肩袖的生物力学及其术后康复
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肩袖的生物力学及其术后康复
李云霞,陈世益(复旦大学附属华山医院 运动医学科,上海 200040)
1 肩袖的生物力学
肩袖肌群由冈上肌(外展上臂)、肩胛下肌(内旋上臂)、冈下肌及小圆肌(外旋上臂)组成。
肌腱止于肱骨大小结节及部分肱骨外侧颈部,为联合腱,貌似衣服袖口,故称肩袖、腱袖或旋转袖。
该肌群有悬吊肱骨、稳定肱骨头,协助三角肌外展上臂的作用[1-3]。
人体正常的肩关节功能要求盂肱关节的活动性和稳定性之间达到平衡。
盂肱关节和肩胸关节的活动度之间存在2︰1的“节律”关系,这对肩关节完成一些重要功能至关重要[4,5]。
肩袖结构直接盖在盂肱关节上,作为盂肱关节的“动态”稳定装置,在肌肉收缩过程中,增加关节囊韧带的牢固性,被动牵拉时也象“动态韧带”一样起作用。
更重要的是,肩袖也参与组成控制肱骨位置的力偶,调整跨越盂肱关节的力量[6-8]。
Hughes等研究尸体标本发现[9]:最大等长发力时,在外展外旋位冈上肌肌力最大;在内收外旋位冈下肌肌力最大。
Chang等[10]计算过肩关节内旋时的肌力,结果发现肩胛下肌和胸大肌在内旋时起主要作用。
Wakabayashi等[11]采用二维有限元分析和MRI技术研究冈上肌腱的几何学和应力后发现:由于肩关节逐渐外展,应力向侧方转移,朝向止点,因而冈上肌腱在关节边缘近止点处受到的应力最大。
随着肩关节的运动,这些力量都在发生变化,而且向外侧集中于肱骨大结节。
肩袖功能受到破坏可以表现出许多不同的病理类型,但最终的结局都是肩关节功能异常,所以必须积极治疗肩袖止点处的腱撕裂。
通讯作者:陈世益 E-mail:cshiyi@
肩袖手术可以明显减轻疼痛,改善活动和功能,帮助患者恢复到通常的健康状态[12,13]。
完整的修复直接关系到是否能获得更好的肩袖力量和主动肩关节活动,以及更好的恢复肩关节功能[14]。
2 肩袖修补术后的康复
肩袖撕裂的手术处理可以追溯到1908年Codman第一次修复冈上肌腱。
尽管这些年的手术入路和技术有很大变化,但主要的目标保持不变,即在力学上将肌腱可靠地缝合在骨骼上,直至达到生物学修复。
开放手术和关节镜手术最明显的差异就是关节镜下手术后患者的不适感显著减少,而疼痛减轻有助于患者更好地接受早期康复治疗,这就意味着患者的康复进程将会更快。
肩袖损伤有不同的形态和尺寸,撕裂的尺寸(包括受损肌腱数目和内侧回缩的程度)可以影响修复的成功率[15]。
因此,术后的康复程序不可能使用一个“标准的”方案,而需要依据每个患者的具体情况和撕裂的特性制定康复方案。
对大多数患者来说,不管外科手术方式如何,肩袖愈合过程中的生物学变化是一致的。
腱–骨愈合至少需要6~8周,康复方案以此为基础,允许肩关节的主动活动,但不能损伤修补的肩袖[16]。
术后肩关节康复应当从早期活动开始,这将有助于恢复肩关节的正常力学机制。
肩关节内喙肩韧带、肩袖肌腱等处存在着许多力学感受器,刺激这些感受器可以修正附近肌群活动,严格制动会导致肩袖抑制、肌肉萎缩、神经肌肉耦连机制减弱,进而造成肩关节“功能性”不稳[17,18]。
缺乏肩部复合体的主动活动会扰乱盂肱关节和肩胸关节的正常动
态关系,导致肩袖异常或撞击综合征[19]。
对肩关节术后患者施行早期康复的顾虑,主要是担心加重已有的疼痛状况或损伤修复处。
活动和力量练习的时机应由医生决定,并且告知患者和治疗师。
水疗是肩关节康复中效果显著的一种治疗手段,因为水疗过程中的组织应力很小。
水疗的益处与浮力效应相关。
在外展90度和前屈90度时,浮力可以将手臂的重力减少到原来的1/8[20]。
在主动训练过程中,手臂重力的明显减少可以减轻修复组织的应力,使得早期运动过程得到保护,有助于早期恢复正常运动形态。
功能恢复的关键是早期运动,而阻碍运动的主要因素是疼痛,它也会抑制肌肉功能。
创伤和手术都可以引起疼痛。
有许多措施可以减轻疼痛,包括:休息、避免疼痛动作、冷疗、超声、电刺激、药物[19]。
一旦疼痛缓解,即可开始活动。
可以先做一些被动活动,而后做助力滑轮练习和棍棒练习。
通常应在术后6周内避免肩袖肌的主动活动和肌力练习,使修复的肌腱有时间稳定愈合在肱骨大结节上。
可以采用不同的方法加强肩关节附近肌群的肌力。
最初进行的闭链练习是最安全的力量练习。
闭链练习的特点是主动肌群和拮抗肌群的同时收缩,能极好地模仿正常的生理运动类型和功能,稳定肩关节,减少通过关节的剪切力。
最初的力量练习应小于外展90度和屈曲90度[21]。
当组织愈合、活动恢复时,力量练习可以进展到大于外展90度和屈曲90度的范围。
肩胛稳定肌的力量练习非常重要,应当编排进入康复程序[21,22]。
当功能进一步恢复时,可以制定更多更强的力量练习。
当手臂不再需要固定物体支撑时,可以从闭链活动进展到开链活动。
最有效的开链练习是动力性练习,它是所有活动的组成部分[23]。
最初肌肉离心牵伸,而后缓慢增加负荷[24]。
因为在动力性练习过程中会有很大的应力作用于组织,因而仅当愈合完成,所有方向的活动度达到正常后,才可以将之编排入康复程序。
动力性练习能有效地帮助肌肉恢复肌力和作功[25]。
治疗带、医疗球或自由重物都可以作为该练习的器具。
要求治疗师密切观察这些练习,帮助患者避免不必要的损伤。
疲劳实验发现:三角肌和肩袖肌群疲劳后,盂肱关节向下移位,外展肩关节时肱骨头有明显的位移和摩擦撞击,因此也要加强这些肌群的耐力练习[26]。
肩关节外旋肌群无力可使肩上举时肩胛骨后倾,减少肩峰下空间,容易引起撞击,因而亦需加入外旋肌群肌力练习[27]。
肩带肌的肌力平衡也是非常重要的一环。
胸大肌过强、肩胛下肌过弱,会导致盂肱关节不稳[28]。
练习时厚此薄彼也会造成不稳定,对术后的康复不利。
在肩关节康复进程中,其余关节肌肉骨骼系统的活动也很重要,不能忽视动态链其余部分的全面的牵伸、力量和耐力训练[29]。
患者的主观愿望也非常重要。
如果没有来自患者本人的主观动机,任何治疗计划都将最终失败。
对于一个完整的康复计划而言,在正确理解并认真执行的前提下,在医院内做康复治疗与在家康复治疗的效果无显著差异[30],因此大多数方案将要求患者自己在家里完成。
这就要求他们不仅理解动作要领,而且还能约束自己真正执行这些方案。
由于一些因素如撕裂的程度,修补的质量,手臂在体侧时修补组织的张力,康复方案可因人而异。
这些因素决定了患者的固定方式和主动活动开始的时间。
患者的术后康复与手术者对手术修补质量的信心密切相关。
综上所述,制定康复计划时必须考虑患者的目标和愿望,手术方式,撕裂的类型、尺寸和内侧回缩的程度,修复的牢靠度,“安全”活动的范围。
手术医生参与制定康复方案有利于康复进程。
3 康复程序
肩袖损伤有各种情况[31],修补术后的康复程序[32]包括以下3个基本阶段。
3.1 第一阶段(0~6周) 限制:①不作主动的活动度练习。
应根据肩袖撕裂的尺寸决定何时开始肩关节主动的活动度练习。
撕裂为0~1 cm,6周前不做主动前抬;撕裂为1~3 cm,6周前不做主动活动度练习;撕裂为3~5 cm,8周前不做主动活动度练习;撕裂>5 cm,12周前不做主动活动度练习;伴有内侧回缩的撕裂者应当避免相似的大
而广的撕裂。
②助力活动与主动活动的时间限制一致。
③可以在安全的活动度范围内做被动练习,即前屈140度、手臂在体侧时外旋40度、没有旋转的外展60度。
④术后12周前不做力量和抗阻练习。
对于比较容易愈合的个体(撕裂小、急性、年龄小于50岁、不吸烟),8周时可以开始等长力量练习,逐渐进展到治疗带练习。
12周前的力量练习应限制在外展<90度位。
固定:固定的方式取决于外展的角度,以保证肩袖修补处张力较小或无张力。
①吊带:保证手臂在体侧时修复处张力最小或无。
撕裂0~1 cm时固定1~3周;撕裂1~3 cm时固定3~6周;撕裂>3 cm时固定6~8周。
②外展矫正:在手臂外展20度~40度时修复处张力最小或无。
撕裂0~1 cm时固定6周;撕裂1~3 cm时固定6周;撕裂>3 cm时固定8周。
疼痛控制:减少疼痛和不适对康复至关重要。
①药物:麻醉药(术后7~10天)、非甾体类抗炎药(NSAIDs)(术后持续不适的患者可用)。
②物理治疗:冰敷、超声、电刺激;活动前热敷,活动后冰敷。
肩关节活动:①仅做被动活动,可活动至前屈140度、外旋40度、外展60度(已经固定在外展位的患者,不需要做外展练习;在外展水平上方开始练习)。
②练习:从Codman钟摆练习开始早期活动。
肘关节活动:由被动逐渐过渡到主动活动,屈伸范围为0~130度;可以忍受疼痛情况下旋前和旋后。
肌肉力量练习:①仅做握力练习。
②如果是冈上肌腱部分或小的撕裂,可以做手臂在体侧的内、外旋练习和内、外旋等长力量练习。
3.2 第二阶段(6~12周) 进展到第二阶段的标准:①至少经过6周的康复锻炼;②无痛的被动活动度可以达到前屈140度、外旋40度、外展60度。
限制:①术后12周前不做肩关节的主动和抗阻力量练习;②撕裂>5 cm者不做主动活动度练习。
固定:继续用吊带或外展支具固定。
疼痛控制:①术后持续不适的患者可以用NSAIDs;②物理疗法(冰敷、超声、电刺激);③活动前热敷,活动后冰敷。
肩关节活动:①目标:前屈从140度进展到160度;外旋从40度进展到60度;外展从60度进展到90度。
②练习:继续被动练习达到上述目标;开始助力练习达到上述目标;在助力活动度达到完全范围后进行主动活动度练习;轻微被动牵伸至活动的终末端。
肌力练习:对于小的无移位的撕裂,用治疗带进行内、外旋肌力练习,开始手臂在体侧的肩胛稳定肌的力量练习
3.3 第三阶段(3~6个月) 进展到第三阶段的标准:①主动活动无痛;②无肩关节疼痛或无力;
③临床检查满意。
目标:①增加肩关节附近肌群的力量、做功和耐力;②改善神经肌肉控制和肩关节的本体感觉;
③逐渐恢复到日常功能活动;④力量练习3次/周。
活动度:①达到与对侧相同的活动度;②采用被动、助力和主动活动方式;③被动关节囊牵伸至活动的终末端,尤其是牵伸后关节囊的体前交叉的水平内旋和内收。
肌力:①开始闭链等长练习:内旋、外旋、外展、前屈、后伸。
②用治疗带逐渐进展到开链练习(如肘关节屈曲90度位练习;初始位置为肩关节前屈、外旋和外展均为0度的中立位,手臂舒适地位于体侧;在5个方向上做弧度为45度的练习);每2周增加1磅力量;如果有不适,不要进展到下一阶段;逐渐进展至哑铃练习。
③三角肌尤其是前三角肌练习。
④肩胛稳定肌练习(肩胛骨回收、伸长、压紧,耸肩;从闭链逐渐进展至开链练习)。
动力性力量练习:达到70%的肌力后开始进行。
参考文献
[1] 曲绵域,于长隆.实用运动医学[M].第4版.北京:北
京大学出版社,2003.
[2] Cole BJ, Elattrache NS, Anbari A. Arthroscopic rotator cuff
repairs: An anatomic and biomechanical rationale for different
suture-anchor repair configuration[J]. Arthroscopy, 2007,
23(6):662-669.
[3] Kuechle DK, Newman SR, Itoi E, et al. The relevance of the
moment arm of shoulder muscles with respect to axial rotation
of the glenohumeral joint in four positions[J]. Clin Biomech
(Bristol, Avon), 2000, 15(5):322-329.
[4] Kebaetse M, McClure P, Pratt NA. Thoracic position effect
on shoulder range of motion, strength, and three-dimensional
scapular kinematics[J]. Arch Phys Med Rehab, 1999,
80(8):945-950.
[5] McClure PW, Michener LA, Sennett BJ, et al. Direct
3-dimensional measurement of scapular kinematics during
dynamic movements in vivo[J]. J Shoulder Elbow Surg, 2001,
10(3):269-277.
[6] Debski RE, Sakone M, Woo SL, et al. Contribution of the
passive properties of the rotator cuff to glenohumeral stability
during anterior-posterior loading[J]. J Shoulder Elbow Surg,
1999, 8(4):324-329.
[7] Halder AM, Zhao KD, O'driscoll SW, et al. Dynamic
contributions to superior shoulder stability. J Orthopaedic
Research, 2001, 19(2):206-212.
[8] Lee SB, Kim KJ, O'Driscoll SW, et al. Dynamic glenohumeral
stability provided by the rotator cuff muscles in the mid-range
and end-range of motion.A study in cadavera[J]. J Bone Joint
Surg Am, 2000, 82(6): 849-857.
[9] Hughes RE, An K. Force ananlysis of rotator cuff muscles[J].
Clin Orthop Relat Res, 1996, 330:75-83.
[10] Chang Y, Hughes RE, Su F, et al. Prediction of muscle force
involved in shoulder internal rotation[J]. J Shoulder Elbow
Surg 2000, 9:188-195.
[11] Wakabayashi I, Itoi E, Sano H, et al. Mechanical environment
of the supraspinatus tendon: A two-dimensional finite element
model analysis[J]. J Shoulder Elbow Surg, 2003, 12:612-617.
[12] McKee MD, Yoo, DJ. The Effect of Surgery for Rotator Cuff
Disease on General Health Status[J]. J Bone Joint Surg, 2000,
82(7):970-979.
[13] Gazielly DF, Gleyze P, Montagnon C. Functional and
anatomical results after rotator cuff repair[J]. Clin Orthop,
1994, 304:43-53.
[14] Thomazeau H, Gleyze P, Lafosse L, et al. Arthroscopic
assessment of full-thickness rotator cuff tears[J]. Arthroscopy,
2000, 16(4):367-372.
[15] Gartsman GM. Arthroscopic rotator cuff repair[J]. Clin Orthop,
2001, 390:95-106.
[16] Dyhre-Poulsen P, Krogsgaard MR. Muscular reflexes elicited
by electrical stimulation of the anterior cruciate ligament in
humans[J]. J Applied Physiology, 2000, 89(6):2191-2195. [17] Diederichsen L, Krogsgaard M, Voigt M, et al. Shoulder
reflexes[J]. J Electromyography and Kinesiology, 2002,
12(3):183-191.
[18] Kibler WB, Livingston B, Chandler TJ. Current concepts in
shoulder rehabilitation[J]. Adv Op Orthop, 1996, 3:249-301. [19] Burkhart SS, Morgan CD, Kibler WB. Shoulder injuries in
overhead athletes.The "dead arm" revisited[J]. Clin Sports
Med, 2000, 19(1):125-159.
[20] Kibler WB, Livingston B. Closed chain rehabilitation for the
upper and lower extremities[J]. J Am Acad Orthop Surg, 2001,
9(6):412-421.
[21] Burkhart SS, Morgan CD, Kibler WB. Shoulder injuries in
overhead athletes.The "dead arm" revisited[J]. Arthroscopy,
2003, 19(6):641-661.
[22] McMullen J, Uhl TL. A kinetic chain approach for shoulder
rehabilitation[J]. J Athlet Train, 2000, 35:329-337.
[23] Kibler WB. Shoulder rehabilitation: principles and practice[J].
Med Sci Sports Exerc, 1998, 30(4 suppl):S40-S50.
[24] McCarrick MJ, Kemp JG. The effect of strength training and.
reduced training on rotator cuff musculature[J]. Clin Biomech
(Bristol,Avon), 2000, 15(suppl 1):S42-S45.
[25] Rubin BD, Kibler WB. Fundamental principles of shoulder
rehabilitation: conservative to postoperative management[J].
Arthroscopy, 2002, 18(9 suppl 2):29-39.
[26] Delbrouck C, Dauty M, Huguet D, et al. Rehabilitation after
shoulder rotator cuff. surgery: in-patient or day-hospitalization
(about 76 cases)[J]. Ann Readapt Med Phys, 2003, 46(4):207-
213.
[27] Cohen BS, Romeo AA, Bach-JR B. Rehabilitation of the
Shoulder After Rotator Cuff Repair, in Fu F (ed.)[J]. Op Tech
Orthop, 2002, 12(3):218-224.
[28] Chen SK, Simonian PT, Wickiewicz TL, et al. Radiographic
evaluation of glenohumeral kinematics: A muscle fatigue
model[J]. J Shoulder Elbow Surg, 1999, 8(1):49-52.
[29] Bennett, WF. Arthroscopic repair of anterosuperior
(supraspinatus/subscapularis) rotator cuff tears[J]. Arthroscopy,
2003, 19(1):21-33.
[30] Hayes K, Ginn K, Walton J, et al. A randomised clinical trial
evaluating the efficacy of physiotherapy after rotator cuff
repair[J]. Australian J Physiotherapy, 2004, 50:77-83. [31] MA Smith, WT Smith. Rotator Cuff Tears[J]. Orthopaedic
Nursing, 2010, 29(5):319-322.
[32] Labriola JE, Lee TQ, Debski RE, et al. Stability and instability
of the glenohumeral joint: The role of shoulder muscles[J]. J
Shoulder Elbow Surg, 2005, 14(1 Suppl 1):S32-S38.
收稿日期:2013-01-20。