糖（proteoglycan）、二型胶原（type 2 collagen）和水构成。纤维软骨的ECM更加致密、纤维化程度更高，其原因在于其中含有较多的一型胶原和较少的水以及蛋白聚糖。弹性软骨中的ECM成分和透明软骨中的ECM成分相同，但其中含有弹性纤维。
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从横截面看，关节软骨可以分成四个部分（基于距表面的距离）。第一区（也称切向层（tangential zone）主要包含胶原纤维（collagen fiber），其方向与关节表面平行。这一层承受张力，并抵御其他层的膨胀。第二层称为过渡层（transitional zone），过渡层中的胶原纤维方向是随机的。第三层的特点是其中的胶原纤维放射状地从最底层指向表层。最后，第四层主要是钙化的软骨，主要其连接软骨和软骨下骨。
