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Martin Lin, Taiwan, currently in UK

MD, MSc in Sports Medicine Exercise &Health, CSCS

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骨頭也會累?你聽過疲勞性骨折嗎?


在 2020 年 3 月 6 號,洋基隊打者 Aaron Judge 向媒體說到經過了些許時間,終於查出他右邊肩膀與胸口不適的原因——他右側第一根肋骨被診斷出疲勞性骨折。於是乎,剛好藉這個機會和大家談談何謂疲勞性骨折,有了基本的認知之後,我們之後再談談肋骨的疲勞性骨折與運動常見胸痛的原因。


定義(Definition)

骨折(Fracture)大家都有聽過,簡單來說就是骨頭斷掉,一般而言都是有一個明確的受傷事件所造成的。疲勞性骨折(Stress fracture)則是骨頭無法承受反覆的機械壓力,導致結構上的疲勞進而產生疼痛的狀況


成因(Pathophysiology)

目前關於為什麼會產生疲勞性骨折的確切機轉(mechanism)並不明確,主要是停留在理論階段,從上面我們可以知道疲勞性骨折主要是因為反覆的機械壓力所造成。骨折通常是一次性的巨大機械壓力超過身體負擔所造成,但是就算低於骨折的閾值,每一次的機械壓力仍就會造成骨頭的微小創傷(microtrauma)。這些創傷有些時候其實是好的,因為骨頭本身對於機械壓力會不斷的進行重塑(Remodeling),而這個過程主要是通過骨頭的重生(Ostoeblastic reformation)與吸收(Osteoclastic Reabsorption)達成。在一個穩定且平衡的環境之下,透過這樣的重塑過程其實是可以強化的我們的骨質的,也就是為什麼即便是老年人也應該進行負重訓練的原因。

但是當這個平衡被打破的時候,也就是當外在的機械壓力所導致的骨頭被在吸收的速度超過身體可以重生骨頭的速度時,骨頭就會暴露在疲勞性骨折的風險中。這樣的狀況可以因為每一次的機械壓力過大,或是反覆的次數過多所導致。

Figure from Warden et al 2006, Ref (1)


流行病學(Epidermiology)

根據上面的定義上來說,疲勞性骨折本質上是一種過度使用所造成的傷害。因為這個特性,疲勞性骨折很常發生在運動員的身上,因為他們常常反覆地進行一些高能量的運動,將骨頭長期放置在受到壓力的狀況下。另一種情況則是發生在一般人的身上,但由於他本身身體的條件的關係(骨質疏鬆、癌症或其他疾病),骨頭本身比較脆弱,所以即使在一般的狀況下還是可能產生疲勞性骨折。以運動的族群來說,目前到底疲勞性骨折發生的機率有多大,每個研究的結果不一,而且不同的運動發生的機率也不一樣,從 0.5 - 20% 都有。所以只是要讓大家知道一個概念,疲勞性骨折在運動員身上發生的機率沒有很低


症狀(Symptoms & Signs)

疲勞性骨折的症狀最主要是以疼痛為主,但是會依照部位的不同而稍微有點差異。但是通常可以透過按壓的方式找出一個明確的疼痛點。疼痛的產生可能是在某一次的動作之後,但是絕大多數的狀況是無法明確說出什麼時候開始的(Insidoius Onset)。其他最主要就是看是不是有一些風險因子存在,這部分會在下面做討論。


診斷(Diagnosis)

不管是任何疾病,最重要的診斷來源都是病史的詢問與身體檢查。病史的部分就是上面提到的症狀以及下面的風險因子,身體檢查就是找找看有沒有特定的壓痛點。影像學的檢查只是輔佐我們診斷的方式。這也是為什麼醫師在看診都會先問很多問題,而不會馬上就叫你去做影像檢查的原因。因為我們治療的是病人,而不是影像

疲勞性骨折很難利用 X 光診斷,因為一般來說都只有很微小的創傷,在 X 光上根本看不太出來,所以要診斷疲勞性骨折最好的影像是核磁共振(MRI)。電腦斷層(CT) 也不是不行,但是那是要在真的有明確骨折產生才有幫助。有一些疲勞性骨折可能只會在 MRI 上呈現出骨頭水腫(Bone Edema)的狀況,骨頭掃描(Bone Scan)也是一個不錯的診斷工具,但是 MRI 的優點在於除了骨頭以外還可以看到其他相鄰的軟組織與結構。所以根據臨床上的需要會選擇不同的檢查。關於常見影像檢查可以參考:醫生我需不需要照MRI?常見影像學檢查介紹


風險因子(Risk Factor)

這個部分大概是診斷疲勞性骨折最重要的依據。風險因子主要可以分為外在因子(Extrinsic Factor)與內在因子(Intrinsic Factor)兩大部分。外在因子的意思就是存在於外在環境或是在這個人身體以外的種種因素。內在因子則是指這個人本身的一些特質,面對同樣的外在因子,每個人的反應會不一樣的原因就在於這些內在因子的不同。關於其他內在與外在因子的說明可以見:為什麼會有運動傷害?科學化的運動傷害成因模組


外在因子(Extrinsic Factor)

運動或活動的種類(Type of Activity or Sport)

如同剛剛上面成因的部分提到會造成疲勞性骨折最主要的原因就是骨頭無法承受反復性的機械壓力。因此,對於高強度或是高反覆次數的運動員而言,自然就容易暴露在風險之中。而不同運動的運動員容易受傷的地方也會因為運動本身特性的不同而有所不同。

  • 高強度負重運動員 短跑衝刺運動員:腳的疲勞性骨折(Tarsal、Metatarsal)

  • 高反覆次數負重運動員 長跑運動員:相對短跑會在比較近端的骨頭如脛骨(Tibia)等

  • 高反覆次數非負重運動員 棒球投手:肱骨或是第一肋骨的疲勞性骨折 划船選手:肋骨的疲勞性骨折


訓練相關因子(Training Program Factors)

訓練對於選手來說是相當重要的一塊,如果過度訓練導致骨頭的修復趕不上受損,那就會暴露在受傷的風險之中。一項研究指出有高達 86% 的可以指出在他們受傷之前有一些訓練計畫的改變。因此訓練計畫的制定是非常重要的,如何讓身體處在適應而非疲勞是訓練的一大重點。關於訓練量的監測可以參考:慢慢來比較快?科學化監測訓練量 Acute Chronic Workload Ratio


器材相關因子(Equipment Factors)

在訓練的過程中很多不同的器材或設備都會被使用,然而儘管是相當細微的改變,不同的器材或設備往往對選手有著舉足輕重的影響。例如跑步運動員更換鞋子,持拍運動員的更換球拍或是握柄的厚度改變等等。運動訓練是一個非常科學化且細緻的過程,在任何一個環節都要特別小心注意。


環境相關因子(Environmental Factors)

在這個部分最常見的大概就是地板的部分,在草地、硬地、泥地等地方對於骨頭的影響都不一樣。有研究指出在跑步機上跑步和在一般路面跑步脛骨所受到的壓力有顯著的不同,在路面跑步受到的壓力會比較大。然而,在相對柔軟的地面上跑則會有消耗更多能量的問題,也就是肌肉可能會提早疲勞,這個部分就比較牽扯到內在因子。但這也是一個很好的例子告訴我們外在因子如何去影響內在因子而產生不同的結果。同樣的,我們也可以想想看關於運動訓練的專項性問題,如果今天你是一位馬拉松路跑選手,和一位在世界田徑錦標賽跑步的選手,你在選擇跑步環境的時候可能就會有不同的考量。

若馬拉松路跑選手長期在田徑場訓練,那他對於真正比賽時地板所回饋的力量的承受度就會明顯不足,儘管他一樣是跑 42 公里,但是因為這對他而言是相對高能量,所以以提升了潛在運動傷害的風險。


內在因子(Intrinsic Factor)

骨骼因子(Skeletal Factors)

這個部分應該很好理解,骨頭本身的強度(骨密度)以及骨頭的結構是對於是否產生疲勞性骨折很重要的一個因素。


肌肉因子(Muscle Factors)

肌肉被視為是保護骨頭一個相當重要的因子,透過離心收縮,肌肉可以扮演吸收機械壓力的角色,所以肌肉的力量也會顯著影響到骨頭本身所需承受的壓力。


關節因子(Joint Factors)

關節和其周遭的一些軟組織再進行活動的過程中扮演著很重要的角色。如果關節的活動度不足,可能會造成骨頭處有剪力的情況下,自然會暴露在較高的風險之中。舉例來說,在落地的時候,髖膝踝三者的活動度會很大的影響到整體力量傳遞的情形,曾經有研究指出若腳踝背屈(Dorsiflexion)的能力不足,會造成疲勞性骨折的風險提高。


生物力學因子(Biomechanical Factors)

生物力學因子其實就有點綜合上面的因子的感覺。有研究指出在脛骨疲勞性骨折的人身上有較高的比例發現他們在落地時的生物力學的異常(Valgus collapse 或是一些不對稱的情形)。其他還有過度的髖外旋、長短腳、高足弓或低足弓等等。

舉例來說,高足弓的人的足部對於吸收地面力量的能力相對較弱,因此他們有比較高的比例在近端的骨頭(股骨、脛骨)產生疲勞性骨折;相反的,低足弓的人無法有效的將力量傳輸到近端骨頭,因此他們在足部疲勞性骨折的機率就比較大。

另外很重要的一點是有些人在靜態時是不會產生生物力學的異常,也就是說單純站立的時候他的足弓是正常的,但是只要一開始跑步或進行運動,就會有所謂的高低足弓的出現。因此,觀察動態的生物力學才是重點


體適能(Physical Fitness)

體適能大概大家也都可以理解,平常如果有在運動的人他們不管是肌肉或是骨頭都會比沒有在運動的人更強壯,基礎值提高自然就比較不會有疲勞性骨折的風險。


性別(Gender

性別也是疲勞性骨折一個很重要的因子,但是目前的研究看來可能不是性別本身,而是因為女性運動員比較常遇到所謂相對運動能量不足(Relative Energy Deficiency in Sports,REDS)的狀況,因為這樣會導致各種賀爾蒙、骨質等異常,使得女性運動員暴露在較高的風險之下。關於 REDS 可以參考:運動相對能量不足 Relative Energy Deficiency in Sports(RED-S)

Figure from Margo et al (2015)


治療(Treatment)

看完上面的所有東西之後,大家最關心的大概就是治療的部分了。然而治療很大程度上要看受到影響的部位是哪裡而有不同的處理方式,所以這邊只講一個大概的原則。最主要就是相對的休息並且處理疼痛,疲勞性骨折本身不一定真的有明確的骨折,有可能只是骨頭的一種壓力反應,主要原因是來自過度使用,那治療最根本的方式就是降低訓練量,相對休息,但是還是要保有正常的關節活動度以及其他身體的能力(有氧能力等等)。視不同的位置需要不同的恢復時間,有些地方的骨頭容易癒合,有些地方甚至要透過開刀,但是絕大多數的疲勞性骨折都是採用保守治療為主


總結

雖然已經盡可能的精簡了,但是內容還是不少,簡單地講一下本篇的重點:

  1. 疲勞性骨折是一種因為骨頭無法承受反覆的機械壓力所產生局部疼痛的現象

  2. 高能量或是高反覆次數的運動員是容易產生疲勞性骨折的族群

  3. 診斷方式主要是透過臨床診斷並參考風險因子(內在與外在)

  4. 影像學檢查以 MRI 最好,X 光常常無法確診

  5. 治療方式依照位置的不同而有所不同,但最大的原則是相對休息並處理疼痛


Dr. M 我們下次見!


References

1. Warden SJ, Burr DB, Brukner PD. Stress fractures: pathophysiology, epidemiology, and risk factors. Current osteoporosis reports. 2006;4(3):103-9.

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