第四章运动控制与步态.

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1、第四章第四章 运动控制与步态运动控制与步态潘燕霞潘燕霞医学技术与工程学院康复治疗学系医学技术与工程学院康复治疗学系 内容内容第一节第一节 与运动相关的神经系统结构与反射与运动相关的神经系统结构与反射第二节第二节 运动控制的调节运动控制的调节第三节第三节 运动控制运动控制大脑皮质的主要运动区大脑皮质的主要运动区1 运动传导通路运动传导通路2 反反 射射3第一节第一节 与运动相关的神经系统结构与反射与运动相关的神经系统结构与反射随意运动随意运动：受意识控制的、有目的运动。意识可以控：受意识控制的、有目的运动。意识可以控制运动的方向、速度、轨迹和时相。制运动的方向、速度、轨迹和时相。首先来认识一下我

2、们身体进行的运动？首先来认识一下我们身体进行的运动？不随意运动：不随意运动：不受意识控制的不受意识控制的“自发自发”动作。动作。例如：走路时上肢交替摆动，骑自行车时下例如：走路时上肢交替摆动，骑自行车时下肢交替运动。肢交替运动。随意运动与不随意运动的差别随意运动与不随意运动的差别源于中枢神经系统对运动的控制源于中枢神经系统对运动的控制的结构和机制不同。的结构和机制不同。1.1.大脑皮质的主要运动区大脑皮质的主要运动区 按照按照BrodmannBrodmann分区，大脑皮质的主要运动区为分区，大脑皮质的主要运动区为中央前回中央前回4 4、6 6区，此外还有区，此外还有8 8区、额上回、扣带回，区

3、、额上回、扣带回，及额叶内侧面的运动补充区和补充前区。及额叶内侧面的运动补充区和补充前区。外侧面外侧面 内侧面内侧面 2 2）运动辅助区）运动辅助区n额上回，扣带回及额上回，扣带回及额叶内侧面的运动辅额叶内侧面的运动辅助区。助区。大脑皮质的主要运动区功能特点大脑皮质的主要运动区功能特点大脑皮质的主要运动区功能特点大脑皮质的主要运动区功能特点2.2. 运动传导通路运动传导通路锥体系锥体系锥体外系锥体外系（皮质（皮质-脑桥脑桥-小脑系）小脑系）控制随意运动控制随意运动控制不随意运动控制不随意运动n正常情况下，机体必须在两个系统（锥体系、锥正常情况下，机体必须在两个系统（锥体系、锥体外系）完整、且彼

4、此配合下，才能完成任务复体外系）完整、且彼此配合下，才能完成任务复杂而有目的的随意运动。杂而有目的的随意运动。n脊髓损伤，属锥体系损害，在损伤平面以下失去脊髓损伤，属锥体系损害，在损伤平面以下失去随意运动。随意运动。nParkinsons disease ，病变部位在黑质（属于锥，病变部位在黑质（属于锥体外系），由于肌紧张增强，关节活动僵硬，其体外系），由于肌紧张增强，关节活动僵硬，其随意运动也不能正常地完成。随意运动也不能正常地完成。3. 3. 反射反射n脊髓水平的反射脊髓水平的反射n脑桥、延脑水平的反射脑桥、延脑水平的反射n中脑水平的反射中脑水平的反射n大脑水平的反射大脑水平的反射脊髓水平

5、的反射脊髓水平的反射n类型：类型： （1 1）牵张反射（）牵张反射（stretch reflexstretch reflex）：）： 腱反射、肌紧张腱反射、肌紧张 （2 2）屈肌反射（）屈肌反射（flexor withdrawalflexor withdrawal） （3 3）交互抑制（）交互抑制（reciprocal inhibitionreciprocal inhibition） （4 4）联合反应（）联合反应（associated reactionassociated reaction） （5 5）共同运动（）共同运动（synergy movementsynergy movement）

6、n主要作用：主要作用： 抵抗重力、支持身体、维持姿势、逃避伤害抵抗重力、支持身体、维持姿势、逃避伤害性刺激性。性刺激性。（1）牵张反射腱反射（位相性牵张反射）腱反射（位相性牵张反射）临床常见的腱反射临床常见的腱反射肌紧张（紧张性牵张反射）肌紧张（紧张性牵张反射）n由次级感觉末梢传入的反射通路为多突触性的。由次级感觉末梢传入的反射通路为多突触性的。n肌受牵拉时，反射可在同侧或对侧。冲动的传导肌受牵拉时，反射可在同侧或对侧。冲动的传导速度缓慢持久，可扩布到不同脊髓节段的前根。速度缓慢持久，可扩布到不同脊髓节段的前根。n次级感觉末梢引起的牵张反射次级感觉末梢引起的牵张反射，属静态紧张性的属静态紧张性

7、的( (肌紧张肌紧张) )。肌紧张（紧张性牵张反射）肌紧张（紧张性牵张反射）n肌紧张是由于骨骼肌受重力作用，使肌肉受到持肌紧张是由于骨骼肌受重力作用，使肌肉受到持续而缓慢的牵拉、刺激肌梭而发生的牵张反射续而缓慢的牵拉、刺激肌梭而发生的牵张反射。n因此，它在抗重力肌比较明显，只要重力作用的因此，它在抗重力肌比较明显，只要重力作用的牵引力量存在，反射性肌收缩将持续进行。牵引力量存在，反射性肌收缩将持续进行。上肢抗重力肌：屈肌上肢抗重力肌：屈肌下肢抗重力肌：伸肌下肢抗重力肌：伸肌脑卒中出现的异常姿势与脊髓对运动控制的关系脑卒中出现的异常姿势与脊髓对运动控制的关系屈肌反射屈肌反射（flexor fle

8、xor withdrawalwithdrawal）n刺激一侧下肢，则该侧下刺激一侧下肢，则该侧下肢屈曲，为屈肌反射。屈肢屈曲，为屈肌反射。屈肌反射有避免伤害刺激的肌反射有避免伤害刺激的保护作用保护作用。n当刺激达到一定强度，可当刺激达到一定强度，可引出对侧伸肌反射，称为引出对侧伸肌反射，称为交叉伸展反射交叉伸展反射，它属于姿它属于姿势反射中的一种，在行走、势反射中的一种，在行走、跑步时具有支撑体重的作跑步时具有支撑体重的作用。用。屈肌反射屈肌反射（flexor flexor withdrawalwithdrawal）n脑卒中的患者，巴宾斯基征阳性就是屈肌反射脑卒中的患者，巴宾斯基征阳性就是屈肌

9、反射的表现。的表现。 巴彬斯基征（巴彬斯基征（+ +）巴彬斯基征（巴彬斯基征（- -）交互抑制交互抑制（reciprocal inhibitionreciprocal inhibition）n如果某一肌的伸展反射如果某一肌的伸展反射( (伸肌兴奋伸肌兴奋) )，而引发其拮抗的肌，而引发其拮抗的肌 ( (屈屈肌肌) )松弛，称交互抑制。松弛，称交互抑制。n其原因是其原因是a a 类传入纤维的传入冲动可以通过类传入纤维的传入冲动可以通过a a 纤维的侧纤维的侧支与中间神经元连接，与其他协同肌、拮抗肌运动神经元形支与中间神经元连接，与其他协同肌、拮抗肌运动神经元形成联系成联系，以兴奋协同肌以兴奋协同

10、肌、抑制拮抗肌，表现为交互抑制。抑制拮抗肌，表现为交互抑制。 偏瘫患者，偏瘫患者， 健侧健侧肢体用力做随意的抗阻收缩时肢体用力做随意的抗阻收缩时 患侧患侧肢体产生不随意的紧张性活动肢体产生不随意的紧张性活动 （其关节运动多为共同运动形式）（其关节运动多为共同运动形式）失去高位中枢对运动的随意控制所释放的反应失去高位中枢对运动的随意控制所释放的反应是较为原始的异常张力性反射。是较为原始的异常张力性反射。原因原因联合反应联合反应（associated reactionassociated reaction）共同运动共同运动（synergy movementsynergy movement）n偏瘫患

11、者，偏瘫患者， 一侧一侧肢体做随意运动时肢体做随意运动时, ,不能做不能做单个关节的分离运动，只能做多单个关节的分离运动，只能做多个关节的同时运动。个关节的同时运动。上肢屈肌共同运动：敬礼动作上肢屈肌共同运动：敬礼动作共同运动共同运动（synergy movementsynergy movement）n共同运动共同运动是脊髓水平的运动形式，它的启动可由是脊髓水平的运动形式，它的启动可由意志支配，但其运动形式是固定的多关节同时运意志支配，但其运动形式是固定的多关节同时运动的模式，不能依主观意志支配单个关节的运动动的模式，不能依主观意志支配单个关节的运动n因此，共同运动包括了随意性和不随意性两个方

12、因此，共同运动包括了随意性和不随意性两个方面，其形成机制与脊髓的节间反射有关。面，其形成机制与脊髓的节间反射有关。脑桥、延脑水平的反射脑桥、延脑水平的反射n紧张性颈反射（紧张性颈反射（tonic neck reflex, TNRtonic neck reflex, TNR） 对称性紧张性颈反射对称性紧张性颈反射 非对称性紧张性颈反射非对称性紧张性颈反射n紧张性迷路反射（紧张性迷路反射（tonic labyrinth reflex, tonic labyrinth reflex, TLRTLR） n阳性支持反射（阳性支持反射（positive supporting positive suppor

13、ting reactionreaction） n抓握反射（抓握反射（grasp reflexgrasp reflex） 对称性紧张性颈反射对称性紧张性颈反射n颈部前屈，引发双上肢颈部前屈，引发双上肢屈曲，双下肢伸展，颈屈曲，双下肢伸展，颈部后伸，则引发双上肢部后伸，则引发双上肢伸展，双下肢屈曲。可伸展，双下肢屈曲。可在婴儿期和成人脑损伤在婴儿期和成人脑损伤时出现，如站立位低头时出现，如站立位低头可诱发下肢伸肌张力增可诱发下肢伸肌张力增高。高。 阴性表现阳性表现非对称性紧张性颈反射非对称性紧张性颈反射将头部转向一侧，则将头部转向一侧，则头转向侧上下肢伸展，头转向侧上下肢伸展，背向侧上下肢屈曲，背

14、向侧上下肢屈曲，该反射称为非对称性该反射称为非对称性紧张性颈反射。其上紧张性颈反射。其上肢和头部的朝向类似肢和头部的朝向类似体育比赛中的体育比赛中的“击剑击剑”姿势。姿势。 紧张性迷路反射紧张性迷路反射指内耳椭圆囊和球囊的传入指内耳椭圆囊和球囊的传入冲动对躯体伸肌紧张性的调冲动对躯体伸肌紧张性的调节反射。即仰卧位时全身伸节反射。即仰卧位时全身伸肌紧张，俯卧位时四肢屈肌肌紧张，俯卧位时四肢屈肌紧张。因此，为了防止诱发紧张。因此，为了防止诱发和强化脑卒中患者的下肢伸和强化脑卒中患者的下肢伸肌痉挛，在脑卒中早期，摆肌痉挛，在脑卒中早期，摆放患者体位的时候，应尽量放患者体位的时候，应尽量避免仰卧位。避

15、免仰卧位。BobathBobath、BrunnstromBrunnstrom等人主等人主张利用姿势反射调整肌张力，张利用姿势反射调整肌张力，改善动作或姿势，其方法的改善动作或姿势，其方法的机制与脑干等水平的反射密机制与脑干等水平的反射密切相关。切相关。 阳性支持反射阳性支持反射是足趾的末端及其内侧，是足趾的末端及其内侧，拇趾、小趾的皮肤等部位拇趾、小趾的皮肤等部位受到刺激时所引发下肢抗受到刺激时所引发下肢抗重力肌的的强直性收缩。重力肌的的强直性收缩。刺激足跖部皮肤及牵拉骨刺激足跖部皮肤及牵拉骨间肌可引起该种反应。脑间肌可引起该种反应。脑瘫、偏瘫患者常可见到阳瘫、偏瘫患者常可见到阳性支持反应，表

16、现为下肢性支持反应，表现为下肢伸肌群活跃。伸肌群活跃。抓握反射抓握反射（grasp reflexgrasp reflex）通过压迫刺激手掌或手指腹侧通过压迫刺激手掌或手指腹侧（本体感受器和触觉本体感受器和触觉感受器感受器），引起手指屈曲内收活动，称为抓握反射。，引起手指屈曲内收活动，称为抓握反射。婴儿随意抓握出现后，该反射逐渐消失。脑瘫、偏婴儿随意抓握出现后，该反射逐渐消失。脑瘫、偏瘫患者可出现该反射。如在患侧手掌放置东西时，瘫患者可出现该反射。如在患侧手掌放置东西时，可出现腕关节及手指屈曲倾向，有的患者在主动伸可出现腕关节及手指屈曲倾向，有的患者在主动伸展手指时，经常伴发较强的抓握反射，导致

17、手中物展手指时，经常伴发较强的抓握反射，导致手中物体无法松开。体无法松开。中脑水平的反射u静力反射静力反射 迷路翻正反射迷路翻正反射 颈翻正反射颈翻正反射 躯干翻正反射躯干翻正反射 u静力静力- -动力反射动力反射 保持运动中身体的平衡和矫正身体位置的保持运动中身体的平衡和矫正身体位置的反射反射 头和眼的旋转反射头和眼的旋转反射 迷路翻正反射38通过迷路接受空间感觉而诱发的反应。与躯干位置无关，当遮住双眼，切断颈髓后根，只要迷路正常，头就能调整成正常位置。可保持终生。阴性反应阳性反应颈翻正反射颈翻正反射39头向任何方向转动时，都会刺激颈部本体感受器，由此伴发一连串躯干的反射性翻身运动称为颈翻正

18、反射。阴性反应阳性反应躯干翻正反射即使头部位置不正常，但躯干亦能力图保持正常位置的反射称为躯体翻正反射。它是通过体表面触觉刺激而诱发的非对称性反射。如仰卧位时被动地使头向一侧转动且保持该状态，躯干节段会先上半身翻转，刺激了腰部的感受器而引起下半身随之转动，从而完成翻身动作。阴性反应阳性反应大脑水平的反射大脑水平的反射u视觉翻正反应视觉翻正反应 u平衡反应（平衡反应（balancing reaction） 降落伞反应（降落伞反应（parachute reaction） 防御反应（防御反应（protective reaction） 倾斜反应（倾斜反应（tilting reaction） 视觉翻正反

19、应如将动物两侧迷路破坏，通过视觉，头部仍可保持正常位置的反射，如将双眼遮住则不能保持头的正常位置。阴性反应阳性反应平衡反应（平衡反应（balancing reaction）指为了抗重力和保持平衡而对全身肌紧张进行不间断地调整的反射活动。人体在维持各种姿势和完成各种动作中，需要感知自身姿势，将运动的本体感觉、视觉及触觉的信息在中枢神经系统中整合处理，再对全身肌张力进行不断调整，无论是静态还是随意运动时的动态姿势，都需要抵抗重力进行自动性肌活动，以保持平衡。降落伞反应（parachute reaction）人在垂直位置后急剧下落，则四肢外展、伸展、足趾展开，呈现与地面扩大接触的准备状态，将该反应称

20、为降落伞反应。防御反应防御反应（protective protective reactionreaction）指在水平方向急速运动时产生的平衡反应。如站立时，突然将身体向后推，则踝关节、足趾背屈，上肢向前上方举起。如将身体推向一侧，则对侧上下肢外展。该反应包括坐位、立位、膝立位反应等。倾斜反应倾斜反应（tilting tilting reactionreaction）让被试者在支持面上取某种姿势，当改变支持面的倾斜角度时而诱发出躯体的姿势反应称为倾斜反应。乘船或汽车急转弯时可以诱发该反应。正常倾斜反应异常倾斜反应第二节第二节 运动控制的调节运动控制的调节运动控制的调节影响运动控制的因素12学习

21、内容学习内容1.1.运动控制的调节运动控制的调节u随意运动（随意运动（voluntary movementvoluntary movement）：主要由锥体束来支配）：主要由锥体束来支配 u不随意运动（不随意运动（involuntary movementinvoluntary movement）：主要由锥体外系）：主要由锥体外系和小脑系统来调节和小脑系统来调节 u调节机制调节机制u运动控制理论运动控制理论随意运动随意运动（voluntary voluntary movementmovement）指有意识地执行某种动作，主要由锥体束来支指有意识地执行某种动作，主要由锥体束来支配。配。皮质的随意运

22、动冲动沿两个神经元传导皮质的随意运动冲动沿两个神经元传导上运动神经元，从中央前回皮质细胞发出纤维，终上运动神经元，从中央前回皮质细胞发出纤维，终止于脊髓前角细胞止于脊髓前角细胞（皮质脊髓束皮质脊髓束）或脑干脑神经核运或脑干脑神经核运动细胞动细胞（皮质脑干束皮质脑干束）。下运动神经元，即脊髓前角细胞或脑神经核，从而下运动神经元，即脊髓前角细胞或脑神经核，从而使其纤维经前根或脑神经而到达躯体肌或头面部肌。使其纤维经前根或脑神经而到达躯体肌或头面部肌。不随意运动（involuntary movement）是指不受意识控制的“自发”动作。肌的不随意运动主要由锥体外系和小脑系统来调节。在正常情况下，不随

23、意运动的主要功能是维持肌张力，调节肌协调，保持正常的姿势，促使伴随运动的顺利进行，如走路时上肢的交替摆动等。不随意运动是随意运动不可缺少的参与者，即机体必须在两个系统完整并彼此配合下，才能圆满完成复杂和有目的的随意运动。调节机制调节机制随意运动包括运动感觉和运动调节机制，是学习和记忆的结果。当初始一个随意动作时，运动者需要判断最初的运动目标和自体在空间的相对位置，决定动作方式、时间及速度，随后进入动作临界状态。每次运动时，边确认动作执行如何，边完成整个运动。随意动作的反复进行是熟练动作的过程，对每个动作变得逐渐无意识，就能自动地完成运动过程。特点是由大脑高级中枢控制的，精细、协调、准确的运动。

24、它随人本身的需要，可以是单关节的分离运动，也可以是选择性的多关节的复合运动，甚至高度复杂的动作。调节机制根据运动控制的理论，运动的控制不只是皮质运动区单方面发布/传递命令，还有反馈系统的调节，和许多反射参与。中枢神经系统储有许多后天获得的运动程序，所以中枢性的运动控制也有不受外周反射影响的成分。调节机制调节机制随意运动的产生是个极复杂的神经系统活动，包括动机系统、运动程序设计系统、启动系统、监测系统和细微调节系统、实施系统等。动机系统在脑干网状结构和边缘系统；运动程序设计在运动关联区、小脑、基底核及丘脑；运动的启动和监测调节系统位于大脑运动区、小脑、脑干、脊髓通路、锥体(外)系、感受器及传入通

25、路等部分。调节机制随意运动的产生，首先在动机系统产生运动动机，激活皮质连合区，确定运动形式，将冲动经过大量神经元联系至皮质运动区，形成运动指令，经过锥体系传至脊髓，兴奋或抑制相应的运动神经元，产生运动。同时，末梢传入的运动感觉信息又传入小脑、基底核，并且与大脑皮质传来的指令进行比较、修正或调整，再经丘脑传给皮质，也有部分修正后指令直接进入锥体外系传至脊髓中枢。2.影响运动控制的因素动作由个体、任务环境相互作用而产生 影响运动控制的个体因素影响运动控制的个体因素个体内运动、知觉和认知的关系影响运动控制的任务因素影响运动控制的任务因素任务的分类按功能分类间断性与连续性任务稳定性与移动性任务操作序列

26、任务开放性与闭合性运动任务任务的本质决定了所需的动作类型 任务活动与稳定性及操作成分密切相关影响运动控制的环境因素影响运动控制的环境因素任务是在环境中进行的，除了任务特性之外，任务也受环境特征的约束影响任务的环境特征分为规则性和非规则性，前者如茶杯的大小、形状，后者如活动时的背景噪声可能分散注意力等。因此在管理和影响动作任务表现方面理解环境的特征对于制定有效的治疗计划是必要的。第三节第三节 运动控制运动控制姿势控制上肢控制行走运动控制一三二姿势控制u定义定义u姿势控制系统姿势控制系统u姿势控制异常姿势控制异常定义定义姿势控制（姿势控制（postural controlpostural cont

27、rol） 是指控制身体在空是指控制身体在空间的位置以达到稳定性和和方向性的双重目的。间的位置以达到稳定性和和方向性的双重目的。姿势方向性：保持身体节段间和身体与任务环境间适姿势方向性：保持身体节段间和身体与任务环境间适当关系的能力。当关系的能力。 借助前庭系统、体感系统和视觉系统。借助前庭系统、体感系统和视觉系统。姿势稳定性：也被称作平衡，是控制身体质心与支撑姿势稳定性：也被称作平衡，是控制身体质心与支撑面关系的能力。面关系的能力。 定义定义身体质心（身体质心（center of mass, COM）是整个身体的中心点，通过寻找身体各节段COM的加权平均值来决定。身体质心的垂直射影被称作重心（

28、重心（center of gravity, COG）。支撑面（支撑面（base of support, BOS）被定义为身体与支撑物表面接触的区域。压力中心（压力中心（center of pressure, COP）是作用于支撑物表面的全部力量的分布中心。COP在COM周围不断地移动并保持COM在支撑面内。 定义定义姿势控制的需求随任务和环境的变化而变化，姿势控制的需求随任务和环境的变化而变化，任何任务都有方向性的成分和稳定性的成分。稳定性和方向性的需求会根据任务和环境而不同。 因此，用于实现姿势控制的感知/活动调节必须适应变化的任务和环境的要求。 姿势控制系统姿势控制系统姿势控制的稳定性和方

29、向性要求肌肉骨骼和神经系统复杂的相互作用 姿势系统的特异性组织调节是由功能性任务和完成它的环境共同决定的。 姿势控制异常姿势控制异常姿势控制异常可能的原因：平衡问题运动的协调性问题（包括顺序、协同肌的适时激活、姿势肌的紊乱、姿势活动调节不能等）骨骼肌肉及关节活动所致的对位对线问题感觉障碍所致的预期姿势控制丧失认知功能的问题所致 姿势控制异常姿势控制异常神经损伤的类型、部位、和范围的差异可能导致不同的姿势控制问题。年龄、发病前的状态和代偿程度对姿势行为有着深远的影响。临床常见的疾病如脑中风、脑外伤、儿童脑瘫等。上肢控制上肢控制u正常的够物、抓握和操作u异常的够物、抓握和操作上肢控制上肢控制仔细观

30、察今天早上起床后1小时内你所完成的活动很明显上肢功能作为精细运动技巧像吃饭、穿衣和修饰等动作的基础变得很重要。虽然我们可能没有意识到，但上肢功能在粗大运动技巧，如爬行，步行，恢复平衡的能力，以及当平衡恢复不可能时，在保护机体不受伤害的能力上也起着重要作用。由于上肢在精细和粗大的运动技巧中都有控制作用，所以上肢功能的恢复是运动控制再训练的一个重要方面，涉及康复领域的大部分，包括作业治疗和物理治疗。正常的够物、抓握和操作正常的够物、抓握和操作关键成分为：锁定目标够物 抓握 操作 正常的够物、抓握和操作正常的够物、抓握和操作够物中的协调是通过连续的眼、头及手的运动来表现其特征的够物过程中，肌肉倾向于

31、同时被激活，惯性的特征起着重要的作用 够物和抓握代表的是受不同神经机制控制的两种分离的成分 抓握成分的某些方面，像抓握的力量，是建立在个人对要抓握物体特征的感知的基础上的，并且这是提前调控的视觉和躯体感觉的信息也被用于够物和抓握过程中的调校 正常的够物、抓握和操作正常的够物、抓握和操作够物的神经控制的两种理论 ：距离调控：指当人们相对于目标做上肢运动时，他们在视觉上会感知到一段要通过的距离，然后他们会激活一组特定的主动肌以促进上肢运动到距目标适当的距离。在特定的关节上，他们会抑制主动肌，激活关节上的拮抗肌以提供停止运动的制动力。正常的够物、抓握和操作正常的够物、抓握和操作够物的神经控制的两种理

32、论 ：定位理论：神经系统调控两组相对的肌群（主动肌和拮抗肌）的张力的相对平衡。根据这个理论，肢体在空间中的某一个特定位置对应一组相对的肌肉间的张力关系。根据任务和情景的不同，以上两种策略都会用在上肢的运动中。异常的够物、抓握和操作异常的够物、抓握和操作靶目标定位障碍 够物及抓握障碍（包括运动、感觉、协调的问题及操作问题） 失用症 异常的够物、抓握和操作关键是定位目标及够物前注视目标的能力 影响该能力的因素：u眼球运动受损 u前庭系统损害所致的前庭眼球反射的破坏 u小脑损害所致任务前的前庭眼球反射的丧失 行走运动控制u步态分析的时空参数步态分析的时空参数u身体重心的转移与控制身体重心的转移与控制

33、u关节运动学关节运动学u肌运动学肌运动学u步态控制机制步态控制机制u步态异常步态异常步态分析的时空参数步态步态周期（周期（gait cycle） ：u行走最基本的组成单元 u始于一侧足跟与地的接触止于同侧足跟再次着地 跨步长（跨步长（stride length）：）：是指同一足的足跟相继触地之间的距离步长（步长（step length） ：是指不同足的足跟相继触地之间的距离步态分析的时空参数步态分析的时空参数步步宽（宽（step width）：）：是指两次连续的足触地时双侧足弓之间的距离，通常是79cm 足角（足角（foot angle）：）：是身体前进的方向与足的长轴之间的夹角，正常人大约是

34、7步态分析的时空参数步态分析的时空参数步频（步频（stride rate）：是对步态最基本的时间描述 ，即每分钟的步数 步态周期步态周期：一个完整步态循环的时间步时步时：完成左或右足一步的时间u通常情况下对称的步态其步时决定于步频，步时是步频的倒数。步态分析的时空参数步态分析的时空参数站立与摆动阶段步态周期的阶段划分步态周期的阶段划分站立与摆动阶段的分期站立与摆动阶段的分期支撑阶段支撑阶段 ：u足跟触地u足平放u中期支撑u足跟离地u足趾离地 摆动阶段摆动阶段u早期摆动u中期摆动u末期摆动 站立与摆动阶段站立与摆动阶段身体重心的转移与控制身体重心的转移与控制行走可被定义为一系列的失衡与恢复平衡。

35、在行走初期身体是向前倾斜的，为了防跌，需要把另一只足向前移到一个新的位置而暂时的恢复平衡。一旦开始行走，身体向前的动力会使身体的重心向前越过足的位置，这样就迫使另一只足向前一步。通过双足连续的、交替的移动而使身体向前进。只要身体还在向前移动，这种流畅的、受控制的恢复平衡的行为会一直持续。当足的位置阻碍了身体向前移动的动力，并且在双足支撑的静止时期恢复平衡，行走就停止了。身体重心垂直的转移身体重心垂直的转移在垂直方向，每一个步态周期中身体重心可由两个完整的正弦波来描述 u身体重心的最低点发生于两侧下肢支撑期的中点（步态周期的5和55）u身体重心的最高点发生于两次单下肢支撑期的中点（步态周期的30

36、和80） 身体重心的横向转移身体重心的横向转移行走时身体重心的横向转移形成了在水平方向的正弦波u身体重心在右侧的最远点发生于右下肢支撑阶段的中点（步态周期的30）u身体重心在左侧的最远点发生于左下肢支撑阶段的中点（步态周期的80）。 动能和潜能动能和潜能尽管从表面上看，步行以一个恒定的前进速度进行的，但事实上每一步的速度都在发生变化。当处于支撑阶段的下肢位于身体重心的前方时，速度就慢下来。相反，当处于支撑阶段的下肢位于身体重心的后方时，速度就快起来。因此，在支撑中期，一旦身体上移至支撑下肢，它就达到它的最低速度；在双下肢支撑期，一旦身体从支撑下肢下移并尚未上移至对侧下肢时，它就达到它的最高速度

37、。最小运动能量在支撑中期（步态周期的3080） 动能和潜能动能和潜能最大运动能量在双下肢支撑期（步态周期的555）最小运动能量在支撑中期（步态周期的3080），潜能是指地心引力作用于身体重量和身体重心的高度时所产生的能。而动能由潜能补给 关节运动学关节运动学矢状面：关节的角旋转主要发生在矢状面冠状面：重心旋转非常重要，特别是在髋关节和距下关节 水平面：研究很有限关节运动学关节运动学矢状面运动关节运动学关节运动学矢状面运动矢状面运动骨盆在矢状面的运动u向前、后倾斜的范围是很小的（大约为24）u发生在髋部（骨盆与股骨间的屈伸）和腰骶关节（骨盆与腰椎间的屈伸） u骨盆在整个步态周期中的运动模式就类似

38、两个完整波形的正弦波 u骨盆的运动范围会随着行走速度的增加而增加u有屈髋关节肌明显挛缩的病人在支撑期的后半部分（步态周期的3060 ）就会出现极其严重的骨盆前倾 关节运动学关节运动学矢状面运动矢状面运动髋关节在矢状面的运动u正常行走时，髋关节大约需要30的前屈和10的后伸 u运动幅度与行走速度呈正相关u有髋部活动受限的病人在行走时也许不会出现步态的偏离，这是由于骨盆和腰椎的运动可对减少的髋部运动进行代偿 关节运动学关节运动学矢状面运动矢状面运动膝关节在矢状面的运动u当足跟触地时，膝关节大约屈曲5u在步态周期的前15，再屈曲1015 u之后膝关节逐渐伸直到几乎完全的伸直位一直到足跟离地（步态周期

39、的40）u膝关节开始屈曲，到达大约35的屈曲角度时，足趾离地（步态周期的60）u最大膝关节屈曲角度为60，是发生在摆动中期开始时（步态周期的73）关节运动学矢状面运动踝关节在矢状面的运动u当足跟触地时，踝关节处于轻度的跖屈（0 5） u在足跟触地后不久，足平放于地面 u当胫骨前移越过支撑足时，踝背屈增加到10（步态周期的845） u在足跟离地不久（步态周期的40%），踝关节开始跖屈，最大到1520，一直到足趾离地 u在摆动阶段，踝关节再次背屈到中立位以使足趾完全离地 关节运动学关节运动学矢状面运动矢状面运动踝关节跖屈受限可能会导致前移推动力下降，也可能会导致步长缩短 如果由于跟腱挛缩导致支撑期

40、不充分的踝背屈，可能引起不完全的足跟离地，导致“跳跃”步态 ，限制了身体的前移，步长也会缩短 患有马蹄足畸形的病人，以过度伸直的足趾行走，而足跟却不能触地，最常见于脑瘫患者 踝背屈受限也会影响摆动阶段的足趾离地。为了代偿，就必须增加髋或膝关节的屈曲 关节运动学关节运动学矢状面运动矢状面运动第一跗跖关节在矢状面的运动u可进行轻度的跖屈和背屈，以便在行走时为足内侧纵弓提供灵活性。关节运动学矢状面运动第一跖趾关节在矢状面的运动u足跟触地时，第一跖趾关节呈轻度的过伸位 u从足跟触地后不久到足跟离地，第一跖趾关节处于相对的中立位 u从足跟离地到足趾离地前，第一跖趾关节处于4555的过伸位 u在支撑阶段的

41、后半期和摆动初期，该关节屈曲从而位回到中立位 关节运动学矢状面运动第一跖趾关节在矢状面的运动u软组织的损伤，可导致第一跖趾关节过伸受限，例如关节的扭伤或退形性改变，均可引起明显的“外八字”步态。导致不能有效地前移，还会增加膝关节和足内侧结构的压力 关节运动学关节运动学冠状面运动冠状面运动骨盆在冠状面的运动 u从前方或后方观察髂嵴的升降 u在支撑下肢的骨盆股骨间总的内收和外展幅度大约为1015 关节运动学冠状面运动髋关节在冠状面的运动 u髂嵴的升降反映了髋部在冠状面上的运动 u在支撑阶段，髋部在冠状面的运动几乎完全源于骨盆与股骨间的运动 u在摆动阶段，骨盆和股骨的运动导致髋关节回到中立位 关节运

42、动学冠状面运动膝关节在冠状面的运动 u膝关节在冠状面上是稳定的 u踝关节背屈时可伴随轻度的外翻和外展u踝关节跖屈时伴随着轻度的内翻与内收 关节运动学关节运动学冠状面运动冠状面运动距下关节在冠状面的运动u旋前与旋后的三维运动是距下关节与横向的跗骨关节相互作用的结果 u旋前运动包含了外翻、外展和背屈 u旋后运动包含了内翻、内收和跖屈 关节运动学冠状面运动距下关节在冠状面的运动 u在足跟触地时，距下关节内翻的角度大约为23 u足跟触地后不久，跟骨开始快速外翻并一直持续到支撑中期（步态周期的3035），最大外翻角大约为2。与此同时，距下关节向相反的方向运动，开始向内翻 关节运动学冠状面运动距下关节在冠

43、状面的运动 u在步态周期的4045（接近足跟离地时），跟骨处于相对中立的位置 u从足跟离地到足趾离地这段时间，跟骨继续内翻直到大约6的内翻角u在摆动阶段，跟骨处于轻度内翻姿势，直到下一次足跟触地 关节运动学关节运动学冠状面运动冠状面运动=冠状面的距下关节角测量后距下关节活动的方法。它的翻转角度 是由两条线构成，分别是下肢的轴线和跟骨线。这个测量可以作为足内旋角度的测量指标 关节运动学水平面运动骨盆在水平面的运动u骨盆向每个方向旋转的角度为34。在步速和步长增加时，会出现较大的骨盆旋转 股骨在在水平面的运动u股骨向每个方向旋转的角度为67 胫骨在在水平面的运动u向每个方向旋转的角度大约为89 关

44、节运动学关节运动学水平面运动水平面运动关节运动学关节运动学水平面运动水平面运动髋关节在水平面的运动u股骨与骨盆几乎同时发生旋转 膝关节在水平面的运动u在足跟触地时，膝关节处于大约23的相对于股骨的外旋位 u到足趾离地时，膝关节处于大约5的相对内旋位 踝关节和足在在水平面的运动u运动范围很小，可以不用考虑 关节运动学关节运动学水平面运动水平面运动关节运动学关节运动学躯干与上肢躯干与上肢躯干u躯干的移动方式是在水平面上围绕垂直轴进行旋转u肩带骨的旋转是与骨盆的方向相反的，平均旋转范围大约为7u行走时，躯干活动受限将导致能量消耗提高10 关节运动学躯干与上肢肩关节u在矢状面，肩关节呈现的是正弦的运动

45、模式 u当股骨后伸时，同侧的肱骨就前屈 u在足跟触地时，肩关节处于最大的后伸位，从中立位测量大约为25 u在步态周期的50，肩关节逐渐旋前达到最大前屈角度，约为10 u肩关节的运动幅度随着步速的增加而增加 u上肢的摆动不完全是被动的，有部分主动的成分 关节运动学躯干与上肢肘关节u肘关节在足跟触地时大约处于20的屈曲位 u在步态周期的前50，肩关节前屈，肘关节也前屈到最大角度约45 u在步态周期的后半段，肩关节后伸，肘关节回到20的屈曲位 减少能量消耗的关节运动学减少能量消耗的关节运动学行走时的能量消耗是以每公斤体重行走每米消耗了多少千卡来计算，即kcal/m/kg。通常，能量消耗是直接通过耗氧

46、量来计算的。行走时，身体尽力使能量消耗最小。能量节约是通过减少身体重心的转移幅度而获得的。节约能量最适的步速大约为1.33m/s，或80m/min。该速度不但可使身体最大效率地利用能量，同时也与人们在街上自由行走所采用的速度是完全一致的。大于或慢于最适速度都会增加行走时的能量消耗。减少能量消耗的关节运动学减少能量消耗的关节运动学减少能力消耗的关节运动学减少身体重心水平转移的方法减少身体重心水平转移的方法肌运动学在一个步态周期中，下肢的大多数肌肉都有一到两次电活动的爆发，持续约100400ms（步态周期的1040）。像所有其它步态的构成元素一样，肌肉的电活动形式在每一步都是重复的。假如临床医生通

47、过肌肉的电活动对特定的肌肉在步行时的功能有全面的了解，那么步态异常将很容易的被人理解和得到很好的治疗。肌运动学肌运动学右图为步态周期中下肢各肌群的肌电变化肌运动学肌运动学右图为步态周期中下肢各肌群的肌电变化步态控制机制神经成分u脊髓存在步态模式发生器，可产生原始的刻板的运动模式并且表现出特定的适应性 u高位中枢的下传通路和外周感觉反馈使得运动模式和环境适应性有广泛的变化 非神经成分u躯体感觉、视觉和前庭均在反应性和运动控制反馈中起作用 步态异常步态异常减痛步态（antalgic gait）为疼痛引起的非正常步态模式 u主要表现为步长缩短、疼痛下肢的支撑时间和对侧下肢的摆动时间缩短 步态异常步态

48、异常神经系统疾病引起的步态异常u在脑瘫和脑血管疾病患者，下肢伸肌肌张力增高，步态模式表现为下肢僵硬、划圈和拖步 u剪刀步态是由于髋关节的过度内收引起的u慌张步态见于帕金森病 u步态失用主要表现为宽基底步态、步长缩短和拖步 u有感觉和平衡障碍的患者通常表现为步态不稳 划圈步态步态异常步态异常肌肉骨骼系统疾病引起的步态异常u不正常的关节运动范围通常会引起一个或更多周围关节的代偿u任何原因的肌无力都最终会导致步态模式的异常踝跖屈挛缩所致的膝过伸和躯干前倾 摆动中期垂足，反映了踝背伸肌的无力 无力的股四头肌导致了躯干的前倾 膝关节的屈曲挛缩导致了支撑腿的蹲伏步态掌握：运动控制的概念及行走运动控制中步态

49、的时掌握：运动控制的概念及行走运动控制中步态的时空关系；行走过程中的关节运动学及肌运动学空关系；行走过程中的关节运动学及肌运动学熟悉：与运动相关的神经系统结构与反射熟悉：与运动相关的神经系统结构与反射了解：运动控制的调节了解：运动控制的调节学习小结学习小结126本章重点介绍了本章重点介绍了 与运动相关的神经系统结构与反与运动相关的神经系统结构与反射，运动控制的调节以及身体各部位的运动控制。射，运动控制的调节以及身体各部位的运动控制。在第一节中与运动相关的各层次的反射是本章学习在第一节中与运动相关的各层次的反射是本章学习的难点。的难点。在身体各部位的运动控制一节中，我们花了大量篇在身体各部位的运动控制一节中，我们花了大量篇幅来介绍行走的运动控制。其中步态分析的时空参幅来介绍行走的运动控制。其中步态分析的时空参数、关节运动学、肌运动学是本章学习的重点。数、关节运动学、肌运动学是本章学习的重点。学习小结学习小结