步态分析与前交叉韧带损伤的解剖、症状、机制及治疗
步态分析与前交叉韧带损伤的解剖、症状、机制及治疗
前交叉韧带（ACL）损伤是运动医学领域常见的损伤之一，不仅影响运动员的职业生涯，也给普通运动爱好者带来困扰。ACL损伤后，患者的步态模式会发生改变，这种改变不仅体现在运动学特征上，还涉及动力学和肌电图特征。本文将详细介绍ACL损伤的解剖结构、症状、运动功能障碍机制以及不同重建手术方式对步态的影响。
前交叉韧带（ACL）是膝关节重要的结构韧带，也是膝关节最常见的损伤韧带。ACL起自胫骨髁间隆突的前方内侧，与外侧半月板前角接合，斜向后上方外侧，纤维呈扇形附着于股骨外侧髁内侧，主要参与控制膝关节前向稳定和旋转稳定。其损伤多见于年轻的运动人员。随着我国近年来竞技体育的发展，群众性体育运动的普及，ACL损伤的患者也越来越常见，而导致ACL损伤的高危行为主要包括跳跃后着陆、飞奔急停、突然转向等。研究表明，ACL损伤患者的步态模式将发生改变。
名词解释
步态分析
步态是指人或动物通过肢体运动并前进的一种周期性的形式和样子。与走路不同，走路是一个过程，而步态是一种形式。通常来说，步态就是描述人走路特点的一种周期性现象，并且每个周期可以被分为多个部分进行分析。
前交叉韧带损伤
前交叉韧带损伤是骨关节外科和运动医学领域最常见的损伤之一，也是膝关节比较常见的运动伤之一。正面看膝关节，中间有一个像拱桥一样的结构，这个叫做髁间窝。有2根前后呈十字状交叉的韧带，前面的一根叫做前交叉韧带也叫前十字韧带，后面的一根就叫做后交叉韧带。
前面的韧带断裂称为前交叉韧带断裂。
ACL损伤或撕裂的类型
- 1级：韧带轻度受损。它已被轻微拉伸，但仍能保持膝关节稳定。
- 2级：扭伤将韧带拉伸到松动的程度，描述ACL被拉伸并部分撕裂。
- 3级：通常称为韧带完全撕裂。ACL韧带裂成两段，膝关节不稳定。
3级：ACL撕裂
症状
- 膝关节异常声响：前交叉韧带受伤时，患者通常可以听到膝关节内“啪”的一声，这是韧带断裂所发出的异常响声。
- 疼痛：前交叉韧带受伤后会迅速引起膝关节的剧烈疼痛，导致患者膝关节活动明显受限，难以继续运动或工作。
- 急性肿胀：前交叉韧带损伤会导致患膝关节迅速出现肿胀、疼痛、关节内积血。
- 膝关节不稳定：前交叉韧带损伤会使膝关节失去稳定性，导致患者出现行走不稳、关节晃动等表现，膝关节不稳定的症状可以在肿胀、疼痛消退后持续存在。
- 其他：如果受伤情况严重，患者在发生前交叉韧带损伤的同时可能伴有膝关节其他结构的损伤，从而出现相应的症状，比如半月板、关节软骨和其他韧带的损伤。
ACL损伤后运动功能障碍的机制
ACL的前内侧束韧带主要在旋转时保持膝关节的稳定；ACL的后外侧束韧带则在控制膝关节向前的稳定性中发挥着重要的作用。同时，ACL结构也含有机械感受器，其损伤会引起传入神经阻滞介导的脊柱和脊髓的运动控制失调，直接影响膝关节的神经肌肉控制。ACL损伤可引起生物力学功能、本体感觉功能和运动控制策略的改变，具体可表现为本体感觉、姿势控制、肌肉力量的变化。因此，ACL损伤不是简单的外周肌肉骨骼损伤，而是一种神经生理学功能障碍。
ACL损伤患者的步态特征
运动学特征
研究表明，ACL损伤患者在创伤后的最初几天，于水平地面上典型的运动学变化表现为：
- 步态周期延长
- 损伤侧膝关节屈曲角度峰值减小
- 髋关节屈伸
- 旋转幅度下降
这种情况被描述为功能性固定，作为损伤急性期的一种保护机制，有利于减少胫骨前平移和旋转不稳定，通过运动限制的方式稳定损伤的膝关节。随着伤后恢复时间增加，损伤的ACL也由急性期转入慢性期。ACL损伤后急性期与慢性期均表现出步态周期延长以及膝关节屈曲角度峰值下降。同侧髋关节和踝关节角度也会出现适应性改变，以提高膝关节稳定性。
动力学特征
ACL损伤患者在水平行走、慢跑及上楼过程中，患肢屈膝外力矩及膝关节伸展力矩峰值将减小。研究发现ACL损伤期＜６个月的患者会出现膝关节伸展力矩下降，而慢性ACL损伤患者不会出现该现象。与健康对照组相比，ACL损伤患者足底与地面接触时间更长，前足掌接触更早，足中段内侧压力更大。与健侧相比，ACL损伤侧足底与地面接触时间缩短，足掌前滚加快，足跟压力减小，前足掌压力ACL增加。
肌电图特征
急性ACL损伤导致对胫骨前移的主要约束失效，胫骨向前滑动，直到二次软组织约束（副韧带、半月板）提供阻力。作为补偿，患者可反射性抑制其股四头肌收缩，以避免无禁忌的胫骨前平移，这种现象被称为“股四头肌回避步态”，被认为是急性ACL损伤后膝关节不能伸展的主要因素。除股四头肌肌力的改变，步态周期中腘绳肌收缩的增加可能参与代偿，以稳定受损膝关节，这种活动模式被后来的学者称为“腘绳肌促进”策略。此外，由于腓肠肌激活会对ACL产生张力，还有学者指出，腓肠肌活动的减少也可以保护膝关节免受过度的胫骨前平移。
不同自体重建移植物对步态的影响
ACL重建手术是目前ACL损伤最常用的治疗方法。据统计，ACL损伤患者接受手术治疗后，能恢复到受伤前运动水平的比例不足45%。很多患者术后存在本体感觉功能减退、神经肌肉控制能力减弱、步态异常以及膝关节周围肌群肿痛、僵硬、萎缩等问题。ACL损伤及重建手术后膝关节解剖结构的变化和神经肌肉控制的改变均可导致步态的异常。
BPTB重建术
Bulgheroni等研究发现，BPTB（自体骨-髌腱-骨）重建术后１年，ACL重建患者的膝关节在站立阶段恢复了正常屈曲模式。在负荷反应及预拉伸过程中，膝关节矢状面屈曲力矩恢复；在整个站立阶段，冠状面上髋及膝内收外展力矩达正常模式。与ACL损伤未经治疗组相比，重建患者肌电图值也接近正常，表现为股四头肌活动在负荷反应期间增加，但在随后的站立阶段减少，并在预收缩时出现峰值。
HT重建术
在HT（自体腘绳肌腱）重建ACL的研究中，王卫明等发现重建术后３个月患者表现出股四头肌逃避步态，随着恢复时间延长，下肢步态模式趋于正常。Moya-Angeler等也指出HT重建术后12个月内，受试者在步行、慢跑及单腿跳跃中，受累及未受累肢体动力学对称性的恢复有增加趋势。
QT重建术
近年来，越来越多的研究数据证明了自体QT（自体股四头肌肌腱）在ACL重建中的作用。QT更厚、更长、更宽，与髌腱相比强度更大。
其他
还有学者提出将腓骨长肌（PLT）或腓骨长肌腱前半部分（AHPLT）用于ACL重建。
参考文献
- 崔洪星,李伟,陈泽等.步态分析在膝关节前交叉韧带损伤中的研究进展[J].中国医学创新,2022,19(07):179-182.
- 王奇奇,徐朱杰,冯德宏等.步态分析在前交叉韧带损伤中的应用[J].实用骨科杂志,2021,27(12):1112-1116.
- 百度健康医典
- 来源：疼痛康复研究