前十字韌帶重建運動員的功能性表現與穿戴護膝之成效

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(1) . 國立臺灣師範大學運動與休閒學院體育學系博士學位論文. 前十字韌帶重建運動員的功能性表現與穿戴護膝之成效. 研究生「李育銘指導教授「李恆儒中華民國 103 年 7 月中華民國臺北市. .

(2) . 前十字韌帶重建運動員的功能性表現與穿戴護膝之成效 2014 年 7 月研究生：李育銘指導教授：李恆儒摘要目的：藉由功能性動作的評估來探討前十字韌帶重建運動員重返運動場後是否仍有問題並以功能性護膝做為介入，探討其效果。方法：招募 10 名前十字韌帶重建運動員為重建組 (年齡：22.4±1.0 歲；身高：169.4±8.6 公分；體重：65.6±10.7 公斤；受傷至手術的時間：5.6±5.1 月；手術至實驗的時間：24.5±16.3 月) 以及 10 名性別、年齡、身高、體重與運動項目必須配對的運動員為控制組 (年齡：21.5±1.8 歲；身高：167.6±8.3 公分；體重：64.1±11.6 公斤)。首先，所有受試者皆須完成肌力和跳躍表現的測試，以瞭解受試者的狀況。緊接著，受試者須完成側向切入和躍起著地的動作測試，其中重建組需要穿戴功能性護膝進行實驗。所有的結果皆以無母數統計進行考驗。所得到的結論如下：前十字韌帶重建運動員的肌力雖然已經恢復，但其在執行側向切入和躍起著地時，仍然有膝關節運動學、關節協調表現、動態姿勢穩定方面的缺陷，因此，推測手術後膝關節的本體感覺和感覺動作控制系統的功能可能尚未完全恢復，而影響神經肌肉控制的能力。當以功能性護膝介入時，前十字韌帶重建運動員的膝關節運動學、關節協調表現和動態姿勢穩定能力都有改善的情形，其原因可能與護膝本身的設計和穿戴後可能會刺激膝關節周邊的本體感覺受器有關，而造成這些修正或改善。因此對於前十字韌帶重建的運動員來說，穿戴此款護膝或許能幫助減少神經肌肉控制系統的負荷，並減少二次傷害發生的機率。. 關鍵詞：功能性護膝、關節協調、動態姿勢穩定、本體感覺. . i .

(3) . Accessment of functional performance and brace effect in athletes after anterior cruciate ligament reconstruction July, 2014 Author: Lee, Yu-Ming Advisor: Lee, Heng-Ju Abstract Purpose: To evaluate functional movements after returning to sports following anterior cruciate ligament reconstruction (ACLR) and to access the effectiveness of the functional knee brace during functional movements. Method: Ten athletes with a history of unilateral ACLR surgery were served as experimental group (Age: 22.4±1.0 years old; Height: 169.4±8.6 cm; Weight: 65.6±10.7 kg; Time from injury to surgery: 5.6±5.1 months; Time since surgery: 24.5±16.3 months) and 10 sex-, age-, height-, weight- and sport-matched athletes were served as control group (Age: 21.5±1.8 years old; Height: 167.6±8.3 cm; Weight: 64.1±11.6 kg). First, all subjects were required to complete knee muscle strength and hop performance tests to understand their recovery state. Second, all subjects needed to complete cutting and jump-landing protocol. Nonparametric test was used to compare each parameter (α = .05). Conclusion: Although the ACLR athletes have restored their knee muscle strength, abnormal knee kinematics, joint coordination and dynamic postural stability still existed during cutting and jump-landing tasks. It is possible that such lacks in ACLR athletes were associated with their poor proprioceptive function, and this might affect their neuromuscular control ability. However, such lacks have been improved while wearing a functional knee brace, which might attribute to the knee design and it may stimulate the proprioceptive receptors around the knee. Hence, wearing a function knee brace may improve the neuromuscular control ability after ACLR and reduce the rate of second injury.. Key words: functional knee brace, joint coordination, dynamic postural stability, proprioception. . ii .

(4) . 謝誌四年的博士班生活︽終於畫下句點了︽在完成此論文之際︽心中充滿著無限的感激︽在這段期間內︽因為有大家的協助而使論文得以順利地完成〈這些日子以來︽首要感謝的就是指導教授-李恆儒老師的悉心指導︽從過去碩士班即帶我進入運動生物力學的領域︽讓我在這些年的學習過程中獲益良多︽不只在學術上有所斬獲︽對於我的生活以及未來亦有許多的幫助〈另外︽也要感謝論文的口試委員-郭蘭遠老師︾王興國老師︾黃長福老師以及相子元老師︽在過程中提供寶貴的意見以及建議︽使論文能夠更加嚴謹且完整〈想感謝的人實在太多︽首先要感謝 Lee’s team 的所有成員「均涵︾光. ︾瑞翔︾. 承哲︾同熙︾奕伶︾宥汝︾昱安︾秉原︾James︾建志︽我們一起渡過好多好多美好的時光︽因為有你們的協助︽讓實驗得以順利地進行︽大家辛苦了﹀感謝兩位大師級的超級防護員「朱寧和茶茶︽因為你們讓我學習到如何進行復健︽也因為妳們的協助︽讓實驗更順利地完成﹀感謝家祥︾尹. 以及鉢登的陪伴︽在研究所的路上︽我們一路. 從碩班撐到現在了︽未來再一起加油啦﹀感謝運動生物力學實驗室的各位學長姊︾同學以及學弟妹們︽因為你們的配合︾協助以及包容︽讓實驗能夠順利地完成︽謝謝你們﹀也特別謝謝一路聆聽我抱怨的宜櫻和朱以及各位海天社的夥伴們和大學同學們︽在許多夜裡︽因為有你們的陪伴︾安慰和開導︽伴我度過許多低潮的日子︽因為你們的鼓勵︽也增加我完成論文的動力︽謝謝你們〈最後︽要感謝家人對我的支持與包容︽因為有你們的陪伴與關心︽讓我得以在無後顧之憂下完成論文和追求自己理想︽這份榮耀因為有你們才得以順利完成〈最後︽謹以此篇論文獻給所有支持我的師長以及親朋好友〈. 李育銘. 謹誌於. 國立臺灣師範大學體育學系博士班 2014.08.26. . iii .

(5) . 目次中文摘要…………………………………..…………………….……………………………..i 英文摘要…………………………………………………………..…………………………..ii 謝誌………………………………………………………………………….………………..iii 目次……………………………………………………………….…………...……………...iv 表次…………………………………………………………………………………..……….vi 圖次…………………………………………………………………................……….…….vii. 第壹章前言…...…………………………………………………..…………1 第一節. 前十字韌帶的概述…...……………………….…….…………………………2. 第二節. 研究目的…...…………………………………………………………………4. 第三節. 研究假設…...…………………………………………………………………5. 第四節. 研究架構…...…………………………………………………………………6. 第五節. 操作性名詞定義解釋………………………………………….………………7. 第貳章. . 前十字韌帶重建運動員的肌肉功能測試 ……………….……8. 第一節. 前言…...……………………………………………………………..…………9. 第二節. 方法…...………………………………………………………………..……13. 第三節. 結果…...………………………………………………………………………18. 第四節. 討論….…..……………………………………………………………………19. 第五節. 結論…...………………………………………………………………………21. iv .

(6) . 前十字韌帶重建運動員的功能性動作測試 ……………….…22. 第參章第一節. 前言………………...…………………………………………………………23. 第二節. 方法……………….……………………………………………………..……32. 第三節. 結果…...................……………....……………………………………………42. 第四節. 討論…………………………………………...………………..…..…………49. 第五節. 結論…...…………………………………………………..…………..………58. 第肆章. 穿戴功能性護膝對前十字韌帶重建運動員的影響………….59. 第一節. 前言………………...…………………………………………………………60. 第二節. 方法……………….……………………………………………………..……63. 第三節. 結果…...................……………....……………………………………………65. 第四節. 討論…………………………………………...………………..…..…………73. 第五節. 結論…...…………………………………………………..…………..………79. 第伍章. 研究的範圍和限制…………………………………………….…80. 第陸章. 總結…………...……………………………………………………81. 參考文獻. ………..…...…………………………………..…………………82. 附錄一、 Tegner 活動評分量表……………………………………………………….99 附錄二、 Lysholm 膝關節評分量表…………………………………………………100 附錄三、 2000 國際膝關節文獻委員會-主觀膝關節評估表……………………….101 . . . v .

(7) . 表次表 2-1-1 前十字韌帶重建後健側與患側的膝關節肌力比較………….…………………...11 表 2-1-2 前十字韌帶重建後健側與患側的跳躍表現比較………….……………………...12 表 2-2-1 受試者資料和問卷結果……………………………………………………………14 表 2-3-1 肌力和跳躍表現的測試結果………………………………………………………18 表 3-1-1 前十字韌帶重建後在關節運動學的相關研究……………………………………29 表 3-1-2 前十字韌帶重建後在關節協調的相關研究………………………………………30 表 3-1-3 前十字韌帶重建後在姿勢控制的相關研究………………………………………31 表 3-3-1 預先收縮……………………………………………………………………………42 表 3-3-2 主動收縮……………………………………………………………………………42 表 3-3-3 共同收縮指數………………………………………………………………………42 表 3-3-4 膝關節在三個解剖平面的活動範圍………………………………………………44 表 3-3-5 偏差相角值…………………………………………………………………………47 表 3-3-6 COM-COP 傾斜角和質心速度…………………………………………………….48 表 3-3-7 著地後到達穩定時間………………………………………………………………48 表 4-1-1 前十字韌帶重建後患側穿戴功能性護膝與控制組在功能性動作的比較……....62 表 4-3-1 預先收縮（含護膝）……………………………………………………………....65 表 4-3-2 主動收縮（含護膝）……………………………………………………………....65 表 4-3-3 共同收縮指數（含護膝）…………………………………………………………66 表 4-3-4 膝關節在三個解剖平面的活動範圍（含護膝）…………………………………68 表 4-3-5 偏差相角值（含護膝）……………………………………………………………71 表 4-3-6 COM-COP 傾斜角和質心速度（含護膝）……………………………………….72 表 4-3-7 著地後到達穩定時間（含護膝）…………………………………………………72. . vi .

(8) . 圖次圖 2-2-1 跳躍表現測試………………………………………………………………………16 圖 3-2-1 側向切入時起跳位置與測力板的相關位置..……………………………………..33 圖 3-2-2 躍起著地時起跳位置與測力板的相關位置……………………………………....34 圖 3-2-3 目標物高度的界定…………………………………………………………………35 圖 3-2-4 相位圖和相位角的定義……………………………………………………………38 圖 3-2-5 傾斜角的定義………………………………………………………………………39 圖 3-2-6 穩定時間的定義……………………………………………………………………40 圖 3-3-1 膝關節運動學………………………………………………………………………43 圖 3-3-2 軀幹、髖關節、膝關節和踝關節的相角圖………………………………………44 圖 3-3-3 連續相對相角圖……………………………………………………………………45 圖 3-3-4 組間比較。單腳支撐期內的均方根誤差值………………………………………46 圖 3-3-5 組間比較。單腳支撐期內的交叉相關係數………………………………………46 圖 3-3-6 典型的傾斜角曲線…………………………………………………………………47 圖 3-4-1 膝關節橫切面的活動範圍…………………………………………………………50 圖 3-4-2 偏差相角值…………………………………………………………………………52 圖 3-4-3 穩定時間……………………………………………………………………………55 圖 4-2-1 功能性護膝…………………………………………………………………………63 圖 4-3-1 膝關節運動學（含護膝）…………………………………………………………67 圖 4-3-2 軀幹、髖關節、膝關節和踝關節的相角圖（含護膝）…………………………68 圖 4-3-3 連續相對相角圖（含護膝）………………………………………………………69 圖 4-3-4 組間比較（含護膝）。單腳支撐期內的均方根誤差值…………………………70 圖 4-3-5 組間比較（含護膝）。單腳支撐期內的交叉相關係數…………………………70 圖 4-4-1 共同收縮指數（含護膝）…………………………………………………………73 圖 4-4-2 膝關節橫切面的活動範圍（含護膝）……………………………………………74 圖 4-4-3 偏差相角值（含護膝）……………………………………………………………76 圖 4-4-4 穩定時間（含護膝）………………………………………………………………78. . vii .

(9) . 第壹章. 前言. 前十字韌帶 (Anterior cruciate ligament, ACL) 受傷是運動中最常見的傷害 (Bollen & Scott, 1996; Dai, Butler, Garrett, & Queen, 2012; Strutzenberger, Braig, Sell, Boes, & Schwameder, 2012; Yoon & Hwang, 2000)，佔所有韌帶傷害約 50% (Bollen, 1998)。大部分的前十字韌帶受傷發生在非接觸 (non-contact) 的動作中，例如：突然減速或是改變動作方向，常見的動作包括躍起著地 (jump-landing) 或切入 (cutting) 等動作 (Boden, Dean, Feagin, & Garrett, 2000; Krosshaug et al., 2007; Schmitz, Kulas, Perrin, Riemann, & Shultz, 2007)。一旦前十字韌帶受傷，會降低膝關節的穩定度 (knee joint stability) 和本體感覺的功能 (proprioceptive function) (Zatterstrom, Friden, Lindstrand, & Moritz, 1994)，而使得肌力 (muscle strength)、跳躍表現 (hop performance) 、姿勢控制 (postural control) 和功能性動作 (functional movement) 等受到影響；其他伴隨而來的負面影響更包括關節腫脹、肌肉萎縮、影響關節活動度、半月板受傷以及膝關節病變等；因此為了避免這些負面的影響，前十字韌帶重建手術 (Anterior cruciate ligament reconstruction, ACLR) 已經成為目前最常見的治療方式 (Xergia, McClelland, Kvist, Vasiliadis, & Georgoulis, 2011)。近年來，更在醫療水準提升下，重建手術已經成為十字韌帶受傷運動員欲回到場上必須經歷的一個標準程序 (Gianotti, Marshall, Hume, & Bunt, 2009)。但在前十字韌帶重建手術後，這些運動員仍有較高的前十字韌帶再受傷率 (Daniel et al., 1994; DeVita, Lassiter, Hortobagyi, & Torry, 1998; Ramsey, Wretenberg, Lamontagne, & Nemeth, 2003; Salmon, Russell, Musgrove, Pinczewski, & Refshauge, 2005)。Shelbourne, Sullivan, Bohard, Gray, and Urch (2009) 更進一步提出在前十字韌帶重建後，韌帶的移植物和對側腳前十字韌帶的再受傷率 (reinjury rate) 仍然超過 10%，特別是在青少年和年輕的運動員。因此，如何有效的找出前十字韌帶重建後的再次傷害風險，並且從外在環境 (護膝) 提供協助來有效預防二次韌帶傷害的發生是本研究要探討的。. . 1.

(10) . 第一節前十字韌帶的概述一、前十字韌帶的功能前十字韌帶是人體膝關節周邊最重要的韌帶之一，其主要功能有兩個，第一為維持膝關節的穩定 (mechanical stability)：前十字韌帶能夠預防和限制脛骨過大的向前位移 (相對於股骨) 以及幫助和維持膝關節的穩定 (DeVita & Hortobgyi, 2001; Imran & O'Connor, 1998; Woo, Debski, Withrow, & Janaushek, 1999)；此外，在執行膝關節的屈曲/伸展的動作 (主動動作) 時，前十字韌帶亦能幫助控制膝關節的內旋/ 外旋和內翻/外翻的動作 (被動動作) (Wilson, Feikes, & O'Connor, 1998)。因此，當前十字韌帶受傷時，可能會使膝關節的力學產生改變，而降低或喪失膝關節的穩定性和造成行動不便 (Berchuck, Andriacchi, Bach, & Reider, 1990)。第二個功能為本體感覺的功能 (proprioceptive function)：前十字韌帶在體感覺 (somatosensory) 的反饋迴路 (feedback) 中扮演著不可或缺的角色，其上的感覺受器能夠提供重要的感覺訊息 (sensory information)，並藉由傳入神經傳至中樞神經系統，經整合後，再藉由傳出神經傳至神經肌肉控制系統 (neuromuscular control system)，進而調整膝關節的位置和動作以及肌肉反射來穩定膝關節 (Hauser et al., 2013; Jerosch & Prymka, 1996; Johansson, Sjolander, & Sojka, 1991)，例如：當身體在一個膝關節不穩定的姿勢下，前十字韌帶上的感覺受器會偵測到此不穩定的訊息，並將此訊息傳至中樞神經系統，經整合後，會藉由肌肉收縮來調整關節的動作，以減少不穩定的發生。因此，一旦前十字韌帶受傷，可能會使神經的反饋機制受到干擾，而影響到膝關節的動作控制 (motor control) (Bonfim, Jansen Paccola, & Barela, 2003)。過去研究指出，前十字韌帶受傷會影響膝關節機械感受器 (mechanoreceptors) 的反饋和肌肉反射收縮 (Krogsgaard, Dyhre-Poulsen, & FischerRasmussen, 2002) ，而降低和干擾下肢姿勢控制的能力 (Friden, Zatterstrom, Lindstrand, & Moritz, 1990; Gauffin, Pettersson, Tegner, & Tropp, 1990; Negahban et al., 2009)。因此，前十字韌帶除了會影響神經的反饋機制外，也能限制過大膝關節動作 (MacDonald, Hedden, Pacin, & Sutherland, 1996; Mattacola et al., 2002) 。因此，前十字韌帶受傷可能同時干擾或降低體感覺反饋和韌帶的限制能力，進而導致平衡控制能力下降 (Ageberg, Roberts, Holmstrom, & Friden, 2005; Fox et al.,. . 2.

(11) 2004; Henriksson, Ledin, & Good, 2001; Trulsson, Roos, Ageberg, & Garwicz, 2010) 或是增加執行動作的難度。二、前十字韌帶受傷後的治療方式一旦前十字韌帶受傷，恢復膝關節的穩定和功能便成為傷後治療的主要目標。在治療方式的部份，目前最常採用的方式包括兩種，第一種為在不手術的前提下 (保守的治療方式)，藉由肌力或本體感覺訓練來改善膝關節神經肌肉的控制能力 (Andersson, Samuelsson, & Karlsson, 2009; Delince & Ghafil, 2012; Zatterstrom, Friden, Lindstrand, & Moritz, 2000)。在 Delince and Ghafil (2012) 的文獻回顧中指出，大部份滿意保守治療方式的患者，其所從事的運動強度相對較低，且不屬於競爭性或接觸性的運動。Daniel et al. (1994) 更指出，只有很少數的運動員能在不開刀的前提下，以保守的復健方式，回到原先受傷前的運動水準。因此，對於運動員來說，不建議用此種方式。第二種為透過重建手術來恢復關節穩定。前十字韌帶重建手術是外科手術 (orthopaedic procedures) 中最常見的一種手術方式 (Capuano, Hardy, Longo, Denaro, & Maffulli, 2008; Franceschi et al., 2008; Maffulli, Longo, & Denaro, 2009)。近年來，更在醫療水準提升下，其成功率達 80-95% (Crawford et al., 2007)，而使許多前十字韌帶受傷運動員選擇重建手術為治療方式。至今，前十字韌帶受傷後的最佳治療方式仍然充滿著爭議性，包括手術時機 (提早或延後) (Andersson et al., 2009)、手術方式或是移植物。而在重建韌帶移植物選擇的部份，主要包括自體移植 (autografts)、同種異體移植(allografts)、人工韌帶，而其中以自體移植的方式最常見，其移植物包括髕腱移植 (bone-patellar tendonbone graft)、四股半腱肌移植 (four strand semitendinosus/hamstring graft)、半腱肌和股薄肌肌腱移植 (semitendinosus/gracilis tendon graft) 、股四頭肌肌腱移植 (quadriceps tendon graft)、髂脛束移植物 (iliotibial tract graft)，而在這些移植物裡，又以髕腱和腿後肌肌腱被使用的機會最多。過去有許多文獻比較常使用腿後肌肌腱和髕腱來當作自體移植物的手術方式，根據系統性的文獻回顧指出，在針對隨機對照試驗 (randomized control trials, RCTs) 的研究設計中，兩種移植物在手術後結果 (post-operative outcomes) 的比較並沒有差異，例如：重返運動場 (return to sport) 、疼痛感、肌力、膝關節穩定度和活動範圍等 (Herrington, Wrapson, Matthews, & Matthews, 2005; Magnussen, Carey, & Spindler, 2011)。. . 3.

(12) 三、前十字韌帶重建手術後的復健手術後的復健 (postoperative rehabilitation) 對於運動員的術後復原或是重返運動場上扮演著很重要的角色。除了能幫助恢復膝關節的功能穩定和生理功能 (例如：肌力) 之外，亦能幫助重返運動場或先前的運動層級和減少再次受傷的風險 (Dai et al., 2012; Decker, Torry, Wyland, Sterett, & Richard Steadman, 2003; Gokeler, Schmalz, Knopf, Freiwald, & Blumentritt, 2003; Kvist, 2004; Salem, Salinas, & Harding, 2003; Timoney et al., 1993)。一般來說，經前十字韌帶重建手術後，需要長時間的復健，部份研究指出手術後病患需要 4 至 6 個月的復健，才能重返運動場上；若要執行強度較強的切入 (cutting) 或旋轉 (pivoting) 動作時，則需要 6 至 9 個月的復健時間 (Beynnon et al., 2005; Delay, Smolinski, Wind, & Bowman, 2001; Feller, Cooper, & Webster, 2002)。. 第二節. 研究目的. 雖然前十字韌帶重建後的相關研究在過去已經被廣泛地討論，但仍然有許多爭議的部分。對於前十字韌帶重建運動員來說，其重返運動場或正常訓練是否仍有問題以及如何提供協助，是本研究想探討的部分。由於本研究的受試者皆為運動選手，因此藉由強度較高的著地動作來檢測前十字韌帶重建的運動選手，雖然其已經重返運動場，但藉由一系列的測試可以找出其不足的地方來加以改進，並預防二次韌帶傷害的發生。因此，將本論文分三個主題進行探討：第一部分藉由肌肉功能測試 (muscle function) 來比較前十字韌帶重建運動員患側和健側的差異，並提供控制組做比較，由於受試者皆已完成復建，並且重返運動場或正常訓練，因此，藉由此測試能夠瞭解受試者的復原狀況。第二部分藉由功能性動作測試 (functional movement) 來比較前十字韌帶重建運動員患側和控制組的差異，由於運動員重返運動場後，其執行著地動作 (強度較高) 的機會也相對較高，若只用走路 (強度較低) 的動作來檢測，可能無法得知運動員的復原狀況。第三部分探討穿戴功能性護膝對前十字韌帶重建運動員的影響，此部分測試的動作與第二部分一樣，由於推測運動員在執行著地動作時仍然會影響，因此，讓前十字韌帶重建運動員穿戴功能性護膝來接受測試，藉此判斷功能性護膝的成效好壞。. . 4.

(13) . 第三節. 研究假設. 根據研究目的，本研究擬定的研究假設如下：一、前十字韌帶重建運動員的肌肉功能測試 . 前十字韌帶重建運動員的患側與健側在肌力和跳躍表現的比較會有差異。. . 前十字韌帶重建運動員的患側與和控制組在肌力和跳躍表現的比較會有差異。. 二、前十字韌帶重建運動員的功能性動作測試 . 前十字韌帶重建運動員的患側與控制組在執行側向切入 (測量肌電圖、膝關節運動學和關節協調表現) 時會有差異。. . 前十字韌帶重建運動員的患側與控制組在執行躍起著地 (測量動態姿勢穩定) 時會有差異。. 三、穿戴功能性護膝對前十字韌帶重建運動員的影響 . 前十字韌帶重建運動員的患側沒有穿戴功能性護膝與患側穿戴功能性護膝在執行側向切入 (測量肌電圖、膝關節運動學和關節協調表現) 時會有差異。. . 前十字韌帶重建運動員的患側沒有穿戴功能性護膝與患側穿戴功能性護膝在執行躍起著地 (測量動態姿勢穩定) 時有差異。. . 前十字韌帶重建運動員的患側穿戴功能性護膝與控制組在執行側向切入 (測量肌電圖、膝關節運動學和關節協調表現) 時會沒有差異。. . 前十字韌帶重建運動員的患側穿戴功能性護膝與控制組在執行躍起著地 (測量動態姿勢穩定) 時沒有差異。. . 5.

(14) . 第四節. 研究架構. 對於術後已重返運動場或正常訓練的運動員來說，如何有效的找出前十字韌帶重建後的再次傷害風險，並且從外在環境 (護膝) 提供協助來有效預防二次韌帶傷害的發生是本研究要探討的。因此，本研究主要分為三個部分，在第貳章，主要藉由肌力和. 跳躍表現來評估受試者的復原狀況，進一步瞭解前十字韌帶重建運動員患側與健側的差異，並與控制組做比較。在第參章，主要藉由躍起著地和側向切入兩個強度較高的動作來評估前十字韌帶重建運動員的患側，並與控制組做比較。在第肆章，主要集中在探討功能性護膝的效果，其測量動作與分析參數與第參章一樣。有關本研究的限制和未來的研究方向則列在在第伍章。主要的研究發現在第貳章、第參章和第肆章。本研究的總結則在第陸章。. . 6.

(15) . 第五節. 操作性名詞定義解釋. 一、功能性護膝 (functional knee brace) 護膝 (knee brace) 依用途可分為預防性 (prophylactic brace) 、復健性 (rehabilitation brace) 和功能性護具 (functional brace)。其中功能性護膝的功能為提供前十字韌帶受傷或前十字韌帶重建後的患者在執行動作時的膝關節穩定度。二、姿勢控制 (postural control) 指身體維持平衡的能力，即在重力的作用下，透過人體的姿勢控制系統 (postural control system) 來讓身體質量中心 (center of mass, COM) 保持在基底面積內 (base of support)。三、靜態姿勢穩定 (static postural steadiness) 一種評估姿勢控制系統功能的測試方法，指在一個安靜的位置和環境下，保持安靜的站立 (quiet standing) 動作。可能會在單腳或雙腳站立的情況下測試，或是開眼或閉眼的情境下測試 (Prieto, Myklebust, & Myklebust, 1993)。四、動態姿勢穩定 (dynamic posture stability) 一種評估姿勢控制系統功能的測試方法，通常是指評估身體從動態狀態轉換為靜態狀態時，其個體維持平衡的能力 (Goldie, Bach, & Evans, 1989; Prieto et al., 1993; Wikstrom, Tillman, Smith, & Borsa, 2005)。可能會在單腳或雙腳站立的情況下測試，或者是開眼或閉眼的情境下測試。五、功能性動作 (functional movement) 通常可分為兩種，一種為為日常生活的功能性動作，例如：走路、蹲或站、上下樓梯等屬於低強度或低衝擊的動作。另一種為運動中的功能性動作，例如：跑步、跳躍、著地或切入等屬於高強度或高衝擊的動作。. . 7.

(16) . 第貳章前十字韌帶重建運動員的肌肉功能測試. 摘要目的：探討前十字韌帶重建運動員的肌力和跳躍表現。方法：招募 10 名前十字韌帶重建運動員為重建組 (年齡：22.4±1.0 歲；身高：169.4±8.6 公分；體重：65.6±10.7 公斤；受傷至手術的時間：5.6±5.1 月；手術至實驗的時間：24.5±16.3 月) 以及 10 名性別、年齡、身高、體重與運動項目必須配對的運動員為控制組 (年齡：21.5±1.8 歲；身高： 167.6±8.3 公分；體重：64.1±11.6 公斤)。所有的受試者皆須完成肌力 (膝關節等速向心伸展與屈曲肌力)、跳躍表現 (垂直跳、前跳、側向來回跳) 的測試以及三份問卷的填寫 (Tegner 活動評分量表、Lysholm 膝關節評分量表和 2000 國際膝關節文獻委員會-主觀膝關節評估表)；除了比較重建組患側與健側的結果數值外，肢段的對稱性也同時納入考量。使用魏克森符號等級檢定來比較重建組患側與健側的差異以及使用曼-惠特尼 U 檢定來比較重建組患側與控制組的差異。結果：在肌力測試的部分，無論在伸展力矩或是屈曲力矩，重建組的患側和健側並沒有差異，但健側有較高的趨勢，其 LSI 分別達到 93.0%和 93.4%，除此之外，重建組患側的肌力有高於控制組的趨勢。而在跳躍表現的部分，重建組的健側在垂直跳的高度比患側高 (p = .043)，而在跳躍距離和側向跳次數的部分，重建組的患側和健側沒有差異，但健側有較高的趨勢，其 LSI 分別達到 87.1%、97.1 和 94.6%，除此之外，重建組的患側在垂直跳、跳躍距離和側向跳都有比控制組低的趨勢。結論：無論在肌力或是單腳的跳躍表現，重建組的健側有高於患側的趨勢，其 LSI 皆達到或接近 90%。當與控制組比較時，重建組的肌力有較高的趨勢，但是單腳跳躍表現則有較低的情形。此結果也意謂著重建組的膝關節肌力雖然足夠，但對單腳跳躍的動作還是會有影響，因此，推測可能是因為其神經肌肉控制能力尚未完全恢復，而影響到肌肉功能的表現，最後造成跳躍表現的降低。. . 8.

(17) . 第一節. 前言. 在美國每年約有 20 萬的人進行過前十字韌帶的重建手術，也因此造成相當高的醫療費用支出 (Brophy, Wright, & Matava, 2009)，而使得預防前十字韌帶受傷和手術後的二次傷害變成一個急需關切的課題。過去研究指出，大部份前十字韌帶受傷的運動員，透過手術或復健仍然無法成功地重返運動場或回復至受傷前的水準 (Ardern, Webster, Taylor, & Feller, 2011a, 2011b)，其中一個主要原因為運動員的肌肉功能 (muscle function) 並沒有回復至受傷前的狀態 (Thomee et al., 2011)。相關研究更進一步指出，當前十字韌帶受傷後，若要安全地重返運動場或身體活動，回復下肢的肌肉功能被視為最重要的，例如：膝關節的伸展肌群和屈曲肌群的肌力以及單腳的跳躍能力 (Ageberg, Thomee, Neeter, Silbernagel, & Roos, 2008; Augustsson, Thomee, & Karlsson, 2004; Eitzen, Holm, & Risberg, 2009; Myklebust, Holm, Maehlum, Engebretsen, & Bahr, 2003)。其中，肢段的對稱性指數 (limb symmetry index, LSI) 常被用來評估肌力或跳躍的表現是否正常 (Thomee et al., 2012)。此指數可用來檢驗患側在復健後是否達到可接受的水準 (即患側與健側的差異)，常用在術後欲重返運動場或已重返運動場的人，並且能進一步幫助評估是否有過度使用 (overuse) 或發生急性運動傷害 (acute injury) 的情況 (Augustsson et al., 2004)。Myer, Paterno, Ford, and Hewett (2008) 和 Thomee et al. (2011) 的文獻回顧進一步指出，當肌力或跳躍表現的 LSI 達到 85%或 90%以上，代表較為理想的術後復原狀況。在前十字韌帶重建手術後，肌力不足或退化是最普遍發生的情形 (Anderson, Snyder, & Lipscomb, 2001; Aune, Holm, Risberg, Jensen, & Steen, 2001; Beard, Anderson, Davies, Price, & Dodd, 2001; Beynnon et al., 2002; Ejerhed, Kartus, Sernert, Kohler, & Karlsson, 2003; Feller, Webster, & Gavin, 2001; Hiemstra, Webber, MacDonald, & Kriellaars, 2000; Keays, Bullock-Saxton, Keays, & Newcombe, 2001; Osteras, Augestad, & Tondel, 1998)。Niga, Yamamoto, and Furuya (1996) 也指出，即使手術後膝關節已經恢復良好的穩定度和足夠的活動範圍，若肌力無法回復至受傷前的狀態，也代表沒有達到手術的目的。由此可見，運動員若要重返運動場，回復到正常肌力或接近正常的肌力為術後的一重要指標 (Keays, Bullock-Saxton, Newcombe, & Keays, 2003; Tsepis, Vagenas, Giakas, & Georgoulis, 2004)。過去有許多文獻指出，等速測力機在檢測神經肌肉表現上具有很高的信度，其中膝關節的等速向心伸展肌力和屈曲肌力常被使用來評估前十字韌帶重建後其肌力的恢復情形 (Anderson et al., 2002; Keays et al., 2001; Keays et al., 2003; . 9.

(18) Kobayashi et al., 2004; Mattacola et al., 2002; Roewer, Di Stasi, & Snyder-Mackler, 2011; Ross, Irrgang, Denegar, McCloy, & Unangst, 2002; Wojtys & Huston, 2000; Yoon & Hwang, 2000) (表 2-1-1)。大部份的研究結果顯示，無論術後的時間多久，患側的伸展和屈曲肌力仍然會有小於健側情形，然而對於術後需多久時間肌力才能恢復至理想的狀態 (LSI > 90%)，似乎沒有一致性的結果，但在這些研究中，以術後 6 個月能恢復的比例較高。除此之外，單腳的跳躍表現亦是評估前十字韌帶重建後其肌肉功能復原的一項指標 (Augustsson et al., 2004; Jerre et al., 2001; Keays et al., 2001; Liu-Ambrose, Taunton, MacIntyre, McConkey, & Khan, 2003; Ross et al., 2002)。過去評估單腳跳躍表現的方式有許多種，包括垂直跳 (vertical jump)、前跳 (hop for distance)、垂直落地跳加前跳兩次 (drop jump followed by a double hop for distance)、方形跳 (square hop)、側向來回跳 (side hop)、前跳三次 (Triple hop)、交叉跳三次、(triple crossover hop)、6 米計時跳 (six-meter timed hop) 等 (Gustavsson et al., 2006; Itoh, Kurosaka, Yoshiya, Ichihashi, & Mizuno, 1998; Noyes, Barber, & Mangine, 1991; Ostenberg, Roos, Ekdahl, & Roos, 1998)。根據 Reid, Birmingham, Stratford, Alcock, and Giffin (2007) 的研究指出，同時評估垂直跳、前跳、和側向來回跳能夠清楚的分辨前十字韌帶重建者的患側與健側的差異。Thomee et al. (2011) 的文獻回顧中更指出，評估項目應包括 2 項最大跳躍表現及 1 項耐力表現。由於只單獨測試一種跳躍表現，可能不足以評估手術後的復原情形，且在過去的研究中，同時測量三種以上的跳躍表現的研究相對較少，因此在文獻搜尋上，兩種以上的跳躍表現測試才納入討論 (Ageberg et al., 2008; Gustavsson et al., 2006; Keays et al., 2001; Keays et al., 2003; Logerstedt, Lynch, Axe, & Snyder-Mackler, 2013; Moksnes & Risberg, 2009; Myklebust et al., 2003; Thomee et al., 2012) (表 2-1-2)。在整理過去的研究發現，對於術後需多久時間跳躍表現才能恢復至理想的狀態，依舊沒有一致性的結果，但在這些研究中，幾乎都要超過術後 1 年才能恢復，而術後 6 個月仍還未恢復的比例也較高。在評估前十字韌帶重建患者的術後復原情形，若只單獨用一種方式來評估，可能無法完整的評估術後的恢復狀況，因此，本研究同時藉由肌力 (膝關節伸展與屈曲肌力) 與跳躍表現 (垂直跳、前跳、側向來回跳) 來評估運動員在前十字韌帶重建後其肌肉功能的復原情形。除了比較患側與健側的結果數值外，肢段的對稱性也同時納入考量，如此能夠同時評估肌肉功能以及兩側對稱性是否都達到理想的狀態〈. . 10.

(19) 表 2-1-1. 前十字韌帶重建後健側與患側的膝關節肌力比較. Participant Author. 人數. 膝關節肌力表現. 移植物. 術後時間(月). (BPTB/HS). (平均數±標準差︾範圍). 儀器 (測功機). 測試肌群. 肢段對稱性指數 > 90% (代表有達到的術後時間). Anderson et al. (2002). 45. 未說明. 6, 12. Kin-Com. 伸展和屈曲 (60°/s). 屈曲 (12 個月). Keays et al. (2001). 31. 0/31. 6. Cybex I1. 伸展和屈曲 (60°/s 和 120°/s). 伸展 (6 個月) 和屈曲 (6 個月). Keays et al. (2003). 31. 0/31. 6. Cybex I1. 伸展和屈曲 (60°/s 和 120°/s). 伸展 (6 個月) 和屈曲 (6 個月). Kobayashi et al. (2004). 36. 36/0. 6, 12, 24. Biodex. 伸展和屈曲 (60°/s 和 180°/s). 伸展 (24 個月)︾屈曲 ( 6︾12︾24 個月). Mattacola et al. (2002). 20. 20/0. 18 ± 10. Kin-Com. 伸展和屈曲 (120°/s 和 240°/s). 伸展 (120°/s 除外)︾屈曲. Roewer et al. (2011). 24. 0/24. 6, 24. Kin-Com. 伸展. 伸展(6 個月︾24 個月). Ross et al. (2002). 50. 50/0. 28.9 ± 15.5. Kin-Com. 伸展 (60°/s). 伸展. Wojtys and Huston (2000). 25. 25/0. 6, 12, 18. Biodex. 伸展和屈曲 (60°/s 和 240°/s). 伸展 (18 個月)︾屈曲 ( 6︾12︾18 個月). Yoon and Hwang (2000). 24. N. 20.2 ± 15.2. Cybex 6000. 伸展和屈曲 (60°/s). 未達到. 腱移植物 (bone-patella tendon-bone autograft, BPTB)︽腿後肌肌腱移植物 (hamstring tendon autograft, HS). . 11.

(20) 表 2-1-2. 前十字韌帶重建後健側與患側的跳躍表現比較. 參與者作者. 人數. 跳躍表現. 移植物. 術後時間(月). (BPTB/HS). (平均數±標準差︾範圍). Ageberg et al. (2008). 36. 20/16. 24-60. Gustavsson et al. (2006). 35. 未說明. 6. Keays et al. (2001). 31. 0/31. Keays et al. (2003). 31. Logerstedt et al. (2013). 測試動作. 肢段對稱性指數 > 90% (代表有達到的術後時間). 垂直跳︾前跳︾側向來回跳. 垂直跳︾前跳︾側向來回跳未達到. 6. 垂直跳︾前跳︾垂直落地跳加前跳兩次︾方形跳︾側向來回跳前跳︾前跳三次. 0/31. 6. 前跳︾前跳三次. 未達到. 83. 0/83. 6, 12. Moksnes and Risberg (2009). 50. 未說明. 12. Myklebust et al. (2003). 41. 41/0. 93.6 (72-132). 前跳︾前跳三次︾交叉跳三次︾6米計時跳前跳︾前跳三次︾交叉跳三次︾6米計時跳垂直跳︾前跳三次. 前跳︾前跳三次︾交叉跳三次︾6 米計時跳 (全��部皆達到) 前跳︾前跳三次︾交叉跳三次︾6 米計時跳(全��部皆達到) 垂直跳. Thomee et al. (2012). 82. 36/46. 6, 12, 24. 垂直跳︾前跳︾側向來回跳. 垂直跳 (24 個月)︾前跳 (12︾24 個月)︾側向來回跳 (24 個月). 未達到. 髕腱移植物 (bone-patella tendon-bone autograft, BPTB)，腿後肌肌腱移植物 (hamstring tendon autograft, HS)，垂直跳 (vertical jump, VJ)，前跳 (hop for distance, HD)，側向來回跳 (side hop)，垂直落地跳加前跳兩次 (drop jump followed by a double hop for distance)，方形跳 (square hop)，前跳三次 (Triple hop)，交叉跳三次 (triple crossover hop)，6 米計時跳 (six-meter timed hop). . 12.

(21) . 第二節方法一、受試者本實驗招募 10 位前十字韌帶重建的運動員作為受試者 (重建組)，另外再招募 10 名性別、年齡、身高、體重與運動專長一致的運動員作為前十字韌帶重建運動員的對照組 (控制組)。重建組的納入條件為接受過單側前十字韌帶重建手術的運動員，且重建手術在六個月以上，過去的研究已指出，術後六個月已經可以重返運動場，因為此時間已經足夠讓膝關節的功能恢復 (Kvist, 2004)、移植物的韌帶化 (graft ligamentization) 和血管的重建 (revascularization) (Falconiero, DiStefano, & Cook, 1998; Scranton, Lanzer, Ferguson, Kirkman, & Pflaster, 1998)。除此之外，這些受試者皆已經結束復健治療，且在防護員和教練的同意下，已經恢復正常的訓練或運動 (能執行跳躍、跑步、或上下樓梯等動作)；排除條件為當受試者有多條韌帶受傷、關節炎或是嚴重的肌肉萎縮等情形，皆不納入本研究。控制組的納入條件為性別、年齡、身高、體重、運動項目必須與配對的重建組一致外，必須在半年內沒有下肢肌肉骨骼傷害，亦無軀幹脊椎或上肢方面的傷害，並且在實驗前三個月內，沒有發生急性的下肢傷害，排除條件為不符合上述條件則不能參加本研究。其受試者相關資料如表 2-2-1。本研究共招募 10 位前十字韌帶重建運動員作為重建組，其中有 4 位跆拳道選手、2 位足球選手、2 位體操選手、1 位籃球選手以及 1 位田徑選手。這些選手受傷的時機皆是發生在比賽或練習中，且都屬於非接觸性的傷害，像是單腳著地 (含旋轉) 或是急停的動作。除此之外，所有的受試者皆接受專業防護員檢測膝關節鬆弛度，測試包括前拉測試 (anterior drawer test)、Lachman 測試 (Lachman test)，如果雙側差異過大，亦不列入本研究受試者。在正式實驗前，會對受試者進行實驗步驟的說明並填寫受試者同意書及基本資料表，並且完成 Tegner 活動評分量表 (Tegner Active Scale) (附錄一)、Lysholm 膝關節評分量表 (Lysholm Knee Scoring Scale) (附錄二) 和 2000 國際膝關節文獻委員會-主觀膝關節評估表 (2000 IKDC Subjective Knee Evaluation Form) (附錄三) 等 3 份問卷 (附註：IKDC: International Knee Documentation Committee)。. . 13.

(22) 表 2-2-1 受試者資料和問卷結果重建組 5/5 性別 (男/女) 22.4 ± 1.0 年齡 (歲) 169.4 ± 8.6 身高 (公分) 65.6 ± 10.7 體重 (公斤) 患側: 48.9 ± 3.4* 大腿圓周 (公分) 健側: 50.0 ± 3.3 5.6 ± 5.1 受傷至手術的時間 (月) 24.5 ± 16.3 手術至實驗的時間 (月) 5/5 重建腳 (右/左) 9/1 移植物 (腿後肌肌腱/ 腱) 3 半月板修補 8.8 ± 0.6 Tegner 活動評分量表 84.0 ± 12.4 Lysholm 膝關節評分量表 89.0 ± 6.3** IKDC 主觀膝關節評估表 (%) * 代表重建組的患側與健側有差異 (p < .05) ** 代表重建組與控制組有差異 (p < .05). 控制組 5/5 21.5 ± 1.8 167.6 ± 8.3 64.1 ± 11.6 49.7 ± 4.0 無無無無無 9.1 ± 0.7 86.8 ± 8.7 95.3 ± 4.4. 二、實驗流程在進行實驗動作前，先讓受試者在跑步機上進行 5 分鐘的自選速度熱身。待熱身完畢，即開始進行測試。首先，在肌力測試的部分，利用等速測力機 (Biodex system 4, Biodex Medical Systems, Shirley, New York, USA)，分別進行膝關節伸展肌群與屈曲肌群的等速向心收縮，資料蒐集前，身體仰臥於椅背上，固定髖關節角度為 90 度，測功機和椅子的位置則根據膝關節屈曲-伸展的旋轉軸來做調整 (接近股骨外髁)，上半身由兩條肩帶固定，大腿和小腿的遠端也以固定帶固定住。定義膝關節完全伸直 (full extension) 為 0 度，其測試的活動範圍為膝關節屈曲 2090 度。聞開始口令後，分別對伸展肌群與屈曲肌群進行等速向心收縮，其指定角速度為 60°/s。測驗過程中，雙手需交叉置於胸前且不能抓住任何物品，過程中給予口頭鼓勵並以螢幕同步顯示其力矩來達成視覺回饋。每一測試腳在每一種速度下，皆需完成 2 次試驗，而每次試驗皆包括各 3 次的膝伸展和膝屈曲。跳躍表現共包括三種測試（1）單腳最大垂直跳測試 (垂直跳 )：進行單腳最大垂直跳 (single-leg maximum vertical jump) 的動作，起始動作為測試腳 (支撐腳) 支撐體重，對側腳維持膝關節屈曲約 45 度 (後勾的動作)，雙手需置於髖部；聞開始口令，受試者盡可能往上跳至最大高度，待著地後，再回復至起始動作 (圖 2-2-. . 14.

(23) 1-A)；若是著地後發生小跳步、不穩定或是無法完成上述的動作則算失敗。兩個測試間隔 1 分鐘的休息時間，每一次測試腳需完成 3 次成功的試驗。所有的測試皆在測力板 (Kistler forceplate, Switzerland) 上完成，擷取頻率設為 1000 Hz。（2）. 單腳最大跳躍距離測試 ( 跳躍距離 )：進行單腳最大前跳 (single-leg hop for distance test) 的動作，起始動作為測試腳 (支撐腳) 支撐體重，對側腳維持膝關節屈曲約 45 度 (後勾的動作)，雙手需置於髖部；聞開始口令，受試者盡可能往前跳至最大距離，待著地後，再回復至起始動作 (圖 2-2-1-B)；若是著地後發生小跳步、不穩定或是無法完成上述的動作則算失敗。兩個測試間隔 1 分鐘的休息時間，每一次測試腳需完成 3 次成功的試驗。（3）單腳側向跳測試 (側向跳 )：進行單腳反覆側向跳躍 (single-leg side hop test) 的動作，首先，在地面黏貼兩條相距 30 公分的平行線，起始動作為測試腳 (支撐腳) 支撐體重，並站立於其中一條線的外側，對側腳維持膝關節屈曲約 45 度 (後勾的動作)，雙手需置於髖部；聞開始口令，開始進行反覆的單腳側向跳躍，要求受試者盡可能在 20 秒內完成較多的跳躍次數 (圖 2-2-1-C)；若是發生著地踩線、著地在兩條線內或是無法完成上述動作則算失敗，若失敗的次數高過總跳躍次數的 25％，則需休息 5 分鐘，再重新進行一次 20 秒的試驗。每一測試腳需完成 1 次成功的試驗。修改自 Itoh et al. (1998) 和 Gustavsson et al. (2006) 的研究，原為測量 30 秒，因擔心時間過長會造成受試者的負擔，本研究修改為 20 秒。. . 15.

(24) . 圖2-2-1 跳躍表現測試。A為最大垂直跳測試、B為最大跳躍距離測試、C為側向跳測試。其中︽重建組會進行雙側的測量︽控制組則進行同側腳 (同重建組的患側) 的測量︽在檢測每一項目前︽都會讓受試者進行足夠的練習︽以避免因學習效應 (learning effect) 而影響實驗的數據〈三︾資料分析每種測試皆取最佳的資料進行分析〈進一步計算重建組的肢段對稱性指數 (健側/患側 X 100%)〈 �一單腳最大垂直跳 (cm) 最大跳躍高度的計算公式為高度等於 1/2*g*t2︽其中 g 為重力加速度︽t 為透過測力板所取得的空中時間 (需再除以 2)〈 �二單腳最大跳躍距離 (cm) 最大跳躍距離為起跳位置與著地後後腳跟位置的距離〈 �三單腳側向跳 (次) 計算 20 秒內完成的成功跳躍次數〈 �四等速伸展與屈曲力矩 (%BW) 分析最大等速伸展和屈曲力矩︽並以體重做標準化〈. . 16.

(25) 四︾統計分析本研究以 SPSS for Windows 13.0 版之套裝軟體進行各項統計分析〈所有的參數比較皆以無母數統計 (Non-parametric Statistics) 進行考驗︽其中︽使用魏克森符號等級檢定 (Wilcoxon signed-rank test) 來比較重建組患側與健側的差異︽使用曼惠特尼 U 檢定 (Mann-Whitney U test) 來比較重建組患側與控制組的差異︽顯著水準設為 α =.05〈 . . 17.

(26) . 第三節結果在正式實驗前︽所有的受試者皆接受前拉測試和 Lachman 測試以確定膝關節的穩定度︽即雙側的差異在可接受的範圍內〈此外︽三份問卷的結果如下︽Tegner 活動評分量表 (重建組「8.8 ± 0.6﹀控制組「9.1 ± 0.7)︾Lysholm 膝關節評分量表 (重建組「 84.0 ± 12.4﹀控制組「86.8 ± 8.7) 和 2000 國際膝關節文獻委員會-主觀膝關節評估表 (重建組「89.0 ± 6.3﹀控制組「95.3 ± 4.4) (表 2-2-1) 〈結果顯示︽全��部的受試者皆能完成肌力與跳躍表現的測試 (表 2-3-1)︽在肌力測試的部分︽無論在伸展力矩 (患側「285.8 ± 68.3%BW﹀健側「309.8 ± 73.5%BW) 或是屈曲力矩 (患側「189.8 ± 30.5%BW﹀健側「205.3 ± 40.7%BW)︽重建組的患側和健側並沒有差異 (p > .05)︽但健側有較高的趨勢︽其 LSI 分別達到 93.0%和 93.4%︽在與控制組 (伸展「272.1 ± 44.0%BW﹀屈曲「171.2 ± 30.6%BW) 比較的部分︽也同樣沒有差異 (p > .05)︽但重建組的患側有較高的趨勢〈在跳躍表現的部分，重建組的健側在垂直跳的高度會比患側高 (患側「14.1 ±4.3 公分﹀健側「16.1 ± 3.2 公分) (p = .043)︽而在跳躍距離 (患側「128.3 ± 23.9 公分﹀健側「 132.0 ± 23.4 公分) 和側向跳次數 (患側「36.4 ± 7.8 次﹀健側「38.2 ± 5.8 次) 的部分︽重建組的患側和健側則沒有差異 (p > .05)︽但健側有較高的趨勢︽其 LSI 分別達到 87.1%︾ 97.1 和 94.6%︽而在與控制組 (垂直跳「15.6 ± 3.8 公分﹀跳躍距離「140.7 ± 23.6 公分﹀側向跳「42.2 ± 6.9 次) 比較的部分︽也同樣沒有差異 (p > .05)︽但重建組的患側在垂直跳︾跳躍距離和側向跳有較低的趨勢〈. 表 2-3-1 肌力和跳躍表現的測試結果重建組患側. 健側. LSI (%). 膝伸展力矩 (%BW). 285.8 ± 68.3. 309.8 ± 73.5. 93.0 ± 13.2. 272.1 ± 44.0. 膝屈曲力矩 (%BW). 189.8 ± 30.5. 205.3 ± 40.7. 93.4 ± 11.0. 171.2 ± 30.6. 垂直跳 (公分). 14.1 ± 4.3*. 16.1 ± 3.2. 87.1 ± 17.4. 15.6 ± 3.8. 跳躍距離 (公分). 128.3 ± 23.9. 132.0 ± 23.4. 97.1 ± 5.3. 140.7 ± 23.6. 94.6 ± 10.4. 42.2 ± 6.9. 側向跳 (次數) 36.4 ± 7.8 38.2 ± 5.8 * 代表重建組的患側與健側有差異 (p < .05) ** 代表重建組的患側與控制組有差異 (p < .05). . 控制組. 18.

(27) . 第四節討論本研究在探討前十字韌帶重建運動員的功能性表現，以瞭解運動員的狀態。研究假設為前十字韌帶重建運動員的患側與健側以及患側與控制組在肌力和跳躍表現的比較會有差異，結果顯示重建組的患側與健側以及患側與控制組在肌力和跳躍表現的比較並沒有差異 (垂直跳除外)，此結果意味著重建組已經恢復或接近正常的狀態。一般來說，在前十字韌帶重建手術後︽患者會經歷 3-6 個月的復健，而在 6-12 個月或是下肢肌力和敏捷的測試達到設定目標時 (LSI = 80%-90%)，即被允許重返運動場或訓練 (Barber-Westin & Noyes, 2011; Kvist, 2004)。由此可見，術後膝關節肌力的復原被視為一項重要的指標。因此，在本研究肌力測試結果的部分︽無論是伸展力矩或屈曲力矩︽重建組的 LSI 皆有接近或達到 90%以上︽雖然 LSI 有達到理想的範圍︽但還是存在雙側肌力同時都退化的可能性︽因此︽為了避免這種情形發生︽本研究進一步招募性別︾年齡︾身高︾體重和運動項目都一致的健康運動員來當作控制組︽結果顯示重建組與控制組在肌力的比較並沒有差異︽然而︽在重建組的肌力卻有比控制組高的趨勢︽推測這可能是因為重建過後的運動員︽會特別集中在訓練膝關節的肌群︽而造成結果有比控制組高的趨勢︽而此結果也意味著這些選手的肌力都已經恢復到正常狀態︽且都可以重返運動場或正常訓練〈由於膝關節的伸展肌群 (股四頭肌) 和屈曲肌群 (腿後肌) 都交錯在膝關節的周圍，因此，當肌力退化或不足時，會直接影響到膝關節的生物力學，最後可能導致關節的退化 (joint degeneration) (Thomas, Villwock, Wojtys, & Palmieri-Smith, 2013)。更進一步的說，膝關節伸展肌群的主要功能在於進行能量吸收 (energy absorption)，以減少負重 (weight bearing) 時所產生的動能或衝擊力。因此，當做著地的動作時，若是膝關節伸展肌力不足，可能會無法有效地進行能量吸收，而導致膝關節的負荷增加。Radin, Yang, Riegger, Kish, and O'Connor (1991) 進一步指出，膝關節伸展肌力不足可能會限制能量吸收的能力，並促使關節軟骨的負荷增加 (articular cartilage loading)，最後可能會導致關節的退化。除此之外，也同時會影響功能性的表現 (Eitzen et al., 2009; Keays et al., 2001) 和產生不正常的步態 (Lewek, Rudolph, Axe, & Snyder-Mackler, 2002)〈而膝關節屈曲肌群的主要功能在於限制脛骨的向前位移 (anterior tibial translation)，以減少前十字韌帶的拉扯。因此，當做急停或是下樓梯動作時，若是腿後肌的肌力不足，可能會因無法有效地限制脛骨地向前位移，而增加脛骨的向前力量，最後導致前十字韌 . 19.

(28) 帶的受傷。DeMorat, Weinhold, Blackburn, Chudik, and Garrett (2004) 的研究指出，對於重返運動場的運動員來說，因為膝關節屈曲肌力的不足，可能對選手造成危險， Mattacola et al. (2002) 進一步提出，在前十字韌帶重建手術後，腿後肌肌群的訓練在於幫助減少脛骨地向前位移。由此可見，無論是膝關節的伸展肌群或是屈曲肌群的肌力，在手術後若是無法恢復，勢必會對運動員造成很大的影響。此外，對於前十字韌帶受傷或重建的族群來說︽單腳的跳躍測試 (Single-leg hop test) 可以反映出身體對高強度動作的需求︽因此常被用來評估膝關節的肌肉功能 (Augustsson et al., 2004; Gustavsson et al., 2006; Itoh et al., 1998; Ross et al., 2002)〈因此︽本研究採用垂直跳︾跳躍距離和側向跳來進行測試︽其中︽垂直跳和跳躍距離可以測量最大的跳躍表現︽且其著地後身體分別需要抵抗垂直和向前方向的加速度﹀而側向跳則是屬於耐力的測試︽其包括了連續切入 (cutting) 和扭轉 (twisting) 的動作，因此，藉由這些測試能夠幫助瞭解前十字韌帶重建運動員跳躍表現能力︽進一步瞭解膝關節的肌肉功能〈而在本研究跳躍表現測試結果的部分︽重建組的 LSI 皆接近或達到 90% 以上 (87%-98%)︽雖然 LSI 有達到或接近理想的範圍︽但與控制組比較時︽重建組的患側在三種跳躍表現都有較低的趨勢〈由於本研究在測量最大跳躍表現時︽會要求受試者在著地後要恢復穩定的站立動作︽此情形可能會增加重建組執行動作的難度︽而使得重建組為了要完成此動作︽而造成跳躍表現結果的降低︽因此︽推測在前十字韌帶重建手術後︽運動員仍然有單腳跳躍動作方面的缺陷〈此結果也意謂著重建組的膝關節肌力雖然足夠︽但對單腳跳躍的動作還是有些微的影響︽可能是因為其神經肌肉控制能力尚未完全��恢復︽而影響到肌肉功能的表現︽最後造成跳躍表現的降低〈 Paterno et al. (2010) 的研究也指出，下肢神經肌肉控制的缺陷被視為前十字韌帶二次傷害的主要原因，因此，透過神經肌肉控制的評估，能進一步瞭解運動員重返運動場後的狀態。. . 20.

(29) . 第五節結論本研究藉由肌力和單腳跳躍動作來測試受試者的功能性表現︽其中︽重建組的健側有高於患側的趨勢︽其 LSI 皆達到或接近 90%︽當與控制組比較時︽重建組患側的肌力有較高的趨勢︽但是單腳跳躍表現則有較低的情形〈此結果意味著重建組的肌力雖然已經恢復︽但對單腳跳躍的動作還是會有影響︽因此︽推測其神經肌肉控制能力可能尚未完全��恢復︽而造成肌肉功能的下降〈綜合以上所提到的︽過去在探討前十字韌帶重建手術後的恢復情形︽主要以探討肌肉表現 (肌力和跳躍表現) 為最多︽對於運動員來說︽若只評估其肌肉表現的恢復情形︽可能會忽略有關神經肌肉控制方面的問題〈因此︽若藉由其它相關動作的評估或許可以發現運動員術後是否有神經肌肉控制方面的問題〈. . 21.

(30) . 第參章前十字韌帶重建運動員的功能性動作測試摘要目的：探討高強度運動對前十字韌帶重建運動員的影響。方法：招募 10 名前十字韌帶重建運動員為重建組 (年齡：22.4±1.0 歲；身高：169.4±8.6 公分；體重：65.6±10.7 公斤；受傷至手術的時間：5.6±5.1 月；手術至實驗的時間：24.5±16.3 月) 以及 10 名性別、年齡、身高、體重與運動項目必須配對的運動員為控制組 (年齡：21.5±1.8 歲；身高：167.6±8.3 公分；體重：64.1±11.6 公斤)。所有的受試者皆須完成側向切入 (測量膝關節運動學和關節協調表現) 與躍起著地 (測量動態姿勢穩定) 的測試；使用曼-惠特尼 U 檢定來比較重建組患側與控制組的差異。結果：（一）膝關節運動學：重建組在橫切面 (內旋-外旋) 的活動範圍比控制組小 (p = .028)。（二）關節協調表現：重建組的連續相對相角 (軀幹-髖) 會產生較高的均方根誤差 (21.9 度) 和較低的交叉相關係數 (r2 = 0.86)，且重建組的偏差相角值 (軀幹-髖、髖-膝、膝-踝) 皆比控制組高 (p < .05)。（三）重建組比控制組需要較長的內/外側和整體的穩定時間才能達到姿勢的穩定 (p < .05)。結論：在經過前十字韌帶重建手術後，運動員仍然有膝關節運動學、關節協調表現和動態姿勢穩定的缺陷。因此，推測這些影響是因為手術後膝關節的本體感覺和感覺動作控制系統的功能尚未完全恢復。雖然這些運動員都已經被允許重返運動場或正常練習，但這些缺陷和不正常的動作可能會增加下肢肌肉骨骼系統負荷 (特別是膝關節)，而造成前十字韌帶的二次傷害。. . . 22.

(31) . 第一節前言過去研究已經證實在前十字韌帶重建手術後，膝關節的結構穩定 (mechanical stability) 可以有效恢復，並且提供運動員重返運動場的機會 (Andersson, Odensten, Good, & Gillquist, 1989; Barrett, 1991; Johansson et al., 1991)。雖然大部份受傷的運動員在術後復健都能回復至受傷前的運動 (競技) 層級，但在執行動作時，仍然無法達到最佳的復原狀態，例如：走路、跑步、登階-跨越測試 (step up and over test)、向前弓箭步 (forward lunge) 等 (Biau, Tournoux, Katsahian, Schranz, & Nizard, 2007; Bush-Joseph et al., 2001; Kurz, Stergiou, Buzzi, & Georgoulis, 2005; Mattacola, Jacobs, Rund, & Johnson, 2004)。因此，推測可能是感覺動作系統 (sensorimotor system) 或本體感覺的功能尚未完全恢復 (Barrett, 1991; Beard et al., 2001; Jerosch & Prymka, 1996; Johansson et al., 1991; Lephart, Pincivero, Giraldo, & Fu, 1997; Shiraishi et al., 1996)，而影響到傳出神經系統 (afferent neural system) (Nyland, Brosky, Currier, Nitz, & Caborn, 1994) 以及神經肌肉的控制，進而影響到動作的執行。至今，在前十字韌帶重建手術後，對於感覺功能的恢復情形仍然充滿爭議性 (Barrack, Lund, Munn, Wink, & Happel, 1997; Howells et al., 2012)。 Johansson et al. (1991) 更進一步指出，前十字韌帶無論是受傷或是經手術植入移植物，感覺系統的問題 (sensory deficits) 仍然會存在。這樣的問題可能是因為在前十字韌帶重建後，膝關節的機械感受器和中樞神經系統 (central nervous system) 間的傳導能力仍未復原 (Bonfim et al., 2003; Johansson et al., 1991; Shiraishi et al., 1996)，而使得知覺訊息的傳送產生問題。以下就其可能的影響分四部分來討論，分別為肌電圖、膝關節運動學、關節協調表現和動態姿勢穩定能力。一、肌電圖 (對神經肌肉控制的影響) 無論在日常生活中或是運動中︽當要執行動作時︽需要靠精密的神經肌肉控制和足夠的肌力共同協調才能夠完成 (Risberg, Holm, Myklebust, & Engebretsen, 2007) 〈而神經肌肉的功能非常複雜︽其中又與中樞神經系統的傳入神經和傳出神經有很大的關係〈對於膝關節來說︽周邊肌肉活動 (muscle activity) 的功能在於保護膝關節︽通常會透過兩種途徑「(1) 藉由肌肉收縮來改變關節動作︽以減緩韌帶的拉扯 (Goldfuss, Morehouse, & LeVeau, 1973; Markolf, Graff-Radford, & Amstutz, 1978; Wang & Walker, 1974)︽(2) 透過肌肉收縮來吸收能量 (例如「著地動作)︽以減少膝關節的負荷 (Farley & Gonzalez, 1996; Winter, 1983)〈因此︽當神經肌肉的. . 23.

(32) 控制能力下降時︽即可能會增加前十字韌帶的拉扯和負荷〈一般來說︽當前十字韌帶受傷時︽對下肢的神經肌肉控制能力和肌力都會產生負面的影響︽而使得後續的復健幾乎都會針對這兩者進行 (Chmielewski, Rudolph, & Snyder-Mackler, 2002; Lewek et al., 2002; Risberg, Lewek, & Snyder-Mackler, 2004)〈如同初次前十字韌帶損傷︽前十字韌帶重建後的二次損傷主要也是發生在非接觸性的動作中︽其罪魁禍首往往是由於前十字韌帶重建後的神經肌肉控制能力退化︽因而造成二次損傷的機率比初次受傷高出數倍 (Hewett et al., 2005; Paterno et al., 2010; Williams, Snyder-Mackler, Barrance, Axe, & Buchanan, 2005)〈而在過去的研究指出︽股四頭肌和腿後肌肌群在維持膝關穩定上扮演者很重要的角色 (Besier, Lloyd, & Ackland, 2003; Palmieri-Smith, McLean, Ashton-Miller, & Wojtys, 2009)〈Urbach, Nebelung, Becker, and Awiszus (2001) 的研究指出︽在前十字韌帶受傷後︽兩側膝關節的肌肉活化程度皆會顯著地下降︽雖然在十字韌帶重建後︽兩側膝關節肌肉活化程度會有改善︽但與健康運動員相比仍有不足︽此種情形即可能造成關節穩定度的下降〈由此可見︽在前十字韌帶重建手術後︽縱使肌力已經恢復︽若神經肌肉的控制能力沒有完全��恢復︽對動作的執行可能還是會產生影響〈二、膝關節運動學 (對單一關節動作的影響) 前十字韌帶的功能在於維持膝關節結構上的穩定，其主要功能包括限制脛骨的向前位移 (矢狀面)，並且提供額狀面和橫切面動作的限制 (Andersen & DyhrePoulsen, 1997)。過去的研究指出，一旦前十字韌帶受傷，可能會使本體感覺的功能受到影響，因而使神經的反饋機制受到干擾，而影響到膝關節的動作控制 (Bonfim et al., 2003)，如此會改變膝關節運動學，且影響到患側和健側的對稱性 (Andriacchi & Dyrby, 2005; Noyes et al., 1991)，也會增加半月板和關節軟骨退化或病變的機率 (Gillquist & Messner, 1999; Jones, Appleyard, Mahajan, & Murrell, 2003)。在過去針對手術後的步態研究中 (表 3-1-1)，對於復原的情形至今仍沒有一致的結果，Georgoulis, Papadonikolakis, Papageorgiou, Mitsou, and Stergiou (2003) 證實術後的膝關節動作能夠恢復至接近正常狀態 (接近控制組)。在 Butler, Minick, Ferber, and Underwood (2009) 和 DeVita, Hortobagyi, and Barrier (1998) 的研究中，則是發現在走路動作能夠恢復正常。其他研究則發現重建後的患者仍然會有不正. . 24.