可动关节活动时所承受的压力大大高于体重的压力，是因为肌肉收缩要使身体在这些关节上达成平衡，而且需稳定这些关节。下肢的主要关节，如髓、膝及躁关节，通常在体重的2.5--10倍的负荷下发挥功能。上肢的一些关节也同样。此外关节负荷并非固定不变，由于活动是间断的，常常产生动力负荷的高峰。关节运动的特征是迅速开始，又迅速停止。开始活动时，伴有高的压力负荷。值得注意的是，在这样一些可能磨损的力学情况下，绝大部分关节的主要负荷区并无破坏的表现，说明关节的各个部分具有各种保护机制。

    一、韧带、关节囊以及周围肌肉的作用   

      韧带、关节囊及周围的肌肉保证关节的稳定性。即使关节周围结构都完整，肌肉的完全麻痹也能使其失去稳定性，部分麻痹就会产生明显的功能障碍。肌肉在稳定大的近端关节方面显得更重要，如球窝形的髓和肩关节，它们结构上的稳定性最小。虽说肌肉在小关节的稳定性中也很重要，但是对于腕和足的关节来说，骨的构型以及致密韧带的相互连结对这些关节的稳定性更重要。   

      关节囊的容积，随不同关节以及关节的位置而改变。关节内压力(intraarticular pressure,IAP)亦随关节的位置而改变。膝关节屈曲150一60’时，IAP为0.49kPa(5cmH20);完全伸直或屈曲时，可高达5 . 88kPa (60cm玩0)。每个关节均有一个适当的位置，此时关节囊容积最大。例如膝关节屈曲300时容积最大。因此当外伤或炎症引起关节内明显渗出时，维持这种位置，可使关节囊容积最大，IAP最小。   

       韧带可防止关节脱位及半脱位，并限制和引导关节运动。韧带的结构是可变的，与邻近组织的相互关系很复杂。膝关节侧副韧带的结构能保证在膝关节不同度数的屈曲情况下，侧副韧带均处于紧张状态。它与交叉韧带结合起来，引导股骨远端在胫骨近端上做复杂的滚动和滑动运动。当关节少量负荷或无负荷时，内侧副韧带和前交叉韧带组成了稳定关节的有抗力的一对。后交叉韧带是膝关节承受压力最大的韧带，全身承受最大压力的是足的m键膜，它在维持足的纵弓中起重要的作用。手、足的小关节，掌侧或背侧增厚的关节囊形成一个板状结构，增加了关节的稳定性。

   二、关节软骨的作用

      (一)传导载荷   

      胶原纤维有良好的抗拉伸强度和刚度。在关节软骨基质中的胶原纤维有其特殊的排列，即胶原纤维的拱形结构及薄壳结构，这种结构大大增强了纤维的抗拉伸强度及刚度，使关节受力性能更佳，是传导载荷极重要的结构基础。   

      当关节软骨负载时，胶原纤维的张力消失，纤维的拱形结构发生压缩变形，蛋白多糖分子与水大量移动。水分可向两侧移动也可渗透到软骨表面并进人关节腔;蛋白多糖则发生形态改变，并因水分的丢失而导致其浓度增加，随即又增加膨胀压，直至膨胀压与外界压力相平衡。这样减耗外来的压力，并沿胶原纤维的方向将传递过来的压力分散到软骨下骨。又可因软骨变形而使关节面的接触彼此适应，并随负荷传导的增加而使接触面逐步扩大(即软骨的顺应性)，以保持其压力处于可接受的低水平。卸载时，压力消失，胶原纤维的拱形结构回复原状，胶原纤维呈现全部张力，液体回到软骨内，蛋白多糖的膨胀力受到抑制。上述负载和卸载过程是载荷传导的过程。除此以外，它又有“卿桶”作用，它能“挤出”软骨代谢的产物并“吸人”滑液中的营养成分，为软骨提供营养和维持软骨细胞的外环境。被“压出”的水分(负载时)，又是关节良好的天然润滑剂。  

       胶原纤维细长，有良好的抗拉伸应力，但单个纤维却没有承受压力的能力;而含水的蛋白多糖虽然只能承受很小的拉伸力，但有良好的抗压力。胶原纤维和蛋白多糖这两种截然不同的性质在软骨功能上起到互补的作用;而且，粘稠的毛刷状的水化蛋白多糖分子围绕在胶原纤维周围，并柔和地附于这一纤维网络的闭合系统中，就能承受很大的压应力。从这意义上说，软骨所具有的传导载荷功能是胶原纤维和蛋白多糖功能的协同表达。

      (二)吸收震荡   

      蛋白多糖共聚体分子水平的变化与关节软骨的弹性有直接关系。可以这样理解，蛋白多糖的亲水性很强，故在水中有很大的溶解度。又因为蛋白多糖分子上有固定的负电荷存在，因此，它可以吸附一层Na' , Ca z+正离子以中和这些负离子;相邻的蛋白多糖分子链上的负离子相互排斥，使软骨基质保持一种硬的伸展结构状态。蛋白多糖浓缩液体通过渗透作用达到稀释，因此有一种膨胀的趋势;但由于胶原纤维特殊的拱形结构而将蛋白多糖包绕于其中，形成一完整的闭合系统而阻止了蛋白多糖的无限膨胀。因此，即使未受外界应力，软骨基质有一约0. 35MPa的渗透膨胀压(或称预压)。   

      蛋白多糖共聚体与水溶液接触后会充分地膨胀，体积达到该溶液的体积为止。欲使已膨胀的体积变小是很困难的，需要相当大的力量将共聚体之间的溶液排出才能达到目的。如果用足够的力使蛋白多糖共聚体的体积变小，而一旦去掉或不能维持足够的力，则蛋白多糖共聚体将重新膨胀到其所能得到的液体的最大体积，这就表现出软骨的弹性。在载荷传导过程中，由于软骨具有上述弹性，所以它能中断并逐渐消除跑、跳时可能产生的冲击力。同时，胶原纤维形成的线样或绳索样结构，其直径明显不同，胶原索又交织成网状或板层状，能有效地吸收震荡和超宽范围震动频率的能量。

      (三)润滑作用   

      关节软骨在滑膜关节中作为骨的衬里材料表现出高度的润滑性能。这主要依靠其平整光滑的表面及其在关节润滑机制中所起的作用。这些作用使正常关节的摩擦系数几乎等于零。有关关节软骨的润滑作用详见本章第四节“关节的润滑”。

      (四)杭磨损

      任何两个面相对运动都会产生摩擦，摩擦会使作用面产生不同程度的磨损。所谓磨损是指通过机械作用去除团体表面的物质。它包括承载面之间的相互作用引起的界面磨损和接触体变形引起的疲劳性磨损。   

      迄今为止，人们依然认为成人的软骨是不能再生的，但它却能保持一生不会磨损破坏。这除了关节有良好的润滑以外，关节软骨本身的结构也极有利于抗磨。关节软骨浅层的胶原纤维形成一层平行于关节面的薄壳结构，成为关节软骨的遮盖面。它的成分除了关节软骨所特有的n型胶原外，还有工型胶原，后者增加了表层纤维的硬韧度。薄壳结构起类似硬韧的、耐磨的皮肤保护体表的作用，保护关节软骨抵抗各种应力的破坏及免受机械的磨损。但当关节软骨损伤时，即使仅是超微结构水平的损伤，也会导致软骨渗透性增加，液体流动的阻力减小，液体从软骨面流失，从而增加了关节两端面的接触而加深研磨，加剧软骨的损伤，形成一恶性循环。此外，在载荷作用下，软骨面反复变形，即使是小分子材料具极强的强度，但由于是反复作用也容易造成软骨基质中的胶原拱形结构断裂以及蛋白多糖分布的变化，从而产生疲劳性磨损。再者，一些病理因素如先天性髓臼发育不良、股骨头骨髓滑脱、关节内骨折等均可因几何形状变化而导致关节面的不协调，增加了关节软骨间的磨损;又由于局部高压应力而导致关节软骨的损伤。

   三、软骨下骨的作用  

      生理负荷时，软骨下骨变形，因此不负重时，关节内部结构的连接应有轻度的空隙;当它们在负重变形后，关节内部结构的连接将变得合适。软骨下骨的变形，对关节内有效地分布压力是非常重要的。软骨下骨的变形可导致骨小梁的微骨折，随后骨折愈合和重新改造使结构模式改变，以保证其强度最大。软骨下骨的模式实际上反应了关节内压力的分布。若压力局限化时，软骨下骨将硬化和变致密。

   四、半月板或纤维软骨的作用

      有半月板或纤维软骨的关节基本上是绞链关节，此类关节有一定的旋转度。为了完成这种类型的运动，关节边缘须绕绞链转动。半月板充填于关节间隙，起着垫圈作用。若无这些垫圈，关节接触面仅仅只有中央软骨的一小部分，而且很不稳定。因此，半月板起着承受负重并吸收震荡的作用。