一、故事从事故开始
在东京奥运羽毛球女单16强赛中,来自美国的华裔选手张蓓雯在大比分1:0领先的情况下,突然倒在了地上捂着脚踝位置,无法站立,直呼“断了断了,跟腱断了”(图1)。张蓓雯因跟腱断裂而含泪退赛!
图1张蓓雯在运动场上突然跟腱断裂而中止比赛
最让人难以忘怀的就是代表亚洲速度的刘翔因跟腱断裂而摔倒在北京奥运田径赛场时的痛苦且无奈表情(图2)。
图2刘翔在北京奥运田径赛场上突然跟腱断裂而中止比赛
二、什么是跟腱?
要了解跟腱,首先了解一下肌腱。肌腱为肌肉末端的结缔组织纤维索,肌肉藉此附着于骨骼或其它结构,肌腱与肌肉一起作用产生动作,承受张力。肌腱是一种坚韧而又不可塑的带状结构,它将肌肉与骨骼连接起来,从而形成“肌肉-肌腱-骨骼”这样的三联动机构。当肌肉收缩时,通过与骨连接的肌腱得以牵引骨一起运动。肌腱由坚韧的胶原蛋白纤维组成,呈白色(图3)。
图3肌腱
从连接肌肉的一端到连接骨头的一端,肌腱的成分和结构都在逐步发生改变。靠近骨头的一端,钙化成分更多一些。这样便于在肌肉和骨头之间传递力的作用而又避免成分、结构和力学性能的不连续引起的应力集中(局部区域的最大应力值比平均应力值高的现象)。我们知道,应力集中最容易导致材料损伤。因此,肌腱的成分和结构是优化的结果。
肌腱较肌肉坚韧而体积小,它的抗拉强度为60~MPa。当外力作用下的应力超过这个抗拉强度时,肌腱就会断裂。肌腱的力学性能依赖于胶原纤维的直径和方向。肌腱主要由近似平行的胶原纤维束构成,它的表面包有结缔组织膜,胶原纤维之间有少量结缔组织相连接(图4)。
图4肌腱中的胶原纤维组织
虽然构成肌腱的胶原纤维束彼此是平行的,但每个胶原纤维束都是互相交织的,并不是一条杆。所以,肌纤维的拉力传递到整个肌腱而不是单根腱束。不由得想起了一首歌里的歌词:“一根筷子哟,轻轻被折断;十根筷子哟,牢牢抱成团”。肌腱中的这种“一把筷子”结构使得肌腱具有较高的承载能力。由致密结缔组织和纤维束构成的肌腱是一种高强度、低变形的生物材料。与绳索钢缆的编织结构一样可提升承载能力。
联想到一句俗话,“浑身腱子肉”。这实际上只是形象的说法,并不是说身上的肌肉都是肌腱。如果都是肌腱的话,大家可以想像,肌腱中的骨性钙化成分增多,硬邦邦的,那么身体的灵活性将大打折扣。
实际上,骨骼肌甚至骨骼的微观结构都与肌腱类似,都是由不同层次的纤维束凝聚在一起的“一把筷子”。这样的结构兼具弹性和刚性的优越力学性能,从而实现了从肌肉到骨骼的不同功能需求。
人体最大的肌腱是脚后跟部位的跟腱。
接下来介绍跟腱。
什么是跟腱?跟腱在哪儿?当你踮起脚尖,在小腿下段到脚后跟的位置可以摸到一条坚硬的突起,那就是跟腱。跟腱位于小腿后方,起始于小腿中部,止于跟骨结节后面中点。它是小腿三头肌(即腓肠肌和比目鱼肌)的肌腹下端移行的腱性结构(图5)。
图5跟腱
跟腱由上而下逐渐变宽变窄,又逐渐略微变宽直达脚后跟处的附着点。跟腱的功能是负责踝关节的跖屈,它是人体最粗、最强壮的肌腱,是人体行走、跑跳、攀登、体育竞技和维持平衡等运动具有着重要的意义。然而,不幸的是,正如开篇所言,跟腱断裂的事故总是有所耳闻。
三、为什么会发生跟腱断裂?
肌腱会受很多类型的伤害。外伤作用下,例如切割、钝击,可引起肌腱断裂或肿胀。运动相关的肌腱损伤以慢性劳损和组织撞击为主。武侠小说中动不动挑断手筋脚筋、使人残废的狠毒招式就是把肌腱切断。
跟腱断裂,顾名思义就是跟腱纤维束沿着横截面方向发生了断裂(图6)。
图6跟腱断裂
跟腱是足踝后部人体最强大的肌腱,能承受很大的张力。在日常生活中,跟腱很难发生断裂。运动员由于动作较大、力度常常超乎一般人,所以往往认为跟腱断裂是运动员的“专利”。其实,对于爱好运动、特别是对抗性很强的运动的普通人来说,跟腱断裂也是一个需要特别小心预防的运动损伤。此外,演员也是发生跟腱断裂的高危人群。部分跟腱断裂的患者,在发生跟腱断裂前曾有跟腱相关的慢性疾病。
跟腱断裂往往事发突然,而且很多人在跟腱断裂后的疼痛感可能并不明显,只是有点酸。断裂时感觉好像“被人踢了一脚”;跟腱完全断开的一刹那的声音类似皮筋蹦断“啪”的断裂声,但不是很响,而是很闷的声音。有的人仍勉强可以行走,只是感觉像是“扭了脚”。有的人会突然不能站立或行走,脚尖用力往上翘有麻木或发胀感,或者根本无法做到踮脚尖的动作,不能蹬地只能用脚跟支撑。
跟腱为什么会断裂?
多数跟腱断裂与运动有关。根据生物力学分析,当体重为磅的普通人提踵角为44°时,跟腱所受拉力为磅,即体重的1.3倍(图7)。
图7跟腱受力分析
当踝关节背伸20-30度的时候,跟腱牵拉最紧张。此时如果踝关节再突然使劲发力,其他的“肌肉兄弟”还没来得及帮忙,由跟腱独自承担主要力量,最容易发生断裂。
跟腱纤维束的“一把筷子”结构,虽然让跟腱的承重力很强,但即使是再强的肌腱,如果承受超过了它所能承受的最大力量,也会导致断裂(这就是材料的本构关系在发挥作用)。值得注意的是,如果跟腱本身存在劳损或炎性病变,材料基础性质不好了,即便运动强度不那么剧烈,也可能会断裂(材料的强度极限降低了)。
四、跟腱断裂后如何修复?
跟腱断裂一旦发生,千万不要逞能而“轻伤不下火线”。带伤上场,只会加重损伤。立即停止运动,及早就医,才是王道!
跟腱断裂具有自愈性,其修复主要依赖于瘢痕愈合。对于跟腱并未完全断裂,且有手术禁忌的患者、特别是老人或小孩,保守治疗不失为一个好方法,即采用夹板或石膏外固定踝关节和膝关节8-10周后,断裂处会自动愈合,但康复时间长,康复后灵活性差,且跟腱不愈合和再断裂概率较高。
对于跟腱完全断裂患者,尤其年轻人,可通过肌腱开放缝合修复技术,将断端缝合修复,术后再用石膏或者支具固定4-6周左右。跟腱开放修复术是通过小腿后方切口来暴露跟腱,打开腱旁组织后将肌腱断端并置缝合在一起(图8)。手术修复断裂的跟腱,能够在愈合早期使跟腱具备一定的抗拉能力,有利于早期康复锻炼。
图8跟腱开放修复术
福来的时候有兆头,祸来的时候却消无声息。莫到跟腱断裂发生后才注意康复训练,平时坚持不懈的循序渐进锻炼和防患于未然,才是跟腱正道。
虽然“一把筷子”的结构增强了跟腱的承载能力,然而外力超过了跟腱的强度仍然会导致跟腱断裂。其中的生物力学本构关系决定了跟腱受力和跟腱断裂的本质关系。
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