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關節鏡前十字韌帶(ACL)重建術 (ACL Reconstruction)
鎖住膝關節的未來:關節鏡前十字韌帶(ACL)重建術 (ACL Reconstruction) 的物理治療全攻略
台北市物理治療 專家解密,如何安全保護移植物,克服股四頭肌失能,徹底預防膝關節退化
本文大綱
前言:該疾病最常讓人困擾的症狀
您是否在運動中遭受膝關節嚴重扭傷,聽到「喀」的一聲 (audible “pop”),隨後感到膝蓋不穩定 (instability) 或「要鬆脫」(giving way),尤其在變向或旋轉時症狀更為明顯?前十字韌帶 (Anterior Cruciate Ligament, ACL) 撕裂會導致膝關節喪失本體感覺 (proprioception),造成慢性不穩定,進而提高發展膝關節骨性關節炎 (knee Osteoarthritis, OA) 的風險。若您是活躍的運動員或年輕人,關節鏡前十字韌帶重建術 (ACL Reconstruction) 通常是恢復膝關節穩定性的標準治療方法。然而,手術重建了結構,但恢復本體感覺和動態穩定性的重任,則落在專業 物理治療 上。術後嚴謹的 物理治療 是確保 ACL 移植物安全癒合、克服股四頭肌無力 (quadriceps weakness)、並成功重返競技運動的關鍵。
個案分享
李同學,20歲,是一名大學籃球校隊的主力球員。他在一次急停跳投中,因非接觸性 (noncontact) 扭傷導致右膝 ACL 完全撕裂,隨後接受了關節鏡前十字韌帶重建術,採用骨-髕腱-骨自體移植物 (BPB autograft)。術後,李同學最明顯的問題是股四頭肌 (Quadriceps) 力量喪失和膝關節僵硬。在 安健維康物理治療所,黃博靖物理治療師 依據加速復健協議 (accelerated protocol),制定了嚴謹的復健計畫。黃物理治療師強調,早期恢復完全伸直 (early restoration of full extension) 是成功的要素。在急性期,徒手治療 (Manual Therapy) 專注於髕骨鬆動術 (Patellar Mobilization) 和脛骨股骨關節鬆動 (Tibiofemoral Mobilization),並指導股四頭肌中段 (midrange quadriceps) 訓練,同時避免終端膝關節伸直 (avoiding terminal knee extension) 來保護移植物。進入功能期,治療重點轉向運動治療 (Movement Therapy),特別是感覺動作訓練 (Sensorimotor Training, SMT),以恢復 ACL 缺失的本體感覺。李同學在 台北市物理治療所 專家的監督下,積極進行擾動訓練 (Perturbation Training) 和閉鎖鏈運動 (CKC exercises),最終成功在術後 9 個月通過功能測試,重返籃球場,體現了物理治療對關節鏡前十字韌帶重建術後康復的關鍵作用。
疾病的介紹
前十字韌帶 (Anterior Cruciate Ligament, ACL) 位於膝關節內,是限制脛骨 (Tibia) 相對於股骨 (Femur) 向前平移 (anterior translation) 的主要韌帶。ACL 撕裂是一種常見的運動傷害,尤其在高風險運動中 (如籃球、足球)。
疾病定義與症狀 (Definition, Symptom and Sign)
ACL 損傷通常涉及韌帶的撕裂。ACL 具有黏彈性 (viscoelasticity) 和本體感覺受器 (proprioceptive sensors)。
常見症狀 (Symptoms) 與徵兆 (Signs):
- 聽到「爆裂聲」(Audible "Pop"):約 30%至 50% 的患者在受傷時聽到聲音。
- 血腫 (Hemarthrosis) / 腫脹:通常在受傷後數小時內出現中度至重度積液。
- 不穩定感:患者感覺膝關節「鬆脫」(giving way),尤其在進行切割 (cutting) 或旋轉活動時。
- 活動度受限:可能因為疼痛、膕旁肌痙攣 (hamstring spasm) 或半月板病變 (meniscal pathology) 而受限。
疾病的分級與手術適應症
ACL 損傷主要根據臨床穩定性和患者活動水平來決定治療方案。
- ACL 缺乏膝蓋 (ACL-Deficient Knee, ACL-D):ACL 撕裂後膝關節長期不穩定。
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「應對者」與「非應對者」(Copers vs. Non-Copers):
潛在應對者 (Potential Copers):經篩檢後被認為具有足夠的動態膝關節穩定性 (dynamic knee stability),有潛力通過非手術治療重返高水平活動。
潛在非應對者 (Potential Non-Copers):被認為動態穩定性差,建議考慮手術治療。 -
手術適應症:
- 活躍的患者若有膝關節不穩定症狀,通常建議進行關節鏡前十字韌帶重建術。
- 合併其他韌帶損傷(如內側副韌帶 Grade III 撕裂)時,通常也建議早期進行 ACL 重建。
疾病所在位置的解剖與關節的生物力學與肌動學
膝關節 (Knee Joint) 是人體最大的關節,ACL 作為關節內韌帶,是其穩定的核心。ACL 重建術的成功取決於恢復韌帶的機械性和本體感覺功能。
相關解剖結構與功能
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前十字韌帶 (ACL):由兩束主要纖維組成:
前內側束 (Anteromedial Bundle, AM):在膝關節屈曲 (flexion) 時拉緊。
後外側束 (Posterolateral Bundle, PL):在膝關節伸直 (extension) 時拉緊。
本體感覺:ACL 含有本體感覺受器,對膝關節穩定性具有重要的本體感覺作用 (proprioceptive role)。ACL 受損會導致傳入信息 (afferent information) 喪失,影響肌肉功能。 -
主要肌群:
股四頭肌 (Quadriceps):負責膝關節伸直。其收縮會產生脛骨向前平移 (anterior tibial translation) 的傾向,對 ACL 施加應力。
膕旁肌 (Hamstrings):負責膝關節屈曲。其收縮在股四頭肌收縮時提供主動穩定 (active stabilization),限制脛骨向前平移。
關節的生物力學與肌動學
ACL 重建後的生物力學主要圍繞移植物保護和動作控制展開。
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移植物保護原則:ACL 重建後的康復協議必須最小化任何涉及脛骨向前平移的股四頭肌活動。
- 這意味著應使用中段範圍 (midrange) 的股四頭肌訓練,並避免終端膝關節伸直 (terminal knee extension) 訓練。
- 膕旁肌強化是必不可少的,因為它可以提供主動穩定性,對抗股四頭肌活動引起的脛骨向前剪力 (anterior shear force)。
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開鎖鏈 (OKC) 與閉鎖鏈 (CKC) 運動:
閉鎖鏈運動 (Closed Kinetic Chain, CKC):遠端肢體固定(如深蹲、腿舉)。CKC 運動因其壓縮性 (compressive nature) 的載荷,產生的脛骨向前平移、剪力和牽引力 (distraction forces) 最小。研究顯示 CKC 訓練對 ACL 重建患者在早期復健具有優勢或產生更好的結果。
開鎖鏈運動 (Open Kinetic Chain, OKC):遠端肢體自由移動(如腿部伸展)。OKC 在某些角度(特別是 0°至 45° 伸直範圍)會對 ACL 移植物產生較大張力。
物理治療強調兩者的適當組合,但在早期康復中,CKC 運動是優先選擇。 -
動作系統缺陷 (Movement System Impairment):疼痛或損傷通常是運動不精確 (imprecise movement) 或對位不良 (malalignment) 造成的壓力所致。
黃博靖物理治療師 提醒,必須解決下肢姿勢在接觸地面時的異常,例如膝外翻力矩 (knee valgus moment),以及脛骨股骨旋轉 (tibiofemoral rotation) 異常。
患者可能出現膝過度伸直綜合症 (Knee Hyperextension Syndrome, Khext) 或脛骨股骨旋轉伴隨外翻綜合症 (TFRVal),這會增加膝關節不穩定性和 OA 風險。
疾病的自我檢查方式
ACL 損傷的急性檢查應由醫療專業人員執行。術後自我檢查則關注穩定性和動作模式的恢復。
- 拉希曼測試 (Lachman Test):在急性膝蓋受傷時,拉希曼測試 (Lachman Test) 是 ACL 破裂最敏感 (most sensitive) 的測試。
- 樞軸轉移測試 (Pivot-Shift Test):樞軸轉移測試在急性膝蓋受傷時,是 ACL 破裂最具特異性 (most specific) 的測試。在麻醉下進行,可以提高診斷的準確性。
- 功能性測試 (Functional Testing):在後期復健中,專業 物理治療師 會使用跳躍測試 (hop tests) 和股四頭肌力量指數 (Quadriceps Index) 來評估功能狀態和重返運動的標準。
需要鑑別診斷的其他疾病:
- 半月板損傷 (Meniscal Tear):常與 ACL 撕裂合併發生。
- 內側副韌帶 (Medial Collateral Ligament, MCL) 損傷:常見的合併損傷。
- 後十字韌帶 (Posterior Cruciate Ligament, PCL) 撕裂:需通過後抽屜測試 (Posterior Drawer's Test) 鑑別。
- 頸椎或腰椎神經根病變:神經根壓迫可能導致下肢無力,但缺乏膝關節不穩定症狀。如有疑問,請諮詢專業醫療人員。
常見的引發該疾病的原因
前十字韌帶 (ACL) 損傷主要由高強度的非接觸性創傷 (noncontact trauma) 引起,通常與下肢生物力學缺陷相關。
生物力學、運動模式與神經控制缺陷
- 非接觸性傷害機制 (Noncontact Injury Mechanism):大多數 ACL 撕裂發生在快速減速 (rapid deceleration) 或旋轉力 (rotational force) 作用於膝關節時。常見於籃球、足球等需要切割 (cutting) 動作的運動。
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下肢姿勢與膝外翻 (Lower Extremity Posture and Valgus):
膝外翻力矩 (Knee Valgus Moment):研究表明,下肢在接觸地面時的姿勢 (posture at contact) 與膝外翻力矩高峰值有關,而膝外翻是導致 ACL 非接觸性損傷的關鍵因素之一。
脛骨股骨旋轉 (Tibiofemoral Rotation):ACL 損傷通常伴隨異常的膝關節旋轉運動 (abnormal rotational knee motion)。 - 神經肌肉控制缺陷 (Neuromuscular Control Deficits)ACL 撕裂會導致本體感覺傳入信息 (afferent input) 喪失,進而影響理想的肌肉功能。
- 核心穩定缺陷 (Core Stability Deficits):研究指出軀幹神經肌肉控制缺陷可以預測膝關節損傷風險。
- 肌肉失衡:ACL 損傷的復健失敗常與股四頭肌無力有關。股四頭肌和膕旁肌之間的同步性 (synchronicity) 和協同收縮 (co-contraction) 異常會增加 ACL 移植物的應力。
- 運動疲勞 (Fatigue):肌肉疲勞可能會影響膝關節本體感覺和動態穩定性,增加受傷風險。
- 動作系統缺陷:根據 Sahrmann 的理論,ACL 損傷可能與膝關節的運動不精確有關。患者可能表現出膝過度伸直綜合症 (Khext) 或脛骨股骨旋轉 (TFR)。例如,在單腿站立時,膝關節可能出現過度伸直 (hyperextends) 和內旋 (medially rotates)。
手術方式
關節鏡前十字韌帶重建術 (ACL Reconstruction) 是將撕裂的 ACL 以移植物 (graft) 取代,以恢復膝關節的解剖結構 (anatomic structure) 和功能。
| 手術方式 (Surgical Method) | 描述 (Description) | 優點 (Advantages) | 缺點 (Disadvantages) |
|---|---|---|---|
| 骨-髕腱-骨自體移植物 (BPB Autograft) | 取患者自身髕腱 (Patellar Tendon) 中間部分連帶兩端骨塊。 | 曾被視為黃金標準 (gold standard);骨-骨癒合速度快。 | 術後髕骨疼痛 (patellar pain) 發生率較高;供體部位發病率 (morbidity)。 |
| 膕旁肌腱自體移植物 (Hamstring Autograft) | 取半腱肌 (Semitendinosus) 和/或股薄肌 (Gracilis) 肌腱。 | 供體部位發病率和術後髕骨疼痛較低。 | 早期可能影響膕旁肌力量;可能造成大腿後側神經痛。 |
| 單束重建 vs. 雙束重建 (Single vs. Double Bundle) | 雙束重建試圖重建 ACL 的 AM 和 PL 兩束。 | 雙束重建顯示出更好的前向和旋轉穩定性 (anterior and rotational stability)。 | 技術要求高,可能增加手術複雜性。 |
| 異體移植物 (Allograft) | 使用屍體組織。 | 避免自體組織取用 (harvesting) 的供體部位發病率。 | 移植物整合和癒合速度可能較慢,有疾病傳播風險。 |
物理治療的流程
關節鏡前十字韌帶重建術 (ACL Reconstruction) 的 物理治療 是一個長期的過程,可能需要長達一年才能重返全部活動。復健的成功取決於遵循一個基準導向 (criterion-based) 的漸進計畫,並將移植物保護和動作模式矯正作為核心。
第一階段:急性與最大保護期 (Phase I: Acute Protective Phase, Weeks 0-4)
目標: 疼痛與腫脹控制,恢復完全伸直 (full extension),早期恢復關節活動度 (ROM),啟動股四頭肌。
徒手治療 (Manual Therapy):
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疼痛與腫脹控制:使用冰敷 (Cryotherapy)、壓迫包紮 (compressive wraps) 和抬高 (elevation)。
電療 (Electrotherapeutic modalities) 和超音波 (ultrasound) 僅在初期疼痛管理中極少使用。 -
早期活動度恢復:
髕骨鬆動術 (Patellar Mobilization):物理治療師 進行或指導患者自我鬆動髕骨,以預防關節僵硬。
脛股關節鬆動術 (Tibiofemoral Mobilization):使用關節鬆動術來改善伸直,預防關節囊攣縮。
動作治療 (Movement Therapy) - PROM/AAROM/初期肌力
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活動度訓練 (ROM):
描述動作:利用自我輔助活動 (S-AROM),如手杖或滑板 (skate board) 練習屈曲 (flexion) 和伸直 (extension)。
目標:早期恢復完全伸直 (full extension) 至關重要。使用俯臥懸吊 (prone hangs) 或伸展板 (extension boards) 來幫助伸直不足。 -
股四頭肌啟動:
動作:進行股四頭肌等長收縮 (quadriceps isometrics)。
保護原則:應使用中段範圍 (midrange) 的訓練,避免終端膝關節伸直(例如,避免 0°至 45° 的 OKC 腿部伸展)。 -
膕旁肌啟動:
動作:進行膕旁肌的等長收縮或輕柔屈曲訓練,因為膕旁肌收縮有助於限制脛骨向前平移。
第二階段:亞急性恢復期與穩定啟動期 (Phase II: Subacute Activation Phase, Weeks 4-12)
目標: 恢復全範圍 ROM,正常步態,開始閉鎖鏈 (CKC) 強化訓練,消除激痛點。
徒手治療 (Manual Therapy):
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軟組織鬆解:處理因代償或受傷引起的膕旁肌和股四頭肌上的激痛點 (Trigger Points, TrPs)。
對疤痕組織 (Scar Tissue) 進行徒手鬆解,以防沾黏 (adhesions)。 - 關節鬆動術:持續使用關節鬆動術改善膝屈曲 (knee flexion) 和伸直,特別是解決可能存在的髕骨股骨 (Patellofemoral) 問題。
動作治療 (Movement Therapy) - CKC 優先與進階肌力
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閉鎖鏈強化 (CKC Strengthening):
動作:開始漸進式負重訓練,例如微蹲 (mini-squats)、腿舉 (leg press)、靠牆滑行 (wall slides)。
發力點:在 CKC 訓練中,股四頭肌收縮時會產生膕旁肌的協同收縮 (hamstring muscle cocontraction),這有助於減輕 ACL 移植物的應變,並提供穩定。 -
膕旁肌強化:
動作:增加膕旁肌離心收縮 (eccentric exercise) 訓練。
保護原則:確保膕旁肌力量達到或優於健側股四頭肌力量的 70%。 -
步態再教育 (Gait Re-education):
動作:進行步態訓練,糾正可能存在的膝關節內旋 (tibiofemoral rotation) 或外翻 (valgus) 趨勢。
第三階段:晚期與功能性期 (Phase III: Late/Functional Phase, Weeks 12+)
目標: 恢復最大肌力、耐力、動態穩定性,重返運動場景的訓練。
動作治療 (Movement Therapy) - 神經肌肉與功能整合
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感覺動作訓練 (Sensorimotor Training, SMT):
動作:進行單腿平衡和本體感覺訓練 (proprioceptive drills)。在不穩定表面上進行平衡訓練。
優勢:SMT 被認為比單純的力量訓練更能有效恢復 ACL 損傷後的神經肌肉功能。 -
擾動訓練 (Perturbation Training):
動作:在穩定/不穩定表面上,物理治療師 對膝關節施加小而快速的推動 (small, rapid pushes)。
優勢:擾動訓練可以刺激膝關節韌帶和關節囊的機械感受器 (mechanical receptors),增強肌肉協同收縮,改善動態穩定性。 -
功能性訓練:
動作:進行跳躍訓練 (plyometric exercises)、折返跑 (sidestepping) 和跑步 (jogging)。
標準:肌力需達到健側的 85% 或更高;功能性測試(如單腿跳躍)需達到健側的 85% 或更高。 - 動作模式矯正 (Movement Pattern Correction):根據 Sahrmann 的理論,持續矯正患者在單腿站立或上台階時出現的膝過度伸直 (Khext) 或脛骨股骨旋轉等不精確運動。這對於預防長期 OA 至關重要。
疾病的自我檢查方式
ACL 重建後的自我保健應關注力量平衡和 ROM 的維持。
- 早期伸直維持:確認膝關節能夠完全伸直(或接近健側的 0°至 5° 過度伸直)。這是防止髕股疼痛 (patellofemoral pain) 和關節僵硬 (arthrofibrosis) 的關鍵。
- 股四頭肌力量檢查:若股四頭肌力量仍顯著弱於健側,則需要加強訓練。
- 肌筋膜激痛點 (TrP) 處理:使用按摩小球或泡棉滾筒對股四頭肌和膕旁肌的激痛點 (TrPs) 進行壓力釋放 (pressure release)。
伸展與按摩方法
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膕旁肌伸展 (Hamstring Stretching):
方法:坐姿或仰臥位,進行繩索輔助伸展 (heel cord stretching)。 -
股四頭肌/股直肌伸展:
方法:側躺或站立,輕柔拉伸股四頭肌,以維持肌腱長度。 - 泡棉滾筒:針對下肢(如股內收肌 Adductor、股四頭肌)進行筋膜放鬆,改善長度-張力關係。
採用正確的姿勢、運動與動作來協助恢復
關節鏡前十字韌帶重建術 (ACL Reconstruction) 術後,患者必須將正確的動作模式轉化為習慣 (habits),以防止膝外翻和過度伸直等動作系統缺陷。
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矯正靜態姿勢與核心穩定
姿勢是維持膝關節穩定性的基礎。
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核心穩定 (Core Stabilization):
維持姿勢:訓練核心穩定肌群,因為軀幹的穩定性與膝關節損傷風險密切相關。
發力點:啟動腹橫肌和多裂肌 (Multifidus),這對於維持腰骨盆系統 (Lumbopelvic System) 的中立位至關重要。 -
膝過度伸直 (Genu Recurvatum/Kneext) 的矯正:
維持姿勢:在站立時,避免膝關節鎖死在過度伸直位置。
發力點:主動啟動膕旁肌和比目魚肌 (Soleus),防止膝關節鎖在伸直位。 -
步態再教育 (Gait Retraining):
原則:矯正異常的動態額狀面肢體對位 (dynamic frontal plane limb alignment)。
動作矯正:應指導患者減少步態異常 (gait alterations),例如過度的內翻或內旋。 - Sahrmann 動作矯正 (Movement Correction):如果患者在上樓梯時,傾向於膝蓋向後移動以與身體對齊 (brings the knee back to meet the body),而不是身體向上移動至膝蓋 (the body up to the knee),則需要矯正這種不精確的運動 (imprecise movement)。
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核心穩定 (Core Stabilization):
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動態運動模式矯正
ACL 重建術後的功能性訓練應優先考慮閉鎖鏈運動 (CKC)。
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閉鎖鏈優先原則:
動作本身:進行弓箭步 (Lunges)、台階上下 (Step-ups) 和深蹲。
發力點:在進行深蹲等動作時,確保膝蓋對齊第二腳趾,避免膝蓋向內側塌陷(膝外翻)。
避免代償:避免在早期過度進行開鎖鏈 (OKC) 腿部伸展,特別是在終端伸直角度,因為這會對新移植物施加過大張力。
在訓練中,必須防止軀幹過度前傾 (leaning forward) 或搖擺 (swaying)。
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閉鎖鏈優先原則:
物理治療師的小叮嚀
關節鏡前十字韌帶重建術 (ACL Reconstruction) 的成功不僅取決於手術的精確性,更在於術後復健的成功。
- 早期目標:黃博靖物理治療師 強調,早期恢復完全伸直 (full extension) 是成功的先決條件 (imperative),這有助於減少髕股疼痛和關節僵硬的風險。
- 神經肌肉控制:ACL 損傷會導致本體感覺喪失。因此,復健必須包括感覺動作訓練 (SMT) 和擾動訓練 (Perturbation Training),以重建動態膝穩定性。
- 動力鏈與姿勢:即使 ACL 已重建,如果患者仍然存在脛骨股骨旋轉或膝過度伸直等動作系統缺陷,仍會增加膝關節 OA 的風險。
尋求 台北市物理治療 專業協助,確保您的復健計畫是基於實證 (evidence-based) 和個性化,安全重返運動。
問與答
Q1: ACL 重建術後多久可以重返競技運動 (Return to Play, RTP)?
A1: 由於移植物需時間成熟,通常需要 9 至 12 個月或更久,且需通過功能性測試(肌力、跳躍能力需達健側 85%)。
Q2: 髕腱移植物 (BPB) 和膕旁肌腱移植物 (Hamstring) 哪個更好?
A2: BPB 曾是黃金標準,但膕旁肌腱組術後髕股疼痛發生率較低,兩者各有優缺點,取決於患者需求。
Q3: 什麼是「閉鎖鏈運動」(CKC)?為什麼它在早期復健中更安全?
A3: 閉鎖鏈運動是肢體遠端固定的運動,因其壓縮性,產生的脛骨向前平移力和剪力最小,能保護移植物。
Q4: 術後使用護具 (Brace) 是否有必要?
A4: 功能性護具 (Functional Bracing) 的益處在現有實證中尚未得到充分支持,但早期可能使用復健護具來限制 ROM。
Q5: ACL 重建能預防膝關節骨性關節炎 (OA) 嗎?
A5: 儘管重建可恢復穩定,但科學證據無法證明 ACL 重建能減少未來 OA 的發生率。
Q6: 什麼是「擾動訓練」(Perturbation Training)?
A6: 是對膝關節施加意外推力或載荷的訓練,旨在刺激韌帶和關節囊的機械感受器,重建神經肌肉控制。
Q7: 什麼是 ACL 重建後最常見的問題?
A7: 最常見的問題包括股四頭肌無力、髕骨刺激、屈曲攣縮和關節僵硬。
專業協助
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- 精準的移植物保護:嚴格遵循加速復健協議,確保早期恢復完全伸直 和閉鎖鏈訓練的優先性。
- 神經肌肉控制重建:應用感覺動作訓練 (SMT) 和擾動訓練,彌補 ACL 撕裂造成的本體感覺缺失。
- 動作系統矯正:透過矯正膝過度伸直和脛股旋轉等運動系統缺陷,減少關節異常應力,預防長期退化。
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參考資料
- Assessment and Treatment of Muscle Imbalance
- Brukner & Khan’s Clinical Sports Medicine
- Evidence-based Orthopedics
- Integrated sports massage therapy
- Magee 6 Orthopedic Physical Assessment
- Management of Common Musculoskeletal Disorders by Hertling
- Myofascial Pain and Dysfunction The Trigger Point Manual 3th
- NASM-Essentials-of-Corrective-Exercise-Training
- Netter’s Sports Medicine
- Orthopaedic Physical Therapy
- Sports Injuries: Prevention, Diagnosis, Treatment and Rehabilitation
- Textbook of Orthopedics and Trauma (4 Volumes)
- Therapeutic Exercise Foundations and Techniques 6thMovement_System
- essentials-of-physical-medicine-and-rehabilitation-musculoskeletal-disorders-pain-and-rehabilitation-4e-2018
- kinesiology_of_the_musculoskeletal_system
- kinetic-control
- neuromuscular rehabilitation in manual and physical therapies
- Sports-Specific Rehabilitation