1、第二章康復醫學相關基礎第一節 運動學基礎運動學是研究人體活動的科學，所涉及的基礎內容主要包括生物力學和生理學。生物力學是應用力學的原理來分析人體運動規律的科學，運動生理學則是研究運動中人體主要系統和臟器功能生理效應規律的科學，兩者均是康復治療學的重要理論基礎。正確認識各運動器官的力學特性及其在運動中的相互作用和生理功能，對創傷和疾病的預防、治療和康復都極為重要。一、運動力學基礎（一）人體生物力學的概念1、人體力的種類 力學是研究物體間相互作用的力與物體發生位移（運動）之間關系的物理學分支。自然界常見的力有重力、引力、壓力等，這些力作用于物體使之發生位置或狀態的改變，物體之間發生位置變化的過程稱

2、之為運動。與人體運動有關的力主要有內力和外力兩種。（1）內力 是指人體內部各種組織器官相互作用的力。其中最重要的首先是肌肉收縮所產生的主動拉力，是維持人體姿勢和產生運動的動力；其次是各種組織器官的被動阻力，包括肌肉、骨、軟骨、關節囊、韌帶、筋膜等受壓力或拉力作用時對抗變形的阻力，軀體的慣性力和內臟器官間的摩擦力及其固定裝置(如腹膜、腸系膜、大血管等)的阻力等。（2）外力 是指外界環境作用于人體的力，包括重力、器械的阻力、支撐反作用力、摩擦力及流體作用力。各種外力經常被利用來作為運動訓練的負荷，這種負荷要求肢體運動的方向和力量與之相適應，因而選擇投入工作的肌群及其收縮強度，這是肌力訓練的方法學理

3、論基礎。2、人體杠桿 人的軀體運動遵循杠桿原理，各種復雜動作都可分解為一系列的杠桿運動。杠桿包括支點、力點和阻力點。支點到力點的垂直距離為力臂，支點到阻力點的垂直距離為阻力臂。根據杠桿上三個點的不同位置關系，可將杠桿分成三類：（1）第1類杠桿（平衡杠桿） 其支點位于力點與阻力點之間。如頭顱與脊柱的連結，支點位于寰枕關節的額狀軸上，力點(如斜方肌、肩胛提肌、頭夾肌等的作用點)在支點的后方，阻力點(頭的重心)位于支點的前方。主要作用是傳遞動力和保持平衡，支點靠近力點時有增大速度和幅度的作用，支點靠近阻力點時有省力的作用。（2）第2類杠桿（省力杠桿） 其阻力點位于力點和支點的之間。如站立位提踵時，以

4、跖趾關節為支點，小腿三頭肌以粗大的跟腱附著于跟骨上的止點為力點，人體重力通過距骨體形成阻力點，在跗骨與跖骨構成的杠桿中位于支點和力點之間。這類杠桿力臂始終大于阻力臂，可用較小的力來克服較大的阻力，有利于作功。（3）第3類杠桿（速度杠桿） 其力點位于阻力點和支點的之間。如肱二頭肌屈起前臂的動作，支點在肘關節中心，力點(肱二頭肌在橈骨粗隆上的止點)在支點和阻力點(手及所持重物的重心)的中間。此類杠桿因為力臂始終小于阻力臂，力必須大于阻力才能引起運動，不省力，但可以獲得較大的運動速度。人體活動大部分是速度杠桿。（二）運動平面和運動軸記述人體運動通常采用基本姿勢位，將人體運動的方向用三個相互垂直的平面

5、和軸來表示。1、基本姿勢位（1）基本姿勢位 是人體運動的始發姿勢。身體直立，面向前，雙目平視，雙足并立，足尖向前，雙手下垂于身體兩側，掌心貼于體側。（2）解剖學體位 是闡述人體各部位結構位置關系時采用的體位。身體直立，雙眼向前平視，兩腳跟靠攏，足尖向前，兩上肢垂于軀干兩側，手掌向前。2、基本運動平面 人體可分為三個基本運動平面，即矢狀面、額狀面和水平面，相互間呈垂直狀。矢狀面是與人體側面向平行的面，把人分為左右兩部分；額狀面是與身體前或后面平行的面，把身體分為前后兩部分；水平面則是與地面平行的面，把人體分為上下兩部分。3、基本運動軸 與基本運動平面相適應，有矢狀軸、額狀軸和垂直軸3個基本運動軸

6、。矢狀軸是沿前后方向垂直通過額狀面的軸；額狀軸是沿左右方向垂直通過矢狀面的軸；垂直軸是沿上下方向垂直通過水平面的軸。（三）骨骼的生物力學特性骨主要由細胞、膠原纖維與羥磷灰石組成，有密質骨與松質骨之分，二者的強度與剛度不同。成人成熟密質骨的極限應力值為：壓縮拉伸剪切。影響骨骼強度與剛度的因素：（）應力 肌肉收縮時產生的壓應力可減少或抵消作用于骨的拉應力，保護骨免受拉伸骨折。（）載荷速度 骨的能量儲存，隨著載荷速度增加而增加。骨折時所儲能量要釋放出來。在低速下能量可通過單個裂紋散失，使骨及軟組織保持相對完整性；但在高速下，所儲更大能量不能通過單個裂紋散失，故可發生粉碎性骨折及廣泛的軟組織損傷。（）

7、骨的大小、形狀和特性 骨的橫截面積(大小)及骨組織在中軸周圍的分布(形狀)均影響骨的強度。（四）關節的力學特性關節面的形態及結構決定了關節可能活動的軸，所有的關節運動都可以分解為環繞三個相互垂直的軸心，沿三個相互垂直的平面上進行運動。即環繞額狀軸在矢狀面上的運動，環繞矢狀軸在額狀面上的運動，環繞垂直軸在水平面上的運動。關節軸的活動方向就是自由度，具有兩個以上自由度的關節都可做繞環運動。1、關節的分型（1）單軸關節 圍繞一個運動軸而在一個平面上運動，如指間關節（滑車關節），近側、遠側橈尺關節(車軸關節)的屈伸運動。（2）雙軸關節 圍繞兩個互為垂直的運動軸并在兩個平面上運動，包括：橈腕關節（橢圓關

8、節）、拇指腕掌關節（鞍狀關節）的屈伸、收展和環轉運動。（3）三軸關節 圍繞三個互相垂直的運動軸并在三個平面上運動，可做屈伸、收展及旋轉、環轉等多方向的運動。包括：肩關節（球窩關節）、髖關節（杵臼關節）、肩鎖關節（平面關節）。2、關節的穩定性和靈活性 關節的運動方式和運動幅度取決于關節的形態結構，后者又決定了關節的功能。各關節在形態和結構上各有其特點，穩定性大的關節（例如膝關節）活動度較小，靈活性較差；而靈活性大的關節（例如肩關節）穩定性較差。影響關節穩定性和靈活性的因素：構成關節的兩個關節面的弧度之差、關節囊的厚薄與松緊度、關節韌帶的強弱與多少、關節周圍肌群的強弱與伸展性。骨骼和韌帶對關節的靜

9、態穩定起主要作用，肌肉對動態穩定起重要作用。（五）肌肉的力學特性每塊肌肉由許多肌纖維組成。每條肌纖維是一個肌細胞，外包肌膜(即細胞膜)，內有肌漿(即細胞質)。在肌漿中含有豐富的肌原纖維，每條肌原纖維上都呈現出明暗相間的橫紋，故骨骼肌又稱橫紋肌。1、肌肉的理化特性（1）興奮性和收縮性 肌肉的興奮性和收縮性表現為在刺激作用下能發生興奮和產生收縮的反應。（2）伸展性和彈性 肌肉的伸展性指肌肉在放松狀態下，受到外力的作用時長度延伸的能力；肌肉的彈性是指當外力去除后，肌肉恢復原來長度的能力。2、肌力的影響因素（1）肌肉的生理橫斷面 每條肌纖維橫斷面之和為肌肉的生理橫斷面，單位生理橫斷面肌纖維全部興奮時所

10、能產生的最大肌力，稱為絕對肌力。（2）肌肉的初長度 指收縮前的長度。當肌肉被牽拉至靜息長度的1.2倍時，肌力最大。（3）運動單位募集 指進行特定活動動作時，通過大腦皮質的運動程序，調集相應數量的運動神經元及其所支配的肌肉纖維的興奮和收縮過程。運動單位募集越多，肌力就越大。運動單位募集受中樞神經系統功能狀態的影響，當運動神經發出的沖動強度大時，動員的運動單位就多；當運動神經沖動的頻率高時，激活的運動單位也多。（4）肌纖維走向與肌腱長軸的關系：一般肌纖維走向與肌腱長軸相一致，但也有不一致的。如在一些較大的肌肉中，部分肌纖維與肌腱形成一定的角度而呈羽狀連接。羽狀連接的肌纖維越多，成角也較大，肌肉較粗

11、，能產生較多的力，如腓腸肌，具有較強的收縮力。而比目魚肌，肌纖維與肌腱的連接很少成角，故具有較高的持續等長收縮能力。（5）杠桿效率：肌肉收縮產生的實際力矩輸出，受運動節段杠桿效率的影響。有報道髕骨切除后股四頭肌力臂縮短，使伸膝力矩減小約30%。（六）纖維的力學特性骨骼周圍的肌腱、韌帶、關節囊、皮膚，以及外傷后引起的瘢痕組織中的纖維組織，主要由膠原纖維構成。由于膠原纖維內的細纖維在末受載荷時呈波浪狀，載荷開始后膠原纖維被拉直、伸長，直至屈服點，繼而產生非彈性變形，直至達到極限而斷裂破壞。破壞時的變形范圍為6%8%。1、韌帶的力學特性（1）韌帶的粘彈性 韌帶在牽拉載荷的應力作用下呈現以下力學特征。

12、非線性應力應變關系 韌帶膠原纖維并非全部平行排列，當韌帶的拉伸載荷開始時，僅與載荷作用方向一致的纖維承受最大牽伸而被完全拉直。隨著牽伸力越加越大時，越來越多的非平行纖維受到載荷而被拉直。載荷的不斷增大，韌帶進一步延長，呈現越來越大的剛性，有利于在應力下保持關節的穩定和牢固。蠕變 在靜力學試驗時，如載荷不再增加，但恒定地維持下去，韌帶還可以緩慢地繼續延長。在反復多次牽伸后也有類似的蠕變現象，即牽伸到達同樣長度所需的載荷逐步減少。應力松弛 在韌帶受載荷牽伸而延長時，如其長度被維持不變，則韌帶內因牽伸而提高的張力會逐步下降，稱之為應力松弛現象。（2）塑性延長 肌腱在載荷牽伸下發生彈性延長和塑性延長。

13、前者在應力去除后回縮，后者則為持久地延長。2、肌腱的力學特性 肌腱的膠原纖維幾乎完全呈平行排列，使其能承受較高的拉伸載荷。人體韌帶的拉伸變形范圍為6%8%(屈服點)，腱的應變范圍為10%15%。通常肌腱的橫截面積越大，所能承受的載荷也越大。健康肌腱的拉伸載荷強度極限為肌肉的2倍。上述特性對牽伸肌腱、韌帶及粘連組織，改善關節柔韌性，矯治關節的纖維性攣縮強直有重要意義。二、運動生理學基礎（一）運動與骨骼肌運動通常指軀體的活動。盡管運動的形式十分復雜，但每一個單一動作基本上都是由骨骼肌在神經支配下，以骨骼肌收縮為動力，以關節為軸心，牽動骨骼所完成的杠桿運動。運動的基本類型取決于關節形態、參與運動的關

14、節數量、肌肉分布特點和神經發放沖動的強弱、頻率等。1、運動單位 由運動神經元及其所支配的肌纖維合稱為運動單位。每一塊肌肉可包含很多的運動單位。運動單位的功能是按全或無定律進行。同一塊肌肉的運動單位越多，動作的精細程度越高。同樣，一個運動神經元所支配的肌纖維數量越少，動作的精細程度也越高。、骨骼肌的分型 骨骼肌纖維(肌細胞)由肌膜(即細胞膜)、肌漿(即細胞質)和肌原纖維組成。肌原纖維由粗肌絲和細肌絲組成，前者為肌球蛋白，后者由肌動蛋白、原肌球蛋白和肌鈣蛋白構成，興奮時通過肌膜傳播動作電位，鈣離子釋放入肌漿網，與肌鈣蛋白結合，啟動肌動蛋白激活肌球蛋白上的ATP，肌絲的滑行引起收縮。人類骨骼肌存在三

15、種不同功能的肌纖維：型慢縮纖維，又稱紅肌，即緩慢氧化型肌纖維(SO)，a型快速氧化糖原分解型纖維(FOG)和b型快縮纖維，又稱白肌，即快速糖原分解型肌纖維(FG)。各型骨骼肌纖維的特征如表2-1所示。表2-1骨骼肌纖維的類型及其特征肌纖維特征型(SO)a型(FOG)b型(FG)能量供應形式線粒體肌紅蛋白含量毛細血管數肌肉顏色糖原貯備糖酵解酶活性肌球蛋白ATP酶活性收縮速度耐疲勞能力肌纖維大小氧化磷酸化多高致密紅少低少慢高小氧化磷酸化多高致密紅多中等多快中等最大糖酵解少低稀疏白多高多快低大、肌肉的收縮形式（1）等張收縮 肌力大于阻力時產生的加速度運動和小于阻力時產生的減速度運動。運動時肌張力大致

16、恒定，故稱等張收縮。因引起明顯的關節運動，故也稱動力收縮。等張收縮又分向心收縮（肌肉的止點和起點互相靠近的肌肉收縮，如上樓梯時的股四頭肌收縮）和離心收縮（肌力低于阻力，使原先縮短的肌肉被動地延長，如下樓梯時股四頭肌收縮）。（2）等長收縮 當肌肉收縮力與阻力相等時，肌肉長度不變，也不引起關節運動，稱等長收縮或靜力收縮，如半蹲位時的股四頭肌收縮。此時肌張力恒定，在對抗固定物件作等長收縮時，肌肉的張力視主觀用力程度而定。（3）等速收縮 肌肉收縮的速度保持一定。這不是人類肌肉的自然收縮形式，而是人為地借助于等速肌力訓練器將其收縮速度限制在一定的范圍之內，以便測定關節活動度及處于任意關節角度時的肌力，并

17、進行訓練。4、肌肉的協同 肢體的每一動作都需要多組肌肉恰當地通力合作才能完成。（1）原動肌 直接完成動作的肌群稱原動肌。其中起主要作用者稱主動肌，協助完成動作或僅在動作的某一階段起作用者稱副動肌。（2）拮抗肌 與原動肌作用相反的肌群。原動肌收縮時，拮抗肌應協調地放松或作適當的離心收縮，以保持關節活動的穩定性及增加動作的精確性，并能防止關節損傷。（3）固定肌 為了發揮原動肌對肢體運動的動力作用，需要參加固定作用的肌群。（4）中和肌 其作用為抵消原動肌收縮時所產生的一部分不需要的動作。5、不同運動形式對骨骼肌的影響（表22）（二）運動時心血管的調節運動時心血管系統為了滿足運動肌群的代謝性需要自動進

18、行復雜的功能調節，其調節程度取決于運動的強度。這種調節主要表現為局部的自動調節（auto regulation）和神經性調節（neurogenic control）,前者為組織提供氧的需求和清除代謝廢物，后者參與血壓的維持。、肌肉血流的自動調節 由于肌肉系統中血管的總容量極大，若完全擴張，則可超過全身總血容量。因此，在作功肌肉血管開放的同時，其它臟器血管相應收縮，使血液重新分配。在正常安靜情況下，內臟器官(心、肝、腎、脾、胃腸)接受的血流量約為3.0Lmin，而皮膚為0.25Lmin，肌肉1.0 Lmin。運動中，內臟(除心臟外)的血流量均減少，皮膚血管則先收縮后擴張，便于散熱。這樣可使作功肌

19、肉獲得較多的血流，以攝取較安靜時高達5075倍的氧量。運動前后各臟器的血流量分布如表23所示。表2-2 不同運動形式對骨骼肌代謝和功能的影響運動類別主要刺激主要適應對肌功能的影響耐力運動在相對低強度下的反復收縮1、增加線粒體量和質，能量釋放酶(三羧酸循環酶和長鏈脂肪酸氧化酶)和電子傳送能力提高；2、少見無氧代謝途徑的改變；3、肌纖維稍有增粗；4、以紅肌纖維改變為主，并增加肌肉的血液循環1、增加肌耐力；2、運動中可節省糖原的利用；3、作功中乳酸形成相對較少力量運動每一肌橫斷面積范圍內增加力的負荷即募集增多和(或)頻率增加1、肌纖維增粗(橫斷面積增大)，以白肌纖維為主；2、蛋白合成能力增強，分解降

20、低；3、可能使線粒體數量相對減少，氧化能力無改變，無氧代謝能力增強；4、對肌纖維型無改變1、增強肌力；2、單位時間內爆發力增強，相應肌群中協調能力改善；3、可能耐力下降*代償性過負荷(慢性代償性肥大)每一肌橫斷面積范圍內很慢增加力的負荷1、肌纖維增粗；2、保持氧化能力并有所增強；3、快酵解纖維向快氧化酵解型纖維轉變1、增加機械功；2、增強維持肌張力的能力；3、不易疲勞肢體制動每一肌橫斷面積范圍內減少力的負荷，減少收縮頻率1、肌萎縮；2、線粒體減少，氧化能力下降，無氧代謝能力也減退；3、肌內血流量減少1、力量和耐力均下降；2、抗應激能力減退*代償性過負荷是指機體內肌或肌群受到損傷后，相鄰肌產生代

21、償性功能，因而出現過負荷現象。表2-3安靜和運動中各臟器的血流分布器官肺消化器心腎骨腦皮膚肌肉安靜（L/min）5.01.250.251.250.250.750.251.00占每搏出量（%）10025525525520中等運動（L/min）15.00.750.750.750.150.7512.012.0占每搏出量（%）1003431412712、神經性調節 運動中血流分布的改變主要由于交感神經和激素的調節作用所致。交感神經分布廣泛，對脾、腎、腸管和皮膚血管的作用強烈，對腦、骨骼肌和心臟的作用相對較弱。運動時交感神經興奮，使得血液重新分配，以適應運動中的代謝需要；同時也會引起靜脈血管的收縮，增加

22、回心血量。腎上腺髓質分泌的腎上腺素和去甲腎上腺素作用于心血管系統，去甲腎上腺素促進末梢血管的收縮，腎上腺素的少量分泌可以擴張血管。腎素-血管緊張素可以引起動靜脈血管的收縮，參與運動時的血壓調節，同時抑制腎臟的水和鈉的排出，增加循環血量。運動中，還通過腔靜脈壓力感受器的加壓反射和通過主動脈弓、頸動脈竇壓力感受器的減壓反射調節血管活動。、局部因素的調節 在安靜狀態下，由于骨骼肌中血管平滑肌具有較高的張力（血管收縮），血液流經每克肌肉的流量極低。運動中，這種肌張力很快減弱，即使在剛開始運動后的數秒鐘內就已出現，因而血管很快舒張。自主神經無疑起著主導作用外，局部作用的調節更為重要。局部作用的因素包括：

23、局部組織的氧張力降低；二氧化碳張力提高；乳酸堆積；因ATP水解，細胞內K+、組織胺和腺苷等釋放。由于活動肌肉中氧耗增加，使組織中的氧張力低下，擴大了血液和組織間的氧梯度，并因二氧化碳增多和乳酸的堆積，血液中血紅蛋白氧分離曲線右移，因而即使組織中的氧張力不變，仍可使肌細胞獲得更多的氧，其結果擴大了動靜脈之間的氧分壓差。由于血液是人體內環境中主要的物質載體，不僅提供給作功肌以較多的氧和營養物質，而且由于酶、激素、無機鹽、免疫物的運送，對全身均產生強烈的調節作用。、運動中的循環調節（）心率和心搏出量 在運動中，心臟每分輸出量的增加或維持，可通過增快心率或增加搏出量或二者均增加來達到。心率的變化是受神

24、經和體液的調節。影響心搏出量的主要因素有：心室收縮力、心室流出道和血管的阻力、回心血量。（）心輸出量 運動中必須保持較高的心輸出量，以保證肌肉、呼吸和全身臟器的需要。安靜仰臥時，成人每分輸出量是45 L，站立時略有減少，運動中心輸出量增加，健康人每分輸出量可增至20L左右。其計算公式是：心輸出量每搏出量×心率每分攝氧量動靜脈氧分壓差。（）血壓和血管阻力 運動時，心輸出量增多和血管阻力因素可以引起相應的血壓增高。但在運動中由于骨骼肌血管床的擴張，總外周血管阻力明顯下降，這樣有利于增加心輸出量，并減少輸送氧給作功肌的阻力。在血管反應良好的人體，動力性、耐力性和大肌群參與的運動項目（如跑步

25、、騎自行車等），劇烈運動時收縮壓可以增高，舒張壓僅輕微升高或不變或稍下降。在無氧、等長收縮及僅有小肌群參與的大強度運動時，雖可明顯增加心輸出量，但由于此時局部血管擴張機制的作用較少，總外周血管阻力沒有相應的下降，舒張壓升高明顯，心室的后負荷加大。（4）靜脈血回流 運動時，因骨骼肌血管床擴張而引起大量血流灌注，若沒有相應的代償機制常可妨礙靜脈血回流。因為靜脈管壁較薄，且有靜脈瓣，故可阻止血液逆流。當肌肉收縮時，可使靜脈受擠壓，迫使血液向心臟流動；當下一次肌肉舒張可使靜脈重新充盈。這樣反復擠壓，會產生“按摩”效應，可防止血流的淤積。同樣，運動時的呼吸動作也促使肢體的靜脈血回流入胸腹腔。另外，交感神

26、經可使容量血管收縮，使靜脈系統中血流量減少，也是保證回心血量增加的重要因素。（三）對呼吸系統的影響肺的功能在于進行氣體交換、調節血容量及分泌某些內分泌激素。每分通氣量是潮氣量和呼吸頻率的乘積。潮氣量又分兩部分。一部分氣體進入肺泡進行氣體交換，稱為肺泡通氣量；另一部分氣體并不進入肺泡，只存在于呼吸道解剖無效腔內，稱為死腔通氣量。死腔通氣量和潮氣量的比值表示肺泡通氣效率。1、運動中攝氧量的變化在攝氧量(VO2)能夠滿足需氧量的輕或中等強度運動，只要運動強度不變，即能量消耗恒定時，攝氧量便能保持在一定水平，被稱為“穩定狀態”。但在運動剛開始的短時間內，因呼吸、循環的調節較為遲緩，氧在體內的運輸滯后，

27、致使攝氧量水平不能立即到位，而是呈指數函數曲線樣逐漸上升，此即進入工作的非穩態期，或“進入工作狀態”，通常是從無氧供能開始，逐漸增加有氧成分，呈特定的攝氧動力學變化。“穩定狀態”是完全的有氧供能，而“進入工作狀態”這一階段的攝氧量與根據穩定狀態推斷的需氧量相比，其不足部分即無氧供能部分，則傳統地被稱為“氧虧”。當運動結束進入恢復期時，攝氧量也并非從高水平立即降至安靜時的水平，而是通過快、慢兩個下降曲線逐漸移行到安靜水平。這一超過安靜狀態水平多消耗的氧量，則傳統地被稱為“氧債”，并認為“氧債”與總的“氧虧”等量。2、最大攝氧量 運動時消耗的能量隨運動強度加大而增加。隨著運動強度的加大，攝氧量達到

28、最大而不再能增加的值，稱為最大攝氧量(VO2max)。3、運動對呼吸的影響 健康人大運動量后對呼吸的影響如表24所示。表2-4健康人運動前后呼吸各指標的變化呼吸指標安靜大運動量后呼吸頻率（次/min）1050潮氣量（L/min）0.63.2每分通氣量（L）6160吸氧量（L）0.254.57二氧化碳排出量（L）0.200.52呼吸商0.791.21通氣氧耗值（ml/L·min）6120肺泡通氣率0.30.12肺血流量（L/min）426肺動脈平均壓（kPa）1.873.60肺泡-動脈氧壓力梯度（kPa）1.334.00（四）對代謝的影響、運動中的能量代謝 能量的產生有無氧代謝過程和有

29、氧代謝過程兩種機制。（1）無氧代謝過程非乳酸性能量的產生：腺嘌呤激酶反應：ATP ADP + Pi；2ADP ATP+ AMP肌酸激酶反應：CP + ADP ATP + Cr ADP + Pi + Cr；ATP + Cr ADP + CP乳酸性能量產生：產生4個ATP，在反應過程中消耗1個ATP，實際產生3個ATP。丙酮酸 + NADH2 + LDH 乳酸+ NAD + LDH（2）有氧代謝過程 指糖類、脂類、蛋白質三大熱能營養素在細胞線粒體內充分的氧氣攝取狀態下通過三羧酸循環產生ATP的過程。2丙酮酸 + 6O2 + 36ADP 6CO2 + 6H2O + 36ATP棕櫚酸 + 23O2 +

30、 130ADP 16CO2 + 16H2O + 130ATP、運動中的乳酸代謝肌肉收縮時可產生乳酸，過去認為只有在無氧代謝情況下即在劇烈運動時才產生，現已證實在各種運動時均有乳酸產生，即使安靜時也有乳酸生成，只不過此時乳酸的產生和消除形成平衡。運動可以加速乳酸的清除，運動初，主要依賴無氧代謝，產生較多的乳酸并進入血液內。當肌肉持續收縮并進入穩定狀態時，無氧代謝已明顯降低，有氧代謝成為主要的供能形式，具有較大的氧化乳酸能力。氧化乳酸的器官除骨骼肌外，心、肝、腎均可用乳酸作為氧化底物，但所比重占極少。安靜時肝臟內約有1415的葡萄糖是通過利用乳酸合成的（糖原異生作用）。運動中通過肝糖原分解成葡萄糖

31、的量增加，同時攝取乳酸的量較安靜時也增加2.53倍。腎臟可直接氧化乳酸再生糖原，當血乳酸增高時，尿中排出乳酸量也隨之增加。、運動對物質代謝的影響（）糖類代謝 肌糖原是運動中的主要能源，隨著運動方式、運動強度、時間、飲食條件、訓練水平和周圍環境不同而變化。在一定強度的運動中，運動開始時肌糖原的降解較快，以后隨著時間的延長呈曲線相關。在任何時間內，運動強度愈大，肌糖原利用愈多。安靜或運動中糖的利用都受胰島素的調節。（）脂肪代謝 長鏈脂肪酸是脂肪氧化的重要能源。脂肪酸的來源：血漿脂質；細胞內甘油三酯和磷脂池；肌纖維間脂肪組織中的甘油三酯池。在40VO2max強度運動時，脂肪酸的氧化約占肌肉能量來源的

32、60。運動還可提高脂蛋白脂酶的活性，加速富含甘油三酯的乳糜微粒和極低密度脂蛋白的分解，降低血脂，提高高密度脂蛋白的含量。第二節 神經學基礎康復醫學中涉及到的許多功能評定、基本康復治療技術和神經系統疾病的康復，它們與神經系統解剖基礎、生理基礎、發育基礎密切相關，掌握和了解這方面的基礎知識是康復醫師及康復治療師應具備的最基本條件。本章主要介紹神經學的解剖生理基礎、運動生理基礎和神經發育基礎。一、神經傳導系統的結構與功能（一）突觸的傳導 1、突觸的傳導作用 突觸是神經傳導系統中最基本的單位。神經元受到刺激后產生動作電位，即神經元的興奮過程，神經元可以將自身的興奮傳至其它神經元或外周肌細胞，興奮傳導是

33、通過突觸來完成，突觸傳遞信息是通過化學遞質轉變為電變化實現的。神經元興奮后產生的動作電位向神經末梢傳遞，使神經末梢突觸前膜釋放神經化學遞質，這些神經遞質的釋放影響鄰近神經和肌細胞膜（突觸后膜）的膜通透性和膜電位，當突觸前神經元釋放了足夠的神經遞質使突觸后細胞去極化到達足以引發細胞動作電位的閾值時，一個電化學信號（動作電位）就由一個細胞傳播到下一個細胞，導致了興奮的傳導和擴散。但一個神經元產生的動作電位在通過突觸時，可能會引起突觸后神經元興奮性下降，這是神經傳導系統的抑制作用，是通過抑制性突觸傳遞過程實現的。2、運動終板的傳遞作用 運動終板（神經肌肉接頭）是指運動神經元軸突末梢與肌肉接頭部位形成

34、的突觸，它是將神經興奮性傳遞到肌肉的重要部位。神經元興奮引起外周肌細胞興奮是通過運動終板的興奮傳遞實現的，神經肌肉接頭興奮傳遞具有化學傳遞（乙酰膽堿）、單向性傳遞（興奮只從神經末梢傳向肌纖維）、時間延擱（興奮傳導速度在接頭處比在同一細胞中慢，易受化學和其他環境因素的影響）的特點。（二）興奮在中樞的傳導 中樞的興奮傳遞，必須經過一次以上的突觸接替，中樞興奮傳布的特征與突出傳遞的特點有關。中樞興奮的傳導有以下特征：1、單向傳導 中樞內興奮傳導只能由感覺神經元經中間神經元傳至運動神經元。2、中樞延擱 興奮在神經纖維上傳導速度較快，而經過突觸傳遞時速度較慢，需要的時間較長。3、興奮的總和 連續給予數次

35、閾下刺激或同時在不同感受區域內分別給予閾下刺激就可以引起反射，稱為中樞興奮的總和。前者為時間總和，后者為空間總和。4、興奮的后作用 在反射活動中，當刺激停止后，傳出神經元還可以繼續發放沖動，是反射活動延續一段時間。5、興奮的擴散：刺激某一種感受器，常引起某一種反射，如果刺激部位不變，刺激強度增加，可以引起廣泛的反射活動。6、興奮的節律轉化 單一刺激由傳入纖維傳到中樞后，中樞可以改變傳入沖動節律，產生高頻率沖動傳至肌肉，引起肌肉強直性收縮。神經中樞具有把作用于傳入沖動的節律變為另一種中樞節律的能力。（三）抑制在中樞的傳導 中樞神經系統除產生興奮過程外，還會產生抑制過程，產生抑制的基礎是抑制性突觸

36、活動的結果，主要表現在：1、突觸后抑制 在中樞神經系統內存在相當數量的抑制性神經元，一般為中間神經元，抑制性神經元興奮后，其軸突末梢釋放抑制性遞質，與突觸后神經元構成抑制性突觸，使突觸后神經元細胞膜超極化，興奮性降低，形成了突觸后抑制。2、突觸前抑制 當神經沖動傳至某一興奮性突觸時，靠近突觸聯接處的突觸前末梢所釋放的遞質減少，以至不易甚至不能引起其突觸后的神經元興奮而呈現抑制性效應，這種現象稱突觸前抑制。二、感覺神經系統的結構與功能（一）外周感覺 外周感覺主要包括淺感覺（痛、溫、觸覺）、深感覺（本體感覺）和特殊感覺（視、聽、嗅覺）。本體感受器是接受身體活動刺激的末梢感覺器，主要分布在骨骼肌（肌

37、梭）、肌腱（高爾基腱器官）、關節、內耳迷路、上位頸椎及皮膚等處，擠壓、觸摸、牽拉振動、拍打、摩擦及活動中肢體位置的改變等刺激均可引起本體感受器興奮，通過反射弧在中樞神經的調控下出現反射性活動，調整肌張力，感覺肢體和身體在空間的位置，以實現維持姿勢和調整運動的目的。（二）軀體感覺中樞傳導通路 脊髓向上傳至大腦皮層的感覺傳導通路分2類：1、淺感覺傳導路徑 頭部以下軀體淺感覺脊神經后根脊髓后角換神經元神經交叉到脊髓對側脊髓丘腦側束（痛、溫覺）及脊髓丘腦前束（輕觸覺）丘腦。2、深部感覺傳導路徑 肌肉本體感覺、深部壓覺、辨別覺脊神經后根脊髓同側后索上行延髓（薄束、楔束核）換神經元神經交叉到對側內側丘系丘

38、腦（三）丘腦投射系統1、特異性傳入系統及其作用 機體各種感受器傳入的神經沖動，進入中樞神經系統后，需通過丘腦交換神經元，然后由丘腦發出特異性投射纖維，投射到大腦中央后回的的感覺皮質區，引起機體特異感覺（皮膚感覺、本體感覺、特殊感覺），故稱特異性傳入系統。其作用除引起特異性感覺外，還能將這些感覺傳至大腦皮質其他區域，激發大腦皮質發出傳出沖動，使機體作出相應的反應。2、非特異性傳入系統及其作用 特異性傳入系統傳至腦干時，發出側枝與腦干網狀結構聯系，網狀結構神經元通過其短軸突多次更換神經元后到達丘腦內側部彌散投射至大腦皮質廣泛區域，不產生特異性感覺，稱非特異性傳入系統。它的作用是傳入沖動增加維持大腦

39、皮質的興奮狀態，保持機體的醒覺清醒狀態。傳入沖動減少大腦皮質由興奮轉入抑制狀態，機體處于安靜和睡眠狀態。這一系統損傷，導致昏睡不醒。（四）大腦皮質的感覺分布區 所有感覺傳入沖動最后匯集在大腦皮質，通過大腦皮質中樞的整合、分析作出各種感覺應答，大腦皮層是感覺分析的最高部位。大腦皮層不同區域的感覺功能支配區為：體表感覺在中央后回。肌肉本體感覺在中央前回。視覺在大腦枕葉。前庭感覺在中央后回。嗅覺在大腦皮層邊緣葉的前底部。味覺在中央后回。三、反射中樞與反射活動的協調1、反射中樞的定義 是指中樞神經系統內對某一特定生理機能具有調節作用的神經細胞群，每種反射的中樞結構，稱為該反射中樞。腦和脊髓分布各種不同

40、反射中樞。有些反射活動僅在嬰幼兒期出現，隨著腦部不斷發育完善而被抑制，稱原始反射。有些反射隨著腦部不斷發育完善后形成。當中樞受損后，反射活動發生異常和不協調。原始反射再現，呈現一種病理反射。一些失去控制的反射活動會不協調地夸張出現，正常的反射活動消失。2、反射活動協調生理學基礎（1）交互抑制 某一中樞興奮時，在功能上與他相對抗的中樞便發生抑制的現象。如主縮肌與拮抗肌的關系。本質為突觸后抑制。（2）擴散 一個中樞的興奮引起協同中樞興奮，稱為興奮擴散。一個中樞抑制引起協同中樞抑制，稱為抑制擴散。如一側肢體興奮可以擴散到對側肢體。（3）優勢現象 在中樞神經系統內，當某一中樞受到較強刺激，其興奮水平不

41、斷提高，這個提高興奮水平的中樞，稱興奮優勢灶，它能綜合其他中樞擴散而來的興奮，提高其自身的興奮水平，對其臨近中樞卻發生抑制作用。（4）反饋 是中樞神經系統高位和低位中樞之間的一種相互聯系、促進、制約的方式。神經元之間的環路聯系是反饋作用的結構基礎。反饋活動有2種，使原有活動加強和持久的正反饋，使原有活動減弱或終止的負反饋，起到促進活動出現、保持活動適度、防止活動過度的作用。四、神經系統對軀體運動功能的調節（肌肉活動的神經控制）人體正常姿勢的維持以及各種各樣動作的完成，主要是在神經系統精細控制下，由骨骼、肌肉、關節緊密配合、協調活動來實現人體各種復雜運動。由神經控制軀體產生的各種反射活動用來維持

42、身體的各種姿勢和體位，使人體能夠完成各種高難度運動，如體操、技巧等。（一） 脊髓對軀體運動的調節軀體運動最基本的反射中樞在脊髓，脊髓前角灰質有大量運動神經元，其中a、g運動神經元既接受來自皮膚、關節、肌肉等外周傳入的感覺信息，同時還接受從腦干到大腦皮層各高級中樞下傳的信息，參與反射活動過程。 1、運動單位及作用 運動單位是指一個a 運動神經元和它全部神經末梢所支配的梭外肌纖維，這些肌纖維都有相同的生化和生理特征，完成相同的功能活動，作為神經肌肉活動的基本功能單位。一個運動單位包括的肌纖維數目變化很大（幾條到數千條），所有的肌纖維都至少受一個運動神經元的支配。運動神經元的動作電位通過其神經纖維末

43、端的運動終板傳至所有與它相關的肌纖維，引起肌纖維興奮收縮。由一個運動單位激活而產生的肌張力大小，取決于這個運動單位內所包含的肌纖維的數目。肌肉運動單位募集越多，肌肉的收縮力越強。2、g環路的反射調節（1）肌梭 存在于肌腱上或與梭外肌肌纖維并行排列，感受梭外肌長度的變化。肌梭內有核袋纖維、核鏈纖維2種梭內肌纖維，當其收縮時，肌梭對牽拉刺激的敏感性增高，當梭外肌收縮時，肌梭對牽拉刺激的敏感性降低。（2）肌梭的神經支配 梭內肌的核袋纖維受r1傳出神經纖維的支配，其傳入神經為Ia類纖維，共同組成初級感覺末梢，其對快速牽拉比較敏感。核鏈纖維接受g2 傳出神經纖維支配，其傳入神經為Ia類纖維、II類纖維，

44、它們組成了次級感覺末梢，其對緩慢持續的牽拉比較敏感。（3）r運動神經元 分散在a運動神經元之間，其興奮性較高，常以較高頻率持續放電，它發出的傳出神經支配肌梭的梭內肌纖維，調節梭內肌纖維的長度，使肌梭感受器經常處于敏感狀態。g運動神經元、g傳出纖維、肌梭、I和II類傳入纖維等構成了g環路，g運動神經元的興奮性閾值比a運動神經元低，易被來自脊髓上水平復雜的多突觸通路所易化或抑制。當g傳出纖維活動加強時，梭內肌纖維收縮，提高肌梭內感受器的敏感性，所產生的沖動由Ia、II類傳入神經纖維返回脊髓，I類傳入神經單突觸引起支配同一塊肌肉的a運動神經元興奮，引起肌肉收縮。因此。g環路持續性沖動釋放的高低，決定

45、肌梭內感受器的敏感性，對肌肉的緊張性（肌張力）起調控作用。因此，g環路在脊髓反射中起重要的作用。3、腱器官在反射中的作用 腱器官呈串聯分布在肌肉與腱的結合部，稱為肌緊張感受器的反饋系統。當肌收縮時，肌梭的興奮性降低，而腱器官對肌肉主動收縮十分敏感，它的興奮性增加，沖動通過Ib纖維傳入，抑制a和r運動神經元，調整肌張力不至于過高。4、脊髓反射 反射是指在中樞神經系統參與下的機體對內外環境刺激的規律性應答。反射活動的完成需要完整的反射弧，它由外周感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經和效應器五個基本部分組成，在脊髓平面有自己的反射中樞，稱脊髓反射，如牽張反射、屈肌反射、對側伸肌反射等，主要通過肌梭、

46、高爾基腱器官等本體感受器（又稱張力感受器）來實現，同時脊髓反射受高位中樞的調控。（1）牽張反射 當骨骼肌受到外力牽拉時，其周圍的肌梭受牽拉后將興奮傳入脊髓，引起受牽拉肌肉的反射性收縮，這種反射稱為牽張反射。肌梭的牽張反射分為初級感覺纖維牽張反射、次級感覺纖維牽張反射（表3-1）。表3-1 牽張反射的反射徑路反射名稱刺激感受器傳入神經與中樞傳出神經與效應器初級感覺纖維牽張反射腱反射快速牽拉肌腱核袋纖維感受裝置興奮（g1運動神經元放電）Ia類感覺纖維與脊髓前角a神經元單突觸聯系a傳出神經引起快肌纖維快速收縮緊張性牽張反射緩慢持續牽拉肌腱核鏈纖維感受裝置興奮（g2運動神經元放電） Ia類感覺纖維與脊

47、髓前角a神經元多突觸聯系a傳出神經引起慢肌纖維持續、交替性收縮，維持肌肉的張力次級感覺纖維牽張反射長脊髓反射、交叉伸屈反射、屈曲反射、挺伸反射牽拉梭外肌時擠壓肌梭囊， 核鏈纖維受牽拉興奮收縮（g2運動神經元放電）II類感覺纖維通過多突觸到a、g神經元，傳導緩慢、持久、范圍廣，經脊髓上行到腦干，a傳出神經引起受牽拉的肌肉及相應的肌肉收縮（2）屈肌反射與對側伸肌反射 皮膚感受器受到刺激時可以引起關節屈肌收縮及伸肌松弛稱為屈肌反射。皮膚神經纖維、肌梭II類纖維、肌梭III類纖維及關節囊等為該反射的傳入神經纖維，在脊髓經過34個中間神經元的多突觸聯系，出現屈肌興奮與伸肌抑制相結合的反射模式。當對皮膚的

48、刺激達到一定程度時，則在屈肌反射的基礎上出現對側伸肌反射，該反射同樣為多突觸性反射，肌梭的感覺沖動經中間神經元至對側a、g神經元，構成相反運動模式的神經控制回路。屈肌反射的作用是保護肢體，避免傷害性刺激對它的損害，對側伸肌反射是姿勢反射中的一種，在行走、跑步時有支撐體重的作用。（二） 腦干在人體運動中的作用1、腦干對姿勢反射的調節 直立是人體經常保持的姿勢，一旦常態姿勢受到破壞后，身體肌肉張力立即發生重新調整，以維持身體的平衡或恢復正常姿勢，這種保持或調整身體在空間位置的反射稱姿勢反射。脊髓水平的牽張反射、對側伸肌反射是最簡單的姿勢反射。腦干部位的翻正反射是姿勢反射的重要部分。此外，大腦的平衡

49、反應也參與姿勢反射的調節。常見的姿勢反射見表3-2。2、腦干網狀結構對肌緊張的調節 從延髓、腦橋、中腦、直至丘腦底部這一腦干中央部分的廣泛區域中神經細胞和神經纖維交織在一起呈網狀，稱網狀結構。網狀結構上行系統形成非特異性傳入系統，接受來自全身各部位的傳入沖動，通過許多突觸由丘腦的非特異投射系統傳至大腦皮層。網狀結構下行系統形成網狀脊髓束，構成椎體外系重要組成。其中腦干網狀結構下行易化系統，對肌緊張起易化作用，腦干網狀結構下行抑制系統，對肌緊張起抑制作用。腦干網狀結構還接受來自小腦、基底神經節、丘腦和大腦皮質傳入纖維的會聚。因此，腦干網狀結構是大腦高位中樞和脊髓低位中樞的中間聯絡樞紐。（三）小腦

50、和基底神經節在運動控制中的作用1、小腦在運動控制中的作用 小腦是重要的運動控制調節中樞，其本身不引發動作，但對動作起共濟協調作用，可以調節肌緊張、控制軀體姿勢和平衡，協調感覺運動和參與運動學習過程。在學習精細運動過程中，大腦皮質和小腦之間不斷進行環路聯系，同時小腦不斷接受感覺傳入沖動信息，逐步糾正運動中的偏差，達到精細運動的協調。2、基底神經節在運動控制中的作用 基底神經節位于大腦皮質下，緊靠丘腦背外側，是由尾狀核、殼核、蒼白球、丘腦底核、中腦黑質核紅核組成。它接受來自感覺運動皮質的信號，并將信號加工后傳送到腦干網狀結構，再下行到脊髓。它調節運動的主要皮質下結構，有調節運動功能的重要作用，它與

51、隨意運動的穩定性、肌緊張的控制、運動程序和本體感覺傳入沖動信息的處理有關。它為一切運動提供必要的“配合活動”。（四）大腦皮質在運動控制中的作用1、皮質運動區的機能特征（1）有精細的運動機能定位，刺激大腦運動皮質相應的區域，可引起身體相應部位肌肉的收縮。運動區的定位分布從上到下大體相當與身體的倒影。（2）對軀體運動的調節呈現交叉支配，即同側皮質運動區支配對側肢體的運動功能。表3-2：人體反射與調控水平（脊髓和腦干）反射體位陽性反應陽性意義脊髓水平腱反射坐位或仰臥快速扣擊肌腱產生該肌快速收縮正常/異（亢進）長脊髓反射同上牽拉一側肢體近端伸肌或屈肌，引起該肌和同側另肢體伸肌或屈肌收縮同上屈肌收縮反射

52、仰臥下肢伸展刺激伸側足底，刺激側下肢屈肌收縮同上對側伸肌反射仰臥，一側下肢伸展強刺激足底，刺激側下肢屈曲，同時對側伸肌收縮反射同上交叉性伸展1仰臥，一側下肢屈曲伸側下肢屈曲，屈側下肢伸展異常交叉性伸展2仰臥下肢伸展大腿內側輕叩，對側下肢內收，內旋，屈趾異常屈曲反射同上牽拉足趾背部肌群，反射性引起趾踝背屈、膝、髖屈曲、外展、外旋異常挺伸反射仰臥，一側下肢屈曲牽拉足趾底部肌群，引起趾、膝、髖伸、髖內旋、內收異常延髓腦橋水平（姿勢反射）陽性支撐反射立位足底著地時，下肢伸肌張力過高異常非對稱性緊 性頸反射仰臥，頭中位，四肢伸展頭轉向一側的肢體伸展，對側肢體屈曲張力過高異常 對稱性緊 張性頸反射膝手位頭

53、前屈時上肢屈肌，下肢伸肌張力過高，頭后伸時上肢伸肌、下肢屈肌張力過高異常緊張性迷路反射俯臥位體內屈肌張力過高，伸肌張力過低異常 中腦水平（翻正反射）迷路翻正反射坐位遮住雙眼切斷頸髓后根后，頭部調整到中立位正常6月內頸調整反射仰臥頭中間位頭轉向一側時，身體隨著同向轉動同上軀干調整反射俯臥，上肢伸展，下肢伸展抬起骨盆一側，該側上、下肢自動屈曲6-12月內正常表3-3：人體反射與調控水平（大腦皮質）反射體位陽性反應陽性意義視覺翻正反應坐位兩側迷路破壞后仍保持頭中立位，雙眼遮住不易保持頭部正常位置正常仰臥傾斜反射仰臥于平板，四肢伸展向一側傾斜，抬高側肢體外展伸直正常俯臥傾斜反射俯臥于平板，四肢伸展 向

54、一側傾斜，抬高側肢體外展伸直正常降落傘反應頭垂直朝下身體垂直急劇下落，引起四肢外展、伸展正常膝手位反射膝手位推身體向一側傾時，受力側肢體外展伸直正常坐位反射坐位將上肢向一側牽拉時，對側肢體伸直外展正常 跪位反射跪位將上肢向一側牽拉時，對側肢體伸直外展正常邁步反射立位不同方向推身體，向不同方向邁步正常足背屈反射立位向后牽拉時，踝關節背屈正常（3）皮質代表區的大小與運動的精細復雜程度有關，動作越精細復雜，該動作運動代表區的范圍就越大。（4）皮質細胞的代償能力很強，部分皮質運動神經元壞死后，其周圍神經元甚至不同系統、不同部位的神經元可以代償它的功能，這是腦功能重塑的基礎。（5）刺激某運動代表區，僅產

55、生該代表區所支配的肌肉收縮。如果刺激強度增強超過該肌肉的收縮閾值，延長刺激時間可引起臨近協同肌的收縮。2、錐體束的功能 它是由皮質運動區錐細胞發出的神經，經內囊處匯聚成束下行，止于腦干神經核運動神經元（皮質腦干束）和脊髓運動神經元及中間神經元（皮質脊髓束），在錐體束下行過程中一部分交叉至對側。錐體束的主要功能是調節脊髓前角運動神經元和中間神經元的興奮性，易化或抑制由其它途徑引起的活動，特別是在快速隨意控制肌肉的精細運動中起基本作用。錐體束損害可造成隨意運動功能喪失、肌張力低下、手的精細運動功能喪失。3、錐體外系 是指除錐體束以外主管控制軀體運動功能的所有運動纖維通路。錐體外系起源于大腦皮質，下

56、行終止于皮質下紋狀體、小腦、丘腦、腦橋和網狀結構等部位，由這些部位分別發出的紅核脊髓束、頂蓋脊髓束、前庭脊髓束和網狀脊髓束下至脊髓，支配脊髓的運動神經元。錐體外系的特點是，不經過延髓錐體。作用不能直接迅速抵達下運動神經元，不能引起肌肉的隨意收縮，只是影響運動的協調性、準確性。此外還通過影響肌張力來維持人體的正常姿勢。錐體外系具有對大腦皮質呈反饋作用的環路聯系。錐體外系在機能上參與調節肌肉緊張度，協調肌肉的聯合活動以維持身體的姿勢，進行節律動作等。錐體外系是在錐體束的管理下活動的，并支持錐體束的隨意運動。只有在錐體外系使肌肉保持適宜的緊張度和協調的情況下，錐體束才能完成肌肉的精細活動。有些活動，開始時由錐體束發動起來，當活動成為習慣的自律性運動時，便處于錐體外系的管理之下。大腦皮層的運動沖動沿著上述兩條通路下行，二者互相協調，完成有機體整體性的復雜隨意運動。4、大腦皮層的整體性活動 隨意運動是后天學會不是與生俱來的。是建立在暫時神經聯系的機制之上的。大腦皮