今兒來為被污名化的好夥伴股四頭肌辯駁，挑戰在預防前十字韌帶 (Anterior Cruciate Ligament, ACL )傷害或術後再次扭傷「股四頭肌太強會提高前十字韌帶傷害風險」的迷思。

ACL的重要功能是限制脛骨相對股骨向前位移，所以ACL傷害最直接的機轉就是近端脛骨有個很大的向前的剪力 （圖一），尤其是在膝關節在相對伸直的狀況下¹。

圖一

那麼誰會產生這個剪力呢？

沒錯，最常提到的大概就是本文的主角股四頭肌了，大家可以看看下面這張圖 （圖二），股四頭肌延伸到髕腱接到脛骨前端，肌肉收縮時就會產生一個力量（紅色箭頭），然後將力量分解成向上與向前的分力，向前的那個（黑色寫著torque的箭頭）就是股四頭肌收縮造成的向前剪力。

但是，這個解讀忽略了一個關鍵角色

受力時的「膝關節的彎曲角度」

的確，股四頭肌產生的力量對ACL會產生很大的張力，但是，前提都是力量是作用在膝關節在相對較為伸直的角度(20-30°)，且是在開放式動力鍊，沒有腿後肌共同收縮的狀態下^2–4，萬惡的股四頭肌的影響會因為膝關節彎曲角度增加而下降⁵。

為什麼呢？

來看看下面的影片說明

OK，股四頭肌產生的向前剪力只有在「膝關節較為伸直的角度」才會對ACL產生威脅，然後呢？它太強不就還是危險嗎？

答案剛好相反

有強壯的股四頭肌，反而是可以減少ACL傷害風險的

因為股四頭肌強不強壯，會影響落地的膝屈曲角度，因為股四頭肌的肌力與落地瞬間的膝彎曲角度成正比⁶，意即，有足夠的股四頭肌力量，才有能力做出「較安全的」屈膝落地，大家可以想想在鐵腿的時候股四用力會痛，下樓梯就像機器人一樣僵硬。

那你可能會想，喔那就教運動員軟落地就好啦～

的確，教健康強壯的運動員軟落地的技巧，可以有效改善ACL傷害運動力學的風險因子。But… how about ACL術後的運動員呢？股四頭功能變差是ACL術後的患者常見的狀況，所以他們沒有能力做出完美的軟落地，反倒是傾向用較為伸直和硬落地的模式^7,8，這可能進而提高重建的ACL再次扭傷的風險，而對側的健康腳因為代償，ACL傷害風險也比沒受過ACL傷害的人高出許多⁹，這都是防護員、教練與受傷運動員不願見到的。所以，訓練股四頭肌的肌力與功能，其實在ACL術後復健成敗與是否能安全回場，進而減少第二次ACL傷害風險，扮演重要的角色。

重點整理

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1. 只有在膝關節接近伸直狀況下，股四頭肌收縮產生的剪力才會威脅ACL傷的安全
2. 股四頭肌的影響會因為膝關節彎曲角度增加而下降
3. 股四頭肌肌力越強，落地膝彎曲角度越大＝> ACL安全
4. 預防ACL傷害或是術後再次傷害，協助病人或運動員回到安全的落地模式，強化股四頭肌是必要的

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最後還是要提醒各位，這裡提到「強化股四頭肌的復健訓練」，並不適用於ACL重建術後初期，尤其是開放式動力鍊（在接近膝伸直的角度），股四頭肌單一肌肉的阻力訓練不能太快開始，因為會拉扯還沒癒合堅固的新韌帶。

至於到多久之後開始可以做什麼，請依照執刀醫師的指示！

Reference

1. Markolf KL, Burchfield DM, Shapiro MM, Shepard MF, Finerman GAM, Slauterbeck JL. Combined knee loading states that generate high anterior cruciate ligament forces. J Orthop Res. 1995;13(6):930-935. doi:10.1002/jor.1100130618.
2. Dürselen L, Claes L, Kiefer H. The Influence of Muscle Forces and External Loads on Cruciate Ligament Strain. Am J Sports Med. 1995;23(1):129-136. doi:10.1177/036354659502300122.
3. Fujiya H, Kousa P, Fleming BC, Churchill DL, Beynnon BD. Effect of muscle loads and torque applied to the tibia on the strain behavior of the anterior cruciate ligament: An in vitro investigation. Clin Biomech. 2011;26(10):1005-1011. doi:10.1016/j.clinbiomech.2011.06.006.
4. DeMorat G, Weinhold P, Blackburn T, Chudik S, Garrett W. Aggressive Quadriceps Loading Can Induce Noncontact Anterior Cruciate Ligament Injury. Am J Sports Med. 2004;32(2):477-483. doi:10.1177/0363546503258928.
5. Li G, Zayontz S, Most E, DeFrate LE, Suggs JF, Rubash HE. In situ forces of the anterior and posterior cruciate ligaments in high knee flexion: An in vitro investigation. J Orthop Res. 2004;22(2):293-297. doi:10.1016/S0736-0266(03)00179-7.
6. Nagai T, Sell TC, House AJ, Abt JP, Lephart SM. Knee proprioception and strength and landing kinematics during a single-leg stop-jump task. J Athl Train. 2013;48(1):31-38. doi:10.4085/1062-6050-48.1.14.
7. Schmitt LC, Paterno M V., Ford KR, Myer GD, Hewett TE. Strength asymmetry and landing mechanics at return to sport after anterior cruciate ligament reconstruction. Med Sci Sports Exerc. 2015;47(7):1426-1434. doi:10.1249/MSS.0000000000000560.
8. Ithurburn MP, Paterno M V, Ford KR, Hewett TE, Schmitt LC. Young Athletes With Quadriceps Femoris Strength Asymmetry at Return to Sport After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction Demonstrate Asymmetric Single-Leg Drop-Landing Mechanics. Am J Sports Med. 2015;43(11):2727-2737. doi:10.1177/0363546515602016.
9. Paterno M V, Rauh MJ, Schmitt LC, Ford KR, Hewett TE. Incidence of contralateral and ipsilateral anterior cruciate ligament (ACL) injury after primary ACL reconstruction and return to sport. Clin J Sport Med. 2012;22(2):116-121. doi:10.1097/JSM.0b013e318246ef9e.

圖片來源

http://alexprota.blogspot.com/2010/

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