康复医学相关基础

第二章

康复医学相关基础第一章

第一节人体运动学

第二节骨与关节生物力学

第三节运动对机体的影响第四节神经学基础

人体运动学第一节第一节1.humankinesiology

人体运动学2.起源于希腊语的“运动（kinesis）”和“研究（logy）”主要研究的是在外力的作用下，身体位置、速度、加速度间的相互关系身体的运动形式有平移和旋转一、定义2.旋转旋转轴的位置在旋转主体中位移为零的部位，对于肢体或躯干，旋转轴的位置就在关节上或关节附近1.平移是指身体所有部位进行的平行的、同一方向的移动，平移可以在直线或曲线方向进行，如人在行走时，头的某一点在平移的同时，随着步态上下的动作呈现一种波浪式的曲线运动身体的运动形式1.运动面矢状面、冠状面、水平面2.旋转轴骨骼会在一个与旋转轴垂直的平面内围绕关节旋转，而轴的位置就在关节的凸面二、骨骼运动学3.关节运动开链运动、闭链运动开链or闭链开链or闭链开链运动（OKC）闭链运动（CKC）远端肢体运动远端肢体保持固定单一的关节运动，附近关节无运动多关节运动、附近关节有运动只有关节远端的身体活动运动关节的近端和远端肢体都有活动只有主动肌收缩运动关节的近端和远端多肌群收缩较少出现身体重量作为负重参与运动很多时候身体重量作为负重参与阻力作用在运动肢体远端阻力同时作用于多个运动关节动作相对简单、容易掌握动作相对不容易掌握、用于早期康复针对性训练、刺激目标肌肉参与运动的目标肌肉较多1.关节的形态关节的运动学是指关节面的活动，大多数关节面都有一些弯曲，即其中一面相对凸起，另一面相对凹陷，这种凹凸的连接可以增加关节接触面积、增强吻合度，起到稳定关节的作用三、关节运动学三、关节运动学2.关节面的基本运动滚动是指一个旋转关节面上的多点与另一关节面上的多点相接触滑动是指一个关节面上的单个点与另一关节面上的多个点相接触转动是指一个关节面上的单个点在另一关节面的单个点上的旋转3.关节运动的原理（1）凹凸原则凸面对凹面的运动而言，凸面的滚动与滑动的方向相反凹面对凸面运动而言，凸面的滚动与滑动的方向相同滚动的凸面一般都会伴有反方向的滑动（2）滚动-滑动与旋转组合三、关节运动学凹凸原则￭￭￭￭￭121.作用于人体的力内力：是指人体内部各种组织器官相互作用的力。其中最重要的是肌肉收缩所产生的主动拉力，这是维持人体姿势和产生运动的动力；其次是各种组织器官的被动阻力四、动力学外力：是指外界环境作用于人体的力重力机械的其他阻力静力支撑反作用力动力支撑反作用力摩擦力流体作用力作用力2.人体的力学杠杆四、动力学第一类杠杆：支点位于力点与阻力点之间第二类杠杆：阻力点位于力点和支点之间第三类杠杆：力点位于阻力点和支点之间骨与关节生物力学第一节第二节1.刚度刚度定义了骨的特征，使滑膜关节表面有精确的形状，在荷载作用下变形很小，并使肌肉拉动骨时产生快速运动。如果骨的刚度下降，快速的肌肉收缩则会导致弯曲，并减缓肢体的角运动一、骨骼的生物力学生物力学：是研究生物体内力学问题的科学，它是力学、生物学、医学等学科相互渗透的学科一、骨骼的生物力学

骨骼载荷-变形关系：骨皮质刚度大，能承受较大应力，但应变较小。对骨松质来说，较小的应力就可产生较大的变形(即应变)，强度和刚度是骨的重要力学性能，以长骨为例，当其在载荷下发生变形的时候，可得到一条载荷变形曲线。从生物力学观点看，骨折是由应力和功能分布不均匀所引起。一、骨骼的生物力学不同载荷方式下的骨特征：力和力矩能多从不同方向作用于物体，产生拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转及复合载荷。休内骨受到所有这些载荷作用造成骨内部产生形变效应。一、骨骼的生物力学拉伸：可看做很多微小的背高物体切面的力。在拉伸负载作用下,骨骼有延长和收窄的趋势，如单杠悬重时上肢骨的受力。在临床上，张力性骨折常见于松质骨比例较高的骨。撕脱性骨折！一、骨骼的生物力学压缩：可以看做是很多微小的指向物体切面的力，最大的压应力发生在与载荷方向垂直的平面上。在压缩负载的作用下，骨骼有缩短和增宽的趋势，如举重举起后上肢骨和下肢骨的受力。压缩性骨折常见于哪一类骨骼？临床上，压缩骨折通常见于受到高强度压缩力的椎骨，在老年人中最多见。关节周围肌肉强烈收缩也可以导致关节压缩性骨折。一、骨骼的生物力学剪切：相当于很多小的力作用于与载荷方向平行的物体切面上。受剪切作用的骨骼内部会发生角变形，出于物体内部平面导航的直角会转变为钝角或锐角。骨骼受到拉伸或压缩时，总会产生剪切应力。如人体运动小腿制动时，股骨髁在胫骨平台上的滑动产生剪切应力。在压缩、拉伸和剪切载荷下，成人皮质骨表现出不同的极限应力。皮质骨承受压缩的应力(约190MPa)要大于承受拉伸的应力(约130MPa)和剪切应力(约70MPa)。临床生物力学表现为，压缩应力通常导致压缩稳定性骨折，而扭转应力导致较严重骨折。一、骨骼的生物力学弯曲：受到弯曲负荷时，它同时受到压缩和拉伸两种应力。拉伸应力和应变作用于中性轴的一侧,而压缩和应变作用于中性轴的另一侧。由于骨的几何形状不对称，故应力分布不均匀。夸曲可分为三点弯曲或四点弯曲，两种受力导致的穹曲形变都可见于临床，尤其是长骨骨折。一、骨骼的生物力学扭转：载荷作用于物体造成结构沿着轴线发生扭曲，在物体内部产生扭矩。最大剪切应力分布在与物体中性轴平行和垂直的平面上，如掷铁饼出手时支撑腿的受力。最大张应力和压应力分布于物体中性轴的对角线平面上。在扭转力作用下，骨首先是在剪切力作用下发生骨折。一、骨骼的生物力学复合载荷：虽然每种载荷方式分别存在，由于骨持续受到多种不确定性的载荷和骨骼的几何形状不规则，所以很少只受到一种力的作用。一、骨骼的生物力学骨的重建：骨有重建能力，通过改变其大小、形状和结构来适应外界的力学要求。这种骨能够随着应力的作用水平而获得或丢失松质骨和(或)皮质骨，说明机械应力能够影响和调节骨的重建活动。骨骼肌的活动或重力都能对骨骼进行加载作用。骨量和身体的重量成正比关系，身体越重，对应的骨量就越多。废用和活动减少状态对骨骼是有害的。卧床休息能造成每周丢失约1%的骨量。部分或完全制动状态,会导致骨膜和骨膜下骨吸收及骨力学性能下降(强度和刚度)。骨折后用于固定骨折部位的植入物在骨折愈合后也会降低骨的强度和刚度。1.应力

刺激对骨的强度和功能的维持有积极的意义负重对维持骨小梁的连续性、提高交叉区面积起着重要作用，施加于骨组织上的机械应力可引起骨骼的变形，这种变形导致成骨细胞活性增加，破骨细胞活性减弱2.自适应重构

骨骼组织通常能够适应它们的机械性能，以配合施加给它们的力。这个原则称为沃夫定律（Wolff’sLaw）二、应力对骨生长的作用

骨折愈合后的机械力学特性依赖于愈合骨痂的物理特性和几何特性，骨强度的恢复与连接骨折块的新骨形成的数量密切相关，骨痂的强度与其钙的含量有关

在骨折愈合早期，骨折处形成的肉芽组织能很好地耐受骨折块间的应力变化

在修复过程中，细胞的类型和性质决定了骨折的稳定性，在骨折断端紧密连接机械稳定性的情况下，软骨形成的数量极少，但由于存在哈弗系统直接塑形愈合的作用，会在骨折断端间形成一层薄骨痂。而在骨折断端未获得机械稳定性时，早期的骨痂不能在断端间形成桥接，而是形成丰富的软骨骨痂，这些骨痂随稳定性的加强，通过软骨内骨化转变成骨

在软骨骨痂钙化的过程中，如果骨折间隙较大，并且不具备足够的稳定性，那么由于纤维组织的存在，纤维软骨骨痂不能转变为成骨性骨痂组织，则会发生骨折不愈合三、骨痂的生物力学1.关节软骨的结构与构成

关节软骨是组成活动关节面的有弹性的负重组织，可减少关节面在滑动中的摩擦，具有润滑和耐磨的特性，并有吸收机械震荡、传导负荷至软骨下骨的作用

关节软骨主要由大量的细胞外基质和散在分布的高度特异细胞（软骨细胞）组成，基质的主要成分是水、蛋白多糖和胶原，并有少量的糖蛋白和其他蛋白，这些成分构成了关节软骨独特而复杂的力学特性

关节结构的变化会改变关节承载和力的传递方式，改变关节的润滑度可改变关节软骨的生理状态四、关节软骨的生物力学2.关节的润滑关节滑液关节的润滑有两种基本形式：液膜润滑和边界润滑软骨内间隙液增压形成了混合润滑模式。混合润滑降低了关节的摩擦和磨损四、关节软骨的生物力学3.软骨的生物力学特性软骨结构中的胶原、蛋白多糖与其他成分组成一种强大的、耐疲劳的、坚韧的固体基质，以承担关节活动时产生的压力和张力，关节软骨有独特的生物力学特性

关节结构的破坏，如半月板和韧带的撕裂，都将改变关节面应力的大小，与关节不稳和软骨的生化改变密切相关4.关节面的运动

关节面的组成有多种，但这些表面的大部分区域在某一位置上精确地适应，这称为紧密充填（close-packedposition），在此状态关节最稳固四、关节软骨的生物力学1. 前负荷：是指肌内收缩前已存在的负荷，与肌内的初长度关系密切。

初长度：在一定范围内，肌内的初长度与肌张力呈正变关系，但是超过该限度则成反变关系。

最适初长度：肌内处于最适初长度时收缩产生的张力最大，收缩速度最快，做功的效率也最高。影响骨骼肌收缩的主要因素有：前负荷(preload)后负荷(afterload)和肌肉的收缩力五、肌肉的生物力学2. 后负荷：肌肉开始收缩时承受的负荷。等张收缩等速收缩3.肌肉收缩力：（1）肌肉的横截面积（2）肌肉的初长度，肌肉牵拉至静息时的1.2倍，肌力最大（3）肌肉的募集，运动单位（4）肌纤维走向与肌腱长轴的关系.......影响骨骼肌收缩的主要因素有：前负荷(preload)后负荷(afterload)和肌肉的收缩力五、肌肉的生物力学1. 原动肌在运动的发动和维持中一直起主动作用的肌肉称原动肌2. 拮抗肌指与运动方向完全相反或发动和维持相反运动的肌肉。原动肌收缩时，拮抗肌协调地放松或做适当的离心收缩，以保持关节活动的稳定性，增加动作的精确性，并能防止关节损伤。如在屈肘运动中，肱二头肌是原动肌而肱三头肌是拮抗肌3. 固定肌为了发挥原动肌对肢体的动力作用，需将肌肉近端附着的骨骼充分固定，起这一作用的肌肉为固定肌。如在肩关节，当臂下垂时，冈上肌起固定作用4. 协同肌一块原动肌跨过一个单轴关节可产生单一运动，多个原动肌跨过多轴或多个关节，就能产生复杂的运动，这就需要其他肌肉收缩来消除某些因素，这些肌肉可辅助完成某些动作，称为协同肌（一）肌肉的分型五、肌肉的生物力学肌肉的收缩形式五、肌肉的生物力学等张收缩等长收缩等速收缩肌肉收缩时，整个肌纤维的长度发生改变收缩时，整个肌纤维的长度基本不变收缩时产生的张力可变张力基本不变所做功表现为肌张力关节的运动速度是不变的可产生关节的运动不产生关节的运动增高1.骨-肌腱-肌肉的结构性质依赖于肌腱本身、肌腱与骨附着处、肌腱肌肉交界处三者的力学性质（一）肌腱和韧带的拉伸特性3.蠕变-应力松弛曲线组织因持续受到特定载荷而随时间延长发生的拉伸过程，称为蠕变组织因受到持续拉伸而随时间延长发生应力减小的过程，称应力松弛六、肌腱和韧带的生物力学2.黏弹性（二）影响肌腱和韧带力学的因素1.解剖部位六、肌腱和韧带的生物力学2.锻炼和固定3.年龄在严重的急性损伤中，神经纤维的机械形变是引起神经病理改变的原因在慢性卡压中，缺血则成为损伤发生的主要因素迟发的效应包括水肿、出血、神经纤维变性以及导致神经滑动减少的粘连（一）神经卡压的生物学变化七、周围神经损伤的生物力学七、周围神经损伤的生物力学神经拉长

神经束牵拉（Ⅰ度损伤）

神经纤维断裂（Ⅱ度损伤）

神经内管断裂（Ⅲ度损伤）

神经束膜撕裂（Ⅳ度损伤）

神经外膜撕脱和神经的连续性丧失（Ⅴ度损伤）（二）神经牵拉的生物力学运动对机体的影响第一节第三节循环调节心率调节血压调节心血管功能调节（一）运动对心血管系统的影响一、运动的生理效应增加呼吸容量改善肺组织的弹性和顺应性（二）运动对呼吸系统的调节一、运动的生理效应（三）运动对肌纤维的影响

在一定条件下不同肌纤维的类型可发生转变。运动训练可使运动单位成分发生适应性的转变，这种可塑性使肌纤维在形态学和功能上均随所受的刺激不同而发生相应的变化力量训练：力量大和重复次数少的训练可增加肌肉力量耐力训练：耐力训练令肌肉产生适应性变化，主要是肌肉能量供应的改变。耐力训练对肌纤维内线粒体的影响比较明显，线粒体的数量和密度随训练的增加而增加爆发力训练：无氧训练所产生的人体适应性变化主要表现为磷酸肌酸储存量的增加（四）运动对骨骼肌的影响一、运动的生理效应（五）运动对关节代谢的影响（六）运动对骨代谢的影响（七）运动对肌腱的影响（八）运动对脂代谢的影响（九）运动对中枢神经系统的影响一、运动的生理效应心率变化血容量变化血压变化心功能变化（一）制动对心血管系统的影响二、制动对机体的影响坠积性肺炎肺顺应性下降肺通气功能下降（二）制动对呼吸系统的影响二、制动对机体的影响（三）制动对骨骼肌的影响（四）制动对韧带的影响（五）制动对关节的影响（六）制动对中枢神经系统的影响（七）制动对消化系统的影响（八）制动对泌尿系统的影响（九）制动对皮肤系统的影响（十）制动对代谢和内分泌系统的影响二、制动对机体的影响神经学基础第一节第四节（一）神经诱导（二）神经细胞的分化（三）中枢神经元的连接（四）神经细胞的迁移（五）神经细胞的程序性死亡一、中枢神经发育机制（一）脊髓水平的反射二、神经反射1.躯体反射牵张反射浅反射病理反射节间反射2.内脏反射（二）脑干水平的反射二、神经反射1.阳性支持反应（二）脑干水平的反射二、神经反射2.紧张性颈反射对称性、非对称性（二）脑干水平的反射二、神经反射2.紧张性颈反射对称性、非对称性（二）脑干水平的反射二、神经反射2.紧张性颈反射对称性、非对称性（二）脑干水平的反射二、神经反射3.紧张性迷路反射4.抓握反射5.翻正反射（三）大脑水平的反射二、神经反射1.降落伞反应2.防御反应3.倾斜反应神经损伤后的病理变化三、中枢神经损伤反应受损轴突的近、远侧端肿胀损伤使兴奋性氨基酸释放增加远端神经末梢退变及突轴传递消失胞体肿胀、胞核移位，胞核周围的尼氏体分散，染色质降解与受损神经元有突触联系的神经元也将变性，称跨神经元或跨突触变性血-脑或血-神经屏障不同程度破坏，引起炎症、免疫反应1.发育期可塑性胚胎发育期脑内神经回路的形成一般是由基因控制的，但这一时期神经回路的联系是相对过量的，胚胎期这种过量的神经连接在形成成熟的神经网络之前，必须经过功能依赖性和刺激依赖性调整和修饰过程。因此，即使是在发育期，环境因素与基因因素同样对神经系统的可塑性起决定性的影响（一）大脑的可塑性2.成年损伤后可塑性结构可塑性：脑结构的可塑性包括轴突和树突发芽，突触数量增多，这些变化可提高大脑对信息的处理能力功能可塑性：脑功能可塑性主要表现为脑功能的重组、潜伏神经通路的启用及神经联系效率增强等四、中枢神经的可塑性1.突触的结构和分类（二）突触的可塑性2.突触的可塑性形式（1）强直后增强（2）习惯化和敏感化（3）长时程增强和长时程抑制四、中枢神经的可塑性按传递媒介分类（1）化学突触（2）电突触按与神经元接触部位分类（1）轴突-树突式（2）轴突-胞体式（3）轴突-轴突式1.细胞骨架微管、微丝、神经丝（三）决定神经元轴突生长能力的分子2.关键蛋白

微管结合蛋白、生长相关蛋白等四