近10年前交叉韌帶運動損傷研究熱點的可視化分析

季程程，王興，楊鵬飛，張信波

1.上海體育學院體育教育訓練學院，上海市 200438；2.上海電機學院體育教學部，上海市 201306

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament,ACL)在膝關節中有著控制脛骨過度前移，預防膝關節超伸，加強穩定性等重要作用。隨著競技體育的發展，下肢關節損傷在運動損傷中最為常見，而ACL運動損傷已成為膝關節常見的韌帶損傷，極具破壞性[1-2]。有研究報道，全世界每年有超過200 萬例ACL 運動損傷[3]，被視為影響運動員健康、制約運動員職業生涯發展的關鍵因素，需引起運動員、醫務人員以及科研人員的高度重視。

對ACL運動損傷的科學研究，有助于減少運動員ACL運動損傷的發生，保障運動員的訓練安全，提高競技水平。本文以Web of Science 數據庫中收錄的相關文獻為研究對象，使用CiteSpace V 可視化分析工具，通過分析科學知識圖譜，探討ACL運動損傷的研究思路和趨勢，剖析研究動態和熱點，以期為后續研究提供理論依據。

1 資料與方法

1.1 數據來源

本研究以Web of Science 數據庫中的核心合集為來源數據庫進行檢索。在主題詞一欄輸入TS=anterior cruciate ligament OR ACL，得到11 200 條記錄，記錄為#1；在主題詞一欄輸入TS=sports injury OR exercise injury OR athletic injury，得到19 866 條記錄，記錄為#2；最后組配#1 和#2，組配檢索式選擇“AND”，最終得到1844 條文獻記錄。所有檢索語言為“English”，文獻類型為“Article”，檢索時間跨度為2009 年至2018 年，檢索與下載日期為2019 年1 月16日。

1.2 方法

本研究采用基于Java 平臺的CiteSpace V(版本號5.1.R6.SE.8.1.2017)的可視化軟件繪制科學知識圖譜，適用于多元、分時、動態復雜的網絡分析[4]。在CiteSpace V 軟件中，分別以國家/地區、機構、作者和關鍵詞為節點，時間設置為2009 年至2018 年，時間區間間隔選擇1 年，在閾值選項中選擇“Top N per slice”，閾值設定為50，運行軟件繪制知識圖譜。并對高頻關鍵詞節點(引用歷史)中的高被引文獻進行深入分析，總結近10年該領域研究的熱點內容。

2 結果

2.1 文獻分布

2.1.1 發文量

2009 年至2018 年ACL 運動損傷研究的發文量呈持續上升趨勢(圖1)。從2009 年的110 篇到2018 年的298篇，發文量增長了兩倍多。

膝關節是人體結構最為復雜的承重關節，ACL作為膝關節內重要結構，運動損傷后可直接導致膝關節不穩，嚴重影響人們的生活以及運動員的競技水平[5]。因此，ACL運動損傷越來越受到研究人員的重視，進而帶動該領域的研究，研究成果逐年增加。

圖1 2009年至2018年相關研究發文量

2.1.2 國家/地區

2009 年至2018 年共有45 個國家/地區發表過關于ACL運動損傷的文獻。見圖2。

發文量最多的國家為美國(924篇)，占總發文量的50.11%；其次是澳大利亞(146 篇)；瑞典緊隨其后(96篇)；英格蘭、加拿大、意大利、挪威、德國、日本和荷蘭分列第4～10位。

從文獻的中心性看，美國最高(0.47)，澳大利亞和英格蘭并列第二(0.22)，意大利第三(0.14)。瑞士和巴西的發文量雖然沒有進入前10位，但文獻中心性為0.06和0.03，排在第7位和第10位。

不論是發文量還是中心性，ACL運動損傷領域研究以歐美發達國家/地區為主，處于全球領先地位。反觀我國，對ACL運動損傷研究起步較晚，并且受限于經濟發展水平、科技水平、文化、語言等差異，在該研究領域與歐美發達國家存在一定的差距。我國從2012 年開始有相關文獻發表以來共有33 篇文獻發表，發文量排在第14位，與近年來我國不斷加強國際間的交流與合作密切相關。因此，不斷加強各國之間的合作，對于提高我國的科研水平至關重要。

圖2 2009年至2018年發表相關文獻的國家(地區)分布

2.1.3 高產機構

俄亥俄州立大學發文(104篇)位列第一，其次為北卡羅來納大學(73 篇)，第3 位的是美國辛辛那提大學(59 篇)。發文量前10 的機構當中有7 所來自高校，3所來自醫院或者醫療機構，高校是ACL運動損傷研究的主要機構；有8 所在美國，澳大利亞和挪威分別有1所，體現出美國在該領域研究的領先地位。見圖3。

2.1.4 作者

前10 位高產作者中，有6 位來自美國，2 位來自挪威，2 位來自丹麥。其中，來自美國梅奧醫學中心的Hewett T E 教授(78 篇)居首，主要研究領域為物理醫學與康復、生理學與生物醫學工程，特別是在ACL運動損傷和康復有較為深入的研究；其次為辛辛那提兒童醫療中心運動醫學部實驗室主任Myer G D 副教授(56 篇)，主要研究領域為損傷生物力學、兒科運動科學以及預防醫學等領域；來自美國海波特大學的Ford K R副教授發文36篇，主要研究領域為膝關節損傷風險、ACL運動損傷預防以及膝關節運動生物力學研究。見圖4。

圖3 2009年至2018年發表相關文獻的機構分布

值得注意的是，高產作者之間有著一定的合作聚類。以高產作者Hewett T E、Myer G D、Ford K R 等為主的學術共同體合作密切，成為該研究領域最為活躍的研究團隊，主要研究運動員ACL運動損傷的預防與康復、膝關節神經肌肉訓練(neuromuscular training,NMT)，提出運動員通過加強NMT，可以降低膝關節和ACL 運動損傷的發生率。其次是以Snyder-Mackler L、Engebretsen L、Risberg M A 等為主的學術共同體，他們的研究涉及半月板撕裂的恢復、ACL運動損傷后的重建以及膝關節骨性關節炎的臨床試驗，提出在ACL運動損傷后的恢復階段，肌肉力量的恢復和下肢的動態穩定性至關重要，在標準的康復治療過程中加入漸進式離心和向心運動可以改善前交叉韌帶重建(ACL Reconstruction,ACLR)后的功能。

圖4 2009年至2018年相關研究高產作者分布知識圖譜

2.2 研究熱點

對高頻關鍵詞進行分析得到本研究關鍵詞知識圖譜(圖5)，經過分析歸類，可將關鍵詞分為3類，分別指示研究對象、研究內容和研究手段(表1)。

ACL運動損傷的研究對象多以運動員為主，特別是足球運動員，說明足球運動員是ACL運動損傷高發人群之一，這與足球運動強度大、對抗激烈、常伴有身體接觸、可能增加ACL運動損傷發生幾率的特點有關。其次重視女性運動員ACL 運動損傷以及ACL 運動損傷的男女差異。同時，可能是由于歐美等國家對運動員的培養大多以學校為依托，因此ACL運動損傷的研究對象也常為青少年和兒童。

ACL運動損傷的研究內容，多從損傷機理、損傷預防、康復治療等方面進行深入研究。ACLR 后的康復治療、NMT 對ACL 的作用以及ACLR 后重返賽場等方面是主要的研究方向。

ACL運動損傷的研究手段多為借助生物力學、運動醫學等學科先進的測量和分析手段。

圖5 2009年至2018年ACL運動損傷研究關鍵詞共現圖譜

3 前交叉韌帶運動損傷研究進展

3.1 機理

ACL運動損傷的機理多從解剖學或生物力學角度出發進行研究，有著較為豐富的研究成果。Powers[6]在一項研究膝關節內切運動的報道指出，髖關節冠狀面做內收運動，導致膝關節外翻角度增加，同時增加ACL 運動損傷的風險。Yu 等[7]認為，起跳后著地過程中髖關節和膝關節屈角減小是導致ACL運動損傷的危險因素，這種肢體位置對韌帶等約束關節活動的組織施加更大的負荷。Hewett 等[8]則認為，膝關節在任何平面上做超出正常生理范圍的運動都可能導致ACL運動損傷。雖然大部分導致ACL運動損傷與下肢的生物力學和運動學有關，但有一些學者認為，上肢的運動也可能增加膝關節外翻角度，使膝關節負荷加重導致ACL運動損傷[9]。

除了考慮肢體位置因素以外，一些學者認為ACL運動損傷與下肢神經肌肉控制有關，如股四頭肌、腘繩肌肌肉活性等[10-12]。

性別不同，ACL運動損傷的概率不同。女性的生理特點決定女性ACL運動損傷要多于男性，如關節松弛、解剖結構差異、雌性激素的分泌等[13]。Voskanian[14]通過研究證實此觀點，發現女性運動員ACL運動損傷的風險是男性的3.5 倍。除生理差異外，神經肌肉適應能力以及生物力學等方面的差異也會造成女性ACL運動損傷率高于男性[15]。

3.2 預防

3.2.1 安全教育

在預防ACL運動損傷方面，對運動員進行安全教育能起到良好的警示作用[16]。Griffin 等[17]在“預防籃球運動員ACL 撕裂計劃中”提出“亨寧方案(Henning Program)”，該方案通過播放預防ACL 運動損傷的視頻對運動員進行教育和指導，糾正可能給ACL帶來損傷的錯誤技術動作，以避免ACL運動損傷，通過這種教育方法，使ACL運動損傷率降低89%。Iversen等[18]在一個賽季中對133 例籃球運動員和12 例教練員進行ACL 的構造、功能、損傷的機理和預防等方面的教育，加深運動員和教練員對ACL的認識，并且在運動中有意識地加強對ACL 的保護，以減少損傷。Omi等[19]的研究也證實安全教育對運動員預防ACL運動損傷具有積極作用，可以顯著降低ACL 運動損傷的發生率。

表1 2009年至2018年ACL運動損傷高頻關鍵詞分類

3.2.2 合理的熱身活動

在進行體育運動前或賽前進行特定的熱身活動可以顯著降低ACL 斷裂的風險[20]。Donnell-Fink 等[21]對24 項預防膝關節和ACL 運動損傷有效性研究的Meta分析發現，通過預防性的熱身活動可以減少26.9%的膝關節損傷和50.7%的ACL斷裂。

表2 歸納總結了預防ACL 運動損傷不同的熱身方案。這些熱身方案對ACL 運動損傷有很好的預防作用[16]。

這些熱身方案適用于足球、籃球、手球等多種運動，包括平衡、力量、彈跳、跑步和靈敏訓練等，訓練的目的是為了減少膝關節運動時產生外翻和內旋力矩的峰值，降低運動中ACL運動損傷的發生率。

3.2.3 NMT

NMT 是運動員利用關節對空間位置的感覺信息促進關節周圍肌群協調發力的訓練方法，該訓練方法能有效預防ACL運動損傷并且提高運動能力[26]。訓練內容主要包括肌肉力量訓練、平衡訓練、靈敏性訓練、快速伸縮復合訓練、近端控制訓練等。Simon等[27]的研究表明，NMT 使ACL 運動損傷降低42%，并且在每次NMT 持續10～15 min、每周2～3 次、每周訓練總時間達到30～60 min 的情況下，對運動員ACL運動損傷具有最佳的預防效果。

肌肉力量訓練在運動訓練中必不可少，同時對關節扭傷等運動損傷具有良好的預防效果。Hopper等[28]對23例女子青少年籃網球運動員進行下肢生物力學的研究發現，在進行6 周的力量訓練后，籃網球運動員起跳后著地時下肢的生物力學特征改善，ACL運動損傷的風險降低。平衡訓練可以提高膝關節的穩定性，增強膝關節神經肌肉本體感覺控制能力，Myer等[29]對18例高中運動員進行下肢生物力學研究發現，經過18次的平衡訓練后，運動員在一些具有一定危險性的動作中減少了膝關節的外翻，對預防ACL運動損傷具有積極效果。靈敏訓練是運動過程中速度和身體協調能力的結合，當神經接受到信號時，機體表現出快速變向和急停、加速的能力。Wilderman 等[30]通過對30 例籃球運動員側步旋轉過程中膝關節的運動研究發現，通過6 周的靈敏訓練可以使機體在變向運動中提高股二頭肌的活性，以降低ACL運動損傷的危險?？焖偕炜s復合訓練可以加快肌肉收縮速度，更加精準地調節神經系統對肌肉的控制，有效增強運動員的神經肌肉控制能力。Myer 等[29]的研究發現，快速伸縮復合訓練，可以使運動員在著地時減少膝蓋的外翻和下肢與地面的接觸力，達到保護膝關節的作用。膝關節近端控制訓練可以提高膝關節近端組織結構的穩定性，減小運動員單腿下蹲時膝關節外展偏移的角度，使下肢運動學做出積極改變[31]，包括核心穩定性訓練、髖關節冠狀面穩定性訓練等[32]。

雖然大量研究證實NMT 可以有效預防ACL 運動損傷，但進行單一項目的NMT 對預防膝關節ACL 運動損傷的效果不佳[33]。在訓練中，將肌肉力量訓練、靈敏訓練、平衡訓練、快速伸縮復合訓練、近端控制訓練等多項訓練相結合進行綜合訓練，有利于降低ACL運動損傷發生率，并減少二次損傷的發生[34]。

不同年齡階段的運動員進行NMT 對預防ACL 運動損傷的效果不同，年輕運動員進行NMT 的效果好于年齡大的運動員。Myer 等[35]通過對14 項符合納入標準的臨床試驗進行Meta分析發現，通過NMT，14～18歲和19～20歲的女性運動員比20歲以上的女性運動員ACL運動損傷風險分別降低72%和52%，這是因為感覺運動功能在個體處于發育期時更具適應性，運動員在十幾歲時開始進行NMT效果更好[36]。

表2 預防損傷熱身方案

3.3 康復治療手段

韌帶具有自我修復能力，如果患者對運動沒有過高要求，且韌帶未發生完全斷裂或損傷程度較輕，可以選擇保守治療，治療方法包括制動和康復訓練等[37]。對于較為嚴重的損傷如ACL斷裂等，手術治療是運動員大多采用的治療手段。有研究顯示[38-40]，65%運動員在ACL運動損傷后選擇ACLR 治療，可以有效避免膝關節軟骨、半月板及周圍韌帶的牽拉引起的繼發性損傷。

ACLR 后股四頭肌肌力明顯下降，膝關節穩定性降低，可能會導致較差的恢復效果和二次損傷，因此，恢復股四頭肌的強度和力量是ACLR 康復治療的重點[41]。Gulcan 等[42]在對48 例經過ACLR 的患者研究發現，在術后早期對股四頭肌進行向心、離心等速訓練可以有效促進股四頭肌肌力的恢復，在術后第12周和第24周股四頭肌力量分別增加28%和31%，同時改善股四頭肌的最大自主等長收縮。祁奇等[43]研究發現，肌內效貼可以提高股四頭肌向心、離心收縮肌力，對ACLR 康復治療有一定的積極作用。為了使ACLR 效果最大化，Failla 等[44]研究發現，術前的康復治療同樣至關重要，在ACLR前進行漸進強化和NMT等康復手段，術后再進行標準的康復治療，使得2 年后ACL恢復效果更好。

3.4 ACLR后重返賽場

恢復到ACL運動損傷前的運動水平是運動員進行康復治療的主要目標，Culvenor 等[45]研究認為，一般預期術后6～12個月運動員可重返賽場，但實際上只有不到2/3 的運動員在1 年內重返賽場。運動員ACL 運動損傷康復后重返賽場主要受手術情況、性別、年齡、心理、運動項目、運動水平、神經肌肉以及生物力學等多種因素影響[46]。

Lai等[47]在對優秀運動員ACLR后運動恢復率的研究發現，一些優秀運動員ACLR 的恢復率為83%，其中大部分在術后6～13個月重返賽場，具有更高水平的精英運動員更有可能恢復到原有的運動水平，但是有5%的運動員ACL 移植物會發生斷裂。而Nagelli 等[46]的研究發現，將從事高風險運動的運動員重返賽場的時間推遲到ACLR 2 年后，更有利于膝關節恢復穩定性，并且通過隨訪調查，ACL再次受傷的幾率顯著降低。在運動員的年齡差異方面，年齡較小的運動員ACLR 后恢復更快，效果更好。Chicorelli 等[48]在對14歲以下骨骼不成熟運動員的研究發現，96%的運動員能夠恢復到原運動水平，50%的運動員能在術后9 個月重返運動，85%的運動員在術后12個月重返運動。

運動員重返賽場的標準，單純用時間因素來判斷無法保證運動員的神經肌肉控制能力能否充分保護ACL[46]。運動員在康復階段，通過進行力量、耐力、靈敏以及速度訓練，結合肌肉力量測試、國際膝關節文獻委員會膝關節主觀評分表以及功能性跳躍測試，并根據運動員實際情況可確定能否重返賽場[49]。ACLR 的恢復情況也可以借助儀器進行精確評測，磁共振能用于患者的臨床測試，該測試通過使用磁共振對移植體進行評估，幫助確定運動員重返賽場的適宜時間[50]。

隨著測試手段的不斷進步，肢體對稱指數(limb symmetry index,LSI)測試受到學者的關注，該測試用于衡量運動員的康復情況，通常安排在術后5～10個月進行，在6 個月進行居多[51]。測試內容主要包括膝關節屈伸力量、垂直跳躍、跳遠、側跳等。LSI(%)=患肢測試結果/健肢測試結果×100%，LSI≥90%是最常用的標準通過值[52]。運動員達到測試標準值可以提高運動員重返賽場的幾率，并可以顯著降低移植物再次斷裂的風險[51]。有研究發現[53]，對于優秀運動員，沒有達到測試標準值使得移植物再次發生斷裂的風險是其他運動員的4倍。

4 小結

近10 年來，ACL 運動損傷研究發文量呈現逐年增長的趨勢；美國等歐美發達國家(地區)以及各類高校是該領域研究的中堅力量，我國在該領域研究起步較晚但潛力巨大；高產作者之間有著較為廣泛的合作，為該領域研究的交流與合作打下很好的基礎，對ACL運動損傷研究做出重要貢獻。

ACL 運動損傷研究緊緊圍繞損傷機理、損傷預防、康復治療等方面進行深入研究。不同學者對ACL運動損傷的原因有不同的闡述，但女性損傷率遠高于男性已達成共識；安全教育、NMT以及FIFA 11+等熱身活動方案對預防ACL 運動損傷有著積極作用；ACLR 通常是運動員選擇的治療手段，可有效避免繼發性損傷，恢復股四頭肌的強度和力量是ACLR 后康復治療的重點，術前的康復治療同樣至關重要。

運動員重返賽場受多種因素影響，康復治療的時間可作為參考依據但過于單一，可借助一系列測試和先進的科學儀器進行綜合判斷，LSI測試受到關注。