第一篇 小儿运动发育与运动障碍

第一章 姿势与运动发育的机制

第一节 姿势与运动的概述

一、概 念

(一)运动的概念

人类的运动行为(behavior)可从运动(movement)、动作(motion)和活动(action,conduct)三个方面来记载。

1.运动

运动的概念不能一概而论,从不同的角度来认识运动,则赋予运动以不同的概念。

(1)狭义的运动学观点:

运动是指人类机体的各个部分在空间中的位置上和时间上发生变化的过程。

(2)运动力学观点:

运动是由于机体各部分在空间位置发生变化而产生的躯干和四肢之间以及躯干和四肢与身体的支持面之间的动态变化着的力学关系。

(3)能量力学观点:

运动是由于肌肉的收缩而产生了机体中力学能量的变化和化学能量的变化,将这种能量变化称为运动。

总之,运动是指身体的姿势即体位随着时间而出现连续变化的过程。可通过身体的轴与重力的关系(体位)、身体运动方向以及身体各部位的相对位置关系的变化来记录身体的运动过程,即进行中的运动,又称之为运动轨迹。另外,运动还包括由于活动中肌肉收缩而发生的能量变化的过程。

2.动作

是指通过身体的运动而进行的工作,也可以说是由连续的身体运动组成了动作。从能量消耗方面来看,还应将动作看做效率、运动技能,通过运动可以产生疲劳等几个方面问题。

也可以说动作是以机械或物体为对象的身体运动,是通过身体的运动来完成某一项具体工作或作业的运动。

3.活动

是赋予某种社会文化意义或个人意志的动作,指达到一定目的的动作也称之为行为。

以眼球的运动为例,“向水平方向移动5度”属于运动,“视线的转移”属于动作,“甲在讲话时总是看着乙,甲讲完话后,乙开始出现相应的反应动作”这就是活动或行为。

(二)姿势的概念

姿势(position)是指机体在静止状态下为克服地心引力所采取的自然位置。人类从出生开始其姿势就按照一定的规律进行发育。为了便于研究婴幼儿的姿势发育过程,众多学者分别观察了各个月龄的正常婴幼儿在仰卧位、俯卧位、坐位、四点支持位、膝立位、单膝立位、立位等各种体位上的姿势,将大多数小儿(一般是75%)在各月龄和各种体位上所处的较为一致的姿势作为正常的标准,于是就总结出了当今在各种书籍中记载的婴幼儿的姿势发育的规律。

正常姿势是进行正常运动的先决条件,当一个人在进行运动时,必须使身体保持相应的姿势才能保证运动的正常进行,保持这种相应姿势则需要姿势控制机构正常发挥作用。换言之,人类必须在正常姿势控制机构的作用下,具有动态的姿势保持功能才能保证运动的正常进行。

(三)运动和姿势保持、动作、行为间的关系

身体的运动是由运动和姿势保持、动作、行为三个侧面组成,如果没有动作就不能形成行为,没有运动和姿势保持则动作就不能成立,三者之间是相互制约、相互依赖、相辅相成的关系。

二、运动的意义

(一)运动的社会、生物学意义

运动是人和动物为了生存而必需进行的一种活动手段,只有正常地进行运动才能达到生活中与工作中的各种目的,同时,只有正常的运动才能保证有质量的生活和工作。

如果从社会学、生物学的角度来分析姿势与运动的话,就是要清楚知道以下几方面,即为什么要进行运动;在什么样的姿势下可以正常地进行运动;运动的最终目的是什么等。为了清楚地了解这些问题,还需要具体地去分析每个人的每一项姿势与运动的质与量,这一分析过程就是对姿势与运动的评定。

(二)运动的神经生理学意义

神经系统的功能正常与否决定着运动与姿势的正常性与障碍程度,所以从神经生理学的角度去认识姿势与运动,就应该知道在正常情况下神经系统是如何调节与控制姿势与运动的;同时要知道当神经系统有疾病、损伤和发育迟缓时,姿势与运动会发生什么样的异常变化等。反之,可以根据姿势与运动的正常或异常状态来判断患儿的神经系统状况,这一判断过程就是对小儿发育状况的评定和对疾病的诊断。

(三)运动的生理学意义

运动生理学主要是探讨人类处在各种姿势、各种运动之中和运动之后等各种情况时机体的呼吸系统、循环系统、消化系统及新陈代谢等方面的变化。同时通过对上述各项变化的分析结果来研究如何供给机体在运动中所消耗的能量和运动中骨骼和肌肉所需要的能量及其来源,从而了解为了保障运动的正常进行而需要进行的工作。

(四)运动功能和解剖学意义

从运动功能和解剖学的角度来分析运动时,应了解以下几点。

1.在维持人和动物的身体姿势时,机体各关节角度的大小。

2.在运动中各个关节角度的变化情况,正常情况下,每个关节都有其相应的活动范围,可根据其活动范围的大小来判断肌张力等。

3.在运动中各个关节角度的组合是用什么样的运动模式体现出来的。

4.机体中有无数个关节,各个关节的构成方式又各有不同,所以在一项运动中因参与运动的肌肉的起止点不同、肌肉收缩方式的不同而使关节角度发生着不同的变化。

(五)运动力学的意义

从运动力学的角度来分析运动时,则应将人的身体看做一个物体,要分析这一物体在运动中重心的变化和基底支持面的变化,同时要分析运动的方向性及在各种力学方面的变化。

(六)对运动的综合认识

归纳运动的各方面意义来认识运动,如下所述:运动是人类具有一定社会和生物学意义的活动,运动取决于人类的机体在空间中力学的重力关系的改变。运动之所以能够进行,是因为机体具有可以抵抗重力保持身体姿势的姿势控制机构,并且有支持运动和这一机构的能量供给来源。另外,人类还具有能够引起运动的知觉、认知和调节情绪的功能,以及为了达到运动的目的而选择各种运动模式的功能。

三、运动的目的

对于人类来说,无论是有意识的运动还是无意识的运动,都具有一定的目的性。作为一个个体,其运动的目的无外乎三大类,即:生存、训练、满足和有目的的行为(图1-1)。

图1-1 图解运动的目的

(一)生存运动

1.单纯运动

是指以关节运动为单位的关节活动和肌肉构造的变化,这种运动在胎儿期即存在,出生后在姿势控制中发生连锁反应并逐渐发育成熟。

2.内部运动

是指呼吸、循环运动和胃肠道的蠕动运动,这一运动受自主神经调节,并与脑干部的功能有关。

3.逃避运动

是一种防御反应,其代表运动是当有疼痛刺激时屈肌产生的反射性回缩动作。

4.攻击运动

是指四肢对外界活动性的反应,例如在运动中所产生的移动能力和上、下肢的支持能力等。

5.探索运动

是通过眼、口、手、足等身体末梢器官感知自己身体及其外界情况的活动,如觅食、吸吮反射,手与足的握持反射,眼球的凝视和追视等。

上述的内、外部活动共同维持着人类的生存功能,也是小儿运动发育的能量来源。

(二)有目的的行为

1.意识的增加

即空间认知能力的增加,认知能力是人类认识自己的身体像及身体各部分的位置关系的能力和对空间关系的感觉统合能力。

2.环境的操作

即适应环境的能力,是指人类为了顺应环境的变化很好地维持生存功能所产生的活动性。

3.交流

是个人与他人关系的社会性表现,其中有语言能力和其他表现个人意志的眼球活动、手势、身体语言等多种交流形式。

(三)训练、满足

是指复杂的运动经过反复多次的训练即反复多次的实践,逐渐地使之成熟,并使个体通过这种成熟的运动满足自己运动的目的。

人类的运动形式并不是一成不变的,随着年龄不断增大,身体不断发育,为了达到不断增加的各种各样的目的,其运动也随之变得复杂化和多样化起来。人类会为了生存而逐渐使运动由单纯的、无目的的运动而转向有目的的行为运动,并且使有目的行为运动在所有运动中所占的比例逐渐增多,使运动更加实用,更加有意义。

四、运动的起因

运动的起因有多种,包括有意识的运动和无意识的运动。顾名思义,有意识的运动是指运动是在运动主体的意识支配下产生的,而产生于运动主体的意识之外的运动则为无意识的运动。

以一个关节的运动为例可以见到运动的多种起因,例如,膝关节的伸展运动可以发生在如下几种情况下:用叩诊锤叩打股四头肌肌腱时;在膝部发生颤搐样不随意运动时;从座位上站起时;踢球时等上述各种不同的运动中都会发生膝关节的伸展运动。通过以下逐一分析上述各种膝关节的伸展运动可以了解到有意识的运动和无意识的运动实质。

(一)反射性运动

由于叩打股四头肌所引起的膝伸展运动称为膝腱反射,这种反射的中枢在脊髓,是一种单突触反射,是无意识的、反射性的运动。这一反射性运动是一种由于来自于身体以外的刺激,即叩击股四头肌而引发出来的不随意运动。由于这一运动的反射中枢还要受到其他神经传导路复杂地控制,所以即使是用同一强度的力量叩打两个人的股四头肌腱,这两个人的膝关节伸展程度的大小会因为作为其背景的中枢神经系统的整体状态的不同而不同,这就是在临床上应用膝腱反射的反应程度来判断肌张力情况的依据。

(二)无意识的运动

由于颤搐而导致膝关节的伸展运动也是无意识的运动,颤搐这一运动形式是因为视丘下部的病变而产生的不随意运动,是神经系统内部病态的、自发的活动而引起的随意控制的障碍形成的,而非有目的的运动。正常人不应出现这种运动,如果出现则表示疾病的状态。

(三)复杂运动中的一部分

从座位上站起时的膝关节伸展运动往往发生在当一个人在座位上想要去取高处的物品而欲站起来之时,这时,站起动作并不是一种单纯的膝关节伸展运动,而是在站起去取高处物品这一复杂运动中的一部分。在站起时首先需要将自己的上半身前倾,将体重负荷于两下肢上,然后再进行膝关节的伸展运动,之后才能站立起来。这种包括膝关节的伸展运动在内的身体的连续动作中发生的膝关节伸展运动常常是在要进行其他活动时而进行的无意识的活动。

(四)有意识的运动

踢球时所发生的膝关节的伸展运动是有意识的运动,因为在进行这一运动时需要踢球者首先去判断球的重量、距离等状态,然后根据球的重量和距离来决定膝关节伸展的幅度,如果球出现旋转时还需要慎重地选择膝关节的旋转方向等。另外,如果球是脏的,就可能产生不想去踢的主观意识,于是就可能不产生膝关节的伸展运动,在这种情况中,膝关节的不伸展则是有意识的行为。在踢球过程中,当用右下肢去踢球时,右下肢的活动是有意识的行为,而在与此同时进行的将身体的重心负荷于左下肢的姿势控制则是无意识的行为。另外,在踢球时还必须通过以视觉系统为中心的对各种与此活动相关的信息的处理和综合能力,从而选择膝关节伸展的速度、强度和时间,同时决定支持这一膝关节伸展运动姿势。可见踢球这一运动中存在着有意识的运动和无意识的运动以及包括膝关节伸展运动在内的多种运动形式。

如果从用足来活动一个物体,即具有 “踢”的目的运动的角度来看运动行动的话,那么正常小儿在生后3个月时在仰卧位上就可能有了这一动作,是以双下肢的 “踢蹬”运动形式体现出来的,在座位上则在9个月时可以见到这一动作。与这种“踢蹬”运动相比,坐位、立位的姿势保持机构的发育则要晚一些。

五、神经系统对运动的控制功能

运动有随意运动和反射性运动两种方式,两者都是在神经系统的控制和调节下进行的运动。

(一)随意运动

1.随意运动的神经控制机构

随意运动是在人的意志作用下而进行的运动,是有意识的运动。随意运动的神经控制机构包括发现机制和调节机制两个方面。

(1)发现机制:

发现机制的作用是引发进行运动的欲望和意图,有三方面因素。

1)由机体外的刺激而引发。

2)是因机体内有了饥饿、口渴、排泄等生理要求而引发。

3)是因为有了想要进行某项工作等的信息而引发。当机体有了要进行运动的欲望和意图后,再通过调节机制根据这一欲望和意图制定出具体的运动计划。

(2)调节机制:

作用是通过各种调节功能来保证运动的程序和计划得以正确地实施,使运动得以顺利地进行。运动程序是指中枢神经系统在既往经验的基础之上通过其控制、调节、支配等作用所形成的姿势调节和运动调节的内部信息。

(3)随意运动的控制:

因内、外部的刺激而产生了运动的要求和意图,此即发现机制。这种刺激激活了神经系统的网状激活系统,使中枢神经系统产生了觉醒活动。同时,因刺激而产生的冲动传递到大脑皮质,在中枢神经系统形成了知觉和认知,继而在大脑边缘系统(视丘及其相关领域)形成了特定的运动动机。这一过程又驱动了大脑皮质,由大脑皮质根据知觉和自身的判断来决定运动的样式,然后,从大脑皮质的联合区发出的信息通过三个途径向下传达,其一是经过基底核,其二是直接传达,其三个是经过新小脑,通过这三个途径将信息传达到大脑的运动区。而且,在这一传达过程的同时产生了运动的计划和程序。经过小脑的调节最后再从运动区向脑干和脊髓发出运动的指令,通过末梢神经传达到肌肉,即效应器而产生运动(图1-2)。

图1-2 随意运动的神经控制机构

2.大脑皮质至脊髓的经路

(1)锥体系(pyramidal system):

其上运动神经元由位于中央前回和中央旁小叶的巨型锥体细胞以及位于额、顶叶部分区域的锥体细胞的轴突共同组成,锥体束又分以下两种纤维。

1)皮质脊髓束(corticospinal tract):

为下行的纤维,由中央前回上、中部和中央旁小叶前半部等处的皮质锥体细胞的轴突集中组成,下行经内囊的前部、大脑脚底中3/5的外侧部和脑桥基底部至延髓椎体。在锥体的下端,75%~90%的纤维交叉到对侧,形成锥体交叉(pyramidal decussation)。交叉后的纤维继续于对侧的脊髓侧索内下行,称为皮质脊髓侧束。此束沿途发出侧支,逐节终止于脊髓前角细胞,支配四肢肌肉的运动。另外,皮质脊髓束的小部分未交叉的纤维在同侧脊髓前索内下行,称为皮质脊髓前束,该束仅上达胸节,并经白质前连合逐节交叉至对侧,终止于脊髓前角细胞,支配躯干和四肢骨骼肌的运动。在皮质脊髓前束中有部分纤维始终不交叉而止于同侧前角细胞,主要支配躯干肌。

可见,躯干肌是受两侧大脑皮层支配的,如果一侧皮质脊髓束在锥体交叉前受损,主要引起对侧的肢体瘫痪,而躯干肌肉的运动不受影响。若在锥体交叉后受损,主要引起同侧肢体瘫痪。

2)皮质核束(corticonuclear tract):

主要由中央前回下部的锥体细胞的轴突集合而成,下行经内囊的膝部至大脑脚底中3/5的内侧部,由此向下陆续分出纤维。纤维大部分终止于双侧的脑神经运动核,支配眼外肌、咀嚼肌、面部表情肌、胸锁乳突肌、斜方肌和咽喉肌。另有一小部分纤维交叉至对侧,终止于面神经运动核,支配面下部肌肉和舌下神经核。

(2)锥体外系(extrapyramidal system):

是指锥体系以外的一切影响和控制躯体运动的传导通路,包括大脑皮质、纹状体、黑质、红核、小脑和脑干网状结构以及它们的纤维联系。锥体外系最后经红核脊髓束、前庭脊髓束、网状脊髓束等中继,下行止于脑神经运动核和脊髓前角细胞。

锥体外系的功能主要是调节肌张力、协调肌肉活动、维持身体姿势和习惯性动作。同时协调锥体系的活动,与锥体系两者协同完成运动功能(图 1-3)。

3.开放控制和闭合控制

(1)开放控制体系:

这一体系主要是控制有节律的运动,如踢球之类的急速运动,此类运动一般都是被事先决定好的,一旦运动开始就会不发生改变地继续下去,直至终了。这样的运动是由开放控制体系控制的运动,是由中枢直接给效应器以指令而形成的运动(图1-4a)。

(2)闭合控制体系:

与开放式控制相反,是为了正确地进行有意图的运动的控制方法,是通过感觉的传入而进行的间歇性的反馈调节,是由中枢给效应器以指令后,效应器又将这一指令反馈回中枢,经中枢进行调整后再传给效应器,闭合地进行对运动的调节(图1-4b)。

图1-3 大脑皮质至脊髓的经路

a.锥体系;b.锥体外系

图1-4 开放式控制和闭合式控制示意图

(二)反射运动

1.反射运动的概念

脊髓和脑干水平的运动控制主要是由通过反射进行的,由此所产生的运动即反射运动。反射运动是通过反射弧而产生的,反射弧是由感受器→传入神经纤维→中枢→传出神经纤维→效应器五部分组成。感受器接受各种刺激后产生的冲动后经传入神经纤维传入中枢,经过调节和控制后产生的信息经传出神经纤维传达到效应器产生应答反应,即发生各种形式的运动,如果这反射弧中的某一部分受到损伤或罹患疾病就会使反射运动的产生发生障碍。

2.反射运动的分类

(1)脊髓反射:

脊髓反射是指脊髓固有的反射,其反射弧并不经过脑,但是,在正常情况下,其反射活动是在脑的控制下进行的。脊髓反射可分为躯体反射和内脏反射,躯体反射是指骨骼肌的反射活动,与运动相关,主要包括以下几种。

1)牵张反射(stretch reflex,proprioceptive myotatic reflex):

属于单突触反射,是最常见的一种骨骼肌反射,其中包括两类。

①深反射:即深部腱反射 (deep tendon reflex),是骨骼肌在被急速的牵拉时本身产生收缩的反射。当骨骼肌受到牵拉刺激(长度和张力改变)被肌肉内的固有感受器如肌纺锤(muscle spindle)、Golgi腱器(Golgi tendon organ)所感知,将这一刺激信息通过传入神经纤维经脊髓的后根进入脊髓,在脊髓内与支配同一肌肉的、作为传出纤维的α-运动神经和突触(synapse)相结合,作为应答反应产生该肌肉的收缩(图1-5)。

图1-5 牵张反射的反射弧

肌纺锤(muscle spindle)在骨骼肌(锤外肌)之中,由被称为锤内肌的特别肌纤维构成,肌纺锤与锤外肌平行排列,在与锤外肌的伸张同时也发生伸张。由肌纺锤发出的感觉神经纤维根据其粗细程度区分为Ⅰa群和Ⅱ群,两群肌纤维的作用是感受肌肉的长度和张力的变化。Ⅰa群纤维的末端构成一次终末(环状螺旋终末,annulospiral ending),Ⅱ群纤维以二次终末(花柄终末,flower spray ending)的形式结束(图1-6)。

图1-6 肌纺锤和感觉终末

Ⅰa群纤维在脊髓内,在同一肌肉以及支配共动肌的运动神经元上直接形成兴奋性突触,此外,也通过中间神经元与拮抗肌的运动神经元进行抑制性结合,称这种既与兴奋性神经元结合,又与抑制性神经元结合的现象为相反神经支配(图1-7)。

当肌肉被牵拉之时,一次终末处对刺激的域值较低,对肌肉的长度变化的变化速度非常敏感。尤其是快速地牵拉肌肉之时,例如在叩打肌腱之时,作为一次终末反应所产生的肌肉收缩就是发生了腱反射。

Ⅱ群纤维与Ⅰa群纤维同样,在支配共动肌的运动神经元上直接形成兴奋性的突触,同时,也和支配拮抗肌的运动神经元形成抑制性突触,有很大直接参与肌肉牵张反射的可能性。另外,Ⅱ群纤维分布较为广泛,并形成作用时间较长的、多突触性的结合,所以与针对侵害刺激而发生的屈曲逃避反射有关。

在临床检查中应用的深部腱反射有膝腱反射、跟腱反射、肱二头肌反射、肱三头肌反射等,图1-8所示的是膝腱反射的反射弧。

图1-7 相反神经支配

1-8 膝腱反射的反射弧模式图

另外,牵张反射与γ-运动系(γ-motor system)相关,牵张反射本身是为了保持肌肉的一定长度的支持机构,这一机构和锤外肌及其他系统的运动神经即γ-运动神经元同样支配着锤内肌,通过调节锤内肌的长度和张力的方式维持这一机构的稳定性。当锤外肌收缩时,肌纺锤的长度缩短,使知觉信号的发生受到抑制,于是就不能维持运动中的牵张反射。与肌纺锤对于不能预知的运动也能发生反应同样,γ-运动神经元也必须与支配同一锤外肌的脊髓前角细胞(α-运动神经元)同时兴奋。在安静状态下,也可因γ-运动神经元的作用反射性地引起α-运动神经元所支配的锤外肌的收缩,使加在肌纺锤上的张力减少。当γ-系出现异常功能亢进时,可出现在去脑动物中所见到的挛缩,可以观察到因抗重力肌的张力增高而出现异常的姿势。

Golgi腱器存在于连接骨骼肌的肌腱内,当肌肉被被动地牵拉或主动地收缩时,Golgi腱器可以感知到肌腱紧张度的增加,其信息通过Ⅰb感觉纤维传递,在脊髓内经过中间神经元使支配同一肌肉和共动肌的运动神经元受到抑制,使支配拮抗肌的运动神经元兴奋。当这一反射异常亢进时表现出的“折刀现象”,在去脑动物和脑性瘫痪痉挛型患儿身上可观察到。

牵张反射的临床意义在于,这一反射是由一个突触构成的最单纯的反射,无论是在运动和姿势保持方面,还是在与外来刺激和迷路刺激等有关的较复杂的反射、反应中,都是设定作为最终的共同通路的α-运动神经细胞的活动性的重要因素。脊髓的α-运动神经细胞除了接受来自大脑皮层、脑干等的上位中枢的直接赋活作用之外,也被红核、网状体、前庭神经等处来的间接赋活作用所促通或被抑制。神经系统各水平与运动障碍的关系如表1-1所示,并请参照图1-3。牵张反射除了在脊髓以下的α-运动纤维的障碍(下位神经元的障碍)以外,也可因感觉纤维的损伤、肌肉疾病等使之消失或减弱。当上位中枢的抑制系统损伤(上位神经元的障碍)时则表现为亢进,也成为决定脑瘫痉挛型的一种症状。

②肌张力反射:肌张力反射通常只简称为肌张力,在生理学所说的肌张力是指被动地拉长或牵拉肌肉时所遇到的阻力,在临床上所说的肌张力是指活动肢体或按压肌肉时所感觉到的阻力。肌张力起着维持身体姿势的重要作用,人体在安静状态下,骨骼肌并不是完全松弛的,始终有一部分纤维在轮流地收缩,这样才可以使肌肉保持着一定的紧张度。这种部分肌肉收缩的现象是由于受γ-反射袢的影响,也可以说是一些下行的纤维束的作用,如网状脊髓束、前庭脊髓束等可以兴奋γ-运动神经元,引起梭内肌纤维的收缩,从而兴奋肌梭感受器。肌梭的兴奋又可以通过牵张反射弧的通路兴奋α-运动神经元,使相应的骨骼肌收缩,维持着肌肉的紧张度。

表1-1 神经系统各水平和运动障碍

牵张反射可以被下行的纤维如网状脊髓束的冲动所抑制,也可以被锥体束、前庭脊髓束等冲动所易化。在正常情况下,这种易化和抑制保持着平衡,维持着正常的肌张力。当患有某些疾病时就会因这种平衡的被破坏而出现深反射亢进、肌张力增高,或者与此相反,肌张力和深反射减弱。

2)屈曲反射(flexion reflex):

是表现为逃避反射、皮肤反射等多突触性反射的总称。屈曲反射是发生学上最原始的反射之一,存在于所有的脊椎动物,在人类从胎生7~8周开始即可见到。当给四肢的皮肤以疼痛刺激时,四肢的屈肌会产生收缩,使肢体出现迅速地回缩动作,这就是屈曲反射。反射的发生是皮肤感受器、关节感受器感受到的感觉信息,经无髓纤维和小直径的有髓纤维传达到脊髓,在与几个突触结合之后,传达到前角的α-运动神经元。一般来说,其反射经路至少有3个神经元参加,即皮肤感受刺激的信息经后根传入脊髓后角,再经过中间神经元传递到前角的α-运动神经元。应答反应是受刺激侧的支配屈肌的神经元兴奋而引起同一侧肢体屈曲,屈曲反射属于保护性反射(图1-9、图1-10)。

3)交叉性伸展反射(crossed extension reflex):

是指当给一侧肢体以刺激时,在对侧肢体所产生的反应。这种在对侧肢体所产生的反应是通过脊髓反射路进行交换后(shunting)产生的反射。其感受感觉信息和传递经路与屈曲反射相同,其应答反应是由于相反神经支配的作用,被刺激的对侧肢体因支配屈肌的神经元抑制和支配伸肌的神经元兴奋的结果而引起伸展(见图1-9)。可以说,交叉性伸展反射是双重相反神经支配的结果。这类反射在正常新生儿存在,其后1~2个月时消失。但是在病理状态下,如疾病、损伤和发育障碍等原因会导致该反射的消失时间延迟或消失后复又出现的现象。通过诱发肌电图的检查,当被动地屈曲或伸展一侧下肢时,可以测到对侧的腓肠肌的H波振幅发生改变,考虑这种改变是由于交叉性伸展反射的影响所致。

图1-9 屈曲反射和交叉伸展反射

图1-10 屈曲反射的反射弧模式图

①交叉性伸展反射:仰卧位上,使一侧下肢呈屈曲位,对侧下肢呈伸展位,当被动地使处伸展位的下肢屈曲时,则原来处于屈曲位的下肢出现伸展。②交叉性屈曲反射:仰卧位上使两下肢均呈伸展位,当被动地使一侧下肢屈曲时,对侧下肢也出现屈曲。

当给手和足以疼痛刺激时,会出现作为逃避反应的屈曲活动,所以多数的皮肤反射或浅反射也包含在屈曲反射之中。皮肤反射的反应是局部性的,是因被刺激皮肤之下的肌肉发生了收缩活动而产生的。刺激正常人腹部的皮肤时出现腹肌的收缩,即腹壁反射。在刺激男性的大腿内侧皮肤时会引起提睾肌的收缩,即提睾反射。上述反射可因皮质脊髓束的障碍而消失,可以根据这一现象诊断上位中枢的障碍。另外,正常情况下,可因对足底部的刺激而引起局部性的脊髓反射,发生足趾的屈曲,当皮质脊髓束发生障碍时使局部的反射通路发生异常,出现比较原始的屈曲反射,即第一足趾的背屈,即Babinski反射。

由此可见,交叉伸展反射的消失时间超过生理的界限(消失时间延迟)、腹壁反射和提睾反射消失、Babinski反射阳性等对中枢神经系统异常的诊断具有很大的价值。

4)长脊髓反射:

长脊髓反射是指在两侧上、下肢产生的通过颈髓和腰膨大部位的左右连合纤维而引起的应答所产生的反射活动。用去脑的猫进行试验,在刺激去脑猫的左前肢时,出现左前肢屈曲、右前肢伸展、左后肢伸展和右后肢屈曲的反应。刺激左后肢时,出现左后肢屈曲、右后肢伸展、左前肢伸展和右前肢屈曲的反应(图1-11)。

图1-11 猫除脑后的长脊髓反射示意图

在正常的人也可出现与上述的对去脑猫的刺激相同的反应,如果被动地使一个人的一侧上肢呈屈曲位或伸展位时,则可以在其腓肠肌测到因长脊髓反射的影响而发生的诱发肌电图的H波振幅的改变(图1-12)。

(2)姿势反射、矫正反应和平衡反应:

姿势反射是动物为了保证在进行运动时适当的姿势通过反射而进行的准备活动,此反射即姿势反射、反应。姿势反射、反应反映神经系统的成熟程度,并且随着小儿的生长发育而变化着,所以是运动发育诊断方面的重要指标,而且,姿势反射的异常模式也是诊断因脑损伤而导致的运动障碍的依据。所以,姿势反射在临床上是比较重要的检查项目。

图1-12 因肩关节的肢位不同对H波的影响

+:促进、-:抑制、R:诱发肌电图的记录

矫正反应(righting reactions)是指人和动物可以通过视觉、迷路、本体感觉、皮肤等所感知到的感觉信息知道自己的姿势是否正确,并且在姿势异常的时可以产生使之恢复到正常的姿势的一种反应,即矫正反应。

平衡反应(equilibrium reactions)是指当人和动物的身体支持面倾斜,身体的重心发生移动时,为了保持平衡而发生的四肢的代偿性运动,调节肌肉的紧张,使身体姿势保持正常的反应。

矫正反应和平衡反应都是在身体姿势发生变化时机体所采取的应答反应,是身体或身体的某一部分变化为或者说是恢复原来姿势的反应。

3.神经系统的不同水平对各种反射、反应的支配

●大脑皮层:视性矫正反应、平衡反应、握持反射。

●基底核:习惯动作、保持进行精细动作时的姿势。

●中脑:迷路性矫正反应、颈和身体姿势变化而发生的矫正反应、交叉性移动模式。

●脑桥、脊髓:紧张性颈反射、紧张性迷路反射、联合反应、同侧性移动模式。

●脊髓:阳性支持反射、伸肌性突伸、交叉伸展反射、逃避反射、牵张反射。

反射性运动也可以区分为原始反射、姿势反射、矫正反应、平衡反应等,有相应的检查方法、反应的模式、存在的时间及临床意义等将在第三章中叙述。

六、随意运动与肌肉活动

随意运动是为了圆满地达成目的运动,在运动中又必须控制肌肉的活动,从功能、解剖学的观点来看,为了达到随意运动的目的就必须满足以下条件。

1.主动肌和其他辅助肌肉的活动要形成适当的运动时相上的组合,只有各个肌肉的活动时相适当才能使其产生相应的活动。

2.解剖学上所说的拮抗肌可以根据粗大运动的种类的不同或者呈弛缓状态,或者对由主动肌引起的活动进行适当地限制。

3.固定肌,为了避免在主动肌或拮抗肌活动时在中间关节上产生不必要的活动,则由其他肌群来固定之,称这一固定中间关节活动的肌群为固定肌(fixator)。

4.当四肢远位部运动时,身体的近位部和躯干必须被固定。

5.身体对于随着身体的某一部分的活动而产生的重心移动,其本身可以通过自动地调节全身肌紧张的分布的方法来保证身体的重心线不脱离支持的基底面。

6.由于固定各关节的抗重力机构的功能,使身体能够抵抗重力保持一定的姿势,肌肉活动的结果以运动模式表现出来,而控制和调节肌肉活动的则是神经系统。这种肌肉活动的控制能力从小儿出生后逐渐地出现,随着小儿的发育不断地出现各种各样的运动形式,有一些运动出现于婴儿早期,有的运动则要在生后数年才出现。另外即使是同一种运动形式,也会因不同的体位或出现或消失。

7.姿势保持机构 生物体具有特有的姿势保持机构,以保证当身体出现了力学的不稳定的姿势时不至于倾倒,这一姿势保持机构包括两个方面。

(1)抗重力机构:抗重力机构又包括两方面,一是为了对抗重力、维持姿势所需要的肌力;二是为了对抗重力及固定关节而产生的相应的肌肉收缩。

(2)平衡反应:平衡反应可以调节身体的重心线使之保持在身体的基底支持面内,这一反应包括两方面,一是通过四肢和躯干的肌肉的紧张状态的改变来调节身体的平衡的反应,如矫正反应、倾斜反应。二是通过四肢的移动来调节身体的平衡的反应,如跳跃矫正反应、跨步矫正反应等。

七、对姿势与运动的分析方法

(一)运动、姿势量的分析

也称为顺序分析(sequence analysis),是记录随时间变化而引起的结构和功能之间关系的改变,在结构分析的基础上分层次观察各个水平面变化,并推测其性质。考察各阶段、各种状态下各种要素的统合和有机化的程度及其顺序。

评定小儿能否完成其相应月(年)龄的运动课题,一般是应用标准化的测定量表进行量化的测定,如丹佛发育筛查法、Gesell发育筛查法等。在这些量表中有标准化了的正常小儿的各月(年)龄的运动发育指标。这些指标是为了观察与评定方便,从小儿连续发生的运动行动的推移之中个别地抽出的项目,并不是孤立的存在着的指标。

(二)运动、姿势质的分析与记录

运动是因身体姿势的连续变化而产生的,而所说的姿势则是由身体各部位的相互关系决定的构造(attitude)和重心的关系所决定的体位(position)两方面组成。

结构和功能分析(structure-function analysis):是首先选择对象的活动和行为,明确这些动作和活动具有什么样的功能和目的。其次要求对构成这种行为或动作的各种活动进行分析,根据动作的复杂性分析隶属层次上的结构和功能状况。

1.构造

是指身体各部位间的相互关系,构造是由身体各个关节角度的组合表现出来的,将其总称为模式。所以说,所谓的运动就是身体的各关节的组合的连续变化。例如,用上肢的构造来表现各关节的组合的话,则可描述出肩关节90°外展、肘关节30°屈曲、腕关节45°背屈、掌指关节30°屈曲等。简单地说,也可用各关节的伸展与屈曲来表示,可描述为肩外展、肘屈曲、腕背屈、手指轻度屈曲等。在一些疾病的症状中,可出现屈曲-屈曲-屈曲或伸展-伸展-伸展的整体模式。如,非对称性紧 张 性 颈 反 射 (asymmetric tonic neck reflex,ATNR)的构造即是后头侧上、下肢的屈曲-屈曲-屈曲的整体模式和颜面侧上、下肢的伸展-伸展-伸展整体模式;而去脑强直(decerebrate rigidity)的姿势则表现为上、下肢均为伸展-伸展-伸展的整体模式;去皮质强直(decorticate rigidity)则表现为两上肢屈曲-屈曲-屈曲的整体模式和两下肢伸展-伸展-伸展的整体模式。

目前在实践中少用关节角度来表示构造,而多用诸如蛙状肢位(frog-leg posture)、去脑强直、角弓反张(opisthotonus)、去皮质强直、非对称性紧张性颈反射等名词来表示,或者用击剑姿势这一词来表示。其实,对于姿势的这些表示方法都是依据“构造”的观点。在康复医学和物理治疗之中,经常应用 “运动模式”一词表达,这也是从构造的观点来表现的名称。

2.姿位

所谓姿位就是指身体与本身重力间的关系,即一个人所处的仰卧位、俯卧位、坐位、立位等。例如让一个人呈两上肢放于体侧,两下肢伸直并拢的体位,即 “立正”的姿势,即使是使一个人分别在仰卧位上和在立位上保持这种同样的姿势,但是作为背景的姿势保持的机制却是大不相同的。人类能够取各种各样的体位的能力,可因年龄和运动能力的不同而异。也就是说,是由发育的水平决定着人类取各种体位的能力。

(三)运动的测定(motography)

所谓运动的测定是将姿势、运动区分为各种构成因子,并且应用肌电图、身体重心仪、电角度计、步行分析仪等仪器进行运动中相关因素的数量化的测定。

也将运动测定称为转换分析(transition analysis),是采用数据或看得见的形式的转换方法,分析个体在自我调节过程中所显示出的变化原理、特征、机制。转换各种要素如个体的成熟度、最先出现的征象、环境的变化等方法和过程是相当复杂的。

由上述可见,对姿势、运动的评定的观点是多方面的,在实际评定时应该通过各个不同的方面对一个小儿的运动、姿势发育水平进行综合判断。

八、运动发育分析的临床应用

(一)从仰卧位到站立位的动作分析

从仰卧位到站立位的运动模式可分为从仰卧位至坐位和从坐位至站立位两个时相。各有3种理想的发育模式。

1.1岁以后

先从仰卧位翻身成为俯卧位,然后成为四点支持位,再经高爬位后站起。

2.3岁以后

先从仰卧位上抬起上身坐起,再从膝立位站起。

3.6岁以后

首先从仰卧位坐起,然后再从蹲位直接站起(参考第二章)。

(二)抗重力协调运动能力的发育

在基本的站立姿势下,当肘关节进行从90°的屈曲状态向伸直位运动时,由于运动速度的不同,可以使上臂肌群的活动类型发生改变。对肘关节伸展运动的分析,可以看到上肢肌群的活动有三种类型。

1.由于重力引起的前臂快速向下的运动(BA)

这是由于肱三头肌收缩所引起的。

2.仅靠重力而引起的自由落体运动(FF)

是由于正在收缩的肱二头肌突然停止了收缩所致。

3.抵抗重力而引起的缓慢的前臂下落运动(RA)

是由于肱二头肌的收缩逐渐减弱的结果。

采用肌电反馈装置分析运动类型,发现重力引起的快速下落运动最容易,抗重力引起的缓慢下落运动居中等,仅靠重力所致的自由下落运动较为困难。

可以用肌肉活动的抑制来解释这三种运动类型:BA无抑制,RA的抑制是缓慢的,FF的抑制是快速出现的。由此可见,肌肉活动的抑制过程与运动功能的发育是密切相关的。

小儿到了7~8岁时就具备了这三种运动形式,3~4岁时只能意识到BA类型。但是,在日常生活中,3岁的小儿也能使用FF运动类型。

对于感觉运动技能发育,能够通过语言和模仿随意地操作3岁时所获得的某些运动类型则要在4~5年以后。

(三)运动分析的步骤

1.结构和功能分析

上述的通过语言提示进行肘关节伸展运动的速度控制试验中,采用肌电图运动学作为分析的手段,运动结构是肱二头肌和肱三头肌收缩的种类,得知BA、FF、RA是理想的肌电图类型,将这一过程称之为结构和功能分析。

2.顺序分析

对各种肌肉的收缩类型及其可操作的年龄进行探讨,根据发育的年龄分析肌肉收缩类型发育的顺序,称之为顺序分析。

3.转换分析

将这一日常动作行为转换成显而易见的、直观的肌电图图谱进行分析,称之为转换分析。

(庞 伟)