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1、,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,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,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.human kinesiology,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
2、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，
3、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
4、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
5、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（Wolffs Law）,康复医学（第
6、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
7、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
8、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-packed position）
9、，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
10、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,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
11、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（度损伤）神经纤维断裂（度损伤）神经内管断裂（度损伤）神经束膜撕裂（度损伤）神经外膜撕脱和神经的连续性丧失（度损伤）,（二）神经牵拉的生物力学,运动对机体的影响,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,康复医学（第6版）,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
12、,（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,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,康复医学（第6版）,一、运动的生理效应,（五）运动对关节代谢的
13、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,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,康复医学（第6版）,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,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、
14、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
15、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
16、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
17、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）康复训练对大脑可塑性的影响,2.脑卒中后功能重组的过程（1）脑卒中后的即刻改变，整个神经网络都处于一种抑制状态，这与远隔功能抑制
18、的理论相一致（2）主要是未受损半球的增量调节和过度活动（3）双侧半球运动相关区域的激活减低，在这一阶段，残存的神经网络建立新的平衡（4）脑卒中后恢复的慢性阶段,康复医学（第6版）,四、中枢神经的可塑性,（五）康复训练对大脑可塑性的影响,1.脊髓可塑性的形式再生性出芽（regenerating sprouting）侧支出芽（lateral sprouting）代偿性出芽（compensatory sprouting）,康复医学（第6版）,四、中枢神经的可塑性,（六）脊髓的可塑性,2.脊髓模式发生器 脊髓模式发生器（spinal pattern generator）特指位于脊髓内、能自动产生稳定振
19、荡、有序激活伸屈肌群进行交替收缩、激发肢体节律运动的模式发生器，具有独立于脊髓上神经中枢和外周感觉输入、自我维持运动样神经活动的特性,康复医学（第6版）,四、中枢神经的可塑性,（六）脊髓的可塑性,定义 脑老化（aging of the brain）是指脑生长、发育、成熟到衰亡过程中的后一阶段，包括一系列生理、心理、形态结构和功能的变化，其表现以脑功能降低、减弱和消失为特征,康复医学（第6版）,五、脑老化,1.人体运动学的定义2.作用于人体的力的种类3.运动对心血管系统的影响，运动对肌肉骨骼系统的影响4.制动对机体的主要影响5.应力对骨生长的作用6.肌肉的收缩形式7.关节软骨的生物力学性质，韧带和肌腱的生物力学性质,8.中枢神经损伤的反应9.中枢神经损伤后的可塑性，突触的可塑性10.神经元外部微环境对神经再生的调控11.康复训练对大脑可塑性的影响,
