馬擎

前交叉籾帶（Anterior Cruciate Ligament ACL）斷裂是體育運(yùn)動中最常見的嚴(yán)重運(yùn)動損傷之一。挪威前交叉韌帶重建手術(shù)每年每10萬人中有34個(gè)。研究表明31%的前交叉韌帶損傷患者會出現(xiàn)步行障礙，44%的患者會影響日常生活中的功能性活動，而77%的患者不可能再具有原有運(yùn)動競技水平。前交叉韌帶損傷患者罹患膝關(guān)節(jié)炎的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于無前交叉韌帶損傷病患的人。72%的ACL損傷發(fā)生在與其他人無接觸的突然減速或落地時(shí)。對美國NCAA足球和籃球運(yùn)動員連續(xù)13年的跟蹤調(diào)査表明，65%的ACL損傷為非接觸性。Arendt和Dick （1995）根據(jù)美國學(xué)校運(yùn)動協(xié)會的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，每1000個(gè)女性足球和籃球運(yùn)動員中平均ACL損傷的發(fā)生率分別是0. 31和0. 29。在每1000小時(shí)的運(yùn)動時(shí)間中，男足和女足運(yùn)動員發(fā)生ACL損傷的發(fā)生率分別為0.09和0.28。前交叉韌帶承受了過大的應(yīng)力是導(dǎo)致其部分或全部斷裂的原因。有文獻(xiàn)報(bào)道，前交叉韌帶的強(qiáng)度大約在80-240N/mm之間。對于22-35歲的正常成人來說，前交叉韌帶的最大張力可以達(dá)到2200牛頓（N）。肌肉力量的薄弱；不正確的姿勢和用力方式；疲勞狀態(tài)下的訓(xùn)練和比賽；身體核心區(qū)肌肉力量不足所致的身體失衡；臀大肌和臀中肌無力；股四頭肌和股后肌群力量比例失當(dāng)?shù)榷际前l(fā)生前交叉韌帶斷裂的潛在危險(xiǎn)因素。

1.1膝關(guān)節(jié)解剖學(xué)特點(diǎn)

膝關(guān)節(jié)包含外側(cè)與內(nèi)側(cè)脛股關(guān)節(jié)與髕股關(guān)節(jié)。膝關(guān)節(jié)包含兩個(gè)活動面，使膝關(guān)節(jié)能做屈曲、伸直、內(nèi)旋以及外旋等活動。膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊薄而松弛，附著于各關(guān)節(jié)面的周緣；囊壁個(gè)部位厚薄不一。其前壁不完整，有髕骨、股四頭肌肌腱和髕韌帶填補(bǔ)、加強(qiáng)；內(nèi)外側(cè)壁及后壁也各有韌帶加固，以增加關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。膝關(guān)節(jié)的附屬結(jié)構(gòu)主要有韌帶、半月板、滑膜囊和滑膜襞等。膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊薄而松弛，附著于各關(guān)節(jié)面的周緣；囊壁個(gè)部位厚薄不一。其前壁不完整，有髕骨、股四頭肌肌腱和髕韌帶填補(bǔ)、加強(qiáng)；內(nèi)外側(cè)壁及后壁也各有韌帶加固，以增加關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。膝關(guān)節(jié)的附屬結(jié)構(gòu)主要有韌帶、半月板、滑膜囊和滑膜襞等。

前交叉韌帶位于關(guān)節(jié)囊內(nèi)，血液的來源主要是與滑膜以及周圍組織的微血管。前交叉韌帶提供對抗脛骨相對于股骨關(guān)節(jié)活動時(shí)的前剪切力，協(xié)助引導(dǎo)膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面活動。前交叉韌帶附著于脛骨平臺的前側(cè)髁間區(qū)域，并沿著斜后方延伸連接股骨髁的內(nèi)緣。前交叉韌帶主要是由膠原蛋白纖維交錯(cuò)編織，而形成兩條紋路不明的螺旋狀纖維束。分為內(nèi)外兩側(cè)束：前內(nèi)束和較大的后外束。其血液的來源主要是來自于滑膜以及周圍組織的微血管。前交叉韌帶的張力以及其走向會隨著膝關(guān)節(jié)的伸直或彎曲而改變。

大多數(shù)前交叉韌帶的纖維（特別是后側(cè)束的纖維）在膝關(guān)節(jié)完全伸直時(shí)緊張。ACL在膝伸直時(shí)最緊張，但只是后外束緊張。開始屈膝并內(nèi)旋脛骨，ACL纖維束的中部變得緊張。膝關(guān)節(jié)完全屈曲時(shí)，ACL纖維束的前內(nèi)束變得緊張。當(dāng)膝關(guān)節(jié)在50-60°伸直時(shí)，股四頭肌收縮產(chǎn)生拉力將脛骨向前拉動，使得脛骨在關(guān)節(jié)面上產(chǎn)生滑動，這種張力會拉伸前交叉韌帶的纖維限制脛骨向前過度的滑動。臨床上，股四頭肌通常被認(rèn)為是前交叉韌帶的拮抗肌。當(dāng)股四頭肌在膝關(guān)節(jié)伸直時(shí)可造成前交叉韌帶最大的變形。膝關(guān)節(jié)在屈伸的過程中，ACL的兩束交叉扭轉(zhuǎn)，這就保證了膝關(guān)節(jié)無論處于何種位置都有前交叉韌帶的一部分纖維束緊張，加固膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。前交叉韌帶的功能生物力學(xué)：（1）膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定作用，限制脛骨過度前移和膝過旋（2）本體感覺：韌帶中有感覺神經(jīng)末梢，可通過本體感覺的反饋機(jī)制來維持膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定。

1.2影響前交叉韌帶損傷的下肢生物力學(xué)分析

前交叉韌帶的受傷機(jī)制：當(dāng)前交叉韌帶受到張力拉扯時(shí)，再受到高速拉伸前交叉韌帶，則會造成前交叉韌帶的損傷，當(dāng)拉伸的張力超過韌帶的生理負(fù)荷極限時(shí)就會造成韌帶斷裂。產(chǎn)生原因的生物力學(xué)因素包括膝關(guān)節(jié)地面反作用力方向與強(qiáng)度，活動時(shí)控制肌肉力量的大小、精細(xì)度與肌肉的正確發(fā)力順序，周圍組織的完整性與強(qiáng)度以及膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)排列等。大約70%與運(yùn)動損傷有關(guān)的患者，其受傷是發(fā)生于非接觸期或輕微的觸碰期。多數(shù)非接觸的傷害是發(fā)生在當(dāng)跳躍著地時(shí)、或急速用力減速時(shí)、打籃球急切變向的動作以及單腳著地時(shí)旋轉(zhuǎn)下肢的動作。

三種與前交叉韌帶損傷有關(guān)的因素：膝關(guān)節(jié)微屈或完全伸直時(shí)股四頭肌強(qiáng)烈收縮；膝關(guān)節(jié)嚴(yán)重外翻；膝關(guān)節(jié)過度外旋。另一種常見的前交叉韌帶的傷害機(jī)制主要包括膝關(guān)節(jié)在腳完全站穩(wěn)地面時(shí)做出過伸的動作。也會引起后方關(guān)節(jié)囊以及內(nèi)側(cè)副韌帶的損傷。研究顯示，進(jìn)行相同運(yùn)動強(qiáng)度時(shí)，女性運(yùn)動員發(fā)生前交叉韌帶損傷的比例是男性運(yùn)動員的3-5倍，尤其是在非接觸式包含跳躍和著地并伴隨旋轉(zhuǎn)動作的活動中風(fēng)險(xiǎn)最高。通過對于臀肌和神經(jīng)肌肉控制的訓(xùn)練，疼痛得到改善，下肢的生物力學(xué)發(fā)生變化，在落地實(shí)驗(yàn)中的功能能力得到提高。

通過對于膝關(guān)節(jié)ACL斷裂重建術(shù)患者術(shù)前、術(shù)后股四頭肌和腘繩肌功能，患者前交叉韌帶斷裂后患膝屈伸肌群的峰力矩、峰力矩/體重比（%）、總做功量、平均峰力矩四項(xiàng)檢測指標(biāo)在60°/s、120°/s時(shí)均較健側(cè)顯著降低。其中，伸肌較屈肌降低更為顯著，這在60°/s測試時(shí)尤為突出。發(fā)生這種肌力改變的原因有：ACL損傷后的廢用性肌萎縮，來自于ACL的本體感受信息中斷，持續(xù)的膝關(guān)節(jié)疼痛和滲出的刺激，以及韌帶重建手術(shù)的干擾，這些信息經(jīng)膝關(guān)節(jié)周圍的感受器傳入中樞神經(jīng)，可能使運(yùn)動神經(jīng)元和高級中樞的神經(jīng)控制發(fā)生改變，并對膝關(guān)節(jié)周圍的肌力產(chǎn)生明顯影響，最終導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)的肌力平衡發(fā)生改變。Markolf測試了不同膝關(guān)節(jié)屈伸角條件下的多種合力。結(jié)果證明：ACL的應(yīng)力隨膝關(guān)節(jié)屈角的增加而減小。Li的研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)膝關(guān)節(jié)為15°時(shí)對ACL負(fù)荷應(yīng)力最大，并隨膝關(guān)節(jié)增加至90°而減小。