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从骨关节排列角度来探讨人体代偿机制 [复制链接]

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摘要:人体具有非常强大的代偿功能,微观上有组织的机化、再生,而宏观上肌肉骨骼也会因为姿势异常、外伤手术、疼痛等多种原因发生不同程度的代偿。骨关节排列的改变可以使周围肌肉张力出现新的平衡或者不平衡,反之肌肉功能失调亦会导致骨关节排列发生改变,而骨关节排列本身也存在着相互影响。本文主要通过骨关节排列角度来探讨人体的代偿机制,从生物力学的角度去剖析,以期发挥运动康复在肌骨疼痛领域的作用。

关键词:骨关节排列;代偿;肌骨疼痛

人体块骨骼,由下而上的逐个排列起来,从而能够完成多平面、多轴的功能活动,使人类不会像木乃伊一样僵化不动,既然如此,骨关节排列中的任何的异常,都会使运动功能发生改变,骨关节排列之间绝非是相互独立的,而是“牵一发动全身”,下面将举出几个具体的例子,来阐述人体在宏观肢体活动功能上的代偿。

扁平足

扁平足是指足部纵弓高度严重低于正常值,使足部完全平贴于站立的表面上(图1),由于重力的作用,会造成距下关节内侧的活动度增大,距骨向内侧突出,增加足部与地面的接触面积,距下关节过度旋前。当扭转力持续增大时,距下关节经由踝关节的连接,将旋转的力矩往上传导至下肢,(NorkinLevangie,)可能就会出现整个下肢、骨盆连锁反应[1]  ,具体的表现为跟骨外翻角度增大,胫骨内旋增加,股骨内旋增加,髋关节内旋角度增加,骨盆前倾角度增加,就像“多米诺骨牌”一样,而我们的骨盆与腰椎是一个相对固定的结构,骨盆位置出现变化,腰椎与之一起必然出现位置的移动,这时候腰椎就会前凸的更加明显。

人体的脊柱的生理弯曲除了是满足站立的需要外,同样亦担负着维持重心稳定保持平衡的作用,腰椎前凸多少就需要胸椎后凸多少来弥补,同时颈椎也会向前探出,出现头部前引(图2),只有这样人体才能保持平衡,不会出现重心偏离跌倒的情况,从而脊柱的骨关节排列也发生了代偿,虽然这种代偿在视觉上或者在力量传导上都存在巨大的问题,但首要维持站立的稳定才是最重要的。

那是否所有扁平足都会造成全身骨关节的连锁反应呢?这与距下关节所受到的应力有着直接的关系,假设扁平足不会导致全身骨关节的连锁反应,距下关节作为后足的力学中轴,周围并非有厚重的关节囊包裹,本身通过旁边短小韧带的力量以及关节面之间的咬合来维持稳定(图3),此时除了承受人体体重外,过度旋前内侧压力增加,就会导致距下关节韧带受损,关节失稳,关节面咬合异常,磨损增加,最终导致距下关节骨性关节炎的发生。人体本身很聪明,在没有办法的前提下,不会把过多的应力局限在一个关节,使其迅速出现磨损变形,而是通过上述机制将过高的应力分散到全身各处,这是人类进化过程中自然而然出现的趋吉避凶的进化机制。

脊柱偏位

成年人的脊柱在冠状面呈一条竖直的直线,诸脊椎发生位置的偏移称之为脊柱偏位,视觉上脊柱在冠状面就会像一条蜿蜒曲曲的蛇。脊柱位置正常的前提是水平基础,每位工程师都知道建立结构基础的重要性,良好的基础可确保持久性和耐用年限。基础有任何的轻微改变或者移动,都会造成上方很大程度的偏离[2]。骨盆带是整个脊柱排列向上的基础,当骨盆因为自身原因或者下肢原因变得不在水平面上时,与之相邻的腰椎势必会同骨盆一起变得不正,如果将脊柱看成一根长长的棍子,那到了颈椎这里,肯定会与水平面出现一定的夹角,这意味着此时人的躯干会向一边歪,事实上这种事情除了比萨斜塔就只有在“脉动”广告中出现,脊柱中间有椎间盘这种软组织,标志着脊柱不是铁打的一根,人体会因为重力的作用,让脊柱在相应的节段弯向相反的方向,从而保证人体的直立。这一点不仅仅是骨盆不正脊柱发生代偿的表现,同时脊柱本身同样适用,当某一处的脊椎受到外伤或者其他原因而发生偏移时,向上若干节段的脊椎必然会发生相反方向的补偿移位,从而保持人体重心的稳定,不至于向身体的一侧歪倒。(图5)

以上两个示例均是骨关节静态排列下出现的代偿,然而人体需要不停地活动、运动,那在动态活动中,骨关节排列如何有代偿表现?让我们用另外的例子来举例说明。

站立体前屈

站立体前屈这个动作除了体育考试中占有很大比重,日常生活中使用率也是非常高,比如说弯腰捡拾东西、搬重物等,这个动作完成的关键点在于髋关节的屈曲,此时股骨头在髋臼内相对不动,髋臼绕着股骨头在矢状面上做向前向下的滚动与滑动,然而很多人髋关节的运动无法完成,髋关节被锁死,如果想要完成站立体前屈的动作,就需要出现代偿,第一种代偿模式就是脊柱本身增加屈曲的角度,由于解剖结构所致,腰椎矢状面的活动范围最大,这时候腰椎的屈曲的角度达到最大化,局部软组织受到的张力持续增高,腰椎挤压椎间盘的髓核凸向后侧,久而久之就会后背部肌肉韧带损伤,亦是导致椎间盘突出的原因之一(图6);另外一种代偿模式是减少髋关节与地面之间的距离,从而达到完成手指触地的动作,那如何实现减少两者之间的距离呢?这时候就会让踝关节背屈以及膝关节屈曲的角度增大,从而使髋膝踝三关节发生折叠,髋关节与地面的距离自然而然的就会缩短(图7)。在日常生活中往往都是这两种代偿模共同存在,这与前文中叙述人体不会在万不得已的情况下过多的把应力集中在某一处是一致的。

在接下来的例子中我们换一种方法来论证,先把代偿模式摆出来,逆向判断是什么原因引起的代偿。

步态中的膝关节过度屈曲

摆动相时的膝关节过度屈曲

1、摆动相指的是一条腿从触地到抬起再到触地的过程(图8),这个时候需要髋、膝、踝三关节都进行屈曲,当三关节复合运动正常时,膝关节不会发生过度屈曲,但是由于各种原因踝关节背屈角度不足,这一侧的肢体长度相对增加,如果髋、膝依然是正常的屈曲角度,结果可能出现在摆动相末期足尖触地的发生,惯性使这类人容易走路被自己绊倒,因此为了能够正常行走,髋屈角度势必增大,使之膝关节屈曲角度同样增大,呈现上楼步态。2、作为对侧的支撑腿如果存在长度变短时,不论是功能性还是结构性,摆动相的这条腿相对于对侧肢体长度增加,髋、膝、踝角度如果不增大,同样无法顺利地完成走路动作。

支撑相膝关节过度屈曲

支撑相是指足跟首次触地再到整个足部接触地面过渡到足趾触地的这个时期,当某些原因导致髋关节屈曲角度或者踝关节背屈角度增加时,如果膝关节不过度屈曲,整个人的重心就会前移,行走的过程中重心不稳,会发生跌倒的情况,此时就会产生代偿机制,即迫使膝关节过度屈曲。

WHO已经将疼痛列为疾病的一种,其中肌骨疼痛更是中间重要的组成部分,那疼痛又会诱发哪些代偿呢?让我们再以膝关节骨性关节炎(KOA)疼痛患者为例,探讨其代偿模式。KOA发病机制是软骨磨损、剥脱,关节间隙变小,产生无菌性炎症,最突出的表现就是活动时疼痛,而以关节间隙最小、关节内压力最大时疼痛明显,即支撑相承重时。假设没有代偿机制,支撑相承重反应期膝关节内压力最大,患者只能忍受着无比剧烈的疼痛,因此避痛代偿策略逐步启动,最明显的骨关节代偿就是膝关节在承重反应期不能保持一定的屈曲角度,变成了轻微的膝过伸[3],避免关节内过高的压力,此时膝关节呈绞锁状态,膝关节稳定性相对较高,这就为重心快速转移到健侧腿起到了重要的作用。为了保证重心快速转移,踝关节跖屈角度增大,增加向前的推动力,骨盆水平面向患侧回旋增大,便于健侧腿迅速支撑。

综上所述,在宏观人体运动时,如果原有正常的体态、动作出现异常,骨骼关节会在肌肉软组织的作用下出现一系列的代偿策略,不论是静态下维持平衡,亦或是动态下具体完成某个动作功能,更甚者是对疼痛的规避,都会有其具体的代偿表达形式,且不论这些代偿策略是否会引起其他的问题的发生,其本身就是在漫长的自然选择进化过程中让人类生存的关键之一,理解这些代偿机制,以及如果不发生代偿会怎样,才能让运动康复在肌骨疼痛中更加科学地发挥作用,更加有效地解除疼痛,做到真真正正体医结合,造福百姓!

参考文献

赵子杰,杨瑞祺.姿势异常和肌肉骨骼功能失调[M].爱思唯尔

曹修悌.科学艺术的脊椎矫正[M].中国协和医科大学出版社,2(2):15.

李伟.膝关节骨性关节炎的步态特征研究[J].辽宁师范大学,,1(3)52——57.

以上就是我对于该话题的探究。希望对大家有所启发,在今后处理此类问题时得心应手。言语不当之处,还望各位老师批评指正。

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