摘要：这个综述的目标是分析一些关于最常见的跑步损伤的生物力学因素：膝关节前部疼痛，髂胫束综合征，阿基里斯腱病跟腱病变，胫骨内侧应力综合征/胫骨应力骨折。十八项研究都符合所有结论的标准。研究结果表明，除了有髌股疼痛的女性跑步者，在站立阶段她们的髋关节内收角度峰值增加之外，在文献中有很少的一致性证据使任何生物力学异常与跑步损伤相联系。这篇综述表明，评估和治疗改善髋关节力学可以帮助女性跑者避免膝关节损伤。
关键词：跑步生物力学，膝关节内翻，足跟外翻，损伤预防，髋关节外展肌肉强化方案，跑步复健训练
引言
在过去的十几年中，跑步已经变成了非常流行的运动方式，因为跑步比较具有经济性和便利性。同时，跑步对身体健康非常重要，包括降低危险因素在心血管疾病和肥胖方面。然而，尽管跑步有很多益处，但是对于业余和职业运动员，它仍然是广泛引起下肢过度损伤的一项运动。根据比伊斯特等人和约翰斯通等人的研究，一个内部和外部结合的因素可能导致过度的跑步损伤。外部的因素包括跑步的地面、跑鞋和每周的跑步距离。内部的因素包括年龄、性别、肌肉力量、下肢柔韧性、下肢关节共轴情况以及跑者的个人特征。
汤顿等人对2002年所有出现跑步相关损伤的病人做了调查。他们列出了最常见损伤的频率和性别分布，并且这一信息已经在这个综述中使用。表1根据汤顿等人的研究表明了10种在跑步中普遍的过度损伤。我们已经将髌股疼痛（PFP）和髌骨肌腱炎（PT）归类为膝关节前疼痛，因为症状发生在膝盖的前部和中央。在这个系统的综述范围内，有4种不同类型的损伤，分为膝关节损伤和小腿损伤：前膝关节疼痛（PFP/PT）、髂胫束综合征（ITBS）、慢性跟腱病变（AT）和胫骨应力综合征/胫骨应力骨折（TSS、TFS）。我们没有考虑其他6种症状，由于它们的发病率低，性别差异大，或者缺乏运动学手段在迄今进行的研究中。
表 1 10种最常见的损伤频率与性别分布
膝盖损伤：膝关节前疼痛和髌骨肌腱炎
据报道，在个人身体活动中，膝盖是最普遍过度使用损伤的部位。根据雷曼等人的说法，在过去几十年的研究表明，身体近端的因素，比如臀部肌肉无力或者躯干控制不足，可能导致膝盖的过度使用损伤。费伯等人的结论是，大量研究结果表明臀部稳定肌肉无力导致下肢力学因素不正常以及增加负重和受伤的风险。阿德雷姆和卢认为，尽管研究的数量有限、有小规模影响被发现以及包含在他们系统的观点里研究的方法严格性的缺乏，但是有髂胫束综合征的女性跑者在跑步姿态周期期间展现出膝关节内旋角峰值增加。尼尔等人有中等的证据表明了前膝关节疼痛和髋关节内收角度峰值增加的关系以及前膝关节疼痛和髋关节内旋角度峰值增加之间的关系。
小腿损伤：胫骨应力综合征/胫骨应力骨折和跟腱病变
关于膝关节以下的损伤，迈尔森认为胫骨后侧韧带的功能障碍可能导致根骨过度外翻、胫骨内旋、病理性扁平足畸形，并且这些所有的因素都可能增加下肢受伤的风险。尼斯等人把患有胫骨后韧带功能失调病人的步态和一组健康人群的步态进行了比较，没有发现胫骨内旋角度的不同，但是纵弓的缺失导致跟骨外翻的增加。然而费伯等人在他们系统的观点里，没有发现非典型的足部力学与跑步损伤的确切联系。
近些年，从生物力学角度研究与跑步有关的损伤呈指数增长。因此，本综述的目的是确定可能导致以下跑步过度损伤病理之一的生物力学因素：膝关节前侧疼痛（PFP/PT）、髂胫束综合征（ITBS）、治疗慢性跟腱病变（AT）和胫骨应力综合征/胫骨应力骨折（TSS、TFS），以及在过去系统综述中没有出现的最新文章。主要分析运动学的变量是在这篇综述中那四种最常见的病理。
检索策略
经过广泛的检索策略方法，我们考虑了总计18篇适合此综述的文章。从2005年1月1日到2018年1月31日，从以下医学电子数据库检索：PubMed、Science Direct、Web of Science、Scopus。使用以下检索词汇：“跑步”和“损伤”，并让他们通过布尔运算符与其他术语相结合，例如：“运动学”、“生物力学”、“分析”或“力学”。
包括符合以下标准的文章：涉及到男性和女性跑者（业余和竞技）并对其进行了与跑步损伤有关的医学诊断的文章；评估跑步中出现以下损伤的文章：前膝关节疼痛（PFP/PT）、髂胫束综合征（ITBS）、治疗慢性跟腱病变（AT）和胫骨应力综合征/胫骨应力骨折（TSS、TFS）；通过显著差异直接比较受伤跑者和健康跑者的文章；有前瞻性和病例对照研究设计的文章；英语或西班牙语的文章；在跑步机或地面上跑步过程中，捕捉了3D运动学结果测量的文章；最小样本量为8名跑者，并且测量了至少一个运动变量：髋关节内收峰值、髋关节内旋、膝关节内旋和站姿时跟骨外翻角度，这一类文章。
一旦这些文章被我们选择，我们将这些文章分类，它们分别测量跑步者在站姿时前膝关节疼痛（PFP/PT）、髂胫束综合征（ITBS）、跟腱病变（AT）和胫骨应力综合征/胫骨应力骨折（TSS、TFS）的运动变量。其中一篇文章将跑步损伤称为胫骨内侧疼痛。一篇文章同时测量了跟腱病变（AT）和胫骨应力综合征（TSS）。我们根据定量研究的批判性评价表，将所有文章评为中等质量（表2）。
表 2 研究方法质量评估
结果
研究所包含的特点
表3可以看到所包含文章的研究特点总结。
表 3 研究特征
主要结论
膝关节受损跑者的运动变量
（1）膝关节前疼痛
六个研究分析了有膝关节前疼痛的跑者，其中五个调查了跑者的髌骨疼痛（PFP），一个调查了髌骨肌腱疼痛（PT）。五个研究测量了髋关节内收角峰值。其中两篇文章发现，与健康的跑者相比较，患有髌骨疼痛（PFP）的女性跑者的髋关节内收角峰值明显变大。在格劳等人的研究中，患有髌骨肌腱疼痛（PT）的女性跑者表现出髋关节内收角峰值增大的趋势。相反，迪克斯等人得到了患有髌骨疼痛（PFP）的人髋关节内收角峰值明显变小的结论，与健康对照组相比。只有艾斯库乐等人发现髌骨疼痛患者与健康对照组的髋关节内收角峰值没有明显差异。
六个研究调查了髋关节内收角。只有诺赫伦等人发现患有髌骨疼痛（PFP）的女性跑者有明显的髋关节内旋角增大，然而其他组没有明显的差异。在文章中，我们没有发现分析受伤组和健康组跟骨外翻和膝关节内旋的显著差异。
（2）髂胫束综合征
我们选择了六篇文章。所有的文章都分析了髋关节内收角峰值，但只有五篇文章发现了显著的差异在受伤组和健康组之间。两篇文章发现了在女性跑者站立姿态时明显的髋关节内收角峰值增加，其中一篇是跑者先前就患有持续的髂胫束综合征，另一篇是女性跑者在未来设计中发展的这种损伤。另一方面，三个研究观察到了髋关节内收角峰值的降低，其中两个研究是女性跑者患有髂胫束综合征，另一个研究是男性和女性跑者都患有髂胫束综合征。布朗等人发现，这个结果只是在跑者疲劳时出现，福克等人发现这个结果只有在女性跑者之前患有髂胫束综合征时出现，而在现在受伤的跑者身上则没有。
只有一篇文章分析了髋关节内旋角度峰值，并且组与组之间没有明显的差异。三个研究测量了膝关节内旋角度峰值，其中两个研究发现患有髂胫束综合征的女性跑者有明显的膝关节内旋角度峰值增加，而另一项研究则没有明显的差异。考虑到踝关节和足部对髂胫束综合征患者的影响，在三篇测量跟骨外翻角度峰值的文章中，我们没有发现明显的差异在健康组和受伤组之间。
小腿损伤跑者的运动变量
（1）跟腱病变
在四篇文章中，其中三篇测量了跟骨外翻角，它们没有发现受伤组和健康组有明显的差异。只有一项研究测量了膝关节内旋，它表明了受伤组膝关节内旋角峰值明显少于健康组。没有任何研究测量了髋关节内收角峰值和髋关节内旋角峰值。
（2）胫骨应力综合征/胫骨应力骨折
这里包含了三篇研究。两篇文章测量了跟骨外翻角度。米纳尔等人表明，受伤组相比较健康组展现出明显的足外翻角度峰值增加，而贝克等人则没发现组与组直接的差异。两项研究分析了髋关节内旋角度峰值，其中一篇发现了受伤跑者明显的髋关节内旋角度峰值增加，而在其他组没有发现明显的差异。只有一项研究分析了髋关节内收角度峰值，在受伤跑者中表现出明显的髋关节内收角度峰值增加。在唯一一篇分析膝关节内旋角的文章中，我们没有发现组与组之间明显的差异。
表4展示了本综述中包含的所有研究测量的运动变量。
表 4 生物力学研究总结
讨论
患有膝前侧疼痛跑者的运动变量
我们的调查表明，有适度的证据表明髌骨疼痛（PFP）与髋关节内收峰值增加有关系。在六项研究中的两项研究中发现了可能存在性别差异的结果，因为在这两项研究中包含了男性。这个调查结果被尼尔等人和艾斯库乐等人支持。尼尔等人的结论是，相比较患有髌骨疼痛（PFP）的男性跑者，患有髌骨疼痛（PFP）的女性跑者有明显的髋关节内收角峰值增加的现象。艾斯库乐等人证实，患有髌骨疼痛（PFP）的女性在髋关节内收角的运动差异上占有很大的比例。
没有确切的证据表明髌骨疼痛（PFP）与髋关节内旋角增加之间有关系。差异被发现可能归因于多样的方法上的因素，比如站姿时选择标准的时间点、所使用的运动学模型、甚至是参与者的差异。因此，结果并不真正支持尼尔等人的发现，他们证实，有适度的证据表明髌骨疼痛（PFP）与髋关节内旋角峰值增加有关系。
没有一项研究发现髌骨疼痛（PFP）与跟骨外翻之间存在关联，证实了尼尔等人的结果。髌骨疼痛（PFP）和膝关节内旋之间的关系没有在任何研究中被发现。
患有髂胫束综合征跑者的运动变量
关于髋关节内收角峰值，我们发现了患有髂胫束综合征（ITBS）跑者的主要差异，这个差异能被髂胫束综合征的受伤状态解释。在未来患有髂胫束综合征（ITBS）的女性健康跑者相比较健康受试者表现出更大的髋关节内收角峰值。目前受伤的女性跑者没有表现出明显的差异，而之前受伤的女性跑者表现出较小的髋关节内收。这一想法与福克等人的想法一致。他们解释说，目前患有髂胫束综合征（ITBS）的组可能表现出一种策略，即维持盆骨的水平，以减少与髂胫束综合征相关的疼痛和髋关节内收角。在症状消除后，先前患有髂胫束综合征（ITBS）的跑者可能发现一种代偿性跑步策略，可以减少髋关节内收以及可能减少髂胫束综合征（ITBS）的其他生物力学变化。布朗等人发现的结果似乎支持我们的假设，因为他们的结论是，患有髂胫束综合征（ITBS）女性跑者可能由于疼痛去改变她们的跑步步态以降低髋关节内收。然后，由于两项研究结果不同，还是需要继续研究。有适度的证据表明，患有髂胫束综合征（ITBS）的女性跑者与膝关节内旋角度峰值增加有关联。关于患有髂胫束综合征（ITBS）的跑者足外翻峰值的结果，我们可以得出结论是这种生物力学因素与这类疼痛发展没有关联。
患有跟腱病变跑者的运动变量
关于跟骨外翻峰值，没有一项研究发现在受伤组和健康组之间有明显的差异，这与所接受的观点相反，很大程度上在落地时相跟骨外翻可能拉扯跟腱中部的纤维组织，增加受伤的风险。然而，蒙蒂努和巴顿表明，在患有跟腱病变跑者中跟骨外翻的活动范围越来越大，这表明了生物力学因素可能与受伤风险有关系。
患有胫骨应力综合征/胫骨应力骨折跑者的运动变量
关于跟骨外翻峰值，一项研究发现在受伤组中跟骨外翻角度峰值增加，另一项研究在组与组之间没有发现明显的差异。然而，后者表明受伤的个人在脚离地时有更多的后跟外翻，并且外翻的时间更长。这表明与受伤风险相关的重要的生物力学因素可能不仅仅是足外翻角度峰值，也可能是外翻的移动范围、外翻的周期、甚至是在站立时外翻，这个观点由贝克等人提出。
髋关节内旋角峰值被发现有差异，而分析髋关节内收角峰值和膝关节内旋角的研究较少，这表明还需今后的研究。
研究的不足
在质量评估过程中，我们确定了方法的局限性。这导致所有的文章被评为中等质量。所有的研究都使用可靠的具有反射标记追踪3D运动轨迹的3D相机运动捕捉系统，但是它需要一些人的互动（比如，直接标记在皮肤或鞋上），这就给测量误差提供了机会。使用多样的每周跑步距离为代表，这导致了不均衡性。我们也相信通过影响参与者跑步步态模式的不同鞋类可能引出重要的偏差。
在本综述中，符合标准的研究有限，而且并不是所有的研究都评估了四个运动学变量，它们将有助于得出适当的结论。除此之外，大多数的研究仅仅针对女性。有研究使男性和女性受试者分布的更均衡这也是可取的。
只有两个研究进行了前瞻性的研究设计。因为大多数研究进行过程中，受试者在测量时已经受伤，因此需要更深层的前瞻性研究来克服这个局限性。总之，在文献中几乎没有一致性的证据使任何生物力学异常与任何指定的跑步损伤联系在一起，除了患有髌骨疼痛的女性跑者，她们在站立时髋关节内收角峰值是增加的。似乎有证据表明，评估和处理髋关节生物力学问题可能帮助患有髌骨疼痛（PFP）的女性跑者。
实际应用
本文综述了4种生物力学因素对4中常见的跑步相关的损伤发展的影响。根据本综述，实践者应该评估髋关节力学以防止膝关节损伤（PFP/PT和ITBS），尤其是女性。
跑者生物力学损伤筛查实验
受伤跑者的许多运动异常可以使用一个可获取并且相当便宜的基于系统的二维视频的跑步分析工具来测量。为了最优的使用这个基于二维视频影像跑步分析工具，索萨的方法和解释被采用（图1）。
图1 运动异常的例子是由基于视频的跑步分析确定的。站姿时跑者过度的髋关节内收（图A和图B）。站姿时后脚根外翻比较（图C和图D）。站姿时右脚跟骨更大的外翻（图C）。在摆动阶段足底旋转最大值时的比较（图E和图F）。在摆动时，左脚足底表面有更大的旋转，这可能涉及到跑步时下肢更大的内旋（图E）。
这也有很多可实现的测试来很简单的评估运动异常。根据这篇文章，实践者应该评估髋关节力学以避免在膝关节的损伤，尤其是女性。单腿蹲测试（SLS）（图2）是一个有用的临床测试，提供了一个简单方便的对腰骨盆部位的神经肌肉评估。它假设了单腿蹲测试（SLS）的表现反映了可能出现在更复杂任务期的情况，如步态和跑步。与较好的单腿蹲测试（SLS）相比，较差的单腿蹲测试的特点是髋关节内收峰值过高。为了更好的进行这项研究，采用莱文古德的方法和解释。
图2 单脚蹲实验。单脚蹲实验时左腿（图A）和右腿（图B）不对称评估。开始位置（图C）和结束位置（图D）。
在临床环境中，踝关节背屈的运动范围的评估是很重要的，因为它与跟腱和髌骨损伤有关。当一个运动员缺乏足够的踝关节背屈活动范围时，足部复合体可能会以过度的运动来补偿而增加胫骨内旋导致可能的损伤。一个元分析表明，与对照组相比，足部背屈运动范围减少与参与者动态膝外翻有关。贝尔杰尼等人，在台阶测试中使降低踝关节背屈运动范围与增加髋关节内收联系在一起，但不是与髋关节内旋联系。我们推荐使用标准测角仪、数字测斜仪或带子来测量到墙距离的负重弓箭步（图3A和3B），因为它们有很好的可靠性来测量踝关节背屈活动范围。为了改善踝关节活动能力，乔恩等人表明，在负重弓箭步测试中，使用弹力带定位改善后脚踝关节滑动的，同时拉伸脚底屈肌肌肉的自我拉伸技术，可以明显的踝关节背屈活动范围（图3C-3E）。
图3 踝关节背屈评估和治疗。使用到墙距离的负重弓箭步技术时参与者最后的位置，左（图A）右（图B）踝关节背屈活动范围。使用弹力带进行踝关节自我拉伸，开始位置（图C）和结束位置（图D）。使用倾斜板加大难度（图E）。
跑者生物力学损伤的恢复方案
使用视觉（真实的3D反馈或镜子）和口头反馈在降低髋关节内收峰值上有明显的效果。一个重要的方面需要被考虑，那就是在跑步在训练中的步伐速率控制。海德谢特等人发现，在跑步期间增加5—10%的步伐速率可以明显降低髋关节内收峰值和髋关节与膝关节的负荷。他们还指出，以大于首选的步伐速率跑步可以降低由髋关节在运动平面的前部和侧面导致的生物力学需求，因此涉及到髋关节的临床跑步损伤方法可能是有用的。
髋关节外展肌强化方案可以控制动态的膝关节外翻，因为这些肌肉在跑步站立阶段已经被论证为离心控制髋关节内收。髋关节外展和外旋加强方案在降低足外翻活动范围和髋关节内旋活动范围上是有效的。
我们推荐一种加强髋关节稳定肌肌力和髋关节灵活性的康复方案，以改善下肢的跑步运动生物力学。
图4总结了用于跑者的髋关节肌肉稳定强化和运动学变量的方案和顺序。
图4 髋关节稳定肌肉加强和运动学变量方案的顺序。弓箭步训练开始位置（图A）和结束位置（图B），通过把球放在墙和膝关节侧面，试图激活髋关节外侧稳定肌与下肢排列成一条正确的直线的弓箭步。单脚蹲参与者的开始位置（图C）和结束位置（图D），通过把球保持在非支撑腿一侧的单脚蹲。适合跑者的髋关节伸展练习的参与者开始位置（图E）和结束位置（图F）。保持膝关节伸直和骨盆稳定的髋关节内收/外旋训练（图G）。使用抗阻带在膝关节之上尝试保持下肢对齐的台阶练习（图H）。
翻译：周海涛；审校：余少阳
投稿：stoneyangzi（w）
中国体育科学学会体能训练分会
China Sport Science for Strength and Conditioning
联系客服
