文章最後更新於 2024 年 9 月 3 日
膝關節是個至關重要的關節，不僅需要承受日常活動中的反覆性壓力，還需要在各種運動中維持穩定性。
膝關節的穩定性和活動性依賴於多條韌帶的穩定作用，其中前十字韌帶（ACL）扮演著極為關鍵的角色。ACL 的損傷是運動員中最常見的膝關節損傷之一，其影響範圍廣泛，無論是業餘還是職業運動員都可能受到影響。
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膝蓋韌帶的功能與重要性
膝關節由股骨、脛骨和髕骨三塊骨頭組成，這些骨頭的相互連接由多條韌帶來維持穩定性。其中，四條主要韌帶在膝關節的穩定性和正常功能中扮演著重要角色：
- 前十字韌帶 (ACL, Anterior Cruciate Ligament)：
- 解剖位置與結構：ACL 位於膝關節中央，從脛骨的前上方斜向後上方連接至股骨，與後十字韌帶（PCL）交叉排列。ACL 是一條堅韌且強大的纖維性韌帶，其結構使其在膝關節的各種動作中發揮著不可替代的作用。
- 功能：ACL 的主要功能是防止脛骨在股骨下方向前滑動，並限制膝關節的過度旋轉。這對於維持膝關節的正常功能至關重要，特別是在需要頻繁變向、跳躍和突然停止的運動中，ACL 是保護膝關節免受損傷的重要結構。
- 常見損傷機制：ACL 的損傷通常發生在運動過程中，尤其是在高強度的運動如籃球、足球和滑雪中。這些運動中的突然變向、減速和跳躍動作會導致膝關節承受巨大的剪切力和扭轉力，從而引發 ACL 的撕裂或斷裂。
- 後十字韌帶 (PCL, Posterior Cruciate Ligament)：
- 解剖位置與結構：PCL 位於 ACL 的後方，兩者在膝關節內形成交叉排列。PCL 從脛骨的後部延伸至股骨的前部，與 ACL 共同作用，限制脛骨相對於股骨的移動。
- 功能：PCL 的功能是防止脛骨在股骨下方向後滑動，並在膝關節的活動中提供穩定性。PCL 在保護膝關節免受過度的向後移動中發揮著重要作用。
- 常見損傷機制：與 ACL 損傷相比，PCL 的損傷較為少見，通常發生在膝蓋前部受到直接撞擊時，如車禍中膝蓋撞擊儀表板，或是跌倒時膝蓋過度屈曲。
- 內側副韌帶 (MCL, Medial Collateral Ligament)：
- 解剖位置與結構：MCL 位於膝關節的內側，連接股骨與脛骨，呈縱向排列。MCL 是一條寬而扁的韌帶，負責限制膝關節的過度內翻。
- 功能：MCL 的主要功能是防止膝關節向內側彎曲，並提供膝關節的內側穩定性。MCL 對於抵抗外力引起的膝關節內翻變形至關重要。
- 常見損傷機制：MCL 的損傷常見於接觸性運動中，如橄欖球和足球，當膝關節外側受到直接撞擊時，MCL 可能會發生拉伸或撕裂。
- 外側副韌帶 (LCL, Lateral Collateral Ligament)：
- 解剖位置與結構：LCL 位於膝關節的外側，連接股骨與腓骨。LCL 是一條細長的韌帶，與 MCL 相對應。
- 功能：LCL 的功能是防止膝關節向外側彎曲，並提供膝關節的外側穩定性。LCL 在抵抗內力引起的膝關節外翻變形中發揮著重要作用。
- 常見損傷機制：LCL 的損傷比 MCL 稀少，通常發生在膝關節內側受到直接撞擊時，如摔跤或摔倒時。
這些韌帶共同作用，維持膝關節的穩定性和功能。當其中任何一條韌帶受損時，都可能導致膝關節的不穩定，進而影響正常的活動和運動能力。
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十字韌帶的由來與命名
「十字韌帶」這一名稱源於其特殊的解剖結構。ACL 和 PCL 這兩條韌帶在膝關節內交叉排列，形成了一個類似十字的結構，因此得名「十字韌帶」。這種交叉結構賦予膝關節在前後方向以及旋轉方面的穩定性，使其在負重和運動過程中保持穩定。ACL 和 PCL 的交叉排列和協同作用，對於膝關節的穩定性至關重要，這也是為什麼 ACL 損傷會對膝關節的功能產生如此重大影響的原因之一。
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ACL 手術的歷史發展
ACL 手術的歷史可以追溯到20世紀初，但真正的突破性進展出現在1960年後。隨著醫學技術的進步，ACL 重建手術逐漸從傳統的膝關節固定術發展為現代的解剖學重建技術。以下是 ACL 手術歷史發展的幾個重要階段：
- 早期固定方法 (19 60-70 年代)：
- 技術背景：在1960年代以前，ACL 損傷的治療主要依賴於長時間的膝關節固定術，這種方法希望通過限制膝關節的活動來促進韌帶的自然癒合。然而，這種方法通常導致膝關節的僵硬和肌肉萎縮，患者的復健效果較差。
- 臨床效果：早期的固定方法雖然在短期內減少了膝關節的疼痛和腫脹，但長期來看，卻導致膝關節功能的嚴重受限，患者無法恢復正常的活動能力和運動表現。
- 移植物重建技術的出現 (19 80-90 年代)：
- 技術背景：隨著對膝關節生物力學的深入研究，醫學界逐漸認識到單純的固定方法無法滿足 ACL 損傷患者的需求。於是，移植物重建技術逐漸成為主流治療方法，這種技術使用患者自身的肌腱來重建斷裂的 ACL。
- 臨床效果：移植物重建技術顯著改善了患者的膝關節功能，尤其是在運動員群體中，這種手術使他們得以重返賽場。自體肌腱（如髕腱或腿筋肌腱）的使用成為了這一技術的標準。
- 解剖學重建技術的進步 (2000年初至今)：
- 技術背景：進入21世紀後，ACL 手術技術進一步精細化，強調解剖學重建，旨在最大限度地恢復膝關節的自然結構和功能。現代 ACL 重建手術通常採用關節鏡技術，這種微創手術方式能夠更精確地放置移植物，並減少對周圍組織的損傷。
- 臨床效果：解剖學重建技術顯著提高了手術的成功率和患者的滿意度。術後復健速度加快，並且患者在手術後的膝關節穩定性和運動功能上都取得了良好的效果。
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ACL 損傷的機制與影響
ACL 損傷的發生通常與高強度運動中的突然變向、跳躍、減速等動作有關。ACL 的撕裂或斷裂會導致膝關節的不穩定，並可能引發二次損傷，如半月板損傷、軟骨損傷等。ACL 損傷的嚴重性取決於損傷的程度、損傷時的膝關節狀態以及是否存在其他合併損傷。
ACL 損傷的非接觸性機制
大多數 ACL 損傷是非接觸性損傷，這意味著損傷並非由外力直接撞擊造成，而是由內部生物力學因素引發。這種非接觸性損傷通常發生在運動員突然改變方向、急停或跳躍著地時。以下是一些導致 ACL 非接觸性損傷的常見機制：
- 膝關節接近完全伸展時的突然減速：
- 在運動過程中，當運動員急速減速且膝關節接近完全伸展時，股四頭肌會施加強大的向前推力，這種力量會使 ACL 拉緊，增加其撕裂的風險。
- 不穩定的著地動作：
- 在跳躍後著地時，如果膝關節的屈曲角度過小且踝關節處於蹠屈位置，這樣的姿勢會使 ACL 承受極大的剪切力和扭轉力，導致其撕裂。
- 膝蓋內翻和外翻力：
- 當膝蓋內翻（膝關節向內彎曲）或外翻（膝關節向外彎曲）時，ACL 會受到不對稱的拉力，這種異常的受力狀態也可能導致韌帶撕裂。
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ACL 損傷的接觸性機制
儘管非接觸性損傷是 ACL 損傷的主要形式，但接觸性損傷也不可忽視。接觸性損傷通常發生在膝關節受到外力直接撞擊時，如足球運動員在比賽中膝蓋受到對手的撞擊。這種損傷機制可能伴隨其他結構的損傷，如半月板、內側或外側副韌帶。
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重建手術
重建手術旨在替換撕裂的 ACL，使膝關節恢復穩定性。現代 ACL 重建手術通常使用患者自身的肌腱（自體移植物）或來自捐贈者的肌腱（異體移植物）來進行重建。手術過程通常包括移植物的選擇、移植物的準備、隧道的鑽孔以及移植物的固定。
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移植物
在 ACL 重建手術中，移植物的選擇對手術效果至關重要。常用的自體移植物包括髕腱、腿筋肌腱和股四頭肌腱，而常用的異體移植物則包括跟腱和脛骨前肌腱。每種移植物都有其獨特的優缺點，醫生會根據患者的年齡、活動水平和具體情況來選擇合適的移植物。
- 自體髕腱移植物：
- 優點：髕腱移植物具有與原生 ACL 相似的強度和穩定性。由於髕腱的結構特性，其能夠提供良好的移植物固定效果，並且術後癒合速度較快。
- 缺點：髕腱移植物的使用可能會導致術後膝蓋前部的疼痛和髕骨的壓力增大，部分患者術後可能會出現髕骨疼痛綜合症。
- 自體腿筋肌腱移植物：
- 優點：腿後肌腱移植物較髕腱移植物更柔軟，且手術創口較小，術後疼痛感相對較低。這種移植物適合較年輕的患者，尤其是運動員。
- 缺點：腿後肌腱的採取可能會導致腿筋力量的減弱，並增加膝關節不穩定的風險。此外，腿筋肌腱移植物的固定難度相對較大。
- 自體股四頭肌腱移植物：
- 優點：股四頭肌腱移植物的取材方便，且其結構強度適中，術後疼痛感較低，適合年齡較大的患者或非運動員。
- 缺點：股四頭肌腱的使用可能會影響股四頭肌的力量和功能，特別是在手術後的早期復健階段。
- 異體移植物：
- 優點：異體移植物避免了自體移植物的取材手術，減少了患者的術後不適感和恢復時間。這種移植物特別適合需要多次手術的患者。
- 缺點：異體移植物的癒合速度相對較慢，且存在一定的排斥反應和感染風險。由於移植物來自捐贈者，其質量和來源的可控性較差。
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術後復健與復健方法
ACL 重建手術的成功不僅取決於手術本身，術後復健和復健計畫同樣重要。術後復健的目標是恢復膝關節的活動範圍、力量和穩定性，並逐漸恢復患者的日常活動和運動能力。以下是常見的 ACL 術後復健方法：
- 早期復健階段 (術後 0-6 週)
- 目標：控制疼痛和腫脹，恢復基本的活動範圍，保護移植物並防止其損傷。
- 方法：
- 冰敷和抬高：減少術後的腫脹和疼痛。
- 主動和被動的活動範圍運動：溫和的膝關節屈曲和伸展運動，以防止關節僵硬。
- 閉鎖動力鏈練習：例如站立時的輕微負重運動，有助於早期恢復股四頭肌功能。
- 中期復健階段 (術後 6-12 週)
- 目標：增強肌肉力量，恢復膝關節的穩定性，逐步增加運動量。
- 方法：
- 開放動力鏈練習：如腿部伸展和屈膝練習，強化股四頭肌和腿筋。
- 等速練習：以較低的速度進行阻力練習，增加肌肉力量和穩定性。
- 神經肌肉訓練：包括平衡練習和本體感覺訓練，以提高膝關節的動態穩定性。
- 高級復健階段 (術後 3-6 個月)
- 目標：恢復運動能力，強化膝關節的力量和功能，為重返運動做好準備。
- 方法：
- 增強式訓練：如跳躍訓練和敏捷性訓練，增強神經肌肉控制和反應能力。
- 功能性訓練：根據患者的運動需求進行專門訓練，模擬實際運動中的動作。
- 心理準備：包括心理支持和心理復健訓練，幫助患者克服術後恐懼和焦慮。
- 返回運動階段 (術後 6 個月以上)
- 目標：完全恢復運動能力，重返賽場或日常活動，並預防二次損傷。
- 方法：
- 運動專項訓練：針對特定運動的技能訓練，以恢復運動員的競技狀態。
- 再受傷預防訓練：強調動作模式的正確性，減少二次損傷的風險。
- 重返運動測試：包括力量測試、功能性測試和心理測試，確保患者已做好重返運動的準備。
血流限制訓練 (BFR) 在 ACL 復健中的應用
BFR 訓練是一種新興的復健技術，透過在運動過程中限制血液流入，來促進肌肉的力量和大小增長。這種技術在 ACL 術後復健中有一定的應用價值，但也存在一些優缺點。
BFR 訓練的優點
- 促進肌肉力量和質量的增長：BFR 訓練允許患者在較低負荷下進行訓練，卻能達到與高負荷訓練相似的效果，這對於術後早期不適合進行高強度訓練的患者尤為重要。
- 減少膝關節壓力：由於 BFR 訓練使用較低的負荷，膝關節承受的壓力較小，有助於保護術後的膝關節並減少疼痛。
- 提高神經肌肉控制：BFR 訓練可以幫助患者提高神經肌肉控制能力，從而促進膝關節的穩定性和功能恢復。
BFR 訓練的缺點
- 需要專業設備和指導：BFR 訓練需要使用專門的血流限制設備，並且必須由受過專業訓練的復健師進行指導，以確保安全性和效果。
- 潛在的健康風險：不當的 BFR 訓練可能導致血管損傷、血栓形成等風險，因此在進行此訓練時需要嚴格監控患者的健康狀況。
- 效果因人而異：BFR 訓練的效果可能因個體差異而有所不同，並非所有患者都能從中獲益。
物理治療部份：股骨和脛骨的旋轉
膝關節的穩定性不僅依賴於韌帶的完整性，也受到股骨和脛骨旋轉狀態的影響。股骨和脛骨的旋轉對膝關節的力量分佈、穩定性和功能有著深遠的影響
其他物理治療技術
- 開放鍊和閉鎖動力鏈練習：
- 開放動力鏈練習：如腿部伸展運動，通常在復健的中期和後期階段進行，以增強特定肌群的力量。
- 閉合動力鏈練習：如深蹲和弓步，這些運動有助於提高整個下肢的穩定性，並模擬日常活動中的動作模式。
- 神經肌肉訓練：
- 目標：改善平衡、協調和本體感覺，從而提高膝關節的穩定性，並減少再次受傷的風險。
- 練習：包括單腳站立、平衡板訓練、擾動訓練和敏捷性訓練等。
- 增強式訓練：
- 目標：在復健的後期階段，逐步引入高強度的增強式訓練，如跳躍訓練，以恢復膝蓋的爆發力和動態穩定性。
- 水療療法：
- 目標：利用水的浮力和阻力，幫助患者在早期復健階段進行低衝擊的活動，減少關節壓力。
- 應用：水中步行、輕度的水中腿部運動等，有助於提高活動範圍和肌肉力量。
- 虛擬實境 (VR) 和擴增實境 (AR) 訓練：
- 目標：利用虛擬和擴增實境技術，通過視覺和運動控制訓練，幫助患者提高神經肌肉控制和運動學習能力。
- 應用：特別適合復健的中後期，進行模擬運動情境的訓練，增強患者的運動反應能力。
結論
ACL 損傷是一種嚴重且常見的運動損傷，對患者的生活質量和運動能力有重大影響。隨著醫學技術的進步，ACL 重建手術和術後復健方法得到了顯著改善。移植物選擇、手術技術的精進、以及現代復健技術如 BFR 訓練的應用，為患者提供了更多的治療選擇和更快的復健途徑。
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