周靜秋

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網(wǎng)球正手技術(shù)與半月板損傷關(guān)聯(lián)性綜述研究

周靜秋

南京體育學(xué)院，江蘇 南京，210014。

目的：在網(wǎng)球運動中，半月板損傷較為普遍。本綜述的目的是研究網(wǎng)球正手對半月板的影響，探討造成半月板損傷的機理和規(guī)律，為損傷的治療、預(yù)防、康復(fù)提供幫助。方法：通過文獻資料查詢撰寫而成。結(jié)果：膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面與關(guān)節(jié)窩的耦合度低，其周圍有韌帶與半月板等組織進行加固，但復(fù)雜的結(jié)構(gòu)增加了其發(fā)生損傷的風險。半月板的主要功能是穩(wěn)定膝關(guān)節(jié)與分散脛骨軟骨上的載荷，其顯微結(jié)構(gòu)顯示其有承受壓力與剪切力的力學(xué)結(jié)構(gòu)特征。網(wǎng)球正手技術(shù)有三種不同的握拍方式以及兩種不同的站位方式。不同的握拍技術(shù)造成不同的擊球點，不同站位下的正手技術(shù)在揮拍階段支撐腿不同。不同的擊球點產(chǎn)生的不同膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)幅度對半月板產(chǎn)生影響。全開式站位在揮拍過程中重心偏向內(nèi)側(cè)，對持拍側(cè)內(nèi)側(cè)半月板影響較大，半開式站位在揮拍過程中重心偏向外側(cè)，對非持拍側(cè)的外側(cè)半月板影響較大。結(jié)論：不同的網(wǎng)球正手技術(shù)動作會對半月板產(chǎn)生不同的影響，這種影響是膝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)給半月板帶來的剪切力。未來研究方向：引入有限元模型研究半月板損傷機理可以計算模擬出半月板的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，對發(fā)現(xiàn)損傷的力學(xué)機制有很大幫助。

網(wǎng)球；半月板結(jié)構(gòu)；半月板損傷；正手技術(shù)

與網(wǎng)球相關(guān)的膝關(guān)節(jié)損傷比較普遍，幾乎每五個網(wǎng)球損傷中就有一個損傷位于膝關(guān)節(jié)處[1]。常見膝關(guān)節(jié)損傷的病癥有半月板損傷、髕股疼痛綜合癥、股四頭肌腱髕腱炎等[2]。有研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)球相關(guān)的膝關(guān)節(jié)損傷中有51.2%的損傷是內(nèi)側(cè)半月板損傷[3]。而這個數(shù)字幾乎是所有運動項目中內(nèi)側(cè)半月板損傷發(fā)生率平均數(shù)10.8%的五倍[2]。半月板損傷會嚴重影響運動員的職業(yè)生涯，有研究發(fā)現(xiàn)46%的經(jīng)歷過半月板切除的運動員放棄或減少了體育活動，6.5%的運動員改變了他們的職業(yè)[4]。此外，半月板損傷對日常生活也產(chǎn)生了負面影響。有研究報道在診斷后的10至20年間，平均50%的半月板撕裂患者有骨性關(guān)節(jié)炎，并伴有疼痛和功能障礙，其中年輕患者有老年膝蓋癥狀，且這些半月板損傷的患者占骨性關(guān)節(jié)炎總數(shù)的很大比例[5]。雖然有學(xué)者認為網(wǎng)球損傷是由多度使用造成的[6]，但是找到損傷的機制有助于損傷的預(yù)防及治療。本研究通過對半月板的結(jié)構(gòu)與功能、半月板的活動規(guī)律、網(wǎng)球正手技術(shù)動作分析以及正手動作對半月板的影響等幾個方面進行綜述，為分析網(wǎng)球運動員半月板損傷提供參考。

1 半月板的結(jié)構(gòu)

1.1 解剖結(jié)構(gòu)

半月板位于膝關(guān)節(jié)中，膝關(guān)節(jié)是位于全身兩個最大骨杠桿（股骨與脛骨）之間的關(guān)節(jié)，為全身最大且結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。它由股骨的內(nèi)外側(cè)髁與半月板的上面、脛骨的內(nèi)外側(cè)髁與半月板下面、股骨的髕面與髕骨的關(guān)節(jié)面分別組成的脛股關(guān)節(jié)和髕股關(guān)節(jié)構(gòu)成。雖然其關(guān)節(jié)頭比關(guān)節(jié)窩大得多，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)很不穩(wěn)定，但是卻很少脫位，在很大程度上與膝關(guān)節(jié)周圍和關(guān)節(jié)腔內(nèi)的輔助結(jié)構(gòu)增有關(guān)。這些輔助結(jié)構(gòu)包括髕韌帶、脛側(cè)副韌帶、腓側(cè)副韌帶、腘斜韌帶、膝交叉韌帶、半月板、滑膜囊等。

半月板是在股骨內(nèi)、外側(cè)髁與脛骨內(nèi)、外側(cè)髁的關(guān)節(jié)面之間的兩塊半月形纖維軟骨板，它們的直徑約為35mm[7]。內(nèi)側(cè)半月板較大，呈“C”形；外側(cè)半月板較小，呈“O”形。半月板上面凹陷，外緣較厚，其厚厚的凸形邊緣連接在關(guān)節(jié)囊上，內(nèi)部邊緣逐漸變細，沒有與其他組織相連接，兩個半月板的前角和后角均直接附著于脛骨髁間隆起[8]。有研究表明，當半月板受到載荷時，會遠離中心軸，使與骨頭連接的兩角產(chǎn)生拉伸應(yīng)力[9]。由于內(nèi)側(cè)半月板緊緊地附著在周圍關(guān)節(jié)囊上，而外側(cè)半月板與關(guān)節(jié)囊的連結(jié)松散，所以內(nèi)側(cè)半月板的活動度要小于外側(cè)半月板[9]。

由于膝關(guān)節(jié)的兩個關(guān)節(jié)面的低耦合度，需要關(guān)節(jié)周圍的輔助組織進行加固，造成了其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點，使其在運動中易發(fā)生不同組織的損傷。

1.2 顯微結(jié)構(gòu)

半月板是一種纖維軟骨結(jié)構(gòu)，由膠原纖維（主要是Ⅰ型膠原）、細胞、蛋白多糖和糖蛋白組成的細胞外基質(zhì)等構(gòu)成[8]。半月板的表層結(jié)構(gòu)類似于關(guān)節(jié)透明軟骨，使半月板可以在股骨與脛骨間進行低摩擦運動[10]。半月板的深層結(jié)構(gòu)由水和高密度的Ⅰ型膠原網(wǎng)構(gòu)成，大部分的網(wǎng)格排列呈環(huán)形方向[11]，這種環(huán)形結(jié)構(gòu)增加了半月板的抗壓性，深層與表層之間的中間層以放射狀排列[8]，放射狀結(jié)構(gòu)增加了半月板的抗拉性。半月板各層不同的顯微結(jié)構(gòu)反映了功能適應(yīng)的區(qū)域差異[8, 11]。

2 半月板的功能與運動

2.1 半月板的功能

分析膝關(guān)節(jié)的形態(tài)有助于我們理解半月板的功能。由于膝關(guān)節(jié)兩個關(guān)節(jié)面的低耦合度，所以膝關(guān)節(jié)周圍有很多穩(wěn)定關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的組織。在它的前、后、內(nèi)、外方向上均有韌帶限制膝關(guān)節(jié)的移動：髕韌帶從前方加固膝關(guān)節(jié)；脛側(cè)和腓側(cè)副韌帶分別從內(nèi)側(cè)和外側(cè)加固膝關(guān)節(jié)；腘斜韌帶從后方加固膝關(guān)節(jié)并防止膝關(guān)節(jié)過度前伸；膝交叉韌帶包括前交叉韌帶和后交叉韌帶，均屬于囊內(nèi)韌帶，分別限制脛骨前移與后移。半月板的形態(tài)使其可以加深關(guān)節(jié)窩，使脛骨關(guān)節(jié)連結(jié)更加適應(yīng)，增加了膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性。此外，半月板與骨頭緊密連接，使半月板能夠分配載荷，從而減少了脛骨軟骨上的應(yīng)力。有研究發(fā)現(xiàn)，切除半月板后會造成膝關(guān)節(jié)的退行性病變[12, 13]。半月板被認為在軟骨保護和預(yù)防骨關(guān)節(jié)病方面有重要作用。在膝關(guān)節(jié)的運動中，半月板也扮演了重要的角色，半月板可同股骨髁一同對脛骨作旋轉(zhuǎn)運動，增大了關(guān)節(jié)的運動范圍。

在多年以前，半月板被認為是無功能的，隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)半月板在膝關(guān)節(jié)功能解剖與生物力學(xué)方面有重要作用[14]，包括承重和膝內(nèi)減震[15]，同時還起到穩(wěn)定關(guān)節(jié)的作用[16]。此外，在關(guān)節(jié)潤滑營養(yǎng)輸送中的也起到一定的作用，半月板的感官功能和本體感受功能也已經(jīng)被提出[8]。

2.2 半月板的運動

半月板是一種動力結(jié)構(gòu)，為了能有效地在運動的、有變化的關(guān)節(jié)表面上保持最佳的承載功能，它們能夠隨著股骨和脛骨的移動而移動，保持與脛骨股骨最大的一致性。當屈膝關(guān)節(jié)時，半月板滑向前方，當屈膝旋轉(zhuǎn)時，一個半月板滑向前方，另一個滑向后方。由于半月板隨膝關(guān)節(jié)運動而位移，因此在急驟強力動作時，半月板來不及復(fù)位，容易受到股骨髁的碾壓而造成損傷和撕裂。幾塊肌肉在半月板上有次要附著點：股四頭肌和半膜肌附著在兩塊半月板上，腘肌附著在外側(cè)半月板上，通過這些附著的肌肉幫助穩(wěn)定半月板的位置[17]。

此外，還有研究發(fā)現(xiàn)半月板在所有的膝關(guān)節(jié)屈曲范圍內(nèi)均可以通過改變它的形狀接受不同角度下股骨髁的形狀[18]。這加強了半月板在不同膝關(guān)節(jié)的運動中承載負重的能力。在膝關(guān)節(jié)伸直的情況下，負載幾乎集中在半月板的前角，在膝關(guān)節(jié)高度屈曲的狀況下，負載則是集中于半月板的后角[18]。

3 網(wǎng)球正手技術(shù)與半月板損傷

3.1 網(wǎng)球正手技術(shù)動作

在正手技術(shù)中，運動員需要根據(jù)不同的來球高速奔跑，急停站穩(wěn)后進行揮拍。正手的拍頭速度是通過全身的動力鏈疊加產(chǎn)生的[19]，每一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的速度，都為下一個環(huán)節(jié)提供了初速度，最后給拍頭帶來相對高的速度并在拍頭速度最快時撞擊到網(wǎng)球。下肢的膝關(guān)節(jié)在這一過程中承受了很大的負荷，增加了損傷風險。以下從握拍方式與站位姿勢對網(wǎng)球正手動作進行分析，找出與半月板之間的關(guān)聯(lián)。

網(wǎng)球正手技術(shù)有三種不同的握拍方式：東方式握拍（Eastern grip）、西方式握拍（Western grip）、半西方式握拍（Semi-western grip）。西方式握拍可以給球帶來更多的向上旋轉(zhuǎn)，東方式握拍給球向前的力量較多，使球的飛行速度加快，但是旋轉(zhuǎn)減少，半西方式握拍介于前兩者之間[20]。由于西方式和半西方式握拍給網(wǎng)球帶來了馬格努斯效應(yīng)（Magnus effect），使球在飛行過程中更為穩(wěn)定[21]。現(xiàn)代網(wǎng)球的正手握拍多采用西方式和半西方式。不同的正手握拍方式有不同的擊球點，與其它兩種握拍方式相比，西方式握拍擊球點的位置在身體較前的位置，東方式握拍擊球點的位置是在身體前方較后的位置，半西方式握拍的擊球點位于前兩者之間[22]。這三種握拍方式下的正手技術(shù)對半月板的影響是由于擊球點的不同產(chǎn)生的不同膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)幅度。

網(wǎng)球正手技術(shù)根據(jù)不同的站位分為開放式正手（Open stand forehand）與半開式正手（Square stand forehand），兩種技術(shù)的不同在于拉拍階段的站位以及揮拍階段的支撐腿。以右手持拍為例，在開放式站位（Open stand）拉拍階段時雙腿分開，雙腳的連線與球網(wǎng)平行，右腳尖朝向正前方45度，膝關(guān)節(jié)屈曲，髖關(guān)節(jié)以及軀干部位轉(zhuǎn)向右邊，大臂外展，肘關(guān)節(jié)屈曲，腕關(guān)節(jié)伸，手部握住球拍，拍面與地面垂直。在半開式站位（Square stand）拉拍階段時，雙腿分開，雙腳的連線與球網(wǎng)垂直，左腳尖朝向正前方45度，膝關(guān)節(jié)屈曲，大臂外展，肘關(guān)節(jié)屈曲，腕關(guān)節(jié)伸，手握住球拍，拍面與地面垂直。在拉拍階段中，兩種站位方式下，膝關(guān)節(jié)均是處于屈曲狀態(tài)。兩種站位的揮拍階段，發(fā)力順序均是從下肢開始，接著是軀干最后是上肢。兩種站位產(chǎn)生的不同在于下肢支撐腿的不同，全開式站位是以右腿為支撐腿，而半開站位是以左腿為支撐腿[23]。此外，全開式站位是以右膝關(guān)節(jié)的內(nèi)旋產(chǎn)生初始速度，半開式站位是以左膝關(guān)節(jié)的外旋產(chǎn)生初始速度。兩種正手技術(shù)的應(yīng)用是根據(jù)不同的來球路線進行選擇的。來球的落點若靠近兩側(cè)邊線，運動員的跑動范圍會增大，運動員會由于體能或球速快等原因，不能及時到位，這時會選擇全開式站位，因為這種站位比半開式站位少一個上步的動作。一般運動員對于身體周邊或者是離球網(wǎng)較近的來球會選擇半開式站位。綜上所述，不同站位的拉拍階段膝關(guān)節(jié)均有屈曲的動作，揮拍階段中由于下肢的支撐腿不同會對不同側(cè)的膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生影響。

3.2 正手技術(shù)對半月板的影響

正手技術(shù)由于不同的握拍與站位對膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生了不同的影響，以下將從這兩方面對半月板的影響進行綜述。

在兩種不同的站位方式下，正手技術(shù)中拍頭速度的來源均是從膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動開始的，膝關(guān)節(jié)不僅需要承受身體大部分的重量還要提供初始的轉(zhuǎn)動速度，使股骨對半月板不僅有重力產(chǎn)生的壓力，還有膝關(guān)節(jié)因扭轉(zhuǎn)給半月板帶來的剪切力[24]。重力作用對半月板的壓力使其遠離中心軸，而半月板的兩個角與脛骨連接，使連接的韌帶上產(chǎn)生高的張力，可能導(dǎo)致半月板的兩個角撕裂[8]。而扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力可能使半月板的中心部位破裂。網(wǎng)球拍頭速度較高，需要膝關(guān)節(jié)提供比較大的初速度，這使作用于半月板上的剪切力更大。此外，膝關(guān)節(jié)的內(nèi)旋與外旋只有在屈曲時腓側(cè)與脛側(cè)副韌帶松弛狀態(tài)下才能使發(fā)生，而屈曲時的膝關(guān)節(jié)中半月板受到的壓力是體重的2-3倍[12]，給半月板帶來了很大的載荷。在全開站位中，揮拍階段是以持拍側(cè)腿為支撐軸向內(nèi)轉(zhuǎn)動膝關(guān)節(jié)，這會導(dǎo)致重心向內(nèi)側(cè)偏移，使持拍側(cè)的股骨對內(nèi)側(cè)半月板的壓力大于外側(cè)，由此增加內(nèi)側(cè)半月板的損傷風險。在半開站位中，揮拍階段是以非持拍側(cè)腿為支撐軸向外轉(zhuǎn)動膝關(guān)節(jié)，這會導(dǎo)致重心向外側(cè)偏移，使持拍側(cè)的股骨對外側(cè)半月板的壓力大于內(nèi)側(cè)，由此增加外側(cè)半月板的損傷風險。對內(nèi)側(cè)與外側(cè)半月板的研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)活動中，通過內(nèi)側(cè)半月板傳遞的壓力大于外側(cè)半月板[25]，且內(nèi)側(cè)半月板與關(guān)節(jié)囊的連接比外側(cè)半月板更為緊密，內(nèi)側(cè)半月板的損傷比外側(cè)半月板更多。有關(guān)不同站位對半月板的應(yīng)力分布可以借助有限元模型進行計算，模擬不同的情況下半月板的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，用以確定造成損傷的力學(xué)機制。

不同的握拍方式造成了不同擊球點，文獻表明運動員會使用膝關(guān)節(jié)進行控制揮拍的幅度[26]，這樣會使膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn)角度，對半月板產(chǎn)生不同的影響。但是不同的膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)幅給半月板帶來的應(yīng)力分布尚沒有文獻報道。

4 半月板損傷機理的研究對網(wǎng)球正手技術(shù)的貢獻

與網(wǎng)球正手相關(guān)的半月板損傷發(fā)生的位置各不相同，有的在內(nèi)側(cè)半月板體，有的在外側(cè)半月板體，還有的在內(nèi)側(cè)半月板或外側(cè)半月板的前角與后角。不同位置的損傷有不同的致病機理，對應(yīng)不同的致病機理找出不同正手技術(shù)中的特征動作技術(shù)可以指導(dǎo)運動員有效地進行損傷預(yù)防。

半月板撕裂通常會使膝關(guān)節(jié)發(fā)生絞鎖現(xiàn)象而限制膝關(guān)節(jié)的自由度，這不僅對運動員的比賽訓(xùn)練造成影響，給他們的日常生活也帶來了負面作用。臨床上對撕裂的半月板會進行修復(fù)手術(shù)，但是如果修復(fù)情況不盡如人意還需要進行半月板切除手術(shù)[27]，切除半月板后膝關(guān)節(jié)發(fā)生退行性病變已經(jīng)是公認的事實。此外，對撕裂的半月板進行置換手術(shù)后膝關(guān)節(jié)是否有功能障礙還沒有準確的文獻報道。因此有必要對半月板損傷機理進行深入地研究以盡量避免運動員發(fā)生損傷。

在與網(wǎng)球相關(guān)損傷的治療方面，臨床上對損傷采用的是病理形態(tài)學(xué)的治療方法，即直接根據(jù)病理形態(tài)特征進行治療，沒有與損傷機理相結(jié)合。這種治療方式可能在運動員重返賽場后復(fù)發(fā)，因為損傷發(fā)生的根本成因是正手技術(shù)動作，如果不對技術(shù)進行調(diào)整，常年的訓(xùn)練與比賽還會重復(fù)造成損傷的動作，最終使損傷再次發(fā)生。找到與技術(shù)動作相關(guān)的損傷機理可以降低治愈后的復(fù)發(fā)率，同時在進行傳統(tǒng)治療時產(chǎn)生靶點效應(yīng)，提高治療效果。

5 小 結(jié)

半月板在膝關(guān)節(jié)中起到固定與承重作用，減少了脛骨平臺上受到的壓力與剪切力。半月板的顯微結(jié)構(gòu)顯示其膠原纖維網(wǎng)呈環(huán)狀與放射狀排列，可以抵抗壓力與剪切力。網(wǎng)球正手技術(shù)有三種不同的握拍方式以及兩種不同的站位方式。不同的握拍技術(shù)造成不同的擊球點，不同站位使正手揮拍階段的支撐腿不同。不同的擊球點產(chǎn)生的不同膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)幅度對半月板會產(chǎn)生影響。全開式站位在揮拍過程中使重心偏向內(nèi)側(cè)，對持拍側(cè)內(nèi)側(cè)半月板影響較大，半開式站位在揮拍過程中重心偏向外側(cè)，對非持拍側(cè)的外側(cè)半月板影響較大。

6 展 望

探尋半月板損傷的發(fā)病機理對損傷的防治有重要意義，引入有限元模型研究半月板損傷的力學(xué)機制有助于模擬出半月板上應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，有效找出損傷機制。

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A Review of the Relationship Between Forehand Technique and Meniscus Injury in Tennis

ZHOU Jingqiu

Nanjing Sports Institute, Nanjing Jiangsu, 210041, China.

Objective: Meniscus injury is common in tennis. The purpose of this review is to study the effect of tennis forehand on meniscus, to explore the mechanism and regularity of meniscus injury, and to provide help for the treatment and prevention of meniscus injury. METHODS: Literature data were searched and compiled. Result: The coupling degree between articular surface and articular fossa of knee joint is low, and there are ligaments and meniscus around it for reinforcement, but the complex structure increases the risk of injury. The main function of the meniscus is to stabilize the knee joint and disperse the soft weight of the tibia. Its microstructures show that the meniscus has the mechanical characteristics of bearing pressure and shear stress. Tennis forehand technique has three different grip modes and two different stand modes. Different grip techniques result in different hitting points, and different positions make different support legs in forehand swing stage. The different knee rotation amplitude produced by different hitting points will affect the meniscus. During the swing, the center of gravity of the full-open position deviates to the inside, which has a great influence on the inner meniscus of the holding side. The center of gravity of the half-open position deviates to the outside during the swing, and has a great influence on the outer meniscus of the non-holding side. Conclusion: The different effects of tennis forehand on meniscus are due to the shear force caused by knee rotation. Future research directions: introducing finite element model to the study of meniscus damage mechanism can calculate and simulate the relationship between stress and strain of meniscus, which is very helpful to find the mechanical mechanism of damage.

Tennis; Meniscus Structure; Meniscus Injury; Forehand Technique

G804.54

A

1007―6891（2019）01―0030―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2019.01.08

2018-12-01

2018-12-20

2018年江蘇省研究生實踐創(chuàng)新計劃，項目編號：SJCX18-0542。