人体运动学
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.人体运动学上肢运动学肩关节运动学肩关节的组成和运动方向肩关节的组成(6部分):肩肱关节(盂肱关节)第2肩关节(肩锋下滑囊)肩锁关节胸锁关节喙突锁骨间机制肩胛胸廓关节由肩胛骨的关节盂与肱骨头连接而成的球窝关节,因肱骨头的面积远远地大于关节盂的面积,且韧带薄弱、关节囊松弛。故肩肱关节是人体中运动范围最大、最灵活的关节。肩关节的韧带,主要有喙肩韧带、盂肱韧带、喙肱韧带、喙锁韧带。 肌腱袖:肌腱袖是由冈上肌、冈下肌、小圆肌和肩胛下肌所组成的腱性组织,有悬吊肱骨、稳定肱骨头,协助三角肌外展肩关节的功能。上臂外展运动主要由三角肌中部纤维和冈上肌协同作用,其前部肌纤维同时可内旋及屈曲上臂。后部肌纤维可以外旋及伸展上臂,三角肌瘫痪时其功能部分可由冈上肌代偿,但此时肩关节只有2030 的外展功能,同时三角肌瘫痪时,由于上肢的重力作用,可发生肩关节半脱位。上臂外展运动主要由三角肌中部纤维和冈上肌协同作用,其前部肌纤维同时可内旋及屈曲上臂。后部肌纤维可以外旋及伸展上臂,三角肌瘫痪时其功能部分可由冈上肌代偿,但此时肩关节只有2030 的外展功能,同时三角肌瘫痪时,由于上肢的重力作用,可发生肩关节半脱位。胸大肌:该肌主要作用为内收、内旋、屈曲肩关节肱二头肌除了有屈肘功能外,对于肩肱关节前屈也起一定作用。冈上肌:冈上肌起自肩胛骨冈上窝、止于肱骨大结节上部,作用是使肩外展并将肱骨头拉向关节窝,并在外展的初期起作用。上臂的外展与前屈活动系由肩肱关节和肩胸关节共同完成,其中最初30外展和60前屈是由肩肱关节单独完成。当外展、前屈继续进行时,肩胸关节开始参与并以与肩肱关节活动成一比二的比例活动。即肩部每活动15,其中肩肱关节活动10,肩胸关节活动5。正常的肩胸关节有60活动范围,肩肱关节有120活动范围,两者之和为180,所以当肩胸关节活动完全丧失时,肩部活动至少丧失三分之一。在上臂外展的前90范围内,锁骨有40抬高范围,即上臂每抬高10锁骨约抬高4。正常肩锁关节有20活动范围,部分活动在上臂外展最初30范围内完成,部分于上臂外展到135以上时完成。 胸锁与肩锁两关节活动范围的总合,等于肩胸关节的活动范围。肩胸、胸锁及肩锁三个关节中,以胸锁和肩锁两关节与整个肩关节的运动关系较为密切。因此,在临床处理时须注意保留此两关节的活动功能。静态稳定结构:静态稳定结构主要包括软组织、喙肩韧带、盂肱韧带、盂唇、关节囊以及关节面的相互接触、肩胛骨的倾斜和关节内压力。动态稳定结构:动态稳定结构主要包括肩袖、肱二头肌及三角肌。肩袖:肩袖肌肉由于其本身的肌容积及张力有助于保持肩关节的稳定性。肱二头肌:肱二头肌长头腱被认为是可使肱骨头下压的重要结构。肩关节镜下显示当以电刺激肱二头肌长头腱时肱骨头可被压向肩盂内。在上臂外旋时肱二头肌长头腱作为肩关节的稳定作用最为明显;而内旋时其稳定作用最不明显。肘关节运动学肱尺关节是肘关节的主导关节。肘关节的主要运动形式是屈、伸运动,其次是由桡尺近侧关节与桡尺远侧关节联合运动,完成前臂的旋内、旋外运动。在整个屈曲运动弧中,肘关节屈曲60140 ,这80是人们用上肢完成一般日常生活和工作所必需的运动范围,可称为肘关节的功能运动弧。桡尺联结的运动范围,在前臂处于中间位时,一般认为旋前和旋后各90,但旋前多数人仅为80。在检查旋前旋后运动范围时,肘关节应半屈位,并贴于胸侧壁,这样可以防止肩关节旋转运动的参与。从旋后位开始整个旋前稍小于180(平均170),若肘部伸直,由于肩关节内旋和外旋的参与,手掌的旋转接近360。肘关节的屈和伸及限制因素。正常情况下,肱骨和尺骨轴线微外翻,在男性形成1015,在女性成2025角,此角称为提携角。由于滑车不完全对称,故前臂在充分伸展到充分屈曲时,提携角由外翻10变成内翻8。腕关节运动学手舟骨、月骨、三角骨之间被坚韧的骨间韧带连接在一起,可将它们看成一块骨。尺骨由于被三角形关节盘隔开,不参与桡腕关节的组成。腕骨间关节由近侧的三个腕骨(手舟骨、月骨、三角骨)和远侧的四个腕骨(大多角骨、小多角骨、头状骨、钩骨)组成。包括近侧列腕骨间关节、远侧列腕骨间关节、腕横关节三组关节。前两组是由相邻接的腕骨间构成,均属平面关节,只能微动;腕横关节又称腕中关节,属于球窝关节,由近侧列腕骨的远侧端作成关节窝,远侧列腕骨的近侧端作成关节头构成,关节腔略呈“S”形。远侧列的四个腕骨之间也被坚韧的骨间韧带连接起来,可将它们看成一块骨,因此从结构上来看,称两列腕骨之间的关节为腕中关节,它仍是一个简单关节。由于受腕关节两侧副韧带的限制,此关节仅能作屈伸运动,且幅度很小。通常腕骨间关节和桡腕关节是一起运动的。拇指腕掌关节是由大多角骨与第1掌骨底构成的鞍状关节。腕关节的运动方向桡腕关节是典型的椭圆关节,可以绕两个运动轴运动。其关节囊松弛,关节的前、后和两侧均由韧带加强,其中掌侧韧带最为坚韧,所以腕的后伸运动受限。桡腕关节可作屈、伸、外展、内收及环转运动。 腕中关节各关节腔彼此相通,只能作轻微的滑动和转动,属微动关节,腕的屈、伸、外展、内收也发生于此,即腕中关节和桡腕关节的运动通常是一起进行的,并受相同肌的作用。腕骨间关节可以看成三个相连续的椭圆形关节,腕骨间关节的运动幅度补充了桡腕关节。腕掌关节,除拇指和小指的腕掌关节外,其余各指的腕掌关节运动范围极小。远侧列的四块骨大多角骨、小多角骨、头状骨和钩骨组成了一个相对稳定的横截面,它与掌骨连接形成了腕掌关节,远侧列的四块骨之间密切适合,被坚韧的骨间韧带连在一起。相对较活动的近侧列骨月骨和三角骨与桡骨形成了桡腕关节。手舟骨在解剖学上和功能学上横跨两列骨。第八块腕骨是豌豆骨,它作为一个籽骨形式功能,用以加强腕骨最有力的原动肌屈腕肌的力学优势,它与三角骨形成自己的小关节。在腕骨中手舟骨最容易发生骨折,它与大多角骨形成解剖鼻烟窝的底,解剖鼻烟窝是在拇长展肌腱、拇短伸肌腱和拇长伸肌腱之间的凹陷。月骨是在腕骨中最易脱位的骨。韧带损伤是否合并腕骨脱位,临床上很难诊断。常见的损伤是舟月韧带或者月三角韧带的损伤。其症状包括疼痛、肿胀、压痛和活动范围受限。腕部的韧带性结构有屈肌和伸肌支持带,它们压束了手的肌腱。屈肌支持带的部分为腕横韧带,此韧带厚12mm,宽23mm。它在手关节掌侧,是一条有筋膜局部增厚形成的强有力的韧带,位于腕骨沟上,横架于腕尺侧隆起(钩骨和豌豆骨)和腕桡侧隆起(大多角骨和钩骨)上。它与骨面形成腕管,在管内有屈指肌腱、血管和神经通过。此韧带不但具有保护结构的作用,而且还可以把它看作弓弦,加强腕部的弹性起缓冲的作用。腕管综合征:腕管综合征是指挤压或缩小腕管容量的任何原因引起腕管内正中神经受压,致使手掌桡侧三个半手指的感觉异常、神经性疼痛,严重时出现手指运动障碍、鱼际肌萎缩等症状。屈腕关节的肌:桡侧腕屈肌、掌长肌、尺侧腕屈肌、指浅屈肌和指深屈肌等。桡侧腕屈肌和尺侧腕屈肌对屈腕贡献最大。最强的屈肌群尺侧腕屈肌包绕豌豆骨并将它作为一个籽骨来增加力学优势,减少肌腱的整体拉伸,通过这种效果增加它的力量。伸腕关节的肌:桡侧腕长伸肌、桡侧腕短伸肌、尺侧腕伸肌、指伸肌和示指伸肌等。腕伸肌在肘关节也产生和引起运动。这样,肘关节的位置对于腕伸肌的功能是重要的。作为一个腕伸肌在肘关节伸时能够被加强。手运动学拇指的轴向旋转归因于大多角骨一掌骨关节、掌指关节和指间关节的协同作用,但起始运动发生在一个关键关节处,即大多角骨-掌骨关节。下肢运动学髋关节运动学髋关节是连接躯干与下肢的重要关节,也是全身负荷体重最大、受力最重的关节。在完成站立和负荷体重的同时,还在走、跑、坐、蹲等大范围运动中起关键作用,因而成为人体最稳定又具有很大活动度的关节,并有精确的对合装置和控制系统。 髂股韧带最为坚韧,耻骨韧带及坐骨韧带可防止髋关节过度外展、内收或旋内的作用。髋关节只要屈曲120、外展20、外旋20,即可保证日常活动的进行伸肌群:主要为臀大肌及包括股二头肌长头、半腱肌、梨状肌等。身体直立及双臂下垂时,人体重心位于两侧股骨头连线之后,身体有后倾趋势,但由于韧带的张力及关节的良好适应对合而得以维持平衡。当踝关节向前摆动时或双臂向前、髋关节前屈时,身体重心位于横轴之前,此时股后肌对体位的维持起很大作用,股后肌虽是强而有力的屈膝肌,也是重要的伸髋肌。臀大肌只在大腿从抵抗中伸展,如从屈曲位或攀缘位抬起时起主动作用。 在承重和步行中髋外展肌群、内收肌群、臀大肌、伸躯干肌和股四头肌占有重要位置,因此在髋关节伤病病人应着重做这些肌群的抗阻练习。股骨头和颈的血液供应 髋关节由臀上、下动脉,旋股内、外侧动脉供应,有时也接受股深动脉及阴部动脉的关节囊支供应。其中以旋股内侧动脉最为重要,它从股深动脉或股动脉发出,经髂腰肌或耻骨肌之间上行。髋臼横韧带、邻近关节囊及部分髋臼组织血供来源于旋股内侧动脉深支发出的髋臼支。供应内收肌群,股薄肌和闭孔外肌,最后与闭孔动脉吻合。一侧髋关节在足跟着地之前开始屈曲,一直持续到支撑中期;随后髋关节开始伸展,持续到支撑后期;摆动期则以屈曲为主。髋关节外展运动发生在站立相后期,而髋关节最大外展运动正好在足趾离地之后,此时髋关节开始内收,并一直持续到站立相后期。随后(摆动之前),髋关节开始外旋,并在大部分摆动相中保持外旋。内旋运动发生在足跟着地之前,并一直持续到站立相后期。髋关节在上述三个平面的运动在行走时不断循环反复。两腿站立期间,身体自上而下的重力线通过身体的正中线。因为髋关节的稳定性,通过关节囊和囊韧带的稳定效果就能完成直立姿势,在髋关节周围没有肌活动产生的动力矩。单腿站立时的静力学分析:单足站立时,站立侧股骨头承重为体重的4倍。人体在单足站立时可认为是一个类似杠杆的结构。股骨头是杠杆的支点,在额状面,由股骨头到髋外展肌的力臂与其到骨盆侧的重臂的比约为1:3,故两端的承重比为3:1,即外展肌需承受3倍于体重(P)的重量(3P)。股骨头(支点)处承重应约为体重的4倍(4P)。在矢状面上,人体重心在髋关节轴的后方,髋受到使其向后旋转的弯力矩。在正常步行中,女性髋外展肌的承重约为体重的3倍,而男性在支撑期还需承担体重的6倍,可见髋外展肌在静态单足站立及行走时均需承担沉重的负荷,其肌力的大小对于站立和行走功能至关重要。而且,髋外展肌力的大小又与其力臂长短密切相关,增加外展力臂,缩短重力力臂,可减少髋外展肌力,而降低股骨头的负荷。THR后病人应经常使用手杖,应使用对侧手杖,可大大减少手术侧髋外展肌的肌力,因而减少髋关节的负荷。髋外翻患者由于颈干角异常增大,使股骨头(支点)与外展肌(力点)距离(力臂)缩短,势必要求外展肌承担更为沉重的负荷,其结果使股骨头上单位面积上的力可由正常的5kg/cm2增至255kg/cm2,如合并髋屈肌收缩力的增大可出现股骨过度进入髋臼的病理情况。手杖与支具对髋关节反作用力的影响:分析证明:行走时使用手杖,应使用疼痛或做了手术后的髋部对侧的手。膝关节运动学膝关节是由胫股关节(内侧胫股关节面、外侧胫股关节面)和髌股关节组成的双关节结构,这三个关节面均围在同一个关节囊内。膝关节伸直约30时扣锁活动开始,前交叉韧带完全拉紧,并导致胫骨外旋。膝关节在屈膝活动中开始以滚动为主,后以滑动为主,是一个复杂的运动。膝关节旋转运动:膝关节沿垂直轴方向的旋转运动;膝关节伸直时不能旋转;屈曲90后约有30的活动。而膝关节这种旋转活动是伴随膝关节屈伸活动进行的,为不随意运动,这是膝关节结构和韧带共同作用的结果。伸膝运动就如同旋紧螺丝的最后动作被称为关节扣锁;胫骨旋转是发生在扣锁活动中。胫股关节在横面内的活动范围,随膝完全伸直到屈曲90而有所增加。这主要由于股骨内髁长于外髁,使股骨髁与胫骨髁发生交锁,这种旋紧功能使膝站立承重时最稳定,在这个平面内几乎没有运动(无旋转和侧方运动)的可能。膝关节旋转运动产生的机制主要有:股骨内外髁弧度不同,内髁大、外髁小,屈伸时出现以胫骨髁间隆突内侧为轴的旋转运动;胫骨平台内外侧外形不同;韧带的制约作用(包括前后交叉韧带和内外侧附韧带);内旋肌力大于外旋肌力。在正常行走时,旋转运动约为6。内收外展运动:膝关节内收外展活动极小,随着屈曲,外展与内收活动也有所增加。在充分伸直时仅约2,但充分屈曲时可增加到8。膝关节内外侧副韧带和胫骨的髁间隆突,保证它的稳定。处于最大伸展状态的膝关节,几乎不能在冠状面内做任何运动。当膝关节的弯曲达到30时,其被动的外展和内收得以增加。前后平移:屈膝(坐下)时股骨在胫骨上向后滚动,同时产生向前滑动(前交叉韧带)。伸膝(站起)时股骨在胫骨上向前滚动,同时产生向后滑(后交叉韧带)。如交叉韧带被破坏,则就破坏了正常的向后滑动的功能,使前后滑动变得不可预测。髌骨有下列作用:通过增加与运动轴的距离(力臂)来增强股四头肌的杠杆作用和力矩;当屈膝时提供股骨髁关节面的骨性保护;减少对股骨髁的压力和分散股骨髁上的力;在抗阻高度屈膝时,能防止对股四头肌肌腱损伤性压力(该腱能抗大的张力但不能抗压力或摩擦力)。正常人膝关节伸屈活动中,髌骨在股骨滑车及髁间沟间的生物力学活动,有矢状面上的滑动,也有冠状面上的 滑动。髌骨为膝提供两个重要的生物力学功能:它在整个运动范围内借延长股四头肌力臂帮助膝伸直,并以增加髌骨与股骨间的接触面来改善股骨上的压力分布。完全屈曲时,髌骨对股四头肌力臂长度所起的作用最小(约为力臂总长度的10%),在伸直到45时,髌骨延长股四头肌力臂约30%。关节软骨:髌股关节软骨是人体中最厚的软骨。最大厚度可达7mm。维持髌股对合的平衡机制 。髌股关节稳定性的影响因素很多,包括伸膝装置、支持带、肌力、股胫角和股胫间的扣锁机制、Q角、髌骨位置、髁间槽发育程度、外力等。维持髌股对合的平衡机制 1)静力结构:髌骨的内外侧支持带是维持髌骨排列的静力性平衡机制。髌骨内侧支持带分为四个部分,包括内侧髌骨支持带、内侧髌旁支持带、内侧髌骨半月板韧带、内侧髌胫韧带四个部分。内侧髌股韧带是内侧支持带中最重要的静力性稳定因素,它提供了内缘支持带总张力的53%。2)动力结构:股四头肌收缩时各肌肉之间的力学平衡是保持运动中髌股对合的动力结构。股四头肌的内侧头有对抗髌骨外移的动力性稳定作用。股内侧肌与股外侧肌的同步性收缩是发挥其动力性稳定的关键。因而股内侧肌的起点异常或肌收缩的失同步可以导致运动中髌骨轨迹的异常。髌股关节的对合:在膝关节完全伸直时,髌股关节面之间是分离的。自屈膝15时开始,髌股关节开始接触,首先是外侧关节面接触,然后才是内侧关节面;通常屈膝在30以内时,髌股关节尚未进入髁间沟内,最不稳定,容易造成髌骨脱位或半脱位。当屈膝超过30后,髌骨进入股骨髁间沟内,髌骨嵴受到股骨髁的制约和引导,同时髌股间的压力减小,此时髌骨相对稳定。髌股关节的运动:胫骨和股骨间的轴向旋转运动,导致髌韧带附着处胫骨节结,出现内外侧移动,造成髌骨出现相对于股骨的旋转运动。在正常运动时,大约有内旋6和外旋8,如果运动范围增加还会增大。内侧半月板较大,呈“C”形,前脚窄而薄,后角宽阔而稍厚,外侧缘与关节囊及胫侧副韧带紧密相连,因此胫侧副韧带的损伤常合并为半月板撕裂。外侧半月板较小,近似“O”形,前、后角的距离很接近,外侧缘亦与关节囊相连。两个半月板的前端常借膝横韧带相连。半月板的功能概括起来,有以下几点:传导负载:减少膝关节活动时,接触面不吻合,使接触面积增大,压力分布均匀;维持稳定:加深胫骨髁关节面,并在前后移动中,始终使膝关节的接触面积最大;减轻震荡:起到一定的缓冲作用,能吸收一定的负荷震荡。半月板使关节面更为相适,也能缓冲压力,吸收震荡,起弹性垫的作用。半月板还增大了关节窝的深度,又能连同股骨髁一起对胫骨作旋转运动。由于内侧半月板与关节囊及胫侧副韧带紧密相连,因而内侧半月板损伤的机会较多。半月板损伤后常常不能自行修复,故需手术治疗。半月板切除后,虽然可以从滑膜生长出一个类半月状软骨板,但不再是纤维软骨,而是透明软骨。半月板的损伤机制是:膝关节屈曲、回旋再突然伸直,此时半月板正好位于股骨、胫骨内外侧髁的突起部位间,易受挤压而损伤。半月板边缘不损伤一般愈合较好。预防半月板损伤的有效措施是:进行较剧烈运动前,做好准备活动;增强膝关节周围的肌力量的训练;保持正确的膝关节姿势和用力顺序。膝关节的韧带膝关节韧带较多,有关节囊外韧带和关节囊内韧带。由于膝关节的屈伸运动没有骨性阻碍,因此众多韧带附着,以保证其运动的稳定性。 (1)髌韧带(patellar ligament): (2)腓侧副韧带(fibular collateral ligament): (3)胫侧副韧带(tibial collateral ligament):胫侧副韧带和腓侧副韧带的主要作用是保持膝关节内外侧的稳定,由于内外侧副韧带位置和斜度不同,在伸膝时紧张,屈膝时松弛,半屈膝时最松弛。因此,在半屈膝位允许关节作少许旋内和旋外运动。 (4)腘斜韧带(oblique popliteal ligament):可防止膝关节过伸。(5)膝交叉韧带(cruciate ligaments of knee):当关节处于半屈位置时,滑液处于最小张力压迫下。股直肌越过髋关节,所以它既是屈髋肌又是伸膝肌。这些肌有股二头肌、半腱肌和半膜肌(这三块肌总称为腘绳肌)、腓肠肌、跖肌、腘肌、股薄肌和缝匠肌。解剖学作用为伸和外旋髋关节以及屈和外旋膝关节。半腱肌、半膜肌:解剖学作用为伸和内旋髋关节以及屈和内旋膝关节。股二头肌、半腱肌和半膜肌合称腘绳肌。它们都是双关节肌,在运动中应注意锻炼它们的力量和伸展性,以克服多关节肌的“主动不足”和 “被动不足”现象。多关节肌作为原动肌工作时,其肌力充分作用于一个关节后,就不能再充分作用于其他关节,这种现象叫多关节的“主动不足”。如:充分屈腕后,再屈指则会感到困难,前臂的屈肌群作为原动肌发生了“主动不足”的现象。多关节肌作为对抗肌工作时,在一个关节处被拉长后,在其他的关节处就再不能被充分拉长的现象,叫多关节肌的“被动不足”。如:充分屈腕后,再屈指则感到困难。前臂的伸肌群作为对抗肌发生了“被动不足”的现象。腓肠肌:腓肠肌是形成小腿肌的主要部分其作用为跖屈踝关节和屈膝关节。在抗阻屈膝、足踮起、走路、跑步、跳跃,均可看到腓肠肌的肌部收缩。在近固定时,使足跖屈,腓肠肌还能在膝关节处屈小腿。远固定时,在膝关节处拉大腿向后,协助伸膝,有维持人体直立的功能。跖肌:是在膝区后面的一块小肌,参与跟腱并止于跟骨。作用不明,主要作用是屈膝。腘肌:解剖学作用为内旋和屈膝关节。股薄肌:在近固定时,使大腿内收,还使小腿屈和内旋。远固定时,可使骨盆前倾。缝匠肌:它和股直肌都跨过了膝关节和髋关节,为双关节肌,此肌在运动中容易发生“主动不足”和“被动不足”现象。在近固定时,使大腿屈和外旋,并使小腿屈和内旋。远固定时,两侧收缩,使骨盆前倾。旋转肌:使胫骨在股骨上内旋的肌有半腱肌、半膜肌、腘肌,股薄肌和缝匠肌。使胫骨在股骨上外旋的肌有股二头肌;阔筋膜张肌可能起有协助作用。在坐位抗阻外旋小腿时,可探知股二头肌是一块强有力的外旋肌。当俯卧屈膝稍超过90外旋膝时,股二头肌将单独收缩。缝匠肌、股薄肌和半腱肌这三块肌对膝关节的内侧稳定很重要。作用于膝关节的单关节肌和双关节肌:作用与膝关节的单关节肌仅五块:股外侧肌、股中间肌、股内侧肌、腘肌和股二头肌短头。其余的肌则跨越髋关节和膝关节(股直肌、缝匠肌、股薄肌、半腱肌、半膜肌、股二头肌长头和阔筋膜张肌的髂胫束)或跨过膝关节和踝关节(腓肠肌)的运动或位置都会影响到膝关节的活动范围和这些肌所产生的力被动和主动功能不足)。一般的运用情况下,双关节肌极少用来同时运动两个关节。双关节肌的通常作用是用来克服一个关节来自重力或其他肌收缩的阻力。假如双关节肌在两个关节同时缩短,完成其所有的运动范围,那么该肌将缩短一个很长的距离,并在缩短的过程中很快丧失其肌力。一般来说该肌在其中一个关节逐渐延长而在另一个关节产生运动,借此来保持良好的长度一力关系。结合伸髋的屈膝:假使人俯卧或直立位伸髋再屈膝,腘绳肌必须在两个关节同时缩短,就很难完成此屈膝动作。限制腘绳肌完全缩短的另一个因素是股直肌。此时股直肌在髋、膝两处同时被延伸导致股直肌的挛缩,使骨盆前倾,造成臀部将不自然地抬高。结合屈髋的伸膝:在仰卧或坐位时做直腿抬高(屈髋,膝保持伸直状态),在动作进行的一定范围内并无困难。随后主要的困难来自腘绳肌不能进一步延伸,部分来自股直肌肌力的减弱,因为它在髋、膝两处同时缩短。结合踝跖屈的屈膝:腓肠肌能同时做这两个动作。若在这两个关节做全部的动作,那么该肌必须缩短很长的距离,肌力将迅速下降。这不是一个十分有用的运动。结合伸膝的踝跖屈:股四头肌伸膝而腓肠肌(和比目鱼肌)跖屈踝关节。当股四头肌伸膝时,腓肠肌在膝部延长,这对跖屈踝关节十分有利。这种功能结合常见于抬高脚趾尖、跑步和跳跃动作。高负荷下半月板承担胫股关节总压力的一半,半月板增加关节面接触面积,起分担负荷的作用,通过变形,提高对应关节面的顺应性,承受较高应力,避免了关节软骨和软骨下骨的应力集中。切除半月板后股胫骨接触面积可减少132/3。 内侧胫骨平台的接触面积比外侧胫骨平台的接触面积大约50%。内侧胫骨平台的软骨比外侧胫骨平台的软骨厚约3倍,内侧胫骨平台较大的表面积和较大的厚度允许它更容易维持施加在它上的较大的力。在正常的膝关节中,关节作用力由关节软骨和半月板维持。在承受负荷的情况下,当移去半月板时胫股关节上应力的大小可能是这些结构完整时的3倍。在正常膝关节中,应力被分布在胫骨平台宽广的面积上。如果半月板被移走,应力不再分布在这样宽广的面积上,而限制在平台中心的接触面上。膝关节辅助结构的作用:这些辅助结构有:侧副韧带、十字交叉韧带、半月板、脂肪垫和髌骨。下肢运动学其一为初始着地期(足跟着地)其二为支撑反应期(足掌着地)其三为中点支撑期(支撑中期)其四为支撑后期(足跟离地)其五为摆动前期(足指离地)支撑期(stance phase)这个时期一侧髋膝关节承重最大时,臀中肌、臀小肌、阔筋膜张肌、臀大肌和股四头肌起到重要作用。支撑相早期(early stance):指进入支撑期开始阶段的时间,包括首次触地和承重反应,即:自足跟着地至足完全负重,占步行周期的10%20%。支撑相中期(mid stance):指支撑相中间阶段的时间。此时支撑足全部着地,对侧足处于摆动相,是唯一单足支撑全部重力的时相,正常步速时大约为步行周期的38%40%。此期小腿外旋及背伸,跟内翻,距舟跟骰活动轴不同。足活动范围受阻,但稳定性增加。足弓加强,跖筋膜因跖趾过伸而拉紧,足形成强杠杆。 支撑相末期(terminal stance):指下肢主动加速蹬离的时间,开始于足跟抬起,结束于足离地,约为步行周期的10%12%。此期小腿后肌收缩足跟离地,足跖屈内翻,小腿外旋,体重分布在跖骨上,身体前进。 摆动期(swing phase) 指足离开地面向前迈步到再次落地之间的时间,占步行周期的40%。屈髋是主动性动作,内收、外旋则是被动性的。摆动相中期(mid swing):指足在迈步中期的活动,足廓清仍然是主要任务,占步行周期的10%。参与的肌主要为胫前肌,保持踝关节背屈。摆动相末期(terminal swing):指迈步即将结束,足在落地之前的活动,主要动作是下肢前向运动减速,准备足着地的姿势,占步行周期的15。参与的肌包括腘绳肌、臀大肌、胫前肌和股四头肌。颈部与躯干运动学脊柱韧带功能:维持脊柱的稳定;为相邻脊椎传递载荷;保持脊柱平稳的生理运动;保护脊髓。椎旁肌在维持脊柱直立姿势中发挥作用,对脊柱稳定性产生影响。脊柱的肌 :后组(三层)深层肌:棘间肌、回旋肌等中层肌:多裂肌浅层肌:骶棘肌、髂肋肌、最长肌和棘肌脊柱稳定系统: 被动子系统;主动子系统;神经子系统 颈椎的屈伸运动主要发生在寰枕关节,旋转运动可在寰枕关节和寰枢关节层面进行,而以寰枢关节为主。体位对腰椎运动功能的影响:体位对腰椎负荷的影响极大。姿势不正时,如腰椎前凸增加,则重力后移到关节突关节,可引起关节退变,而胸椎后凸增加时,则易引起韧带慢性劳损。人体在背、抬、搬、推、提重物等活动时,腰椎所承受的外力则更大,尤其是腰椎下部受力更大,而且除所搬物体的重量外,还与物体的大小、搬物方式及腰椎弯曲等情况有关。因此,不正确的劳动姿势是造成腰肌劳损和产生腰背疼痛的常见原因。在完全后伸位时,黄韧带向前膨隆,可导致姿势性椎管狭窄。腰椎屈曲可以降低对神经根的压迫,但可以增加神经根的张力。涉及在冠状面和矢状面内角度运动的姿势能够在椎间盘、关节突关节和椎间韧带产生非常高的应力。侧屈通常合并有轴向扭转,压迫、弯曲和轴向扭转,其共同作用结果,可直接导致椎间盘后外侧纤维环和内层椎,间盘压力的异常增高,这可能导致椎间盘的损伤,成为促发腹椎间盘突出病变的重要机制。但在弯曲和压迫负荷下,即使纤维环无损,椎间盘也可以因为强大而重复的负荷而脱出。突然负荷而致椎间盘突出:当腰椎运动节段置于前外侧屈曲或过屈时,然后迅速压迫致节段破坏,大约一半的节段会通过后外侧椎间盘脱出而破坏。这类椎间盘脱出具有以下特点:1)常见于低腰椎节段:以L45,LsS1最多。2)多发生于没有退变的椎间盘:最容易出现脱出的是那些已出现老化相关的纤维环弱化但依然保持年轻的椎间盘,严重退变的可能因为髓核过于纤维化和脱水,不能对纤维环施加静水压,故常不易脱出。3)多发生于轴向旋转加入到弯曲和压迫时。4)后侧椎间盘脱出多见:这可能与前部韧带坚韧肥厚,以及后纤维环的基质内出现应力集中紧密相关。运动的脊髓控制运动控制可以划分为两部分:脊髓对协调的肌肉收缩的命令和控制;脑对脊髓运动程序的命令和控制。每块肌肉内有数千百根肌纤维(muscle fiber) ,即骨骼肌细胞,而每根肌纤维仅接受来自于中枢神经系统的一根运动神经轴突分支的支配躯体肌肉组织受到脊髓前角内躯体运动神经元的支配。这些神经元也被称为“下运动神经元”,以区别于那些高位的脑中的“上运动神经元”,后者向脊髓提供输入。只有下运动神经元能够直接命令肌肉收缩。 这些神经元被称为控制行为的最后公路(final common pathway) 。运动神经元脊髓内的下运动神经元可分为两类:运动神经元和运动神经元。运动神经元(alpha motor neuron)直接负责产生肌力。一个运动神经元和它支配的所有肌纤维构成了运动控制的基本成分,称为运动单位(motor unit)。运动神经元对肌肉收缩活动的等级性控制 放电频率运动单位的放电频率是中枢神经逐渐增强肌肉收缩力量的一种重要方式。中枢神经等级性控制肌肉收缩的第二种方式 募集大多数肌肉有大小不等的运动单位,这些运动单位被按顺序募集,即最小运动单位的最先被募集,而最大的运动单位却最后被募集。感受器的分类外感受器:皮肤感受器、味觉、嗅觉本体感受器:高尔基腱器、肌梭、环层小体、关节与前庭的感觉末梢内感受器:内脏、腺体与血管壁的感受器作为本体感受器(proprioceptor)的肌梭和与它们相联系的Ia感觉轴突,特化为监测肌肉长度变化的感受装置。肌梭的传入纤维 -a 传入纤维I类神经轴突是人体中最粗的传导速度最快的有髓鞘轴突。牵张反射:牵张反射是运动系统在脊髓平而的基本功能单位,对动物维持姿位张力和进行任何动作来说都是必不可缺的。当骨胳肌受到牵张时,肌梭产生的冲动由Ia传入纤维而抵达脊髓,兴奋运动神经元。后者发放冲动经前根而引起骨胳肌的反射性收缩。整个牵张反射仅由感觉神经元和运动神经元两个细胞组成,是最简单的一种中枢反射。但是,在反射弧的传入部分和传出部分都受到许多方面的影响,因而反射弧的兴奋性可有各种程度的变化。Ia纤维和与其发生突触联系的运动神经元构成了单突触的牵张反射弧(monosynaptic myotatic refex arc)所谓单突触的(monosynaptic)是因为从初级感觉传入到运动神经元传出之间,仅经过一个突触。两类肌纤维:梭外肌纤维与梭内肌纤维梭外肌纤维受运动神经元支配。梭内肌纤维接受另一类较低等级的、称为运动神经元的支配。因为运动神经元的活动运动神经元在肌梭两端支配着梭内肌纤维。梭内肌纤维的激活使得肌梭的两极收缩,使Ia传入纤维保持于激活的状态。运动神经元的活动增加了肌梭的敏感性,加强了Ia的活动。高尔基腱器官 本体感受器骨胳肌中的另外一种感受器是高尔基腱器官(Golgi tendon organ),它起到类似于张力检测器的作用,即监测着肌肉的张力,或收缩力。高尔基腱器官位于肌肉与肌腱的接头处,由Ib类感觉纤维传入。 肌梭与梭外肌纤维以平行方式排列,而高尔基腱器官与梭外肌纤维则以串行方式排列。这种解剖学安排上的差异是导致这两种感受器向脊髓提供不同类型信息的原因:来自肌梭的Ia活动编码了肌肉长度的信息;来自高尔基腱器官的Ib活动则编码了肌肉张力的信息。Ib传入纤维进入脊髓后,反复分支,并与腹角中的中间神经元形成突触联系。这些中间神经元中的一些,与支配同一块肌肉的运动神经元形成抑制性联系。这就构成了另一种脊髓反射-反牵张反射。该反射环路可以保护肌肉,使肌肉免受过度负载的伤害脊髓中间神经元来自高尔基腱器官的Ib输入,对于运动神经元的作用完全是多突触的(polysynaptic)即这种作用是经过中介性脊髓中间神经元的介导而实现的。事实上,大多数到达运动神经元的输入是来自于脊髓中间神经元。中间神经元的抑制性输入抑制性输入即使是执行最简单的反射,中间神经元也在其中起了关键性的作用。以牵张反射为例,为了补偿一群肌肉(例如肘部屈肌)的拉长,需要通过牵张反射使屈肌收缩,但这一过程也需要其对抗肌(伸肌)的舒张。这种一群肌肉的收缩伴随着其对抗肌舒张的过程称为交互抑制 (reciprocal inhibition)。中间神经元的兴奋性输入并非所有的中间神经元都是抑制性的。由兴奋性中间神经元介导反射的一个例子是屈肌反射(flexion reflex)。这是一个复杂的反射环路,用来对某些不良剌激做出肢体回缩反应。交叉伸肌反射( crossed - extensor reflex) 它的作用在于补偿由于受刺激侧下肢的缩回,而额外施加到另一侧下肢抗重力伸肌上的负担。这是交互抑制的又一个例子,但在这一例子中,一侧脊髓屈肌的激活伴随了对侧屈肌的抑制。脊髓的中枢模式发生器一侧肢体伸展,另一侧肢体屈曲的交叉伸肌反射似乎为行走运动 提供了基础。当行走时,你交替地伸出和收回你的两腿,而这一过程必然存在一个协调机制来为两条腿的交替活动定时。从理论上说,我们推测这种控制机制在脊髓。事实上,在胸段脊髓的中部水平横断脊髓,猫的后肢依然具有产生协调行走运动的能力。因此,控制协调的行走运动的环路必然在脊髓之中。一般而言,产生节律性运动活动的神经环路被称为中枢模式发生器(central pattern generator-CPG) 。.- 配套讲稿:
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