运动疗法的生理学与力学基础——关节

运动疗法的生理学与力学基础

第三节  关节

一  基本结构

滑液关节的结构可分主要结构与辅助结构：

    （一）主要结构

    即构成关节的基本要素有：

l、关节面 有关节软骨覆盖。

2、关节囊 为封闭关节四周的结缔组织囊，外层为坚固的纤维层，内层为滑膜层，能分泌滑液供关节润滑及关节软骨营养。

3、关节腔 为关节囊内相邻关节面之间的潜在空隙，其间充满滑液。

（二）辅助结构

为保证关节基本功能即稳定性和灵活性的结构，包括：

l、关节韧带 分关节内与关节外两类，关节内韧带位于关节囊内部，如膝关节的十字韧带、髋关节的圆韧带等；关节外韧带则在关节囊外，为关节囊的特殊增厚部分，如各关节的侧副韧带。关节韧带在维持关节的牢固及稳定，防止关节异常活动起着重要的作用。

2、关节内软骨 由纤维软骨构成，作用为改善关节面之间的适应，扩大关节活动度和吸收部分振动和冲撞，例如膝半月板、腕三角软骨。

3、关节盂缘 为环形纤维软骨，可加大关节面，加深关节窝，使关节更为稳固。，见于肩及髋关节。

4、滑膜皱襞 填充于关节空隙处，使关节面互相适应，并可吸收部分振动和撞击力。，例如膝关节的翼状皱襞。

5、滑液囊 形成于滑动的肌健与骨关节之间或骨在皮下滑动处，可与或不与关节囊相通，其作用在减少摩擦。

二  关节的稳定性与灵活性

关节的功能取决于其稳定性与灵活性，这两特性是对立统一的。稳定性大的关节灵活性较差，反之亦然。一般上肢关节倾向于较大的灵活性，而下肢关节则倾向于较大的稳定性。

影响关节稳定性与灵活性的因素有：

1、构成关节的两个关节面弧度之差 即互相吻合的关节面的弧度大小。例如肱尺关节肱骨与尺骨滑车面弧度分别约为320°和180°，肘屈伸活动度即为两者之差约140°。又如髋关节两关节面吻合弧度约为180°，肩肱关节约为75°，故髋关节稳定性高，灵活性小；而肩肱关节则灵活性大，稳定性较小。

2、关节面结构  屈戊关节的滑车结构可防止侧向移位。骨关节端具有内及外髁，扩大了关节在冠状轴上的宽度，使关节有较好的侧向稳定性。髋臼与股骨头密切吻合，在使关节面分离的应力下关节腔内形成负压，使关节面互相吸着，不易脱出。

3、关节囊的厚薄与松紧度。

4、关节韧带的多少与强弱 各韧带在特定姿位时紧张，以限制关节的异常或过度运动。韧带纤维挛缩损害关节的灵活性，韧带松弛则损害关节的稳定性。

5、关节周围肌肉 是维持关节稳定，特别是动态稳定的重要因素。肌肉的强弱和伸展性，影响着关节的稳定性和灵活性，肌肉萎缩使关节失稳，关节内应力分布有异常集中，易引起关节软骨退行性改变。

三  关节的润滑

关节的承载情况复杂，有轻载高速运动、短时冲击性大载荷及固定的稳定载荷。任何单一的润滑机制都不能胜任这种多样的要求。通常润滑机制有下列几种：

    1、界面润滑 一层大分子透明质酸蛋白复合物吸附于关节表面，在重载荷时起润滑作用。

2、液膜润滑 关节面受到应力挤压时，关节软骨内基质液受压渗出，在表面形成一层薄薄的润滑层。

实验研究发现滑液关节的摩擦系数低至0.001，优于大多数高级轴承，故关节软骨的磨损率极低。关节的润滑特点十分复杂，与承受的负荷大小，静态或动态负荷，及负荷持续时间等因素有关。负荷增加时摩擦系数可见下降。在静态时摩擦系数较高，开始活动后下降。关节面间相对运动速度增加时摩擦系数下降。

以上现象的解释及关节润滑机制的阐述主要有两种学说，即渗出学说（weepinglubrication theory）及抬升学说（boosted lubrication theory）。渗出学说认为关节承担关节负荷时，软骨接触部内的基质液被挤出表面形同出汗，在相对关节面之间形成一薄层液体防止其相互接触磨擦，同时进行润滑相当于工程学上的液膜润滑。关节的交替运动提供了使液体穿过软骨表面往返流动的动力。在运动中滑液的粘滞度也可将液体拉入接触部关节面间隙以补充液膜。抬升学说则相反，认为关节负荷时关节软骨接触区的压力梯级使关节液进入软骨，此时关节液中水及小分子成份较顺利进入软骨或向四周流散，使剩下的液体中的玻璃样酸复合大分子浓度增加，变得稠厚及胶化，并吸附于关节面，抵抗关节面的相互接触及磨损。这一机制相当于工程学上的界面润滑。在重度承载时这种润滑可能很重要。

滑液在切变率（shear rate）增加时黏度下降，在受压时黏度增高，这一特性必然在润滑机制中起一定作用。

四  关节的分类及其运动

人体所有关节的运动可分析为环绕3个互相垂直的轴心，沿着3个互相垂直的平面运动。即环绕额状轴在矢状面上运动、环绕矢状轴在额状面上运动和环绕垂直轴在水平面上运动（图2-3-1）。

人体各关节按关节面形状及韧带肌肉结构所决定的活动功能，分为以下类型（图2-3-2）。

（一）单轴关节

只能绕一个轴在一个平面上运动，包括：

l、滑车关节 例如指间关节、肘关节，只能沿额状轴在矢状面上作屈伸运动。

2、圆柱关节 例如尺桡关节，只能绕垂直轴在水平面上作旋转运动。

（二）双轴关节

可绕两个轴在两个平面上运动，包括：

l、椭圆关节 例如腕关节可绕矢状轴在额状面上作屈伸运动，又可绕额状轴在矢状面上作桡屈、尺屈运动。2－5掌指关节可作屈伸及内收外展运动。

2、鞍状关节 例如拇指腕掌关节，关节面如两鞍交扣，可作屈伸及内收外展运动。

（三）三轴关节                  

可绕3个轴在3个平面上运动，包括：

1、球窝关节 例如盂肱关节及髋关节，可作屈伸、内收外展及内外旋转运动。

2、平面关节 例如肩锁关节、腕骨间关节等关节面曲度很小，可视作很大的球窝关节的一小部分，两关节面大小接近，关节囊及韧带常较坚厚紧张，可有多方向活动及错动，但活动度小。

（四）有关于关节运动的常用术语

1、屈伸 使关节两端肢体趋向于成一直线的运动为伸，超过直线的部分称过伸，使两端肢体间夹角减小的运动为屈。在肩、髋及躯干则向前方运动为屈、向后方运动为伸。在腕、踝等可向两侧屈曲的关节则向掌侧或跖侧运动为屈，向背侧运动为背屈（或背伸）。

2、内收、外展 离开身体正中线（肩、髋）或肢体正中线（指、趾）的运动为外展，向反方向为内收。

3、旋转 肢体前缘向内转动为旋内或旋前，向外转动为旋外或旋后。

4、环转 肢体由前屈位经外展位、后伸位，回至前屈位或经相反方向的连续运动称环转，前者称向后环转，后者称向前环转。

五  制动对关节的影响

综合制动对关节结构诸成分的作用，即可理解制动对关节造成的深刻影响。这些影响是多方面的，可按关节活动度及牢固程度分析如下：

1、关节活动度 制动通过多条途径损害关节的活动度，其过程可以归纳为下图。

2、关节牢固性制动后关节各结构成分的变化必然导致关节牢固性的改变。使其在急性及慢性应力下易受损伤。

    制动使韧带强度降低同时由于肌肉萎缩削弱，吸收及缓冲应力的能力减弱，使韧带失去保护与支持，而易受拉伤及撕裂。特别是韧带附着点的骨质吸收，使骨、韧带交界处抗张强度大幅度下降，在稍大应力下发生撕脱骨折也就不足为奇。

    制动后关节软骨萎缩变薄，分散及缓冲应力的能力减弱，以及肌肉削弱损害关节的稳定性，加以运动协调功能损害，使关节产生一些“不合槽”运动，致部分关节面应力异常集中，为软骨磨损及关节退行性改变创造了条件。

   

六  功能位与抗痉挛位

    1、功能位

这是指当肌肉、关节功能不能或尚未恢复时，必须使肢体处于发挥最佳功能活动的体位，这种体位称为功能位。当骨折后，为减少发生骨折端的移位，宜多置于功能位，此时肢体实际上是处于肌力平衡位。通常功能位上肢为屈曲位，下肢多为伸展位。上肢屈曲位的各关节具体位置是肩关节屈曲45°，外展60°（无内、外旋），肘关节屈曲90°，前臂中间位（无旋前或旋后），腕关节背伸30-45°并稍内收（即稍尺侧屈），各掌指关节和指间关节稍屈曲，由示指至小指屈曲度有规律地递增，拇指在对掌的中间位（即在掌平面前方、其掌指关节半屈曲，指间关节轻微屈曲）。下肢髋中立位，无内、外旋，膝稍屈曲20°-30°，踝处于中立位。

以上的体位有利于上、下肢恢复日常生活活动，包括梳洗、进食、下地行走等，即使发生挛缩或僵直。只要作出最小的努力即可恢复最基本的功能。然而在不同具体情况下也可采取灵活的体位，但上述的功能位仍应为每一位康复工作者所熟知。

2、抗痉挛位

指在肢体对抗痉挛的体位，用于中枢神经损害的患者，体位与痉挛模式有关，原则上使肢体向痉挛的相反方向牵张，从而尽量牵张痉挛肌。