生態位角度分析前交叉韌帶損傷的預防意義

宋丹彤，石慧生

（1.北京宏志中學,北京 100010；2.中國中醫科學院望京醫院，北京 100102）

1 解剖及流行病學概述

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）是維持人體膝關節穩定的重要裝置。膝關節的前向與前外向的旋轉穩定和前交叉韌帶的完整性有密切的關系。人體前交叉韌帶在解剖學上包括前內束和后外束兩部分，起自股骨外髁內側面后部，從后向前穿過關節腔止于股骨外髁內側面后部，其橫截面近似卵圓形，平均長度約31～38mm。當膝關節處于伸直位時，后外束緊張，處于90°屈曲位時前內束緊張，后外束近似水平。組織學上來講，前交叉韌帶表面被滑膜組織包裹，Ⅰ型膠原約占70%～80%，決定了它的彈性功能。ACL的營養主要源自于關節滑液及滑膜，本身并無血管組織[1]，所以ACL損傷后無法再次正常愈合為正常張力組織，必須通過外科手術重建才能達到治療目的。ACL的神經感覺主要源自于脛神經分布于韌帶表面滑膜的分支，分配的神經末梢有限，故大部分患者在ACL斷裂后并無明顯疼痛癥狀，以致于病情延誤，導致并發癥的出現。而且重建術后無法完全恢復本體神經感覺，這也導致了康復難度增加。

根據現有文獻報道，ACL損傷在美國的的發病率約為3/10000，這一數據在滑雪和足球運動愛好者之中每年的發病比例分別是7/10000和6/10000，明顯高于普通發病人群[2-3]。據北醫三院運動醫學研究所敖英芳教授等人[4]對我國1991年～1993年的6810名運動員進行的調查研究，我國運動員中ACL損傷發病率約47/10000，其中約34.4%的損傷集中于摔跤、足球、武術等競技性運動中。王健教授等人[5]對1992年～2000年北醫三院住院接受ACL重建手術的患者進行統計，發現在總例數437例中非運動員組為262例，非運動員組中211例屬于運動損傷，約88.4%的損傷發生于足球、籃球等競技運動。對我國普通人群的發病率，尚無有效數據支持。但是從上述數據可以得出:競技性運動是ACL損傷的危險因素之一。德國柏林自由大學附屬Rudolf-Virchow醫院曾經進行的一項統計研究表明足球和滑雪運動中ACL損傷的風險較高[6]。Cerulli等[7]曾對300名業余足球運動員進行隨訪發現2年內的ACL損傷發病率約為23%。

從以上數據可以得出:非接觸式ACL損傷和患者的運動方式有很大的關系，普通人群中約88.4%發生于競技運動。美國人中，競技運動愛好者的發病率約為普通人群的2倍，可以確定這樣一個結論:從事競技運動會顯著提高ACL的損傷率，換句話說，避免競技運動會顯著降低ACL的損傷風險。

2 生態位的概念

生態位（niche）最早被提出是在20世紀初期，其核心內容強調了不同物種在生態圈中處在不同的的生態位，每個生態位由多種不同的生態因子集合決定，強調物種在系統組織結構中的功能角色，尤其是在食物網中的位置關系。經過100多年的發展，它的目的是通過挖掘定位生態位概念的合適水平的一般原則，研究更好使用生態位概念的普適論點，并通過生態位的最終目標進行評價。生態位具備物種生存所需要的所有資源條件，適宜某一優勢物種優先生存，并且只有生活在適當環境中的物種才能有效地利用資源[8]。通俗來講，在生態系統中每個物種都處于一個特定的生態位，在這個生態位中提供了適合該物種生存所需要的一切必要條件，包括環境、食物網、資源等。而物種自身的進化也會順應生態位的演變趨勢。自然選擇一定意義上也是生態位演變的結果。人類也不例外，在漫長的進化歷程中，從猿到類人猿再到直立行走直至到現在的智人，人類所處的生態位也隨之不斷改變和完善，進化讓人類智力不斷進步，腦容量不斷增加。與之相對的，那些對于人類來說不再是必須的因素也相繼被淘汰或者弱化。

哺乳動物[9]是對全身被毛、運動快速、恒溫胎生、體內有膈的脊椎動物統稱，是現存軀體結構、功能行為最為復雜的最高級動物類群。在哺乳動物共有的生物學特征中，除了胎生以外其最大的特征莫過于其強大的運動能力。其中大部分仍然以四肢運動為主，而且功能結構也有很大的相似性。也就是說大部分依靠四肢運動捕食的哺乳動物有著類似的運動結構。但各種屬間同一結構也有很大差異性，比如像猴子、貓、獅子等這些生存對四肢強度有很大依賴性的動物而言，它自身的運動結構強度就相對高一些。

3 討論

就ACL而言，智人所在的生態位決定了人類的捕食生存不必依靠矯健的四肢，所以其強度在“用進廢退”的生態位選擇過程中這部分功能被自然“忽視”，取而代之更大的腦容量。而其他動物由于生存的原因，這部分功能會越發強大，以適應生態位的變化。國外有研究者研究了貓科動物和人類ACL強度差異，得出結論:智人和貓科動物在同樣體重比例下其彈性收縮率比例分別為25%和45%，也就是說貓科動物的ACL結構強度是智人的1.8倍[10]。從這個層面而言，人類ACL在競技性運動中損傷率較高是因為人類ACL強度弱于其他生存中依賴四肢的動物。簡而言之，在生態位的選擇過程中，人類的捕食生存對四肢強度的依賴性減弱，現有的四肢結構強度僅僅適應于現在的生產生活需求，當人類的活動超過現有結構所能承載的負荷之時即容易發生結構損傷。

4 小結

生態位發展的意義是讓特有的生物種群更好的適應生存環境，生態位的因素構成為生態位本身的穩定性服務。智人在進化的過程中，其肢體強度因捕食需求而逐漸弱化，取而代之更大的腦容量。當人類參加競技性運動時，現有的肢體結構強度可能受到挑戰而達到負荷導致損傷發生。目前，很多人主張ACL損傷的預防，就生物學進化層次而言，損傷的根本原因是人類運動結構在進化歷程中被弱化，故參加超過現有結構承載力度的運動都可能導致損傷的發生。一定意義上而言，預防并不能有效的降低ACL的損傷率，唯一有效的辦法即避免可能引起人體結構負載的競技性運動。