是什么
看一个康复患者做动作,外行问”他做得好不好”,内行问五个问题:他完成了什么(Function)、他还有多少本钱(Capacity)、他是怎么做到的(Strategy)、这付出多大代价(Load)、他还有多少余量(Reserve)。五轴画像就是把这五个问题的答案各自用可测量的指标写出来,拼成一张完整的患者功能快照。它的关键纪律是:每个轴只回答自己的问题,不许越界——运动学数据说他”策略变了”,就不能顺口说”他腰椎负荷增加 20%”。
这张快照在整条管线中的位置:
Raw Movement Data(原始运动数据)
↓ 测量与处理(M16–M20:信号→特征)
Biomechanical Features(生物力学特征)
↓ 本文件:按五个轴归组
Functional Profile(功能画像)
Function / Capacity / Strategy / Load* / Reserve
↓ 参照比较(M29b:Self/Contralateral/Normative/Task/Demand)
Reference Comparison(参照比较)
↓ 机制推理(M31)
Mechanistic Hypotheses(机制假设,复数,带证据等级)
* Load 轴规则:没有动力学数据时必须显式标注 Load inference limited,不许用运动学数据冒充负荷结论。
五轴的分工逻辑:
| 轴 | 回答的问题 | 角色 |
|---|---|---|
| Function | 患者完成了什么? | 结果 |
| Capacity | 患者拥有多少运动能力? | 资源 |
| Strategy | 患者如何完成任务? | 资源的用法 |
| Load | 任务给身体带来多大负荷? | 代价 |
| Reserve | 距离能力边界还有多远? | 余量 |
如何应用
Axis 1 — Function(功能)
回答:患者完成了什么?
| 指标 | 中文 | 知识来源 |
|---|---|---|
| Task completion | 任务完成(是/否,完成质量分级) | M13_定性分析流程 |
| Task time | 任务用时 | M02_线性运动学 |
| Repetition | 重复次数 | M26_步态综合案例 |
| Walking speed | 步行速度 | M26_步态综合案例 |
| Step length | 步长 | M26_步态综合案例 |
| Cadence | 步频 | M26_步态综合案例 |
| Functional ROM | 功能性关节活动范围 | M02_线性运动学、M06_角运动学 |
| Success rate | 成功率 | M13_定性分析流程 |
边界:Function 只描述结果,不解释原因;Function 正常 ≠ 没问题(患者可以靠代偿策略完成功能任务,Strategy 轴才暴露这一点);功能指标是任务依赖的,离开任务描述就没有意义。
Axis 2 — Capacity(能力)
回答:患者拥有多少运动能力?
第一阶段(运动学/简单动力学可获得):
| 指标 | 中文 | 知识来源 |
|---|---|---|
| ROM | 关节活动范围(最大可达,非功能性) | M06_角运动学 |
| Peak velocity / acceleration | 峰值速度 / 峰值加速度 | M02_线性运动学 |
| Movement speed | 运动速度 | M02_线性运动学 |
| Jump height | 跳跃高度 | M04_功_功率_能量 |
| Repetition capacity | 重复能力 | M26_步态综合案例 |
设备允许时加入:力/功率、峰值力(M21_力台与链段模型、M22_关节功率与能量流)、RFD 力发展速率(M11_肌肉力学_力长力速曲线)、冲量(M03_冲量与动量)。
边界:Capacity 测的是最大可做,Function 测的是实际所做——两者必须分开测;日常任务表现正常的患者可能已经没有余量,这正是 Reserve 轴要算的账。ROM 作为 Capacity 指标指最大可达范围,与 Function 轴的 Functional ROM(任务中实际用到的范围)不是同一个数,词典中须分列(M30_Metric_Dictionary)。
Axis 3 — Strategy(策略)⭐ 第一阶段最核心的一轴
回答:患者如何完成任务?
| 指标 | 中文 | 知识来源 |
|---|---|---|
| Joint angles | 关节角度(含时序) | M06_角运动学、M23_3D变量与事件检测 |
| Segment angles | 节段角度 | M06_角运动学 |
| ROM used / Angular velocity / acceleration | 任务中实际使用的范围、角速度、角加速度 | M06_角运动学 |
| Trunk inclination | 躯干倾斜角 | M08_案例_深蹲力学链 |
| Pelvic motion | 骨盆运动 | M08_案例_深蹲力学链 |
| Knee valgus/varus | 膝外翻/内翻角 | M23_3D变量与事件检测、M28_Krosshaug2007_落地机制 |
| Hip-knee-ankle coordination | 髋膝踝协调 | M08_案例_深蹲力学链 |
| Movement timing / sequencing | 运动时序 / 节段启动次序 | M23_3D变量与事件检测、M22_关节功率与能量流 |
| Inter-limb asymmetry | 肢体间不对称性 | M26_步态综合案例 |
| Movement variability | 运动变异性 | M18_集合平均与归一化、M25_肌骨建模与平衡控制 |
边界:Strategy 是机制推理的主入口——同样完成深蹲,“躯干前倾多、髋主导”与”膝主导”是两种策略,对应不同的负荷分布假设;但策略差异本身只是观察,机制假设必须走 M31_机制推理框架 的鉴别流程,不许”膝盖前移 = 膝盖压力大”式单指标跳跃。策略无绝对优劣(代偿可能是当前约束下的最优解),系统只描述与比较,评价留给临床者。测量方法决定策略结论的层级:肉眼观察只能支撑低等级结论(膝屈曲角肉眼平均低估约 19°,M28_Krosshaug2007_落地机制)。
Axis 4 — Load(负荷)
回答:任务给身体带来多大负荷?
有动力学设备时:GRF 地面反作用力(M21_力台与链段模型)、COP 压力中心(M21b_COM与COP)、Loading rate 负荷率(M15_过用损伤与应力)、Joint moment 关节力矩、Joint power 关节功率(M22_关节功率与能量流)、功(M04_功_功率_能量)。
边界(全系统最重要的一条红线):
不要假装运动学可以直接告诉你组织负荷。
- 无动力学设备时,Load 轴必须标注
Load inference limited,画像在这一轴留空而不是编造。 - 例:观察到”躯干前倾增加”,合法的结论只是**“运动策略发生改变”**(Strategy 轴);说”腰椎负荷增加 20%“需要模型和证据支持(M25_肌骨建模与平衡控制 的正向动力学路径),否则越界。
- 即使有 GRF,GRF 也不是组织负荷:GRF → 关节力矩需要逆向动力学 + 环节参数(M20_人体测量学与环节参数),关节力矩 → 组织受力还需要肌肉分配模型——每一步都要标注证据等级(M31)。
- 负荷的临床意义是负荷 vs 耐受(M27_Bahr2005_损伤机制):脱离组织耐受谈负荷数字没有意义,这条账在 Reserve 轴结算。
Axis 5 — Reserve(储备)
回答:距离能力边界还有多远?
| 指标 | 中文 | 知识来源 |
|---|---|---|
| Capacity / Demand | 能力/需求比 | 概念框架(M09_应力应变与组织力学 的安全系数思想) |
| Fatigue-related change | 疲劳相关变化 | M12_神经控制与运动单位 |
| Movement deterioration | 动作质量随重复/时间的退化 | M26_步态综合案例 |
| Repetition-to-failure | 力竭重复次数 | M11_肌肉力学_力长力速曲线 |
| Variability / Within-session consistency | 跨试次变异 / 次内一致性 | M18_集合平均与归一化 |
远期目标:发展为真正的 Functional Reserve Index(功能储备指数)。
边界:Reserve 是派生轴——每个指标都是其他轴指标的比较或变化率,不能脱离原始测量凭空产生;Demand 来自 M29b 的 Demand 参照,不是拍脑袋的标准;疲劳相关变化必须控制测量条件(M16_测量描述分析评估分层),否则退化可能只是测量噪声。单次测量无法评估储备——数据采集协议必须包含多次/多时段测量。
五轴联动:一个完整的读图示例
以 ACL 术后患者单腿落地为例(数据形态参照 M28_Krosshaug2007_落地机制):
- Function:能完成单腿落地跳,10 次全部成功。
- Capacity:患侧膝 ROM 差健侧 8°,单腿跳远为患侧 82%。
- Strategy:触地时膝屈角偏小、躯干向健侧倾、落地时动态外翻角偏大、左右不对称明显。
- Load:只有视频,无测力台 →
Load inference limited。 - Reserve:连续 10 次中后 5 次膝屈角进一步减小(疲劳相关变化),变异性增大 → 储备可疑偏低。
→ 这张画像交给 M29b_五维参照框架 做五维比较,再交给 M31_机制推理框架 产出鉴别机制假设(如:股四头肌力量不足 vs 疼痛回避 vs 神经肌肉控制缺陷——复数假设,非单一诊断)。
系统红线清单
| # | 红线 | 出处 |
|---|---|---|
| 1 | Function 只描述结果,不解释原因 | 本文件 |
| 2 | Capacity(最大可做)≠ Function(实际所做),分开测量 | 本文件 |
| 3 | 策略差异是观察不是机制;禁止单指标跳到单一诊断 | M27_Bahr2005_损伤机制 |
| 4 | 无动力学数据时 Load 轴标注 Load inference limited,留空不编造 | 研究计划 + 本文件 |
| 5 | GRF ≠ 关节力矩 ≠ 组织受力,每步转换标证据等级 | M21_力台与链段模型、M25_肌骨建模与平衡控制 |
| 6 | 负荷必须对照组织耐受才有意义(负荷-耐受判据) | M27_Bahr2005_损伤机制 |
| 7 | Reserve 是派生轴,不脱离原始测量 | 本文件 |
| 8 | 测量方法决定结论层级;肉眼观察只能支撑低等级结论 | M28_Krosshaug2007_落地机制 |
| 9 | 系统只描述与比较,临床评价与决策留给人类 | M16_测量描述分析评估分层 |
与输出格式的对应(Patient Functional Profile 前 5 节)
| 报告节 | 对应轴 | 内容 |
|---|---|---|
| 1. Functional Status | Function | 当前完成能力 |
| 2. Capacity | Capacity | 当前运动能力 |
| 3. Movement Strategy | Strategy | 主要运动策略 |
| 4. Load Pattern | Load | 可测得的负荷特征(或 Load inference limited) |
| 5. Reserve | Reserve | 当前功能储备 |
第 6 节 Reference Comparison 由 M29b_五维参照框架 填充;第 7–9 节(机制假设、证据等级、What We Don’t Know)由 M31_机制推理框架 定义。
与其他模块的关系
- 上游:M26_步态综合案例(三案例的画像示范)、M27_Bahr2005_损伤机制(Observation ≠ Mechanism 与负荷-耐受判据)、M28_Krosshaug2007_落地机制(方法封顶);各轴指标的力学与测量知识来自 M01–M25 全部模块。
- 下游:M29b_五维参照框架(画像指标是比较的输入)、M30_Metric_Dictionary(每个指标的三层”户口本”)、M31_机制推理框架(画像是机制推理的唯一输入)。
- 接口约定:M29 定义数据结构(五轴),M29b 定义比较规则,M31 定义推理规则——三份文档共同构成项目的核心框架。
上一模块:M28_Krosshaug2007_落地机制|配套文件:M29b_五维参照框架|下一模块:M30_Metric_Dictionary