等速在足球运动中损伤预防与康复领域的应用

Application of isokinetic in the field of prevention and rehabilitation of sports injury in football team

什么是等速运动?

这里所说的“等速运动”是以恒定速度运动,在关节全活动范围内,阻力不断变化以调节适应个体的肌肉力量的运动形式。如果治疗师需要,它可以做到全程使用最大动态负荷,这与更常用的等张运动相反,因为等张运动是指在固定阻力下以可变速度运动。

测定设备

 等速测力计以牛顿米(Nm)或等同的英尺磅(Ft lbs)为单位测量扭矩。最常用的数据参数是峰值扭矩(PT),即曲线上的最高点。

测定和训练的有效性

单关节恒定角速度慢速运动如何与多方向非恒定速度多关节运动相关联?    

       这个问题的基本点立足于“表面有效性”,这个概念反应了某项测试是否“表面看起来”做了它该做的事。但最强大的有效形式所解释的是标准相关的有效性,也就是说,等速肌力测定要与运动表现关联看待。

      在足球相关的活动中,比如跳跃、冲刺跑和踢球动作,已经有40多项研究表明,等速肌力测定与相关的运动表现存在相关性。

数据解读

只有很少数的运动员能够在其职业生涯中获得等速肌力筛查。当一些运动员不幸受伤成为患者后,标准操作是把受伤的肢体与没受伤的对侧肢体进行对比。在对称运动中,这种做法没问题;但是用相关数据做临床决策前,需要考虑肢体优势这个因素。在不对称运动中,尤其是上肢,需要同时考虑这两个特征。10~15%的肢体优势差异被视为正常;15~30%的差异表明存在轻度无力;30~45%是中度无力;45%以上则为重度无力。
主动肌力量和拮抗肌力量之比可用作受伤运动员的康复目标,但在运动时,不同拮抗肌的收缩模式并不相同。所以生理学上更有意义的做法是采用比较主动肌向心表现与拮抗肌离心表现的比率。通常认为,肌肉不平衡与受伤和反复受伤有关。如果肌肉功能降低阻碍损伤的恢复,就会出现肌肉不平衡的情况。不过,像大多数临床上遇到的情况一样,实验室研究结果可能支持但同时也有可能不支持这些临床发现。

使用等速肌力测定和训练的5个关键领域

一、筛查

在体育场景中,赛季前和赛季中的筛查被视为预防运动员受伤的重要因素。在健康状态下获得的基线数据为评估每个个体的身体状态提供了帮助,他们受伤后,这些基线数据将非常有参考价值。而在健康期,这些基线数据可以为球队每位成员呈现未来可能会影响他们训练或是上场比赛的肌肉骨骼隐患的信息。但是这种相关性仅适用于每个个体的测定结果,而更常用的“群体结果”则常被误读为个体风险(Van Dyk et al, 2017)。事实上,从群体数据中得出的任何结论均无法适用于个人受伤风险的判定,即群体风险识别无法预示个人风险。不过,统计数据可以显示某个因素与某个结果的相关程度;这称为“比值比”。

二、转会体检

等速肌力测定和训练可用于招募新球员的体检筛查,看球员是否存在力量不平衡的问题或一些其他缺陷——事实表明,它们是未来引发受伤的重要风险因素。在做等速肌力评估之前,要让球员有一个简短的熟悉过程。测试部分仅涉及向心肌肉做功,而等速肌肉离心做功需要运动员多次熟悉不同内容,在这种情况下操作并不现实。

三、损伤诊断

目前,很少有文献研究等速肌力扭矩图与不同损伤病理的相关性。大多数文献论及膝关节时,总是把它们作为来自经验丰富的临床医生的单独病例而加以讨论。为了说明测试绘出的等速扭矩曲线能显示不同的病理原因,认识正常的“倒U”型股四头肌/腘绳肌腱曲线至关重要

对于膝关节受伤,比如髌骨软化、髌腱炎或滑膜(褶皱)撞击,所得出的图形通常会显示出股四头肌无力,形状更平、更低,特别是急性疼痛时,曲线中会出现一个“下跌”。这主要是由于疼痛抑制,从而导致所得的曲线形状不规则,并且在慢速测试(15~60°/秒)时最常发生。

在康复层面,得到的数据可以让治疗师制定具体的康复计划,利用多角度无痛等长训练以及屈曲和/或近终端伸展动作的主动短弧运动,避免现有的撞击症状加重。

 

等速肌力测试和训练设备可以辅助实践这两种训练模式,并且还能带来额外的益处,那就是把关节速度调节到500°/秒,从而避免低速撞击加重,同时让活动范围内的所有动作都无疼痛。

 

部分临床医师也表明,其他膝关节病理如半月板病变、前十字韧带损伤和软骨损伤,存在图形形状异常,不过都非常具有个体化特征。然而,对于等速肌力测定和训练设备在损伤诊断方面更具体的作用,我们需要更多的研究来了解。

在测试前,如果临床评估结果以视觉可见的形式显示这样的图形内容,治疗师应向患者建议并说明这种检查可能加重急性症状,但在临床上将会是非常有用的信息。因此,有必要向患者详细解释,并选择合适的患者来使用这种等速肌力测试以帮助诊断损伤情况。

 四、急性损伤

       在认识到等速肌力测定和训练对急性损伤管理作用的同时,我们也发现它能让治疗师在整个康复过程中把等速的潜力最大化,以增强康复效果。临床实践建议用以下的做法:

  • 手术后用做连续被动运动(CPM)设备

      CPM通常在伤后或术后立即使用,最常见的部位包括肩、膝盖和踝关节。这种早期、安全的关节松动方法具有下列优点:具有镇痛作用,可以在早期和后期扩大运动范围(ROM),预防制动引发的并发症(如关节周围粘连、挛缩和循环停滞),并且不会对伤口愈合产生任何不良影响。

      作用于所有主要关节结构和动作平面上的CPM功能可以在等速设备上进行设置。较长的时间段可分成逐个小段时间治疗,比如1小时的治疗可分成三次、每次20分钟来完成,让患者从制动状态中活动起来,或参与针对损伤康复方案的其他活动。与手法治疗一样,在等速肌力训练后使用CPM模式能确保关节位置和整个运动范围的正常化,并有效缓解疼痛。

  • 辅助特定软组织松解(SSTM)

      Hunter(1994)建议在恢复阶段(约受伤后5天)引入SSTM,来提高患者伤口的张力强度。使用特定分级的手法小心拉紧伤口,并且在整个重塑阶段不断持续。以90°角直接徒手对软组织施加压力,在康复的适当阶段补充了纵向伸展的作用

使用等速肌力训练补充SSTM操作,能够让治疗师在治疗过程中应用更多“微调”技巧。在制定具体的治疗方案时,各种变量如治疗位置、动作速度以及动作范围内最大幅度位置的保持时间等可以进行相应调整,这为损伤康复结束,球员返回赛场前,做多平面负荷与剪切力适应训练提供了方便,所得到的数据还为患者和治疗师提供了生物反馈,确保尽可能控制返回赛场过程中的张力负荷得到适当的控制。

  • 超声波扫描

      将“实时”超声波扫描与等速肌力康复训练相结合,特别是在使用上述SSTM技术时,能够向患者和治疗师形象地展示解剖愈合程度,以及外部压力对纤维蛋白排列的影响。

 

 

五、康 复

在康复的中期与末期,帮助增强肌肉力量通常被视为等速肌力训练的主要用途。在患者制动的前8天,肌肉力量可能降低2~6%(Muller,1970),受伤后6周内,肌肉力量降低可多达40%(Psatha et al, 2012)。因此,不管是何种康复计划,都需要尽快开始恢复锻炼。等速肌力训练有多种肌肉收缩训练模式,因此可以在恢复期的任何阶段使用。

 所以,让治疗师能够使用各种等速肌力训练的参数非常重要:

  • 训练方式

为了通过训练带来肌肉变化,特别需要考虑图6中的两列数据。不同的训练方式会产生不同的软组织张力负荷,但同时也会造成多余的关节张力,可能会加剧急性炎症症状。在恢复期,合适的时间引入合适的训练方式是所有临床医生必须掌握的关键技能。这些治疗决策基于临床相关的研究或医生个人的经验,或两者皆有。

  • 训练速度

      最常用的速度谱为60°/秒到300°/秒。速度越低关节刺激和疼痛的风险越大;速度越高可以带来更好的调节输入,不过运动的惯性也会越高。在急性阶段,这样的惯性力可能多余,但在康复阶段后期却是十分必需的。考虑到在人体跑动时膝关节需要产生大约800°/秒到1200°/秒的角速度,而在等速肌力训练设备上的最大速度为500°/秒,因此这种方式更安全,而关节速度只有全力运动时的近40%。

  • 速度谱方案(VSP)与训练组数

      在等速肌力测定或康复期间,不同速度的训练组数形成了速度谱方案(VSP)。若存在髌骨股骨或膝关节炎相关的关节刺激,那么速度就会从快到慢;若存在康复后期腘绳肌腱或股四头肌软组织损伤这类非急性刺激的情况,速度就会从慢到快。在测试中,VSP通常由2到3组构成,每组增加速度级差为60°至120°(即60/180/300°/秒)。康复方案通常有5到7组练习,每组增加的速度级差为30°至60°(即60/90/120/150/120/90/60°/秒)。

  • 重复次数

      重复次数取决于待康复的关节、速度和期望获得的生理效果。在60°或180°/秒的膝关节强度或力量测试方案中,最佳动作重复次(BWR)通常出现在第4次重复时;使用5到6次动作重复可以去除患者在第1次动作时的时机不当所造成的不良影响。耐力测试将包括20到40组的重复动作。在康复训练中,最常用的是10次重复。

  • 频率

      一般而言,隔天一次、每周三次的训练足以达到所期望的生理变化。请务必注意,如果让赛季中积极参赛的健康球员参与等速肌力训练,这些训练应妥善安排在球员的训练/比赛日程中,避免训练后产生任何不期待出现的肌肉酸痛。

  • 次最大强度训练

在康复早期,受伤部位的急性疼痛可能会限制患者在训练时可以产生的扭矩量。由于等速肌力训练设备具有被动和主动辅助模式,次最大强度训练可以在进入完全主动模式前的前几天开始。收缩强度可分为三大类:

)轻度非最大收缩强度(0~30%)将在慢收缩(ST)肌纤维中引发收缩;

      b)中度非最大收缩强度(0~65%)继续激活慢收缩(ST)肌纤维,以及下一个最敏感的肌纤维类型,即快收缩(FTa);

      c)最大收缩强度(65%~最大强度)将整合被调动的所有肌纤维类型(包括ST、FTa和FTb)及其它神经生理反应,如抑制解除和同步。

      请务必注意,这与收缩速度无关,因为ST肌纤维可以在几毫秒内收缩。

 根据愈合率、生物力学因素和肌肉生理学原理,为前交叉韧带重建(Anterior Cruciate Ligament Reconstruction)患者(下文简称:ACLR患者),制定结构化康复方案对患者的成功康复至关重要。等速肌力训练在这个过程中发挥着关键的作用。下面是在各相关阶段融入等速肌力训练的示例:

01
最大保护期(0~4周)

理想情况下,ACLR患者在健康状态时就接受了等速肌力筛查,便于临床医师在术后使用该基线数据。

  在恢复的早期阶段,利用好等速肌力训练设备上CPM的功能是等速肌力康复的主要目的。这种被动训练方式可以让患者主动发起低强度的股四头肌/腘绳肌腱收缩,并且使用神经肌肉刺激仪会进一步辅助收缩效果。

  借助屏幕上的图形数据,我们可以直观地监测并限定患者用力的情况。初始位置是坐位,但在这个阶段趋近结束时,可逐步改善到俯卧位。供体移植部位、髌骨肌腱或腘绳肌腱可能会对这个过程产生影响。一旦主动收缩强度超过50%,膝关节屈曲范围需要限制在90°~40°之间,并使用抗剪切配件来为术后膝关节提供最大程度的保护。在大多数等速肌力训练设备上都可以使用闭链配件,仅允许低水平的扭矩,这样的运动在此恢复阶段是可以完成的。

  对于没有接受手术的另一侧膝盖,一旦ACLR的膝关节活动范围到了90°,它就可以开始做最大活动范围的等速肌力训练了,这样可以对术后膝盖的神经肌肉通路产生正向溢出效应。

02中度保护期(4~12周)

在这个阶段,需要继续提升患者股四头肌和腘绳肌腱的非最大负荷向心训练强度。此时,供体移植部位也需要承担一些向心训练负荷,然后再进入非最大负荷离心训练,这样来确保粘连和瘢痕形成的程度维持在最低水平。因此,训练体位取决于是否训练到了髌骨肌腱或腘绳肌腱移植部位。

 

  对于参与竞技体育的ACLR患者,他们受伤后的第一个疑问就是“什么时候能再跑起来?”在大部分康复方案中,并没有一个统一的标准帮助患者或治疗师来做这个判断,而是要是根据时间推移才能做出回答,一般要到术后的12~14周才行。如果患者仍有明显的肌肉萎缩,或是由于缺乏锻炼而体重增加,或这两种情况都有,那么这是给刚刚结束手术、无外部支撑、要承担过量负荷的膝盖增加更多压力的最佳时间吗?其实是要到术后12周,使用扭矩与体重数据为双侧肢体做等速肌力测定(表2),才能够确保这是一个更基于临床实况的决定。膝关节屈曲的活动范围限制在90°~40°之间,测试速度为180°和300°/秒,在两侧肢体上均使用抗剪切配件,以确保所有要测量的变量相似。别忘了,测试前一周要开始逐渐帮助患者熟悉测试速度。

确定每个球员未做手术的对侧肢体可以达到哪种指标目标也很重要。理想情况下,在康复过程中,进入可以跑步的阶段之前,专业运动员应该能达到10个指标中的6个。

03
最小保护期(返回比赛前12周)

等速肌力训练促进康复的方式将持续进行,但要对相关变量参数做适当调整。VSP在180°~300°的范围内进行,重复次数在6~10次范围内,同时采用按周进行的、每组重复20~40次的耐力训练。

 

ACLR术后约24周做完临床评估后,可重新对双侧肢体做全活动度的向心/向心肌力测定

,并对比损伤前的测定结果(如有)。36周(表3)时进一步测定,或再做一次表1方案的测试用于对比,然后可以使用向心/离心负荷的等速肌力训练来补充其他在体育现场肌肉训练的效果。

结论

在具体治疗的时候,昂贵的器械永远无法取代不受电力限制、可随时使用的手法技术,并且手法技术还能让医生获得更多的临床经验。等速肌力测定和训练设备是价格高昂的康复工具。由于使用者对等速测力计的了解有限,对于如何将其融入康复过程也不甚清晰,往往导致等速肌力训练这种介入形式被认为没有效果,所以无法得到充分使用。通常,损伤康复治疗的有效性取决于治疗师的临床推理能力,基本的关键技能,如知识、经验、精力、热情以及换位思考能力,都是获得成功临床结果的关键因素。

使用等速肌力测定和训练的技术和信息,能够成为任何损伤康复方案的关键组成部分。它包含以训练为基础的运动的诸多方面,可以为健身房和家庭康复方案做补充,它还能在测试和康复期间用获得的图形和数字帮助我们进行持续的再评估。临床医生需要时间和经验并结合损伤的具体专业知识来充分利用这种新型康复工具。