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水电站水能计算
7.1概述7.2水电站的保证出力和发电量计算7.3电力系统的负荷与容量组成7.4水电站装机容量的选择7.5水库防洪特征水位的选择本章内容结构:
7.1概述7.1.1水电站水能计算的内容、目的和基本资料7.1.2水能利用的原理及开发方式第一节内容结构:
水能利用的原理(1)水能的基本概念河流中流动着的水流蕴藏着一定的能量,称为水能。在天然情况下,这些能量消耗于水流的内部摩擦,克服沿程河床阻力,冲刷河床和夹带泥沙等方面。采取一定的工程技术措施后,可将水能变为电能,为人类服务。7.1.2水能利用的原理及开发方式
(2)水能计算原理推导图7-1河段内蕴藏水能示意图N=9.81QH(kw)7.1.2水能利用的原理及开发方式
E=AQH净T(kw.h)N=9.81QH(kw)H净=H—△HA为出力系数,在初步规划设计估算时,大中型水电站可取A=7.5-8.5;小型水电站可取A=6.5-7.5。理论值损失实际值
开发方式:集中落差和引取流量的方式。根据开发河段自然条件的差异,水能的开发方式主要有坝式、引水式、混合式三种。7.1.2水能利用的原理及开发方式
1、坝式(蓄水式)水电站7.1.2水能利用的原理及开发方式
2、引水式水电站7.1.2水能利用的原理及开发方式
3、混合式水电站7.1.2水能利用的原理及开发方式
7.2水电站的保证出力和发电量计算7.2.1水电站的保证出力与保证电能计算1、无调节、日调节水电站的保证出力与保证电能计算2、年调节水电站的保证出力与保证电能计算3、多年调节水电站的保证出力与保证电能计算7.2.2水电站的多年平均年发电量计算第二节内容结构:
1、无调节、日调节水电站水能计算方法定义:因库容较小不能调节天然径流的水电站,称为无调节水电站。如果库存能够按发电要求调节一日以内的天然径流,称为日调节水电站。相同点:无调节、日调节水电站的出力计算,都以“日”为计算时段,故其保证出力N保为相应于设计保证率的日平均出力。差异:日调节水电站的上下游水位,随一日之内的用水量不同而发生变化。
例7-1某河床式水电站为无调节水电站,具有18年径流资料,其系列的代表性较好,有关资料列入表7-1中,设计保证率P=80%。试推求该水电站的保证出力N保和日保证电能E保。(1)分组;(7)出力;(2)求可能引用的发电流量;(8)累积出现次数;(3)上游水位;(9)累积频率;(4)下游水位;(10)保证时间;(5)水头损失;(11)求保证出力;(6)净水头;(12)求日保证电能1、无调节、日调节水电站水能计算方法
日平均流量分组(m3/s)各组日平均流量中值m3/s引用及损失流量m3/s发电流量Q电m3/s上游水位Z上(m)下游水位Z下(m)水头损失⊿Hm净水头H净(m)出力NkW各组出现次数(日)累积出现次数(日)累积频率P(%)保证时间(按年计)t=8760P(h)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩111213>220>2204>216295.85276.381.118.37317405985989.1797220~1802004196295.85276.321.118.432890012572311.0964180~1401604156295.85276.231.118.5223110361108416.51445140~1201305125295.85276.101.118.6518650598168225.62243120~1001105105295.85276.021.118.7315730690237236.13162100~8090585295.85275.901.118.85128202260463270.5617680~6070664295.85275.801.118.9597001373600591.4800760~4050644295.85275.651.119.106720315632096.2842740~2030624295.85275.451.119.303710171649198.88655<20<206<14295.85275.301.119.4521807965701008760例题7-1解答
1、无调节、日调节水电站水能计算方法
2、年调节水电站水能计算定义:水库的兴利库容能够对一年内的天然径流进行重新分配,将丰水期的余水量蓄起来提高枯水期的发电流量、这类水电站称为年调节水电站。方法:设计枯水年法和长序列法方案比较阶段一般采用设计枯水年法;对选定方案要求较详细的水能计算可采用长系列法。等流量法和等出力法
设计枯水年法实测径流序列设计枯水年径流设计年径流量年内分配兴利调节计算设计枯水年供水期调节流量供水期的平均出力,即为年调节水电站的保证出力等流量或等出力水能计算频率计算
长序列法实测径流序列逐年进行兴利调节计算各年供水期的平均出力绘制供水期平均出力保证率曲线年调节水电站保证出力各年供水期逐年进行供水期水能计算频率计算
(1)用等流量法进行设计枯水年的水能计算图7-8设计枯水年调节流量计算示意图供水期的调节流量QP供为QP供=(W供+V兴)/T供蓄水期的调节流量QP蓄为QP蓄=(W蓄-V兴)/T蓄原理:
例7-2:以发电为主的某年调节水电站,设计保证率P=90%,水库正常蓄水位为133.0m,死水位为110.0m,水库水位库容关系、下游水位流量关系如表7-2。由分析计算得出坝址处的设计枯水年流量过程,如表7-3中①、②栏。初步计算暂不计水库的水量损失,水头损失按1.0m计算。试用等流量法推求该水电站的保证出力和保证电能。(1)用等流量法进行设计枯水年的水能计算
时间(月)天然流量Q天(m3/s)引用流量Q引(m3/s)水库蓄水(+)或供水(-)弃水流量Q弃m3/s时段末蓄水量V末((m3/s).月)平均蓄水量((m3/s).月)上游平均水位Z上(m)下游平均水位Z下(m)水头损失⊿H(m)平均净水头(m)平均出力N(kW)月发电量E(万kW·h)⊿Q(m3/s)⊿W(m3/s)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩11121314319.819.8007.707.70110.082.901.026.104134302414.914.9007.707.70110.082.901.026.103111227541.535.06.506.5014.2010.95114.283.651.029.558274604655.335.020.3020.3034.5024.35126.583.651.041.8511718855730.230.20034.5034.50133.083.451.048.551173085683.516.2-12.65-12.6521.8528.18129.082.701.045.305853427928.816.212.6512.6534.5028.18129.082.421.045.305853427109.812.1-2.26-2.2632.2433.37132.382.421.048.884716344118.712.1-3.36-3.3628.8830.56130.882.421.047.384571334125.912.1-6.16-6.1622.7225.80127.882.421.044.38428231313.812.1-8.26-8.2614.4618.59122.282.421.038.78374127325.312.1-6.76-6.767.7011.08114.582.421.031.082999219∑227.5227.5005181表7-3某年调节水电站等流量水能计算(不计水量损失,P=90%)
例7-3:根据例7-2资料,按等出力试算法求该水电站的保证出力N保及保证电能E保。(2)用等出力法进行设计枯水年的水能计算
时间(月)已知出力NkW天然流量Q天m3/s引用流量Q引m3/s水库蓄水(+)或供水(-)弃水流量Q弃m3/s时段末蓄水量Q末m3/s平均蓄水量m3/s上游平均水位Z上(m)下游平均水位Z下(m)水头损失⊿Hm平均净水头m校核出力NkW⊿Qm3/s⊿Wm3/s①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩11121314934.5(10)(4000)(9.8)(10.10)(-0.3)(-0.3)(34.2)(34.35)(133.02)(82.25)(1.0)(49.77)(4021)1011400040009.88.710.0510.17-0.25-1.47-0.25-1.4734.2532.7834.3833.52133.05132.4682.2482.261.01.049.8149.20400540031240005.910.59-4.69-4.6928.0930.44130.4582.271.047.18399712400040003.85.311.6514.18-7.85-8.88-7.85-8.8820.2411.3624.1715.8126.32118.882.3882.551.01.042.9435.2540023999934.51011425042509.88.710.6910.92-0.89-2.22-0.89-2.2233.6131.3934.0632.5133.0132.082.3082.341.01.049.7048.66425042511242505.911.58-5.68-5.6825.7128.55129.282.361.045.844247142503.813.10-9.30-9.3016.4121.06124.082.471.040.534248242505.318.10-12.80-12.803.6110.01113.282.821.029.384254表7-4某年调节水电站等出力水能计算(未计水量损失,P=90%)
3、多年调节水电站的保证出力与保证电能计算水库的兴利库容较大,能够对几年甚至几十年的天然径梳进行重新分配,将丰水年组的余水蓄存起来,提高枯水年组的发电流量,这类水电站称为多年调节水电站。当水库经过多年调节,在相对于设计保证率的枯水年组内所发出的平均出力。称为多年调节水电站的保证出力。在设计枯水年组内的总发电量为保证电能,但电力系统都是以年来计算发电量的,故将按保证出力连续工作一年的发电量,作为多年调节水电站的保证电能。定义
特点当水电站水库进行多年调节时,丰水年蓄存在水库中的多余水量,可以调配到连续几个枯水年份使用,因此,多年调节水电站的特点是其水库能进行年际间的水量调配,调节周期可长达若干年,使水电站在连续枯水年组内得到相同的平均出力和年发电量。3、多年调节水电站的保证出力与保证电能计算
(1)按水电站的设计保证率P设计算水库正常供水允许破坏的年数T破=n-P设(n+1);(2)从年径流长序列中,选择最枯的连续枯水年组,逆时序从该枯水年组末起扣除允许破坏年数T破,余下的年组即为所选的设计枯水年组;(3)按等流量调节计算设计枯水系列的调节流量;(4)按等流量调节计算N保和E保。计算方法
7.2.2水电站的多年平均年发电量计算定义:无调节、日调节、年调节及多年调节水电站的多年平均发电量,均为多年运行期间平均每年所产生的电能。计算方法:1、代表年法或代表年组法2、长序列法
在规划设计阶段,其计算精度要求不高,可采用简化方法计算,一般采用平水年法计算多年平均年发电量。水电站的初步设计阶段,一般采用三代表年法。是以三个代表年(设计枯水年、设计中水年和设计丰水年)的年发电量的平均值作为水电站多年平均年发电量。1、代表年法或代表年组法3、多年调节水电站的保证出力与保证电能计算
方法:长系列法要求对实测径流资料依时序逐年逐时段进行水能计算,并在对逐时段平均出力进行统计计算的基础上求得水电站的多年平均年发电量。2、长序列法适用范围:当水库的正常蓄水位、死水位以及装机容量都确定后,有必要用这种方法较精确的求出多年平均年发电量。3、多年调节水电站的保证出力与保证电能计算
小结7.1和7.2主要介绍了以下几个主要内容:
7.3电力系统负荷与容量组成7.3.1电力系统及电力负荷图7.3.2电力系统的容量组成7.3.3水电站、火电厂的工作特点第三节内容结构:
7.3.1电力系统及电力负荷图一、电力系统定义作用用电户工业用电农业用电市政用电交通运输用电
定义二、电力负荷图出力与时间关系曲线特性实践证明它具有周期性的变化规律.其变化情况可用日负荷图与年负荷图表示。7.3.1电力系统及电力负荷图
1、日负荷图二、电力负荷图图7-10a日负荷图图7-10b日电能累积曲线
(1)日负荷图的特征值与分区日最大负荷N〞日平均负荷日最小负荷N′1、日负荷图三个特征值分区基荷腰荷峰荷
(2)日负荷特征系数基荷指数:α=N/α越大,基荷占负荷图的比重越大,这表示用户的用电情况比较平稳。日最小负荷率:β=N/N〞β越小,表示负荷图中高峰与低谷负荷的差别越大。日平均负荷率:γ=/N〞γ越大,表示日负荷变化越小。1、日负荷图
表示一年内电力系统的负荷变化过程线,称为年负荷图2、年负荷图定义:年最大负荷图:表示电力系统在一年内各日或各月对各电站最大出力总和或发电设备总容量的要求。年平均负荷图:表示电力系统在一年内各日或各月对各电站总电量的要求。
定义:与设计负荷水平相应的年份称水电站的设计水平年。选择原则:一般可采用第一台机组投产后的5-10年,所选设计水平年应与国民经济五年计划年份相一致。3、水电站的设计水平年
概念:7.3.2电力系统的容量组成一台发电机组所标的铭牌出力为额定容量,即容量一座电站所有发电机组的铭牌出力之和,即电站的装机容量电力系统中全部机组铭牌出力的总和,即电力系统总装机容量
分类按电力系统中各类容量担任的任务分为:最大工作容量N〞工备用容量N备重复容量N重负荷备用容量N负备事故备用容量N故备检修备用容量N检备7.3.2电力系统的容量组成
1.水电站的工作特性1)水电站正常工作只能达到一定的保证程度。2)水电站机组操作运用灵便、启闭迅速。所以,有一定的调节性能的水电站适宜担任系统的调峰、调频、负荷备用及事故备用等任务。3)水电站运行费用较低,且不污染,有利于环境保护。4)水电站的建设地点受水能资源、地质及地形等条件的限制。同时水电站土建工程量大,工期长,且因其一般远离负荷中心地区,故需建高压、远距离输变电工程。另外,修建水库一般会造成淹没损失,需做好移民安置工作。7.3.3水电站、火电厂的工作特点
2.火电站的工作特性火电站的主要设备为锅炉、汽轮机和发电机等,我国火电绝大部分以煤为燃料。火电站的工作主要有以下特性:1)火电站出力和发电量的工作保证率较高。2)火电站工作惰性大,机组启动费时,加荷也较缓慢,从停机状态启动到满负荷运行一般需2~3小时。3)由于火电必须消耗大量的燃料,且机组设备较复杂,厂用电及所需管理人员也多,所以,火电运行费远比水电高。另外,火电站污染环境,需采取环保措施。7.3.3水电站、火电厂的工作特点
7.4水电站装机容量的选择7.4.1水电站最大工作容量确定7.4.2水电站的备用容量7.4.3水电站的重复容量确定7.4.4水电站装机容量的简化估算第四节内容结构:
7.4.1水电站最大工作容量确定无调节水电站的最大工作容量确定日调节水电站的最大工作容量确定年调节水电站的最大工作容量确定多年调节水电站的最大工作容量确定
无调节水电站的最大工作容量确定由于无调节水电站没有水量调节能力,为避免弃水,其工作位置应在基荷。按保证电能进行计算,无调节水电站的最大工作容量等于保证出力。无调节水电站以保证出力在基荷运行一日的发电量恰好等于保证电能。7.4.1水电站最大工作容量确定
日调节水电站的最大工作容量确定取决于E保.日及电站在负荷图中的位置图a在峰荷部分工作时图b承担峰荷和基荷任务7.4.1水电站最大工作容量确定
(1)计算保证出力N保及保证电能E保。(2)由E保和供水期水电站在负荷图上的工作位置,拟定3个以上最大工作容量方案。(3)确定每个方案供水期各月的月平均出力。(4)分别计算各方案供水期的发电量E供。式中:——i月份的平均出力; 730——每个月的小时数。(5)确定年调节水电站最大工作容量。据拟定的各最大工作容量方案及计算出的各方案相应的供水期的发电量,可绘制最大工作容量与供水期发电量关系曲线。从该曲线查得供水期发电量等于保证电能的最大工作容量,即为所求水电站的最大工作容量。年调节水电站的最大工作容量确定7.4.1水电站最大工作容量确定
多年调节水电站最大工作容量确定的原则和方法,与年调节水电站基本相同。区别在于:多年调节水电站的保证出力为符合水电站设计保证率要求的枯水年组平均出力,其保证电能按设计枯水系列中一年的发电量计。因此多年调节水电站确定最大工作容量时,计算时段是枯水年,而不是年内供水期。多年调节水电站的最大工作容量确定7.4.1水电站最大工作容量确定
7.4.3水电站的重复容量确定例7-4
7.4.4水电站装机容量的简化估算以上介绍的按电力电能平衡原则选择水电站装机容量方法,结果比较准确,但计算工作量大,且对水文及负荷资料要求均较高。在初步方案比较,或小型水电站规划设计缺乏资料时,可采用简化法估算水电站装机容量。装机容量年利用小时数法保证出力倍比法N装=CNp(7-12)t装=E年/N装(7-13)
7.5水库防洪特征水位的选择7.5.1防洪限制水位的选择7.5.2防洪高水位的选择7.5.3设计洪水位及校核洪水位的选择第五节内容结构:
7.5.1防洪限制水位的选择(1)防洪限制水位与正常蓄水位重合图7-16a(2)设计洪水位与正常蓄水位重合图7-16b(3)介于上述两者之间图7-16c
7.5.1防洪限制水位的选择
小节:
10、水库防洪特征水位的选择
第二章上肢骨折的康复
学习要求掌握上肢骨折后不同时期的康复方法和治疗原则。掌握关节松动技术。熟悉上肢各部位骨折的不同临床特点和康复评定的具体方法。了解上肢各部位骨折的原因、发生机制、解剖及生理特点。
第一节肩部骨折与脱位
一、概述肩关节是人体关节中运动范围最大和最灵活的关节,上肢又是人在社会生活之中活动最多的器官,因此极易受到外界伤害,导致骨折或脱位。最常见的为锁骨骨折和肩锁关节脱位、肩关节脱位。
(一)锁骨骨折锁骨骨折是临床上最为常见的骨折之一以青少年为多见,常为间接暴力所致,一般为侧方摔倒,肩部着地或前侧以手或肘部着地,暴力所导致锁骨而发生骨折。
儿童常常为青枝骨折,而成年人多为斜行或粉碎性骨折,好发部位在锁骨中段最为常见,而直接外力可造成不同部位的骨折,严重的骨折或移位可造成位于锁骨下的动脉和臂纵神经损伤。
(二)肩锁关节脱位肩锁关节脱位可通过间接或直接暴力所致肩锁韧带和喙锁韧带破裂或撕脱,临床根据损伤程度分为三型:一型,外伤仅造成肩锁关节囊和周围韧带的拉伤。
二型,造成关节囊及韧带的破裂,肩锁关节呈“半脱位”状态;三型,肩锁韧带、喙锁韧带均断裂,肩锁关节明显分离为“真性脱位”。
(三)肩关节脱位肩关节的脱位好发于青壮年,以运动性损伤为主,常常因为跌倒,特别是向后跌倒,暴力方向通过手及上臂的传导,使肱骨头脱出关节盂,造成脱位。常见的为前脱位,根据脱位后肱骨头的位置不同,又分为肩胛盂下脱位,喙突下脱位及锁骨下脱位。
二、临床特点锁骨骨折,肩锁关节脱位及肩关节脱位均属于肩部骨折与脱位的范畴。伤后均影响到肩关节的功能,特别是手术后或外固定后均留下比较严重的肩关节的运动障碍,影响到正常的生活和社会活动。在临床上又因损伤的部位不同而产生的症状和体征。
(一)锁骨骨折1.有明显的外伤处2.锁骨处可出现肿胀、瘀斑、局部隆起或畸形,用手可触及骨折端或骨擦感及骨擦音,局部压痛明显,上肢不能上举或后伸。
在儿童的青枝骨折发生后,上述体征不明显,一定要通过X线拍片检查,防止漏诊,特别要注意骨折移位严重的病人,要检查其上肢血管的搏动及神经的感觉等情况,防止和并损伤的遗漏检查。
(二)肩锁关节脱位1.有外伤史。2.局部有肿胀、隆起处压痛明显,用力按压有弹性感觉,肩关节活动受限,X线拍片可见锁骨外端向上移位,但轻度脱位则显示不明显,需做健侧肩锁关节x线片做对比检查。
(三)肩关节脱位1.脱位前有明显的外伤史。2.出现“方肩畸形”,用手触之肩关节处有空虚感,局部疼痛、肿胀,肩关节不敢活动,肩关节主、被动功能障碍,x线照片能明确诊断。
三、康复评定康复评定是康复治疗的基础,是治疗的依据,也是制定治疗计划、实施康复治疗技术和手段,以及评价整个治疗全过程的重要内容,康复治疗是始于评定,止于评定,康复评定应该贯穿于康复治疗的全过程,通过评定能够客观、准确地发现问题。
如功能障碍的程度、性质、部位、范围等,为治疗计划提供明确的依据,在治疗过程中,提供依据,及时调整治疗计划,治疗结束时,评价治疗效果或提供进一步治疗建议等。
肩部骨折及脱位的早期病人一般都在外科进行了处理,如手术固定或外固定等,大致经过3~8周时间后,因为肩关节的功能或活动受限而来我科进行康复治疗,然而早期的康复介入,将促进疾病的康复,是功能恢复的更好,能有效地防止废用性肌肉萎缩和关节周围韧带机关节囊挛缩的发生。
(一)一般性检查首先是生命体征的检查,包括体温、脉搏、呼吸、血压、营养和发育、意识情况及体位姿势等。然后,对肩部进行检查,在光线明亮处,嘱其脱去长袖外衣,显露出受检的肩部,有无肿胀、隆起皮肤有无破溃及瘀斑,肌肉有无萎缩及长度和畸形改变。
(二)测量用无弹性的皮尺,选择两侧上肢相同固定点进行对比测量,以肌腹最隆起处做测点为最佳,将皮尺绕肢体1周,准确记录两侧肌腹周径的长度,然后进行比较,并做好记录,测量之差就是肌肉萎缩的程度值。
(三)肌力评定1.手法肌力检查不借任何器材,让受检者坐在有靠背的椅子上或仰卧在床上,由检查者对受检者的肌肉施加一定阻力,来判定肌肉的收缩力量,临床上分为6个级别。
(1)0级:肌肉无收缩。(2)1级:肌肉可见有收缩,但不能在水平位使关节运动。(3)2级:肌肉收缩可使关节在水平位上移动。
(4)3级:能使关节在抵抗引力下使关节运动,但不能抵抗阻力。(5)4级:能抵抗部分阻力,使关节运动。(6)5级:能正常的抵抗阻力,肌肉收缩,肌力正常。
2.器械检查为准确定量评定肌力,在肌力超过3级以上时,可用器械进行评定,如握力计、拉力计、捏力计等,将测量结果记录登记(与健侧对比测量更好些)。
(四)关节活动度检查肩部骨折脱位伴随其整个疾病发展过程的就是肩关节的运动受限和障碍,早期因骨折脱位引起疼痛而不敢活动,后期因固定造成肩关节周围韧带及软组织的挛缩及纤维化形成,导致肩关节的功能障碍或因肩部肌肉的萎缩而使肩关节的功能部分丧失。
通过关节活动度的测量,可以了解当前活动度指数及功能丧失的情况,为以后康复治疗、功能恢复的程度有一个可靠的依据。
量角器检查,采取直立坐位或站立位,肩关节放松,上臂自然下垂,肘关节伸直,将量角器的轴心置于肩峰处,固定臂与腋中线平行,移动臂与肱骨纵轴平行,嘱其将上臂缓慢屈、伸、外展,将此活动范围记录登记。正常肩关节的屈度0°~180°,伸度0°~50°,外展度0°~180°。
然后进行被动肩关节活动度测量,记录活动范围。以此来评价关节活动范围受限是肌肉方面的原因还是关节本身所造成的。被动关节活动度的测量主要是检测关节的活动度,必要时需左右肩关节活动度的对比检测。
四、康复治疗(一)肩关节脱位经过复位后的肩关节应当制动,在肩关节固定的姿势下,早期嘱其手指、腕、肘的伸屈功能训练,可以进行抗阻力的主动训练,防止肌肉萎缩和关节的挛缩,局部做冷疗,可防止肿胀、出血、减轻疼痛。
3天以后,在上述训练下,去除冷疗,局部可进行:(1)超短波治疗,在患处双极对置,无热或微热量,每次10~15分钟,每日1次,10天为一个疗程。(2)超声波治疗,局部接触移动方法,每次15分~20分钟,每日1次,10次为一个疗程。
第3周,可主动进行肩的前后、内收、外展运动,动幅要轻柔,慢速、不能用力过猛。第4~6周,去除固定物后:(1)肩关节的前后、内外摆动,主动肩外展、后伸及内外旋运动,辅助抗阻力及被动的关节功能训练。(2)体操棒,高吊滑轮、哑铃等器械应用,提高关节的活动度和肌肉肌力。
(3)肩梯、肋木的功能练习。(4)墙拉力器或橡皮带训练,增强肩关节的活动度和肩带肌的肌力。
(5)有活动范围受限的肩关节可用关节松动术。应该注意:在关节松动术应用前,对肩关节及周围组织进行热疗,超声波治疗及能使关节周围组织松弛局部血液循环加快的技术手段,防止“硬掰”,造成再损伤。
患者仰卧位,由辅助人员协助固定肩胛,治疗师在盂臼平面任何位置对关节施以牵张(分离)、强度为Ⅲ级,以患者耐受无痛或轻微疼痛为限,次日,询问患者局部是否疼痛、肿胀等不良反应,及时调整手法及强度,直至关节功能恢复到最佳的活动范围。
(二)锁骨骨折伤后1~3周,肩部固定,主要进行肘、腕、售的屈伸及前臂的内外旋功能练习,可逐渐进行抗阻训练,如果未行内固定术,可用电疗法治疗。伤后3日内,局部用冷疗,4日以后可用:
(1)超短波治疗:双极对置,无热或微热,10~15分钟,每日1次,10日一个疗程;(2)超声波治疗,局部接触移动法,每次15分钟~20分钟,每日一次,10日一个疗程;如果有金属固定物(钢针、钢板),应慎用电疗法治疗。
(3)红外线光治疗:垂直照射患部,以有舒适温热感为准,每次20~30分钟,每日1次,10次为一疗程。
4~6周,可进行肩部的全方位主动功能练习,配合一些器械进行训练,逐渐增加抗阻力训练。8周以后,增加训练的强度,应用关节松动术(同肩关节脱位),改善关节周围软组织的关节囊的紧张度,恢复其柔韧性、伸张度、恢复正常的关节活动范围。
注意在治疗前,用蜡盘制作出的蜡片,做肩关节的局部热敷治疗,以改善局部的血液循环和紧张性,增加关节松动术的效果。
(三)肩锁关节脱位如果不做手术的修复,早期制动是关键,固定4~6周使局部组织自行修复,治疗以物理因子治疗为主,超声波、超短波、光疗均可以。功能练习应该以肘、腕、手为主,防止固定着的肩锁关节活动。经手术修复的肩锁关节,其治疗同锁骨骨折的康复治疗。
第二节肱骨干骨折
一、概述在肱骨外髁颈以下1~2cm至肱骨髁上2cm之间发生的骨折,称为肱骨干骨折,成年人多见。可由直接或间接暴力所引起。常见的有粉碎性骨折,横行骨折,斜行或螺旋形骨折,粉碎性与横行骨折也称“不稳定性骨折”。
由于许多肌肉的附着点均在肱骨上,所以一旦骨折发生,常会因为肌肉的牵拉,导致骨折端移位,外角短缩及旋转畸形,在肱骨中下1╱3后外侧桡神经沟内牵引桡神经,紧贴骨面下行,此处发生骨折,常导致此神经损伤。
二、临床特点伤后上臂立刻出现疼痛、肿胀、皮肤淤血癍、畸形、上肢活动障碍,用手触之有异常活动,骨摩擦感,拍X线片可明确骨折类型、部位和移位方向,如果伴有桡神经损伤,可出现“垂指、垂腕”征,腕关节、各手指掌指关节不能背伸,伸拇指障碍、前臂旋后障碍,手背桡侧半皮肤感觉,特别是虎口区感觉减退或消失。
三、康复评定有明确的肱骨干骨折的外伤史,已经过手法整复,外固定或钢板内固定,髓内针固定手术病史,有伤后X线片及术后的X线片或近期的X线片。
伤后3周以内,肩关节不会发生较严重的活动障碍,肌肉萎缩不明显,肌力可达Ⅳ级,肩部固定4~6周,肩关节可发生运动障碍,肌力下降,肌肉萎缩明显,常累及肘关节活动受限。
骨折累及桡神经,伤后即可出现“垂腕、垂指”征及手背部桡侧半皮肤感觉异常或消失。肌电图检查,可明确诊断损伤的部位和程度检查局部皮肤是否正常,有无破溃、窦道畸形、是否肿胀、压痛,有无异常活动。
1.肌电图检查,可明确诊断损伤的部位和程度。2.检查局部皮肤是否正常,有无破溃、窦道畸形、是否肿胀、压痛,有无异常活动。3.用软尺测量,上臂、前臂肌肉的周径(与健侧对比测量更好)。
4.手法肌力检查三角肌、背阔肌、胸大肌、肱二头肌、肱三头肌。5.关节活动度检查,用量角器侧肩关节、前屈、后伸、外展、内收的活动度及上臂的内、外旋(内旋80°、外旋90°),肘关节的伸、屈度(伸0°、屈150°)。
四、康复治疗骨折经钢板或髓内针等内固定手术后,1周内主要是休息、制动,有利于组织的修复,可以进行手指的屈伸指练习;腕关节的背伸、屈曲练习;上臂前臂肌群的等长收缩练习;局部可做红外线或紫外线光疗,使局部血液循环加快起到消炎、消肿、促进切口愈合的作用。
2~3周,站立位,主动耸肩练习10~20次,肩关节放松自然下垂,10次为1组,持续30秒;做胸上肌、背阔肌群收缩练习;三角肌保护性的无阻力收缩练习,持续时间及次数由治疗师自行掌握,以无疼痛为限。
肩部的摆动次数练习,10次1组,做2~3组为宜;增加前臂的内外旋度练习,10次1组,做2~3组;肘关节可做屈伸功能练习,主动收缩为主,不增加阻力,以患者感觉疲劳为限。
4~6周,在上述练习的基础上,增加肩、肘、腕的抗阻力练习,加强前臂的内外旋功能训练。
6~8周,患侧上肢自然,以肩关节为轴心,做主动全旋练习,借助肋木,高吊、滑轮、墙拉力器,橡皮带、体操棒等器械进行功能练习。如果出现肩肘关节的功能障碍,则采用关节松动术进行康复治疗,手法同肩关节脱位,即可达到满意的疗效。
由于肱骨有内固定物,可采用蜡疗:1.盘蜡法,置于肩、肘、腕及局部,每日1次,每次20~30分钟,15天一疗程;2.光疗:红外线、紫外光线局部照射。慎用电疗等物理治疗手段,在肩、腕关节或经手法复位的,可用干扰电治疗或超声波、超短波治疗等方法促进骨愈合功能恢复。
未经手术内固定,采取手法复位外固定的肱骨干骨折相对来讲,制动的时间要长一些,其稳定性也不能等同内固定,2周后可做手、腕的伸屈主动练习,配合作业治疗,增强手肌的灵活性。
4~6周以后,做三角肌、背阔肌、胸大肌、肱二头肌、肱三头肌的无阻力自主活动练习,手、腕可做抗阻力练习;8~12周,进行全方位的上肢肌力功能训练,由于制动时间长,往往易发生肩、肘关节功能障碍,虽经康复治疗,肩、肘关节活动范围恢复正常时间也相对要长。
合并有桡神经损伤,应该加强伸指、伸腕肌的功能训练,辅助腕、手功能位支具佩戴,和经皮神经电刺激疗法或神经肌肉电刺激疗法(低频脉动电流)。
每日1次,10次一疗程,2~3个月做一次肌电图检查,评估神经的生长速度和肌肉功能恢复的情况。神经损伤的病人禁忌浸蜡治疗,防止烫伤。
第三节肘部骨折与脱位
一、概述(一)肱骨髁上骨折肘部骨折最常见的是肱骨髁上骨折,即肱骨干与肱骨髁交界处发生的骨折。多为间接暴力引起,常发生在10岁以下儿童,往往在跌倒时,用手支撑外力,由前臂上传,加之身体前倾产生的剪力,而在骨皮质与骨松质交界区的特殊结构处发生骨皮质断裂。
根据肘关节受伤时的体位不同而分为伸直型(肱骨近折端向前下移位,远折端向后上移位),屈曲型(肱骨近折端向后下移位,远折端向前移位),伸直型常合并有肱动脉正中神经损伤,成人的肱骨髁上骨折常因直接暴力所致的粉碎性骨折多见。
(二)肘关节脱位肘关节脱位多发生于青少年,是常见的脱位之一,发生率仅次于肩关节脱位。往往在跌倒时,暴力通过手掌达肘关节过度伸直,其冲击力使肱前肌及肘关节囊撕裂,部分韧带损伤,尺骨鹰嘴突后移,形成肘关节后移位,重度后移还有可能造成正中神经、尺神经损伤。
二、临床特点(一)肱骨髁上骨折常有局部外伤或患儿跌倒外伤病史,肘部疼痛、肿胀、皮肤瘀癍或张力性水泡,肘部向后突成半屈位,局部压痛明显,手触之有骨擦音及骨折端,严重的屈曲型骨折,折端可能穿透皮肤,外磨形成开放性骨折。
X线片检查可确诊骨折的类型,移位的程度等。还要注意手的颜色变化,感觉及运动功能的改变,脉搏的跳动情况,考虑是否合并了肱动脉和正中神经损伤。
(二)肘关节脱位1.有手着地跌到的外伤史。2.肘关节处于半伸位不敢运动,患处肿胀。3.局部触痛明显,肘后空虚,有凹陷。4.肘后三角关系完全破坏。5.X线片可了解脱位的情况。
三、康复评定(一)肱骨髁上骨折有明确的外伤史,已经过了手法复位,外固定或手术内固定的手术史,有伤后的临床诊断,明确骨折征象的X线片和术后及近期X线片,长时间固定后引起肩肘关节功能障碍,肌肉发生不同程度萎缩。
合并有正中神经损伤,可出现拇外展功能障碍,大鱼际肌肉萎缩,掌侧拇、食、中指腹及环指桡侧半皮肤感觉异常或消失等症状。
(二)肘关节脱位肘关节脱位已经在临床复位和固定,局部可以有肿胀、疼痛、活动受限,有复位前后的X线片。
四、康复治疗(一)肱骨髁上骨折骨折经手法复位外固定或手术内固定后1周,要注意肘关节的固定(外固定要确实,但一定要注意局部和前臂的皮肤肿胀情况,手指的颜色及感觉)和制动。
可以做手指的屈、伸、腕关节的屈伸、背伸练习。伸直型可加强肱二头肌,屈曲型做肱三头肌的等长收缩练习,旋前园肌、旋后肌的等长练习依据情况而定。
局部可行蜡疗盘蜡法,紫外线光治疗,未做内固定可做超短波治疗,以促进消炎,切口愈合,消除水肿的作用。
2~4周(1)肩关节的前屈、后伸、外展、内收功能练习,以主动为主,辅以部分抗阻训练。(2)肱二头肌、肱三头肌的等长收缩练习;(3)手、腕的伸、展、抗阻练习和旋前园肌、旋后肌的抗阻练习。(4)辅以物理及光治疗和作业治疗。
4~8周手术内固定及小儿骨折可去除外固定,除继续上述功能训练外,主要进行肱二头肌、肱三头肌的等长训练,促进肘关节的功能恢复。手法复位的小儿患者可在4周后去除外固定行功能训练,成人至少在6周以后方可功能训练。
在训练前要拍X线片,检查骨愈合的情况,防止出现因骨愈合不佳而产生的移位或骨不连。可以辅助蜡疗、光疗、电疗(无金属固定物处或手法整复的骨折)、作业治疗等。
8~12周(1)可行患肢的全方位功能训练,辅助吊轮、墙拉力器、肋木,肩腕关节训练器、橡皮带等器械进行练习。伸直型侧重恢复屈曲功能,屈曲型着重恢复伸直肘关节功能,物理治疗同时进行。
(2)伤后未经功能康复的病人,会出现程度不同的肩、肘、腕关节的功能障碍,特别注意来诊前是否因肘关节伸屈功能障碍,而采取过“粗暴”的伸、屈肘关节练习。
(3)立即拍肘关节的X线片,如果在骨折周围组织内有一片白色云雾状阴影,密度较深或有骨样密度,局部肿胀,触之硬韧感,关节运动障碍明显,即可提示骨化性肌炎已经发生。
(二)肘关节脱位经过复位的肘关节因为有关节囊及周围组织的损伤,愈后很难恢复到正常范围,康复治疗特别重要。复位后1周,肘关节制动,肩、腕、手关节主动练习,局部可行光疗、电疗及蜡疗。
2~3周肩、腕、手的抗阻力练习;肱二头肌、肱三头肌的等长收缩练习;继续辅助物理因子治疗,可以作业治疗,,提高日常生活能力。
3~6周(去除外固定后)(1)肘关节主动屈伸功能训练。(2)前臂的旋转练习及上述的抗阻力练习。(3)辅助吊轮、墙拉力器、橡皮带等器械进行功能训练。
(4)物理因子治疗。(5)关节松动术应用,手法要轻柔,力量过大的强制性伸肘会导致周围组织出血渗出,严重可发生骨化性肌炎,造成肘关节不可逆的强直性改变。
第四节前臂骨折
一、概述前臂由尺骨、桡骨共同组成支架,连接肱骨及腕骨,有较好的旋转功能,腕和手的伸、屈肌肉,肌腱均在前臂。日常生活和社会活动极易造成损伤,尺桡骨骨折,尺骨远端骨折是最常发生的骨折。
一旦骨折,往往造成部分或全部收的功能丧失,尤其是尺桡骨双骨折,骨折常发生在不同平面上,在肌肉的牵拉下,折端移位明显,手法复位十分困难。
二、临床特点(一)尺桡骨干双骨折尺桡骨干双骨折可因直接暴力或间接暴力所致,青少年多见。伤后前臂肿胀、疼痛,活动明显受限,严重的前臂畸形,局部压痛,可触及骨擦感及骨折端,拍X线片可以明确骨折的部位、类型及移位的程度。
(二)桡骨远端骨折桡骨远端骨折,多因跌倒时手撑地所致,直接暴力也可发生。折端常发生在桡骨远端2~3cm范围内松质骨内,也称Colles骨折,多发于中老年,女性多于男性。
伤后腕部疼痛、肿胀,局部瘀癍,关节活动障碍,可见有枪刺状畸形等。伤处可触及骨擦感,前臂旋移受限,X线片检查可清楚了解骨折情况。
(一)尺桡骨干双骨折1.已经过临床医生手法复位或手术内固定处理。2.请患者提示伤后及复位或手术内固定术后的X线片。三、康复评定
3.局部皮肤是否红肿,皮肤瘀斑有无破溃及畸形。4.测量肌肉周径,测定肌力等级。5.肩、肘、腕、手关节活动度的测量。6.有神经损伤应做相关运动、感觉的检测。
(二)桡骨远端骨折评定同尺桡骨干双骨折,着重在腕关节的屈曲、背伸、旋前和旋后的功能评定。
四、康复治疗(一)尺桡骨干双骨折手法复位或手术内固定术后1周内,以制动为主,特别手法复位的要经常检查,外固定情况防止松动,导致畸形愈合。
手、腕可行主动屈、伸活动,不要做旋转练习,局部光治疗或超短波治疗(无金属固定物),注意手指的血循环及感觉变化,防止骨筋膜室综合症的发生。
2~3周肩关节伸屈、外展、内收功能练习,肘关节及腕手关节主动功能练习,(手法复位的功能练习可适当延后进行)前臂的旋内、旋外练习,要轻柔进行。
4~6周增加肩关节和腕、手关节的抗阻力训练,自主的前臂内外旋功能练习,内固定手术的可去外固定物,通过器械进行训练,行作业治疗,增加日常生活能力训练。
7~9周去除外固定后进行肩、肘、腕、手关节的功能练习,着重训练前臂的内外旋功能训练,可借助器械和抗阻力训练,增加作业治疗,提高日常生活能力,有肩、肘、腕、手功能障碍(外地转诊未经过早期康复训练的)可做具体关节松动术治疗和作业治疗,辅助物理因子治疗。
(二)桡骨远端骨折1周内(手法复位或术后)局部制动,辅助光、电治疗(无金属固定物),肩、肘关节主动功能练习。2~4周增加肩肘关节抗阻力训练,手指伸、屈功能练习,局部物理因子治疗。
4~6周去除外固定,增加肩、肘关节抗阻力练习,开始做腕关节的屈伸功能练习,局部蜡疗、光、电治疗和作业治疗。
6~8周除上述治疗外,增加前臂旋转功能练习,并逐渐增加抗阻力训练。有严重腕关节功能障碍的需行关节松动术治疗。