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背阔肌代偿用于肩袖撕裂的预防、保守治疗和术后康复

已有 635 次阅读 2024-9-26 18:20 |个人分类:肌肉力学|系统分类:科研笔记

引言

肩袖损伤是肩关节疼痛和功能障碍的最常见原因,对患者的日常生活影响较大。2019年3月美国骨科医师协会(American academy of orthopaedic surgeons, AAOS)颁布的《肩袖损伤的处理临床实践指南(2019年)》,给出肩袖损伤的治疗建议,包括保守治疗和手术治疗,手术治疗则还涉及到术后康复。但总体来说,没有非常有效的统一的治疗方法。普遍认为,随着年龄的增长,肩袖组织退化是肩袖损伤的根本原因。有观点认为,如此多的肌肉要共同完成某个动作,本体感觉的协调至关重要。它使肱骨头相对于肩关节处于中心位置,实现了关节的动态稳定性[Lippitt S,1993]。本文从解剖学和生物力学的角度分析肩袖撕裂的发生原因,并据此提出代偿解决方案。

1. 肩部生物力学结构

1.1从拮抗平衡角度分析

以盂肱关节为中心,肩部肌肉分为内外两层:

内层包括冈上肌、冈下肌、小圆肌、肩胛下肌。为肩关节的运动提供动力,其肌腱在肩袖周围形成为盂肱关节提供动态稳定的动态韧带。

外层包括背阔肌、肱二头肌、胸大肌、胸小肌、肩胛提肌、前锯肌、斜方肌、菱形肌、三角肌,在更大范围为肩关节的运动提供动力,为其稳定提供力偶。

外层肌肉普遍比内层肌肉粗壮。因此,在多个肌肉相互拮抗形成动态平衡的状态下,内层肌肉显然处于弱势,一旦某个内层肌肉所承受的肌张力使其肌腱的拉伸超出了限度,肌腱就会被撕裂,尤其是在年龄增长韧带退化的情况下。

1.2 从力矩角度分析

盂肱关节是松配合关节,这提高了肩关节灵活性,但稳定性不足。关节周围的韧带和肩袖肌群的肌腱起到了重要的稳定性补偿作用。肱骨围绕盂肱关节旋转属于三级杠杆。由于肩袖肌群在盂肱关节的附着点都位于关节头附近,其作用力臂非常短(冈上肌仅2.5cm),这导致肩袖肌群需要保持很大的肌张力才能完成动作或保持平衡。术后复发率高也是由于这些原因。如果本体感觉协调能力下降,情况会进一步加剧。

其实,肩袖撕裂是一种进化病。因为直立行走导致人类有更多抬胳膊的需求,并且动作的力矩远大于四足行走方式下挥动前肢所需的力矩。此外,四足行走动物的肩袖肌群的主要动能是稳定盂肱关节,其前肢围绕肩关节的旋转动作的主动肌是背阔肌和胸大肌、胸小肌等外层大肌肉。这就为我们提供里一种能够预防和缓解肩袖撕裂的代偿方案。

2. 代偿方案

代偿的基本思路是:用外层较为粗壮的肌肉代替内层的肩袖肌群,并且终端距离盂肱关节越远越好。背阔肌就是满足这些条件的理想的肌肉。

2.1 背阔肌介绍

背阔肌从背部的T7至L5,部分到达骶骨和髂嵴,起始于大而宽的胸腰筋膜。该肌肉包裹着小圆肌,止点在肱骨小结节嵴上。背阔肌的主要功能是使肱骨内旋和内收,伸展肩关节,并通过对肱骨的牵拉而间接下旋肩胛骨。通常,在抬手(包括矢状面和额状面将手臂抬高至水平,以及高过头顶)过程中,背阔肌一直保持松弛状态,仅起到辅助的作用。

2.2背阔肌代偿原理  

背阔肌代偿状态下,背阔肌是手臂上抬动作的主动肌,盂肱关节周围的其他内外层肌肉起到辅助的作用。从杠杆原理的角度分析,在抬高手臂高过头顶的过程中,背阔肌先后起到两个不同的作用。手臂从下垂到被抬高到与冠状面呈大约15°(行程1),是一类杠杆:背阔肌是支点,肩袖肌群合力向下,使盂肱关节整体下降,同时手抬高,压缩背阔肌。手臂从15°上举到超过头顶(行程2)是三类杠杆,盂肱关节是支点,肩袖肌群只起到稳定支点的作用,背阔肌主动伸长,提供手臂抬高的力矩。

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由于背阔肌的远端肱骨小结节嵴位于肱骨内侧,在以其为支点上抬胳膊时,胳膊会有大约45°的外旋。

背阔肌代偿的实质是:在本体感觉的统一协调下,以背阔肌为唯一主动肌,其他肌肉被动配合,重新协调排列全身骨骼,尤其是盂肱关节周围的骨骼,形成向上的合力和力矩,与重力达成新的平衡,实现手臂的静止或围绕盂肱关节的匀速旋转。最大程度降低肩关节附近肌肉的内部张力,从而减轻肌腱和韧带的负担。

2.3 背阔肌代偿优点和特点:

力臂长:将肩袖肌群作用于盂肱关节中心点的矩臂记为L1,将肱骨小结节嵴至盂肱关节中心点的距离记为L2。设L1 = 2.5 cm,L2 = 10 cm,则在行程1中,肩袖肌群的作用矩臂为L2 - L1=7.5,扩大了三倍。行程2中,腰大肌的作用矩臂为L2,扩大了四倍。

肩袖肌群负担轻:将肱骨小结节嵴至手指头的距离记为L3。L3 = 60 cm,且手臂质量均匀分布。则在行程1中,不仅臂距的增大使肩袖肌群的负担大幅降低,并且,肩袖肌群所需克服的力矩也缩小为代偿前的35/(30-7.5/2)=0.75倍。在行程2中,肩袖肌群的任务只是稳定盂肱关节,负担同样减轻。

稳定性好:由于背阔肌通过胸腰筋膜与脊柱、骶骨和髂嵴直接相连,这使得背阔肌代偿具有宽且稳定的骨骼底座。并且,由于大圆肌和背阔肌共同终止于肱骨小结节嵴,这使得行程1中杠杆的支点更加稳定。此外,行程2中,背阔肌的内部应力随着胳膊自重力臂的改变而被动调整,起协调作用的是本体感觉神经系统。

降低了肩峰撞击的可能:首先,行程1结束,盂肱关节就被压到低位,并在行程2中一直保持。这为肱骨上抬留下了较大的空间。其次,背阔肌代偿抬手过程中,因为肱骨小结节嵴这个背阔肌和大圆肌的共同终端使得肱骨与肩胛骨发生联锁,即同向旋转。这不仅避免了肩峰撞击,还扩大了盂肱关节的活动范围。比如能够完成肩胛骨的内旋外展抬手超过头部的动作。

节能:充分发挥本体感觉的作用,以背阔肌为唯一主动肌,其他肌肉都是被动配合,减少了不必要的拮抗,降低了能量消耗。

3. 背阔肌代偿的训练

首先,为了便于背阔肌的伸展,肩胛骨要贴近后背,为背阔肌的伸展提供充足的空间。其次,背阔肌的主动收缩与肩袖肌群的被动配合依赖于本体感 觉,且与本体感觉有正反馈作用。

3.1闭眼摸鼻子:这是为了显化和强化本体感觉。闭上眼睛,抬手摸鼻子。像观看慢放的视频那样关注手臂一帧一帧移动的过程。当手指触摸到鼻尖时,停留几秒,体会触感。然后缓慢放下胳膊,依旧关注过程。

3.2 拿水瓶:500ml饮料瓶,瓶中装满水,放在桌上。人坐在桌边,完成3.1的训练后,放松肩部肌肉,用手轻轻握住瓶子,以上臂距离腋下10cm处为轴,慢慢抬手,感受因为摩擦力导致手掌内侧肌肉被瓶子向下拉的感觉。当瓶子离开桌面后,感受瓶子的重量。然后把瓶子放回桌上,手保持轻握瓶子的状态。再次以上臂距离腋下10cm处为轴抬手,当感觉到胳膊已经承担了瓶子的所有重量的时候,停住,保持瓶底与桌面若即若离的状态。此时,背阔肌作为支撑肌肉被激活,盂肱关节整体下降。

3.3 端水盆:一盆水约2-3公斤,放在餐桌上。人站在餐桌旁,放松双肩肌肉,以上臂距离腋下10cm处为轴,缓缓地用双手将水盆端离桌面,感受水盆的重量。放下水盆,再次缓缓向上用力端起。当感觉到水盆即将离开桌面的时候,停住,保持盆底与桌面若即若离的状态。保持1分钟,感受两侧背阔肌的状态。当对背阔肌的感受很明显以后,逐渐减少盆中水的量,直至水盆为空。最后,当抬胳膊能清晰感受到自己胳膊的重量的时候,便养成了背阔肌代偿抬胳膊的习惯。

注意:保守治疗和术后康复时,先训练肩关节健康的一侧,再用健康侧的手辅助病患侧的胳膊完成康复训练,培养背阔肌代偿的习惯。

 

结论

 

关节周围结缔组织承受与分散负重的能力是身体康复手法治疗和整形医学中的重要研究内容(《骨骼肌肉功能解剖学》P12)。本文通过背阔肌代偿,改变了肩关节屈张的杠杆类型,有效增大了矩臂,大幅降低了肩袖肌群的负担,增加了盂肱关节的稳定性,还避免了肩峰下撞击,并扩大了肩关节的活动范围,达到保护肩袖肌群、帮助术后康复的目的。显化并强化本体感觉,是顺利调用背阔肌并养成背阔肌代偿习惯的关键。

       本文是我将习练太极拳多年在肌肉力学方面的总结,应用在肩袖撕裂方面的一个结果。由于跨专业,有很多不够专业或缺少文献或数据支撑的地方,请业内人士多多指教。也欢迎专业人士和我合作,一起完善本文所提的背阔肌代偿法,一起发表论文或申请专利。但首篇论文和首项专利必须我是第一作者和第一发明人。

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