第四章 运动控制与步态 第三节 姿势控制
运动的控制课件
不同部位损伤所致功能障碍特点
不同部位损伤所致功能障碍特点
广泛大脑皮层： 双侧旁中央小叶 额叶 基底节区 丘脑 脑干：中脑、桥脑、延髓 小脑 颈髓：四肢瘫 脊髓：截瘫
广泛大脑皮层
广泛大脑皮层损伤
常见原因：缺血缺氧性脑病、一氧化碳中毒、心肺复 苏术后、严重低血糖昏迷等。
功能障碍特点： ➢ 认知障碍明显、构音障碍、吞咽障碍 ➢ 躯干四肢肌张力障碍：动作性震颤、肌张力增高或降
以调节和影响大脑皮质发动的随意运动，完成 精细运动。
参与运动计划的形成和运动程序的编程。 精细运动程序存于小脑。
大脑皮层发起冲动时，下行通路至皮层大脑调 存储程序，回输到大脑皮层运动区，通过皮脊 束与皮层脑干束发生运动。
在运动过程中，小脑既接受来自皮层的冲动， 又接受来自周围深感觉和外感受器的输入信息，
运动的控制问题就其周围环境而言，因人 而异，而且还要根据个体的要求、环境和 目标而不断改变，所以感觉、认知和活动 三者之间相互作用。在这个模式中，中枢 神互动，系统地进行整合。
阶梯运动控制学说
阶梯运动控制学说( hierarchical control theory) :
额叶前皮质（8区） 参与抽象思维，制订运动方案 和预测动作结果。
额叶前区和顶后皮质是运动控制的最高中枢，在此 水平决定采取的动作和预测可能的结果。
基底神经节：有尾状核，壳核，苍白球、屏状核、底丘 脑及黑质(与基底节有联系)。
皮质→纹状体→苍白球→丘脑VLo→皮层（SMA）， 特别是辅助运动区，形成环路。
性疼痛和异常感觉 ➢ 对侧轻偏瘫 ➢ 对侧同向偏盲或象限盲 ➢ 情绪异常、丘脑发作 ➢ 对侧肢体轻共济失调、不自主运动 康复要点：改善情绪、控制疼痛，本体感觉输
第四章 运动控制及步态 第三节 行走运动控制
和距下关节
水平面：研究很有限
关节运动学
矢状面运动
关节运动学——矢状面运 动
骨盆在矢状面的运动 向前、后倾斜的范围是很小的（大约为2°～4°） 发生在髋部（骨盆与股骨间的屈伸）和腰骶关 节（骨盆与腰椎间的屈伸） 骨盆在整个步态周期中的运动模式就类似两个 完整波形的正弦波 骨盆的运动范围会随着行走速度的增加而增加 有屈髋关节肌明显挛缩的病人在支撑期的后半 部分（步态周期的30％～60％ ）就会出现极其 严重的骨盆前倾
踝关节跖屈时伴随着轻度的内翻与内收
关节运动学——冠状面运 动
距下关节在冠状面的运动
旋前与旋后的三维运动是距下关节与横向的
跗骨关节相互作用的结果 旋前运动包含了外翻、外展和背屈 旋后运动包含了内翻、内收和跖屈
关节运动学——冠状面运 动
距下关节在冠状面的运动
在足跟触地时，距下关节内翻的角度大约为2°～3° 足跟触地后不久，跟骨开始快速外翻并一直持续到
（步态周期的8％～45％） 在足跟离地不久（步态周期的40%），踝关节开 始跖屈，最大到15°～20°，一直到足趾离地 在摆动阶段，踝关节再次背屈到中立位以使足趾 完全离地
关节运动学——矢状面运 动
踝关节跖屈受限可能会导致前移推动力下降，也
可能会导致步长缩短 如果由于跟腱挛缩导致支撑期不充分的踝背屈， 可能引起不完全的足跟离地，导致“跳跃”步态 ， 限制了身体的前移，步长也会缩短 患有马蹄足畸形的病人，以过度伸直的足趾行走， 而足跟却不能触地，最常见于脑瘫患者 踝背屈受限也会影响摆动阶段的足趾离地。为了 代偿，就必须增加髋或膝关节的屈曲
关节运动学——矢状面运 动
髋关节在矢状面的运动
正常行走时，髋关节大约需要30°的前屈和
人形机器人工作原理
人形机器人工作原理人形机器人是一种模拟人类外形和行为的机器人。
它利用先进的科技和人工智能技术实现了与人类相似的动作和表情，进而能够执行各种任务和工作。
本文将详细介绍人形机器人的工作原理。
一、感知技术人形机器人的感知技术主要包括视觉感知、听觉感知和触觉感知。
首先是视觉感知，机器人配备了高精度的摄像头，能够通过摄像头实时获取周围环境的图像信息，并进行图像识别和目标跟踪，从而实现对周围环境的感知。
其次是听觉感知，机器人搭载了麦克风和声音识别技术，能够实时捕捉声音信号，并将其转化为数字信号进行处理。
最后是触觉感知，机器人的手臂、脚部等关节配备了触觉传感器，能够感知到外界物体的触摸和力度，从而实现对外界的触觉感知。
二、运动控制技术人形机器人的运动控制技术是实现其灵活自由的动作的核心。
运动控制技术主要包括姿态控制和步态控制两个方面。
姿态控制是指机器人通过关节控制实现各种姿态的切换，包括站立、行走、弯曲等。
步态控制是指机器人通过合理的腿部动作和重心调整实现自主行走和奔跑。
这两个控制技术的结合使得机器人能够像人类一样自由地移动和行走。
三、人工智能技术人形机器人的人工智能技术包括语音识别和自主学习两个方面。
语音识别技术使得机器人能够听懂人类的语言并作出相应的回应。
它通过语音信号的采集和分析，将语音转化为文本或指令进行处理。
自主学习技术是指机器人通过学习和积累经验，逐渐提升其工作能力和智能水平。
机器人能够不断地吸取新知识和技能，并将其应用于实际工作中，表现出与人类相似的智能。
四、电力系统人形机器人需要一个高效的电力系统来提供能量供给。
常见的电力系统有电池和外部供电两种形式。
电池是最常见的电力供应方式，机器人的内部电池能够为其提供短时间的能量供给。
一些特殊应用的人形机器人可能会采用更加复杂的外部供电方式，例如通过导线或无线方式接入电源。
五、安全保护技术为了保证人形机器人的安全性，需要采取一系列安全保护技术。
首先是碰撞检测与避障技术，机器人搭载了多个传感器，能够实时检测到前方障碍物并进行规避。
步态分析ppt演示课件
揭示肌肉的电生理活动与步态的关系。
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sEMG（表面肌电图）
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髋关节（hip)
• 髋伸肌：臀大肌、腘绳肌
• 髋屈肌：髂肌、腰大肌（髂腰肌）
• 髋外展肌：臀中、小肌、梨状肌、
• 髋内收肌群：耻骨肌、长/短收肌、大收肌
• 髋内旋肌：阔筋膜、臀小肌、臀中肌前部
• 髋外旋肌：臀中肌、臀大肌后部，梨状肌、 闭孔内肌
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当摆动腿向前迈步时， 骨盆向前及向对侧发生 一定的旋转，正常约5°
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正常步行周期中骨盆和下肢各关节 角度的变化
关节运动角度
步行周期 骨盆 首次着地 承重反应 站立中期 足跟离地 足趾离地 5°旋前 5°旋前 中立位 5 °旋后 5 °旋后 髋关节 30 °屈曲 30 °屈曲 30 °屈曲 ~0 ° 0 °~10 °过度伸展 10 °过度伸展~0 ° 膝关节 0° 0 °~15 °屈曲 15 °~5 °屈曲 5 °屈曲 5 °~35 °屈曲 踝关节 0° 0 °~15 ° 15 °跖屈~10 °背屈 10 °背屈~0 ° 0 °~20 °跖屈
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观察法
• 一般采用自然步态，即最省力的步行姿态。观察包括前 面观、侧面观和后面观。需要注意全身姿势，包括步行 节律、稳定性、流畅性、对称性、重心偏移、手臂摆动 、诸关节姿态与角度、患者神态与表情、辅助装置(矫形 器、助行器)的作用等。 • 在自然步态观察的基础上，可以要求患者加快步速减少 足接触面（踮足或足跟步行）或步宽（两足沿中线步行 ），以凸现异常；也可以通过增大接触面或给予支撑（ 足矫形垫或矫形器），以改善异常，从而协助评估。
• 股直肌、缝匠肌也参与屈髋活动
运动技能学习与控制（作业）解析
第一章1.简述运动技能的四个特征（1）指向目标，即动作技能都有操作目标；（2）动作技能的操作具有随意性；（3）动作技能需要身体、头、和/或肢体的运动来实现任务目标；（4）为了实现技能的操作目标，需要对动作技能进行学习或再学习；2.在金泰尔的分类法中，动作技能分类的两个纬度分别是什么？（1）操作的环境背景特征：①调节条件②尝试间变化（2）表征技能的动作功能：①身体定向②操纵3.在金泰尔的分类系统中调节条件是指什么？调节条件是指技能操作中必然存在并影响操作者运动特征的环境背景。
第二章1.什么是操作结果测量、操作过程测量？两者的差异？根据两者测量的方法举出三至四个运动教学中运动技能测量的例子。
（1）操作结果测量：指为了说明动作技能操作结果而进行测量。
（2）操作过程测量：为了说明在动作操作过程中运动控制系统某些方面的操作状态而进行的一种动作技能操作测量。
差异：①操作结果测量没有提供产生操作结果前肢体或身体行为的任何信息；②没有关于运动过程中参与工作的肌肉系统的活动信息；举例：操作结果测量：①一英里跑或打一个字所用的时间；②从发令枪响到起跑动作开始的时间；③垂直纵跳的高度；操作过程测量：①动作过程中肢体经过的高度；②动作过程中肢体运动速度；③运动中加速或减速的模式；2.简述简单反应时、选择反应时和辨别反应时及区别。
（1）简单反应时：指测试情景中只包含单一刺激并要求被试者做出单一反应动作，这时所测的反应时称为简单反应时。
（2）选择反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，每个信号需要特定的反应形式，这时测得的反应时为选择反应时。
（3）辨别反应时：指测试情景中包含两个或两个以上的信号，但被试者只需对其中的一个做出反应，对其他信号不做反应，这时测得的反应时为辨别反应时。
区别：①从刺激信号的数量来判断是不是简单反应时；②从做出的反应的信号数量来判断是不是辨别反应时。
3.将反应时分段的含义是什么？（1）在刺激信号发出和肌肉活动开始之间存在一个时间间隔，这个间隔便是反应时的第一部分，称为前动作时（pre-motor time）；（2）第二部分是从肌肉活动增加到外显肢体动作真正开始之间的时距，称为动作时（motor time）。
康复之姿势控制
肌肉－多方向牵拉帐篷的绳索
结缔组织－绳索之间的盖布 核心肌肉多与其相连
多维的共同作用稳定了脊柱，继而稳定了躯干
核心稳定与核心力量
核心稳定是核心力量的训练结果
核 身 动态稳定，频繁变换交替
心 体 为四肢肌肉的发力建立支点
稳 定
姿 态
为上下肢力量的传递创造条件 为身体重心的稳定和移动提供力量
• 稳定肌群 在运动中稳定关节和脊柱， 被严重忽略的深层肌群 （如腹横肌）
脊椎间的小肌肉（局部性稳定肌群）
• 多裂肌 多裂肌起自横突，止于上二节椎骨 棘突稳定腰椎的全部力量2/3是来自多裂肌
• 横突间肌 腰椎的横突之间； • 棘间肌 腰椎到第二颈椎的棘突之间； • 回旋肌 起自胸椎的横突，止于上一节棘突 • 通过脊椎位置的移动，提供回馈细微的调整韧
腹横肌、腹斜肌等
骨盆稳定
上肢够取运动
核心稳定
下肢稳定性
头部控制
肌力增强与协调性
主动的 足部支撑面
神经系统对核心稳定的反射性调节
运动前期 姿态调整 外部负荷变化 核心区域脊柱韧带形变
核心的稳定 稳定程度
稳定与不稳定转换
协调肌肉之间的运动 调整核心肌肉力量
运动之中 高尔基腱器、肌梭 视觉、听觉等感觉
稳定调整
• 方法 －－受试者双足分开与肩同宽站立，握拳，一侧上肢前屈９０度，
在足不移动的情况下，要求受试者在保持平衡的情况下 上肢尽力向前面伸 －－测量这一前伸的距离并和相对应的年龄标准进行比较
核心控制的评定（ＢＥＲＧ平衡量表）
１、 由坐到站 ２、 独立站立 ３、 独立坐 ４、 由站到坐 ５、 床－椅转移 ６、 闭眼站立 ７、 双足并拢站立 ８、 站立位上肢牵伸 ９、 站立位从地上捡物 １０、转身向前看 １１、转身一周 １２、双足交替踩台阶 １３、双足前后站立 １４、单足站
运动控制—神经系统对姿势与运动的控制(人体运动学课件)
Ⅱ类和Ia类 感觉纤维
张力型α运 动神经元
慢肌纤维发生微 弱及持久的收缩
2-1 牵张反射
2-1 牵张反射
肌肉被牵拉
肌梭被牵拉
Ia型传入神经元被激活 γ运动神经元、α运动神经元、
Ia抑制型中间神经元激活
2-1 牵张反射
γ运动神经元激活 梭内肌
2-1 牵张反射
α运动神经元激活 同名肌和协同肌收缩
2
小脑对运动的控制
皮质小脑
指小脑后叶的外侧部， 与大脑皮质运动区、感觉区、 联络区之间的联合活动、运 动计划的形成及运动程序的 编制有关。
2
小脑对运动的控制
学习
纠正
贮存
完善
提取
发动
2
小脑对运动的控制
1
脑干对肌紧张的控制
脑干网状结构易化区和抑制区
• 网状结构抑制区 • 延髓网状结构的腹内侧部分 • 大脑皮层运动区、纹状体、小脑前叶蚓部等
• 传入纤维是Ⅰb类感觉纤维。
2-1
腱器官
牵张反射
Ⅰb传入
Ⅰb中间抑 制性神经
元
抑制协同 肌的α运 动神经元
协同肌放 松
兴奋拮抗 肌的α运 动神经元
拮抗肌收 缩
2-2 屈肌反射与对侧伸肌反射
• 刺激一侧下肢，则该侧下 肢出现屈曲反应，称为屈 肌反射。屈肌反射具有保 护性意义。
2-2
屈肌反射与对侧伸肌反射
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ⅱ型
包裹着核链纤维邻近 赤道带的区域,弹性
较差
感知静态下的肌肉长 度
2-1 牵张反射
③γ运动神经元
γ运动神经元
γ动力型运动神经元 γ静力型运动神经元
支配动力型的核袋肌 支配静力型核袋以及
姿势控制与运动控制PPT课件
• ②姿势的定向
•
能够控制身体在空间的位置是做任何事情的基础，所有的任务都需要姿势的控制。任何任务都有方向
性的成分和稳定性的成分。
• 稳定性和方向性需求会根据任务和环境而不同。
• 其一：在行进中姿势为适应于运动而使身体保持在抗重力空间调整身体位置。如在ADL中我们强调的是稳 定性。
• 其二：强调的是方向性，有些任务浪费了稳定性，重点是保持适当的方向性。足球守门运动员总是保持关 注球的方向，有时为了防守或接住飞来的球有可能摔倒。
·顶叶与运动要素计划系统，即悬着哪个肌肉向哪个方向运动的实际进行中
必须得运动要素生成有关。
·固有感觉重要。
运动输出是将感觉输入与运动指令离心性复制（离心性复制、efferent copy）而不断精选的顶叶如有感觉运动整合内模式而起作用。
腹内侧系 延髓网状结构脊髓束 • 主是交叉性 • 主支配四肢近端~远端 • 对脊髓步行模式发生器有律动性修饰作用。 • 与上肢够取运动有关。
为姿势控制的感觉输入及自己运动予以比较解释、形成 肌活动校正的指标。
身体图示（body schema） • 个人对自己身体据有的空间像及体感。 • 姿势图示主要是顶上小叶（5区）功能
顶叶与身体图示明确相关。
身体图示 • 将立体现实中身体体验予以抽象的内容、通过学习经验形成结构。部分无
意识但同时潜意识、意识化。身体像是明显无意识的。
腹内侧系 延髓网状脊髓束
• 网状结构脊髓束3分之2终止于颈髓、余下连接于腰部。控制四肢近端机及 外在肌。也调整出汗与呼吸。
• 皮质延髓纤维与脑干的运动及感觉神经核连接、控制头、面部的集群。 人类是单突触性的。有三叉神经、面神经、舌下神经等。
腹内侧系 延髓网状结构脊髓束 • 主要是交叉性
正常姿势控制（二）
正常姿势控制（二）
6、姿势控制的活动系统
姿势控制的活动系统，包括影响更高水平计划（额叶皮质和运动皮质）、协调（与肌肉反应协同相协调的脑干脊髓网络）和产生力量引起有效运动以控制身体在空间的位置（运动神经元和肌肉）的系统。
7、安静站立的运动控制
安静站立的特点是自发姿势摆的很小。
肌肉张力使我们不会因为重力的作用发生瘫痪。
安静站立时，三个主要作用于背景肌张力的因素有：①.肌肉本身的固有僵硬度；②.由于神经的作用而存在于正常肌肉中的背景肌张力；
③.姿势张力。
安静站立时抗重力肌肉活动。
脊神经背根（感觉）的损伤会减少姿势张力，体现了体感输入对姿势张力的重要性。
研究表明：在安静站立时，全身肌肉的张力性活动保持身体在垂直方向上被限制在很窄的范围内。
8、有干扰站立调节
没有人绝对静止不动，相反，身体有小范围的摆动，这种摆动主要在前后方向上。
据研究，COM在矢状面上移动后用于恢复稳定性的运动模式有：踝、髋、迈步调节（图7.7）；或称作固定支撑面和改变支撑面（迈步）调节。
一些研究者更喜欢用固定支撑面调节而不是踝或髋调节，这是因为在正常滑倒的情况下，恢复平衡通常不是由单独的调节机制起作用，而是表现出由踝到髋的连续统一的运动活动。
反馈控制：指的是对外界干扰引起的感觉反馈（视觉、前庭觉、躯体感觉）的反应所产生的姿势控制。
前馈控制：指的是为保持运动时的稳定，对具有潜在不稳定的自主运动产生的预先的姿势反应。
协同：被定义为肌肉群的配对，作为一个单位进行收缩一起活动，简化了中枢神经系统（CNS）的控制需求。
正常姿势控制幻灯片课件
适应性运动调节
• 研究表明，神经元病变的个体能相对快速 的由一种姿势运动调节向另一种转换。
• 随着反复地暴露在一种姿势任务下，测试 对象会精炼其反应的特点以优化反应的有 效性。
感觉对姿势控制的作用
• 视觉输入提供了头相对于周围物体位置和 运动的信息。
• 体感系统为CNS提供以支撑面为参考的身 体位置和运动的信息。
前后方向的稳定性
• 踝的调节 • 当干扰是 • --慢 • ---小幅度 • 接触面坚固、宽、
比脚长 • 肌肉从远端向近端
募集 • 头部运动与臀部运
动相同
• 髋的调节
• 当干扰快速或大幅度
• 表面是不稳定的或短 于脚
• 肌肉从近端向远端募 集
• 头部运动和臀部运动 相反
• 跨步调节 • 用于防止跌倒 • 当干扰快速或大振幅或其他策略都失败了 • 支撑面移动到“赶上”支撑面
• AP由远至近的组织肌肉反应模式相反，ML 肌肉模式是由近至远的组织，髋部肌肉活 动先于踝部肌肉活动
多方向稳定性
• 研究者发现：对侧方干扰的反应引起了一 侧后肢的负重，而另一侧后肢不负重，负 重肢体髋外展肌激活，而在对前后方干扰 时，髋屈伸肌激活
• 协同内的肌肉可紧密配对，但其他肌肉的 活动则有高度的可修改性。另外也表面了 CNS并非只通过控制单个关节的力量来控 制姿势，而是控制更多的一般功能，像抗 重力支撑和水平稳定性。
侧方的稳定性
• 研究者提出：与AP（前后方向）姿势控制 相反，ML（侧方）平衡控制主要发生在髋 和躯干，而不是踝。
• 安静站立时发生的ML运动表现为由上至下 的反应组织，头的运动最先发生，接着是 髋运动（20ms以后）、踝运动（40ms以 后），头部运动发生在髋和踝的对侧。
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姿势控制异常
神经损伤的类型、部位、和范围的差异可能导 致不同的姿势控制问题。
年龄、发病前的状态和代偿程度对姿势行为有 着深远的影响。
临床常见的疾病如脑中风、脑外伤、儿童脑瘫 等。
因此，用于实现姿势控制的感知/活动调节必须适应变 化的任务和环境的要求。
姿势控制系统
姿势控制的稳定性和方向性要求肌肉骨骼和神经 系统复杂的相互作用
姿势系统的特 异性组织调节是由 功能性任务和可能的原因： 平衡问题 运动的协调性问题（包括顺序、协同肌的适时激
姿势方向性：保持身体节段间和身体与任务环境间适 当关系的能力。 借助前庭系统、体感系统和视觉系统。
姿势稳定性：也被称作平衡，是控制身体质心与支撑 面关系的能力。
定义
身体质心（center of mass, COM）是整个身体的中心 点，通过寻找身体各节段COM的加权平均值来决定。 身体质心的垂直射影被称作重心（center of gravity, COG）。
第四章 运动控制与步态
内容
第一节 与运动相关的神经系统结构与反射 第二节 运动控制的调节 第三节 运动控制
第三节 运动控制
学习内容
一
姿势控制
二
上肢控制
三 行走运动控制
姿势控制
定义 姿势控制系统 姿势控制异常
定义
姿势控制（postural control） 是指控制身体在空间的 位置以达到稳定性和和方向性的双重目的。
支撑面（base of support, BOS）被定义为身体与支撑 物表面接触的区域。
压力中心（center of pressure, COP）是作用于支撑物 表面的全部力量的分布中心。COP在COM周围不断地 移动并保持COM在支撑面内。
定义
姿势控制的需求随任务和环境的变化而变化，任何任 务都有方向性的成分和稳定性的成分。稳定性和方向 性的需求会根据任务和环境而不同。