股四頭肌太強會提高前十字韌帶傷害風險?誤會大了!

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

ATSF

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。

Quad force

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


  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

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/

https://www.pinterest.com/pin/365636063481131984/

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2 comments

  1. […] 由於在運動場上多數的ACL傷害發生機轉並非是直接撞擊,而是「非接觸性的 (noncontact) 或是非直接性 (indirect contact)」,常見的是明明沒有對手碰撞他,切個方向或是一個落地就看到選手倒在地上了,瞥除多數無法改變的內在風險因子(性別、骨骼排列等等),訓練運動員用安全的下肢運動力學方式落地被認為是可用介入改善的風險因子(延伸閱讀:股四頭肌太強會提高前十字韌帶傷害風險?誤會大了!),預防訓練計畫因此而生。 […]

  2. […] 由於在運動場上多數的 ACL 傷害發生機轉並非是直接撞擊,而是「非接觸性的 (noncontact) 或是非直接性 (indirect contact)」,常見的是明明沒有對手碰撞他,切個方向或是一個落地就看到選手倒在地上了,瞥除多數無法改變的內在風險因子(性別、骨骼排列等等),訓練運動員用安全的下肢運動力學方式落地被認為是可用介入改善的風險因子(延伸閱讀:股四頭肌太強會提高前十字韌帶傷害風險?誤會大了!),預防訓練計畫因此而生。 […]

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