为何我们的膝盖如此容易受伤 - 《华尔街日报》
Han Yu
用两条腿行走的能力,即双足行走,是现代人类的一个决定性特征。是的,还有许多其他因素使我们成为人类——大脑发达、双手灵巧、语言能力、物质文化——但双足行走是人类进化的一个转折点。关于它为何出现存在争议,但专家们普遍认为,它给我们的祖先带来了进化优势,帮助他们在原始世界中生存。
然而,成为双足行走的动物也注定了人类拥有一对膝盖,这是我们身体中最脆弱的环节之一。从解剖学上讲,人类膝盖“设计得相当不稳定”,人类学家欧文·洛夫乔伊写道。膝盖是一个铰链关节,其工作原理与将门连接到门框并允许其前后摆动的铰链相同。
类似地,膝盖将大腿骨(或股骨)与胫骨(或胫骨)连接起来。大腿骨的末端有两个圆形的突起,称为股骨髁,而胫骨的末端有两个相对平坦的部分,称为平台。髁部嵌入平台形成铰链,而韧带、肌腱和结缔组织将其固定到位,使你可以摆动小腿。
但人类膝盖的运动方式是门铰链无法想象的。在动态活动中,它表现出六种运动方式:可以前后摆动、左右旋转,还可以轻微地左右摇摆。这种多角度活动性使我们能够横向移动以及直线移动,还可以转身、旋转、急转和进行运动中所需的其他动作。
然而,这种动态活动性是有代价的。膝盖之所以灵活,是因为它本质上是不稳定的——只是几块坚硬、不匹配的骨头被绳索般的软组织绑在一起。较大的“绳索”,即主要韧带,容易断裂,因为它们承受了膝盖的大部分压力。韧带是有弹性的纤维组织带,将骨头连接到骨头。膝盖中有四条主要韧带。最容易受伤的是前交叉韧带(ACL),它对角连接大腿骨和胫骨,位于膝盖的前部。
美国每年发生10万至20万例前交叉韧带(ACL)损伤。其中部分是由于膝盖受到撞击所致,但约70%是由不幸的动作引起的,比如突然变向、快速减速、跳跃或转身。这类动作在滑雪、足球和篮球等运动中很常见。
另一个常受伤的韧带是内侧副韧带(MCL),它垂直连接大腿骨和小腿骨,位于腿部内侧。当脚固定时腿部外侧受到撞击,MCL可能会断裂。这类损伤常见于橄榄球线卫球员,他们的膝盖侧面经常被撞击。约60%的滑雪膝伤也涉及MCL。滑雪者在刹车和停止时,会弯曲膝盖,脚跟外推,滑雪板前端内转,从而对MCL产生压力。
美国每年约进行100万例半月板手术。图片来源:Getty Images然后是半月板,这是位于大腿骨和小腿骨之间的新月形软骨,用于吸收冲击和减轻压力。半月板撕裂是由于在旋转膝盖时对其施加向下的力造成的,比如我们在快速转身、变向或旋转时。美国每年约进行100万例半月板手术。本人也曾贡献过这一统计数据。
避开创伤性损伤的人可能会因重复动作而遭受过度使用损伤。最常见的过度使用损伤是跑步膝,正式名称为髌股疼痛综合征(PFPS),即膝盖前部髌骨周围的疼痛。这是因为跑步会对膝盖产生重复性压力,并导致膝盖骨下方发炎。PFPS也可能影响那些在锻炼中跳跃、深蹲或骑自行车的人。
即便是非运动活动也可能引发膝盖问题。频繁跪姿和深蹲会增加膝关节骨关节炎的风险。这些姿势使膝盖处于深度弯曲状态,加速覆盖大腿骨与胫骨末端的保护组织——关节软骨的磨损。一旦软骨消失,骨关节炎及伴随的疼痛僵硬便会接踵而至。
当然,体育活动益处良多。但它们也暴露出人类膝盖作为进化妥协产物的脆弱性。直立行走解放了我们的双手去创造奇迹,却也意味着上半身全部重量(包括我们携带的任何物品)都压在膝盖上。跑步时,下肢承受的压力可达体重的数倍。若此时进行快速变向或上下坡等复杂动作,下肢的减震能力会急剧下降,进一步威胁膝关节安全。
女性在膝盖构造上可能处于进化劣势。多项运动研究显示,女性遭遇膝盖损伤和手术的概率远高于男性。例如高中篮球运动中,女生膝盖受伤率比男生高44%,膝关节手术率高165%,前十字韧带手术率更超出315%。在大学足球领域,女运动员前十字韧带损伤率是男性的2.38倍,半月板撕裂风险高79%。而在国家级排球选手中,女性膝关节韧带损伤率是男性的4倍。
有人将这些统计数据归咎于女性骨盆更宽这一事实,这是为了分娩我们祖先所拥有的大脑袋婴儿而进化的。骨盆更宽意味着股四头肌对膝盖施加的侧向拉力更强,可能干扰髌骨的平滑运动并导致小腿过度旋转。一些研究人员还怀疑,雌性激素(女性性激素)通过减少提供韧带机械强度的1型胶原蛋白的产生,从而削弱了女性的前交叉韧带。再次说明,确保人类物种繁殖成功的因素可能使女性的膝盖更容易受伤。
也许几千年或几百万年后,如果人类继续存在,我们的膝盖会进化得更强壮、更好。在那之前,我们都应该好好照顾身体中的这个薄弱环节。
韩愈是堪萨斯州立大学的英语教授。本文改编自她的新书《好奇的人类膝盖》,由哥伦比亚大学出版社出版。
刊登于2023年6月3日印刷版,标题为《膝盖是我们身体最薄弱的环节》。