第貳章 文獻探討
本研究將文獻分為下列四節探討。一、女性的非接觸前十字韌帶傷害 機制；二、不同運動項目的研究－籃球和足球；三、側向跨步切入動作；
四、防守的影響；五、文獻總結。
第一節 女性的非接觸前十字韌帶傷害機制
非接觸前十字韌帶傷害 (Non-contact ACL injuries) 是運動場上沒有 和任何對手或物體發生身體接觸下的前十字韌帶傷害，大約占70%前十字韌 帶傷害發生的主要原因 (McNair et al., 1990; Boden et al., 2000; Agel, Arendt,
& Bershadsky, 2005;Griffin et al., 2000; Noyes et al., 1983)。Agel等人 (2005) 統計13年間 (1990-2002) 的男女籃球員和足球員的前十字韌帶傷害，發現 籃球員男性/女性是0.70/0.76的非接觸傷害；而足球員男性/女性是0.50/0.58 的非接觸傷害。Noyes等人 (1983) 調查103位高中和大學運動員有80件約占 78%的非接觸前十字韌帶傷害。Boden等人 (2000) 訪談89位前十字韌帶受 傷的運動員有71%是非接觸，28%是有接觸的動作，並提到受傷時35%是在 減速時，31%是在落地時，13%是在加速時，所以非接觸的前十字韌帶最常 發生在跑步、切入或跳躍落地時的情況，因為當前進中突然停頓，此時膝 關節的前十字韌帶將因脛骨的前移而使張力增加，加上變向產生扭轉，是 可能造成傷害的動作（王顯智，2003）。
一、女性發生前十字韌帶傷害的高比例
許多研究提出女性運動員在前十字韌帶傷害的發生率，遠高於男性達 3~8倍 (Arendt & Dick, 1995; Hewett et al.,1999; Yu et al., 2002)。Yu等人 (2002) 回顧Malone等人 (1993) 收集402男性和385女性籃球員的資料，發現 前十字韌帶傷害在女性有16.1%的比例，男性是2.2%，證明了女性大於男性 八倍的前十字韌帶傷害發生率。Arendt等人 (1999) 收集461位男性和278位
女性足球員，及531位男性和576位女性籃球員，統計前五年 (1989-1993) 前 十字韌帶平均傷害率，足球的女性/男性是0.31/0.13；籃球的女性/男性是 0.29/0.07，而後五年 (1994-1998) 在足球的女性/男性是0.30/0.10；籃球的女 性/男性是0.29/0.07，統計結果女性皆高於男性達3倍的前十字韌帶傷害發生 率 (Arendt, Agel, & Dick, 1999)。 Hewett等人 (1999) 的研究發現未受訓練 的女性運動員高於男性有4.8倍的膝關節傷害可能，且比受過訓練的女性運 動員高達3.6倍的膝關節傷害，進一步提出神經肌肉訓練能夠降低傷害的發 生。
二、非接觸前十字韌帶傷害的潛在原因
近幾十年來，大量的文獻針對女性非接觸前十字韌帶的傷害機制的瞭 解，Arendt和Dick (1995) 認為潛在的原因為內在的（如股骨切跡、韌帶大 小、膝前後鬆弛、骨盆位置、脛骨內旋）和外在的（如身體動作、肌肉力 量、鞋子/地面和技術等級）等。下表2-1為國內學者王進華（2007）整理。
表2-1 可能的非接觸前十字韌帶傷害機制在性別上的差異
引用王進華(2007)。女性籃球運動員與前十字韌帶傷害之關係。大專體育第90期。頁 183~191。
導致前十字韌帶傷害因素歸類為解剖學上的差異、荷爾蒙激素的變動、
環境和運動生物力學控制 (Griffin et al., 2000; Yu et al., 2002)，甚至疲勞因 素也被認為是前十字韌帶傷害發生的可能原因之一 (McLean et al., 2007;
Borotikar et al., 2008)。然而，女性神經肌肉控制的優劣影響了膝關節的負荷 和下肢動作模式，這是運動生物力學因素所重視的研究議題。
三、膝關節多平面(multi-planar)負荷的機制
膝關節雖然主要是單軸動作範圍，但運動中經常承受多平面上的負荷，
特別是著地、跳躍和切入等動作，因此，非接觸前十字韌帶傷害很可能不 是單一平面造成 (Shimokochi & Shultz, 2008; Quatman & Hewett, 2009)。
Shimokochi和Shultz (2008) 的綜評性回顧研究得到主要非接觸前十字韌帶 機制是膝關節多平面負荷下的結果。Quatman和Hewett (2009) 也認為多平 面的動作會使女性運動員增加前十字韌帶傷害的負荷，如膝關節伸展和外 翻及脛骨內旋或外旋等不平衡的動作控制，甚至包括髖關節外展和內旋（如 圖2-1）。在許多影片研究中亦指出非接觸前十字韌帶機制，通常發生膝關 節完全伸展，結合膝關節外翻或橫狀面的旋轉動作 (Boden et al., 2000;
Krosshaug et al., 2007; Olsen et al., 2004)。
圖2-1 膝關節多平面負荷示意圖
為了瞭解前十字韌帶傷害的膝關節多平面上的負荷，本節分別以膝關 節三軸平面的機制來探討相關研究：
（一）矢狀面(sagittal plane)上的負荷
膝關節在矢狀面上有最大的關節活動範圍，故許多研究普遍認為膝關 節彎曲動作是主要的前十字韌帶傷害機制，因為膝關節在極小的彎曲角度 約20~30度時，前十字韌帶抑制了大約85%的脛骨前移的動作 (Butler et al.,
1980; Markolf et al., 1976; Daniel et al., 1985)，由於股四頭肌 (quadriceps) 收 縮，經由臏腱韌帶 (patella tendon) 產生了使脛骨前移的力量足以傷害前十 字 韌 帶 (Pandy and Shelburne, 1997) ， 所 以 膝 關 節 近 端 脛 骨 前 移 剪 力 (proximal tibia anterior shear) 是最直接讓前十字韌帶負荷的機制 (Li et al., 1999b; Pandy and Shelburne, 1997)，如圖2-2所示。
圖2-2 著地時脛骨前移剪力示意圖
許多影片研究也一致認為在受傷瞬間膝關節是處在於一個極小的彎曲 角度 （約小於30度）時 (Boden et al., 2000; Cochrane et al., 2007; Ferretti et al., 1992; Krosshaug et al., 2007; McNair, et al., 1990; Olsen et al., 2004)，所以動 作 分 析 研 究 許 多 矢 狀 面 上 和 著 地 (landing) 相 關 的 動 作 ， 如 落 地 (drop-landing)、單腳落地 (single-leg landing)、落地垂直跳 (drop vertical jump)、急停跳 (stop jump) 等不同動作形態來探討膝關節前十字韌帶傷害 的預測因子 (Kernoaek, Torry, Hoof, Cowley, & Tanner, 2005; Schmitz, Kulas, Perrin, Riemann, Shultz, 2007; Ford, Myer, & Hewett, 2003; Quatman, Ford, Myer, & Hewett, 2006; Chappell, Yu, Kirkendall, & Garrett, 2002; Yu, Lin, &
Garrett, 2006; Sell, et al., 2007)，且研究透過比較女性和男性間的膝關節運動 生物力學，Chappell等人 (2002) 提出女性有較大的脛骨前移剪力、膝關節 伸展力矩 (knee extension moment) 等。Yu等人 (2006) 提出女性有較大的
脛骨前移剪力與向後和垂直地面反作用力 (posterior and vertical ground reaction forces) 及膝關節屈曲力矩 (knee flexion moment)。同時，結合肌電 圖 (EMG) 的研究顯示女性相較於男性在著地時有較小的膝屈曲角度和腿 後肌群 (hamstring) 收縮，及較大的膝外翻角度和股四頭肌收縮 (Malinzak, Colby, Kirkendall, & Garrett, 2001; Cowling & Steele, 2001)。但有研究指出股 四 頭 肌 過 度 收 縮 可 能 不 是 前 十 字 韌 帶 傷 害 機 制 (Shin, Chaudhari, &
Andriacchi, 2007)，運動員若有較佳的股四頭肌和腿後肌群的共同收縮 (co-contraction) 能 力 似 乎 能 降 低 過 度 的 前 十 字 韌 帶 張 力 (Mesfar &
Shirazi-Adl, 2006b; Li et al., 1999b)，還有關於切入動作的研究也認為單用膝 關節矢狀面的負荷情形不易預測前十字韌帶傷害 (McLean, Huang, Su, &
Bogert, 2004b; Pflum, Shelburne, Torry, Decker, & Pandy, 2004; Ford, Myer, Toms, & Hewett, 2005)，所以應考慮或結合其他平面的旋轉動作才能探究真 正造成前十字韌帶傷害的原因。
（二）額狀面(frontal plane)上的負荷
膝關節在額狀面上的動作分為外翻 (valgus)，即脛骨相對股骨向外旋轉 的外展(abduction)動作；或內翻 (varus)，即脛骨相對股骨向內旋轉的內收 (abbuction)動作。膝關節有四條主要韌帶來提供穩定，包括具有維持膝關節 前後方向穩定的前、後十字韌帶，以及維持膝關節橫向動作和預防膝部的 側面移位的內、外側副韌帶。因此，超過正常範圍的動作可能會使膝關節 產生傷害，甚至造成多條韌帶損傷。
許多研究提出膝關節外翻的動作負荷對前十字韌帶傷害的預測，例如 動作分析研究指出當運動員做動作時有明顯的膝關節外翻 (knee abduction) 角度和力矩，增加了前十字韌帶的負荷和傷害風險，特別是女性較男性運 動員顯著 (Ford et al., 2003; Ford, Myer, Toms, & Hewett, 2005; Hewett et al.,
2005; Malinzak et al., 2001; McLean et al., 1999)。Ford等人 (2003) 收集47女 34男籃球員31cm落地垂直跳，發現女性有較大的膝外翻動作，Ford等人 (2005) 研究54男72女無預期的跳停切入，同樣女性有較大的膝外翻角度，
及踝關節外翻 (eversion) 或內轉 (pronation) 可能導致膝關節外翻的負荷。
Hewett等人 (2005) 收集205位女性足、籃和排球員35cm落地垂直跳，結果 在賽季遭受前十字韌帶傷害的9位運動員的膝外翻角度在著地時有8.4度和 著地峰值有7.6度，且和髖關節內收力矩及膝關節外翻力矩相關。
雖然大部分研究指出額狀面上增加的外展負荷和前十字韌帶的張力相 關，但還是要注意的是，前十字韌帶和內側副韌帶 (medial collateral ligament;
MCL) 都 能 夠 抑 制 膝 關 節 的 外 展 力 量 (Matsumoto, Suda, Otani, Niki, Seedhom, & Fujikawa, 2001)。一般來說，內側副韌帶受傷的機制是當膝關節 彎曲30~50度時因韌帶鬆弛，穩定性較差，發生脛骨外展/外旋時，或股骨急 遽內收/內旋時（燕小妮、任超學，2008），臨床上發現，前十字韌帶的斷 裂也常常伴隨內側副韌帶的受傷，所以單純額狀面的傷害機制還有討論的 空間。LaPrade等人 (2007) 觀察187位膝關節韌帶傷害病患的核磁共振影像 (MRI) 發現136位 (73%) 前十字韌帶損傷，其中單純前十字韌帶傷害占44%，
而結合前十字韌帶和側副韌帶損傷占16%，所以結合前十字韌帶和內側副韌 帶的受傷率是低於單純的前十字韌帶傷害 (LaPrade, Wentorf, Fritts, Gundry,
& Hightower, 2007)，Quatman和Hewett (2009) 回顧研究也探討到前十字韌 帶在最大外翻負荷約是640~2100N，而內側副韌帶約是2300N，推論前十字 韌帶容易比內側副韌帶承受較小的負荷而斷裂，所以前十字韌帶損傷發生 較為頻繁 (Quatman and Hewett, 2009)，因此，將膝關節外翻動作和力矩負 荷用來評估潛在的前十字韌帶傷害風險不能止於單一額狀面上的討論。
（三）橫狀面(transverse plane) 上的負荷
膝關節受到地面衝擊的外力、肌肉穩定的內力或結合兩種效應所造成 脛骨在橫狀面上的位移，分為內旋，即脛骨相對股骨向內旋轉；或外旋，
即脛骨相對股骨向外旋轉的動作。膝關節內有位於股骨和脛骨之間的內、
外側半月板，可減少壓力和增加膝關節的穩定，但當半月板損傷時是在膝 關節約屈曲45度時發生外翻或內翻、內旋或外旋，會形成旋轉摩擦剪力。
然而，臨床上在前十字韌帶傷害的病患常會結合半月板損傷，因此，造成 前十字韌帶傷害機制也是與橫狀面上的負荷相關。
膝關節內旋和外旋的負荷皆被認為是可能的前十字韌帶傷害機制，例 如影片分析認為脛骨外旋動作是可能造成前十字韌帶傷害的動作之一 (Olsen et al., 2004)，不過大部分的研究卻指出前十字韌帶傷害是在脛骨內旋 時，當膝關節結合股四頭肌或前移剪力時，內旋力矩較外旋力矩增加ACL 張力 (Shimokochi & Shultz, 2008)。 Fleming等人 (2001a) 的關節鏡研究中 提出在沒有體重負荷的情況下，脛骨內旋力矩顯著增加前十字韌帶張力；
膝關節內旋和外旋的負荷皆被認為是可能的前十字韌帶傷害機制，例 如影片分析認為脛骨外旋動作是可能造成前十字韌帶傷害的動作之一 (Olsen et al., 2004)，不過大部分的研究卻指出前十字韌帶傷害是在脛骨內旋 時，當膝關節結合股四頭肌或前移剪力時，內旋力矩較外旋力矩增加ACL 張力 (Shimokochi & Shultz, 2008)。 Fleming等人 (2001a) 的關節鏡研究中 提出在沒有體重負荷的情況下，脛骨內旋力矩顯著增加前十字韌帶張力；