一项新的国际研究发现，重复的膝关节压力和在剧烈运动期间不能充分休息可能是世界体育运动中前交叉韧带(ACL)损伤迅速增加的关键因素。

虽然已经充分认识到单个超大力可导致ACL失效，但已假设次最大力不会导致ACL失败。

但这项世界上第一项研究发表在“美国运动医学杂志”上，发现一系列次最大的力量确实会导致ACL中的累积损伤，这个过程称为低周期物质疲劳，并且发现同样的损伤在已失败的ACL中。

研究人员将ACL损伤问题描述为“滴答作响的定时炸弹”，因为这些伤害的数量和膝盖可能导致的退化。

本研究提供了一种重要的新机制，超越了普遍观点，即ACL失败是由于单次突然或有力的运动和/或缺乏神经肌肉训练而发生的。

最重要的是，研究人员已经证明，竞技运动环境正在产生几代运动员，无论他们如何治疗，他们都有发展膝关节骨性关节炎的风险。

密歇根大学和莫纳什大学的学者们认为，材料疲劳是“非接触式”ACL损伤急剧上升的原因。近四分之三的ACL伤害是“非接触”失败，即使在澳大利亚足球规则和美国国家橄榄球联盟(NFL)这样的接触性运动中也是如此。

首席研究员兼整形外科医生爱德华·沃伊蒂斯博士说：“ACL损伤是NFL练习和比赛时间的最主要原因，恢复时间长达12个月”，他已经研究这个问题超过30年了。

“令人难以置信的是，我们发现ACL失败的高峰期是14岁。这可能导致20岁左右的人患有骨关节炎和其他慢性健康状况，例如肥胖和心血管疾病。女运动员在风险最大。“

在密歇根大学的Wojtys博士和生物力学工程师James Ashton-Miller教授的带领下，该团队在一项受控实验室研究中使用专用机器测试了七只成人尸体中的一只健康膝盖，该机器用了三年时间开发。

每个膝盖都经受重复的枢轴着陆，其载荷是四倍体重 - 大约是有人跳跃和着陆的重量 - 膝盖扭曲导致100次着陆内ACL失效。

他们无法看到的是膝盖内ACL发生了什么，特别是在大腿骨附近，团队知道大多数ACL失败。

蒙纳士大学化学工程系主任Mark Ba​​naszak Holl教授加入了这个项目，以便回答这个问题 - 还有两位博士生Jinhee Kim和陈俊杰。

使用原子力显微镜来表征纳米级或十亿分之一米的ACL胶原蛋白，Banaszak Holl教授和他的团队能够确定在受伤的尸体膝盖中ACL的胶原蛋白的分子结构的一致性。

Banaszak Holl教授表示，这项最新研究的结果严重怀疑大多数ACL损伤是由单一力量事件引起的。这可能导致管理所有年龄和水平的运动员的不同方式。

“我们从测试的尸体膝盖上发现的是ACL股骨假体的微损伤的化学和结构证据，这是韧带附着在大腿骨上的位置，ACL通常会撕裂，”他说。

“这些结果与从膝关节重建患者中取出的ACL一致。

“新的希望是运动员训练和准备的改变可以限制风险次最大负荷周期的数量。在训练发作期间或之间留出足够的时间进行软组织恢复可以防止ACL微损伤的积累和最终的失败。

“既然我们知道问题的性质和发生的结构变化，我们就可以寻找非侵入性的方法来确定谁易于伤害他们的ACL。”

ACL损伤是一种全球趋势，每年有超过200万人接受手术修复韧带撕裂。澳大利亚目前报告的世界上人均ACL损伤和人均重建率最高。