基于解剖學與運動生物力學原理對網球運動中腕關節損傷種類、機制及治療措施的研究

杜蒙蒙

前言

網球是一項全球性運動，也是全球第二大球類運動，它起源于12-13世紀的法國，誕生在英國，流行及高潮發生在美國。據調查統計，參與國際網球聯合會的國家有200多個。眾所周知，這項運動的體力要求會使運動員面臨各種肌肉及骨骼肌損傷，對網球損傷的描述性流行病學研究發現，損傷最常發生在下肢，其次是上肢，然后是軀干,但最近一項調查 NCAA 男女網球損傷流行病學的研究表明，與其他 NCAA 運動相比，網球的上肢損傷比例更高[1,2,3]，且大多數上肢的損傷是慢性的。在一篇重要的文章論述中，Kibler和Safran確定手腕受傷在網球運動員中很常見，占所有上肢受傷的30.8%[4]。本研究從腕關節解剖特點著手，結合腕部關節運動生物力學特征及網球技術特點，探析網球運動中腕關節損傷的原因。運用Mechelen的四步傷害預防模型提出合理建議，為網球運動員腕部損傷及治療提供科學的理論參考。

1 腕關節的解剖特點

腕關節是人體比較重要的關節部位，是典型的橢圓關節它由8塊腕骨、關節和骨骼肌間的肌腱構成(見圖1)。根據解剖學理論，三者之間的關系可解釋為腕骨和關節塑造了肢體的形態結構，肌群在運動神經系統的支配下產生伸縮，控制肌體繞著腕骨關節運動，而韌帶對運動產生限制和引導[5]。腕骨骨骼主要包括橈骨、尺骨和腕骨(手舟骨、月骨、三角骨)，腕部部位的相關肌群包括前臂前肌群(肱橈肌、橈側腕屈肌、尺側腕屈肌等)和前臂后肌群(尺側腕伸肌、橈側腕長伸肌等)[6]，其主要作用是維持腕關節的穩定。

圖1

2 網球運動技術的生物力學特征分析

2.1 發球技術的生物力學分析

在網球技術統計中表明，發球技術是最消耗能量的技術動作，它占網球比賽中所有擊球動作的大約45-60%[7]。發球的技術動作共有5個階段(圖2)：(1)wind-up,(2)early cocking,(3)late cocking,(4)acceleration, and(5)follow through[8]。在研究網球發球產生最大速度帶來運動損傷的同時，不能忽視運動的動力鏈學原理，動力鏈描述了網球在發球過程中的能量流動線路和方向。在發球過程中，動力鏈或能量流經身體的路徑允許將能量有效地傳遞給球，在發球過程中，動力鏈或能量流經身體的路徑允許將能量有效地傳遞給球。嚴波濤等人[9]認為，網球的發球屬于爆發力動作，動作的模式符合大肌肉群優先的原則，力的傳遞從踝-膝-髖-肘-腕的路線進行傳遞。有研究表明，網球發球過程中與人體不同關節會對發球的速度和旋轉產生很大影響，如：膝關節最大屈和沖擊力產生的時間段以及肘關節的伸和腕關節的屈[10]。在發球技術中，無論是職業球員或業余網球愛好者通常都采用上旋發球技術，發上旋球時收拍要低，擊球后身體要充分背弓，腰部要向右后方扭轉，在揮拍擊球時要利用好扣腕技術動作，球拍在擊球鞭打過程中要從下向上和向右外側做弧線運動軌跡。髖關節、膝關節、肩關節、肘關節和腕關節是吸收、產生和傳遞能量的動力鏈中的連續環節。在這些沖程中，通過動力鏈的安全和有效的能量傳輸取決于耐力和技術。由于疲勞或技術不佳導致鏈節之間的能量傳遞變得低效，鏈中的關節可能會過載并隨后受傷[11]。

圖2

2.2 正、反手擊球生物力學分析

網球中正、反手擊球有三個階段(圖3，圖4)：(1)Racket preparation球拍準備，(2)Acceleration加速度，(3)Follow-through跟進[8]。正手擊球時，肩部內收、肘部伸內旋和肩部內旋產生的扭矩最大。反手擊球時，軀干旋轉會在肘部伸展和旋后產生風止力所需的動量[12]。

圖3

圖4

郭堅[13]從動力學的研究中分析正手擊球的參量，主要是揮拍的肢體擺動速度和擺動幅度、肌肉對骨杠桿的動力矩、揮拍肢體相對肩關節軸的轉動慣量以及人體的整體協調配合能力。馬艷輝[14]從生物力學的角度分析正手次序，從膝、轉髖、轉體、手臂繞肩、肘伸直-前臂內旋、轉腕依次進行。此外還有研究證明，正手擊球形式的特點大同小異，都是根據人體協調鏈來充分利用自身髖關節、軀干的轉動力為基礎，擊球時按肩、肘、腕等順序完成擊球動作[15]。

林鋒等人[16]對雙手反拍擊球最后用力階段的運動生物力學分析證明，弧線式的引拍方式更有利于軀干的充分扭轉，能積累更多軀干的彈性勢能。St?pień A等人[17]對單反和雙反擊球的瞬間的“分離角”證明，單手反手形成一個7自由度的開放式動力學鏈，而雙手反手可以描述為一個8自由度的封閉式動力學鏈。在形成閉合動力鏈的雙手反手擊球中，握拍的手的運動由軀干上部(朝向目標)的平移運動、軀干圍繞球拍旋轉引起的四肢運動組成。長軸和平移運動是由于四肢相對于軀干在正面平面上的位移而產生的。由于軀干以角速度ω旋轉運動，球拍手柄達到線速度Vr=ω·R，其中R是從軀干旋轉軸線到球拍手柄的半徑。此外，可以通過增加手掌相對于身體軀干保持球拍手柄的平移運動來增加球拍速度。這只有在上肢在肘部彎曲時才有可能。

3 網球運動中常見的腕關節損傷

3.1 尺側疾病

(1)尺側腕伸肌(ECU)損傷

尺側腕伸肌(ECU)病變是網球運動員尺側腕部疼痛最常見的病因之一[18]。ECU 損傷最常發生在正手擊球中反復向手腕傳遞高強度[19]，在球拍與網球撞擊期間傳遞到手腕的力重復超載會發生傷害。為了產生更多的上旋和力量，運動員通常使用西式和半西式握法，這會使手腕過度尺偏。產生更多的上旋旋轉需要從彎曲和尺骨偏斜的手腕的旋后位置反復突然內旋。隨著時間的推移，這會導致支持帶的剝離和隨后的 ECU 肌腱變性[20]。Seeley 等人[21]的一項研究表明，確定在正手擊球過程中將網球速度從中等增加到快速需要在擊球時腕關節的角速度增加 31%，這種動力鏈過程很大程度上取決于ECU對手腕屈伸做出的伸展能力。林勇等人[22]的研究表明，正手擊球時手腕活動幅度過大也會造成手腕橈尺側損傷，這主要是由于前臂力量不足引起損傷。

雙手反手擊球過程中，同樣的損傷機制也發生在非優勢腕部。在對12名出現 ECU 創傷性不穩定的精英網球運動員的回顧顯示，12 名這些傷害中有 10 名發生在進行雙手反手擊球時的非慣用手腕(即最靠近球拍頭部的手)，可能是由于撞擊時 ECU 肌肉的離心收縮造成的，ECU 肌腱出現反復損傷可能會引發 ECU 肌腱炎或腱鞘炎。雙反擊球時，手腕承受相反的扭矩，這可能導致手和腕骨在旋前前臂上相對旋后[23]。球拍縱軸上方的偏心球接觸可能會加劇這種情況(對于正手的優勢手腕和雙手反手的非優勢手腕)。

(2)三角纖維軟角復合體撕裂

TFCC在為遠端橈尺關節(DRUJ)提供穩定性、促進從腕骨到尺骨的負載傳輸方面起著重要作用。它由關節盤、ECU下鞘、背側和掌側橈尺韌帶、半月板同系物、尺月韌帶和尺三角韌帶以及腕尺側副韌帶八個部分組成[24]。Palmer分類根據病因和解剖位置對TFCC損傷進行分類[25]，1型急性創傷包括：1A(中央關節盤穿孔)、1B(外周尺側撕裂)、1C(遠端撕裂(尺月韌帶和尺三角韌帶)、一維(外周橈側撕裂)；2型退化性包括：2A(TFCC 磨損)、2B(TFCC磨損±月骨或尺骨軟骨軟化)、2C(TFCC穿孔±月骨或尺骨軟骨軟化)、二維(TFCC穿孔±月骨或尺骨軟骨軟化和月三角韌帶穿孔)、2E(TFCC 穿孔 ± 月骨或尺骨軟骨軟化癥、月三角韌帶穿孔和尺腕關節炎)。

3.2 橈側病變

(1)第一背側肌腱炎

第一背側肌腱炎(Dequervain's)是網球運動員橈側腕部疼痛的常見損傷，尤其是在東方握法的運動員中[26]。Tagliafico 等人[27]對12名球員使用握法的樣本中也表明，橈腕損傷與東部正手握法(12 例中的 8 例)顯著相關。第一背側隔室的內容包括拇長展肌(APL)、拇短伸肌(EPB)，該隔間已被證明包含一個隔膜，該隔膜將大約 50% 的手腕中的 APL和EPB分開[28]。手腕過度使用會導致 APL和EPB 肌腱的腱鞘組織發炎、增厚。這導致背側腕部壓痛和腫脹，覆蓋第一背側隔室。患者抱怨橈骨莖突頂端疼痛，拇指難以扭轉、抬起和抓握活動，握力減弱[29][30]。這會使運動員持拍不穩定，腕關節不能在隨揮時扭轉發力，導致擊球力度和旋轉變弱。

(2)交叉綜合征

網球運動員另一種常見的損傷是交叉綜合征，它位于第一背側(APL和 EPB)和第二背側隔室(橈側腕短伸肌[ECRB]和橈側腕長伸肌[ECRL])在手腕近端約 4 厘米處相交的位置，患者出現局部于該區域的疼痛。疼痛的發作通常是漸進的，并且與重復性活動有關。疼痛的主要原因被懷疑是 ECRL 和 ECRB 的腱鞘炎[31]。

(3)應力性骨折

Kohyama S等人[32]的報告中，一名網球運動員在雙反擊球后出現腕背疼痛，隨后被診斷為舟骨應力性骨折，它與運動員在擊球時腕部出現重復背屈有關。重復性微創傷的掌骨應力性骨折也是誘發運動員腕部疼痛的主要原因，這是由于球拍手柄的重復沖擊、握把直徑、訓練以及揮桿強度增加以及握拍生物力學改變可能引發的損傷[33]。鉤狀骨折的鉤通常是由于腕骨與球拍手柄底部的鄰接[34]。

4 腕關節損傷的治療措施

4.1 尺側疾病的治療措施

(1)尺側腕伸肌(ECU)損傷治療措施

ECU肌腱炎通常采用非手術方法治療，例如休息、非甾體抗炎藥、夾板以及功能性訓練等，必要時還對球員的個人技術進行修改。如果癥狀持續存在且不能緩解，則可以向 ECU 鞘內注射皮質類固醇。當 ECU出現半脫位現象，可在手術治療前將腕部旋前，且在六周后進行用石膏固定[35]。如果保守治療后癥狀持續存在，建議對第六伸肌室的纖維骨隧道進行手術重建。通常，這種重建可以通過將一條伸肌支持帶纏繞在 ECU 周圍并將肌腱縫合到位來進行[36]。Inoue和Tamura[37]回顧了12例復發性 ECU 肌腱不穩定患者，這些患者接受了帶伸肌支持帶的 ECU 重建(n=5)或ECU 下鞘或骨膜的直接解剖修復(n=7)，所有 12 名患者都恢復了正常運動，完成了疼痛和不穩定的解決，并且能夠恢復以前的工作和體育活動。這些研究結果表明[38]，在 ECU 腕部病變的手術和非手術治療中，可以實現出色的手術結果，從而促進恢復到以前的比賽水平。

(2)三角纖維軟角復合體撕裂治療措施

TFCC損傷的初始管理包括一系列保守的方法，包括非甾體抗炎藥、肘部上方夾板以限制旋前、活動調整和類固醇注射[39]。而保守的治療方法更適合普通的人群，對于從事職業的網球運動員而言，如果需要繼續延續職業生涯壽命，需要在傷病出現早期進行手術治療，例如：早期清創手術、遠端尺骨切除術等[40]。

4.2 橈側病變的治療措施

(1)第一背側肌腱炎治療措施

非手術治療包括活動調整、拇指角固定、皮質類固醇注射和治療。Weiss 及其同事證明，69% 的患者僅通過注射即可完全解決癥狀，57% 的患者通過注射加夾板完全解決，僅 30% 的患者僅使用夾板。Ippolito JA等人[41]通過給患者注射皮脂類固醇，患者的疼痛癥狀均有所減輕。如果患者持續出現難治性癥狀，建議手術松解第一背側筋膜室，小心松解 EPB 腱滑的所有亞鞘，并保護橈側和前臂外側皮神經的背感覺支，效果很好。Scheller 及其同事報告了 94 例第一背側腱鞘炎患者手術松解后癥狀 100% 緩解[42]。

(2)交叉綜合征治療措施

大多數情況下，采用非手術治療就能達到理想的效果，例如：活動調整、手腕伸展夾板、治療或皮質類固醇注射等，這些治療方法據統計對60的患者是有效的。局部注射皮質類固醇已被證明有助于緩解疼痛和長期增強功能[43]，如果保守治療的方法失敗，可以進行腱鞘切除術和筋膜切開術[44]。

(3)應力性骨折治療措施

骨折的治療取決于它的位移程度和骨折的位置等。對于舟骨應力性骨折大多數可以進行鋼板固定的非手術治療。Goodwin JA等人首先骨質疏松和非骨質疏松的標本中解剖出16個配對的尸體舟狀骨，然后將每對配對的舟狀骨被隨機分配到掌側鎖定板或加壓螺釘固定，他們發現鋼板固定的間隙恢復百分比明顯高于螺釘固定[45]。Waninger KN等人[46]在掌骨應力性骨折治療的報告中證明，網球運動員應采用相對休息、改變球拍握把和適當的物理治療的方式來緩解損傷；Balius R等人[47]的研究中表明，發生掌骨應力性骨折可以通過6至10周左右的休息進行合理休息，然后在8-16周恢復運動，患者還可以通過減少比賽強度和調整握拍等方式來避免損傷的發生。而對于鉤骨骨折，則通常采用手術治療[48]。

5 結論

網球是一項對技術動作和身體素質要求較高的運動，在運動中時常伴隨著損傷的出現，腕關節損傷無論是對職業網球運動員或是對業余網球愛好者而言都是易受傷的部位。腕關節損傷一般是由于其解剖特點與網球運動的生物力學動力鏈之間的復雜關系而引發的，因此，對其治療相對具有挑戰性。腕關節運動損傷的診斷與治療還因其特殊的損傷機制、運動員身體素質以及損傷后潛在的危險因素等綜合考慮。對于絕大多數出現腕關節損傷的球員來說，首先考慮的是保守治療，如果損傷較嚴重，保守治療不能緩解癥狀，則應該考慮手術治療。隨著現代科學的進步和醫療水平的不斷提高，對網球運動員腕關節損傷的治療越來越科學化，效果也愈加顯著。