步行和上肢动力链的关系
人的步行是一系列非常复杂、协调的动作。
步行周期分为两个主要阶段:支撑相和摆动相。一个步行周期是从一侧足跟首次触地开始,经过摆动相,以同侧足跟再次触地结束。支撑相可细分为足跟着地期、支撑相中期和推进期。
支撑相是步行周期的负重阶段。它由足跟着地开始,以同侧足趾离地结束。摆动相以足趾离地开始,并以足跟着地结束。据估计支撑相约占一个步行周期的60%,摆动相约占40%。
足跟着地
支撑相右脚足跟着地之前身体的位置是右侧髋关节屈曲,膝关节伸展,踝背伸,足内翻。在胫骨后肌的帮助下,胫骨前肌保持踝/足处于背伸和内翻的位置。
在正常步态中,足跟着地时,足以约2°的内翻接触地面。正常足部运动,距下关节会由内旋5°~6°运动至内旋3°~4°,这会使足起到“移动适配器”的作用。
外部核心的肌筋膜连接
由于踝背伸和足内翻,胫骨前肌成为肌筋膜链系统的一部分。这个肌筋膜链从胫骨前肌起点开始,然后经腓骨长肌再到其外侧的肌肉起点和腓骨头。这个骨性标志也是股二头肌的附着点。
肌筋膜链随着股二头肌延伸至其起点——坐骨结节,在此处肌肉通过骶结节韧带附着在坐骨结节上;通常股二头肌直接附着于此韧带而不是坐骨结节。
然后,肌筋膜链移行为骶结节韧带,附着在骶骨的下方连接到对侧多裂肌和竖脊肌,一直延伸到枕骨。这条肌筋膜链被称为后纵链。
在足跟着地接触地面之前,踝背伸就已经激活了股二头肌和腓骨长肌。因此,这种共同收缩形成的胸腰椎筋膜“关闭”机制成为稳定下肢的一种手段。使必要的动能得以储存,并在随后的步行周期的推进阶段得到释放。
上述的后纵链收缩紧张形成的张力,将通过股二头肌集中到骶结节韧带上。这种连接将有助于骶髂关节的力封闭机制。同时右侧髂骨在摆动相向后旋转,因此骶结节韧带张力增加,这将有助于关节的力量闭合。
由于股二头肌的收缩及右侧髋骨向后旋转,使右骶结节韧带变得紧张;同时,左侧髖骨向前旋转,骶骨绕左斜轴旋转。在这个髋腰骨盆复合体的特定运动发生同时右足跟着地。
在足触地阶段,不仅是从足到骨盆后纵链的运动链封闭机制被激活,同时从头部到胸椎再到骨盆的旋转运动也被激活,并自然摆动手臂,这将有助于产生步行周期中的推进功能。
下一阶段支撑相中期,是右腿从足跟着地到足尖离地(支撑相),体重在右腿上方移动,使骨盆向右横向移动。继而足尖离地,右侧髋骨开始旋前,而左侧髋骨开始旋后。
当人们进入步态的支撑相中期时,由于骨盆自然向前旋转,骶结节韧带松弛,这时腘绳肌张力减小,此刻他们的稳定是通过力闭合获得和维持的。
支撑相中期的重点是,右侧的臀大肌使下肢持续伸展运动并与对侧背阔肌协同工作。这两个肌肉的主动收缩会增加胸腰筋膜的张力(后斜链),在支撑相中期,提供必要的力封闭以稳定右侧骶髂关节。
臀大肌与对侧背阔肌(使手臂伸展)协同收缩,通过反向旋转来协助步态的推进。胸腰筋膜,是臀大肌和对侧背阔肌间的结缔组织。这种筋膜结构的张力是由于臀大肌和背阔收缩而被动增加的。增加的张力将通过力闭合方式辅助稳定支撑侧的骶髂关节。
在足跟着地之前,臀大肌将达到最大拉伸,如背阔肌被对侧向前摆动的手臂拉伸一样。足跟着地意味着过渡到步态的推进阶段,此时臂大肌的收缩力将叠加在腘绳肌上。
臀大肌和对侧背阔肌的协同收缩造成胸腰筋膜紧张,而后大量能量被释放,有助于肌肉运动。将能量存储在胸腰筋膜内有助于减少步行周期中的整体能量消耗。而较差的臀大肌肌力和激活会降低行走效率。
随着我们从支撑相中期到足跟抬起并推进,在推进阶段开始时,足开始再次内翻并超过中立位;然后保持在内翻位直到足趾离地。在支撑相中期及推进阶段,足的内翻导致其从“移动适配器”变成“刚性杠杆”,使跗中关节呈旋后位。足趾离地前,其刚性杠杆作用将重心更加有效地向前推进。
骨盆运动
在步行周期的支撑相中期,右側髖骨从初始的后旋位开始向前旋转,右侧骶结节韧带的张力开始降低,骶骨被迫开始在右斜轴上向右扭转
。换而言之,骶骨向右旋转,向左侧屈,因为骶骨基底部左侧向前移动至点头位。
同时要注意,当骶骨左侧向前移动进点头位时,骶骨基底右侧将向后移动进仰头位;这主要是因为在支撑相中期,右侧骶结节韧带松弛,右側髋骨逐渐向前旋转。
由于骶骨的运动机制,腰椎向左旋转和向右屈曲。胸椎向右旋转,向左侧曲。而颈椎向右旋转,向右侧屈曲。
当左腿从支撑到足趾离地,左侧髋骨、骶骨、腰椎和胸椎因受骶骨扭转的影响以类似的方式旋转和侧屈,但与骶骨运动方向相反。
前斜链
前斜链中支撑腿的内收肌、同侧腹内斜肌和对侧腹外斜肌协同工作。这些综合的肌肉有助于稳定支撑腿上方的身体,并帮助骨盆向前旋转,以获得最佳的推动力,为随后的足跟着地做准备。
腹斜肌和内收肌群在步行周期中确保稳定性和灵活性。他们都有助于步行周期起始阶段的稳定,以及在摆动相骨盆的旋转和拉腿动作。当步行的速度增加到慢跑和短跑速度是,前斜链系统的激活会变得更加突出。
步行周期中的摆动相需要利用侧链系统,这条链链接支撑腿的臀中肌和臀小肌、同侧内收肌与对侧腰方肌。左侧臀中肌和内收肌的收缩稳定了骨盆,而对侧腰方肌的激活将有助于上提骨盆。这将使骨盆有足够的提升,使下肢完成步行的摆动相。侧链起着至关重要的作用,它可以维持脊柱和髋关节在冠状面上的稳定,是骨盆和躯干整体稳定的一个必要因素,随后这将影响上肢的力学变化。
侧链不仅稳定并保护脊柱和髋关节,而且也是骨盆、躯干、和肩关节复合体稳定的必要因素。如果躯干和骨盆稳定性降低,将使人们无法产生快速移动摆动腿所需的力量,还会使人在摆动腿或者步行和其他功能活动期间,骶髂关节和腰椎更容易受损,从而影响整个动力链的功能。