Q:H Ratio 解讀與應用的藝術

上一篇為股四頭肌力與ACL傷害關係的平反文股四頭肌太強會提高前十字韌帶傷害風險?誤會大了!,最引發討論的問題是 Q:H ratio不重要嗎?

「過去都是教股四頭肌(Q)和腿後肌(H)要越平均越安全,那到底原本ACL術後復健強調的Q:H ratio還重要嗎?」

「強化股四頭肌肌力,是只是相較於腿後肌肌力嗎?還是絕對肌力?」

這篇文章將整理針對上述問題的回應,並說明使用 Q:H ratio來評斷ACL傷害風險的可能盲點,希望可以協助臨床工作者們更謹慎的解讀這項常用的測試。

Biodex-MJS.jpg

 

股四頭肌太強真的是需要擔憂的嗎?

答案是,不需要擔心,而且反而是可能有助於減少回到高強度運動場上的傷害風險。就如同股四頭肌太強會提高前十字韌帶傷害風險?誤會大了!文中提到的,有相當多研究證實擁有強健的股四頭肌肌力,相較於肌力較弱的人,股四肌力強的人會自然地用比較安全,也就是文中提到的膝關節較彎曲的軟落地模式落地,但是肌力較弱的人,就會用較直的膝蓋落地,來避免對不夠力的股四頭肌產生的離心收縮緩衝的需求。

上述的現象,無論在健康人、不同性別與ACL術後患者身上都有發現一樣的pattern,換言之,要改善ACL傷害運動力學風險因子,訓練股四頭肌與在回場前測量其恢復狀況是必要的,這也是為什麼目前多數 ACL 術後回場條件涵蓋多個與股四頭肌肌力有關測試的原因。

簡化概念就是

回場前有好的股四肌力

=> 較安全的落地模式

=> 改善運動力學風險因子

=> 降低第二次ACL傷害風險

 

 

H/Q ratio在臨床應用的盲點

臨床上,ACL 術後股四頭肌大概可以算是退得最快的肌肉,原因除了用進廢退外,還有神經肌肉控制的缺損,比方說 股四頭肌關節源性肌肉自主抑制(Quadriceps arthrogenic muscle inhibition),再加上術後初期需要避免 OKC isolated quad exercise,股四頭肌的術後大幅的衰退是常見的現象。

回到計算 Q/Hratio,Q 很小,H不用多強壯比值也會很接近 1,但是這個病人可能只是剛好同時擁有很弱的 Q 和 H,與擁有足夠的共同收縮在落地時保護 ACL 實際上是沾不上邊的

另一個值得提的是,拿來計算ratio的兩肌群肌力是測量等長或是等速(離心或向心)的最大肌力,其中以臨床觀點來看最接近真實落地的肌肉使用狀態,是測量 Q 等速離心最大肌力,和 H 等速向心最大肌力,然後個別取其最大值來計算。

但是過去研究就發現,Q:H ratio並無法預測落地時的最大脛骨前剪力(請參閱前一篇文章對剪力與ACL傷害風險的關係)1

 

什麼…那我們在測啥?

別擔心,讓我解釋給你聽是可能發生了什麼事

 

測量到的最大肌力,並不代表在落地時肌肉產生的就會是這個數值,有以下幾個原因:

在功能性活動跑跳落地減速時,肌肉活化程度通常不會是100%


在功能性活動跑跳落地減速時,肌肉活化程度通常不會是100%,假定在儀器上測量到的等速(或是等長)測量到的最大肌力的大小是100%,那麼在真實活動時,肌肉產生的力,會隨著肌肉活化狀況而有差異,比方說,我們測到 A 肌肉的最大肌力是 200,B 肌肉的最大肌力是 100,假設我們不考量 Length-Tension Relationship 或是 Force-Velocity Curve (參照下圖)

 

 

真實在落地時,A 肌肉的活化是 20%,同時間的 B 肌肉的肌肉活化是 80%,那麼在此時此刻的Q:H => 200*20% : 100*80% = 40 : 80 = 1:2,但原本我們用最大肌力去計算的 H:Q ratio,卻是 200:100 = 2:1 (註記)。

這也就是為什麼說,沒有考量真實狀況下的肌肉活化程度,要直接用用最大肌力去計算的 H:Q ratio來預測在落地時股四頭肌和腿後肌相互制衡的關係是不大準確的,記得,這個假設推論還是暫時忽略在不同關節角度時肌肉長度(Length-Tension Relationship)和離心或向心收縮的速度(Force-Velocity Curve)對肌肉產力的影響意即真實狀況這兩組肌群到底產生多少力量,相互作用下產生的脛骨向前剪力,與單純用最大肌力去計算的 H:Q ratio可能相去甚遠。

 

最大肌力與最大脛骨前剪力出現的時間點不同


Q and H 的等速最大肌力出現時時間點,其當下的膝關節彎曲角度,與落地時的最大脛骨前剪力時的膝關節彎曲角度不同,簡單來說,他們各自出現在不同的時間點,請看下圖1

HQ ratio

 

圖表中顯示,股四頭肌在等速(60度/s)離心的最大肌力出現在膝屈曲 73.06 度時,但腿後肌等速(60度/s)向心的最大肌力出現在膝屈曲3 0.58 度時,但在這篇研究在落地時測量到的最大脛骨向前剪力,大約是出現在膝屈曲 37 度時,再次說明用最大肌力去計算的 H:Q ratio 來預測真實落地時的 ACL 傷害風險,是有點過度推論了。

 

回到臨床上


ACL 術後最終我們是希望運動員可以安全的回場,所以其實無論是股四頭肌或是腿後肌群的肌力恢復都重要,兩者都需要強化,並且。除了肌力外也還有許多功能需要強化。

選擇分享股四頭肌肌力恢復在ACL術後恢復到安全落地模式的重要性,與本文盡可能的解構解讀 Q:H ratio 的臨床應用限制,主要是因為的股四頭肌肌力重要功能常被忽略甚至是被貼上練強了就危險的標籤,反倒讓還沒準備好的術後病人在回場時還處於再次受傷的高風險狀態中。要能夠穩妥安全的落地,或是 ACL 術後的人要回到接近健康人的落地模式,這些肌肉力量當然都很重要,但要做好落地緩衝,恢復強健的股四頭肌快速產生足夠的力量的能力,是不容忽視的關鍵,尤其是當股四頭肌夠強壯,促進用膝較為彎曲的落地策略,不只是可以減少股四頭產生的剪力的威脅,還讓腿後肌被放在比較好收縮發力的位置2

至於到底股四頭肌要恢復到多好才算夠好主要有兩個要考量,

  1. 他自己本身的體重
  2. 需要回到的活動強度(這裡主要指的是落地需要承受的衝力與緩衝需求)

其實目前常用的用對側當恢復基準來計算 Limb symmetry index,也與本文討論的H:Q ratio一樣有不少臨床解讀的限制,有機會再寫文章分享,與大家共同思考臨床應用的 science and art

 

註記:文中的以肌肉活化與最大肌力計算肌肉產生力量是為了讓讀者了解肌肉活化對力量產出的影響,簡話Length-Tension Relationship 與對 Force-Velocity Curve 的考量,並非正確預估運動中肌肉力量的方法。

 

 

Reference:

  1. Bennett DR, Blackburn JT, Boling MC, McGrath M, Walusz H, Padua DA. The relationship between anterior tibial shear force during a jump landing task and quadriceps and hamstring strength. Clin Biomech. 2008;23(9):1165-1171. doi:10.1016/j.clinbiomech.2008.05.005.
  2. Zheng N, Fleisig GS, Escamilla RF, Barrentine SW. An analytical model of the knee for estimation of internal forces during exercise. In: Journal of Biomechanics. Vol 31. ; 1998:963-967. doi:10.1016/S0021-9290(98)00056-6.

 

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!

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