常见运动损伤的生物力学分析

人体的软组织在日常生活、生产劳动及体育运动中经常会出现损伤。软组织损伤的原因很多，主要是外力作用引起的损伤，如牵拉力引起的拉伤、扭转力导致的扭伤、摩擦力造成的擦伤、挤压力产生的挫伤、慢性劳损等。

（一）肩袖肌腱炎

肩袖肌腱炎又称为创伤性或退行性肌腱炎，多见于体操、投掷、举重、划船、排球等项目中。肩袖肌具有稳定肱骨头，协助三角肌外展上臂的功能。肩袖的解剖学弱点是，在外展负重转肩或超常范围急剧转动时，肱骨大结节与肩峰和肩喙韧带的摩擦挤压或牵拉，使位于狭窄间隙骨的肩袖受到损伤，发生创伤性炎症。网球运动的扣杀，排球运动的扣球，体操中单杠大回环、吊环十字支撑至转肩，鞍马的摆越，投掷运动时的出手动作，举重运动中的抓举及游泳运动中的转肩划水等，均可引起肩袖肌腱炎。特别是专项训练过于集中在肩部，或者在疲劳的情况下训练，更容易导致肩袖肌腱损伤（图6-1）。另外，肩关节脱位、肩峰及大结节骨折，肩关节周围炎等，可引起继发性肩袖肌腱炎。

图6-1　扣杀等动作

（二）肱二头肌长头腱鞘炎

原因是肩关节的超常范围运动，导致肱二头肌长头肌腱在结节间沟内受到牵拉、摩擦或折屈损伤；一次突然牵拉而伤。例如，举重物时忽然翻肩脱手，可导致肱二头肌长头肌腱损伤，发生急性腱鞘炎。标枪、排球等运动项目肩部活动多、负荷大，反复地摩擦、牵拉、挤压等，多次微细损伤的积累而发生慢性腱鞘炎。

（三）肘内侧软组织损伤

任何造成肘关节的过度外翻、过伸、旋后，或前臂屈肌、旋前圆肌的突然大力收缩的动作，都可造成肘关节内侧关节囊、韧带及肌肉的损伤。常见于标枪、手榴弹、体操、举重等项目。如投掷标枪或手榴弹的动作错误，前臂突然外展，可导致尺侧副韧带捩伤；手榴弹出手后屈腕过快，可导致内上髁屈肌附着部捩伤；体操运动员从器械上摔下时手掌撑地，若前臂处于旋外位，肘微屈并外翻，可导致肘内侧副韧带、关节囊或肌肉的部分或完全撒裂。

经常用力做屈腕、屈指及前臂旋转动作时，使腕屈肌及旋内圆肌反复紧张收缩，肱骨内上髁肌肉附着处长期受到牵拉，会发生慢性损伤。

肌肉、韧带、关节囊损伤，撕裂的局部出血、肿胀，其周围组织呈反应性炎症，若反复损伤，会使肘内侧副韧带及关节囊松弛，有时会出现钙化现象，肌肉附着处反复损伤出血，久而久之出现骨质增生或骨化。

（四）肘外侧疼痛综合征

肘关节外侧疼痛或影响伸腕和前臂旋转、屈伸功能的慢性或劳损性疾病，因为疼痛多发生在肘外侧的肱骨外上髁周围，所以称为肱骨外上髁炎，又因好发于网球运动员，故又名网球肘（图6-2）。

图6-2　网球肘

①经常做屈伸腕关节及前臂旋转动作。可引起肱骨外上髁及周围组织产生病变，即肌肉及韧带附着部位拉伤，肱桡关节间的滑膜嵌顿及局限性滑膜炎。

在网球运动中练习反拍、下旋击球时，球的冲击力会作用于腕伸肌群上，致使该肌群肱骨外上髁附着部位受到牵拉。动作重复使该部位反复受到牵拉而发生损伤。

乒乓球、羽毛球运动正手扣杀及反拍击球，排球运动的错误扣球（屈肘扣球并前臂急剧旋内），击剑刺杀时前臂剧烈旋转等，都可使前臂伸肌附着部位不断受到牵拉而发生损伤。

②环状韧带变性。当桡骨小头旋转到某一角度时，发生了偏心作用，反复旋转及撞击，使环状韧带受到微细的损伤而不及时修复，慢慢积累发展成为炎症。

③伸肌总腱变性及腱下组织的慢性炎症可导致肘外侧疼痛，即腱下滑囊炎。肘外侧疼痛综合征属于末端病的病理改变，是一种慢性劳损。由于伸肌腱的反复牵拉，腱纤维在肱骨外上髁附着部发生撕裂，甚至断裂，断裂部分由瘢痕组织代替，产生黏连。撕裂时掀起周围的骨膜，形成骨膜下出血及血肿，继而骨化，出现肱骨外上髁骨质增生，肌腱本身也会产生钙化或骨化。腱周围可有筋膜黏连，腱下组织会发生慢性无菌性炎症及滑炎。关节滑膜长期受到肌肉、韧带的牵扯刺激而增生变厚，这时当肘关节屈伸和前臂旋转时，滑膜可嵌入肱桡关节之间，产生损伤。

（五）桡骨茎突部狭窄性腱鞘炎

经常做拇指内收、腕关节的尺偏动作，使伸拇短肌及外展拇长肌在骨韧带管内长期受到牵拉、摩擦；反复做腕背伸桡偏动作，可使肌腱折屈并加大成角；腕及手指的运动，使两腱活动不完全一致，在鞘内互相摩擦等一系列的机械刺激，都可导致桡骨茎突部狭窄性腱鞘炎。长期手工操作的妇女、步枪运动员及举重运动员容易发病。

（六）坐骨结节损伤

坐骨结节损伤是指坐骨结节肌肉附着点的拉伤、骨折以及骨骺分离。多见于武术、体操、短跑、足球和跳高等运动员，舞蹈演员也有损伤者。

训练时，若天气很冷，准备活动不充分，肌肉的弹性差，再加上大腿后群肌肉受到过度牵拉或强烈收缩，可使肌肉附着处发生损伤。武术运动中的正面压腿或踢腿，踝关节背伸，膝关节伸直，髋关节极度屈曲，腘绳肌拉得很紧，这种情况可使坐骨结节被拉伤。跳高运动员起跳时足用力蹬地，腘绳肌强烈收缩，也会使坐骨结节拉伤。直接的暴力，如坐骨结节与较硬的地面撞击，也能导致损伤。

（七）膝内、外侧副韧带损伤

膝关节无论是伸直位还是屈曲位，强迫小腿外展的暴力，使膝关节突然外翻，可引起膝内侧副韧带损伤。膝关节在130°~150°半屈曲位，小腿突然外展、外旋，或者脚与小腿固定，大腿猛烈内收、内旋，更容易引起膝内侧副韧带损伤。膝关节微屈时，暴力直接作用于膝关节外侧，也可引起膝内侧副韧带损伤。严重时常合并内侧半月板边缘撕裂，或合并前十字韧带断裂，甚至会出现膝关节损伤三联症（即内侧副韧带、内侧半月板、前十字韧带都断裂），使膝关节的稳定性遭到严重破坏，韧带断裂也常合并滑膜撕裂，引起创伤性滑膜炎或关节积血。

膝外侧副韧带损伤比较少见，只有强大的暴力迫使膝关节过度内翻才可能发生。因正常人下肢都有轻度膝外翻，故即使发生了也不如内侧严重。膝外侧有髂胫束、股二头肌腱以及腘绳肌的保护，可防止膝内翻。膝伸直时，外侧关节囊出现紧张，对韧带有保护作用；膝屈曲时，外侧副韧带松弛，不易受到牵张，再加上对侧下肢的作用可防止膝内翻和小腿内收，膝外侧韧带损伤机会比较少。

（八）膝十字韧带损伤

膝十字韧带分为前、后两条十字韧带，它是维持膝关节稳定不可少的结构。膝十字韧带损伤是膝关节严重损伤之一。

前十字韧带分前内侧束和后外侧束，在关节过伸、过屈时都最紧张，半屈位时稍松弛，主要功能是防止胫骨前移，限制膝的过伸、过屈、内旋、外旋、内翻、外翻活动。膝关节在150°~180°时，后外侧束最紧张，防止小腿过度内收、内旋及胫骨髁向前错位；膝关节屈至90°时，前内侧束较紧张，防止小腿外旋以及胫骨髁向前错动。无论是损伤外侧或内侧副韧带的机理，都可导致前十字韧带的损伤。

后十字韧带比较粗大，其强度是前十字韧带的两倍，也分为前、后两束。膝伸位时后束紧张，前束相对松弛；膝屈位时前束紧张，后束相对松弛。功能是防止膝关节过度伸或屈。膝屈位时防止胫骨髁向后错位，限制膝关节旋转和向侧方活动（内翻或外翻）。

前十字韧带损伤：多为过伸暴力或者强力外展、外旋小腿造成的。过伸损伤时多数是撕裂膝的后关节囊、后十字韧带，再撕裂前十字韧带；接近伸直位内翻（内旋内收）时，可损伤前十字韧带的后外束；在90°外展外旋（外翻）时，损伤前内束，暴力过大则两束同时断裂；膝于90°左右，小腿固定而大腿前面突然受到打击，使股骨向后错动或小腿后面被撞击，胫骨上端向前错动，都会使前十字韧带损伤。前十字韧带单独损伤的机会比较少，通常合并侧副韧带、关节囊、半月板损伤。

后十字韧带损伤：通常为强大暴力所致。膝关节韧带结构中后十字韧带最强大，是膝关节屈伸及旋转的主要稳定结构，相当于膝关节的旋转活动轴。后十字韧带损伤多发生膝屈位，暴力从前方打击胫骨上端使之后移而引起的或当膝伸直支撑时，膝前受暴力冲击使之过伸而引起损伤。前者膝在屈位，腘窝肌及腓肠肌分别垂直于胫骨及股骨，从而失去保护膝关节的作用，这时只有后十字韧带最紧张，如果胫骨前面所受暴力过大，则使其单独断裂，韧带损伤多在中部或下止点；后者则常常合并其他损伤，如内、外侧副韧带，半月板，前十字韧带等的损伤，韧带损伤多在上端止点。

（九）膝半月板损伤

半月板与膝关节的内、外侧副韧带及前、后十字韧带，起到加强膝关节的稳定性，并限制膝关节内、外旋转的活动。当压力减小时，半月板向内移动，压力增大时，向外移动；膝关节伸直时，半月板向前移动，屈曲时，向后移动；膝关节半屈曲做小腿外展、外旋或内收、内旋时，两侧半月板位于一前一后，这时若动作突然，半月板来不及滑移，则会使半月板在股骨髁和胫骨平台之间发生强烈的研磨，引起各种类型的损伤。当膝关节屈曲，小腿固定于外展、外旋位，大腿突然内收、内旋并且伸膝时，可能造成内侧半月板撕裂；当膝关节屈曲，小腿固定于内收、内旋位，而大腿突然外展、外旋并伸膝时，会造成外侧半月板撕裂。少数运动员没有急性损伤史，则系过多的磨损或多次微细损伤所导致的（图6-3）。

例如，篮球运动中切入上篮落地时身体急剧改变方向、排球运动中的拦网落地瞬间转身救球、足球运动中的急停转身、铅球或铁饼等运动中的膝旋转动作、体操运动中落地时的重心不稳等，都可能会使半月板损伤。此外，膝关节突然猛力过伸，使半月板前角受到挤压，如足球正脚踢球时“漏脚”，可使半月板前角损伤。

图6-3　膝关节各种受力情况

（十）髌骨软骨病

髌骨软骨病在运动员膝关节损伤中较常见，主要病理变化是软骨的退行性改变，又称为髌骨软骨软化症、髌骨劳损。本病在运动员中发病率较高，尤其是篮球、排球运动员发病率最高，其次是田径、体操及举重运动员。发病率和训练水平、训练方法有关。双膝受伤比单膝受伤多，双侧下肢都用力的项目，如篮球、排球、跑等项目多为双膝受伤；单侧腿用力较多的项目，则使用多的膝受伤较多，如跳高、足球等。

髌骨软骨病和髌骨的生理功能有很大的关系：传递股四头肌力量；增加股四头肌的作用力矩，以加强股四头肌的力量；有“车链”作用，可增加膝的回转能力；保护膝关节在半屈位的稳定性，防止膝异常内收、外展及前后错动。解剖学观察已经证明：膝半屈曲时，两侧的韧带、十字韧带和膝两侧的肌肉都处于松弛状态，人体在半蹲位运动时膝关节稳定，主要就是依靠股四头肌与髌骨的维持。

在运动中，髌骨与股骨关节面互相挤压、摩擦，关节面承受的压力随膝屈曲的角度不同而改变。如跳远运动员最后一步踏跳时，足部承受的力量在500 kg以上，髌骨承受的压力约364 kg。生物力学研究表明，膝屈曲角度小于90°时，只有股四头肌的直头起伸膝作用；超过90°后，其他三个头才逐新参与伸膝功能中；在130°~150°时伸膝力量最大。几乎所有的跑、跳动作都是在130°~150°的位置“发力”，因为发力集中，髌骨软骨承受的压力最大。膝屈伸在130°~150°时，骨关节面接触面最大，膝的稳定主要靠髌骨维持。

髌骨软骨病的生物力学机制是：发病率较高的是膝在半蹲位扭转发力动作为主的项目，如篮球滑步防守切入上篮、铁饼半蹲位旋转掷出、排球半蹲位并膝防守位发力救球等动作；髌骨受到直接顶撞或膝突然内、外翻可引起软骨骨折，晚期也会呈现出软骨软化症状；膝受伤后由于疼痛及关节不稳，人体反射性地保护，改变了膝正常的力学功能，久而久之则出现劳损，如半月板损伤及韧带断裂可继发髌骨劳损。(www.xing528.com)

（十一）跟腱断裂

跟腱断裂最常见的运动项目有体操、技巧、篮球、足球、田径和羽毛球，武功演员偶有发生。跟腱是由小腿三头肌（包括腓肠肌和比目鱼肌）下方肌腱共同组成的人体最粗大而坚强有力的肌腱，小腿三头肌的主要机能是使足跖屈。运动中跟腱承受很大的拉力，如跳高运动员最后一步踏跳时，跟腱承受的拉力在700 kg以上。

间接暴力的猛烈牵拉是导致跟腱断裂的主要原因。在跑跳运动中，小腿三头肌猛烈地收缩，踝关节由背伸位突然跖屈，引起跟腱断裂。若准备活动不充分，过度疲劳或有跟腱腱围炎者，更容易受伤。直接暴力引起跟腱断裂者较少见，当跟腱处于紧张状态时，暴力直接作用在紧张的跟腱部，也可能发生断裂。跟腱断裂的好发部位，是肌腹与跟腱交界处、骨结节上3 cm和跟骨结节附着部。

（一）胫腓骨疲劳性骨折

本病又称行军骨折，常见于跑跳过多的运动员、长途行军的战士、终日奔走的妇女，舞蹈演员偶有发生。胫腓骨疲劳性骨折是一种低应力性骨折，是指胫骨或腓骨受到多次或长期积累性损伤引起的骨折，即损伤性应力在局部积累所致。

一般认为本病由运动由训练水平差、动作不正确、运动量突然加大或运动场地太硬等因素所导致。运动员在跑跳过程中，脚用力蹬地，小腿肌肉处于紧张状态，持续性的收缩，先引起肌肉疲劳。肌肉疲劳后，肌肉收缩力降低，从而改变骨的应力分布，使高载荷出现，随着循环次数的增加，可导致疲劳性骨折。骨折既可能出现在受拉侧，也可能出现在受压侧，或者两侧都出现。拉力侧骨折产生横向裂缝，且很快扩展为完全骨折；压力侧骨折发生比较缓慢，骨重建过程不太容易被疲劳过程超过，而且可能不扩展为完全骨折。

运动员多见于胫骨下1/3处，战士多见于胫骨上1/3处（图6-4）。

图6-4　胫腓骨疲劳性骨折

（二）肱骨投掷性骨折

肱骨投掷性骨折多在投手榴弹中发生，又称为手榴弹骨折。这种骨折呈螺旋形，常合并桡神经损伤，这种损伤偶可见于标枪、棒球、垒球等投掷项目。

肱骨投掷性骨折多数是在疲劳情况下，猛力投弹，肌肉不协调、投掷姿势错误，尤其是扭转力超过了肱骨干承受的限度时，可造成骨折。

以投手榴弹骨折为例，描述损伤原理。正确的投弹动作是助跑后，进入投掷步阶段，在此阶段身体各部分的动作应当协调，正确的顺序是引弹、蹬地、送髋，这时身体应呈反弓姿势（超越器械），身体由侧向逐渐旋转向投弹方向时，挥臂投弹（图6-5）。正确的投弹动作，上臂内旋时肌肉牵拉方向与肱骨干的纵轴基本一致，这种情况下几乎没有扭转力，一般不会发生骨折。但错误的投弹姿势，上、下肢和腰部的动作配合极不协调。错误的引弹动作是上臂外展90°，屈肘90°，并且肘低于肩，弹体及前臂受惯性影响，肱骨下段外旋；投掷时三角肌的锁骨部、胸大肌、大圆肌、背阔肌、肩胛下肌急剧收缩，使肱骨上段内旋。这样相当于骨干同时承受两种不同方向的扭转力，发生螺旋形骨折。骨折发生后，骨折近端相对地稳定，远端及前臂因受到重力作用而屈，即在远端骨折的内后方继发一个较大的骨折区域。这种骨折多发生在肱骨中段，常并发桡神经损伤。

图6-5　投掷手榴弹动作

相关事件

每天微信步数两万多，然后腿差点废了……

现在的朋友圈晒自拍、晒美食、秀恩爱、打广告，不是像逛淘宝，就是像看新闻联播，还有一种就是“拼步数”，每天总有那么几个人步数平稳保持在两万步以上！为了上排行，大家也是蛮拼的……

有的投机取巧，也有的完全靠脚，日走万步甚至几万步！没有最高，只有更高！如果某天登顶朋友圈排行榜，真的会骄傲得不行……

有句话是这样说的：“饭后百步走，活到九十九。”在大家的概念里，走路是最好的长寿药，多走路肯定对身体是有好处的嘛。

但事实真的是越多越好吗？骨科专家指出：走路运动虽然有利于健康，但运动要掌握适当的方法，一味大量走路或许会损伤腿部。

朋友圈拼步数健步走不当会成伤害走？

日行两万步=膝关节积液

张阿姨今年50多岁，平时爱好锻炼身体的她，经常到附近公园散步，基本上每天两万步打底。没想到，这种追求健康的方式给她带来大麻烦。正是因为走路太多，对膝盖产生了损伤，时间长了，原本应该起到润滑关节作用的关节腔液越来越多，形成了积液。

通过微信运动排行榜的激励方式适当走路，对身体有一定帮助，但千万不能不顾自身体质，特别是为了冲榜而盲目增加走路的量，反而会伤害到身体健康。

不能只看步数，强度也很重要

步行分散步和健步走两种，而单纯的步数并不意味着什么！

成年人每天平均步行在6 500步左右，但大多数都强度不高，对健身没有太多效果。许多人即使每天过万步，也未必能达到理想强度，尤其是利用上下班期间步行，属于“生活步数”，只能起到放松和维持肌肉新陈代谢和力量的作用，而不能达到运动健身的效果。

要想达到更好的锻炼效果，应该健步走。健步走的速度和运动量介于快步走与竞走之间，步行频率应在120~140步/min。

你的身体每天能承受这么多步吗？

每个人承受的运动量不一样。如果平时有运动习惯，每天一万步两万步并不困难。但平时缺乏运动的人，突然一天内走上两万步，可能会对心血管系统和运动系统造成负担。如果持续这么做，可能出现关节、韧带、骨骼损伤。

青壮年和平时经常运动的人参与这项运动没有问题。这是因为：一是30~40岁的人肌肉力量还不错，即使参加健步走，也没有太多问题；二是这个年龄段的人因为工作压力大，没有太多的时间运动，没有“损伤”。

对中老年人来说，每天可以坚持轻负荷的锻炼30 min以上，但不要超过1 h。如果换算成步数，大概在5 000~10 000步。40~60岁的人骨关节特别是软骨处于代谢变化期，突然剧烈运动容易产生软骨损害，造成软骨损伤炎、滑膜炎、骨性关节炎等疾病。

到底怎么走才最健康呢？

走路被世界卫生组织认定为“世界上最好的运动”。研究表明，走路多的人身体会更健康。无论是徒步旅行还是记步运动，都可以起到锻炼身体的作用。专家认为每天走6 000步才能达到健身的效果（6 000步≈3~4 km行走距离≈30 min中等强度运动）。《中国居民膳食指南》也建议成年人每天进行累计相当于6 000步以上的身体活动。每天6 000步，是走路最健康的步数！

走路还需要姿势吗？

健步走一般来说讲究姿势、速度。但很多人在健步走时容易犯两种错误：低头，或者头抬得过高导致身体后仰。这两种姿势都可能导致身体失去平衡，让背部下方肌肉受到过大压力，从而可能拉伤和疼痛。

健步走时不要向上或者向下看，目视前方，脖子和身体保持成一直线。在走步过程中，最好抬头挺胸、肩部保持放松，收紧腹部，不要翘臀，双臂紧靠身体，另外，走路时多留意自己的身体姿势，及时纠正错误动作。

锻炼最好每天保持20~40 min，不可贪多。一定要遵循科学规律，不能一开始就高速走几公里，可以先参加低速健步走，让身体适应后，再逐渐提高速度和长度。

另外，心脏不好的赶快学起来，通过走路让心脏好起来的方法：把胳膊摆起来，最好摆到齐肩平，把步子迈开，配上呼吸。每天坚持15~20 min，比走两个小时都有效果哦！

（来源：综合来自科技日报、健康网等）