《功能解剖学》读书笔记之【13. 为什么前臂有2块骨】
图3-113~图3-119
在所有的陆地脊椎动物中，前臂和小腿都有两块骨。这是一个事实，但是很少有解剖学家能够回答这个问题：为什么有2块骨？
任何试图给出一个富有逻辑性解释的努力都必须借助于反证法。想象一个虚构的前臂生物力学模型，如果只有一块骨，即单一的桡骨，如果能够完成所有这些动作。
为了抓住物体，手臂必须能够采取各种不同的位置，这暗示了始于肩关节的关节复合体必须有7个自由度：一个不能多，一个不能少！3个自由度使上肢可置于空间的任何位置，肘关节需要1个自由度使手离开或趋向肩部和口部，腕关节需要3个自由度来调整手的方向。比较合乎逻辑的方法是在单个桡骨的远端安放一个类似于肩关节的球窝关节。让我们设想这样一个结构的生物力学结果。
关节的构成可能有两种情况，一种是关节的球面部分位于远端（图3-113），即形成属于腕关节的一部分，第二中是其位于单个桡骨远端的近端侧（图3-114）。第一种情况会对腕关节的结构产生更少的并发症么？然而，还是让我们来看看第二种情况。球窝关节位于单一桡骨远端有很明显的缺点。在一个非常狭窄的空间间隙内，进行2个关节面的旋转活动，包括肌腱在内的所有横跨关节的结构都会产生剪切力（图3-115）。腕关节的透视图（a）显示任何远端关节面的旋转都会导致这些桥接结构的距离缩短（r）。此断面图（b）显示朝2个方向（c）和（d）的旋转都会使用肌腱沿一条较长的路径走行，这样会造成与肌肉假性收缩有关的肌腱相对短缩，这种情况很难被代偿，特别是当手部从伸直位（图3-116）进行侧偏活动的时候（图3-117）。血管也面临类似的力学问题，从透视图（图3-118）的观察中很容易理解这点。动脉也发生相对的缩短并伴有扭曲，但因为它们在静息状态时具有螺旋前进的特性，所以相对肌腱而言，则容易被代偿。如果用2块骨来解决这个问题时（图3-119），那么在桡骨旋后过程中，桡动脉被拉伸至超过它的全长。
图3-120~图3-126
肌腱相对缩短后所产生的问题时，它将阻碍手部的屈伸肌在前臂的解剖定位。因此，这些手部的外在肌现在只能作为内在肌，被放置在手的内部。由此产生的结果即使不是灾难性的，也是非常严重的。因为肌肉的力量和它的体积是成正比的。我们可以想象，等量的屈肌放在手的掌部（图3-121），手几乎变成一个无法抓握物体的摆设，而对于正常的手来说（图3-120），手掌可以抓握一个相对较大的物体。
此时手的形状和体积将会发生截然不同的变化（图3-122）：手会变成“板球手”样（a~b），即巨大又笨重，几乎丧失所有的功能和美感（c~d）。
由于这种结构将使上肢远端重量增加，该变化将会对整个身体产生影响（图3-123）。正常时上肢的中心靠近肘关节（蓝色箭头），此时将会移向远端靠近腕关节（红色箭头）。重量的增加以及同时产生的上肢力量增加，将促使肩带力量也要增强，由此还将导致下肢肌力的增强而变得更为强壮。这将会导致产生一种新人类，就像是合成图上所显示的那样，左边是正常的，右边是变异的，而这仅仅是因为腕关节变成一个球窝关节所导致的结果。这同我们现在的人类是不同的（图3-126）！
显然这种单桡骨的解决办法是不可行的，所以将单桡骨劈成尺骨和桡骨，两根骨组成前臂的解决办法才是唯一可行的。现在的问题集中于这2块骨的排列（图3-124）。串联排列并不适用（a），因为不完整的连锁关节相互结合将导致上臂力量太弱，以至于它无法提起一架钢琴，甚至一个背包！剩下的解决办法是并行排列，这也有两种可能：前后排列（b）和侧向排列（c）。如果桡骨位于尺骨的前面（b），肘关节的屈曲可能被限制。更实用的办法是将桡骨和尺骨放在同一个面内，桡骨位于尺骨的外侧，因为这利用了肘外翻，即前臂提携角。
显而易见，2根骨的解决方法使肘部和腕部的结构更加复杂，因为它带来了2个额外的关节，即上下桡尺关节，但它解决了一些问题，特别是血管，不再因为距离缩短而扭曲，神经也是一样。更重要的是，它解决了肌肉的问题，强有力的肌肉可以放在前臂作为手的外在肌，而手的内在肌力量弱体积小，现在可以变成稳定肌。大部分附着在桡骨上的肌肉随它一起旋转，而且在腕关节旋转时这些肌肉的长度发生改变，而不会对手指产生“寄生”效应。少部分附着在耻骨上的屈肌群也沿其全长方向进行旋转，对手指没有任何“寄生”效应。
四肢中段出现两骨排列的形式可以追溯到4亿年前（图3-125），当时我们的远祖（一种不出名的鱼类-掌鳍鱼）胸鳍发生了进化，它们离开了大海，变成像现在的蜥蜴或鳄鱼那样有4条腿的爬行动物。他们的鳍刺在进化过程中被重排（a-b-c）：近端单个鳍刺变成肱骨（h），紧挨着的2个鳍刺变成了桡骨（r）和尺骨（u），远端鳍刺进化成腕骨和5根指骨。从那时起，陆地脊椎动物的前臂和小腿就一直有2根骨。随着更高级脊椎动物的进化，选前旋后变得更加重要，并且在灵长类动物和最后的智人（图3-126）中实现最高效率。
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