作者：周宗燁
編修：黃昱倫 Yu-Lun (Anita) Huang
Hi 大家好，好久不見！距離上一次分享腦震盪相關分析工具已經過去兩年多的時間。在這段期間，2022年第六屆國際腦震盪研討會帶來了許多更新的資訊，涵蓋了腦震盪的定義、預防、臨床判別、傷後恢復以及回場機制等等。
未來，我將持續更新一系列運動腦震盪國際建議及最新研究結果的文章，與大家分享這些最新的研究發表與我個人的想法。
作為這個系列的開頭，首先想與大家分享我的實驗室、台師大黃昱倫助理教授及幾位合作的學者們共同發表的系統性文獻回顧與整合性分析，
題目- Does prior concussion lead to biomechanical alterations associated with lateral ankle sprain and anterior cruciate ligament injury? A systematic review and meta-analysis (https://bjsm.bmj.com/content/early/2023/08/30/bjsports-2023-106980)
這篇研究深入探討了腦震盪對於運動員執行步態與跳躍落地之生物力學的影響，以及這些與內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶損傷相關的生物力學變化，可能導致運動員回場後有較高的內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶損傷風險。
研究旨在更全面地理解腦震盪對運動員安全回場 (return to play) 後的下肢肌肉骨骼受傷風險的潛在原因，為臨床工作者在面對運動員腦震盪後的評估與復健提供資訊，特別是步態與跳躍落地等運動方面的生物力學變化。
本文將依序介紹這篇發表文獻中的重要內容與新發現，同時如果對腦震盪及回場後的下肢肌肉骨骼損傷風險有興趣，或想深入研究相關的主題，也可以透過上述網址，來閱讀這篇文獻以獲得更深入的知識。
腦震盪與回場後下肢肌肉骨骼傷害的發生率
根據之前分享的文章，我們了解到腦震盪對運動員的影響不僅限於急性症狀、認知功能和動作控制，還需要關注可能發生的二次撞擊症候群 (2nd impact syndrome)，以確保運動員能夠安全地回到比賽場上。然而，透過流行病學的研究，學者們指出，運動員在腦震盪後返回比賽場地的第一年，面臨下肢骨骼肌肉傷害的風險平均比沒有腦震盪病史的運動2倍 。這一發現凸顯了腦震盪對運動員回場後的長期影響，特別是在競技體育中，臨床工作者需要更加謹慎地評估與監控運動員受傷後復原的進程，以降低未來他們在運動場上遭受運動傷害的風險。
另一方面，從部分研究中提供的傷害資料，我們發現腦震盪後「踝關節」與「膝關節」是最常發生受傷的部位，而韌帶扭傷與肌肉拉傷是常見的受傷種類1,2。而進一步的研究指出具有腦震盪病史的人相較於沒有腦震盪病史的對照組，面臨著較高的內翻踝關節扭傷2和膝前十字韌帶損傷3的風險。由此可知，腦震盪後對下肢肌肉骨骼損傷風險可能存在特定的運動傷害。透過研究腦震盪後運動員的步態與跳躍落地的生物力學機制，學者們能夠提供有關腦震盪後運動員執行運動功能中相關生物力學的變化與內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶損傷風險的資訊，提供臨床工作者們在評估腦震盪後的運動員時，能納入特定運動傷害（例如：內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶損傷）的評估與測試，同時也是臨床工作者們考量運動員是否能安全回場的重要參考。
腦震盪後下肢肌肉骨骼傷害的原因
目前，關於為何運動員在腦震盪後安全回場時具有較高的下肢肌肉骨骼傷害風險，尚未有明確的定論。學界探討其中可能的原因並提出了一些假說，協助研究設計並運用實證醫學的概念，以便臨床工作者能夠更全面地照護腦震盪後的運動員並降低他們未來運動傷害的風險。
這些提出的假說包括以下幾個方面：
易受傷的行為 (injury prone behavior)4
一些運動員在參加競技體育時，會表現出特定的行為或運動模式，包括在運動場上為了贏得比賽或在比賽中取得優勢而經常使用的技巧，但這些運動模式可能增加了他們受傷的風險。
舉例來說，碰撞 (contact sport) 或是技擊/格鬥 (combat sport) 型運動中，運動員時常需要透過肢體接觸或是身體碰撞獲取比賽成績/優勢。例如，美式足球員使用擒抱技巧來阻止對方持球者推進碼數，或是跆拳道選手踢擊對手的頭部取得高分。然而，研究則顯示這些行爲或運動模式不一定與腦震盪相關，但仍可能相互影響增加他們受傷的風險。
神經力學反應上的不對稱 (neuromechanical responsiveness asymmetry)5
由神經科學的研究成果，我們得知大腦的左右半球分別負責控制身體對側的左右半邊的肌肉骨骼系統。當腦震盪發生時，它可能導致左右半腦神經訊號處理上產生不對稱性，進而影響左右兩側肌肉骨骼系統的運動輸出、協調與穩定性6。
這種不對稱性可能對運動員的表現產生負面影響，因為在運動過程中運動員需要有效且精確地協調與控制身體的左右兩邊以求運動表現。例如，籃球、網球與足球的運動項目上，運動員必須頻繁使用雙腿進行奔跑、變向與跳躍。如果存在神經力學反應上的不對稱，這可能導致運動員在執行這些動作時身體兩側的肌肉輸出不均衡與動作協調的問題，增加了受傷的風險。
知覺-動作連結 (perception-action coupling)7
廣義來說，知覺-動作連結是「視覺、時間、空間與運動」之間的協調，特別是涉及手與腳的動作執行。這種協調是持續性 (ongoing) 的，換句話說，我們會根據當前身體接收的資訊 (知覺) 來決定我們於環境中採取什麼行為 (動作)。
腦震盪可能會影響知覺-動作連結，導致運動員在運動過程中誤判情況，而選擇可能導致運動傷害動作的決定。例如，在美式足球中，一名跑鋒球員面對前方兩側防守球員的夾擊時，可能會錯誤地評估擒抱的時間點，選擇奔向兩側防守球員之間的路線，而不是選擇迴避或繞過防守球員的動作，這種誤判可能造成跑鋒球員遭受擒抱進而增加受傷風險。
神經肌肉控制失能 (neuromuscular control deficits)8,9
神經肌肉控制是由周邊體感神經 (peripheral somatosensory nerve) 接收來自環境的外部刺激，然後將這些資訊傳遞到中樞神經系統 (central nerve system)，以進行資訊的整合、篩選和預測外部情境的變化，並相應地執行適當的運動功能10,11。
腦震盪傷害可能會影響中樞神經系統處理與彙整傳入中樞神經系統資訊的速度與精確度，進一步影響傳入與輸出的神經迴路，使得輸出的運動功能產生偏差進而造成受傷風險。例如，在排球運動中，一名球員嘗試執行攔網或是扣球的動作時，由於遭受腦震盪的影響，他們可能會使用不同以往的動作模式，導致攔網或是扣球的動作執行不如預期或是產生易受傷的動作模式
腦震盪後下肢肌肉骨骼傷害風險升高的可能原因：
1. 易受傷的行為 (injury prone behavior)4
2. 神經力學反應上的不對稱 (neuromechanical responsiveness asymmetry)5
3. 知覺-動作連結 (perception-action coupling)7
4. 神經肌肉控制失能 (neuromuscular control deficits)8,9
根據以上討論，我們可以看出影響腦震盪後下肢肌肉骨骼傷害風險的假說非常多樣化，並且從不同的角度探討了可能影響運動員執行運動功能與決策的因素。在這些假說中，目前神經肌肉控制失能的概念受到廣泛關注和推崇8,9,12。
我們的整合性分析研究成果
在延續神經肌肉控制失能概念的基礎上，以及參考流行病學的資訊，我們探討了腦震盪對內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶損傷風險的生物力學影響。
為了讓大家更容易理解，我們將研究方法簡單介紹如下：
為了更容易全面與清晰地理解可能受腦震盪影響的運動模式，我們整合具有相似力學特性 (biomechanical feature) 的生物力學參數，並分別整理了兩個與內翻踝關節扭傷相關的構面 (construct) 以及六個與膝前十字韌帶損傷相關的構面13。
換句話說，我們將過去研究證實與內翻踝關節扭傷與膝前十字韌帶損傷有關的動作表徵，依據他們的特性擺放在同一個組別。例如內翻踝關節扭傷的步態構面 (locomotion) 涵蓋走路速度 (gait speed)、雙腳站立期 (double-leg support phase)、步伐 (step length) 與 步頻 (cadence) 等生物力學參數。
以下我將按依序與大家分享這次的系統文獻回顧與整合分析的結果，並分別呈現運動員在腦震盪前後，或是相對於健康對照組的情況下，與內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶有關的下肢動作表徵的變化。
總結我們的研究結果，我們發現當運動員經歷腦震盪後並且已經安全回場的情況下，他們的身體控制和動作方式仍然會受到一定程度的影響。這種影響表現在他們的：
1. 姿勢穩定性 (postural stability) 下降、步態 (gait) 與
2. 落地生物力學 (jump-landing biomechanics) 發生改變。
這意味著他們在進行運動時更容易受傷，尤其是內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶損傷的風險增加。這些研究結果有助於解釋為什麼我們在流行病學數據中觀察到，腦震盪後的運動員更容易受到下肢傷害的影響。
根據上述的研究結果，表示在腦震盪的復健與安全回場的測試中，可能有必要關注這些平時在下肢骨骼肌肉傷害才會納入的測試與復健課表，例如使用落地錯誤評分系統 (Landing Error Scoring System) 與星狀平衡測驗 (Excursion Balance Test) 分別評估跳躍落地品質與身體軀幹的平衡，或是使用針對膝前十字韌帶損傷與外翻踝關節扭傷患者的復健計畫。
這提醒我們，為了更全面地評估運動員回場的安全性，臨床工作者不僅需要監控與評量腦震盪的症狀與復健進程，還需要關注他們在運動功能方面的表現。這一點對於對於運動員和臨床工作者都至關重要，因為這有助於臨床工作者更好地識別和管理腦震盪後相關的受傷風險因子，從而提高運動員回場後的安全性。
此外，根據本篇的研究成果，我們注意到在對腦震盪運動員進行運動功能測試時，尤其是涉及到膝前十字韌帶損傷的生物力學方面，需要納入「認知功能挑戰」，以有效誘發異常動作模式。例如，在跳躍落地測試的前、中、後階段，要求運動員同時進行持續的數學運算與跳躍落地的動作，或在跳躍落地點前方放置一台電視，提供視覺刺激，要求運動員思考哪隻腳應該用來著地。這些方式可以提高測試的敏感性。簡單來說，我們必須增加測試的難度，以更全面地評估運動員的功能狀態。
這些研究成果顯示腦震盪對運動員的影響遠比我們過去所了解的更加深遠。隨著研究的不斷深入，我們可以預見未來在腦震盪領域的新發現將持續更新腦震盪後的評估、復健和回場測試。一方面，這些研究將使我們能夠更全面、更精確地評估腦震盪的影響，使運動員能夠受到更加完善的照護。另一方面，我們也能夠更好地理解腦震盪對運動功能的長期影響，從而制定更有效的復健計畫。然而，與此同時，這些新發現可能也會導致對腦震盪的處置更為保守。我們可能會更謹慎地評估運動員是否能安全回場，並可能延長他們的休息期間，以確保他們的健康與安全。
重點結論
本次的研究發現當運動員經歷腦震盪後並已經安全回場時，其身體控制和動作方式會受到一定程度的影響，表現為姿勢穩定性的下降、步態和落地生物力學的改變。這種影響增加了他們受傷的風險，特別是內翻踝關節扭傷和膝前十字韌帶損傷。
因此，未來在腦震盪的復健和安全回場測試中，需要關注平時在下肢骨骼肌肉傷害測試中所納入的測試和復健課程。此外，在動作測試中，建議納入「認知功能挑戰」，以提高測試的敏感度，確保能夠全面評估運動員的功能狀態。這將有助於臨床工作者更好地識別和管理腦震盪後相關的受傷風險因子，確保運動員回場後的安全性，同時也反映了腦震盪處置可能更為保守的趨勢，以確保運動員長久的競技生涯。
延伸閱讀：
震盪效應震不停， 原來腦震盪還留一手 – 更高的下肢傷害率！
運動腦震盪評估工具：ImPACT testing 和前庭動眼運動功能檢測
運動腦震盪的臨床評估工具 – Sport Concussion Assessment Tool 5 （SCAT5)
參考資料：
1. Fino PC, Becker LN, Fino NF, Griesemer B, Goforth M, Brolinson PG. Effects of Recent Concussion and Injury History on Instantaneous Relative Risk of Lower Extremity Injury in Division i Collegiate Athletes. Clin J Sport Med. 2019;29(3):218-223.
2. Gilbert FC, Burdette GT, Joyner AB, Llewellyn TA, Buckley TA. Association Between Concussion and Lower Extremity Injuries in Collegiate Athletes. Sports Health. 2016;8(6):561-567.
3. McPherson AL, Shirley MB, Schilaty ND, Larson DR, Hewett TE. Effect of a Concussion on Anterior Cruciate Ligament Injury Risk in a General Population. Sport Med. 2020;50(6):1203-1210.
4. Nordström A, Nordström P, Ekstrand J. Sports-related concussion increases the risk of subsequent injury by about 50% in elite male football players. Br J Sports Med. 2014;48(19):1447-1450.
5. Wilkerson GB, Grooms DR, Acocello SN. Neuromechanical Considerations for Postconcussion Musculoskeletal Injury Risk Management. Curr Sports Med Rep. 2017;16(6):419-427.
6. Wilkerson GB, Nabhan DC, Crane RT. Concussion History and Neuromechanical Responsiveness Asymmetry. J Athl Train. 2020;55(6).
7. Eagle SR, Kontos AP, Pepping GJ, et al. Increased Risk of Musculoskeletal Injury Following Sport-Related Concussion: A Perception–Action Coupling Approach. Sport Med. 2020;50(1):15-23.
8. Howell DR, Lynall RC, Buckley TA, Herman DC. Neuromuscular Control Deficits and the Risk of Subsequent Injury after a Concussion: A Scoping Review. Sport Med. 2018;48(5):1097-1115.
9. Chmielewski TL, Tatman J, Suzuki S, et al. Impaired motor control after sport-related concussion could increase risk for musculoskeletal injury: Implications for clinical management and rehabilitation. J Sport Heal Sci. 2021;10(2):154-161.
10. Zazulak BT, Hewett TE, Reeves NP, Goldberg B, Cholewicki J. Deficits in Neuromuscular Control of the Trunk Predict Knee Injury Risk: A Prospective Biomechanical-Epidemiologic Study. Am J Sports Med. 2007;35(7):1123-1130.
11. Hewett TE, Myer GD, Ford KR, et al. Biomechanical Measures of Neuromuscular Control and Valgus Loading of the Knee Predict Anterior Cruciate Ligament Injury Risk in Female Athletes: A Prospective Study. Am J Sports Med. 2005;33(4):492-501.
12. McPherson AL, Nagai T, Webster KE, Hewett TE. Musculoskeletal Injury Risk After Sport-Related Concussion: A Systematic Review and Meta-analysis. Am J Sports Med. 2019;47(7):1754-1762.
13. Chou T-Y, Huang Y-L, Leung W, Brown CN, Kaminski TW, Norcross MF. Does prior concussion lead to biomechanical alterations associated with lateral ankle sprain and anterior cruciate ligament injury? A systematic review and meta-analysis. Br J Sports Med. Published online August 30, 2023:bjsports-2023-106980.
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