下肢矯形器在運動損傷中的應用現狀

蔡麗飛,曹學軍

矯形器又稱支具,是裝配于人體外部,通過力的作用,以預防、矯正畸形,補償功能和輔助治療骨關節及神經肌肉疾患的體外使用裝置的總稱。隨著矯形外科、康復醫學及現代高分子材料學、生物力學的發展,矯形器的研發、制作、裝配取得了很大進步,矯形器的應用范圍也越來越廣。本文主要對下肢矯形器在運動損傷治療與預防中的影響進行綜述。

1 運動損傷與矯形器

運動損傷是指在運動中發生的損傷,多與體育運動項目的技、戰術動作、訓練水平、運動環境與條件等因素有關[1]。下肢運動損傷主要為骨折、韌帶損傷、軟骨病等,例如距腓前韌帶損傷、髕腱末端病、踝關節韌帶斷裂和不穩、髕骨軟骨病、踝關節骨折及側副韌帶損傷、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等根據矯形器的作用將矯形器分為3大類:康復性、功能性和預防性矯形器[2]。康復性矯形器主要應用于運動損傷或手術后康復訓練過程,保護受傷部位、促進運動功能恢復;功能性矯形器是在運動損傷或手術后確保運動員能夠重返比賽,避免受傷部位再次受傷;預防性矯形器主要用于保護正常部位避免發生運動損傷。用于運動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、制動病損肢體以及預防和矯正畸形。隨著近年來新技術的發展,下肢矯形器增加了許多品種?，F代臨床常用的矯形器包括數字卡盤調節式、膝關節前/后交叉韌帶(ACL/PCL)重建專用、足踝真空固定矯形器等[3]。

數字卡盤調節式矯形器可用于膝關節半月板損傷治療和術后康復;韌帶損傷的治療,術后制動;膝骨關節炎的輔助治療,以及膝關節滑膜病變,滑膜炎的治療和手術后康復。膝關節手術后的康復要求膝關節損傷或手術部位相對固定,而關節的正常部位保持運動功能,加強肌力,以促進滑液循環代謝,保證關節軟骨的營養供應,并增強動、靜力穩定結構的功能,防止并發癥。數字卡盤調節式矯形器的設計與應用滿足了這一要求[4-5]。

膝關節前交叉韌帶的功能是防止膝過伸和脛骨前移,對抗內、外翻應力,防止膝關節過度內外旋轉[6]。前交叉韌帶重建專用支具符合這一生物力學特點。PCL術后專用矯形器與ACL專用矯形器類似,主要起到防止脛骨后移的作用。

2 下肢矯形器在運動損傷中的生物力學原理

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

2.1 固定 目標是完全限制肢體某節段(或關節)的運動-靜置;限制關節非正常、非生理性的運動,允許正常的生理性運動——運動導向。原理是成對三點力作用。常用于骨折、膝關節不穩等。要求不影響固定范圍之外的關節功能。但是周大偉等認為,固定實際上也對患者本身相關肢體的其他各個關節運動角度和力矩產生一定影響[8]。

2.2 矯正 生物力學上是將非生理的力學關系轉變為或接近生理的力學關系,將非生理的對線轉變為生理對線或接近生理對線。利用三點力原理,作用力的大小、方向、位置,作用力的杠桿臂長度都會影響矯形器矯正作用。

2.3 免荷 減輕肢體某節段骨骼(關節)的軸向負重,在需要免荷部位的上部對肢體進行支撐達到免荷目的。在克服重力對骨關節產生負荷作用的同時,一定要避免肌力對骨關節的負荷作用。對骨關節免荷的同時必須限制該節段的運動。限制運動一方面可以防止運動產生的磨擦負荷,一方面可以防止肌肉活動,避免產生附加肌力。主要應用于踝部骨折。

3 矯形器在運動損傷中的作用機制

Maitland認為,沒有科學的理論原理支持矯形器能夠提供關節穩定性,ACL缺損應用矯形器是否有效果還存在爭議,在測試中并沒有發現膝關節功能性矯形器能夠減少脛骨前移,尤其是在高負荷或突然承受負荷時,因此,膝關節功能性矯形器并不能夠給ACL缺損膝提供機械性固定[9]。在給尸體膝關節外側施加壓力時測量ACL拉長的長度,結果顯示,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中直接測量研究發現,ACL矯形器無論是在膝關節負重還是不負重情況下都能顯著降低脛骨內外旋扭矩,從而有效地保護膝關節前交叉韌帶[10]。Swirtun等也認為,膝關節功能性矯形器對于急性ACL損傷保守治療的患者可以減少膝關節的不穩定性、減輕疼痛、促進早期康復[11]。造成這種差異的原因可能是研究條件和方法的不同。

Cordova等認為,在使用踝關節矯形器后能促進腓骨長肌牽張反射,可能產生神經肌肉適應性,從而減少腓骨長肌對踝關節的動態支持[12]。Matthew等研究了踝關節矯形器預防動態強迫踝內翻的效果,結果顯示,踝關節矯形器能有效地預防踝關節過度內翻并提高運動員的運動成績[13]。Boyce等比較了踝關節內翻扭傷后應用彈力繃帶和充氣的踝關節矯形器(aircast ankle brace)對踝關節功能的影響,結果顯示傷后10 d和1個月,應用充氣的踝關節矯形器比應用彈性繃帶能顯著改善踝關節功能[14]。由此可見,踝矯形器的作用已得到一致肯定,但對于使用類型和時間等方面還有待進一步研究。

Stefanyshyn等認為,現在的一些新的理論,比如降低肌肉活動、較少關節載荷和增加緩沖被認為是足矯形器對運動損傷的潛在功效,但是若要發表還需要更多數據支持[15]。許多生物力學和肌電圖(EMG)研究致力于調查穿矯形裝置運動時下肢運動學、力學和肌肉肌電圖的變化。然而這些研究存在一些方法學差異。Ferber認為,足矯形器在過運動損傷治療中是有效的[16]。但是,這些實驗在足矯形器對下肢運動力學影響機制的研究方面結論互相矛盾。Hume等強調評價足矯形器在下肢損傷治療和預防的臨床效用的重要性,認為由于評價差異或研究方法不科學造成各文獻對足矯形器效用不同的結論[17]。

4 總結

國外將現代矯形器應用于運動損傷康復中始于上世紀70年代初,而國內相對晚了近20年[18]。國外現在對于下肢矯形器在運動損傷治療與預防的影響是有爭議的,這種爭議主要由于研究方法、環境等差異造成,一些科學家提出要重視此方面的研究、統計方法,這對評價矯形器在運動損傷中的效用很重要。在我國,雖然矯形器的優點已逐步被臨床骨科、康復醫學科和矯形外科醫師所認識和接受,主要應用于臨床神經康復和骨科康復領域,許多報道對此都進行了較全面的論述[19-21],但對于基礎理論及作用機制研究很少。

[1]曾小娥,呂雯.運動損傷研究現狀綜述[J].科技信息,2008,7:196-197.

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