滑雪運動員踝關節損傷研究進展

張春雷,母心靈,楊昊飛,厲陽,蔡東良,嚴磊,馬海龍,王凱,黃萬新

(1.河南省胸科醫院 鄭州大學附屬胸科醫院 骨科,河南 鄭州 450008;2.鄭州市中心醫院 骨科,河南 鄭州 450007;3.鄭州市骨科醫院 a.骨病骨腫瘤Ⅱ科;b.小兒骨科Ⅱ病區;c.頸肩腰腿痛科,河南 鄭州 450044;4.鄭州大學體育學院,河南 鄭州 450044;5.鄭州市第一人民醫院 骨科,河南 鄭州 450004)

2022年北京冬奧會雪上項目包括7個大項:跳臺滑雪、越野滑雪、單板滑雪、 高山滑雪、北歐兩項、冬季兩項、自由式滑雪。雪上項目速度較快,對回轉、滑降、跳躍、搖擺、落地等技術要求精細復雜,運動員落地姿勢、搖擺動作要領掌握不當及重心控制不穩時,容易超出踝關節生理解剖和運動生物力學所能承受的限度,出現踝關節扭傷或者骨折。因此,踝關節運動損傷已經成為了雪上項目醫務保障工作中面臨的嚴重問題之一[1]?；┻\動員出現踝關節損傷后,早期可以因為踝關節周圍骨與軟組織的創傷導致滑雪者不能正常參加滑雪訓練并且在比賽中動作執行能力下降、成績下滑。如果損傷不能及時治療,運動員晚期可能會出現踝關節習慣性損傷和運動能力的永久減弱等[2]。本文旨在通過對滑雪導致的踝關節損傷相關研究進行梳理,尋找滑雪運動中出現踝關節損傷的主要原因,積極制訂踝部傷病防治策略,為減少滑雪訓練和比賽中踝關節的損傷發生率提供有益參考。

本研究利用計算機檢索百度學術、中國知網、萬方醫學網、PubMed、Web of Science數據庫,英文檢索詞“snowboard”“winter ski sports”“epidemiologic”“ankle injures”“injury mechanism”;中文檢索詞為“滑雪”“流行病學”“踝關節損傷”“損傷機理”。檢索時限為1950—2022 年,共檢索到86篇文章,去除無法獲取全文和重復研究的文獻,篩選后最終納入45篇文章。

1 滑雪愛好者踝關節損傷現狀分析

高奉等[3]對中國單板滑雪跨界跨項國家集訓隊首個雪季的損傷調查分析發現244名運動員中軀干損傷最多(28.43%),踝關節也是損傷頻率較高的部位,達到了4.79%。踝關節損傷最多的類型為肌肉拉傷。提出教練員要重視對運動員訓練后出現的肌肉損傷及時進行物理治療并調整訓練方案,防止運動員出現過度運動損傷。Coury等[4]對在美國蒙大拿州北部落基山脈一處滑雪勝地1995—2000和2009—2010雪季參加滑雪的1 593位有明顯外傷的滑雪運動員進行了分析,發現在單板滑雪運動員中,手腕損傷占所有損傷的18%,腳踝占13%。1995—2000雪季雙板滑雪運動員損傷前3位為下肢的膝關節(42.8%)、大腿(14.8%)和上肢的肩關節(11.8%),而踝關節患病率為3.6%。然而10 a后的2009—2010雪季,踝關節損傷發病率升高,達到了8.0%,發病率上升到了第3位。進一步的研究發現踝關節損傷發病率增高主要是由于部分滑雪初學者的肌肉力量、平衡能力、爆發力差,以及神經肌肉不協調。Kirkpatrick等[5]在對1988—1995雪季,從美國科羅拉多州12個滑雪場收集到的3 213例單板滑雪損傷病例的分析發現491例(15.3%)為踝關節損傷,包括216例(44%)骨折和255例(52%)軟組織扭傷。進一步研究發現,踝扭傷會減弱肌肉-肌腱的本體感覺,產生疼痛、無力、踝關節不穩和失控等多種癥狀,進而影響滑雪者運動時的平衡以及對滑雪姿勢的控制。在高山滑雪中踝關節急性損傷的發病率也很高,僅次于膝關節損傷,占所有高山滑雪運動員損傷的32%[6]。Jung等[7]采用Pontryagin’s最小原理計算了7種不同地形狀況時不同真實風場下的滑雪板迎風角度和身體滑行角度,以了解風是如何影響跳臺滑雪運動員的飛行姿勢和落地穩定性的,通過計算得出了滑雪板最佳迎角,以及身體與滑雪板的最佳夾角。并提出減少運動員踝關節損傷發生率有效辦法之一為通過對下肢運動鏈的適應性訓練,提高運動員足踝部位的感覺器官以及運動能力的極限,強化落地技術動作,從而更好地預防踝關節損傷。

滑雪相關運動損傷的研究在歐美國家開展較早。1959年Erskine[8]發表了題目為“滑雪損傷機制”的文章,分析了滑雪損傷的發生率、損傷部位和潛在原因。近年來,隨著滑雪場所的升級、滑雪器材的更新換代,滑雪比賽規則的改變,有關滑雪導致的踝關節損傷的研究也得到了深入開展。

產生滑雪相關踝關節損傷的原因包括了內因(滑雪者的性別、雪齡、體重指數、性別、下肢肌肉力量、踝關節活動度、心理狀況、技術熟練程度、肢體對稱指數等)和外因(風速、雪的蓬松度、含水量以及顆粒大小、場地光線、滑雪裝備、教練能力、康復師和隊醫的醫務保障能力、雪聯規則等)。對各種危險因素的歸類總結有助于深入了解滑雪愛好者踝關節損傷的生物力學機理,從而更有效地制訂傷病預防策略。

1.1 內部危險因素

內部危險因素通常包括運動員自身解剖特點、運動水平和飲食結構等,這些因素在滑雪運動損傷中起直接或間接影響。Raschner等[9]根據不同雪上項目的特點把各種類型的滑雪運動分為:(1)力量相關運動(高山滑雪)。(2)耐力相關運動(冬季兩項、越野滑雪和北歐兩項)。(3)技巧相關運動(自由式滑雪、單板滑雪和跳臺滑雪)。在技巧類雪上項目上,身高和體重大的運動員更容易發生踝關節損傷。但是對于參加競速類雪上項目的人來說,更大的體重和較低的身高卻可以減少踝關節傷病的發生率。研究表現,體型“扁寬”的低體重跳臺滑雪運動員踝關節損傷患病率較低[10]。初學者在單板滑雪時最容易傷到踝關節,但是踝關節受重傷的人往往是那些經驗豐富的單板滑雪老玩家。分析發現體重指數大、年齡大、雪齡長、會做空翻抓板等高難度動作是這些單板滑雪資深玩家的主要特點,他們年輕時接受過專業的訓練,年齡大了以后內心依然渴望做刺激性的滑雪動作,所以踝關節受到的傷害往往也更嚴重[11]。例如喜歡極限運動的世界著名車王舒馬赫2013年在他42歲時在法國一個高難度的滑雪道滑雪時受重傷,成為植物人,這表明隨著年齡增長,運動員做高難度運動時的身體控制能力會明顯下降。通常教練會通過選拔體型特征完全符合其參與的滑雪項目動作需求的滑雪運動員來降低傷病率,但體型的種類和評價指標很難標準化,并且體型只是滑雪運動員運動過程中致傷因素之一,滑雪時肌肉的狀態也會影響到運動員滑雪技術動作的協調性,Steidl-Müller等[12]對高山滑雪的研究顯示:持續高強度比賽會導致高山滑雪運動員出現肌肉疲勞,增加運動員在訓練比賽中踝關節受傷的風險。此外雙下肢力量差距過大也會增加滑雪運動員訓練和比賽中踝關節受傷的風險。Leister等[13]在對76例滑雪運動員損傷的分析發現:足踝損傷占傷員總數的24.6%,是最常見的損傷之一。通過對訓練中肢體對稱指數的監測發現,如果能及時調整訓練方案改善雙下肢力量的不平衡就可以有效減少滑雪時踝關節受傷的風險。但是肢體對稱指數的安全閾值不是固定的數值,與運動員的年齡,以及所參加的滑雪項目的強度和技巧難度系數也有很大關系。在教練、體能師的科學訓練以及康復師、隊醫的個體化醫務保障下滑雪運動員通過循序漸進的提高滑雪比賽強度,及時調整心理狀態、逐漸增強做滑雪技巧動作時的自信心可以降低踝關節受傷的風險。對1 660名滑雪、登山、賽車等極限運動愛好者的研究顯示:滑雪參與者的自信心值最高,優秀的滑雪運動員往往能夠更好的控制情緒并承擔更復雜和難度更高的動作所帶來的巨大運動損傷風險[14]。滑雪者的肌肉力量和飲食營養也存在密切聯系。從季前賽到賽季結束滑雪運動員的神經肌肉效率在增加、體重在下降,需要在賽季的不同時期適當調整隊員的營養策略,提高滑雪時肌肉的爆發力和耐力,增強肌肉在高強度運動時對姿勢的控制力,進而減少踝關節等損傷的發生[15]。

1.2 外部危險因素

外部危險因素則包括動作難度、賽場結構、環境、比賽規則和裝備性能等,以高速、壯觀的跳躍和空翻等復雜的技巧動作組合為特征的雪上項目,其運動模式很容易造成滑雪運動員踝關節損傷。運動員滑雪時在發力滑行和轉彎、著陸等時候足踝部承受的沖擊力都會成倍增加。Palmer等[16]的研究顯示,大多數(58%)滑雪運動員的損傷機制還是以碰撞、跌倒等直接接觸為主。35%的滑雪者與靜止的物體(雪地、護欄、廣告牌等)直接撞擊后受傷,11%與其他運動員碰撞后受傷,非接觸外傷不足11%?；┌迨腔┻\動員的主要裝備,改變滑雪板的形狀和材質的參數可以減小骨折、軟組織扭傷等的發生風險。例如在高山滑雪中使用形狀較小且輪廓寬度減小的滑雪板,可減少自轉向效應,有助于減少滑雪板-雪地之間的相互作用。此外,形狀較小的滑雪板可以減少轉彎時地面的反作用力,對預防滑雪者受傷具有積極作用[17-18]?；┬慕Y構和材質與滑雪運動員的踝關節損傷發生率有著密切的關系,在單板滑雪運動員中踝關節骨折占到了所有下肢骨折的53%,其中最常見的踝關節骨折是Lauge-Hansen分型中的旋后外旋型,根據受傷機制分析:單板滑雪運動員的雪靴固定在滑雪板上,多數是以后仰姿勢跌倒,踝關節容易出現過度內翻、外翻或跖屈,導致踝關節韌帶、跟腱和腓腸肌損受傷[12,19]。但是在跳臺滑雪等雙板滑雪項目上,運動員使用的是鞋幫更高的硬質雪靴,踝關節受到的保護更好,因此踝關節損傷的比例明顯低于膝關節[12,20-22]。一段時間內很多國家出現了優先選拔體重低的跳臺滑雪運動員,造成了運動員傷病逐年增加的現象。為了避免犧牲運動員健康以追求更長的空中飛行時間現象,國際雪聯在跳臺滑雪運動中規定,滑雪運動員的體重必須達到一定標準才能參賽[10]。另外訓練和比賽的日程安排,環境因素(雪的蓬松度、含水量、顆粒大小和風速等),教練執教水平,比賽規則或滑雪服的風阻和雪板的重量、韌性、形狀等都會對踝關節的運動損傷造成影響[23]?；﹫龅氐慕Y構和設計特點也是引起滑雪運動員踝關節損傷的因素,例如高山滑雪是下坡路線最長(2 000～4 500 m)、垂直落差最高(男子800～1 100 m,女子450～800 m)的項目,比賽中滑雪者的最高速度可超過140 km·h-1(平均速度也可以達到95至105 km·h-1)。這些特點導致高山滑雪運動員有很高的踝關節損傷發生率[24]。在自由式滑雪時,大多數踝關節外傷都與跳躍、旋轉等動作相關的跌倒和碰撞引起。在3個自由式滑雪世界杯賽季(2006—2009)中,起飛和著陸過程中的技術錯誤是造成傷害的主要原因[25]。此外,比賽時間的不合理也可以導致踝關節損傷風險增高,例如,在2012年因斯布魯克YWOG期間的高山滑雪比賽中,6場比賽在8 d內舉行,運動員經常參加多個項目的比賽。身體和精神疲勞可能會增加受傷風險[26]。在跳臺設計和建造中除了要注意簡化坡道構造、減少焊接點、提高金屬防腐等級,還要考慮到降雪的不均勻分布對跳臺力學強度的影響[27]。溫哥華冬奧會跳臺滑雪場在建設選址前期首先調研了跳臺局部的風速、間隙風、斜坡流和背風旋渦等[28]。索契冬奧會滑雪場建設時分析了引起滑雪場跳躍復合區邊坡失穩的關鍵因素,提出了對場館建設的建議,以減少滑雪者膝、踝關節等身體損傷的風險[29]。

2 滑雪運動員踝關節損傷的預防策略

預防踝關節的損傷需要從危險因素產生的原因分析,然后從生物力學的視角制訂預防踝關節傷病的策略。首先,要明確診斷(急性慢性、嚴重程度、具體部位);其次,分析造成損傷的原因,從生物力學的角度分析損傷機制;最后,制定和落實預防踝部損傷的措施并及時進行效果評估[30]。

2.1 落地時足踝承受沖擊負荷的監控

監控運動員在滑雪不同階段、不同運動模式時對足踝沖擊負荷影響最大的變量,有效減少足踝部的沖擊載荷,有助于預防滑雪運動員的損傷。Bessone等[31]在滑雪訓練過程中,使用放置在滑雪板上的慣性運動單元和滑雪靴內的無線壓力鞋墊,分析跳臺滑雪著陸期間滑雪板位置與滑雪靴內足踝部承受的沖擊載荷之間的相關性,從而評估著陸期間滑雪板俯仰角度大小和滑雪運動員足踝部負荷的變化。在雙板滑雪超級大回轉中,把慣性運動單元放置在胸椎和骶尾部,滑雪靴內放置無線壓力鞋墊。分析運動員站立高度與踝部承受的沖擊載荷的變化,評估超級大轉彎期間身體高度和滑雪運動員足踝部負荷的變化[32]。而Bessone等[33]使用可穿戴傳感器監測跳臺滑雪運動員以不同姿勢落地時踝關節所承受負荷的情況時,發現迅速和輕柔的動作更安全,不需要嚴格限制飛躍姿勢。監控落地及快速轉彎時踝關節承受沖擊負荷的預防傷害策略,對于滑雪運動員意義重大。教練員可以通過對滑雪者踝關節所承受負荷的監控、調整訓練過程中的技術動作質量,從而制訂合理的訓練措施,更好地預防踝關節損傷。

2.2 通過儀器動態監測運動姿勢及時反饋調整訓練

對滑雪者訓練的負荷、疲勞情況用設備進行監測,有利于滑雪者學習掌握難度大的技術動作。過去,使用儀器對訓練進行監控并沒有成為大多數滑雪訓練和比賽的常規內容。教練多是通過觀看滑雪視頻對訓練進行反饋,存在著拍攝角度和觀察者主觀判斷的誤差,很難量化滑雪技術動作的矯正程度[34]。有些研究者在滑雪板和滑雪服安裝了一些無線感應設備并運用到常規訓練中,動態監測運動員的動作和姿勢。Brock等[35]通過可穿戴設備獲得跳臺滑雪運動員起跳時的相對速度、身體和滑雪板的角度、滯空時間、著陸后滑行時間等數據,并把數據反饋給教練組,通過該反饋系統可以幫助隊醫、康復師、教練個體化的糾正隊員的訓練計劃。當運動員動作和姿勢出現明顯異常時,往往提示其運動表現能力下降或出現了運動疲勞。Choi等[36]使用可穿戴慣性測量單元傳感器觀察耐力運動越野滑雪時,運動員在傾斜雪道上的下肢關節活動,可以更逼真的詳細分析滑雪者的運動姿勢,研究者發現在指導運動員訓練時,增加下肢關節活動度和角速度可以減少肌肉疲勞,降低髖關節踝關節損傷發生率,有助于改進教練和運動員訓練計劃,提高滑雪成績。

2.3 運動保護裝置的合理使用

隨著雪上項目對速度和翻轉技巧的要求逐步提高,如何合理使用各種傷病保護裝置也越來越重要。目前,訓練及比賽中使用肌內效貼降低踝關節損傷的發生率已經在滑雪項目中得到公認[37]。對于有踝關節損傷病史的滑雪運動員,為了降低再次發生踝部扭傷的概率,在激烈運動前最好及時使用肌內效貼;另外,改進滑雪跳臺或者滑雪場的設計,幫助降低滑雪者踝關節與場地直接接觸時承受的能量,提高滑雪者的落地穩定性,可以明顯降低踝關節損傷發生率。在不嚴重影響滑雪時腳踝靈活性的前提下提高雪鞋的硬度和鞋幫高度也能有效減少踝關節的損傷發生率[38]。當滑雪運動員在完成復雜空中動作后,踝關節很容易出現沖擊損傷,研究者總結了很多有效的保護方法,如先采用威亞懸吊和滑輪的方法進行落地過渡練習,教練員通過事先捆綁在隊員軀干上的繩索在隊員訓練動作出現嚴重失誤時及時施加保護,再通過風動訓練學習不同風速和風向下滑雪運動員空中動作的控制,最后在較低的跳臺完成完整的滑雪[39]。在滑雪場地使用現代化的滑雪設備和優化雪道的斜坡形態可以在一定程度上降低滑雪者踝關節受傷的風險[40]。

2.4 骨骼肌肉系統和心理的評估調整

骨骼肌肉系統保持良好的柔韌性、耐力、肌力、平衡力等功能狀態,在踝關節損傷預防中非常重要。使用節段相位角來對跳臺滑雪運動員身體對稱性進行監測,評估和調整滑雪者的雙下肢運動能力以及體脂變化,對力量和柔韌性等功能狀態偏弱的肢體在訓練時提高肌肉訓練強度,可以提高完成技術時的身體穩定性,降低踝關節損傷發生率[41]。通過對滑雪運動員體型、生理功能、運動表現能力和心理狀態的及時評估和干預可以幫助減少踝關節損傷的風險[42]。通過對247名世界青年奧運會運動員的賽前健康評估研究發現:結合運動員的年齡、性別、身體特征、生理成熟度和心理狀態做好賽前健康評估,然后根據運動員能夠適應的最大體育活動能力,量身定制的個體化訓練和比賽方案可以更好的循序漸進的提高運動員的競技能力,降低損傷發生率。實現讓運動員、家庭和教練放心參與體育活動的目標。研究還指出賽前健康評估可能需要持續跟蹤和監測才能及時做出調整[43]。能夠更好地控制情緒的滑雪運動員自信心值也高,可以承擔更大的運動風險,訓練和比賽中往往也能做出難度更大的動作,技術提高的也更快[14]。

3 小結

踝關節是滑雪運動員下肢損傷的主要部位之一,損傷的產生既有內因也有外因。內在危險因素主要有滑雪者的年齡、性別、運動表現能力、生理功能和心理狀態等。外部危險因素包括了國際雪聯規則、雪場結構的合理性、雪況和雪板雪靴等?；┻\動員踝關節損傷的預防可以從骨骼肌肉系統評估、心理、合理使用運動保護裝置、通過儀器動態監測來量化運動姿勢和足踝部所承受沖擊負荷、風洞等仿真訓練等多方面著手,這些措施可以不同程度地減少踝關節損傷的發生率。

目前滑雪者踝部損傷防治方面仍有很多客題尚待深入研究,主要包括:(1)滑雪場主要在戶外,需要繼續研究如何更準確、更簡潔的實時監控運動員的技術動作以及滑雪板和滑雪靴的負荷情況;(2)闡明滑雪運動員踝關節損傷的生物力學機制以及相關因素。例如,闡明不同年齡、性別和競技水平的運動員損傷風險高低不同的原因及其預防措施;從高強度、高技巧性的危險技術動作中找出踝關節生理結構能夠耐受的類型;(3)在場地和裝備性能不斷提升的大前提下,如何及時挖掘滑雪者踝關節的最大承壓力,推動滑雪規則圍繞“隊員友好型”發展,幫助滑雪運動向著更快、更高、更有激情發展。通過構建能夠不斷自我完善的踝關節損傷預防體系,減少滑雪運動員出現踝關節的損傷。