康復醫(yī)學相關基礎

第二章

康復醫(yī)學相關基礎第一章

第一節(jié)人體運動學

第二節(jié)骨與關節(jié)生物力學

第三節(jié)運動對機體的影響第四節(jié)神經學基礎

人體運動學第一節(jié)第一節(jié)1.humankinesiology

人體運動學2.起源于希臘語的“運動（kinesis）”和“研究（logy）”主要研究的是在外力的作用下，身體位置、速度、加速度間的相互關系身體的運動形式有平移和旋轉一、定義2.旋轉旋轉軸的位置在旋轉主體中位移為零的部位，對于肢體或軀干，旋轉軸的位置就在關節(jié)上或關節(jié)附近1.平移是指身體所有部位進行的平行的、同一方向的移動，平移可以在直線或曲線方向進行，如人在行走時，頭的某一點在平移的同時，隨著步態(tài)上下的動作呈現(xiàn)一種波浪式的曲線運動身體的運動形式1.運動面矢狀面、冠狀面、水平面2.旋轉軸骨骼會在一個與旋轉軸垂直的平面內圍繞關節(jié)旋轉，而軸的位置就在關節(jié)的凸面二、骨骼運動學3.關節(jié)運動開鏈運動、閉鏈運動開鏈or閉鏈開鏈or閉鏈開鏈運動（OKC）閉鏈運動（CKC）遠端肢體運動遠端肢體保持固定單一的關節(jié)運動，附近關節(jié)無運動多關節(jié)運動、附近關節(jié)有運動只有關節(jié)遠端的身體活動運動關節(jié)的近端和遠端肢體都有活動只有主動肌收縮運動關節(jié)的近端和遠端多肌群收縮較少出現(xiàn)身體重量作為負重參與運動很多時候身體重量作為負重參與阻力作用在運動肢體遠端阻力同時作用于多個運動關節(jié)動作相對簡單、容易掌握動作相對不容易掌握、用于早期康復針對性訓練、刺激目標肌肉參與運動的目標肌肉較多1.關節(jié)的形態(tài)關節(jié)的運動學是指關節(jié)面的活動，大多數(shù)關節(jié)面都有一些彎曲，即其中一面相對凸起，另一面相對凹陷，這種凹凸的連接可以增加關節(jié)接觸面積、增強吻合度，起到穩(wěn)定關節(jié)的作用三、關節(jié)運動學三、關節(jié)運動學2.關節(jié)面的基本運動滾動是指一個旋轉關節(jié)面上的多點與另一關節(jié)面上的多點相接觸滑動是指一個關節(jié)面上的單個點與另一關節(jié)面上的多個點相接觸轉動是指一個關節(jié)面上的單個點在另一關節(jié)面的單個點上的旋轉3.關節(jié)運動的原理（1）凹凸原則凸面對凹面的運動而言，凸面的滾動與滑動的方向相反凹面對凸面運動而言，凸面的滾動與滑動的方向相同滾動的凸面一般都會伴有反方向的滑動（2）滾動-滑動與旋轉組合三、關節(jié)運動學凹凸原則?????121.作用于人體的力內力：是指人體內部各種組織器官相互作用的力。其中最重要的是肌肉收縮所產生的主動拉力，這是維持人體姿勢和產生運動的動力；其次是各種組織器官的被動阻力四、動力學外力：是指外界環(huán)境作用于人體的力重力機械的其他阻力靜力支撐反作用力動力支撐反作用力摩擦力流體作用力作用力2.人體的力學杠桿四、動力學第一類杠桿：支點位于力點與阻力點之間第二類杠桿：阻力點位于力點和支點之間第三類杠桿：力點位于阻力點和支點之間骨與關節(jié)生物力學第一節(jié)第二節(jié)1.剛度剛度定義了骨的特征，使滑膜關節(jié)表面有精確的形狀，在荷載作用下變形很小，并使肌肉拉動骨時產生快速運動。如果骨的剛度下降，快速的肌肉收縮則會導致彎曲，并減緩肢體的角運動一、骨骼的生物力學生物力學：是研究生物體內力學問題的科學，它是力學、生物學、醫(yī)學等學科相互滲透的學科一、骨骼的生物力學

骨骼載荷-變形關系：骨皮質剛度大，能承受較大應力，但應變較小。對骨松質來說，較小的應力就可產生較大的變形(即應變)，強度和剛度是骨的重要力學性能，以長骨為例，當其在載荷下發(fā)生變形的時候，可得到一條載荷變形曲線。從生物力學觀點看，骨折是由應力和功能分布不均勻所引起。一、骨骼的生物力學不同載荷方式下的骨特征：力和力矩能多從不同方向作用于物體，產生拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉及復合載荷。休內骨受到所有這些載荷作用造成骨內部產生形變效應。一、骨骼的生物力學拉伸：可看做很多微小的背高物體切面的力。在拉伸負載作用下,骨骼有延長和收窄的趨勢，如單杠懸重時上肢骨的受力。在臨床上，張力性骨折常見于松質骨比例較高的骨。撕脫性骨折！一、骨骼的生物力學壓縮：可以看做是很多微小的指向物體切面的力，最大的壓應力發(fā)生在與載荷方向垂直的平面上。在壓縮負載的作用下，骨骼有縮短和增寬的趨勢，如舉重舉起后上肢骨和下肢骨的受力。壓縮性骨折常見于哪一類骨骼？臨床上，壓縮骨折通常見于受到高強度壓縮力的椎骨，在老年人中最多見。關節(jié)周圍肌肉強烈收縮也可以導致關節(jié)壓縮性骨折。一、骨骼的生物力學剪切：相當于很多小的力作用于與載荷方向平行的物體切面上。受剪切作用的骨骼內部會發(fā)生角變形，出于物體內部平面導航的直角會轉變?yōu)殁g角或銳角。骨骼受到拉伸或壓縮時，總會產生剪切應力。如人體運動小腿制動時，股骨髁在脛骨平臺上的滑動產生剪切應力。在壓縮、拉伸和剪切載荷下，成人皮質骨表現(xiàn)出不同的極限應力。皮質骨承受壓縮的應力(約190MPa)要大于承受拉伸的應力(約130MPa)和剪切應力(約70MPa)。臨床生物力學表現(xiàn)為，壓縮應力通常導致壓縮穩(wěn)定性骨折，而扭轉應力導致較嚴重骨折。一、骨骼的生物力學彎曲：受到彎曲負荷時，它同時受到壓縮和拉伸兩種應力。拉伸應力和應變作用于中性軸的一側,而壓縮和應變作用于中性軸的另一側。由于骨的幾何形狀不對稱，故應力分布不均勻?？淝煞譃槿c彎曲或四點彎曲，兩種受力導致的穹曲形變都可見于臨床，尤其是長骨骨折。一、骨骼的生物力學扭轉：載荷作用于物體造成結構沿著軸線發(fā)生扭曲，在物體內部產生扭矩。最大剪切應力分布在與物體中性軸平行和垂直的平面上，如擲鐵餅出手時支撐腿的受力。最大張應力和壓應力分布于物體中性軸的對角線平面上。在扭轉力作用下，骨首先是在剪切力作用下發(fā)生骨折。一、骨骼的生物力學復合載荷：雖然每種載荷方式分別存在，由于骨持續(xù)受到多種不確定性的載荷和骨骼的幾何形狀不規(guī)則，所以很少只受到一種力的作用。一、骨骼的生物力學骨的重建：骨有重建能力，通過改變其大小、形狀和結構來適應外界的力學要求。這種骨能夠隨著應力的作用水平而獲得或丟失松質骨和(或)皮質骨，說明機械應力能夠影響和調節(jié)骨的重建活動。骨骼肌的活動或重力都能對骨骼進行加載作用。骨量和身體的重量成正比關系，身體越重，對應的骨量就越多。廢用和活動減少狀態(tài)對骨骼是有害的。臥床休息能造成每周丟失約1%的骨量。部分或完全制動狀態(tài),會導致骨膜和骨膜下骨吸收及骨力學性能下降(強度和剛度)。骨折后用于固定骨折部位的植入物在骨折愈合后也會降低骨的強度和剛度。1.應力

刺激對骨的強度和功能的維持有積極的意義負重對維持骨小梁的連續(xù)性、提高交叉區(qū)面積起著重要作用，施加于骨組織上的機械應力可引起骨骼的變形，這種變形導致成骨細胞活性增加，破骨細胞活性減弱2.自適應重構

骨骼組織通常能夠適應它們的機械性能，以配合施加給它們的力。這個原則稱為沃夫定律（Wolff’sLaw）二、應力對骨生長的作用

骨折愈合后的機械力學特性依賴于愈合骨痂的物理特性和幾何特性，骨強度的恢復與連接骨折塊的新骨形成的數(shù)量密切相關，骨痂的強度與其鈣的含量有關

在骨折愈合早期，骨折處形成的肉芽組織能很好地耐受骨折塊間的應力變化

在修復過程中，細胞的類型和性質決定了骨折的穩(wěn)定性，在骨折斷端緊密連接機械穩(wěn)定性的情況下，軟骨形成的數(shù)量極少，但由于存在哈弗系統(tǒng)直接塑形愈合的作用，會在骨折斷端間形成一層薄骨痂。而在骨折斷端未獲得機械穩(wěn)定性時，早期的骨痂不能在斷端間形成橋接，而是形成豐富的軟骨骨痂，這些骨痂隨穩(wěn)定性的加強，通過軟骨內骨化轉變成骨

在軟骨骨痂鈣化的過程中，如果骨折間隙較大，并且不具備足夠的穩(wěn)定性，那么由于纖維組織的存在，纖維軟骨骨痂不能轉變?yōu)槌晒切怨丘杞M織，則會發(fā)生骨折不愈合三、骨痂的生物力學1.關節(jié)軟骨的結構與構成

關節(jié)軟骨是組成活動關節(jié)面的有彈性的負重組織，可減少關節(jié)面在滑動中的摩擦，具有潤滑和耐磨的特性，并有吸收機械震蕩、傳導負荷至軟骨下骨的作用

關節(jié)軟骨主要由大量的細胞外基質和散在分布的高度特異細胞（軟骨細胞）組成，基質的主要成分是水、蛋白多糖和膠原，并有少量的糖蛋白和其他蛋白，這些成分構成了關節(jié)軟骨獨特而復雜的力學特性

關節(jié)結構的變化會改變關節(jié)承載和力的傳遞方式，改變關節(jié)的潤滑度可改變關節(jié)軟骨的生理狀態(tài)四、關節(jié)軟骨的生物力學2.關節(jié)的潤滑關節(jié)滑液關節(jié)的潤滑有兩種基本形式：液膜潤滑和邊界潤滑軟骨內間隙液增壓形成了混合潤滑模式?；旌蠞櫥档土岁P節(jié)的摩擦和磨損四、關節(jié)軟骨的生物力學3.軟骨的生物力學特性軟骨結構中的膠原、蛋白多糖與其他成分組成一種強大的、耐疲勞的、堅韌的固體基質，以承擔關節(jié)活動時產生的壓力和張力，關節(jié)軟骨有獨特的生物力學特性

關節(jié)結構的破壞，如半月板和韌帶的撕裂，都將改變關節(jié)面應力的大小，與關節(jié)不穩(wěn)和軟骨的生化改變密切相關4.關節(jié)面的運動

關節(jié)面的組成有多種，但這些表面的大部分區(qū)域在某一位置上精確地適應，這稱為緊密充填（close-packedposition），在此狀態(tài)關節(jié)最穩(wěn)固四、關節(jié)軟骨的生物力學1.?前負荷：是指肌內收縮前已存在的負荷，與肌內的初長度關系密切。

初長度：在一定范圍內，肌內的初長度與肌張力呈正變關系，但是超過該限度則成反變關系。

最適初長度：肌內處于最適初長度時收縮產生的張力最大，收縮速度最快，做功的效率也最高。影響骨骼肌收縮的主要因素有：前負荷(preload)后負荷(afterload)和肌肉的收縮力五、肌肉的生物力學2.?后負荷：肌肉開始收縮時承受的負荷。等張收縮等速收縮3.肌肉收縮力：（1）肌肉的橫截面積（2）肌肉的初長度，肌肉牽拉至靜息時的1.2倍，肌力最大（3）肌肉的募集，運動單位（4）肌纖維走向與肌腱長軸的關系.......影響骨骼肌收縮的主要因素有：前負荷(preload)后負荷(afterload)和肌肉的收縮力五、肌肉的生物力學1.?原動肌在運動的發(fā)動和維持中一直起主動作用的肌肉稱原動肌2.?拮抗肌指與運動方向完全相反或發(fā)動和維持相反運動的肌肉。原動肌收縮時，拮抗肌協(xié)調地放松或做適當?shù)碾x心收縮，以保持關節(jié)活動的穩(wěn)定性，增加動作的精確性，并能防止關節(jié)損傷。如在屈肘運動中，肱二頭肌是原動肌而肱三頭肌是拮抗肌3.?固定肌為了發(fā)揮原動肌對肢體的動力作用，需將肌肉近端附著的骨骼充分固定，起這一作用的肌肉為固定肌。如在肩關節(jié)，當臂下垂時，岡上肌起固定作用4.?協(xié)同肌一塊原動肌跨過一個單軸關節(jié)可產生單一運動，多個原動肌跨過多軸或多個關節(jié)，就能產生復雜的運動，這就需要其他肌肉收縮來消除某些因素，這些肌肉可輔助完成某些動作，稱為協(xié)同肌（一）肌肉的分型五、肌肉的生物力學肌肉的收縮形式五、肌肉的生物力學等張收縮等長收縮等速收縮肌肉收縮時，整個肌纖維的長度發(fā)生改變收縮時，整個肌纖維的長度基本不變收縮時產生的張力可變張力基本不變所做功表現(xiàn)為肌張力關節(jié)的運動速度是不變的可產生關節(jié)的運動不產生關節(jié)的運動增高1.骨-肌腱-肌肉的結構性質依賴于肌腱本身、肌腱與骨附著處、肌腱肌肉交界處三者的力學性質（一）肌腱和韌帶的拉伸特性3.蠕變-應力松弛曲線組織因持續(xù)受到特定載荷而隨時間延長發(fā)生的拉伸過程，稱為蠕變組織因受到持續(xù)拉伸而隨時間延長發(fā)生應力減小的過程，稱應力松弛六、肌腱和韌帶的生物力學2.黏彈性（二）影響肌腱和韌帶力學的因素1.解剖部位六、肌腱和韌帶的生物力學2.鍛煉和固定3.年齡在嚴重的急性損傷中，神經纖維的機械形變是引起神經病理改變的原因在慢性卡壓中，缺血則成為損傷發(fā)生的主要因素遲發(fā)的效應包括水腫、出血、神經纖維變性以及導致神經滑動減少的粘連（一）神經卡壓的生物學變化七、周圍神經損傷的生物力學七、周圍神經損傷的生物力學神經拉長

神經束牽拉（Ⅰ度損傷）

神經纖維斷裂（Ⅱ度損傷）

神經內管斷裂（Ⅲ度損傷）

神經束膜撕裂（Ⅳ度損傷）

神經外膜撕脫和神經的連續(xù)性喪失（Ⅴ度損傷）（二）神經牽拉的生物力學運動對機體的影響第一節(jié)第三節(jié)循環(huán)調節(jié)心率調節(jié)血壓調節(jié)心血管功能調節(jié)（一）運動對心血管系統(tǒng)的影響一、運動的生理效應增加呼吸容量改善肺組織的彈性和順應性（二）運動對呼吸系統(tǒng)的調節(jié)一、運動的生理效應（三）運動對肌纖維的影響

在一定條件下不同肌纖維的類型可發(fā)生轉變。運動訓練可使運動單位成分發(fā)生適應性的轉變，這種可塑性使肌纖維在形態(tài)學和功能上均隨所受的刺激不同而發(fā)生相應的變化力量訓練：力量大和重復次數(shù)少的訓練可增加肌肉力量耐力訓練：耐力訓練令肌肉產生適應性變化，主要是肌肉能量供應的改變。耐力訓練對肌纖維內線粒體的影響比較明顯，線粒體的數(shù)量和密度隨訓練的增加而增加爆發(fā)力訓練：無氧訓練所產生的人體適應性變化主要表現(xiàn)為磷酸肌酸儲存量的增加（四）運動對骨骼肌的影響一、運動的生理效應（五）運動對關節(jié)代謝的影響（六）運動對骨代謝的影響（七）運動對肌腱的影響（八）運動對脂代謝的影響（九）運動對中樞神經系統(tǒng)的影響一、運動的生理效應心率變化血容量變化血壓變化心功能變化（一）制動對心血管系統(tǒng)的影響二、制動對機體的影響墜積性肺炎肺順應性下降肺通氣功能下降（二）制動對呼吸系統(tǒng)的影響二、制動對機體的影響（三）制動對骨骼肌的影響（四）制動對韌帶的影響（五）制動對關節(jié)的影響（六）制動對中樞神經系統(tǒng)的影響（七）制動對消化系統(tǒng)的影響（八）制動對泌尿系統(tǒng)的影響（九）制動對皮膚系統(tǒng)的影響（十）制動對代謝和內分泌系統(tǒng)的影響二、制動對機體的影響神經學基礎第一節(jié)第四節(jié)（一）神經誘導（二）神經細胞的分化（三）中樞神經元的連接（四）神經細胞的遷移（五）神經細胞的程序性死亡一、中樞神經發(fā)育機制（一）脊髓水平的反射二、神經反射1.軀體反射牽張反射淺反射病理反射節(jié)間反射2.內臟反射（二）腦干水平的反射二、神經反射1.陽性支持反應（二）腦干水平的反射二、神經反射2.緊張性頸反射對稱性、非對稱性（二）腦干水平的反射二、神經反射2.緊張性頸反射對稱性、非對稱性（二）腦干水平的反射二、神經反射2.緊張性頸反射對稱性、非對稱性（二）腦干水平的反射二、神經反射3.緊張性迷路反射4.抓握反射5.翻正反射（三）大腦水平的反射二、神經反射1.降落傘反應2.防御反應3.傾斜反應神經損傷后的病理變化三、中樞神經損傷反應受損軸突的近、遠側端腫脹損傷使興奮性氨基酸釋放增加遠端神經末梢退變及突軸傳遞消失胞體腫脹、胞核移位，胞核周圍的尼氏體分散，染色質降解與受損神經元有突觸聯(lián)系的神經元也將變性，稱跨神經元或跨突觸變性血-腦或血-神經屏障不同程度破壞，引起炎癥、免疫反應1.發(fā)育期可塑性胚胎發(fā)育期腦內神經回路的形成一般是由基因控制的，但這一時期神經回路的聯(lián)系是相對過量的，胚胎期這種過量的神經連接在形成成熟的神經網絡之前，必須經過功能依賴性和刺激依賴性調整和修飾過程。因此，即使是在發(fā)育期，環(huán)境因素與基因因素同樣對神經系統(tǒng)的可塑性起決定性的影響（一）大腦的可塑性2.成年損傷后可塑性結構可塑性：腦結構的可塑性包括軸突和樹突發(fā)芽，突觸數(shù)量增多，這些變化可提高大腦對信息的處理能力功能可塑性：腦功能可塑性主要表現(xiàn)為腦功能的重組、潛伏神經通路的啟用及神經聯(lián)系效率增強等四、中樞神經的可塑性1.突觸的結構和分類（二）突觸的可塑性2.突觸的可塑性形式（1）強直后增強（2）習慣化和敏感化（3）長時程增強和長時程抑制四、中樞神經的可塑性按傳遞媒介分類（1）化學突觸（2）電突觸按與神經元接觸部位分類（1）軸突-樹突式（2）軸突-胞體式（3）軸突-軸突式1.細胞骨架微管、微絲、神經絲（三）決定神經元軸突生長能力的分子2.關鍵蛋白

微管結合蛋白、生長相關蛋白等四