康复医学概论3-运动学基础

康复医学基础理论第一节运动学运动学定义运动学是研究活动时机体各系统生理效应变化的科学，以生物力学和神经发育学为基础，以作用力和反作用力为治疗因子，以改善身、心功能障碍为主要目标主要内容：骨和肌肉的功能解剖学以及骨和肌肉的生物力学一、运动学总论1.运动的面和轴面：水平面、矢状面、冠状面轴：垂直轴、矢状轴、冠状轴以解剖姿势为准2.关节运动的基本术语屈和伸内收和外展内旋和外旋旋转屈和伸:冠状轴、矢状面内收和外展：矢状轴、冠状面内旋和外旋：垂直轴、水平面3.关节运动的自由度单轴关节：指间关节双轴关节：鞍状关节三轴关节：肩关节、髋关节4.肌肉的运动生理肌纤维的类型：Ⅰ型肌纤维：快肌纤维（白肌纤维）→肌力Ⅱ型肌纤维：慢肌纤维（红肌纤维）→肌耐力肌肉的收缩方式：等长收缩：不产生关节运动，静力性收缩等张收缩：产生关节运动，动力性收缩等速收缩：肌肉收缩速度不变肌肉的分类：原动机：引发关节运动拮抗肌：阻碍关节运动协同肌：协助原动肌产生关节运动固定肌：在运动过程中起固定作用的肌肉肌力：肌肉收缩时的最大力量影响肌力的因素：肌肉的横截面积肌肉的初长度运动单位的募集肌力和肌耐力的区别：肌力是肌肉的最大力量，决定瞬间爆发力肌耐力是机体抗疲劳的能力5.肌腱和韧带的运动生理肌腱和韧带均由致密结蹄组织（胶原纤维）构成，弹性差，血供差，损伤后因局部血液供应不足不易愈合。临床常见肌腱、韧带的损伤前后交叉韧带断裂内外侧副韧带断裂跟腱断裂(多由运动损伤导致)肌腱、韧带的愈合1.炎症期2.增殖期3.成熟期（重塑行期）垂直应力是骨的正常生理所必须的应力过大→骨质增生应力过小→骨质疏松骨质疏松的预防：适当应力骨的生物力学骨折的愈合1.血肿机化期2.骨伽形成期3.骨痂成熟期4.塑形期关节关节的主要结构：关节面关节囊关节腔关节的辅助结构韧带关节盘（关节软骨）关节唇滑膜襞和滑液囊关节的稳定性和灵活性影响因素1.两关节面差→差愈大，灵活性越好，稳定性越差2.关节囊的厚薄与松紧度3.关节韧带的多少与强弱4.关节周围的肌肉一、运动对机体生理功能的影响（一）运动对心血管系统的影响1．循环调节等张运动主要表现为心率加快、回心血量增多、外周阻力下降、收缩压增高、舒张压不变和心肌摄氧量增加等长抗阻运动表现为血压升高、心肌摄氧量增加、心率加快、心输出量中度增加、每搏量和外周阻力变化不大2．心率反应运动时心血管系统第一个可测的反应是心率增加心脏每分钟排出的血量，心率因素占60%～70%，前负荷和后负荷的改变占30%～40%，因此心率增加是心排血量增加的主要原因运动时心脏做功负荷、心率与氧摄入量呈线性增加关系，在低强度运动和恒定的做功负荷中，心率将在数分钟内达到一个稳定的平台状态，而在高负荷状态下，心率需较长时间才能达到一个更高的平台3．血压反应运动时，心输出量增多和血管阻力因素可以引起相应的血压增高4．维持和增强心血管的功能运动可通过自主神经和血管内皮细胞衍生的舒缓因子的双重调节，使冠状动脉扩张，又由于心脏舒张期的延长使冠状动脉得到更充分的灌注，改善冠状动脉的血液循环运动能增加纤溶系统的活性，降低血小板的粘滞性，防止血栓的形成运动时，心脏心肌收缩力增强是心搏出量增加的重要代偿机制长期运动的人，安静时心率较慢，而心搏出量则因左心室收缩期末容量缩小而增加，故心脏的每分输出量并不减少。这就为心脏提供了较多的功能储备，使其在亚极量负荷下仍以较低的心率来完成工作，极量负荷下用提高心率来满足机体的需要(二)运动对呼吸系统的影响肺的功能在于进行气体交换、调节血容量和分泌部分激素运动可增加呼吸容量，改善02的吸入和C02的排出主动运动可改善肺组织的弹性和顺应性吸气时膈肌的运动对肺容量有较大的影响，正确的膈肌训练有利于肺容量的增加，肺容量增加后，摄氧量也随之增加(三)运动对肌肉和关节的影响人类骨骼肌存在三种不同功能的肌纤维I型慢缩纤维，又称红肌，即缓慢-氧化型肌纤维Ⅱa型和Ⅱb型快缩纤维，又称白肌，即快速-糖原分解型肌纤维在相对低强度下的反复收缩，可增加线粒体的量和质，能量释放酶(三羧酸循环酶和长链脂肪酸氧化酶)和电子传送能力提高，肌纤维稍有增粗，以红肌纤维改变为主，肌肉的耐力增加力量运动时，每一肌纤维横断面积范围内增加力的负荷即募集增多和频率增加，肌纤维横截面积增大，以白肌纤维为主，蛋白合成能力增强，分解降低，线粒体数量相对减少，无氧代谢能力增强，肌肉单位时间内的爆发力增大关节骨的代谢主要依赖于日常活动时的加压和牵伸，站立位的重力使关节骨受压，肌腱的作用在于牵伸，以上两力直接影响关节骨的形态和密度关节附近的骨折、关节置换术后，应及时正确地应用运动疗法，以刺激软骨细胞，增加胶原和氨基己糖的合成，防止滑膜粘连和血管翳形成，从而增加关节活动范围，恢复关节功能运动提供的应力使胶原纤维按功能需要有规律的排列，促进了关节骨折的愈合(四)运动对中枢神经系统的影响运动是中枢神经最有效的刺激形式，所有的运动都可向中枢神经提供感觉、运动和反射性传入多次重复训练是条件反射的综合，随着运动复杂性的增加，大脑皮层将建立暂时性的联系和条件反射，神经活动的兴奋性、灵活性和反应性都得以提高运动可调节人的精神和情绪，锻炼人的意志，增强自信心脑的可塑性是指大脑在结构和功能上有修改自身以适应改变了的环境的能力在康复训练过程中，通过功能性磁共振可以观察到大脑可塑性的连续变化，说明运动对大脑的功能重组和代偿起着重要的作用(五)运动对骨代谢的影响1．运动对骨密度的影响骨骼的密度与形态取决于施加在骨上的力，运动可增加力，对骨形成有明显影响，骨受力增加可刺激其生长、骨量增加反之，骨受力降低可抑制其生长，骨量减少体力劳动者骨密度高于脑力劳动者2．应力与骨重建骨骼的力学特性是由其物质组成、骨量和几何结构决定的，当面临机械性应力刺激时，常常出现适应性的变化，否则，将会发生骨折负重对维持骨小梁的连续性、提高交叉区面积起重要作用，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，破骨细胞活性抑制骨组织对机械性的骨重建表现出两种应力范围，机械性的骨重建需要很高强度的水平应力刺激，当应力高于某一值时，才可引起皮质骨钙的沉积，使骨量增加相反，水平应力过低或过高，则抑制骨重建一般认为，机械应力对骨组织是有效的刺激3．运动对雌激素的影响雌激素是稳定骨钙的重要因素，女性在绝经后，由于雌激素水平的下降，骨量丢失速度加快运动使绝经后妇女雌激素水平轻度增加，从而增加骨钙含量研究表明，全身运动加局部专项锻炼6个月后，老年女性跟骨骨密度升高、骨强度增强和骨质疏松率下降(六)运动对脂代谢的影响脂代谢受多种因素调控，其代谢紊乱将增加缺血性心脑血管疾病发生的危险性研究表明，坚持长跑运动的老年人血浆胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白显著低于非运动组，并且锻炼改善脂代谢的程度还与锻炼年限呈正相关任何强度的持续运动，从马拉松、越野、滑雪甚至休闲性慢跑都有降血脂效应二、长期制动的不良生理效应制动的形式有固定、卧床和瘫痪，长期制动可引起制动或废用综合征，主要见于急性病或外伤而长期卧床者或因瘫痪而不能离床者对于严重疾病和损伤患者，卧床是保证度过伤病危重期的必要措施但是，近来逐渐认识到，长期卧床或制动可增加新的功能障碍，加重残疾，有时其后果较原发病和外伤的影响更加严重，甚至累及多系统的功能（一）心血管系统严格卧床者，基础心率加快，舒张期缩短，将减少冠状动脉血流灌注，所以，长期卧床者，即使从事轻微的体力活动也可能导致心动过速卧床后最大摄氧量(V02max)下降，肌肉功能容量减退，肌力和耐力下降长期卧床患者心脏对于体液的重新分布的反应在早期和后期有所不同早期中心血容量增加导致基础心率增加长期卧床患者血小板聚集、动脉血流速度降低、下肢血流阻力增加、血液的粘滞度增高，增加了静脉血栓形成的危险性长期卧床的患者易发生直立性低血压，表现为面色苍白、出汗、头晕，收缩压下降，心率加快，脉压下降，重者产生晕厥其发生机制：①由于重力的作用血容量从中心转到外周，即血液由肺和右心转向下肢②交感肾上腺系统反应不良，不能维持正常血压(二)呼吸系统卧床数周后，患者全身肌力减退，呼吸肌肌力也下降，加之卧位时胸廓外部阻力加大，弹性阻力增加，不利于胸部扩张，肺的顺应性变小，肺活量明显下降卧位时膈肌的运动部分受阻，使呼吸运动减小侧卧位时下侧肺通气不良而血流灌注过度，造成动静脉短路，导致通气／血流比值的失调卧床使气管纤毛的功能下降，分泌物粘附于支气管壁，排出困难侧卧位时下部支气管壁附着的分泌物较上部为多，而由于咳嗽无力和卧位不便咳嗽，分泌物沉积于下部支气管中，容易诱发呼吸道感染（三）运动系统1、肌肉长时间卧床，由于肌肉局部血流量的减少及其运氧能力的降低，造成肌肉相对缺血缺氧，直接影响糖代谢过程，使有氧化活动减弱，无氧酵解活动加强肌肉蛋白质代谢的变化表现为蛋白质合成减少而分解增加，导致蛋白总量的下降肌肉萎缩健康人石膏固定肘关节4周后，前臂周径减少5%。长时间的绝对卧床，2个月后肌容积将减少一半，6星期后电镜见肌纤维变性，脂肪和纤维组织增加，残存肌纤维的横截面积减少42%，主要是Ⅰ型肌纤维萎缩肌力下降健康人在绝对卧床1星期后，肌力将减少20%。如某人的握力为50kg，制动1星期后降至40kg，2星期后为32kg也有人研究肌力下降没有如此迅速，大约每星期仅减少10%-15%，每日减少1%-3%，3-5星期后方降至50%2、骨关节长期制动，骨骼将发生一些变化：开始骨吸收加快，特别是骨小梁的吸收增加，骨皮质吸收也很显著稍后则吸收减慢，但持续时间很长常规X线摄片不能观察到早期的骨质疏松，骨密度下降40%时方有阳性发现骨扫描则较敏感，由于骺端的血流增加而使该部位骨质疏松的检出率明显增加长期制动可产生严重的关节退变关节周围韧带的刚度降低，强度下降，能量吸收减少，弹性组织减少，肌腱附着点处变得脆弱，韧带易于断裂关节囊壁的血管、滑膜增生，纤维结缔组织和软骨面之间发生粘连，出现疼痛继而关节囊收缩，关节挛缩，活动范围减小(四)中枢神经系统长期制动以后，由于感觉输入减少，可以产生感觉异常和痛阈下降与社会隔离，感觉输入减少，加之原发疾病和外伤的痛苦，产生焦虑、抑郁、情绪不稳和神经质，或出现感情淡漠、退缩、易怒、攻击行为，严重者有异样触觉、运动觉、幻视与幻听。认知能力下降，判断力、解决问题能力、学习能力、记忆力、协调力、精神运动能力、警觉性等均有所障碍(五)消化系统长期卧床及病痛对精神和情绪的影响，可减少胃液的分泌，胃内食物排空的速率减慢，食欲下降，造成蛋白和碳水化合物吸收减少，产生一定程度的低蛋白血症胃肠蠕动减弱，食物残渣在肠道内停留时间过长，水分吸收过多而变得干结，引起排便困难，造成便秘(六)泌尿系统卧床时抗利尿激素的分泌减少，排尿增加，随尿排出的钾、钠、氮均增加由于钙自骨组织中转移至血液，易产生高钙血症血中多余的钙又经肾排出，产生高钙尿症卧床后1～2d尿钙即开始增高，5～10d内增高显著，高钙尿症还与皮质醇的释放有关卧位时腹压减小，不利于膀胱排空腹肌无力和膈肌活动受限、盆底肌松弛、神经损伤、患者神经支配异常而导致括约肌与逼尿肌活动不协调，都是促成尿潴留的因素瘫痪患者导尿次数多，尿路感染的几率增加结石的形成降低了抗菌药物的治疗效果，尿路感染反复发作尿排出的钙磷增加、尿潴留、尿路感染是尿石症形成的三大因素高钙尿症和高磷尿症为结石形成提供了物质基础(七)皮肤系统制动对皮肤的影响：可使皮肤及其附件产生萎缩和压疮皮下组织和皮肤的坚固性下降食欲不佳和营养不良加速皮下脂肪的减少和皮肤的角化皮肤卫生不良导致细菌和真菌感染和甲沟炎大面积压疮使血清蛋白质尤其是白蛋白减少血清蛋白质减少使组织渗透压下降，加速液体向细胞间渗出，引起下肢皮肤水肿(八)代谢与内分泌长期卧床往往伴有代谢和内分泌的障碍，其出现较肌肉骨骼和心血管系统并发症为晚，但恢复也较迟往往在心血管功能开始恢复时代谢和内分泌变化方表现出来这些变化除了不活动外，也可能与原发伤病有关1．负氮平