膝關節痛,或許你的屁股該背鍋?—PFPS的生物力學解析
一、概述
你們是否經歷過膝關節疼痛呢?或者身邊的人是否有過類似的膝關節疼痛的經歷呢?有沒有聽到過這樣的聲音:“兄弟啊,我最近跑步老是覺得膝關節前面痛,你知道是怎麼回事嗎?”或者:“小王啊,我平時就是喜歡爬山或者爬樓梯鍛鍊身體,最近膝關節前面老是痛,是不是年紀大了不適合鍛鍊了啊?”還有近年來越來越多的人加入到跑步大軍中,馬拉松已經成為一種潮流,那麼安全無痛的完成一次長距離跑步是一件幸福而快樂的事,我們要拒絕疼痛。
膝關節痛,尤其是前面髕骨區域的疼痛,究竟是怎麼回事?髕股關節疼痛綜合症來了解一下。髕股關節疼痛綜合徵(Patellofemoral pain syndrome, PFPS):是一種過度使用性損傷/累積性傷害(overuse injury),以髕骨周圍區域疼痛為特徵,疼痛在一些活動中,如爬樓梯、跳躍、下蹲、跑步和長時間屈膝坐位中加劇。該症狀的存在,會影響運動員或普通人群參與某些體育活動,甚至干擾日常生活,是一種常見的膝關節功能障礙。
疼痛在髕骨周圍區域
二、解剖和生物力學
(一)髕股關節:髕骨和股骨遠端組成的關節
髕股關節
(二)髕股關節的運動
Knee屈曲135°,髕骨和股骨連線的區域位於其上極。在接近最大屈曲位時,髕骨位於髁間溝下方,連線股骨髁間切跡。
屈曲90°伸展時,髕骨的連線區開始向髕骨下級移動。在F90°~60°位時,髕股關節與股骨具有最大的連接面積。
伸展超過最後20°屈曲角時,髕骨和股骨的主要的連線點移向髕骨下極。
在完全伸直狀態下,髕骨將位於髁間溝的上方對應髕骨上脂肪墊。在這個位置時,股四頭肌是放鬆的,髕骨就可以在髁間溝內自由移動。
(三)髕骨的功能:伸膝力矩的增強物
髕骨對股四頭肌力臂的貢獻
屈曲90°:力臂增加13%
屈曲0°:力臂增加31%
沒有髕骨,就不會有合力
髕骨於人體的作用,類似於起重機的工作原理
(四)膝關節的內、外源性力矩
內源性力矩=內力(股四頭肌)x內力臂
外源性力矩=外力x外力臂
外力:
脛骨-股骨式運動中(開鏈),主要是小腿的重量
股骨-脛骨式運動中(閉鏈),主要是身體重量
脛骨-股骨式運動中(開鏈),外力主要是小腿的重量,膝關節從屈曲90°到完全伸直的過程中,由於外力臂逐漸增大,所以外源性力矩逐漸增大;
股骨-脛骨式運動中(閉鏈),外力主要是身體的重量,膝關節從屈曲90°蹲起到完全直立的過程中,外力臂逐漸減小,所以外源性力矩逐漸減小。
從以上兩種形式的運動中,透過生物力學的分析可以得知,如果一個患有骨性關節炎的病人要選擇正確的訓練方式,開鏈運動最好選擇在屈曲90°~45°範圍內運動,閉鏈運動最好選擇在屈曲45°~0°範圍內運動相對比較好。
(五)髕股關節的動力學
與髕股關節壓力有關的兩個因素:
1、股四頭肌收縮的力
2、膝關節屈曲的角度
股四頭肌主要透過股四頭肌腱(QT)和髕韌帶(PL)進行力的傳遞,這兩個力形成一個合力作用於髕股關節,與膝關節屈曲角度有關,角度越大,肌肉產生的合力越大,此時,膝關節的外源性力矩也越大,所以關節壓力也越大。但是,髕股關節在屈曲90°~60°的範圍內具有最大的關節接觸面積,正常情況,可以更好的分散壓力。
髕股關節在不同體位下的壓力:
髕股關節承受的力隨膝關節屈曲角度的增加而增加
步行時=1。3倍體重
爬樓時=3。4倍體重
下蹲時=7。8倍體重
(六)什麼是Q角?
股四頭肌收縮拉動髕骨向上向外滑動,由股四頭肌對髕骨產生的向外拉力的角度稱為Q角。該角的畫法:
①畫一條線代表股四頭肌收縮的合力,為髂前上棘與髕骨中心的連線;
②脛骨結節與髕骨中心的連線;
③兩線的夾角就是Q角。
Q角的大小與性別有關,女性平均為15。8°,男性為11。2°。Q角>15°時常會導致髕股關節疼痛、髕骨軟化或脫位的發生。
(七)維持髕股關節穩定性的因素
任何引起Q角增大的因素,都可能導致髕骨在股骨髁間溝滑動時的運動軌跡出現異常,久而久之,引起關節磨損。
區域性因素:
外側:股骨髁間溝外側關節面的斜率、髂脛束和髕骨外側支援帶可向外側拉動髕骨
內側:股內側斜肌、髕骨內側支援帶纖維
整體因素:
髖關節外展外旋肌群力弱、髖關節內收、內旋肌群緊張、膝外翻、髖內翻、膝關節外旋過多,甚至還包括踝關節的原因。
維持髕股關節穩定性的結構
正常情況下,維持髕股關節穩定性的結構相互平衡,形成一個“弓狀”結構
如果這些力量不能互相平衡,改變正常的“弓狀”結構,導致Q角增大,髕骨將不能正常活動或發生脫位。由於反常活動所致得應力增加將導致關節炎、髕骨軟化、習慣性髕骨脫位或髕股關節疼痛綜合徵的發生
三、臀部肌群與PFPS的關係
髖關節主要的外展肌群:臀中肌、臀小肌、闊筋膜張肌
次要的外展肌群:梨狀肌、縫匠肌
此外,臀大肌上部也有外展、外旋的功能
明顯的臀部凹陷
飽滿的臀部,蜜桃臀
四、論屁股的重要性,臀部肌群練起來
但是,第一步不是一來就練,訓練之前,或許事先啟用核心,需要拉伸緊張的肌肉、或許還需要矯正一下不良的體態,最後,才是正式訓練。畢竟我們的神經系統總是會優先調動緊張的肌肉。
拉伸髂腰肌和股四頭肌
拉伸內收肌 拉伸和放鬆髂脛束
五、哪一種訓練方式最有效呢?
最有效,就是最大限度啟用臀中肌,最小的啟用闊筋膜張肌,有研究表明,以下訓練方式可行。詳情還可參考本公眾號前幾期的文章。
文章來源: 新視野神經運動康復
作者:劉劉
哈爾濱醫科大學 康復治療學學士
昆明醫科大學 康復醫學與理療學碩士