第 19 章:捏持与抓握的力学与病理力学(Mechanics and Pathomechanics of Pinch and Grasp)
19.1 抓握的分类(PREHENSION)
抓握模式是人类区别于其他动物的重要特征。能够使拇指与其他四指对掌的人类,表现出多种多样的抓握形式,这些形式通常按照手指位置以及手指、拇指与被抓握物体之间的接触区域来分类。Napier 提出了抓握模式的经典描述。抓握被大致分为捏持(pinch)与抓握(grasp)两类。捏持是一种涉及拇指与示指和(或)中指远端的抓握模式,主要用于精细操作;相比之下,抓握通常涉及整个手,包括各指与手掌。尽管这种分类对日常生活中大量抓握模式的简化过度,但它为研究每种模式的基本要求提供了一种有用的方法。区分捏持与抓握的因素包括:手内接触区域、参与活动的手指数量、手指屈曲的程度、拇指位置以及腕的位置。
捏持用于相对较小物体的精细操作,例如持针或握笔;它也可用于蝴蝶翅的精细操作,也可用于在拧紧锁芯时用力扭转钥匙。尽管捏持的应用多种多样,但某些特征是共同的。捏持通常使用手的桡侧,主要涉及拇指、示指与中指。拇指离开其余各指但通过对掌动作转向它们,从而使拇指能够将物体牢固地压靠在相对稳定的示指与中指之上。拇指的位置主要取决于其腕掌关节的活动度,而示指与中指腕掌关节的相对不动性则为其提供必要的稳定性以抵抗来自拇指的力。需要记住的是,示指与中指的腕掌关节是手中活动度最小的关节。这种活动度的缺乏使这些手指在捏持过程中能够保持相对固定,以承受来自拇指的推力。捏持过程中拇指与其他手指呈现出某种刻板的位置,下文将描述这些位置。用于实现并维持这些位置的肌肉随后也将介绍。最后还将讨论当任一手指不能达到适当位置时对捏持力学的影响。
正常捏持的要求。人类使用多种多样的捏持类型。检查指尖对捏(tip-to-tip pinch)这一基本动作中使用到的位置有助于识别正常捏持的要求。指尖对捏被描述为拇指与一手指(通常为示指或中指)之间形成的"O"形捏持,它使两指的指尖聚拢在一起,用于从桌面拾起一枚别针或一粒小种子。表 19.1 列出了指尖对捏过程中手指与拇指各关节的位置。在大多数捏持活动中,腕关节保持伸展位。
对指尖对捏中所使用位置的检查以及对于对捏手指之间力的考虑有助于解释正常捏持所需要的肌肉。示指的远端指间关节在拇指施加一个作用于远端指间关节的伸力矩时屈曲。示指需要指深屈肌来维持这一位置,而指深屈肌需要腕关节保持伸展以具备足够的收缩长度(第 15 章)。因此专用腕伸肌,特别是桡侧腕短伸肌与尺侧腕伸肌,在捏持过程中活动。同样地,拇指指间关节的屈曲要求拇长屈肌活动。然后拇指腕掌关节必须由拇长展肌在拇长屈肌拉力下稳定于伸展位,正如第 15 章所描述。其他内在肌对于正常捏持也是必需的。拇短展肌作为拇指的主要外展肌,在将拇指定位到外展位(掌侧外展)并内旋时活动。拇对掌肌也有助于在捏持过程中将拇指定位。对拇指相对于示指位置的仔细观察有助于解释其余两块内在肌的作用。即使在指尖对捏中,拇指仍位于示指稍偏桡侧的位置上,对示指施加一个尺向力。拇内收肌的解剖位置非常适于将拇指向示指方向拉动,特别是通过屈曲拇指的掌指关节。其体积大且力臂长,使拇内收肌成为掌指关节最重要的屈肌。因此,拇内收肌是捏持的必需肌肉,特别是在用力捏持时。当拇指对示指施加一个尺向力时,示指在掌指关节处被推向尺侧。因此,捏持中另一块必需肌肉是第一背侧骨间肌,该肌通过阻止掌指关节的尺偏来稳定示指。
总结而言,对正常指尖对捏至关重要的拇指肌肉包括拇长屈肌、拇长展肌、拇短展肌、拇对掌肌与拇内收肌。在示指侧,指深屈肌与第一背侧骨间肌对正常捏持至关重要。其他类型的捏持仅在指尖对捏的要求之上呈现出细微的变体。指腹对捏使用的远端指间关节屈曲较少。因此,如果个体使用掌板来防止过伸,则指深屈肌的作用可能会减小。指浅屈肌可承担起屈曲近端指间关节与掌指关节的作用。侧捏(key pinch)或三指夹捏(chuck / three-jaw chuck)至少使用三个手指、拇指、示指与中指。因此,这些类型的捏持更强,并在力量比精度更重要的场合使用。这些捏持形式中的关节位置与肌肉要求与指尖对捏和指腹对捏相似。在尸体模型与对健康志愿者临时、序贯阻滞腕部正中神经与尺神经的模拟实验中,尺神经麻痹导致捏力下降 60-77%,正中神经麻痹导致捏力下降 60%。这些数据表明内在肌对捏持力量的关键贡献,即使在外在肌完整的情况下也是如此。
异常关节位置与肌无力对捏持力学的影响。在捏持过程中,拇指或手指不能达到正确位置会对参与捏持的其他关节产生连锁反应,因为捏持的中心目标仍然是保持或操作一个小物体。在捏持过程中,拇指与其他手指在闭式运动链中发挥作用,每个手指的远端都被固定。关节与肌肉以多种方式调整以保持拇指与手指接触并支撑物体。临床相关性专栏报告了一例拇指与示指之间虎口不足的病例:一名学生在虎口处发现一逐渐增大的肿块,被诊断为囊肿并手术切除。由于囊肿血供丰富,手术范围比预期更大。术后固定 3 周后,患者出现明显的瘢痕以及拇指腕掌关节的外展与伸展活动度受限。关节末端感觉与软组织拉伸一致,未见关节囊限制。患者的活动度受限归因于瘢痕形成与虎口处皮肤的延展性不足。患者不能外展拇指腕掌关节导致捏持模式异常。该捏持特征为拇指腕掌关节轻度伸展与外展、拇指掌指关节轻度过伸以及拇指指间关节过度屈曲。示指则表现为近端指间关节与远端指间关节屈曲增加,而掌指关节屈曲减少。拇指与示指之间所围成的空间呈椭圆形而非典型指尖对捏的"O"形。经过牵伸、轻柔软组织按摩与夹板治疗后,约 3 个月后活动度与功能恢复正常。
在捏持过程中,拇指腕掌关节不能正确定位的原因有很多。这些原因可能包括拇长展肌无力,使个体不能稳定拇指腕掌关节以抵抗拇长屈肌的拉力;内在肌无力伴发的猿手畸形也会影响腕掌关节位置;关节炎性改变所致的关节不稳定同样会导致腕掌关节无法正确定位。甚至长指甲也会改变捏持过程中手指与拇指的相对位置。在这些情况下,拇指缺乏足够的外展与伸展能力以将其指尖带到示指指尖。因此,为完成捏持,个体改变拇指其他关节的位置。在上述病例中,个体以拇指掌指关节过伸作为代偿。其他个体可能以掌指关节屈曲与指间关节过伸作为代偿。代偿方式取决于其余关节的可用活动度。临床医师需要认识到的关键一点是:拇指腕掌关节的位置对于正常捏持力学至关重要。该关节的异常会反映在参与捏持的其他关节上。
有力抓握的必要要素。有力抓握在多个方面不同于捏持。抓握使用更多的手掌与手指掌侧表面。它通常使用手的所有手指,因此产生更有力的抓握。与捏持相同的是,各指的位置在某种程度上可以预测,但随抓握类型的不同而略有变化。
有力抓握的正常要求。与捏持模式相似,抓握模式多样并服务于各种目的(图 19.10)。被抓握物体的尺寸也影响抓握模式。然而,抓握存在某些基本特征。手指关节通常比捏持时更为屈曲,尺侧手指比桡侧手指屈曲更多。这种尺侧屈曲增加伴随小指与环指腕掌关节运动所形成的掌侧弓,将被抓握物体拉向拇指并将其牢固地夹在手掌中。区分有力抓握的另一个特征是拇指的位置。拇指倾向于屈曲越过各指并被拉向手掌。腕掌关节可保持在轻度外展位,但外展程度小于捏持。拇内收肌用力收缩将拇指拉向各指与物体。抓握的力量对抓握的特征具有显著影响。一般来说,抓握力量的增加伴随下列各项增加:手指屈曲,特别是在掌指关节处;手的尺侧参与及掌侧弓的使用;物体与手指及手掌之间的接触面积。
腕位置在有力抓握中更具变异性。当握紧拳时,腕关节通过专用腕伸肌与指屈肌之间的协同作用而伸展,如第 15 章所述。然而,在许多用力活动中,腕关节处于中立位甚至轻度屈曲伴尺偏,这一位置将手的桡侧与前臂长轴对齐。这种位置可在切肉或拧螺丝刀等活动中见到。有力抓握需要手与腕的大多数肌肉共同参与。外在指屈肌产生指间关节屈曲。骨间肌与蚓状肌协助掌指关节屈曲并增加掌指关节处的屈力矩。小鱼际肌构成掌侧弓以增加力量,专用腕肌将腕稳定于适当位置。在健康个体腕部尺神经与正中神经阻滞实验中,抓握力量分别下降 38% 与 32%,表明外在肌在抓握中比在捏持中对力量的贡献更大。
捏持与抓握的比较。捏持与抓握之间的主要差别是每种动作使用手的不同部分。捏持使用手的桡侧,而有力抓握则依赖手的尺侧。有力抓握比捏持需要更大的手指屈曲活动度。拇指腕掌关节的完整性与将拇指维持于外展位的能力对于捏持至关重要,但拇指在有力抓握中的参与同样重要。
19.2 手指与拇指在活动中的受力(FORCES ON THE FINGERS AND THUMB DURING ACTIVITIES)
对手部结构所承受力的理解对于理解手部发生的许多畸形至关重要。理解这些载荷对于避免可能破坏患者康复进程的负荷同样重要。例如,临床医师必须识别可能破坏肌腱修复或导致关节不稳与畸形的活动。本节回顾用于推导手指肌肉力与关节反作用力的分析方法,并介绍文献中关于这些力的已有数据。最后展示如何将这些数据应用于典型临床问题。
手指受力的分析。多位研究者已对捏持与抓握过程中手指与拇指的关节受力与肌肉受力进行了分析。除手指远端指间关节与拇指指间关节外,捏持与抓握过程中每个关节均有数块肌肉同时收缩。考察捏持过程中产生的力矩有助于解释为何需要如此多块肌肉活动。力的检查方框 19.1 展示了指尖对捏过程中施加于示指远端指间关节、近端指间关节与掌指关节的力矩。捏持力在每个手指关节处产生一个伸力矩,从远端到近端逐渐增大。因此稳定关节所需的屈力矩也必须从远端到近端逐渐增大,这有助于解释为什么掌指关节处可用的屈肌多于其他手指关节。肌电图数据显示在用力捏持与抓握过程中所有这些屈肌均有活动。
力的检查方框 19.1 列出了每个手指的通用力矩方程:内部力矩加上外部力矩等于零;其中内部力矩是肌肉与韧带在各关节产生的力矩,外部力矩是由捏持力产生的力矩。在远端指间关节,方程简化为捏持力乘其力矩臂加上指深屈肌力乘其力矩臂等于零。在近端指间关节,方程还包括指浅屈肌项。在掌指关节,方程还包括内在肌项。捏持过程中所施加的外加载荷在手指关节处产生的伸力矩从远端到近端逐渐增大。在远端、近端与掌指关节处所施加载荷的力矩臂分别为 d1、d2 与 d3。
临床相关性专栏指出:在手部内在肌无力的个体中的捏持模式。手部内在肌严重无力的患者表现出第 18 章中描述的爪形手与猿手畸形。然而,即使是这些肌肉的轻度无力也会损害个体产生有力捏持的能力。因为有力的捏持在手指掌指关节处产生大的伸力矩,所以内在肌与外在肌均需产生足够的屈力矩以平衡掌指关节处的外部力矩。减小掌指关节处的屈曲角度可减小捏持力的力矩臂并减小施加于掌指关节的伸力矩。内在肌即使只有轻度到中度无力的个体通常也会在掌指关节伸展的情况下进行捏持,从而有效地减小掌指关节处所需的屈力矩。
力的检查方框 19.2 展示了指尖对捏过程中示指远端指间关节处的自由体图与二维受力分析。该分析表明指深屈肌的力以及远节指骨上的关节反作用力大约为捏持所施加力的两倍。这些结果与文献中报告的结果一致。然而其他估计表明指深屈肌中的力可能为捏持力的四倍以上。文献中报告的最大指尖对捏力范围约为男性 60-120 N(13-27 lb),女性略小。根据这些数据,指深屈肌中的载荷以及关节上的载荷至少为 25 lb,但可能高达 200 lb。
由于肌腱内的力沿其全长恒定不变,力的检查方框 19.2 解出的数据可用于确定近端指间关节与掌指关节处的肌肉力。力的检查方框 19.3 展示了近端指间关节与掌指关节处指浅屈肌与内在肌群的自由体图与简化求解。各关节处肌肉的力矩臂基于文献数据。该例显示由于捏持力产生的力矩逐渐增大,每一相邻近端关节需要额外的屈肌参与。
捏持与抓握过程中所产生的力的回顾。比力的检查方框 19.2 与 19.3 中所展示的更为复杂的模型可对手指与拇指的肌肉、韧带与关节上的载荷作近似估计。对手指关节上压力的估计各异,但因外部力的力矩逐渐增大,其量值从远端到近端逐渐增大。抓握类型与抓握力量也影响肌肉力与关节力。文献报告,侧捏(或称关键捏)在示指中产生的肌肉力与关节反作用力比其他形式的捏持更大。关键捏过程中远端指间关节上的压力估计高达捏持力的 12 倍。捏持过程中近端指间关节处的最大轴向载荷估计范围从捏持力的 3 倍到近 20 倍。掌指关节处的最大压力估计更大,范围从捏持力的 4 倍到 27 倍。一般而言,证据提示抓握过程中手指上的关节反作用力大于捏持过程中的关节反作用力。然而,抓握类型与所形成的关节位置显著影响关节上的载荷。例如,钩状抓握(掌指关节保持伸展且远端指间关节不承担载荷)相对于所研究的其他捏持与抓握模式,在所有手指关节上产生较小的压力。这些结果与力的检查方框 19.3 中所展示的分析一致,其中所施加载荷的力矩臂对肌肉所需力矩以及最终的关节反作用力具有显著影响。An 等以及 Purves 与 Berme 在模拟拧开瓶盖过程中所报告的手指载荷估计列于表 19.2。
临床相关性专栏讨论了手指中的退行性关节疾病。手指退行性关节疾病最常见于远端指间关节,在掌指关节相对少见。虽然关节应力与退行性关节疾病之间的联系尚未明确鉴别,但有数据提示关节所受应力大小与退行性关节疾病的发生率之间存在正相关。手指关节应力的报告数据支持这一联系。受力最高的关节就是手部退行性关节疾病发生率最高的关节。需要进一步研究以验证这些结果,但临床医师应使用这些数据,对有手部退行性关节疾病风险的人群实施关节保护策略。
施加于拇指关节的模型也显示出大的肌肉力以及从远端到近端逐渐增大的关节反作用力。结果也存在变异性,关节反作用力范围从施加载荷的 2 倍到 24 倍。一项研究报告 70 名男性受试者(平均年龄 27 岁)拇指所产生的平均最大外加载荷为 20 lb(89 N)。这表明拇指关节可能承受接近 500 lb(超过 2000 N)的反作用力。临床医师必须将这些数值铭记于心,并协助识别存在手部病理风险的人群。除此之外,临床医师可利用这些研究所获得的视角协助个体调整活动以减小拇指与手指上的载荷。对拇指腕掌关节接触面积的研究提示捏持过程中的接触发生在一个非常小的区域上,从而导致非常大的应力。大应力区域与显著的退行性改变部位相一致。因此,与手指相同,拇指上的应力可能与退行性关节疾病相关。许多活动在长期使用中形成了不寻常的手指与拇指位置,虽然这些位置被普遍接受,但可能在手部小关节上产生大应力。例如,长笛演奏者经常将示指掌指关节置于极度过伸位或拇指指间关节过伸位。进行人工深层组织按摩的个体在其指屈肌疲劳或过于无力而无法产生足够的按摩力量时,经常使用手指与拇指关节的极限过伸位。这些位置改变了关节面的接触面积,通常减小接触总面积。结果是关节载荷施加于更小的表面上,产生增加的关节应力。尽管使用者可能感觉这种关节位置是最高效的位置,甚至可能认为是"正确"位置,但长期使用这种极限位置可能导致过度使用综合征并最终导致关节表面的退行性改变。临床医师可以通过帮助个体理解关节位置、关节应力与关节退行性改变之间的关系,然后协助个体调整活动以使用能够最大化接触面积的关节位置,从而在预防关节损伤中发挥重要作用。
临床相关性专栏讨论了优化关节对线的手指夹板。有时个体不能在活动中维持良好的关节对线。维持良好对线可能需要如此高的注意力,以至于个体无法专注于主要活动;个体可能缺乏肌力或耐力以在活动时间长度内维持良好对线。在这种情况下,使用外部支撑以维持期望位置可能是对个体的最佳保护。手法治疗师自己在进行深层组织按摩时经常使用简单的手指夹板以支撑手指。这些装置可预防关节疼痛与疲劳,最终可能通过减少长时间的高关节应力发作而保护关节免于退行性关节疾病。
19.3 力分析在临床决策中的应用(USING FORCE ANALYSIS TO MAKE CLINICAL DECISIONS)
力如何促成尺偏伴掌侧半脱位的手指畸形。文献中迄今的数据主要集中于关节面上的压力。研究也表明捏持与抓握过程中存在显著的力,将手指拉向掌侧与尺侧方向。这些力在掌指关节处尤为明显,并促成类风湿性关节炎患者常见的掌指关节畸形。掌指关节的屈肌数量远多于伸肌,这些肌肉(特别是外在指屈肌)在捏持与抓握过程中承受大的力。屈肌腱的正常牵拉角较小。因此在正常条件下,屈肌腱的大部分拉力方向与邻近的指骨平行,仅有较小的分量施加掌向力。如果肌腱发生弓弦,则其牵拉角增大,肌腱施加更大的掌向力。在影响掌指关节的类风湿性关节炎中,炎症过程可导致关节囊与周围韧带松弛。甚至在掌指关节处支持肌腱的 A1 滑车也可弱化。一旦滑车弱化,滑车内肌腱的拉力促成滑车的进一步牵张。随着滑车被牵张,肌腱开始弓弦化,增加对近节指骨的掌向拉力。由于关节因关节囊与韧带的改变而不稳定,近节指骨开始向掌侧迁移。与此同时,随着滑车的松弛,屈肌腱能够侧向滑动,通常向尺侧滑动。一旦肌腱向尺侧移位,屈肌的主动收缩在掌指关节处产生一个尺向拉力。由于关节不稳定,近节指骨在向掌侧迁移的同时向尺侧迁移,尺偏伴掌侧半脱位的畸形开始出现。指伸肌的肌腱也可向尺侧滑动并贡献额外的致畸力。促成这一经典畸形的其他易感因素包括:掌骨头通常倾斜,因此尺偏的活动度自然大于桡偏;在许多正常活动中手指受到外部力推向尺侧。这些易感因素与类风湿性关节炎炎症过程所致的关节不稳定以及屈肌腱的致畸影响相结合,构成了可能导致致残畸形的级联因素。
临床相关性专栏指出关节保护原则。促成尺偏畸形的某些因素是不可改变的,而另一些则对干预有反应。首先,控制疾病过程本身是重要的。在类风湿性关节炎中,改变疾病进程的药物与其他减少炎症过程的治疗日益成功,但减少致畸因素的方法也同样重要。临床医师必须积极指导患者调整其活动以减小外加载荷的致畸力。例如,水龙头上的节流形把手使个体能够使用手掌而非手指开关水,而手指在常规拨杆手柄中会被推向尺侧。同样地,可以指导个体用整个手掌而非手指持物。最后,临床医师应认识到用于强化指屈肌的练习(如挤压小球)的危险性。此类练习对于掌指关节不稳定的个体是禁忌的。
保护手指中手术修复的肌腱。手指中力的分析表明手指屈肌腱可在捏持与抓握过程中承受大的力。在患者于肌腱修复后恢复活动时,了解肌腱在不同情况下所承受的力是至关重要的。修复肌腱的早期活动对于增强润滑、避免粘连与妨碍肌腱正常活动的瘢痕似乎是必需的。然而,肌腱的早期活动也有破坏修复的风险。临床医师必须了解正常与愈合中肌腱的强度,并能够调整活动以避免修复肌腱承受过大载荷。关于包括肌腱在内的结缔组织强度的详细讨论见第 6 章。不同肌腱修复技术的强度差异极大。文献中报告的修复开始分离或出现间隙的载荷范围从约 5 到 50 N(1 到 10 lb),取决于缝合技术。导致完全断裂的载荷也取决于修复技术,范围从小于 10 N 到大于 100 N(2 到 20 lb)。
临床相关性专栏给出了肌腱修复早期主动运动的建议。大多数外科医师与治疗师建议手部肌腱修复后的早期主动运动,以促进肌腱的润滑与滑动并限制瘢痕与粘连的影响。力学分析与临床结果回顾提示在腕伸展 20° 下主动屈指或在腕屈曲 20° 下主动伸指可分别安全地用于屈肌与伸肌修复。肌腱力的直接测量显示在腕中立位或屈曲 30° 下主动屈指时,指深屈肌中的载荷范围约为 1 到 5 N(0.2 到 1.1 lb),指浅屈肌中的载荷范围为 1 到 10 N(0.2 到 2.25 lb)。指浅屈肌中的较高载荷发生于腕屈曲 30° 时。需要避免极限的手指或腕位置以防止修复部位过载。手部肌腱修复后的早期活动似乎对于手术的良好预后至关重要。然而,新修复肌腱的活动有破坏修复的风险。通过了解修复程序的强度以及活动过程中所产生的载荷,治疗师可以安全地指导患者进行有助于愈合过程而不危及修复完整性的活动。因此,在康复的规划与实施过程中与外科医师的密切协商至关重要。
指屈肌力与腕管综合征之间的关系。腕管综合征是正中神经在腕管内受压。症状包括手部疼痛与感觉异常,特别是在正中神经感觉分布区。症状还可包括正中神经支配的内在肌无力。虽然对腕管综合征的病理力学尚无清楚理解,但在腕管综合征经常观察到的个体中,包括那些工作以重复性、高负荷手工任务为特征的人群。腕管内压力升高是腕管综合征的一个常见被提出的解释。捏持载荷与类似打字的手指按压活动与腕管内压力升高相关。这些活动需要激活外在指屈肌,并且这些肌肉募集增加对应腕管综合征个体症状的增加。一种解释这种关系的理论认为肌肉收缩在屈肌腱上产生的张力使腕管内的肌腱绷直,从而导致正中神经受压增加。临床医师可通过帮助患者找到减小指屈肌收缩力的方法来缓解症状。腕屈曲位的长时间摆放似乎比腕伸展位带来更大的腕管综合征风险。腕屈曲使指屈肌处于缩短位置,这可能需要更大的收缩力,从而导致增加的腕管压力。
临床相关性专栏讨论腕管综合征的保守治疗。腕管综合征的保守治疗通常包括使用夹板装置支撑腕关节以允许肌肉放松,以及对患者进行教育以帮助患者避免加重症状的活动。数据提示腕部的静息夹板应置于轻度屈曲位,但应教会患者在腕轻度伸展位下进行手部活动。临床医师必须始终意识到肌力与病理之间可能的联系。这种意识将使临床医师在患者出现腕管综合征主诉时能够分析患者的手部活动。即使对手部任务的力学要求作定性分析也可提供见解,使临床医师能够减小指屈肌中的力,从而减小正中神经上的压力。
力是工作相关肌肉骨骼疾病(WMSD)人因工程评估中的关键。工作相关肌肉骨骼疾病是与工作中风险暴露相关的肌肉、神经、关节与关节组织的损伤或疾病。许多体力要求高的工作可使工作者处于工作相关肌肉骨骼疾病(WMSD)的高风险中。为减小 WMSD 的发生率,生物力学专家与人因工程专家尝试测量完成任务所需要的力以及个体能够安全维持该力的次数。然后他们创建评估以识别能够执行该任务的个体。例如,电力行业的线路维护工人经常需要切割铝质电缆,通常直径为 2 cm。研究人员已证明使用长柄手动电缆切割器切割 2 cm 电缆需要在把手上施加约 500 N(112 lb)的力。这些研究者提示小于 50% 的男性人群与小于 1% 的女性人群有足够力量执行该任务。这些需求有助于解释高发的上肢 WMSD,包括这些工人的腕扭伤与腕管综合征。这类研究有助于建立安全高效工作条件的标准与指南。
临床相关性专栏讨论功能性能力评估。职业治疗师与物理治疗师经常进行功能性能力评估(FCE)以确定个体是否具有开始或返回某一工作的身体能力。FCE 试图复制或模拟该工作的特定要求,以确定个体能否安全执行该任务。了解工作所需的力使治疗师能够具体评估个体执行该任务的能力以及为成功就业所需执行该任务的次数。在康复案例中,这也使治疗师能够设定清晰的性能目标并构建康复方案以达到这些目标。
本章个人批注
本章是关于腕与手的最后章节,把前面五章关于骨、肌腱、韧带与肌肉的内容整合到实际的抓握与捏持任务中,重点从结构转向功能与力。本章呈现了几个值得注意的特征:其一是大量使用方框(Examining the Forces Boxes 19.1、19.2、19.3)进行力的推导,采用平面静力学模型说明指尖对捏过程中各关节处的力矩平衡,这是教学上的精细安排,让读者能够跟随推导从远端指间关节一步步过渡到掌指关节;其二是几乎每一节都嵌入 Clinical Relevance 专栏,把解剖力学结论与具体的临床案例或临床干预建议相联系,覆盖囊肿切除后虎口瘢痕的牵伸治疗、屈肌腱修复后的早期主动运动剂量、腕管综合征的保守治疗策略、类风湿性关节炎尺偏畸形的手指夹板与节流形把手设计等,体现力学分析如何直接转化为临床决策;其三是数据呈现方式偏向范围而非点估计(如捏持时 FDP 力"约为捏持力的两倍"与"可能高达四倍以上"并存),这是因为各文献使用的模型与假设不同,作者宁愿展示范围也不愿给出单一权威值。值得思考的是:本章明确指出临床模型得出的数据只是基于数学模型的估计,但仍反复强调"手部结构在日常活动中承受数倍于施加力的载荷",并把这一观察与远端指间关节最易发生退行性关节疾病的临床事实联系起来,提出应力—退变假说;这一假说目前仍待进一步研究验证。另一个值得记住的数字是:拇指的最大平均外加载荷约 89 N,但拇指关节反作用力估计可超过 2000 N,约 22 倍的载荷放大——这是该书反复回响的"杠杆臂短则力大"主题的有力印证。
与上下章的衔接(一段话)
本章是腕与手这一解剖区域(共 6 章)的收尾——前 5 章分别讨论了腕与手的骨与关节(第 14 章)、前臂肌(第 15 章)、腕部受力(第 16 章)、手部特殊结缔组织(第 17 章)以及手部内在肌(第 18 章),第 19 章则把这些结构与功能整合到两类日常任务(捏持与抓握)中,并把力学分析应用于具体的临床问题。作者之所以把这一章放在手部主题的末尾而非中间,是因为本章的分析框架依赖于前几章已经建立的概念:腕掌关节在示、中指上的相对固定(来自第 14 章)、外在指屈肌需要腕伸展以具备收缩长度(来自第 15 章)、内在肌在稳定掌指关节上的关键作用(来自第 18 章)。本章还为本书第三部分(上肢运动学)的整体讨论画上句号;下一章第 20 章将转向头部与眼部的肌肉,把本书的注意力从肢体末端抓握转移到面部表情与视觉控制。