軍事訓練是為了提高軍事人員的的體能、軍事技能、軍事理論、以及戰術、戰備能力所從事的一項軍事訓練活動,如何減少和預防膝關節應力性損傷是擺在我們面前的一個課題.本研究結合筆者下部隊代職的實踐和收集的部分影像資料,探討軍事訓練膝關節應力性損傷的機制及預防策略.

1膝關節的結構及功能

膝關節由股骨遠端、脛骨近端、髕骨、側副韌帶、交叉韌帶和半月板、滑膜等共同組成,髕骨與股骨滑車組成髕股關節,股骨內、外髁與脛骨內、外側平臺分別組成內、外側脛股關節;內側副韌帶在于維持關節內側的穩定性,外側副韌帶與股二頭肌、髂脛束共同維持膝關節外側結構的穩定性;前交叉韌帶在于防止脛骨向前脫位、股骨向后脫位及膝關節的過度伸直和過度旋轉,后交叉韌帶在于防止股骨向前脫位、脛骨向后脫位及膝關節的過度屈曲;半月板的主要作用是增加關節內的接觸面積,減少關節軟骨單位面積的負荷并有助于關節的穩定性;滑膜的作用是分泌滑液,滑液能營養關節軟骨、減少關節運動時的摩擦;膝關節既是滑膜關節,也是一個不完全的絞鏈式關節,其伸屈活動具有多個瞬時活動中心,正常膝關節具有約135°的屈曲和5°~10°的過伸活動范圍;正常脛股關節間力的傳遞和應力分布與正常的半月板和關節軟骨的功能密切相關,力的不平衡和合力方向的改變是造成組織損傷的主要原因.

2膝關節應力性損傷的機制

應力的分布變化與組織結構、組織的載荷量、載荷幅度、載荷方向及時間的變化率有關.組織應力性損傷主要與下列應力有關:①交變應力:應力隨時間周期性變化,在該應力作用下,骨組織呈部分破壞,并同時伴有修復.②壓應力:載荷越大,相對形成的壓應力也越大.③剪切應力:應力性損傷的骨組織遠、近端分別附有不同收縮方向的肌肉起止腱,當人體在運動時,如果肌肉收縮不協調,應力失衡,有可能發生應力性損傷.④拉應力:機制與剪切應力相似,肌肉收縮時力的方向與骨干平行,形成相反方向的拉伸力量導致應力性損傷.⑤骨的強度、剛度:青少年時期骨的強度及剛度還不十分堅韌,是好發疲勞骨折的病理生理基礎[1].⑥股骨及脛骨的力學解剖特點:股骨干和脛骨干與骨骺的移行部位是應力最集中的部位,該部位易發生疲勞骨折,如股骨中下端、脛骨的中上端[2]在機體的運動協調性方面,Cowling等[3]研究了上下肢的協同運動對前交叉韌帶的影響,發現上肢的活動可延遲或抑制下肢與前交叉韌帶起協同作用的相關肌肉的活動,使得前交叉韌帶受傷的可能性大大增加;Pagnano等[4]提出一個假說:上肢運動可能會干擾肌肉在一些運動中的協調性,而損害下肢肌的協調運動,使得前交叉韌帶受傷的概率增加.

如各種擒拿、格斗動作,各種器械動作等.在韌帶負荷方面,Azangwe等[5]研究了鼠前交叉韌帶的斷面與初負荷、以及位移速率與前交叉韌帶負荷之間的關 系.結果發現在10 mm/min和500mm/min的持續拉力下,前交叉韌帶所能承受的最大負荷分別為\\(344.74±0.08\\)N和\\(402.26±0.06\\)N\\(P<0.05\\).韌帶的應力-應變曲線顯示,韌帶具有可復性的彈性區域和不可復性的臨界點,1500N的負荷可使人的十字韌帶損傷,這時韌帶已被拉長了靜息長度的60%.因此,在戰士武裝越野過程當中,負載量、越野距離、越野速度、通過時間等是我們需要面對的一個問題.

3社會人口學因素對膝關節應力性損傷的影響

3.1 個體因素的影響:我國新兵入伍的體格檢查對心理健康因素和精神健康因素未作相關要求.在美國軍隊中,精神障礙在所有因傷殘而退出現役的因素當中占到14%[6].認知功能低下也是膝關節應力性損傷的一個風險因素[7].另一方面,我國新兵普遍體質較弱,骨皮質較薄,不能適應超強度的軍事訓練要求;Myburgh等[8]發現,發生應力性骨折的運動員較未發生應力性骨折的運動員骨質密度偏低,可能是發生應力性骨折的一個內在因素.

3.2性別因素的影響:我國新兵入伍絕大多數是男性,女性僅占很少一部分,筆者收集的2010-12~2012-12現役人員膝關節應力性損傷男兵91例,女兵8例,對女性人員膝關節應力性損傷的分析還存在一定的困難,男兵膝關節應力性損傷的單位分布比較局限,不具有代表性.

Maj等[9]報道在2002年以 前,膝 關 節 的 損 傷 率 男 女 比 例 類 似 \\(23~25/1000男,24~25/1000女\\),在2003~2005年當中,男女比例 都 比 較 穩 定,變 化 不 大.

Feuerstein等[10]發現,在1990~1994當中,在骨骼肌損傷的風險因素當中,美軍女性要遠高于男性.澳大利亞皇家空軍新兵膝關節疲勞傷女兵是男兵的4.4倍[11];可見不能忽視性別因素對軍事訓練的影響.

3.3年齡因素的影響:我國的教育模式是升學考試模式,未能繼續上學的學生應征入伍,這部分學生年齡比較小,組織器官發育還不成熟,是應力性損傷的高發人群.筆者代職的某基層部隊,新兵入伍的最小年齡是15歲.在美軍中最小年齡是17歲;Maj等[9]報道膝關節應力性損傷的年發生率在<20歲的人群中呈上升趨勢\\(從15/1000到19/1000\\).美軍士兵在伊拉克和阿富汗的頻繁沖突中,膝關節應力性損傷在最年輕組士兵中呈上升趨勢,這種趨勢反映了年輕士兵對增強體格的需要.

Sulsky等[12]報道在美軍1984~1994財年女性新兵當中,在17~21歲年齡組,膝關節應力性損傷的年發生率為16.96%.在筆者收集的99例當中,新兵26例\\(最小年齡16歲\\),占26.3%,由于樣本的范圍不同,與文獻報道存在一定的差異.

3.4 人種和族別的影響:我國各民族參軍人員普遍帶有地域特色,對他們進行軍事訓練傷的研究還比較缺失.在筆者收集的99例當中,漢族89例,維族10例,由于樣本的局限性,給分析帶來一定的困難.

在美國軍隊中,非白人女性因膝關節傷殘而退出現役的風險因素相對于白人女性來說要低50%.在2000~2005年中,黑種人和少數裔族膝關節損傷的年發生率要遠遠低于白種人[9].可能與生活習慣、個體差異、民族特點等有很大的關系.

3.5其他因素的影響:我國服役的新兵文化水平參差不齊.有報道稱在膝關節損傷的人員當中,超過半數 \\(65%\\)的 人 員 是 高 中 畢 業,大 學 畢 業 占21%[9],可見軍人文化程度的差異性對軍事訓練中膝關節應力性損傷有比較大的影響.另外,薪資等級較高的戰士膝關節應力性損傷所承受的風險要低得多;已 婚 女 兵 比 未 婚 女 兵 所 承 受 的 風 險 要 低44%[12];軍兵種、服役年限等對軍事訓練中膝關節應力性損傷也有比較大的影響.

4膝關節應力性損傷的形成因素

軍事訓練中,影響膝關節應力性損傷的因素既有外因因素,也有內因因素,以及他們之間相互關系.外在因素主要包括:①訓練場地比較復雜,地面過于硬化,在練習器械、翻越障礙等落地的過程當中,既有重力作用,也有地面的反作用,如果落地姿勢不正確,極有可能造成膝關節應力性損傷.②訓練時間人為延長,引起疲勞性損傷,如隊列訓練、越野等;軍隊交戰雙方持續高頻率的戰術活動導致膝關節應力性損傷修復的有限性,這就導致在原有膝關節損傷的基礎上產生新的損傷[9].③身體旋轉幅度過大,如各種擒拿格斗、投遞動作等,如果肢體動作失諧,極有可能引起膝關節應力性損傷.④應力的累積,應力性損傷是損傷反復累積的結果,特點是損傷和修復同時進行,如果不能及時干預,就有可能引起組織的損傷.內在因素并不是某一個個體的因素,而是整個社會人口學的因素,以及他們之間復雜的相互關系.

5膝關節應力性損傷的臨床表現

膝關節應力性損傷的臨床表現跟組織的損傷部位、程度有很大的關系,如果組織損傷較輕,表現為活動后疼痛、休息后緩解、再活動后加重,觸診表現為壓疼及疼痛發散感;如組織損傷較重則表現為膝關節腫脹、疼痛、功能障礙;十字韌帶損傷時表現為膝關節穩定性較差,橫向活動度加大;半月板損傷時除半月板絞鎖、壓疼外,還有典型的麥克麥里試驗陽性等;半月板損傷、前交叉韌帶損傷和內側副韌帶損傷稱為膝關節損傷三聯征;1 008例英軍新兵在經受12周的基礎訓練后,有8.75%的新兵表現為膝前疼痛,被稱為膝前疼痛綜合征,與髕韌帶病變、髕股疼痛綜合征等因素有關[13].

6膝關節應力性損傷的診斷

影像學是診斷膝關節應力性損傷最有效可靠的方法,對于早期輕度的損傷,X線及CT可能沒有發現異常,MRI脂肪抑制的T2 W像上可見股骨內外側髁、骨髓、脛骨平臺局限性高信號,關節囊、關節腔及十字韌帶周圍可見少量積液,在T1 W/SPGRE序列上可見骨小梁骨折;如早期輕度的損傷不進行干預,損傷就會進一步加重,轉為亞急性期,X線表現為局限性骨膜反應、增厚、局限性骨質透亮區,CT表現為局限性骨質密度減低、骨小梁斷裂及軟組織腫脹等,MRI脂肪抑制的T2 W像上可見關節腔積液增多,骨髓信號增高,有疲勞骨折時,可見線樣低信號區,韌帶損傷時可見韌帶局部信號增高、韌帶增粗、邊緣模糊、松弛或呈瘤樣改變,半月板損傷時可見T2WI上低信號的三角區內線樣高信號影.膝關節應力性損傷表現為組織信號幅度的變化和形態學的改變,相同的應力作用于不同的個體,具有不同的臨床和影像學表現,因此膝關節應力性損傷具有多樣性的影像學特點.

7膝關節應力性損傷的預防策略

7.1成立軍事訓練傷的預防醫學:我軍戰士年齡層次、文化水平、家庭經濟條件、心理素質等方面千差萬別,指揮人員的個人能力\\(如協調、指揮\\)、受教育程度、思維方式、個人習慣愛好等諸方面都有可能對軍事訓練產生重大影響.因此,為了保持軍事訓練的連續性,提高戰斗能力和戰斗水平,減少非戰爭性減員,成立軍事訓練傷的預防醫學具有十分廣闊的前景.

7.2 科學施訓,合理練兵:剛入伍的新兵各方面發育還不成熟,在軍事訓練中要著重其體能、身體素質的鍛煉,合理制定軍事訓練計劃,科學安排訓練科目,逐漸加大訓練頻度和訓練強度.

7.3 加強心理疏導和心理干預:剛入伍的新兵由于生活環境的改變,很難適應高節奏的生活方式,在思維方式和行為模式等方面可能發生變化.對新兵應及時進行心理疏導、心理訓練,加強軍事訓練傷的預防教育,提高新兵在軍事訓練中的防御能力、防御技巧及心理素質的應變能力.

7.4 周期化訓練,以"息"養"訓":根據骨改建理論,高應力引起的骨吸收和骨形成在頭3周時為負平衡,在第3周時骨強度開始減弱,此時應停止高應力作用的跑跳運動,以便成骨細胞充分修復骨組織.實行周期化訓練的440名新兵應力骨折發生率為1.6%,而對照組的440名新兵發生率為4.8%[13].

筆者在某基層部隊代職時,參加早、晚體能訓練,每次跑步3km,第2周感到跑步時跟骨疼痛,不跑步時正常,第3周時疼痛加重,休息時緩解,后經MRI檢查發現雙側跟骨骨髓水腫,經休息2周后,基本恢復正常,這便是典型的跟骨應力性損傷.因此,在軍事訓練的第2、3周,根據應力性骨折的高峰期適當安排休息,或開展形式多樣的文體活動,以緩解應力的累積,使受損的骨組織得以修復.

7.5以人為本,因材施教:軍事訓練的主體是"人",只有做到尊重"人"才能更好地進行軍事訓練.剛入伍的新兵,年齡、體格、心理等因素各不相同,可以根據個體的不同因素,制定適合本人的軍事訓練計劃.

在基層部隊中,往往采用家長式的訓練方式,這只能導致戰士產生逆反心理,在訓練中要和戰士交心,采用靈活的訓練策略.筆者在基層部隊中發現,部分戰士由于跑步速度跟不上,采用后推、前拉的方式來提高其速度,是軍事訓練傷產生的誘因所在.

7.6深入訓練現場,加強醫學監督:我軍的訓練場大多比較簡陋,特別是在西北地區,戈壁灘就是訓練場,訓練場地過硬、情況復雜,在400或500m障礙訓練中,極易產生膝關節的應力性損傷.在訓練中如發現膝關節疼痛、腫脹或局部有壓痛要及時停止訓練,進行必要的干預.定期進行統計、分析,向指揮人員反饋相關信息,提出整改措施和意見.

7.7 建立部隊人員組織損傷和健康檔案數據庫:我國幅員遼闊,邊界線長,邊防官兵的健康數據比較缺失,給上級機關特別是衛生防疫部門對各種政策、計劃的制定帶來一定的困難,對軍事訓練傷的流行病學缺乏了解.外軍特別是美軍建立有一套比較完善的整個軍隊人員組織損傷和健康檔案數據庫,且每年更新用于流行病學研究.因此,建立各軍兵種聯網的軍人健康檔案數據庫對我軍軍事訓練傷的預防、軍事訓練的組織實施具有指導意義.

【參考文獻】

[1]李永剛,王法仁,張景峰,等.應力性骨折的影像學診斷[J].中華放射學雜志,2005,39\\(1\\):72-75.

[2]劉進海,劉寶和.疲勞骨折的生物力學機制淺析[J].中國矯形外科雜志,1996,16:794.

[3]Cowling EJ,Steele JR.The effect of upper-limb motionon lower-limb muscle synchrony.Implications for ante-rior cruciate ligament injury[J].J Bone Joint Surg Am,2001,83-A\\(1\\):35-41.

[4]Pagnano MW,Trousdale RT.Asymmetric patella resur-facing in total knee arthroplasty[J].Am J Knee Surg,2000,13\\(4\\):228-233.

[5]Azangwe G,Mathias KJ,Marshall D.Macro and micro-scopic examination of the ruptured surfaces of anteriorcruciate ligaments of rabbits[J].J Bone Joint Surg Br,2000,82\\(3\\):450-456.