網(wǎng)球肘損傷機(jī)制的生物力學(xué)分析

朱家駒

(吉林體育學(xué)院研究生院 吉林長春 130022)

網(wǎng)球肘，臨床表現(xiàn)為肘關(guān)節(jié)外側(cè)疼痛，是前臂部分肌肉與肱骨外上髁連接處的疾?。?］。醫(yī)學(xué)上對網(wǎng)球肘有兩種定義，分別為肱骨外上髁處伸肌總腱起點附近的損傷和前臂伸肌總腱起點的損傷［2］，如橈側(cè)腕短伸肌、指總伸肌等［3］。網(wǎng)球肘的形成分為急性損傷和慢性勞損兩種方式［4］。據(jù)統(tǒng)計，該病在人群中的患病率為1%～3%，在以手部工作為主的人中高達(dá)7%，如網(wǎng)球運動員、家庭主婦、木工等長期反復(fù)肘部用力的活動者［5，6］。目前，關(guān)于網(wǎng)球肘的病因有許多討論，也有諸多爭議，該文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，從生物力學(xué)角度出發(fā)，對網(wǎng)球肘的損傷機(jī)制進(jìn)行研究分析。

1 肘關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)

想要了解網(wǎng)球肘的損傷機(jī)制，需要先了解肘關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)和周圍相關(guān)肌肉與韌帶的位置關(guān)系。肘關(guān)節(jié)由肱骨遠(yuǎn)側(cè)端和橈尺骨近側(cè)端組成，是一個典型的復(fù)關(guān)節(jié)，周圍有3 條韌帶加固，分別為橈側(cè)副韌帶、尺側(cè)副韌帶和橈骨環(huán)狀韌帶。董騏源等人［7］指出，肘關(guān)節(jié)環(huán)狀韌帶與關(guān)節(jié)囊、外側(cè)副韌帶復(fù)合體RCL、外側(cè)尺骨副韌帶LUCL、副韌帶ACL 都有廣泛的纖維連接，因此軸線方向上的應(yīng)力很有可能導(dǎo)致環(huán)狀韌帶和相關(guān)結(jié)構(gòu)損傷。網(wǎng)球肘的形成大多是因為伸肌總腱發(fā)生損傷，其中包括橈側(cè)腕短伸肌、橈側(cè)腕長伸肌、尺側(cè)腕伸肌、肘肌、指伸肌、小指伸肌等。據(jù)研究統(tǒng)計，在網(wǎng)球肘諸多病例中，多數(shù)為橈側(cè)腕短伸肌肉損傷。橈側(cè)腕短伸肌從解剖學(xué)上看為梭形肌，起點為肱骨外上髁，止于第3掌骨底。Cohen等人［8］研究發(fā)現(xiàn)，橈側(cè)腕短伸肌，即ECRB 與指總伸肌在離肱橈關(guān)節(jié)57～79mm，離外上髁74～96mm 處匯集。董騏源等人［7］指出，ECRB 附著點小，承擔(dān)著前臂肌群中最大的拉力，因此橈側(cè)腕短伸肌是肱骨外上髁中最容易發(fā)生疲勞受損的肌腱，也是網(wǎng)球肘病例中最常見的損傷類型。

2 肘關(guān)節(jié)的生物力學(xué)受力分析

肘關(guān)節(jié)橈側(cè)腕短伸肌的特殊解剖結(jié)構(gòu)，使伸肌的過度使用或者所承受負(fù)荷過大，成為肘關(guān)節(jié)的損傷原因。從生物力學(xué)角度對肘關(guān)節(jié)進(jìn)行受力分析來看，肘關(guān)節(jié)主要進(jìn)行屈伸運動，幅度可達(dá)140°，過伸可以增加10°～20°，還可以做旋前旋后運動，幅度為10°～15°，女性可達(dá)25°左右。由于肱骨關(guān)節(jié)是典型的滑車關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)軸傾斜向內(nèi)下，當(dāng)人屈前臂時，前臂與上臂中軸之間會發(fā)生大約5°～15°的轉(zhuǎn)動，為提攜角。因此，大于15°稱肘外翻，小于0°稱肘內(nèi)翻［9］。

當(dāng)前臂屈曲某一角度時，作用在肱二頭肌和肱肌上的肌肉力Fm可以分解為兩個分力S和R。其中，S為穩(wěn)定力，壓緊肘關(guān)節(jié)起穩(wěn)定作用；R為旋轉(zhuǎn)力使前臂屈伸和旋轉(zhuǎn)。如圖1 所示，設(shè)肌力的作用點與肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動中心距離為dR，則旋轉(zhuǎn)力R 隨前臂屈曲角度變化而變化，由圖①旋轉(zhuǎn)至圖③，即肘屈曲角度接近90°時，R最大。肘關(guān)節(jié)角度越小，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力越大，當(dāng)肘關(guān)節(jié)伸展角度為90°時，旋轉(zhuǎn)力最大。

圖1 前臂屈曲不同角度的受力分析

3 網(wǎng)球肘損傷機(jī)制的生物力學(xué)分析

根據(jù)肘關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)，指屈肌位于前臂位置，長肌腱支配手指進(jìn)行運動，在網(wǎng)球運動員握拍時，不同的握拍方式會使手掌和手指在腕關(guān)節(jié)處產(chǎn)生一個彎曲力矩，影響腕伸肌達(dá)到受力平衡［10］。Evans 等人［11］認(rèn)為，網(wǎng)球肘損傷形成的原因是過度使用手指、手腕伸肌，以及手腕非中性姿態(tài)導(dǎo)致的指、腕伸肌的偏心伸展等。為了探究網(wǎng)球肘損傷是否是因為手指、手腕伸肌不平衡導(dǎo)致，孟文等人［12］提出了一種基于前臂肌力不平衡性的評估方法，即肌力測定法和EMG 信號結(jié)合方法，設(shè)計了特制的手指和手腕的測力裝置，測量手腕和掌指關(guān)節(jié)MCP，腕關(guān)節(jié)和MCP-腕關(guān)節(jié)共同發(fā)力時的最大力矩。選取了15 名網(wǎng)球運動受試者，14 名男性和1 名女性，其中11 名無網(wǎng)球肘病史，1 名男性和1 名女性患有網(wǎng)球肘，2名為網(wǎng)球肘恢復(fù)者。受試者用手腕和掌指關(guān)節(jié)發(fā)最大力，并采集橈側(cè)腕伸肌、指總伸肌、橈側(cè)腕屈肌和指淺屈肌的EMG信號。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在11名正常男性受試者中，伸肌肌肉活化值都低于屈曲動作活化值，說明在進(jìn)行屈曲動作中關(guān)節(jié)力矩較大，伸展動作中關(guān)節(jié)力矩較小。綜上所述，網(wǎng)球肘的成因之一為運動員的手腕肌力不平衡。

除了運動員前臂肌力不平衡導(dǎo)致網(wǎng)球肘的產(chǎn)生，不正確的單手反手擊球技術(shù)也容易導(dǎo)致網(wǎng)球肘的產(chǎn)生。劉卉等人［13］選取10名網(wǎng)球?qū)I(yè)運動員和5名初學(xué)者，對比單手反手擊球動作的運動學(xué)、動力學(xué)和肌電數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)，專業(yè)網(wǎng)球運動員有較長的回拍時間，但碰撞持續(xù)時間較短，相比于初學(xué)者組，專業(yè)組有更大的碰撞峰值力和更大的肌肉釋放能量。因此，網(wǎng)球肘產(chǎn)生的另一因素為運動員在擊球碰撞時沒有充分伸展肘關(guān)節(jié)。但相比于初學(xué)者，專業(yè)愛好者的伸展程度較大。而肘關(guān)節(jié)充分伸展的主要肌肉為肱三頭肌，對比肌電信號發(fā)現(xiàn)，專業(yè)組肱三頭肌iEMG 明顯大于初學(xué)者組，這更加深了專業(yè)組，擊球前，肘關(guān)節(jié)伸展的事實。此外，肌肉的過度使用也會造成肘關(guān)節(jié)疼痛。兩組受試者的橈側(cè)伸腕肌群使用率過高，而肌電信號顯示，初學(xué)者組的尺側(cè)腕屈肌群也很早就進(jìn)入了激活發(fā)力狀態(tài)。綜上所述，網(wǎng)球肘的成因之一是網(wǎng)球運動員伸肘關(guān)節(jié)的同時，又進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)動作，而肘關(guān)節(jié)完全伸展，則不能同時做旋轉(zhuǎn)動作，所以肘關(guān)節(jié)伸展程度越大，肘關(guān)節(jié)發(fā)生損傷的概率就越低。

除了上述成因之外，有關(guān)學(xué)者利用脫離人體的實驗方法，單獨對肘關(guān)節(jié)進(jìn)行體外的生物力學(xué)分析。肖建忠等人［14］，選取經(jīng)福爾馬林防腐的成人肘關(guān)節(jié)標(biāo)本48例（男22，女26），暴露肘關(guān)節(jié)處韌帶，對其進(jìn)行生物力學(xué)實驗。研究發(fā)現(xiàn)，在橈側(cè)副韌帶復(fù)合體中，橈側(cè)副韌帶起主要作用，橈骨環(huán)狀韌帶起協(xié)同作用。綜上所述，肘部損傷是前臂過分旋前，過度肘外翻使內(nèi)部負(fù)荷過大。也有學(xué)者指出，運動員進(jìn)行重復(fù)的腕背伸和前臂交替的旋前旋后動作，會導(dǎo)致肘關(guān)節(jié)損傷，在其伸直位又同時施加力量時，應(yīng)力效應(yīng)是增加的［15］。陸光平［1］指出，網(wǎng)球肘也會因為神經(jīng)根型頸椎病而產(chǎn)生，這種被稱為頸源性網(wǎng)球肘，由于第5和第6頸椎神經(jīng)支配肘外側(cè)腕伸肌腱，所以當(dāng)頸椎出現(xiàn)損害情況時，會導(dǎo)致肘關(guān)節(jié)處的肌腱發(fā)生疼痛。

肌腱的過度使用，也會導(dǎo)致網(wǎng)球肘的產(chǎn)生，張進(jìn)霖等人［16］在對網(wǎng)球肘發(fā)病機(jī)制探討中指出，網(wǎng)球肘存在兩種病因?qū)W說，其一是因為肌腱被過度使用，引起肌腱退變。王媛等人［17］利用肌骨超聲對肱骨外上髁進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)肘部長期反復(fù)活動使肌腱變厚，肌腱內(nèi)產(chǎn)生鈣化現(xiàn)象，會出現(xiàn)血管增生和水腫等問題，顯著引起肱骨外上髁炎。賀涓涓等人［18］通過超聲影像發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)球肘病患是由于肌腱大量使用，導(dǎo)致發(fā)炎病變、膠原變性、成纖維細(xì)胞增多、黏液變性等，使肌腱末端疼痛。

4 導(dǎo)致網(wǎng)球肘發(fā)生的原因

4.1 肌力不平衡

對于網(wǎng)球運動員來說，手腕和掌指關(guān)節(jié)中伸展和屈曲肌群之間的肌力不平衡是產(chǎn)生網(wǎng)球肘的主要因素。因此，在預(yù)防和臨床治療時，要注重手腕肌群的訓(xùn)練，保持伸展和屈曲的同步訓(xùn)練，及時通過對手指和手腕肌群中肌力的測量，來評估和預(yù)防運動員網(wǎng)球肘的損傷風(fēng)險。

4.2 回拍方式和擊球技術(shù)不正確

在運動員擊球碰撞前，會進(jìn)行一個回拍動作，而短回拍技術(shù)比長回拍技術(shù)具有更高的網(wǎng)球肘風(fēng)險。在進(jìn)行擊球時，運動員的肘關(guān)節(jié)沒有充分伸展，造成肘關(guān)節(jié)碰撞損傷。因此，應(yīng)加強(qiáng)運動員的回拍技術(shù)，利用長回拍技術(shù)，能有效降低網(wǎng)球肘的產(chǎn)生風(fēng)險，同時在擊球時，肘關(guān)節(jié)應(yīng)盡量充分伸展。

4.3 肌肉的過度使用

橈側(cè)腕短伸肌的重復(fù)離心收縮和尺側(cè)腕屈肌群的反復(fù)使用，會增加網(wǎng)球肘的風(fēng)險。因此在日常訓(xùn)練中，要加強(qiáng)運動員前臂肌群的訓(xùn)練，特別是橈側(cè)伸腕肌群以及尺側(cè)腕屈肌群，提高肌肉耐力，降低網(wǎng)球肘風(fēng)險。

4.4 前臂過度旋前，肘關(guān)節(jié)過度外翻

在網(wǎng)球運動中，應(yīng)充分熱身，提高肘關(guān)節(jié)處附近韌帶的興奮性，并進(jìn)行針對性訓(xùn)練和實施有效保護(hù)措施，避免肘關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的失衡，而導(dǎo)致網(wǎng)球肘。

4.5 第5和第6頸椎神經(jīng)損傷

在網(wǎng)球肘病患中，約40%為頸源性網(wǎng)球肘，由于肘外側(cè)腕伸肌腱被第5 和第6 頸椎神經(jīng)支配，第5 和第6頸椎神經(jīng)損傷，使肘部外側(cè)發(fā)生疼痛。因此，要從頸椎入手預(yù)防和治療頸源性網(wǎng)球肘。

4.6 肌腱的過度使用

由于肌腱反復(fù)使用，導(dǎo)致肌腱發(fā)生病變，出現(xiàn)鈣化、膠原變性、血管增生等問題，使肘部末端出現(xiàn)疼痛。

5 結(jié)語

為了避免發(fā)生網(wǎng)球肘，應(yīng)提高前臂肌肉平衡能力和肌耐力，改善擊球技術(shù)，熟悉長回拍技術(shù)并盡量伸展肘關(guān)節(jié)。同時，應(yīng)熱身運動以提高肘關(guān)節(jié)韌帶的興奮性，訓(xùn)練后，重視肘部拉伸，采用理療或按摩等手法進(jìn)行運動疲勞恢復(fù)，避免發(fā)生運動損傷，造成網(wǎng)球肘。