运动员前交叉韧带重建术后再损伤预防的研究进展

楼 华

(乐山师范学院体育学院,四川 乐山 614000)

运动员前交叉韧带重建术后再损伤预防的研究进展

楼 华

(乐山师范学院体育学院,四川 乐山 614000)

文章阐述运动员前交叉韧带重建术后再损伤预防的研究进展,为运动员重返赛场寻找可靠的理论依据。综述了运动员前交叉韧带重建术后重返运动后发生同侧膝关节再次损伤或继发对侧膝关节损伤的相关危险因素的最新证据,提出应当采用循证医学的方法来指导术后康复和重返运动训练。应当着眼于解决外科手术和现行标准康复训练中普遍存在的神经肌肉控制能力不足等问题,形成针对性的有效干预措施,以最大程度的帮助运动员重返运动。

前交叉韧带重建术；再次损伤；危险因素；损伤预防

在美国,每年有超过120 000例运动员发生前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤[1]。ACL损伤常导致关节渗出、肌力下降、运动受限和功能减退,罕有运动员能不经手术即能恢复至原有水平[2]。前交叉韧带重建术(anterior cruciate ligament reconstruction,ACLR)是运动员ACL断裂的现行标准治疗手段。对多数患者而言,虽然ACLR能够成功恢复受伤膝关节的机械稳定性,但最终结果却千差万别,且较之前报道的要差很多[3]。接受ACLR的运动员,仅有不足一半能够在术后1年重返运动；且其中1/5-1/4将会再次发生膝关节损伤。再次损伤术后的结果将远逊于初次手术[4]。

运动中的神经肌肉控制能力不足是导致原发性和继发性前交叉韧带损伤的主要原因[5]。膝关节平面外负荷过度,尤其是外展力矩增加,对预测年轻女性运动员的ACL损伤发生率具有很好的敏感性和特异性[6]。此外,躯干冠状面位移和核心本体感受功能减退亦是女性运动员原发性ACL损伤的危险因素[6]。Hewett等[6]对女性运动员进行了为期5年的随访,结果发现,在发生ACL损伤的患者中,44%在5年内再次发生了ACL损伤。与未发生ACL损伤的正常对照组运动员相比,在纵跳中,发生ACL损伤的运动员还表现出显著的双下肢生物力学不对称和对侧下肢屈肌活动水平降低[6]。在ACLR之后重返运动的运动员中,也发现有类似的情况[7]。此外,这些运动员的对侧肢体还会出现冠状面生物力学机制的代偿性改变,这种改变会增加继发ACL损伤的风险[5]。上述研究表明,异常的和非对称性的生物力学失衡与神经肌肉控制力减退可导致原发性ACL损伤,后者亦会反过来加重前者的异常程度。

ACLR术后康复训练的方案在过去的几十年间发生了显著的变化,从长时间制动、延期强化等保守方案演变到了如今提倡即刻负重、早期运动、渐进性强化和神经肌肉训练的新方案。即便如此,在ACLR之后数月,仍然普遍存在肌力减退、运动受限、神经肌肉控制能力不足以及难以重返运动等问题[5,8]。具有重要意义的是,继发性ACL损伤与双下肢多平面运动不对称密切相关[5]。本文综述了与补片移植物重建术失败或继发同侧再次损伤或对侧损伤的危险因素相关的最新证据,并建议对ACLR患者采用着眼于解决神经肌肉功能缺陷等可纠正因素的康复措施,以最大程度地帮助运动员重返运动。

1 ACLR术后的膝关节功能障碍

肌力减退、关节渗出、运动受限、功能障碍等几乎普遍存在于ACLR术后数天、数周、甚至数月。它们会显著影响术后膝关节的神经肌肉控制能力。一直以来,均提倡将股四头肌功能的恢复作为ACLR术后运动员康复训练的手段之一[9]。术后数月膝关节伸肌肌力减退的持续存在是较为普遍的,它与日常生活中的活动异常密切相关[10]。ACLR术后,股四头肌肌力至少下降20%,膝关节活动受限,且步态与急性损伤类似。然而,即便股四头肌肌力正常,也不能保证神经肌肉运动形态的正常。ACLR手术后6个月,受累肢体股四头肌肌力恢复正常(至少恢复到相当于对侧肢体的90%)的运动员行走时仍然继续存在膝关节活动受限和力矩改变[11]。虽然恢复股四头肌肌力必不可少,但它显然只是影响ACLR术后重返运动的诸多因素之一。

ACLR术后重返运动的成功率各家报道不一,可能部分与“成功”重返运动的定义不同有关。文献采用的“成功”重返运动的判定标准包括:医学体检合格,运动员自我报告重返运动,或专业测试达到重返运动要求等[3]。然而,各家对于ACLR术后重返运动时存在功能障碍的报道却是一致的。Ardern等报道[3], ACLR术后1年,2/3的运动员未完全恢复原先的运动水平。在术后1年尚未重返运动的运动员中,仅有不足50%有重返运动的意向。有多中心研究报告[12]指出,ACLR术后2年,重返运动的运动员不足50%,且运动功能普遍逐年衰退。因此,ACLR和标准的康复训练远不足以保证运动员恢复到之前的运动水平或继续参与感兴趣的运动。

ACLR术后早期存在的双下肢运动不对称可能会持续数月甚至数年[5]。早先的研究多依据日常生活中的活动来观察术后的生物力学状况。研究表明,在术后2年,运动员行走时仍然存在受累关节活动受限和力矩缩短[11]。完成运动特异性动作时的生物力学异常较日常活动更为显著[13]。纵跳研究显示,运动员在ACLR术后4年仍然存在显著的髋膝关节多维度动力学不对称状况[5]。ACL断裂后的运动异常并不仅限于受累关节。越来越多的证据表明,ACL损伤会导致双下肢的神经肌肉反应,该反应将持续存在并可能在重建术后加重[14]。ACL损伤后,双下肢均存在自主活动不足。在术后3月,仍可观察到双侧膝关节的运动学和动力学异常改变[15]。

运动员ACLR术后对侧髋关节会出现并持续存在特异性的神经肌肉适应性改变[5,11]。受累侧髋关节产生张力而对侧髋关节吸收张力。对侧髋关节的代偿机制是术后1年内重返运动的运动员会否继发ACL损伤的关键预测指标[5]。上述研究说明,ACLR本身不能完全消除损伤造成的神经肌肉缺陷和非对称运动,在康复训练中有必要同时评估和处理双侧肢体的功能异常。

2 继发性ACL损伤的危险因素

与原发性ACL损伤类似,继发性ACL损伤主要由非接触性机制导致,尤其需要强调内在神经肌肉控制能力的改变所起的重要作用[16]。继发性ACL损伤的风险至少是原发性ACL损伤风险的数倍[7]。术后活动越剧烈,发生继发性ACL损伤的风险越高。据报道,补片移植物破裂和对侧肢体损伤的发生率为6% -32%[5]。继发性ACL损伤的危险因素可能与性别有关。某项涉及180名运动员的为期15年以上的纵向研究显示,ACL补片移植物破裂更常见于男性[17]。某项涉及超过1 400名运动员的前瞻性队列研究显示,ACLR术后补片移植物破裂的发生率并无性别差异,对侧继发性ACL损伤的发生率女性高于男性[18]。某项涉及63名运动员的研究显示,ACLR术后重返运动的44名女性运动员中,14名(33%)在1年内发生了对侧ACL损伤。文献报道的所有对侧ACL损伤中,女性运动员占了88%[7]。

近期有研究指出,在年轻运动员中,神经肌肉功能受损是继发性ACL损伤的危险因素[5]。该研究对医学体检合格并允许重返运动的56名ACLR术后运动员进行了三维生物力学分析和姿势稳定度测试,前瞻性跟踪1年,记录分析各种可能增加继发性ACL损伤发生率的因素。结果13名运动员发生继发性ACL损伤。回归分析显示,4因素对预测继发性ACL损伤具有良好的敏感性(92%)和特异性(88%),包括:着陆过程中对侧髋关节旋转净力矩冲量、着陆过程中膝关节冠状面活动性、触地即刻矢状面膝关节力矩的不对称性和术侧肢体姿势稳定度的缺陷程度。鉴于上述4因素均可人为调控,该研究对设计科学的康复训练方案具有重要意义。

其他因素,如年龄和性别,也似乎与继发性ACL损伤有关。年轻运动员发生继发性损伤的几率最高,且发生对侧损伤的几率也高[18]。女性运动员术后活动水平较低,ACLR术后1年内重返运动的可能性也较小[3,4]。虽然上述不可人为调控的因素可能显著影响继发性ACL损伤的风险和发生率,但更为重要的是,应当进一步研究这类因素对于已经确认的可人为调控的危险因素的影响程度。

ACLR术后的损伤可能影响深远,但ACLR修复术后的结局却更为糟糕。涉及数百例运动员的多项研究指出,ACLR修复术后功能恢复更差,退行性变发生率更高[4]。遗憾的是,少有关于该类运动员成功重返运动的相关数据报道。ACLR修复术后,活动水平更低且自我报告的膝关节特异性功能评分更差[4]。对于接受过初次ACLR修复术的运动员而言,6年内再次接受ACLR修复术的比例高达25%。虽然ACLR修复术能够显著缓解补片移植物破裂所造成的物理功能缺陷,但是它对于改善高水平运动成绩和心理健康状况的作用却微乎其微[19]。总之,ACLR修复术仅能视作不得已而为之的补救措施,在康复训练中,应当考虑采取有效的策略来降低对类似外科干预措施的需求。

3 鉴定ACLR术后神经肌肉功能缺陷的方法

毋庸置疑,ACLR术后,在出院之前,及早且准确的鉴定出术后存在的神经肌肉功能缺陷,对运动员来说是非常重要的。ACLR术后,多数医师会为运动员安排一系列的临床检查以寻找并描述存在的力量和功能方面的损害[10]。目前认为,股四头肌肌力对ACLR术后的功能恢复具有重要影响[9]。因此,测试股四头肌肌力的对称性对设计康复训练方案和最终重返运动都是必不可少的。虽然腘绳肌肌力缺陷与运动员ACLR术后6个月的功能表现无关,但腘绳肌与股四头肌的扭矩比仍然是影响原发性ACL损伤发生风险的重要变量[20]。肌力对称性至少要恢复到85%以上,是目前提倡的允许运动员恢复剪切、旋转和跳跃运动的必备参考指标[10]。

仅进行双侧肢体功能同步测试会掩盖单侧肢体的某些缺陷,为明确阐述术侧膝关节的功能缺陷,必须进行单侧肢体的运动功能测试[13]。单足跳远成绩对预测运动员ACLR术后1年功能恢复情况具有71%的敏感性和特异性[21]。对于单侧肢体功能测试的结果,应当进行双侧对比,以鉴别是否存在不对称性及其严重程度。鉴于越来越多的证据表明ACLR术后非对称运动对于重返运动和继发性ACL损伤均具有严重的负面影响,因此,在设计康复训练方案时,必须考虑尽最大可能消除双侧肢体的不对称性[5]。

4 对称性训练在ACLR术后康复训练的重要意义

现行的运动员ACLR术后康复训练指南提倡按照既定标准逐步进行膝关节活动范围训练、力量训练和运动特异性活动训练。允许运动员重返运动的通行医学标准要求关节活动度、力量和功能具有对称性。然而,对于运动员重返高速、高负荷运动所需要的足够的动力性神经肌肉控制能力,却缺乏客观的评价指标[22]。神经肌肉和运动的非对称性是原发性ACL损伤的危险因素已早为人知,但直到最近才被确认为继发性ACL损伤的危险因素,因此,有必要在康复训练方案中强调恢复对称性的内容,以最大限度的帮助运动员重返运动[5]。Paterno等[5]进行的前瞻性队列研究对与继发性ACL损伤相关的神经肌肉和生物力学指标进行了测量,提出对称性训练对于ACLR术后康复训练具有重要意义。

受累肢体持续存在的肌力减退对于术后功能具有显著影响[9]。ACL损伤后,股四头肌肌力减退程度远远超过腘绳肌。因此,为恢复正常的膝关节功能,恢复股四头肌肌力是非常重要的。虽然已经确认腘绳肌肌力减退是出现原发性ACL损伤的运动员普遍存在的特征,但它对ACLR术后的功能影响尚未被完全阐明[23]。腘绳肌和股四头肌的协同活动可减轻韧带张力并改善着地平衡,对于降低原发性ACL损伤的风险具有重要意义[24,25]。在ACLR术后的运动员中,可观察到腘绳肌肌力不稳定现象,它在术后14个月后仍会影响运动员单足跳远的成绩[26]。因此,渐进性单足跳训练,包括向前和向侧方跳,不仅有助于术后肢体功能恢复,而且对于避免过度训练股四头肌并获得适当的运动对称性也是非常有益的。

即便在肌力和对称性恢复到足够水平并已重返运动的情况下,仍可能出现神经肌肉和生物力学异常和不对称现象,并在ACLR术后数年日益明显[5]。基于女性运动员对侧损伤的高发生率[18]、术后数月乃至数年非对称运动模式的长期和普遍存在、以及非对称运动对于继发性损伤的预测高度准确等因素,在康复训练和重返运动后重视对称性训练应当有助于降低继发性ACL损伤的风险[5]。

不同形式的神经肌肉训练已被有效应用于预防ACL损伤、伤后早期改善功能以及ACLR术后增强功能等方面[9]。团身跳是动力性、重复性双侧肢体跳跃运动,完成好它需要优异的躯干和下肢神经肌肉控制能力。团身跳不仅能够检测出所有3个维度上的运动不对称性,而且能够有效治疗重返运动之前所存在的运动缺陷[22]。虽然膝关节冠状面负荷过重能够很好的预测原发性ACL损伤,但是联合分析多平面的神经肌肉运动模式才能有效预判继发性ACL损伤的风险[5]。在重返运动之前,进行对称性训练对于增强ACLR术后的适应能力是非常重要的。常采用的对称性训练方法包括:渐进性单足跳、生物力学反馈训练、深度膝关节屈曲训练、平衡和本体感觉训练、躯干和髋部控制训练等。由于现行的康复训练结束后,多存在程度不一的神经肌肉缺陷,因此,对称性训练对于改善康复效果不可或缺。

5 ACLR术后重返运动的客观评价

ACLR术后重返运动需要时间。运动医学专家常建议在术后6个月之后方可考虑重返运动[27]。越来越多的证据表明,ACLR术后7个月内继发ACL损伤的风险较高[5],我们建议在康复训练末期进行全面的功能和力量测试,对神经肌肉控制能力进行确认,以帮助判断是否能够重返运动。

有研究表明,年轻运动员ACLR术后重返运动之后出现可测量的功能缺陷的几率与距离手术时间的长短并无明确关联[28]。因此,将功能缺陷程度而非距离手术的时间长短作为预判继发性ACL损伤风险的指标可能更为合理。对于年轻的女性运动员而言,腘绳肌肌力减退会增加发生ACL损伤的风险,然而在腘绳肌与股四头肌肌力比相当的情况下,女性运动员较男性运动员发生ACL损伤的风险却要更低[23]。越来越多的研究显示,腘绳肌肌力减退或恢复不足不仅与原发性ACL损伤有关,而且与继发性ACL损伤也可能有关。因此,为降低继发性ACL损伤的风险,有必要在决定重返运动之前进行等速测试。

目前正在进行的多项研究均强调采用客观的测量工具准确测量双侧肢体的各种功能缺陷并用以指导制定个体化康复训练方案,以消除双侧肢体的非对称性[5,28]。引入功能评估,弱化术后时间,对于指导术后康复和决定是否重返运动具有重要价值。

6 结论

如何让运动员在ACLR术后获得最佳的功能恢复并防止继发ACL损伤,需要对已知的、可人为调整的神经肌肉和生物力学危险因素进行循证医学研究[4]。可根据诸多术后因素对ACLR术后能否重返运动进行预测[5,16]。继发性ACL损伤与术后可人为调整的因素密切相关,尤其受到多平面肢体非对称性严重程度的显著影响[5]。躯干和下肢的神经肌肉控制能力不足和生物力学不对称对原发性ACL损伤具有很好的预测价值[6]。针对性的采取康复训练可能能够显著降低ACLR术后继发损伤的发生率和功能障碍的严重程度。我们建议采用循证医学的方法,针对对预后影响较大的因素设计对称性训练,以帮助运动员最大限度的重返高风险的活动并提高干预措施的效率和效果。

[1]Majewski M,Susanne H,Klaus S.Epidemiology of athletic knee injuries:a 10-year study[J].Knee,2006,13(3):184-188.

[2]Daniel DM,Stone ML,Dobson BE,et al.Fate of the ACL-injured patient:a prospective outcome study[J].Am J Sports Med,1994,22(5):632-644.

[3]Ardern CL,Webster KE,Taylor NF,et al.Return to the preinjury level of competitive sport after anterior cruciate ligament reconstruction surgery:two-thirds of patients have not returned by 12 months after surgery[J].Am JSports Med,2011,39(3):538 -543.

[4]Spindler KP,Huston LJ,Wright RW,et al.The prognosis and predictors of sports function and activity atminimum 6 years after anterior cruciate ligament reconstruction:a population cohort study[J].Am JSports Med,2011,39(2):348-359.

[5]Paterno MV,Schmitt LC,Ford KR,et al.Biomechanical measures during landing and postural stability predictsecond anteri-or cruciate ligament injury after anterior cruciate ligament reconstruction and return to sport[J].Am JSports Med,2010,38(10): 1968-1978.

[6]Hewett TE,Myer GD,Ford KR,et al.Biomechanicalmeasures ofneuromuscular controland valgus loading of the knee predict anterior cruciate ligament injury risk in female athletes:a prospective study[J].Am JSports Med,2005,33(4):492-501.

[7]Paterno MV,Rauh MJ,Schmitt LC,et al.Incidence of contralateral and ipsilateralanterior cruciate ligament(ACL)injury after primary ACL reconstruction and return to sport[J].Clin JSport Med,2012,22(2):116-121.

[8]Wilk KE,Macrina LC,Cain EL,et al.Recent advances in the rehabilitation of anterior cruciate ligament injuries[J].JOrthop Sports Phys Ther,2012,42(3):153-171.

[9]Eitzen I,Moksnes H,Snyder-Mackler L,et al.A progressive 5-week exercise therapy program leads to significant improvement in knee function early after anterior cruciate ligament injury [J].JOrthop Sports Phys Ther,2010,40(11):705-721.

[10]Thomee R,Kaplan Y,Kvist J,et al.Muscle strength and hop performance criteria prior to return to sports after ACL reconstruction[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2011,19(11): 1798-1805.

[11]Roewer BD,Di Stasi SL,Snyder-Mackler L.Quadriceps strength and weight acceptance strategies continue to improve two years after anterior cruciate ligament reconstruction[J].J Biomech,2011,44(10):1948-1953.

[12]Dunn WR,Spindler KP.Predictors of activity level 2 years after anterior cruciate ligament reconstruction(ACLR):a Multicenter Orthopaedic Outcomes Network(MOON)ACLR cohort study[J].Am JSports Med,2010,38(10):2040-2050.

[13]Myer GD,Schmitt LC,Brent JL,et al.Utilization ofmodified NFL Combine testing to identify functional deficits in athletes following ACL reconstruction[J].J Orthop Sports Phys Ther, 2011,41(6):377-387.

[14]Hart JM,Ko JW,Konold T,et al.Sagittal plane knee joint moments following anterior cruciate ligament injury and reconstruction:a systematic review[J].Clin Biomech,2010,25(4):277-283.

[15]Ferber R,Osternig LR,Woollacott MH,et al.Bilateral accommodations to anterior cruciate ligament deficiency and surgery [J].Clin Biomech,2004,19(2):136-144.

[16]Wright RW,Huston LJ,Spindler KP,et al.Descriptive epidemiology of the Multicenter ACL Revision Study(MARS)cohort [J].Am JSports Med,2010,38(10):1979-1986.

[17]Leys T,Salmon L,Waller A,et al.Clinical results and risk factors for reinjury 15 years after anterior cruciate ligament reconstruction:a prospective study of hamstring and patellar tendon grafts[J].Am JSports Med,2012,40(3):595-605.

[18]Shelbourne KD,Gray T,Haro M.Incidence of subsequent injury to either knee within 5 years after anterior cruciate ligament reconstruction with patellar tendon autograft[J].Am JSports Med, 2009,37(2):246-251.

[19]Wright RW,Dunn WR,Amendola A,et al.Anterior cruciate ligament revision reconstruction:two-year results from the MOON cohort[J].JKnee Surg,2007,20(4):308-311.

[20]Myer GD,Ford KR,Khoury J,et al.Development and validation of a clinic-based prediction tool to identify female athletes at high risk for anterior cruciate ligament injury[J].Am J Sports Med,2010,38(10):2025-2033.

[21]Grindem H,Logerstedt D,Eitzen I,et al.Single-legged hop tests as predictors of self-reported knee function in nonoperatively treated individualswith anterior cruciate ligament injury[J]. Am JSports Med,2011,39(11):2347-2354.

[22]Myer GD,Paterno MV,Ford KR,et al.Neuromuscular training techniques to target deficits before return to sport after anterior cruciate ligament reconstruction[J].J Strength Cond Res, 2008,22(3):987-1014.

[23]Myer GD,Ford KR,Barber Foss KD,etal.The relationship of hamstrings and quadriceps strength to anterior cruciate ligament injury in female athletes[J].Clin JSport Med,2009,19(1):3-8.

[24]Ford KR,Myer GD,Schmitt LC,et al.Preferential quadriceps activation in female athletes with incremental increases in landing intensity[J].JAppl Biomech,2011,27(3):215-222.

[25]Fujiya H,Kousa P,Fleming BC,et al.Effect of muscle loads and torque applied to the tibia on the strain behavior of the anterior cruciate ligament:an in vitro investigation[J].Clin Biomech(Bristol,Avon),2011,26(10):1005-1011.

[26]Bryant AL,Clark RA,Pua YH.Morphology of hamstring torque-time curves following ACL injury and reconstruction: mechanisms and implications[J].JOrthop Res,2011,29(6):907 -914.

[27]Barber-Westin SD,Noyes FR.Objective criteria for return to athletics after anterior cruciate ligament reconstruction and subsequent reinjury rates:a systematic review[J].Phys Sportsmed, 2011,39(3):100-110.

[28]Myer GD.Current Concepts for Injury Prevention in Athletes After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction[J].Am J Sports Med,2013,41(1):216-224.

Research Advances in the Prevention of Athletes'Reinjures Anterior Cruciate Ligament

Lou Hua
(Department of Physical Education,Leshan Normal College,Leshan Sichuan,614000)

The article aims at elaborating advances in reinjures prevention of athletes underwent anterior cruciate ligament reconstruction,and seeks reliable theoretical basis for athletes to return the arena.It reviews the latest evidences of related risk factors of ipsilateral reinjures and contralateral injury of knee joint of athletes underwent anterior cruciate ligament reconstruction.It comes up with that evidence basedmedicine should be applied to guide postoperative rehabilitation and training of returning sports.It concludes that problems such as insufficient neuro-muscular control in surgeries and current rehabilitation training standards should be solved with greater efforts to propose individual intervention measures to help athletes to return sports.

anterior cruciate ligament reconstruction；reinjury；risk factor；prevention

G804.53

:A

:1001-9154(2014)11-0090-05

G804.53

:A

:1001-9154(2014)11-0090-05

楼华(1962-),女,四川成都人,副教授,研究方向:运动损伤与恢复。

2014-08-21