运动控制理论及其在中枢损伤后的应用

运动控制理论及其在中枢损伤后的应用 一、运动控制理论基础 1、运动控制概念: 力学的概念--研究物体的运动及其发生 人体生物学的概念--研究人体调节或管理动作的能力及其机制 研究中枢对人体运动如何控制 工程学的概念--机器人的控制 系统工程(信息的摄取及处理) 2、运动控制系统组成:运动前区和运动辅助区，小脑 ，基底节，运动皮质，脑干， 脊髓，肌肉 3、人体运动类型:(1)反射性运动 (2)随意性运动 (3)节律性运动 (4)模式化运动 反射运动特征:由特异感觉刺激引起，产生定型轨迹的运动 反应迅速 不受意志控制(脊髓节段) 当特异的刺激出现时，“自动地”发生 强弱因刺激大小而异 高级中枢受损的病人仍可引起反射运动 牵涉的神经元数量少 随意性运动:为达到某种目的而指向一定目标的运动 --有目的的运动 --是对感觉刺激的反应或因主观意愿而产生 运动的方向、轨迹、速度、时程等可随意选择，并可在运动执行中随意改变 随意运动控制部位: --广泛分布于中枢神经系统的各个部位，主要是椎体束 --受主观意识控制 --通过学习，不断提高 随意运动:完成的时间比较长 需要经过反复练习才能掌握 已经熟练掌握的随意运动不再需要思考具体动作如何进行，运动即可下意识地顺利完成 --运动的复杂细节已被编成“运动程序”储存起来，随时调用而完成运动 节律性运动:介入反射性运动和随意性运动之间 --呼吸、咀嚼、行走等 运动可以随意开始或随意终止 --一旦开始就不再需要意识的参与且能自动重复 绝大多数 类运动在进行过程中都能被感觉信息所调制 模式化运动:运动形式固定，有节奏和连续性的运动 调控:脊髓中枢模式调控器(central pattern generator,CPG) --锥体系 小脑 行走 脊髓损伤动物在行走板上反复行走训练 4、脊髓对躯体运动的调节(Motor control by spinal cord) 脊髓反射(牵伸反射):只需要脊髓存在即能完成的反射活动，如膝反射、跟腱反射等，为单突触反射 牵伸反射(stretch reflex):有神经支配的肌肉，受外力牵拉伸长时，反射性的引起受牵拉的肌肉收缩。分为: 腱反射(tendon reflex)--位相性牵张反射，单突触反射 如膝反射:叩击股四头肌--股四头肌反射性收缩 肌紧张(muscle tone)--紧张性牵张反射，多突触反射 张力性颈反射(tonic neck reflex):由于颈部关节和肌肉受到牵拉所引起的一种本体反射。分为:对称性张力性颈反射、非对称性张力性颈反射。 二、运动控制理论学说: 1、反射模式学说:反射是一切运动的基础 神经系统通过整合反射来协调复杂的动作 运动控制的主要因素:感觉刺激 反射弧 反射控制修饰运动 2、系统理论学说:运动控制因人而异 治疗个体化 根据个体需求、环境和目标不断变化 --动作控制要以实现功能为目标 --注意身体其他系统对动作控制的影响 --动作控制要考虑外部环境因素的影响 --动作本身也遵循力学定理，相互影响 3、阶梯控制理论:正常动作的发展源自中枢神经的皮层化使高级控制中心具有控 制低级反射的能力 三、中枢损伤后运动控制障碍 运动控制障碍:具有一定肌力和运动条件，但无法控制动作的精确性和针对性 属于上运动神经元损伤导致的。 分为躯干运动障碍，肢体运动障碍。 中枢运动控制障碍核心:动作的不随意性 动作的刻板性 动作的不准确性 躯体缺乏稳定性 肢体缺乏稳定性 上运动神经元综合症表现: 阳性症状:肌张力增高，腱反射增强，阵挛(重复性牵张反射释放) 屈曲反射释放(病理反射)，巴氏征，协同(共同)运动模式 阴性症状:无力、灵活性差、易疲劳、运动减慢 痉挛肌群的远期变化:僵硬、挛缩、纤维化、肌肉萎缩 注意:对患者来说，阴性症状的改善更为重要 运动控制训练侧重于平衡阴阳--增强阴性症状，削弱阳性症状 四、中枢损伤后运动控制训练及其进展 1、中枢损伤后运动控制的训练原则: 训练要有目的(task-orientated)--功能性实用性;将认知与训练结合起来 训练要重复(repetition)--被动、主动 智能化 虚拟环境 训练要模式化(pattern) 2、中枢损伤后运动控制训练应用 A、躯干控制训练--核心稳定性 核心稳定性(core stability)概念:人体通过核心肌群的收缩来保持或维持脊柱和骨盆在正常解剖学位置的能力 核心稳定性训练:动态的核心稳定肌的本体感受性训练 核心运动肌的力量训练 人体核心部位:脊柱和骨盆 核心肌群组成:29对肌肉组成了人体核心肌群 躯干前肌群:腹直肌、腹横肌、腹斜肌 躯干后肌群:背肌、下背肌、竖脊肌 髋部:臀(大、中、小)肌、旋髋肌、股后肌 核心稳定性训练:国外应用较多的方法 --悬吊训练:通过吊索将身体部分或全部悬吊起来，由于悬吊带形成的支撑反作用力不断处于变动之中，迫使身体不断调整不稳定的身体状态而达到提高神经-肌肉本体感受性功能。 --其他方法:exercise balls balance boards elastic bands(theraband) B、基于行走模式的下肢训练 传统行走训练模式:“循序渐进”的行走训练模式 卧位训练--坐位训练--站立位训练--步行训练 费时、费人、费精力 行走训练新理念: 早期介入--卧位开始;病情稳定即可开始步行训练 整体(模式)训练--行走模式训练;无需强求下肢的关节和肌群控制 越式训练--不具备站立能力也可以开始步行训练 强制性训练--患者不清醒也可以开始步行训练 卧位行走训练:适应对象--不能坐起来的患者(神经疾患，骨关节疾患，手术后早期，长期卧床患者) 优点:按照步行模式运动 模式选择:被动 助力 主动 痉挛逆转 坐位行走训练:适应对象--神经疾患，骨关节疾患 靠着走路训练:适应对象--任何容许下肢活动的患者 优点:患者用力小，容易操作 模式选择:被动、主动 机器人辅助行走训练:适应对象--所有患者 注意体位性低血压 优点:训练因人而异 无需工作人员参与 程序化控制 解放劳动力 C、上肢训练进展--强制性训练 D、基于行走模式的功能性电刺激 设计原理:按照正常行走模式时不同肌肉收缩的时序通过预先设定的程序在预定的时间内刺激各组肌群产生协调动作 模拟正常的行走模式 E、一体化训练--康复机器人 智能化机器:能自动执行指令;一定程度上具有人脑的功能;具有运动反馈;协助康复治疗(实用、有效、安全) 让患者在虚拟环境中训练