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Martin Lin, Taiwan, currently in UK

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能動能靜,相互依存的穩定度與活動度

Updated: Aug 6, 2021


Figure from Play Faster Than Your Shadow

今天要來和大家聊聊穩定度(Stability)與活動度(Mobility)這兩個很重要的概念。這個部分其實在以前的文章已經大概提過,羽球愛好者看過來!12週訓練加強你的跳殺威力中我們有提到所謂有了近端穩定性才會有遠端活動性與發力時序的概念,今天就在詳細說一下這方面的觀念


在討論穩定性與活動性之前,想要先說明一下下面兩個理論與概念,幫助大家了解穩定度和活動度之間相互依存的概念。

區域相互依存理論(Regional Interdependence )

相互依存理論是由 Wainner 等人在 2007 年提出,應用在肌肉骨骼問題中,主要的概念是那些看起來和主訴不相干或解剖位置距離遙遠的失能,其實可能都導致或和主訴有所關聯。 原文如下:

With respect to musculoskeletal problems, regional interdependence refers to the concept that seemingly unrelated impairments in a remote anatomical region may contribute to, or be associated with, the patient’s primary complaint.

我覺得下面這一張圖可以協助我們了解這一個概念,身體的各部位就像是一個完整的齒輪組,只要有任何一個地方出錯了,其他地方也會受到影響。這樣的概念在近幾年筋膜、動力鏈、解剖列車等概念都被不斷地引用,也許使用的名詞不同,但是核心概念上其實都有相似之處。

在這邊也要提到兩個不同的名詞:Source(病因)和 Symptoms(病徵):

  • Symptoms(病徵) 指的是表現出來的症狀,在肌肉骨骼問題我們最常見的是痛的問題

  • Source(病因) 指的是為什麼造成症狀背後的原因

如果要從根本解決問題,我們應該處理病因而非只是一直專注在病徵上

下面簡單舉三個例子讓大家了解這之間的差異:

咳嗽

咳嗽是感冒常見的其中一種症狀,我們吃藥來治療咳嗽這個病徵,但是如果要從根本上解決問題,要考慮下手的方向應該是提高免疫力以及避免暴露在感染風險。


膝蓋退化性關節炎

膝蓋退化性關節炎所造成的疼痛是一種症狀,我們靠打類固醇、玻尿酸或是消炎止痛藥來減緩疼痛這個病徵,但是如果想從根本解決或是預防這樣問題的產生,要考慮或下手的方向應該是增強肌肉力量避免關節過度暴露在不適當的壓力


反覆腳踝扭傷

腳踝扭傷所造成的疼痛或不穩定是一種病徵,很多人會使用止痛藥或是考慮增生療法加強韌帶結構,但是這樣並沒有解決根本的問題。除了外力或意外造成的腳踝扭傷,很多時候反覆腳踝扭傷可能和本體感覺的喪失有關,或是膝蓋或髖關節在整個動作模式上的參與度不足,導致腳踝必須承受過多的壓力。如果沒有去調整動作的模式並且訓練本體感覺,那傷害還是會反覆發生。


從上面這些例子可以看到如果只是一直治療病徵,而不嘗試找出病因,那傷害只會反覆發生。就好比感冒好了,在感冒一好立刻就跑去和一群感冒的人吃飯聊天共用餐具一樣,這樣只會一直感冒。

從腳踝扭傷的例子我們可以發現,有些時候病徵並不是加害者,而是在一個被害者的角色默默承受著巨大的壓力,若是不仔細評估整個個體的動作模式,在加害者永遠存在的情況下,問題並不會得到解決。


關節相鄰假說(Joint by Joint Approach)

從上面的區域相互依存理論中我們可以了解到身體各個部位其實是息息相關的,接下來就要帶入所謂的穩定度與活動度的概念來更近一步地闡釋關節相鄰假說。


穩定度(Stability)

我們可以理解成身體部位在執行某動作時維持在特定狀態的能力。

活動度(Mobility)

我們可以理解為身體部位在執行動作時改變狀態的能力,通常我們會以關節角度來當作指標(Range of motion)。

從上圖我們可以看到要完成一個完整的動作需要有良好的穩定度、活動度與動作的控制,而這三者之間的關係是相互依存的。動作控制其實是一門很深的學問,之後會另外寫一篇文章,但簡單的理解是裡頭包含了很大的神經系統的成分。舉一個簡單的例子來說,一個羽球選手進行殺球動作和一個建立選手進行殺球動作,兩者的穩定度和活動度可能都符合殺球所需要的條件,但是羽球選手因為整個神經系統對於動作的熟練度,接收到外在刺激(看到球飛過來)到進行動作的品質,每個關節與動力鏈的連動比建立選手好很多,所以最後殺球球速這個結果是羽球選手勝出。

如果還是不太了解,大家可以將穩定度與活動度想成廚具,動作控制則是廚師的技巧。如果要完成一道美味的佳餚,有廚具是絕對必要的,但是空有廚具而沒有廚藝也無法做出一道高水準的料理。所以以運動來說,擁有良好的穩定度與活動是必要的條件,但是若沒有良好的動作控制來協調,最終的動作結果也不會好到哪裡去。

關節相鄰假說是由兩位功能性訓練大師 Mike Boyle 與 Gray Cook 所提出的概念。主要想要表達每個關節都有屬於他們的特性,而相臨關節的特性會互相影響在一個穩定關節的兩端會接活動關節,而在活動關節的兩端則是穩定關節

在這邊要特別提到的是圖中右上角的那條光譜,想要強調的是沒有任何一個關節是純穩定或是純活動,任何關節本身都需要有穩定度與活動度兩個不同的特性,只是比例上會不太一樣而已。

簡單的說明上圖幾個關節來給大家一點概念,很多人可能會說我的膝蓋每天都在蹲為什麼他會是相對穩定的關節呢?請大家注意 “ 相對穩定 ” 這個詞,膝關節在矢狀面(Sagittal view)上面確實有著不錯的活動度,但是在冠狀面(Coronal view)或是水平面(Transverse view)上的活動度就相對少很多。

如果以踝關節來說,我們可以看到它擁有各個不同平面的動作:背屈(Dorsi flexion)、蹠屈(Plantar flexion)、內翻(Inversion)、外翻(Eversion)、外轉(External rotation)、內轉(Internal rotation)。這邊的踝關節我們就以廣義來看,就是腳踝附近的活動度(當然這些活動角度可能來自真正的踝關節、距下關節與脛骨的旋轉所造成),但無論如何在動作平面的多樣性上,踝關節還是比膝關節多了不少自由度。


依照上面的邏輯,我們可以簡單地將關節分為相對穩定與相對活動的關節:

  • 相對穩定頸椎、腰椎、膝、肩胛帶、肘、指

  • 相對活動胸椎、盂肱關節、腕、髖、踝

為什麼會出現一個穩定和一個活動這樣的配對組合呢?其實很簡單,想想看如果我們今天要有效做出一個動作,勢必需要一個參考點,而這個參考點最好是固定的。今天如果我們要伸手拿一個物品,假使身體不固定,那手伸出去的角度與位置也會嚴重的受到影響,動作品質也會變差。而通常我們的動作都是由身體中央延伸出去,所以延伸出了近端要有穩定性才有遠端的活動性這樣的概念。從下面推土機的例子就可以知道,近端的穩定性對於整體的動作品質有很大的影響。

Figure from 近端關節穩定性:對受傷、運動表現的影響 by 陳曉謙


穩定度與活動度從關節的角度來看可以分為三個不同的層次:

  • 骨骼(Bony structure) 骨骼的部分最主要包含我們的骨頭。關節軟骨、關節唇等構造可以算在軟組織的範疇裡頭但最重要的重點在這些東西都是被動的在控制我們的穩定度與活動度。以髕骨來說,當膝蓋擺在伸展的位置並且放鬆時,髕骨是可以自由滑動的,但是當我們將膝蓋彎曲,髕骨便無法進行滑動,原因在於膝蓋彎曲時髕骨會滑進股骨的滑車溝(Trochlear groove)。這時候髕骨的穩定度與活動度是被動的被骨頭的結構所限制。

  • 韌帶(Ligaments) 韌帶或是關節囊也是屬於軟組織的一環,但是他們也是屬於被動的角色。以前十字韌帶為例。前十字韌帶會在動作末端防止我們的脛骨相對於股骨往前側位移,它就像一條繩子一樣拴在股骨與脛骨的兩端,被動的維持著關節的穩定。

  • 肌肉與肌腱(Muscles and Tendons) 相較於上述的骨頭與韌帶,肌肉與肌腱就帶有主動的角色,因為這兩者都有自主收縮的功能可以決定穩定度和活動度的分配方式。一般而言,肌肉是用來維持穩定,通常會採取等長收縮的方式,若要產生動作所需的活動度,則會進行等張收縮(向心或離心)。 以深蹲為例,當我們需要軀幹剛性的時候會透過腹橫肌、橫膈膜、骨盆底肌與多裂肌進行等張收縮維持軀幹的穩定性,而股四頭肌、髂腰肌、臀肌、腿後肌等肌肉進行等張收縮來完成髖屈與膝屈的動作。而這些動作都是透過我們主動地進行收縮完成。 但是這些結構有些時候也會扮演被動穩定的角色,例如當這些肌肉長期維持在緊繃或是肌力薄弱的情況下,肌肉便會採取保護機制而縮短,這時的肌肉張力就可能會先於上述兩者影響整體的動作。以坐姿體前彎為例,緊繃縮短的腿後肌便會限制了我們前彎的能力。

這個部分我們可以從之前討論肘關節穩定度時提到 O’Driscoll SW 所提出的 Mayo Fortress 相互印證,詳細內文可以參考:手肘解剖與生物力學 Anatomy and Biomechanics of Elbow

在這個理論中,手肘的穩定度主要靜態與動態穩定結構(主動或被動)共同提供。

靜態(被動)穩定結構:關節、韌帶

  • Primary Anterior Branch of Medial Collateral Ligament(AMCL) Lateral Ulnar Collateral Ligament(LUCL) Ulnohumeral Articulation

  • Secondary Radiohumeral Articulation Joint Capsule

動態(主動)穩定結構:肌肉

  • Common Extensor Tendon

  • Common Flexor-Pronator Tendon

  • Biceps and Triceps

既然穩定性是由兩者共同提供,若有一個角色失能或受傷,就需要另外一個角色來幫忙。這樣的關係又可以拉回上面提到的區域相互依存理論,身體任何部位都可能有關聯(何況在這個案例下,這些結構彼此的解剖位置相當近)。 如果靜態穩定結構受傷,我們就必須訓練動態穩定結構來輔助整體的穩定性而動態穩定結構的失能也可能造成靜態穩定結構承受過大的壓力而受傷


實務應用(Clinical Application)

有了上面的概念,我們來講講實務上可以如何應用這些理論。最重要的重點在於,在評估一個問題的時候要從整體去看,而不要只看出現問題的地方。畢竟整個動作是一個整體,如果太早進入小範圍的檢查或處理,很容易會忽略掉其他部位。


膝蓋退化性關節炎

剛剛我們已經有舉過退化性關節炎的例子,今天如果發生了膝蓋退化性關節炎,從上面的關節相鄰與區域相互依存理論我們可以知道真正的問題可能出現在髖關節與腳踝。而根據絕大多數的動作都是由核心往外延伸的概念,我們可以知道髖關節很可能是原因的所在。

確實在科學研究上也給予了我們一些線索,下面的這篇文章就在探討在膝蓋退化性關節炎的有症狀患者身上髖關節力量的研究。結果發現這些患者在髖外展的力氣和沒有退化性關節炎的人相比有顯著的下降。從生物力學的角度我們可以知道髖外展的能力會影響到膝蓋的角度,在臀中肌無力的人身上,比較容易看到用膝外翻(Knee Valgus)的狀況,而膝外翻本身也是退化性關節炎的風險因子之一。

那如果髖關節的力量缺失看起來和膝蓋退化性關節炎有關,在治療上若是我們加強髖的肌力是不是會有幫助呢?在下面這篇研究中給出的答案是正面的,也就是加強髖關節的肌力對於膝蓋疼痛和功能上都有顯著的效益。不過這篇研究也發現一個有趣的現象,加強髖部的肌力好像對於改變生物力學沒有很明顯的幫助。

Dr. M 覺得可以從兩個不同的角度來解讀這個發現。首先,影像上或是各種檢查上的結果和臨床上本來就不一定相符。最簡單的例子是在路上隨便抓沒有任何症狀的年輕人,大概會有 1/3 的人脊椎的 MRI 會有一些不正常的表現,然而他們是完全沒有症狀的。另外,也不是所有有膝外翻(Knee valgus )的人都會產生退化性關節炎。

另一個解讀的角度我們可以說,整個生物力學的運動模式是透過長期的適應所造成的結果,我們不知道這些訓練細部的內容,如果只是單純加強肌力,而沒有透過一些訓練的方式重新植入新的動作模式,那身體還是有很大的可能性會採取原有的方式。就和上面我們提到廚師的例子,如果今天我們給廚師換了更好的廚具,但是並沒有教他烹調的技術,那結果還是不會有太大的改變。

綜合上述的結果,我們可以知道如果原本主要負責活動度的髖關節沒有扮演好它的角色,那對於膝關節來說就必須要負責一部分的活動度。而膝關節本身是屬於相對穩定的關節,自然就可能產生傷害。在處理時我們不該只看著眼前的膝關節,而是應該著重在整體的表現,找出真正的病因才能根除病徵


棒球選手投球表現

在很久以前發過一篇關於羽球的訓練計畫,由於羽球的文獻很少,所以 Dr. M 搜尋了很多過頭運動的文獻。這些文獻中發現,下肢肌力對於最後的球速有著 50% 的影響,也就是說要增加你的投擲運動表現,下肢肌力的訓練是相當重要的。這個觀點同樣印證了區域相互依存理論,但是是從運動表現的觀點來做論述。詳細的內文可以參考:羽球愛好者看過來!12週訓練加強你的跳殺威力

下面這篇文章更是直接討論了區域相互依存理論與棒球選手受傷的關聯性,文中發現髖關節的活動角度、下肢的疼痛以及足弓的角度都和手肘的傷害有關

如果我們更仔細的探討手肘的傷害,例如之前在肘關節不穩定常見的三大類型中的 Valgus extension overload 這個類型中有提到,造成傷害的機轉除了過度使用外,也和髖與軀幹的旋轉能力有關。詳細可以參考:《運動傷害小教室》 肘關節不穩定 Elbow Instability

在下面這一篇文章中作者發現棒球選手前導腳髖關節內轉的角度和肩膀與手肘的疼痛有關聯,這同樣的又再次印證了區域相互依存理論的概念。

雖然投球的動作很複雜,不過如果我們簡單的以蹲這個動作來做類比可能會比較好理解。如果把球速類比成深蹲時屁股離地的高度,投球時所有部位的連動(關節角度、力量傳遞)簡化成髖、膝、踝三關節的角度。當髖、膝、踝三個關節都正常運動各司其職時,我們可以很正常的蹲到最低的位置。但是只要其中一個部位出錯,又想達到最低位置就必須利用不同的代償方式,例如髖的外轉。同理,如果投球時髖出現問題,那髖對於球速貢獻的角色就必須由其他人分擔,一旦中間的比例失衡,可能就會造成傷害


總結

其實這篇文章想告訴大家最主要的概念就兩個:

  1. 在評估肌肉骨骼系統時,請以一個更宏觀的角度去處理,找出病因才能根除所有的病徵

  2. 穩定度和活動度是一個光譜,沒有絕對的穩定也沒有絕對的活動,一切都是相對的

從這兩個概念可以在治療與訓練上做出無限的延伸,在治療上強調核心的穩定就是為了鞏固近端的穩定性來達到遠端的活動性。在運動傷害的復健上,我們可以個別強化各自角色的能力但是最後一樣需要透過整合性的動作來重建神經肌肉的連結以達到正確的動作模式。


Dr. M 我們下次見!


References

1. Deasy M, Leahy E, Semciw AI. Hip strength deficits in people with symptomatic knee osteoarthritis: a systematic review with meta-analysis. journal of orthopaedic & sports physical therapy. 2016;46(8):629-39.

2. Neelapala YVR, Bhagat M, Shah P. Hip Muscle Strengthening for Knee Osteoarthritis: A Systematic Review of Literature. Journal of Geriatric Physical Therapy. 2020;43(2):89-98.

3. Deal MJ, Richey BP, Pumilia CA, Zeini IM, Wolf C, Furman T, et al. Regional Interdependence and the Role of the Lower Body in Elbow Injury in Baseball Players: A Systematic Review. The American Journal of Sports Medicine. 2020:0363546520910138.

4. Sekiguchi T, Hagiwara Y, Yabe Y, Tsuchiya M, Itaya N, Yoshida S, et al. Restriction in the hip internal rotation of the stride leg is associated with elbow and shoulder pain in elite young baseball players. Journal of shoulder and elbow surgery. 2020;29(1):139-45.

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