说说肌力锻炼在膝关键复健中的作用

 

膝关节在人体下肢扮演着重要的角色,为传递负荷、参与运动、协助保持动量并提供腿部活动之力偶。但另一方面也因位处距人体重心较远的位置,体重常有较长的作用力臂,所以一但下肢肌力不足负荷造成关节不稳定时膝关节很容易遭受损伤。...



膝关节在人体下肢扮演着重要的角色,为传递负荷、参与运动、协助保持动量并提供腿部活动之力偶。但另一方面也因位处距人体重心较远的位置,体重常有较长的作用力臂,所以一但下肢肌力不足负荷造成关节不稳定时膝关节很容易遭受损伤。肌力除了帮助运动表现外,也是维持关节稳定的重要角色。且在受伤后临床上的复健手段中,肌力训练也是最常用的方式之一。

肌力训练 (strength training) 是指设计不同的训练动作,借由个人的体重、器械或其它设备为负荷,以增强肌力、爆发力及肌耐力为主要目标的训练方式。施作原则是由动作模式、训练时间、训练组数、训练频率、训练强度、训练的反复次数、组间休息时间等参数所构成。肌力训练的好处,可以增加韧带和肌腱能负荷的力量强度,对于稳定膝关节,避免伤害发生有相当大的功能。

肌力训练的原理

肌力定义为一肌群以最大努力克服阻力所能发挥出的力或力矩。而如何有效地增进肌力、速度及爆发力,是从事竞技运动的要点。我们也都了解力量的增加是透过有效的训练,尤其是运动训练初期神经适应的发挥,可以增加神经冲动与肌肉间反应协调性、征召更多的运动单位、促进神经冲动同期化及减低神经抑制,再者就是使肌肉纤维肥大及横段面积量增加。

对于竞技运动训练而言,一个适当的肌力训练应该包含肌力的增加,但更需要有加强肌肉的爆发力及速度。若要加强肌力表现,则必须针对神经及肌肉加以训练方能够有效增强肌力。检视肌力与爆发力训练对神经肌肉系统及运动单位征召的影响,必须具备三项因素:

(一)神经运动单位因素、(二)肌肉肥大因素、(三)机械力学因素,三者

间相互影响作用的关系,才能有好的效果产生。传统机械式肌力训练使肌肉纤维数量增加及肥大,以提升肌肉力量,而速度表现则取决于神经支配肌肉收缩活动的效率。因此,如何只利用简易便利的辅助器材将传统机械式肌力训练与神经反射机制结合达到有效训练肌力及爆发力之目的。

膝关节介绍

膝关节主要运动除了在矢状面的伸屈动作外,还允许适度的内外旋转及少许的内收与外展活动。许多的肌肉作用于膝关节,但每一时机均有一主要的肌群负责操控。膝关节是传递负荷、参与运动、协助保持动量,并提供有关腿部活动之力矩。它可承受相当大的荷重,且提供人体活动中重要的联动系统;但另一方面也因位处距人体重心较远的位置,体重常有较长的作用力臂,所以很容易遭受损伤。

膝关节由股骨和胫骨所构成,负担人体小腿以上的全部重量。当人体在运动时,特别是快速跑及跳跃等运动,膝关节要承受的撞击力非常巨大,而膝部的胫骨上方有内外侧两片半月板可以减轻胫骨、股骨间的直接冲击,借其组织软骨的弹性,减少所受之压力。

半月板位置图
韧带是用来帮忙稳定运动中的膝部,主要韧带有四条,分别为内侧副韧带,外侧副韧带,前十字韧带及后十字韧带。内侧副韧带由股骨内髁至胫骨近端之内侧,中间连接于内侧半月板上,外侧副韧带较细且短,由股骨外髁至肺骨头外侧。前十字韧带从股骨外髁后方内侧面至胫骨髁间粗隆凸之前方,前十字韧带除可防止胫骨往前移之外,亦可防止膝关节的过度伸展及向内旋。后十字韧带由股骨内髁外侧至外侧半月板后端与髁间凹,比前十字韧带短、厚且强韧,可控制关节伸展与后滑。


膝盖韧带位置图
膝关节周围有肌肉横越,提供动力控制运动,并主动维持膝关节动态稳定与平衡,前方的股四头肌由:股直肌、股内侧肌、股外侧肌和股中间肌,为膝关节之伸肌。后方的大腿后肌群由:股二头肌、半腱肌、半膜肌、股薄肌、缝匠肌、膕肌、蹠肌与腓肠肌,主要负责膝屈曲的动作。



膝部运动相关肌肉图

膝关节在解剖上,是属于屈戍关节,因它只能做屈与伸的动作,但因两片半月板的C 型(内侧半月板)及O型(外侧半月板)结构,使得股骨之内、外髁于膝关节弯曲时,能够在这两片半月板圆弧形空间做小弧度的左右旋转,我们将之称为膝关节的向内旋转及向外旋转。但当膝关节完全伸展后,股骨内、外髁与两片半月板密合起來,膝关节便无法进行此两个动作了。另外当身体运动时,尤其像运动员的剧烈运动,常会使膝关节被迫因外力或本身的运动,而产生被动式的扭转或滑动的现象。

常见的膝关节运动伤害

膝关节的伤害一直是所有运动选手感到头疼的问题。膝关节容易发生创伤性的伤害主要原因是关节承受极大的压力,因为它位于胫骨与股骨兩支长杠杆的连接位置上,且没有脂肪或肌肉的保护,使其不论在环境上或解剖构造上都容易发生伤害。而常见的膝关节运动伤害包括前十字韧带断裂、内侧副韧带裂伤、髌股关节变形等。

前十字靭带断裂常发生于身体在前进中突然停顿。此时膝关节的胫骨会因踝关节的瞬间停止而往前移动,前十字韧带将因胫骨的前移而拉紧,尤其做停止的动作时,身体会往后倾斜,致使膝关节弯曲,前十字韧带的张力更因而增加。不少研究均指出,当前十字韧带于膝关节弯曲约三十度时张力最大。加上运动中,常于急停时为了要转变方向,会做膝部左右扭转的动作。这个动作必须牵涉到膝关节的向内或向外旋转。研究显示当膝关节向内旋转时,前十字靭带的受力最大。另外胫骨前移剪力为了分担膝关节的巨大屈曲负荷,环绕在关节附近的肌肉需要提供相当大的伸直力矩,当膝关节趋近完全伸直时,这将造成一个使胫骨前移的淨力,称为胫骨前移剪力。这个胫骨前移的力,加上在这些动作中产生的外在内外翻及内外旋力矩,可能就是这些动作会造成膝关节韧带伤害的主要原因。

内侧副韧带最主要的目的是防止膝关节外翻。当膝部外侧受撞击时,会造成膝关节之外翻,致使内侧副韧带遭受强大之张力而裂伤。在运动中常发生于滑雪、排球侧面救球等。国外曾以解剖下來的下肢做膝关节韧带的测试,他们发现当膝关节弯曲在 5°时,内侧副韧带具有 57.4±3.5%的反抗膝关节外翻的负荷,当膝关节弯曲到 25°时,这反抗的力量则增加至 78.2±3.7%,这个实验结果说明为何评估内侧副韧带受伤时,最好的位置是把膝关节放置于约 30°的弯

曲角度上。

髌骨韧带连接髌骨与胫骨,髌骨上方透过一条肌腱与股四头肌相接,形成人体特殊的结构:髌股关节。如果没有髌骨的存在,股四头肌需要增加 30%的肌力才能弥补髌骨的缺失。髌股关节主要是帮助股四头肌伸展膝关节,当股四头肌收缩时,透过股四头肌共同肌腱、髌骨及髌骨韧带三个不同组织,将收缩的力量传导至胫骨,使弯曲的膝关节能够伸展。当产生的肌力越大时,传导至髌骨韧带的张力也就越强。而膝关节弯曲的角度越大时,对髌股关节造成的压力也跟着增加,当膝关节弯曲到 90 度时,髌骨关节间的作用力会达到体重的 2.5 倍~3 倍大。当上、下阶梯时,膝关节弯曲角度最大的那瞬间,这种压力会有 3 倍多的个人体重,在全蹲时的姿势,这个压力甚至可达到 7 倍的个人体重。由于髌骨韧带与髌骨相连的力学结构,除了股四头肌产生的肌力,膝关节弯曲的角度也会造成髌骨韧带的负荷。

肌力训练对膝关节伤害复健的益处

了解了预防膝关节受伤的原则,及相关阻力训练原理之后,得知在组织受伤之前,可以用积极训练的方式來加强肌力,不再只是消极的在受伤之后进行复健、体能进而达到避免受伤的目的。身体内的软组织是不能训练力量的,只能增强弹性跟延展度,所以应该针对于肌肉的部分來训练。在膝关节韧带受到伤害后,会造成关节稳定性下降,同时也造成韧带上的本体感觉受器损伤。而重建本体感觉受器神经连结的方法,以用活动训练肌肉的动作、增加肌肉的负荷量来达到目的。

肌力训练的好处,可以增加韧带和肌腱能负荷的力量强度,对于稳定膝关节有相当大的功能。在膝关节受伤后的复原期间,可借助训练肌肉的能力来加强或代偿前十字韧带的功能,加速膝关节的复原速度。所以在受伤前用训练肌力、体能的方式来预防前十字韧带受伤,达到减少前十字韧带受伤的机会是很重要的。而要加强肌力由以重量训练,亦可称为阻力训练为最有效。

针对膝关节受伤后的复健运动,以开放式运动和闭锁式运动为最常见的复健训练型态。而这二者运动型态更深入的分析,发现闭锁式运动是膝关节受伤后的最佳复健型态。

因为闭锁式运动型态较接近下肢日常生活活动,且具有股四头肌与腿后肌会共同收缩的训练作用,进而有效减低前十字韧带损伤后胫骨前移量而使膝关节剪力减小;另外,前十字韧带在闭锁式。

运动过程中形变量较小,及提供较多的本体感觉生物回,因此闭锁式运动比开放式运动更具安全性及功能性。开放式运动为肢体末端关节不受限制,可自由活动,例如挥手或踢球等等;闭锁式运动为肢体须负重并承受关节压力,且肢体末端必须固定于一平面上,在完全的关节活动度下从事运动,例如蹲举运动及大腿推蹬运动。

曾有研究实验,让60名髌骨关节痛患者接受开放式或闭锁式的运动训练,发现接受肌力训练者在六周或八周之内于功能性表现、疼痛量表、股四头肌肌力及本体感觉都能得到改善。因此加强膝关节周围肌肉的力量训练,尤其是股四头肌的力量训练,是减少膝关节损伤的一个最佳方式。开放式和闭锁式的训练运动均可增肌力及耐力,不过开放式训练可能会出现髌骨与股骨间的疼痛症状,闭锁式训练在髌骨与股骨间的产生的应力就比较小。闭锁式训练是属于多关节的功能性负重动作,可以训练股四头肌和腿后肌群共同收缩,减少运动中膝盖前十字韧带的伸展量。

另外国外做了研究比较开放式和闭锁式运动型态对前十字韧带受伤者之胫骨前移的影响,发现蹲举运动(闭锁式)比伸膝运动(开放式)产生了较大的骨头间压力,而较少的胫骨前移量。闭锁训练在运动过程中,可增加腿后肌群共同收缩的力量,膝关节股骨和胫骨间压力增加,但能减少胫骨在运动中的前移量。

经由以上的讨论,不难看出开放式与闭锁式动力锻炼运动之间的差异,在于开放式运动有较少的骨头间压力与较多的胫骨向前位移量,闭锁式运动则刚好相反,骨头间压力较大而胫骨前移量较少。针对膝关节的解剖构造与功能來说,对于已经受伤的患者,应该采用造成胫骨前移量较少的闭锁式运动比较安全;同时闭锁式运动得到的骨头间压力相当于承载重量,恰好可提供更多的本体感觉刺激,帮助训练本体感觉受器的神经肌肉回馈机制。所以闭锁式的肌力训练作为,也是复健领域常使用的手段。

接下来再推荐两个常用复健动作,供你选择:

1、开放式膝盖稳定度运动:坐在椅子上,双脚平放于地上,慢慢将脚伸直到约40°再慢慢放下。重复10次,每天做三次。



2.   闭锁式膝盖稳定度运动:靠墙站,两脚与肩同宽,脚跟离墙壁约一个脚掌的长度,身体紧贴墙壁慢慢往下蹲,直到膝盖与脚尖呈一直线,再慢慢站起。过程中须保持身体紧贴牆壁,维持两膝间的距离。



切记!膝盖不可超过脚尖!!!

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