1. Úvod do problematiky
Kolenní kloub je jedním z nejvíce zatěžovaných kloubů lidského těla a proto je náchylný k řadě muskuloskeletálních problémů. Mezi nejčastější patří patelofemorální bolest (PFP), která se projevuje bolestí v okolí čéšky či za ní, zejména při dřepu, chůzi po schodech nebo běhu [1,2]. Dalším frekventovaným problémem je poranění předního zkříženého vazu (ACL), jež často vyřadí sportovce z tréninku na dlouhé měsíce [3,4].

Tento článek přibližuje současné poznatky o biomechanice kolene a její roli na PFP a poranění ACL.

2. Patelofemorální bolest (PFP)

2.1 Biomechanické faktory a svalová slabost

Starší studie často spojovaly rozvoj PFP především s "patologickou" kinematikou kolene, jako je zmenšení kontaktní plochy mezi čéškou a femurem, a s patelárním maltrackingem a valgozitou kolene. Toto bylo dříve vysvětlováno slabostí kyčelních a stehenních svalů, zejména abduktorů a zevních rotátorů [5,6,7], avšak u asymptomatických jedinců se vyskytuje značná variabilita tvaru a postavení patelofemorálního kloubu [30] a není proto jednoznačně definováno, co je „normální“. Systematické přehledy nicméně uvádějí, že lidé s PFP skutečně mívají nižší sílu kyčelních abduktorů, zevních rotátorů a extenzorů, i když příčinná souvislost zůstává nejasná [6,8]. Navíc prospektivní kohorty nepovažují slabost kyčelních svalů za jednoznačný rizikový faktor, což naznačuje, že i když existuje korelace mezi svalovou slabostí a PFP, neznamená to nutně kauzalitu. Jinými slovy, slabost svalů může být spíše důsledkem než primární příčinou PFP, nebo může být součástí komplexnějšího souboru faktorů ovlivňujících vznik tohoto syndromu[5].

Současný výzkum přidává další pochybnosti o tom, do jaké míry lze za dynamický valgus kolene vinit právě izolovanou slabost kyčelních svalů. Jedna studie [9] u aktivních jedinců nezjistila významnou korelaci mezi dynamickým valgusem kolene a neuromuskulární odezvou kyčelních a kolenních svalů, což naznačuje, že se na kontrole valgózního pohybu podílí spíše centrální nervový systém než samotná svalová síla kyčlí. Výsledky této studie zpochybňují teorii, že za valgus kolene mohou oslabené gluteální svaly. V návaznosti na to ani šestitýdenní program zaměřený na posilování gluteálních svalů nevedl ke snížení valgozity kolene u mladých fotbalistů [10].

2.2 Atrofie kvadricepsu

U pacientů s PFP byla prokázána atrofie m. quadriceps femoris, viditelná na MRI či ultrazvukem, avšak nemusí se projevit při manuálním měření obvodu stehna. Nejde jen o oslabení m. obliquus vastus medialis, nýbrž o všechny hlavy kvadricepsu, což vyvrací dřívější teorii, že za PFP stojí výlučně oslabený VMO. Některé studie navíc upozorňují na centrální inhibici, která může vést až k 18% snížení schopnosti plné aktivace kvadricepsu [11].

2.3 VMO: Specifické posilování vs. obecné cvičení

U některých jedinců s PFP lze pozorovat opožděnou aktivaci VMO oproti vastus lateralis, avšak klinický význam zpoždění do 20 ms je diskutabilní, přičemž v jedné studii na specifické (vojenské) populaci bylo zpoždění aktivace VMO do 5 ms vyhodnoceno, jako rizikový faktor PFP [7, 16]. Různé studie naznačují, že hloubka dřepu je pro aktivaci kvadricepsu důležitější než konkrétní postavení kolene (valgozní, nebo varozní), a specifické zacílení na VMO při cvičení nebývá účinnější než obecné posilování [12,13,14,15]. Současná guidelines proto podporují komplexní silový trénink kyčle i kolene, protože zlepšení zřejmě souvisí spíše s celkovým posílením (nebo spíš obecné efekty cvičení) a motorickou kontrolou než s „ideálním“ postavením [1,16,17].

V souvislosti se dřepem se nově objevuje téma volního nastavení dolní končetiny do menší či větší zevní rotace, někdy popisované jako „knees out“ (laterální rotace kyčlí) nebo „knees in“ (mediální rotace kyčlí). Nedávná studie [18] ukazuje, že změna polohy kolen během dřepu ovlivňuje především velikost momentů v kyčelním kloubu a může tak částečně upravovat zapojení musculus gluteus maximus (jakožto extenzoru a vnějšího rotátoru) nebo m. adductor magnus (extenzor a adductor). Různé varianty dřepu tedy mohou cílit na odlišné svalové skupiny: „knees out“ snižuje moment vnější rotace a zvyšuje addukční moment, zatímco „knees in“ upřednostňuje vnější rotátory kyčle.

2.4 Dávkování odporového tréninku

Neexistuje shoda ohledně optimálního objemu posilování, protože systematické přehledy zahrnují rozptyl 9–81 sérií týdně. Všechny zkoumané protokoly však vykazují zlepšení bolesti a funkce, což naznačuje, že existuje široké rozpětí účinných přístupů. V praxi se obvykle začíná nižším objemem (např. 2–3 tréninky týdně s přibližně 12 sériemi na sezení) a dávka se postupně zvyšuje podle tolerance. Důležitými faktory jsou dlouhodobá adherence a pozvolný nárůst zátěže, ačkoliv principy efektu cvičení nejsou stále podrobně objasněny [20,19].

2.5 Efekt edukace a srovnání cvičebních přístupů

Některé randomizované studie poukazují na to, že různé přístupy (např. zaměření na kyčel vs. koleno vs. pouhá edukace) mohou vést k podobným výsledkům, pokud je zajištěna dlouhodobá adherence a vhodné vedení pacienta. Správná edukace a komunikace tak může být jednou z klíčových složek terapie [29]. Klíčovými faktory jsou tedy systematické a dostatečně dlouho trvající posilování, doprovázené edukací, přičemž výběr cviků můžeme přizpůsobit individuálně, nikoli pouze dle "ideálních" biomechanických předpokladů[5].

2.6 Ověření kineziopatologického modelu

Almeida a kol. porovnali u žen s PFP posilování anteromediálních (adduktory, vnitřní rotátory, flexory kyčle) a posterolaterálních (abduktory, zevní rotátory, extenzory) svalů kyčle, přičemž posilování posterolaterálních svalů je považován za biomechanicky "správnou" volbu. Po 6 týdnech došlo u obou skupin k výraznému zlepšení bolesti i funkce, přičemž autoři nezaznamenali zásadní rozdíly mezi skupinami ani v patelofemorální kinematice [5]. Z toho vyplývá, že mechanizmem účinku může být spíše celkové posílení a nastavení progresivní zátěže, než změna kinematiky.

2.7 PFP vs. „špatné“ pohybové vzory

Bazett-Jones a kol. v meta-analýze 55 studií nenašli specifické, „špatné“ pohybové vzory, které by univerzálně způsobovaly PFP [22]. U jedinců s PFP se sice často objevují odlišné pohybové strategie, jako je pomalejší chůze, menší kadence nebo kratší krok, ale vyšší addukce kyčle a vnitřní rotace se neprokázaly jako spolehlivé faktory [22]. Nová guidelines zdůrazňují zejména individuálně upravený cvičební program a edukaci, s možným krátkodobým použitím vložek do bot či tejpováním kolene. Naproti tomu metody jako suchá jehla či injekce hyaluronanu nejsou rutinně doporučovány pro nedostatečné důkazy o jejich efektivitě [2].

3. Poranění předního zkříženého vazu (ACL)

3.1 Rizikové faktory a genetika

Bezkontaktní poranění ACL je u žen v týmových sportech až osmkrát častější než u mužů [3,4]. Genetika se přitom ukazuje jako významnější rizikový faktor, než se dříve předpokládalo. Pelkowski a kol. popsali případ jednovaječných dvojčat, která si přetrhla ACL prakticky současně [21]. Studie na 88 000 dvojčatech odhadla heritabilitu ruptury ACL na přibližně 69 %, přičemž rodinná anamnéza ruptury zvyšuje riziko o více než 50 % [3,4].

3.2 Prevence ACL a role biomechaniky

Preventivní programy dokážou snížit riziko poranění ACL o 40–70 %, avšak jejich efekt pravděpodobně nespočívá primárně na změně biomechaniky (například redukci valgozity kolene). Meta-analýza Limy a kol., 2023 ukazuje, že kinematika dolní končetiny se po těchto intervencích významně neliší, takže hlavním mechanismem bude spíše komplexní zlepšení síly, motorické kontroly nebo dalších faktorů [23]. Další výzkum z roku 2022, využívající přpístrojovou diagnostiku kinematiky na vzorku 791 profesionálních sportovkyň sice prokázala predikci ACL poranění nad úrovní náhody, avšak z klinického hlediska zůstává nedostačující [24].

3.3 Valgozita kolene jako rizikový faktor?

Tradiční vnímání dynamického valgu jako hlavní příčiny ruptury ACL je tedy novějšími studiemi zpochybňováno. Nilstad a kol. nezjistili u 880 elitních házenkářek a fotbalistek, že by test valgozity (například dřep na jedné noze či drop jump) dokázal předvídat budoucí poranění [25]. Krosshaug a kol. podobně nepotvrdili, že by vertikální drop jump představoval spolehlivý screeningový test pro predikci ruptury ACL [26]. Systematický přehled s metaanalýzou [27] dále ukazuje, že kolenní abdukční úhel (tzv. „valgus“) ani abdukční moment při různých pohybových úkolech nepředpovídají budoucí poranění ACL. Jinými slovy, mnoho sportovců s výraznějším valgozním postavením kolene se nezraní, zatímco u některých s minimálním valgozním postavením kolene k ruptuře přesto dojde [25,27,26]. Tyto informace ještě doplňuje fakt, že k mnohdy patologické valgozitě, pozorované při poranění ACL, dochází až po přetržení předního zkříženého vazu. K bezkontaktnímu poranění ACL dochází do 50 ms po kontaktu nohy se zemí, přičemž k pozorované valgozitě cca po 67 ms [31].

3.4 Od redukcionismu ke komplexnímu přístupu

Bittencourt a kol. zdůrazňují, že sportovní zranění vznikají z interakce mnoha faktorů, včetně biomechaniky, tréninkového objemu, únavy, stresu a genetiky. V tzv. „web of determinants“ jsou tyto faktory vzájemně provázané a neustále se mění, takže jednoduchý lineární model příčiny a následku se ukazuje jako nedostatečný [28].

4. Závěr

V případě patelofemorální bolesti se jako klíčový přístup jeví silový a koordinační trénink zaměřený na koleno i kyčel, spíše než hledání ideální biomechaniky či izolované posilování VMO. Výraznou roli hrají dlouhodobá adherence a postupné navyšování zátěže. Nové best practice guideline pro PFP zdůrazňuje právě tyto aspekty v kombinaci s korektní edukací klientů.

Poranění předního zkříženého vazu je multifaktoriální problém s výrazným vlivem genetických dispozic, avšak prevence nespočívá pouze v kontrole valgozity kolene. K efektivnímu snížení rizika je třeba komplexního přístupu zahrnujícího posilování, motorickou kontrolu, vhodné zatěžování a zohlednění psychologických i genetických faktorů. Novější výzkumy potvrzují, že opuštění redukcionistických modelů je nezbytné k pochopení spletité sítě interakcí, které vedou k muskuloskeletálním zraněním.

Literatura 

1. WILLY, Richard W., et al. Patellofemoral pain: clinical practice guidelines linked to the international classification of functioning, disability and health from the academy of orthopaedic physical therapy of the American physical therapy association. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 2019, 49(9), CPG1–CPG95.
2. NEAL, Bradley Stephen, et al. Best practice guide for patellofemoral pain based on synthesis of a systematic review, the patient voice and expert clinical reasoning. British Journal of Sports Medicine. 2024.
3. MAGNUSSON, Kristoffer, et al. High genetic contribution to anterior cruciate ligament rupture: Heritability ~69%. British Journal of Sports Medicine. 2021, 55(7), 385–389.
4. HASANI, Saman, FELLER, Julian A., WEBSTER, Kate E. Familial predisposition to anterior cruciate ligament injury: a systematic review with meta-analysis. Sports Medicine. 2022, 52(11), 2657–2668.
5. ALMEIDA, Gabriel P. L., et al. Anteromedial versus posterolateral hip musculature strengthening with dose-controlled in women with patellofemoral pain: A randomized controlled trial. Physical Therapy in Sport. 2021, 49, 149–156.
6. RATHLEFF, Michael S., et al. Is hip strength a risk factor for patellofemoral pain? A systematic review and meta-analysis. British Journal of Sports Medicine. 2014, 48(14), 1088–1088.
7. CHESTER, R., et al. The relative timing of VMO and VL in the aetiology of anterior knee pain: a systematic review and meta-analysis. BMC Musculoskeletal Disorders. 2008, 9, 64.
8. NEAL, Bradley S., et al. Risk factors for anterior knee pain in adolescents: A systematic review. BMC Musculoskeletal Disorders. 2019, 20, 359.
9. LLURDA-ALMUZARA, Luis, et al. Normative data and correlation between dynamic knee valgus and neuromuscular response among healthy active males: a cross-sectional study. Scientific Reports. 2020, 10, 18742.
10. WILCZYŃSKI, Bartosz, et al. Impact of Three Strengthening Exercises on Dynamic Knee Valgus and Balance with Poor Knee Control among Young Football Players: A Randomized Controlled Trial. Healthcare (Basel). 2021, 9(5), 558.
11. GILES, Luciana S., et al. Does quadriceps atrophy exist in individuals with patellofemoral pain? A systematic literature review with meta-analysis. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 2013, 43(11), 766–776.
12. IRISH, S. E., et al. The effect of closed-kinetic chain exercises and open-kinetic chain exercise on the muscle activity of vastus medialis oblique and vastus lateralis. Journal of Strength & Conditioning Research. 2010, 24(5), 1256–1262.
13. JABERZADEH, S., et al. The effect of altering knee position and squat depth on VMO:VL EMG ratio during squat exercises. Physiotherapy Research International. 2016, 21(3), 164–173.
14. BENNELL, Kim, et al. Effects of vastus medialis oblique retraining versus general quadriceps strengthening on vasti onset. Medicine & Science in Sports & Exercise. 2010, 42(5), 856–864.
15. KOOIKER, L., et al. Effects of physical therapist–guided quadriceps-strengthening exercises for the treatment of patellofemoral pain syndrome: a systematic review. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 2014, 44(6), 391–402.
16. CROSSLEY, Kay M., COWAN, Sonja M. Vastus medialis obliquus (VMO) retraining or graduated loading programme for patellofemoral pain: different paradigm with similar results? British Journal of Sports Medicine. 2019, 53(15), 917–917.
17. SILVA, Nathalia C., et al. Adding neuromuscular training to a strengthening program did not produce additional improvement in clinical or kinematic outcomes in women with patellofemoral pain: A blinded randomized controlled trial. Musculoskeletal Science and Practice. 2023, 63, 102720.
18. CHIU, Loren Z. F. "Knees Out" or "Knees In"? Volitional Lateral vs. Medial Hip Rotation During Barbell Squats. Journal of Strength & Conditioning Research. 2024, 38(3), 435–443.
19. OLIVEIRA, N. T., et al. Dose-response effect of lower limb resistance training volume on pain and function of women with patellofemoral pain: A systematic review and meta-regression. Physical Therapy in Sport. 2023.
20. HOLDEN, S., et al. How do hip exercises improve pain in individuals with patellofemoral pain? Secondary mediation analysis of strength and psychological factors as mechanisms. Journal of Orthopaedic & Sports Physical Therapy. 2021, 51(12), 602–610.
21. PELKOWSKI, Jesse N., et al. Seeing double: a case of ACL tears in monozygotic twin female athletes within 48 hours. Cureus. 2020, 12(3).
22. BAZETT-JONES, Dawn M., et al. Kinematic and kinetic gait characteristics in people with Patellofemoral Pain: a systematic review and Meta-analysis. Sports Medicine. 2023, 53(2), 519–547.
23. LIMA, Y., et al. Injury prevention programs fail to change most lower limb kinematics and kinetics in female team court-and-field sports: A systematic review and meta-analysis of randomised trials. Journal of Science and Medicine in Sport. 2023, 26, S102.
24. JAUHIAINEN, Susanne, et al. Predicting ACL Injury Using Machine Learning on Data From an Extensive Screening Test Battery of 880 Female Elite Athletes. PMCID: PMC9442771. 2022.
25. NILSTAD, A., et al. Kiss goodbye to the ‘kissing knees’: no association between frontal plane inward knee motion and risk of future non-contact ACL injury in elite female athletes. Sports Biomechanics. 2021, 1–15.
26. KROSSHAUG, Tron, et al. The Vertical Drop Jump Is a Poor Screening Test for ACL Injuries in Female Elite Soccer and Handball Players: A Prospective Cohort Study of 710 Athletes. American Journal of Sports Medicine. 2016.
27. CRONSTRÖM, Anna, CREABY, Mark W., AGEBERG, Eva. Do knee abduction kinematics and kinetics predict future anterior cruciate ligament injury risk? A systematic review and meta-analysis of prospective studies. BMC Musculoskeletal Disorders. 2020, 21, 563.
28. BITTENCOURT, Nelson F. N., et al. Complex systems approach for sports injuries: moving from risk factor identification to injury pattern recognition—narrative review and new concept. British Journal of Sports Medicine. 2016, 50(21), 1309–1314.
29. HOTT, Alexandra, et al. Patellofemoral pain: One year results of a randomized trial comparing hip exercise, knee exercise, or free activity. Scandinavian journal of medicine & science in sports, 2020, 30.4: 741-753.
30. HOCHREITER, Bettina, et al. Healthy knees have a highly variable patellofemoral alignment: a systematic review. Knee Surgery, SportsTraumatology, Arthroscopy, 2020, 28: 398-406.
31. BODEN, Barry P.; SHEEHAN, Frances T. Mechanism of non‐contact ACL injury: OREF Clinical Research Award 2021. Journal of OrthopaedicResearch®, 2022, 40.3: 531-540.