康复医学相关基础3

康复医学第二章康复医学相关基础---运动学与生物力学人体运动学涵义人体运动学(kinesiology)主要研究的是在外力或扭力的作用下，身体位置、速度、加速度间的相互关系身体的运动形式平动：身体部位进行的平行、同一方向的移动；旋转轴位置是旋转主体中位移为零的部位对于肢体或躯干，其位置就在关节上或关节附近3骨骼运动学关节运动学是指关节表面的活动特点：大多数关节表面都有一些弯曲，即其中一面相对凸起，另一面相对凹陷作用：增加关节面积、增强吻合度，稳定关节关节表面的基本运动滚动、滑动和转动4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5骨骼运动学凸在凹面凹在凸面动力学动力学主要研究各种力对主体的作用骨骼肌肉系统常见的载荷包括：拉伸、挤压、弯曲、剪切、扭转以及混合载荷作用人体的力内力外力6内力内力外力外力人体的力学杠杆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7人体生物力学生物力学（biomechanics）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目的：使人能有效地工作，提高活动效率，减少疲劳，确保人身安全8应力对骨生长的作用骨骼力学特性的决定因素由其物质组成、骨量、几何结构当面临机械性应力刺激时，骨常出现适应性变化机械应力对骨组织是有效的刺激负重的作用维持骨小梁的连续性提高交叉区面积刺激结果骨在需要应力的部位生长，在不需要的部位吸收制动或活动减少骨缺乏应力刺激而出现骨膜下骨质的吸收，骨的强度降低9关节软骨生物力学关节软骨组成活动关节面的有弹性的负重组织作用：减小关节面反复滑动中的摩擦润滑、耐磨吸收机械震荡传导负荷至软骨下骨关节滑液由滑膜分泌入关节腔的一种透明的或微黄的高黏滞性液体它是一种血浆透析液关节润滑的两种基本形式液膜润滑、边界润滑10关节软骨生物力学活动关节软骨作用：承担关节活动时产生的压力和张力抗压成分：一种强大、耐疲劳、坚韧的固体基质包括：胶原、蛋白多糖与其他成分结果：承受人体长期静态或动态的高负荷11关节软骨生物力学类骨性关节炎的软骨改变早期变化：水分的增加与蛋白多糖的减少增加了组织的渗透性降低了软骨中液压的承载能力同时，基质胶原-蛋白多糖载荷增加，降低了软骨的寿命12肌肉的生物力学骨骼肌的分类按其在运动中的作用可分为四类1.原动肌(primemover)：在运动的发动和维持中一直起主动作用的肌肉2.拮抗肌(antagonisticmuscles)：指那些与运动方向完全相反或发动和维持相反运动的肌肉3.固定肌(fixationmuscles)：为发挥原动肌对肢体的动力作用，对肌肉近端附着的骨骼作固定作用的肌肉13协同肌(synergicmuscles）一块原动肌跨过一个单轴关节可产生单一运动，如多个原动肌跨过多轴或多个关节，就能产生复杂的运动，包括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14肌肉的生物力学肌肉收缩形式等张收缩、等长收缩和等速收缩15等张收缩（isotoniccontraction）等长收缩（isometriccontraction）等速收缩（isokineticcontraction）肌肉收缩时，整个肌纤维的长度发生改变张力基本不变可产生关节的运动收缩时，整个肌纤维的长度基本不变所做功表现为肌张力不产生关节的运动增高收缩时产生的张力可变关节的运动速度是不变的运动形式力量训练大力量和少重复次数的训练可增加肌肉力量肌肉变得更强壮，体积增大肌肉横截面积增加耐力训练结果是肌肉产生适应性变化主要是肌肉能量供应的改变爆发力训练（又称无氧训练）持续数秒至2分钟的高强度训练主要依赖于无氧代谢途径供能16运动的主要影响运动对心血管系统的影响循环调节、心率调节、血压调节心血管功能调节运动对呼吸系统的影响改善肺组织的弹性和顺应性17运动对骨骼肌类型的影响低强度运动显著消耗Ⅰ型纤维内的糖原，而对Ⅱ型纤维内的糖原影响甚微；高强度的运动消耗Ⅰ型和Ⅱ型纤维内的糖原，尤以后者更为明显18运动的主要影响运动的其他影响运动对关节代谢的影响运动对韧带的影响运动对骨代谢的影响运动对骨密度的影响运动对雌激素的影响运动对脂代谢的影响运动对中枢神经系统的影响19制动制动（immobilization）是临床最常用的保护性治疗措施制动的形式固定、卧床和瘫痪制动对机体的影响20制动对机体的影响心血管系统影响心率、血容量、血压、心功能呼吸系统影响骨骼肌影响韧带的影响关节的影响中枢神经系统影响消化系统影响泌尿系统影响皮肤系统影响代谢和内分泌影响21康复医学相关基础---大脑的可塑性概念可塑性（plasticity）为了主动适应和反映外界环境各种变化，神经系统能发生结构和功能的改变，并维持一定时间，这种变化即为可塑性内容包括后天的差异、损伤、环境及经验对神经系统的影响意义神经系统的可塑性决定了机体对内外环境刺激发生行为改变的反应能力23神经损伤反应无论是中枢神经系统还是外周神经系统，其神经轴突损伤后都发生以下反应：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24大脑损伤损伤区域的神经组织直接受损继发的动力性损伤如：脑卒中引起的缺血、缺氧继发的神经元胞膜的改变细胞膜内外的离子交换，Ca2+大量进入细胞内随后发生细胞内级联事件，加重了脑损伤，继而引起脑功能的缺失26康复训练的理论基础迄今为止，无论是生物学还是临床医学的研究，都没有证据表明高度分化的神经细胞具有再生能力无论是实验动物还是临床医学现象，都会发现脑损伤、脑卒中后丧失的脑功能，可以有某种程度的恢复这说明在大脑损伤的恢复过程中，存在着不同于再生的其它恢复机制27大脑的可塑性神经系统结构和功能的可塑性是神经系统的重要特性各种可塑性变化既可在神经发育期出现，也可在成年期和老年期出现一、非病理情况大脑的可塑性二、损伤后大脑的可塑性28非病理情况大脑的可塑性功能形成与代偿时期环境因素结论29功能形成与代偿内容：发育过程中能依赖性神经回路的突触形成神经损伤与再生(包括脑移植)以及脑老化过程中神经元和突触的各种代偿性改变胎教、早期的启蒙教育音乐、钢琴、舞蹈、杂技、英语30时期中枢神经可塑性有一个关键期这一时期以前，神经对各种因素更敏感这一时期之后，神经组织可变化的程度则大大降低1.胚胎期2.幼年期3.成年期31胚胎期一般而言，此期脑内神经回路的形成是由基因控制的这一时期神经回路的联系是相对过量的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即使是在发育期，环境因素与基因因素同样对发育期神经系统可塑性起决定性的影响32幼年期中枢神经系统在发育阶段如受到外来干预（如感受器，外周神经或中枢通路的损伤），相关部位的神经联系会发生明显的异常改变中枢神经系统的损伤如发生在发育期或幼年，功能恢复情况比同样的损伤发生在成年时要好33成年期在发育成熟的神经系统内，神经回路和突触结构都能发生适应性变化如：突触更新和突触重排在神经损伤反应中，既有现存突触的脱失现象，又有神经发芽(sprouting)形成新的突触连接神经损伤反应还可以跨突触地出现在远离损伤的部位如：外周感觉或运动神经损伤可以引起中枢感觉运动皮层内突触结构的变化和神经回路的改造；一侧神经损伤可以引起对侧相应部位突触的重排或增减34成年期遗传和后天环境因素共同决定了中枢神经系统的结构复杂性人们很早就注意到，生活环境的改变的确可以引发起神经系统结构和功能的不同变化36环境因素较多的环境信息刺激的动物，其神经系统发育程度、突触数量、树突的长度和分支以及胶质细胞数量等远远胜过在贫乏环境下生长的动物成年动物的神经系统通常不具备增殖和分裂能力，即不能再产生新的神经元，成年动物的神经元持续拥有修饰其显微形态(如产生新的树突棘)和形成新的突触连接的能力这种能力是中枢神经系统可塑性的基础37由此可见神经元之间的相互联系可以增强，也可以建立某些新的联系。观察结果表明，后天经验和学习等非病理因素能够影响和改变神经元和突触的组织结构和生理效能38二、大脑损伤后的可塑性39大脑可塑性的分类结构的可塑性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功能的可塑性40大脑可塑性的分类康复训练能使梗死灶周围的星形胶质细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞增殖，侧支循环改善，促进病灶修复及正常组织的代偿作作用，从而促进其运动功能的恢复41功能的可塑性脑功能可塑性主要表现脑功能的重组潜伏神经通路的启用神经联系效率增强等其中比较重要的是突触传递的可塑性42功能的可塑性脑卒中后的偏瘫，如给予训练、锻炼和药物肢体功能就可逐步恢复说明大脑皮层具有重组(reorganization)能力皮层的重组能力很可能是脑损伤后功能恢复的神经基础43功能的可塑性脑卒中后的可塑性可能与下列因素有关：兴奋和抑制平衡打破，抑制解除；神经元的联系远大于大脑的实际功能联系；原有的功能联系加强或减弱；神经元的兴奋性改变，新的轴突末梢发芽和新突触的形成44功能的可塑性突触的可塑性突触传递的功能可发生较长时程的增强或减弱称为突触的可塑性（synapticplasticity）突触可塑性的形式：强直后增强习惯化和敏感化长时程增强和长时程抑制45