下肢矯形器在運(yùn)動(dòng)損傷中的應(yīng)用現(xiàn)狀

蔡麗飛,曹學(xué)軍

矯形器又稱支具,是裝配于人體外部,通過力的作用,以預(yù)防、矯正畸形,補(bǔ)償功能和輔助治療骨關(guān)節(jié)及神經(jīng)肌肉疾患的體外使用裝置的總稱。隨著矯形外科、康復(fù)醫(yī)學(xué)及現(xiàn)代高分子材料學(xué)、生物力學(xué)的發(fā)展,矯形器的研發(fā)、制作、裝配取得了很大進(jìn)步,矯形器的應(yīng)用范圍也越來越廣。本文主要對(duì)下肢矯形器在運(yùn)動(dòng)損傷治療與預(yù)防中的影響進(jìn)行綜述。

1 運(yùn)動(dòng)損傷與矯形器

運(yùn)動(dòng)損傷是指在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生的損傷,多與體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的技、戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作、訓(xùn)練水平、運(yùn)動(dòng)環(huán)境與條件等因素有關(guān)[1]。下肢運(yùn)動(dòng)損傷主要為骨折、韌帶損傷、軟骨病等,例如距腓前韌帶損傷、髕腱末端病、踝關(guān)節(jié)韌帶斷裂和不穩(wěn)、髕骨軟骨病、踝關(guān)節(jié)骨折及側(cè)副韌帶損傷、脛腓骨骨折、膝韌帶損傷、半月板損傷等。

下肢矯形器有多種分類,Rovere等根據(jù)矯形器的作用將矯形器分為3大類:康復(fù)性、功能性和預(yù)防性矯形器[2]?？祻?fù)性矯形器主要應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)損傷或手術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練過程,保護(hù)受傷部位、促進(jìn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù);功能性矯形器是在運(yùn)動(dòng)損傷或手術(shù)后確保運(yùn)動(dòng)員能夠重返比賽,避免受傷部位再次受傷;預(yù)防性矯形器主要用于保護(hù)正常部位避免發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷。用于運(yùn)動(dòng)損傷下肢矯形器的主要作用是輔助或部分替代下肢承重,固定、制動(dòng)病損肢體以及預(yù)防和矯正畸形。隨著近年來新技術(shù)的發(fā)展,下肢矯形器增加了許多品種?，F(xiàn)代臨床常用的矯形器包括數(shù)字卡盤調(diào)節(jié)式、膝關(guān)節(jié)前/后交叉韌帶(ACL/PCL)重建專用、足踝真空固定矯形器等[3]。

數(shù)字卡盤調(diào)節(jié)式矯形器可用于膝關(guān)節(jié)半月板損傷治療和術(shù)后康復(fù);韌帶損傷的治療,術(shù)后制動(dòng);膝骨關(guān)節(jié)炎的輔助治療,以及膝關(guān)節(jié)滑膜病變,滑膜炎的治療和手術(shù)后康復(fù)。膝關(guān)節(jié)手術(shù)后的康復(fù)要求膝關(guān)節(jié)損傷或手術(shù)部位相對(duì)固定,而關(guān)節(jié)的正常部位保持運(yùn)動(dòng)功能,加強(qiáng)肌力,以促進(jìn)滑液循環(huán)代謝,保證關(guān)節(jié)軟骨的營養(yǎng)供應(yīng),并增強(qiáng)動(dòng)、靜力穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的功能,防止并發(fā)癥。數(shù)字卡盤調(diào)節(jié)式矯形器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用滿足了這一要求[4-5]。

膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶的功能是防止膝過伸和脛骨前移,對(duì)抗內(nèi)、外翻應(yīng)力,防止膝關(guān)節(jié)過度內(nèi)外旋轉(zhuǎn)[6]。前交叉韌帶重建專用支具符合這一生物力學(xué)特點(diǎn)。PCL術(shù)后專用矯形器與ACL專用矯形器類似,主要起到防止脛骨后移的作用。

2 下肢矯形器在運(yùn)動(dòng)損傷中的生物力學(xué)原理

矯形器功能是固定與保護(hù)、預(yù)防和矯正畸形、減輕體重和改善功能。運(yùn)動(dòng)損傷中矯形器主要的功能通常作為輔助治療和預(yù)防手段。矯形器生物力學(xué)原理主要是固定、矯正、免荷、補(bǔ)高。譚先軍在下肢矯形器原理剖析中詳細(xì)分析了矯形器生物力學(xué)原理,其中固定、矯正及免荷功能在運(yùn)動(dòng)損傷中最常用到[7]。

2.1 固定 目標(biāo)是完全限制肢體某節(jié)段(或關(guān)節(jié))的運(yùn)動(dòng)-靜置;限制關(guān)節(jié)非正常、非生理性的運(yùn)動(dòng),允許正常的生理性運(yùn)動(dòng)——運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。原理是成對(duì)三點(diǎn)力作用。常用于骨折、膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)等。要求不影響固定范圍之外的關(guān)節(jié)功能。但是周大偉等認(rèn)為,固定實(shí)際上也對(duì)患者本身相關(guān)肢體的其他各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度和力矩產(chǎn)生一定影響[8]。

2.2 矯正 生物力學(xué)上是將非生理的力學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)榛蚪咏淼牧W(xué)關(guān)系,將非生理的對(duì)線轉(zhuǎn)變?yōu)樯韺?duì)線或接近生理對(duì)線。利用三點(diǎn)力原理,作用力的大小、方向、位置,作用力的杠桿臂長度都會(huì)影響矯形器矯正作用。

2.3 免荷 減輕肢體某節(jié)段骨骼(關(guān)節(jié))的軸向負(fù)重,在需要免荷部位的上部對(duì)肢體進(jìn)行支撐達(dá)到免荷目的。在克服重力對(duì)骨關(guān)節(jié)產(chǎn)生負(fù)荷作用的同時(shí),一定要避免肌力對(duì)骨關(guān)節(jié)的負(fù)荷作用。對(duì)骨關(guān)節(jié)免荷的同時(shí)必須限制該節(jié)段的運(yùn)動(dòng)。限制運(yùn)動(dòng)一方面可以防止運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磨擦負(fù)荷,一方面可以防止肌肉活動(dòng),避免產(chǎn)生附加肌力。主要應(yīng)用于踝部骨折。

3 矯形器在運(yùn)動(dòng)損傷中的作用機(jī)制

Maitland認(rèn)為,沒有科學(xué)的理論原理支持矯形器能夠提供關(guān)節(jié)穩(wěn)定性,ACL缺損應(yīng)用矯形器是否有效果還存在爭議,在測試中并沒有發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)功能性矯形器能夠減少脛骨前移,尤其是在高負(fù)荷或突然承受負(fù)荷時(shí),因此,膝關(guān)節(jié)功能性矯形器并不能夠給ACL缺損膝提供機(jī)械性固定[9]。在給尸體膝關(guān)節(jié)外側(cè)施加壓力時(shí)測量ACL拉長的長度,結(jié)果顯示,穿矯形器者與不穿矯形器者沒有顯著性意義。但Beynnon等在從坐到站等活動(dòng)中直接測量研究發(fā)現(xiàn),ACL矯形器無論是在膝關(guān)節(jié)負(fù)重還是不負(fù)重情況下都能顯著降低脛骨內(nèi)外旋扭矩,從而有效地保護(hù)膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶[10]。Swirtun等也認(rèn)為,膝關(guān)節(jié)功能性矯形器對(duì)于急性ACL損傷保守治療的患者可以減少膝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定性、減輕疼痛、促進(jìn)早期康復(fù)[11]。造成這種差異的原因可能是研究條件和方法的不同。

Cordova等認(rèn)為,在使用踝關(guān)節(jié)矯形器后能促進(jìn)腓骨長肌牽張反射,可能產(chǎn)生神經(jīng)肌肉適應(yīng)性,從而減少腓骨長肌對(duì)踝關(guān)節(jié)的動(dòng)態(tài)支持[12]。Matthew等研究了踝關(guān)節(jié)矯形器預(yù)防動(dòng)態(tài)強(qiáng)迫踝內(nèi)翻的效果,結(jié)果顯示,踝關(guān)節(jié)矯形器能有效地預(yù)防踝關(guān)節(jié)過度內(nèi)翻并提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績[13]。Boyce等比較了踝關(guān)節(jié)內(nèi)翻扭傷后應(yīng)用彈力繃帶和充氣的踝關(guān)節(jié)矯形器(aircast ankle brace)對(duì)踝關(guān)節(jié)功能的影響,結(jié)果顯示傷后10 d和1個(gè)月,應(yīng)用充氣的踝關(guān)節(jié)矯形器比應(yīng)用彈性繃帶能顯著改善踝關(guān)節(jié)功能[14]。由此可見,踝矯形器的作用已得到一致肯定,但對(duì)于使用類型和時(shí)間等方面還有待進(jìn)一步研究。

Stefanyshyn等認(rèn)為,現(xiàn)在的一些新的理論,比如降低肌肉活動(dòng)、較少關(guān)節(jié)載荷和增加緩沖被認(rèn)為是足矯形器對(duì)運(yùn)動(dòng)損傷的潛在功效,但是若要發(fā)表還需要更多數(shù)據(jù)支持[15]。許多生物力學(xué)和肌電圖(EMG)研究致力于調(diào)查穿矯形裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)和肌肉肌電圖的變化。然而這些研究存在一些方法學(xué)差異。Ferber認(rèn)為,足矯形器在過運(yùn)動(dòng)損傷治療中是有效的[16]。但是,這些實(shí)驗(yàn)在足矯形器對(duì)下肢運(yùn)動(dòng)力學(xué)影響機(jī)制的研究方面結(jié)論互相矛盾。Hume等強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)足矯形器在下肢損傷治療和預(yù)防的臨床效用的重要性,認(rèn)為由于評(píng)價(jià)差異或研究方法不科學(xué)造成各文獻(xiàn)對(duì)足矯形器效用不同的結(jié)論[17]。

4 總結(jié)

國外將現(xiàn)代矯形器應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)損傷康復(fù)中始于上世紀(jì)70年代初,而國內(nèi)相對(duì)晚了近20年[18]。國外現(xiàn)在對(duì)于下肢矯形器在運(yùn)動(dòng)損傷治療與預(yù)防的影響是有爭議的,這種爭議主要由于研究方法、環(huán)境等差異造成,一些科學(xué)家提出要重視此方面的研究、統(tǒng)計(jì)方法,這對(duì)評(píng)價(jià)矯形器在運(yùn)動(dòng)損傷中的效用很重要。在我國,雖然矯形器的優(yōu)點(diǎn)已逐步被臨床骨科、康復(fù)醫(yī)學(xué)科和矯形外科醫(yī)師所認(rèn)識(shí)和接受,主要應(yīng)用于臨床神經(jīng)康復(fù)和骨科康復(fù)領(lǐng)域,許多報(bào)道對(duì)此都進(jìn)行了較全面的論述[19-21],但對(duì)于基礎(chǔ)理論及作用機(jī)制研究很少。

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