網球正手技術與半月板損傷關聯性綜述研究

周靜秋

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網球正手技術與半月板損傷關聯性綜述研究

周靜秋

南京體育學院，江蘇 南京，210014。

目的：在網球運動中，半月板損傷較為普遍。本綜述的目的是研究網球正手對半月板的影響，探討造成半月板損傷的機理和規律，為損傷的治療、預防、康復提供幫助。方法：通過文獻資料查詢撰寫而成。結果：膝關節的關節面與關節窩的耦合度低，其周圍有韌帶與半月板等組織進行加固，但復雜的結構增加了其發生損傷的風險。半月板的主要功能是穩定膝關節與分散脛骨軟骨上的載荷，其顯微結構顯示其有承受壓力與剪切力的力學結構特征。網球正手技術有三種不同的握拍方式以及兩種不同的站位方式。不同的握拍技術造成不同的擊球點，不同站位下的正手技術在揮拍階段支撐腿不同。不同的擊球點產生的不同膝關節旋轉幅度對半月板產生影響。全開式站位在揮拍過程中重心偏向內側，對持拍側內側半月板影響較大，半開式站位在揮拍過程中重心偏向外側，對非持拍側的外側半月板影響較大。結論：不同的網球正手技術動作會對半月板產生不同的影響，這種影響是膝關節的旋轉給半月板帶來的剪切力。未來研究方向：引入有限元模型研究半月板損傷機理可以計算模擬出半月板的應力與應變關系，對發現損傷的力學機制有很大幫助。

網球；半月板結構；半月板損傷；正手技術

與網球相關的膝關節損傷比較普遍，幾乎每五個網球損傷中就有一個損傷位于膝關節處[1]。常見膝關節損傷的病癥有半月板損傷、髕股疼痛綜合癥、股四頭肌腱髕腱炎等[2]。有研究發現網球相關的膝關節損傷中有51.2%的損傷是內側半月板損傷[3]。而這個數字幾乎是所有運動項目中內側半月板損傷發生率平均數10.8%的五倍[2]。半月板損傷會嚴重影響運動員的職業生涯，有研究發現46%的經歷過半月板切除的運動員放棄或減少了體育活動，6.5%的運動員改變了他們的職業[4]。此外，半月板損傷對日常生活也產生了負面影響。有研究報道在診斷后的10至20年間，平均50%的半月板撕裂患者有骨性關節炎，并伴有疼痛和功能障礙，其中年輕患者有老年膝蓋癥狀，且這些半月板損傷的患者占骨性關節炎總數的很大比例[5]。雖然有學者認為網球損傷是由多度使用造成的[6]，但是找到損傷的機制有助于損傷的預防及治療。本研究通過對半月板的結構與功能、半月板的活動規律、網球正手技術動作分析以及正手動作對半月板的影響等幾個方面進行綜述，為分析網球運動員半月板損傷提供參考。

1 半月板的結構

1.1 解剖結構

半月板位于膝關節中，膝關節是位于全身兩個最大骨杠桿（股骨與脛骨）之間的關節，為全身最大且結構最為復雜。它由股骨的內外側髁與半月板的上面、脛骨的內外側髁與半月板下面、股骨的髕面與髕骨的關節面分別組成的脛股關節和髕股關節構成。雖然其關節頭比關節窩大得多，導致膝關節很不穩定，但是卻很少脫位，在很大程度上與膝關節周圍和關節腔內的輔助結構增有關。這些輔助結構包括髕韌帶、脛側副韌帶、腓側副韌帶、腘斜韌帶、膝交叉韌帶、半月板、滑膜囊等。

半月板是在股骨內、外側髁與脛骨內、外側髁的關節面之間的兩塊半月形纖維軟骨板，它們的直徑約為35mm[7]。內側半月板較大，呈“C”形；外側半月板較小，呈“O”形。半月板上面凹陷，外緣較厚，其厚厚的凸形邊緣連接在關節囊上，內部邊緣逐漸變細，沒有與其他組織相連接，兩個半月板的前角和后角均直接附著于脛骨髁間隆起[8]。有研究表明，當半月板受到載荷時，會遠離中心軸，使與骨頭連接的兩角產生拉伸應力[9]。由于內側半月板緊緊地附著在周圍關節囊上，而外側半月板與關節囊的連結松散，所以內側半月板的活動度要小于外側半月板[9]。

由于膝關節的兩個關節面的低耦合度，需要關節周圍的輔助組織進行加固，造成了其復雜的結構特點，使其在運動中易發生不同組織的損傷。

1.2 顯微結構

半月板是一種纖維軟骨結構，由膠原纖維（主要是Ⅰ型膠原）、細胞、蛋白多糖和糖蛋白組成的細胞外基質等構成[8]。半月板的表層結構類似于關節透明軟骨，使半月板可以在股骨與脛骨間進行低摩擦運動[10]。半月板的深層結構由水和高密度的Ⅰ型膠原網構成，大部分的網格排列呈環形方向[11]，這種環形結構增加了半月板的抗壓性，深層與表層之間的中間層以放射狀排列[8]，放射狀結構增加了半月板的抗拉性。半月板各層不同的顯微結構反映了功能適應的區域差異[8, 11]。

2 半月板的功能與運動

2.1 半月板的功能

分析膝關節的形態有助于我們理解半月板的功能。由于膝關節兩個關節面的低耦合度，所以膝關節周圍有很多穩定關節結構的組織。在它的前、后、內、外方向上均有韌帶限制膝關節的移動：髕韌帶從前方加固膝關節；脛側和腓側副韌帶分別從內側和外側加固膝關節；腘斜韌帶從后方加固膝關節并防止膝關節過度前伸；膝交叉韌帶包括前交叉韌帶和后交叉韌帶，均屬于囊內韌帶，分別限制脛骨前移與后移。半月板的形態使其可以加深關節窩，使脛骨關節連結更加適應，增加了膝關節的穩固性。此外，半月板與骨頭緊密連接，使半月板能夠分配載荷，從而減少了脛骨軟骨上的應力。有研究發現，切除半月板后會造成膝關節的退行性病變[12, 13]。半月板被認為在軟骨保護和預防骨關節病方面有重要作用。在膝關節的運動中，半月板也扮演了重要的角色，半月板可同股骨髁一同對脛骨作旋轉運動，增大了關節的運動范圍。

在多年以前，半月板被認為是無功能的，隨著研究的深入發現半月板在膝關節功能解剖與生物力學方面有重要作用[14]，包括承重和膝內減震[15]，同時還起到穩定關節的作用[16]。此外，在關節潤滑營養輸送中的也起到一定的作用，半月板的感官功能和本體感受功能也已經被提出[8]。

2.2 半月板的運動

半月板是一種動力結構，為了能有效地在運動的、有變化的關節表面上保持最佳的承載功能，它們能夠隨著股骨和脛骨的移動而移動，保持與脛骨股骨最大的一致性。當屈膝關節時，半月板滑向前方，當屈膝旋轉時，一個半月板滑向前方，另一個滑向后方。由于半月板隨膝關節運動而位移，因此在急驟強力動作時，半月板來不及復位，容易受到股骨髁的碾壓而造成損傷和撕裂。幾塊肌肉在半月板上有次要附著點：股四頭肌和半膜肌附著在兩塊半月板上，腘肌附著在外側半月板上，通過這些附著的肌肉幫助穩定半月板的位置[17]。

此外，還有研究發現半月板在所有的膝關節屈曲范圍內均可以通過改變它的形狀接受不同角度下股骨髁的形狀[18]。這加強了半月板在不同膝關節的運動中承載負重的能力。在膝關節伸直的情況下，負載幾乎集中在半月板的前角，在膝關節高度屈曲的狀況下，負載則是集中于半月板的后角[18]。

3 網球正手技術與半月板損傷

3.1 網球正手技術動作

在正手技術中，運動員需要根據不同的來球高速奔跑，急停站穩后進行揮拍。正手的拍頭速度是通過全身的動力鏈疊加產生的[19]，每一環節產生的速度，都為下一個環節提供了初速度，最后給拍頭帶來相對高的速度并在拍頭速度最快時撞擊到網球。下肢的膝關節在這一過程中承受了很大的負荷，增加了損傷風險。以下從握拍方式與站位姿勢對網球正手動作進行分析，找出與半月板之間的關聯。

網球正手技術有三種不同的握拍方式：東方式握拍（Eastern grip）、西方式握拍（Western grip）、半西方式握拍（Semi-western grip）。西方式握拍可以給球帶來更多的向上旋轉，東方式握拍給球向前的力量較多，使球的飛行速度加快，但是旋轉減少，半西方式握拍介于前兩者之間[20]。由于西方式和半西方式握拍給網球帶來了馬格努斯效應（Magnus effect），使球在飛行過程中更為穩定[21]。現代網球的正手握拍多采用西方式和半西方式。不同的正手握拍方式有不同的擊球點，與其它兩種握拍方式相比，西方式握拍擊球點的位置在身體較前的位置，東方式握拍擊球點的位置是在身體前方較后的位置，半西方式握拍的擊球點位于前兩者之間[22]。這三種握拍方式下的正手技術對半月板的影響是由于擊球點的不同產生的不同膝關節旋轉幅度。

網球正手技術根據不同的站位分為開放式正手（Open stand forehand）與半開式正手（Square stand forehand），兩種技術的不同在于拉拍階段的站位以及揮拍階段的支撐腿。以右手持拍為例，在開放式站位（Open stand）拉拍階段時雙腿分開，雙腳的連線與球網平行，右腳尖朝向正前方45度，膝關節屈曲，髖關節以及軀干部位轉向右邊，大臂外展，肘關節屈曲，腕關節伸，手部握住球拍，拍面與地面垂直。在半開式站位（Square stand）拉拍階段時，雙腿分開，雙腳的連線與球網垂直，左腳尖朝向正前方45度，膝關節屈曲，大臂外展，肘關節屈曲，腕關節伸，手握住球拍，拍面與地面垂直。在拉拍階段中，兩種站位方式下，膝關節均是處于屈曲狀態。兩種站位的揮拍階段，發力順序均是從下肢開始，接著是軀干最后是上肢。兩種站位產生的不同在于下肢支撐腿的不同，全開式站位是以右腿為支撐腿，而半開站位是以左腿為支撐腿[23]。此外，全開式站位是以右膝關節的內旋產生初始速度，半開式站位是以左膝關節的外旋產生初始速度。兩種正手技術的應用是根據不同的來球路線進行選擇的。來球的落點若靠近兩側邊線，運動員的跑動范圍會增大，運動員會由于體能或球速快等原因，不能及時到位，這時會選擇全開式站位，因為這種站位比半開式站位少一個上步的動作。一般運動員對于身體周邊或者是離球網較近的來球會選擇半開式站位。綜上所述，不同站位的拉拍階段膝關節均有屈曲的動作，揮拍階段中由于下肢的支撐腿不同會對不同側的膝關節產生影響。

3.2 正手技術對半月板的影響

正手技術由于不同的握拍與站位對膝關節產生了不同的影響，以下將從這兩方面對半月板的影響進行綜述。

在兩種不同的站位方式下，正手技術中拍頭速度的來源均是從膝關節的轉動開始的，膝關節不僅需要承受身體大部分的重量還要提供初始的轉動速度，使股骨對半月板不僅有重力產生的壓力，還有膝關節因扭轉給半月板帶來的剪切力[24]。重力作用對半月板的壓力使其遠離中心軸，而半月板的兩個角與脛骨連接，使連接的韌帶上產生高的張力，可能導致半月板的兩個角撕裂[8]。而扭轉產生的剪切力可能使半月板的中心部位破裂。網球拍頭速度較高，需要膝關節提供比較大的初速度，這使作用于半月板上的剪切力更大。此外，膝關節的內旋與外旋只有在屈曲時腓側與脛側副韌帶松弛狀態下才能使發生，而屈曲時的膝關節中半月板受到的壓力是體重的2-3倍[12]，給半月板帶來了很大的載荷。在全開站位中，揮拍階段是以持拍側腿為支撐軸向內轉動膝關節，這會導致重心向內側偏移，使持拍側的股骨對內側半月板的壓力大于外側，由此增加內側半月板的損傷風險。在半開站位中，揮拍階段是以非持拍側腿為支撐軸向外轉動膝關節，這會導致重心向外側偏移，使持拍側的股骨對外側半月板的壓力大于內側，由此增加外側半月板的損傷風險。對內側與外側半月板的研究發現，在大多數活動中，通過內側半月板傳遞的壓力大于外側半月板[25]，且內側半月板與關節囊的連接比外側半月板更為緊密，內側半月板的損傷比外側半月板更多。有關不同站位對半月板的應力分布可以借助有限元模型進行計算，模擬不同的情況下半月板的應力與應變關系，用以確定造成損傷的力學機制。

不同的握拍方式造成了不同擊球點，文獻表明運動員會使用膝關節進行控制揮拍的幅度[26]，這樣會使膝關節產生不同的旋轉角度，對半月板產生不同的影響。但是不同的膝關節轉幅給半月板帶來的應力分布尚沒有文獻報道。

4 半月板損傷機理的研究對網球正手技術的貢獻

與網球正手相關的半月板損傷發生的位置各不相同，有的在內側半月板體，有的在外側半月板體，還有的在內側半月板或外側半月板的前角與后角。不同位置的損傷有不同的致病機理，對應不同的致病機理找出不同正手技術中的特征動作技術可以指導運動員有效地進行損傷預防。

半月板撕裂通常會使膝關節發生絞鎖現象而限制膝關節的自由度，這不僅對運動員的比賽訓練造成影響，給他們的日常生活也帶來了負面作用。臨床上對撕裂的半月板會進行修復手術，但是如果修復情況不盡如人意還需要進行半月板切除手術[27]，切除半月板后膝關節發生退行性病變已經是公認的事實。此外，對撕裂的半月板進行置換手術后膝關節是否有功能障礙還沒有準確的文獻報道。因此有必要對半月板損傷機理進行深入地研究以盡量避免運動員發生損傷。

在與網球相關損傷的治療方面，臨床上對損傷采用的是病理形態學的治療方法，即直接根據病理形態特征進行治療，沒有與損傷機理相結合。這種治療方式可能在運動員重返賽場后復發，因為損傷發生的根本成因是正手技術動作，如果不對技術進行調整，常年的訓練與比賽還會重復造成損傷的動作，最終使損傷再次發生。找到與技術動作相關的損傷機理可以降低治愈后的復發率，同時在進行傳統治療時產生靶點效應，提高治療效果。

5 小 結

半月板在膝關節中起到固定與承重作用，減少了脛骨平臺上受到的壓力與剪切力。半月板的顯微結構顯示其膠原纖維網呈環狀與放射狀排列，可以抵抗壓力與剪切力。網球正手技術有三種不同的握拍方式以及兩種不同的站位方式。不同的握拍技術造成不同的擊球點，不同站位使正手揮拍階段的支撐腿不同。不同的擊球點產生的不同膝關節旋轉幅度對半月板會產生影響。全開式站位在揮拍過程中使重心偏向內側，對持拍側內側半月板影響較大，半開式站位在揮拍過程中重心偏向外側，對非持拍側的外側半月板影響較大。

6 展 望

探尋半月板損傷的發病機理對損傷的防治有重要意義，引入有限元模型研究半月板損傷的力學機制有助于模擬出半月板上應力與應變的關系，有效找出損傷機制。

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A Review of the Relationship Between Forehand Technique and Meniscus Injury in Tennis

ZHOU Jingqiu

Nanjing Sports Institute, Nanjing Jiangsu, 210041, China.

Objective: Meniscus injury is common in tennis. The purpose of this review is to study the effect of tennis forehand on meniscus, to explore the mechanism and regularity of meniscus injury, and to provide help for the treatment and prevention of meniscus injury. METHODS: Literature data were searched and compiled. Result: The coupling degree between articular surface and articular fossa of knee joint is low, and there are ligaments and meniscus around it for reinforcement, but the complex structure increases the risk of injury. The main function of the meniscus is to stabilize the knee joint and disperse the soft weight of the tibia. Its microstructures show that the meniscus has the mechanical characteristics of bearing pressure and shear stress. Tennis forehand technique has three different grip modes and two different stand modes. Different grip techniques result in different hitting points, and different positions make different support legs in forehand swing stage. The different knee rotation amplitude produced by different hitting points will affect the meniscus. During the swing, the center of gravity of the full-open position deviates to the inside, which has a great influence on the inner meniscus of the holding side. The center of gravity of the half-open position deviates to the outside during the swing, and has a great influence on the outer meniscus of the non-holding side. Conclusion: The different effects of tennis forehand on meniscus are due to the shear force caused by knee rotation. Future research directions: introducing finite element model to the study of meniscus damage mechanism can calculate and simulate the relationship between stress and strain of meniscus, which is very helpful to find the mechanical mechanism of damage.

Tennis; Meniscus Structure; Meniscus Injury; Forehand Technique

G804.54

A

1007―6891（2019）01―0030―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2019.01.08

2018-12-01

2018-12-20

2018年江蘇省研究生實踐創新計劃，項目編號：SJCX18-0542。