第二章-康复医学相关基础

作者：岳寿伟单位:山东大学齐鲁医院第二章康复医学相关基础目录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重点难点熟悉了解掌握骨、关节、肌肉运动学及生物力学；运动及制动对机体的影响动力学相关概念，肌腱、韧带的生物力学，神经反射、中枢神经损伤后的反应及可塑性中枢神经发育机制人体运动学第一节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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）二、骨骼运动学3.关节运动（1）近端节段可以围绕远端相对固定的节段旋转（2）远端节段可以围绕近端相对固定的节段旋转开链运动、闭链运动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康复医学（第6版）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-滑动与旋转组合康复医学（第6版）三、关节运动学凹凸原则1.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流体作用力康复医学（第6版）作用力2.人体的力学杠杆康复医学（第6版）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康复医学（第6版）一、骨骼的生物力学2.骨的变形弯曲是沿特定方向上连续变化的线应变的分布扭转是沿特定方向上的角应变的连续变化生物力学：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）康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）四、关节软骨的生物力学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）肌肉的分型康复医学（第6版）五、肌肉的生物力学肌肉的收缩形式康复医学（第6版）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，称应力松弛康复医学（第6版）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.解剖部位康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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三节1.循环调节2.心率调节3.血压调节4.心血管功能调节（一）运动对心血管系统的影响康复医学（第6版）一、运动的生理效应1.增加呼吸容量2.改善肺组织的弹性和顺应性（二）运动对呼吸系统的调节康复医学（第6版）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1.力量训练：力量大和重复次数少的训练可增加肌肉力量2.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3.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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）一、运动的生理效应1.心率变化2.血容量变化3.血压变化4.心功能变化（一）制动对心血管系统的影响康复医学（第6版）二、制动对机体的影响1.坠积性肺炎2.肺顺应性下降3.肺通气功能下降（二）制动对呼吸系统的影响康复医学（第6版）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康复医学（第6版）二、制动对机体的影响神经学基础第四节（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康复医学（第6版）一、中枢神经发育机制（一）脊髓水平的反射康复医学（第6版）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）脑干水平的反射康复医学（第6版）二、神经反射1.阳性支持反应2.紧张性颈反射对称性、非对称性3.紧张性迷路反射4.抓握反射5.翻正反射（三）大脑水平的反射康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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康复医学（第6版）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、生长相关蛋白等康复医学（第6版）四、中枢神经的可塑性1.胶质细胞和施万细胞的增殖和分泌2.神经元与胶质细胞的相互作用3.环境对突触可塑性的影响（四）神经元外部微环境对神经再生的调控康复医学（第6版）四、中枢神经的可塑性1.脑损伤后可塑性的可能相关因素（1）兴奋和抑制的平衡被打破，抑制被解除（2）神经元的联系远大于大脑的实际功能联系（3）原有的功能联系加强或减弱（4）神经元的兴奋性改变，新的轴突末梢发芽和新的突触形成康复医学（第6版）四、中枢神经的可塑性（五）康