基于解剖学与运动生物力学原理对网球运动中腕关节损伤种类、机制及治疗措施的研究

杜蒙蒙

前言

网球是一项全球性运动，也是全球第二大球类运动，它起源于12-13世纪的法国，诞生在英国，流行及高潮发生在美国。据调查统计，参与国际网球联合会的国家有200多个。众所周知，这项运动的体力要求会使运动员面临各种肌肉及骨骼肌损伤，对网球损伤的描述性流行病学研究发现，损伤最常发生在下肢，其次是上肢，然后是躯干,但最近一项调查 NCAA 男女网球损伤流行病学的研究表明，与其他 NCAA 运动相比，网球的上肢损伤比例更高[1,2,3]，且大多数上肢的损伤是慢性的。在一篇重要的文章论述中，Kibler和Safran确定手腕受伤在网球运动员中很常见，占所有上肢受伤的30.8%[4]。本研究从腕关节解剖特点着手，结合腕部关节运动生物力学特征及网球技术特点，探析网球运动中腕关节损伤的原因。运用Mechelen的四步伤害预防模型提出合理建议，为网球运动员腕部损伤及治疗提供科学的理论参考。

1 腕关节的解剖特点

腕关节是人体比较重要的关节部位，是典型的椭圆关节它由8块腕骨、关节和骨骼肌间的肌腱构成(见图1)。根据解剖学理论，三者之间的关系可解释为腕骨和关节塑造了肢体的形态结构，肌群在运动神经系统的支配下产生伸缩，控制肌体绕着腕骨关节运动，而韧带对运动产生限制和引导[5]。腕骨骨骼主要包括桡骨、尺骨和腕骨(手舟骨、月骨、三角骨)，腕部部位的相关肌群包括前臂前肌群(肱桡肌、桡侧腕屈肌、尺侧腕屈肌等)和前臂后肌群(尺侧腕伸肌、桡侧腕长伸肌等)[6]，其主要作用是维持腕关节的稳定。

图1

2 网球运动技术的生物力学特征分析

2.1 发球技术的生物力学分析

在网球技术统计中表明，发球技术是最消耗能量的技术动作，它占网球比赛中所有击球动作的大约45-60%[7]。发球的技术动作共有5个阶段(图2)：(1)wind-up,(2)early cocking,(3)late cocking,(4)acceleration, and(5)follow through[8]。在研究网球发球产生最大速度带来运动损伤的同时，不能忽视运动的动力链学原理，动力链描述了网球在发球过程中的能量流动线路和方向。在发球过程中，动力链或能量流经身体的路径允许将能量有效地传递给球，在发球过程中，动力链或能量流经身体的路径允许将能量有效地传递给球。严波涛等人[9]认为，网球的发球属于爆发力动作，动作的模式符合大肌肉群优先的原则，力的传递从踝-膝-髋-肘-腕的路线进行传递。有研究表明，网球发球过程中与人体不同关节会对发球的速度和旋转产生很大影响，如：膝关节最大屈和冲击力产生的时间段以及肘关节的伸和腕关节的屈[10]。在发球技术中，无论是职业球员或业余网球爱好者通常都采用上旋发球技术，发上旋球时收拍要低，击球后身体要充分背弓，腰部要向右后方扭转，在挥拍击球时要利用好扣腕技术动作，球拍在击球鞭打过程中要从下向上和向右外侧做弧线运动轨迹。髋关节、膝关节、肩关节、肘关节和腕关节是吸收、产生和传递能量的动力链中的连续环节。在这些冲程中，通过动力链的安全和有效的能量传输取决于耐力和技术。由于疲劳或技术不佳导致链节之间的能量传递变得低效，链中的关节可能会过载并随后受伤[11]。

图2

2.2 正、反手击球生物力学分析

网球中正、反手击球有三个阶段(图3，图4)：(1)Racket preparation球拍准备，(2)Acceleration加速度，(3)Follow-through跟进[8]。正手击球时，肩部内收、肘部伸内旋和肩部内旋产生的扭矩最大。反手击球时，躯干旋转会在肘部伸展和旋后产生风止力所需的动量[12]。

图3

图4

郭坚[13]从动力学的研究中分析正手击球的参量，主要是挥拍的肢体摆动速度和摆动幅度、肌肉对骨杠杆的动力矩、挥拍肢体相对肩关节轴的转动惯量以及人体的整体协调配合能力。马艳辉[14]从生物力学的角度分析正手次序，从膝、转髋、转体、手臂绕肩、肘伸直-前臂内旋、转腕依次进行。此外还有研究证明，正手击球形式的特点大同小异，都是根据人体协调链来充分利用自身髋关节、躯干的转动力为基础，击球时按肩、肘、腕等顺序完成击球动作[15]。

林锋等人[16]对双手反拍击球最后用力阶段的运动生物力学分析证明，弧线式的引拍方式更有利于躯干的充分扭转，能积累更多躯干的弹性势能。Stępień A等人[17]对单反和双反击球的瞬间的“分离角”证明，单手反手形成一个7自由度的开放式动力学链，而双手反手可以描述为一个8自由度的封闭式动力学链。在形成闭合动力链的双手反手击球中，握拍的手的运动由躯干上部(朝向目标)的平移运动、躯干围绕球拍旋转引起的四肢运动组成。长轴和平移运动是由于四肢相对于躯干在正面平面上的位移而产生的。由于躯干以角速度ω旋转运动，球拍手柄达到线速度Vr=ω·R，其中R是从躯干旋转轴线到球拍手柄的半径。此外，可以通过增加手掌相对于身体躯干保持球拍手柄的平移运动来增加球拍速度。这只有在上肢在肘部弯曲时才有可能。

3 网球运动中常见的腕关节损伤

3.1 尺侧疾病

(1)尺侧腕伸肌(ECU)损伤

尺侧腕伸肌(ECU)病变是网球运动员尺侧腕部疼痛最常见的病因之一[18]。ECU 损伤最常发生在正手击球中反复向手腕传递高强度[19]，在球拍与网球撞击期间传递到手腕的力重复超载会发生伤害。为了产生更多的上旋和力量，运动员通常使用西式和半西式握法，这会使手腕过度尺偏。产生更多的上旋旋转需要从弯曲和尺骨偏斜的手腕的旋后位置反复突然内旋。随着时间的推移，这会导致支持带的剥离和随后的 ECU 肌腱变性[20]。Seeley 等人[21]的一项研究表明，确定在正手击球过程中将网球速度从中等增加到快速需要在击球时腕关节的角速度增加 31%，这种动力链过程很大程度上取决于ECU对手腕屈伸做出的伸展能力。林勇等人[22]的研究表明，正手击球时手腕活动幅度过大也会造成手腕桡尺侧损伤，这主要是由于前臂力量不足引起损伤。

双手反手击球过程中，同样的损伤机制也发生在非优势腕部。在对12名出现 ECU 创伤性不稳定的精英网球运动员的回顾显示，12 名这些伤害中有 10 名发生在进行双手反手击球时的非惯用手腕(即最靠近球拍头部的手)，可能是由于撞击时 ECU 肌肉的离心收缩造成的，ECU 肌腱出现反复损伤可能会引发 ECU 肌腱炎或腱鞘炎。双反击球时，手腕承受相反的扭矩，这可能导致手和腕骨在旋前前臂上相对旋后[23]。球拍纵轴上方的偏心球接触可能会加剧这种情况(对于正手的优势手腕和双手反手的非优势手腕)。

(2)三角纤维软角复合体撕裂

TFCC在为远端桡尺关节(DRUJ)提供稳定性、促进从腕骨到尺骨的负载传输方面起着重要作用。它由关节盘、ECU下鞘、背侧和掌侧桡尺韧带、半月板同系物、尺月韧带和尺三角韧带以及腕尺侧副韧带八个部分组成[24]。Palmer分类根据病因和解剖位置对TFCC损伤进行分类[25]，1型急性创伤包括：1A(中央关节盘穿孔)、1B(外周尺侧撕裂)、1C(远端撕裂(尺月韧带和尺三角韧带)、一维(外周桡侧撕裂)；2型退化性包括：2A(TFCC 磨损)、2B(TFCC磨损±月骨或尺骨软骨软化)、2C(TFCC穿孔±月骨或尺骨软骨软化)、二维(TFCC穿孔±月骨或尺骨软骨软化和月三角韧带穿孔)、2E(TFCC 穿孔 ± 月骨或尺骨软骨软化症、月三角韧带穿孔和尺腕关节炎)。

3.2 桡侧病变

(1)第一背侧肌腱炎

第一背侧肌腱炎(Dequervain's)是网球运动员桡侧腕部疼痛的常见损伤，尤其是在东方握法的运动员中[26]。Tagliafico 等人[27]对12名球员使用握法的样本中也表明，桡腕损伤与东部正手握法(12 例中的 8 例)显著相关。第一背侧隔室的内容包括拇长展肌(APL)、拇短伸肌(EPB)，该隔间已被证明包含一个隔膜，该隔膜将大约 50% 的手腕中的 APL和EPB分开[28]。手腕过度使用会导致 APL和EPB 肌腱的腱鞘组织发炎、增厚。这导致背侧腕部压痛和肿胀，覆盖第一背侧隔室。患者抱怨桡骨茎突顶端疼痛，拇指难以扭转、抬起和抓握活动，握力减弱[29][30]。这会使运动员持拍不稳定，腕关节不能在随挥时扭转发力，导致击球力度和旋转变弱。

(2)交叉综合征

网球运动员另一种常见的损伤是交叉综合征，它位于第一背侧(APL和 EPB)和第二背侧隔室(桡侧腕短伸肌[ECRB]和桡侧腕长伸肌[ECRL])在手腕近端约 4 厘米处相交的位置，患者出现局部于该区域的疼痛。疼痛的发作通常是渐进的，并且与重复性活动有关。疼痛的主要原因被怀疑是 ECRL 和 ECRB 的腱鞘炎[31]。

(3)应力性骨折

Kohyama S等人[32]的报告中，一名网球运动员在双反击球后出现腕背疼痛，随后被诊断为舟骨应力性骨折，它与运动员在击球时腕部出现重复背屈有关。重复性微创伤的掌骨应力性骨折也是诱发运动员腕部疼痛的主要原因，这是由于球拍手柄的重复冲击、握把直径、训练以及挥杆强度增加以及握拍生物力学改变可能引发的损伤[33]。钩状骨折的钩通常是由于腕骨与球拍手柄底部的邻接[34]。

4 腕关节损伤的治疗措施

4.1 尺侧疾病的治疗措施

(1)尺侧腕伸肌(ECU)损伤治疗措施

ECU肌腱炎通常采用非手术方法治疗，例如休息、非甾体抗炎药、夹板以及功能性训练等，必要时还对球员的个人技术进行修改。如果症状持续存在且不能缓解，则可以向 ECU 鞘内注射皮质类固醇。当 ECU出现半脱位现象，可在手术治疗前将腕部旋前，且在六周后进行用石膏固定[35]。如果保守治疗后症状持续存在，建议对第六伸肌室的纤维骨隧道进行手术重建。通常，这种重建可以通过将一条伸肌支持带缠绕在 ECU 周围并将肌腱缝合到位来进行[36]。Inoue和Tamura[37]回顾了12例复发性 ECU 肌腱不稳定患者，这些患者接受了带伸肌支持带的 ECU 重建(n=5)或ECU 下鞘或骨膜的直接解剖修复(n=7)，所有 12 名患者都恢复了正常运动，完成了疼痛和不稳定的解决，并且能够恢复以前的工作和体育活动。这些研究结果表明[38]，在 ECU 腕部病变的手术和非手术治疗中，可以实现出色的手术结果，从而促进恢复到以前的比赛水平。

(2)三角纤维软角复合体撕裂治疗措施

TFCC损伤的初始管理包括一系列保守的方法，包括非甾体抗炎药、肘部上方夹板以限制旋前、活动调整和类固醇注射[39]。而保守的治疗方法更适合普通的人群，对于从事职业的网球运动员而言，如果需要继续延续职业生涯寿命，需要在伤病出现早期进行手术治疗，例如：早期清创手术、远端尺骨切除术等[40]。

4.2 桡侧病变的治疗措施

(1)第一背侧肌腱炎治疗措施

非手术治疗包括活动调整、拇指角固定、皮质类固醇注射和治疗。Weiss 及其同事证明，69% 的患者仅通过注射即可完全解决症状，57% 的患者通过注射加夹板完全解决，仅 30% 的患者仅使用夹板。Ippolito JA等人[41]通过给患者注射皮脂类固醇，患者的疼痛症状均有所减轻。如果患者持续出现难治性症状，建议手术松解第一背侧筋膜室，小心松解 EPB 腱滑的所有亚鞘，并保护桡侧和前臂外侧皮神经的背感觉支，效果很好。Scheller 及其同事报告了 94 例第一背侧腱鞘炎患者手术松解后症状 100% 缓解[42]。

(2)交叉综合征治疗措施

大多数情况下，采用非手术治疗就能达到理想的效果，例如：活动调整、手腕伸展夹板、治疗或皮质类固醇注射等，这些治疗方法据统计对60的患者是有效的。局部注射皮质类固醇已被证明有助于缓解疼痛和长期增强功能[43]，如果保守治疗的方法失败，可以进行腱鞘切除术和筋膜切开术[44]。

(3)应力性骨折治疗措施

骨折的治疗取决于它的位移程度和骨折的位置等。对于舟骨应力性骨折大多数可以进行钢板固定的非手术治疗。Goodwin JA等人首先骨质疏松和非骨质疏松的标本中解剖出16个配对的尸体舟状骨，然后将每对配对的舟状骨被随机分配到掌侧锁定板或加压螺钉固定，他们发现钢板固定的间隙恢复百分比明显高于螺钉固定[45]。Waninger KN等人[46]在掌骨应力性骨折治疗的报告中证明，网球运动员应采用相对休息、改变球拍握把和适当的物理治疗的方式来缓解损伤；Balius R等人[47]的研究中表明，发生掌骨应力性骨折可以通过6至10周左右的休息进行合理休息，然后在8-16周恢复运动，患者还可以通过减少比赛强度和调整握拍等方式来避免损伤的发生。而对于钩骨骨折，则通常采用手术治疗[48]。

5 结论

网球是一项对技术动作和身体素质要求较高的运动，在运动中时常伴随着损伤的出现，腕关节损伤无论是对职业网球运动员或是对业余网球爱好者而言都是易受伤的部位。腕关节损伤一般是由于其解剖特点与网球运动的生物力学动力链之间的复杂关系而引发的，因此，对其治疗相对具有挑战性。腕关节运动损伤的诊断与治疗还因其特殊的损伤机制、运动员身体素质以及损伤后潜在的危险因素等综合考虑。对于绝大多数出现腕关节损伤的球员来说，首先考虑的是保守治疗，如果损伤较严重，保守治疗不能缓解症状，则应该考虑手术治疗。随着现代科学的进步和医疗水平的不断提高，对网球运动员腕关节损伤的治疗越来越科学化，效果也愈加显著。