膝关节韧带损伤的病因及发病机制
1.病因
1)生理学因素
膝关节损伤多是由于在训练或比赛中长期的局部负担过重或不平衡,而导致膝关节正常功能改变。虽然膝关节的基本结构与辅助结构承受负荷的阈值还无法确定,但过度负荷后较易引起疲劳,进而导致劳损是公认的。运动实践表明:适度负荷可以增强膝关节解剖结构的应力及功能,但超负荷则使膝关节的承受能力下降。
从运动生理学的角度看,膝关节经多次反复的超负荷刺激后,因微细结构的疲劳与损伤大量的积累,使神经元兴奋性降低,营养血液供给障碍,关节内微细结构代谢紊乱,各组织细胞疲劳。若不及时调整负荷或再牵强承受负荷,膝关节解剖结构会因负担过度引起整个关节能量代谢与物质代谢发生异常,维持膝关节运动的能量得不到及时补充,易产生膝关节相应功能变性,如关节腔内积液,韧带附着区钙化、增厚等,从而导致膝关节损伤。
2)生物力学因素
膝关节是大腿和小腿的连接桥梁,所处位置在活动功能和身体承受力量上起着分散、传递力量和减震的作用。跳跃项目一般包括助跑、起跳、腾空、落地几个环节。在起跳过程中膝关节需要退让和蹬伸,而且要尽量主动退让,来获得更快的起跳速度,对膝关节周围的肌群和韧带要求很好的力量和柔韧性,因此在起跳的过程中,较大的力都集中在膝关节,容易造成膝部韧带和关节软骨受伤。从生物力学角度来讲,从最后一步脚着板(着地)到膝关节屈曲结束(临界点)为制动阶段,由膝关节处于临界点向上蹬伸直,起跳离地为动力阶段(或蹬伸阶段)。由于跳跃运动员的助跑速度很快、起跳时间很短,所以当运动员完成此技术动作时下肢承受了巨大压力。研究表明,运动员在踏跳时地面给人体的最大垂直作用力可以达到运动员自身体重的12~20倍,因此在踏跳时膝关节要承受短时间、突然的超量负荷,特别是在着板初期制动时,这个负荷达到最大值。根据生物力学原理,膝关节处于半蹲位时,膝两侧副韧带、十字韧带处于松弛状态,关节稳定性相对下降,引起关节运动瞬时中心的改变,影响关节面速度变量,造成剪切力,易导致膝关节的损伤。
2.病理生理
1)内侧副韧带损伤
内侧副韧带损伤为膝外翻暴力所致。当膝关节外侧受到直接暴力,使膝关节猛烈外翻,便会撕断内侧副韧带,当膝关节半屈曲时,小腿突然外展、外旋使内侧副韧带断裂。内侧副韧带损伤见于运动创伤,可合并半月板及前交叉韧带损伤,如足球、滑雪、摔跤等竞技项目。
2)外侧副韧带损伤
外侧副韧带损伤主要为膝内翻暴力所致。因外侧方髂胫束比较强大,单独外侧副韧带损伤少见,容易合并半月板及后交叉韧带损伤,如果暴力强大,髂胫束和腓总神经都难免受损伤。
3)前交叉韧带损伤
膝关节伸直位下内翻损伤和膝关节屈曲位下外翻损伤都可以使前交叉韧带断裂。一般前交叉韧带很少会单独损伤,往往合并有内、外侧韧带与半月板损伤。但在膝关节过伸时,有可能会单独损伤前交叉韧带。另外,暴力来自膝关节后方,胫骨上端的力量也可使前交叉韧带断裂,前交叉韧带损伤亦多见于竞技运动。
4)后交叉韧带损伤
无论膝关节处于屈曲位或伸直位,来自前方的使胫骨上端后移的暴力都可以使后交叉韧带断裂。多见于直接暴力外伤。膝关节脱位的病人可与前交叉韧带同时损伤。
韧带的损伤可以分为部分韧带断裂(即部分纤维断裂),完全断裂和联合性损伤,例如前交叉韧带断裂可以同时合并有内侧副韧带与内侧半月板损伤,成为“三联伤”。韧带断裂的部分又可分成韧带体部断裂,韧带与骨骼连接处断裂与韧带附着处的撕脱性骨折。