运动学肌肉运动学.ppt

肌肉运动学 一 骨骼肌的结构 肌肉类型 一 概述 1 骨骼肌的一些基本信息人体最丰富的组织 占总体重的40 45 骨骼肌600多块 大约不到80对骨骼肌即可完成大多数动作 二 骨骼肌的组织结构 1 骨骼肌组织结构 1 肌外膜 2 肌肉 收缩元素 被限制在结缔组织网络内肌束膜纤维束肌内膜肌纤维肌原纤维 收缩成分 肌球蛋白 粗 肌动蛋白 细 2 骨骼肌的特征 肌纤维伸展性弹性收缩性肌腱或筋膜粘弹性非收缩性 3 骨骼肌纤维排列方式 1 肌纤维平行排列 与肌肉的纵轴线平行纵向 缝匠肌方形或四边形 菱形肌三角形或扇形 胸大肌梭形或纺锤形 肱二头肌 2 纤维羽状排列 与肌肉的纵向轴线成成一角度单羽状 拇长屈肌双羽状 股直肌 背侧骨间肌 多羽状 三角肌的中间纤维 羽状肌排列 在同一空间 横截面 能排列更多的肌纤维 羽状肌角度的效果羽状肌的角度越大 肌纤维效应传递到肌腱越小 随肌纤维中的张力逐渐增大 羽状肌的角度增加 4 骨骼肌类型慢肌纤维 I型 因为血供丰富 呈红色 收缩时 缓慢达到峰值 耐疲劳 快肌纤维 IIA型 因为血液供应少 呈苍白色 收缩时 迅速达到峰值 容易疲劳 中间纤维 IIB型 肌小节排列特点 排列形式平行串联交错组合 作用结果力叠加位移叠加力和位移的变化 二 骨骼肌的功能 肌的功能 收缩功能运动支撑维持姿势保护身体产热 一 骨骼肌功能状态指标 运动单位概念 运动神经元及其所支配的全部肌纤维合称一个运动单位 一 肌功能状态的指标 1 肌力2 快速力量3 肌耐力4 肌张力 1 肌力 1 肌力概念又称最大力量 是肌收缩时所表现出来的能力 以肌最大兴奋时所能负荷的重量来表示 肌力体现肌主动收缩或对抗阻力的能力 反映肌最大收缩水平 2 影响肌力的因素 1 肌肉生理横断面 肌力与之成正比 2 肌的初长度 适宜的长度决定肌的肌力 3 运动单位的募集 运动单位数量越大 肌力越大 4 肌纤维走向与肌腱长轴的关系 5 杠杆效率 2 快速力量 1 概念快速力量是肌或肌群在一定速度下所能产生的最大力量的能力 快速力量组成起动力量爆发力量 通常称爆发力 制动力量 爆发力 爆发力是指在最短的时间内发挥肌力量的能力 采用最大力量与达到最大力量的时间之比评定爆发力是由肌力量和肌收缩速度两个因素决定的 最大力量是基础 收缩速度是爆发力关键 3 肌耐力 又称力量耐力 是指肌在一定负荷条件下保持收缩或持续重复收缩的能力 反映肌持续工作的能力 体现肌对抗疲劳的水平 4 肌张力 肌张力 是肌在安静时所保持的紧张度 肌张力与脊髓牵张反射有关 受中枢神经系统的调控 肌张力评定 通过被动运动感知处于放松状态的肌的阻力程度进行评测 以评判主动肌与拮抗肌群间 或互为拮抗剂 的收缩与舒张活动有无失衡 或是否协调 肌张力异常 1 肌失神经支配 如脊髓损伤 2 调节功能障碍 如脑损伤 的结果 肌张力增强 肌张力减退 肌张力增强典型状态肌痉挛肌强直 肌张力减退常见的表现形式软性瘫痪 二 肌肉功能 收缩 1 收缩定义肌纤维产生张力 导致肌肉缩短 维持长度或延长的行为 2 收缩机制 细肌丝滑动机制肌小节主动缩短 肌动蛋白相对于肌球蛋白移动 通过肌球蛋白上的横桥摆动产生收缩力 融合现象和强直收缩 当连续刺激引发的机械性反应与前次反应叠加时 称为融合现象 当肌肉的收缩融合并维持在最大张力时 称为强直收缩 3 收缩方式 1 按骨骼肌收缩时肌肉长度变化分类1 向心收缩 缩短收缩 2 离心收缩 拉长收缩 3 等长收缩 静力性收缩 3 收缩方式 1 向心收缩 缩短收缩 定义 肌肉收缩 整个肌肉长度缩短在日常活动中 如果重力是唯一作用于人体的外部力量 收缩肌肉向心收缩 抵抗重力运动 例子 仰卧起坐坐起的过程中 腹部肌肉向心收缩俯卧撑撑起的过程中 肱三头肌向心收缩 在上楼时 股四头肌向心收缩 2 等长收缩 静力性收缩 定义 肌肉收缩 肌肉长度保持不变等长收缩时 关节角度保持不变等长收缩过程中 没有运动 不做功运动形式 固定体位 维持姿势 肌紧张 3 离心收缩 拉长收缩 定义 肌肉收缩 肌肉的长度增加 在日常活动中 如果重力是唯一作用于人体的外部力量 骨骼肌收缩的结果是对抗重力 例子 在仰卧起坐下降过程中 腹部肌肉收缩是离心收缩 下楼梯时 股四头肌收缩是离心收缩 肌肉收缩的不同类型的比较 2 根据肌肉张力的变化分型 1 等张收缩2 等速收缩 2 根据肌肉张力的变化分型 1 等张收缩定义 在整个肌肉收缩过程中 肌肉张力不变 但在活体很少见到 一般地 临床使用等张收缩 并且涉及肌肉收缩 导致关节在一定范围内运动 即使阻力保持不变 由肌肉产生的张力在运动过程中是可变的 因为在整个运动过程中 力臂是变化的 在整个运动过程中 对抗重力的肌力可变的 2 等速收缩定义 肌肉收缩时所发生的运动速度是恒定的不使用特殊的机器 等速测力 就不会发生在活体中 伴随阻力的调节 运动速度相等 三 肌力的产生及影响因素 1 肌力的产生 肌纤维的力学模型收缩成分 肌动蛋白和肌球蛋白横桥结构并联的弹性成分 肌肉结缔组织 如肌外膜 肌束膜 或肌内膜串联的弹性成分 肌腱内的结缔组织 2 影响因素肌肉所能产生的总肌力受机械特性的影响 可以从以下几个描述 1 长度 张力的关系 2 负荷 速度的关系 3 张力 时间的关系 4 骨骼肌结构的影响 5 预牵拉的影响 6 温度的影响 7 疲劳的影响 1 长度 张力关系 张力随受刺激时肌肉长度的变化而变化 肌节处于静息初长度时肌肉产生的张力最大 因为这时肌丝相互重叠得最充分而且横桥的数量最多 如果肌节拉长 张力就会降低 肌丝间的接触少 肌节的长度为3 6um时 肌丝间几乎没有重叠 所以不能产生主动张力 肌节的长度小于静息初长度 主动张力就会降低 因为细肌丝过度重叠至肌节的另一端 从而限制向相反的方向运动 实际中整块肌肉做等长或强直收缩时 长度 张力关系必须考虑产生张力的主动成分 被动成分 被动张力的产生是由肌肉长度超过静息长度时 并联和串联的弹性成分产生 大多数单关节的肌肉并没有被牵拉到被动张力起主要作用的程度 多关节肌相反 如屈膝时腘绳肌产生的张力显著降低 相反 屈髋伸膝关节时 腘绳肌被动牵拉 产生的被动张力之高足以肌肉被过度拉长 2 负荷 速度关系 肌肉向心收缩和离心收缩的速度与恒定的负荷之间存在一定的关系向心收缩时缩短的速度与所受外界负荷呈反比例关系 当外界负荷为0时 肌肉缩短速度最快当负荷与肌肉的最大张力相等时 肌肉缩短的速度为0 这时作等长收缩 离心收缩时负荷 速度关系呈正比例关系 3 张力 时间关系 肌肉产生的张力与收缩的时间呈正比 收缩的时间越长产生的张力越大 直到产生最大张力 肌肉收缩成分产生的张力有足够的时间通过平行排列的弹性成分传到肌腱 4 骨骼肌构造的影响 肌节的串联或并联的影响肌节呈串联肌原纤维就会拉长 肌节并联肌原纤维的横截面积就越大 肌肉产生的张力与肌肉的横截面积呈正比 肌肉收缩的速度和范围与肌肉的长度呈正比 肌纤维较短而横截面较大的肌肉有利于产生力 肌纤维较长的肌肉收缩范围更大速度更快 5 预牵拉的影响 肌肉在向心收缩状态下继续收缩所做的功比等长收缩状态下收缩所做的功大 因为弹性成分在收缩时被牵拉储存的弹性势能 还由于收缩成分中储存的能量 6 温度的影响 加快快肌纤维膜传到的速度 增加刺激的频率以及有助于肌力的产生 肌肉中的代谢反应的酶反应性升高 提高收缩效率 增高弹性成分中胶原的弹性加强肌腱 肌肉的延展性 7 疲劳的影响 肌肉的收缩和舒张依赖于ATP的生成 若ATP的生成速率高于肌肉的收缩速率 三 肌肉内结缔组织的功能 为肌肉提供总体框架 产生被动拉力对抗伸展 传递力量到骨骼和跨越关节 三 肌肉工作方式分析 一 肌的协同 肌的协同作用 任何一个动作都不是单一肌独立完成的 需要一组肌群的协作才能实现 肌的分类 依据功能作用 原动肌拮抗肌固定肌中和肌 原动肌 原动肌 产生关节运动或维持一个静态姿势的肌肉 主动肌 起主要作用者称为主动肌 副动肌 协助完成动作或仅在动作的某一阶段起作用者称为副动肌 向心 等长 or离心 拮抗肌拮抗肌 与原动肌作用相反的肌群 在主动肌的相反方向收缩 被动拉长或缩短 调节由原动肌引起的运动 原动肌和拮抗肌可互为拮抗肌 中和肌中和肌 其作用为抵消原动肌收缩时所产生的一部分不需要的动作 与原动肌一起收缩的肌肉固定肌 将原动肌定点所附着的骨固定的肌 稳定相关关节的近端部分中和肌 排除不必要的运动 二 骨骼肌工作分析 1 名称术语 1 起点 止点靠近身体正中面或颅侧的一端为起点 另一端为止点 2 动点 定点 肌肉工作时 运动明显的一端 称为动点 另一端为定点 肌肉收缩时 定点在近侧端称为近固定 定点在远侧端叫远固定 一般用于四肢 3 近固定 远固定 4 上固定 下固定 无固定肌肉收缩时 定点在上的称为上固定 定点在下的称为下固定 两端都不固定称为无固定 用于头颅和躯干 2 协同收缩 任何动作的完成不是一块肌肉起作用 而是多块肌肉共同完成的 有些肌肉起原动机 主动机 副动肌 的作用 有些肌肉起中和肌的作用 有些肌肉起拮抗肌的作用 还有的可以起固定肌的作用 协同收缩 原动肌和拮抗肌同时收缩导致关节接近 3 多关节肌肉的动作 单关节肌肉与多关节肌肉比较单关节肌肉 肌肉仅跨越一个关节 例如肱肌 肱二头肌短头 双关节肌肉 肌肉跨越两个关节 如肱二头肌长头 腓肠肌等 多关节肌肉 肌肉跨越一个以上的关节 例如 中指屈肌 中指伸肌等 多关节肌主动不足多关节肌作为原动肌工作时 其肌力充分作用于一个关节后 就不能再充分作用于其他的关节 这种现象叫主动不足例子 握紧拳头屈腕当多关节肌收缩到一个较短的位置时 主动肌收缩张力显著减弱 即 在长度张力曲线的峰值的下降部分的肌肉收缩 多关节肌被动不足多关节肌作为对抗肌出现时 已在一个关节处被拉长后 在其他的关节处再不能被拉长的现象 叫多关节肌被动不足例子 当腕关节屈曲时 手自动打开 与膝关节屈曲相比 当膝关节伸时 踝关节背屈困难 注 腕关节充分屈曲致握力完全不足是因为中指屈肌主动不足和中指伸肌被动不足 1 概念肌拉力线 肌肉合力作用线 肌拉力线的确定方法 从肌肉的动点中心到其定点中心作一直线来表示 4 肌拉力线与关节运动轴关系分析 A肌肉拉力线从关节的额状轴前方跨过 肌肉收缩可使该关节屈 反之则伸 2 肌肉拉力线与关节运动轴的关系 B肌肉拉力线从关节的额状轴后方跨过 肌肉收缩可使该关节伸 C肌肉拉力线从关节的矢状轴上方或上外侧方跨过 肌肉收缩可使该关节外展 反之 则内收 D肌肉拉力线顺时针方向绕关节 右侧 垂直轴 肌肉收缩可使该关节外旋 旋后 肌肉拉力线逆时针方向绕关节 右侧 垂直轴 肌肉收缩可使该关节内旋 旋前 四 肌的运动适应机制 1 肌肉重建 肌肉的重建过程与其他骨骼组织类似 比如骨 关节软骨 韧带等肌肉在废用情况下会萎缩 在超过平时活动强度时会肥大 2 废用和固定的影响 肌肉的费用和固定对肌肉产生有害的影响包括耐力和力量的减退微观和宏观的肌萎缩 肌纤维数量和体积缩小 影像有氧和无氧酶的生成 这些有害的影响与肌纤维的类型与固定的时长度有关 肌肉固定在拉长位置时影响较小 固定主要引起 型肌纤维 慢肌纤维 萎缩 其横截面积减小 酶反应能力降低 临床下肢固定可致股四头肌萎缩 且不能通过等长收缩训练恢复 电刺激可以预防固定所致的 型肌纤维体积减小和肌肉氧化酶的活性降低 3 体育运动对肌肉形态结构的影响 1 肌肉的体积增大 2 肌纤维中线粒体数目增多 体积增大 3 肌纤维周围毛细血管增多4 肌肉内化学成分的变化 4 超量恢复原理 运动和运动后肌经历了一个疲劳和恢复疲劳的过程 运动 肌疲劳 生理功能下降 力量 速度和耐力 能源物质下降 ATP 收缩蛋白和酶蛋白 休息与恢复 生理功能 能源物质恢复超过运动前的水平 周期循环 超量恢复是肌运动训练的生理学基础没有疲劳的练习是无效的练习 5 肌的急性适应和慢性适应 影响肌适应的因素 运动形式变化 运动基本要素的变化运动负荷运动时间运动频次 1 肌的急性适应 肌的急性适应可视为运动即刻 短时或运动早期肌的结构和功能变化 运动负荷小 时间短 运动频次低 则肌的结构和功能变化越小 反之则越大 肌的适应与肌自身的结构和功能状态相关 急性适应表现 1 肌ATP 磷酸肌酸和糖元 乳酸 腺甘 6 P G 3 磷酸甘油 快肌纤维中糖元含量的下降比慢肌纤维更快 所需恢复时间也较长 有氧运动慢肌纤维变化显著 无氧运动快肌纤维变化显著 2 肌的慢性适应 表现 肌形态 结构和功能变化A 肌原纤维的蛋白质含量增加 肌横截面积增加 肌力量和力量技能增加 B 肌纤维类型成分改变耐力训练 快肌纤维 慢肌纤维 力量训练 快肌纤维b型 IIb型 IIa型 C 毛细血管改变高负荷 大重复训练 毛细血管增加 高负荷低重复训练 毛细血管增加不明显 受肌纤维增加程度的影响 毛细血管增加时 毛细血管密度不一定明显增加 D 线粒体密度改变运动引起的肌增大与线粒体体积增加密切相关 耐力性运动引起肌增大 E 酶含量与活性改变耐力运动后 有氧代谢酶的含量 活性增大 力量训练后 无氧代谢酶的含量活性增大 F 肌底物水平改变糖原 耐力力量训练均可引起糖原含量的增加 ATP和磷酸肌酸 力量训练的结果 肌肉体积增加 ATP和磷酸肌酸增加 脂质 不同的运动的结果肌脂质的含量无显著差异 肌红蛋白 力量训练降低肌红蛋白含量 耐力训练不能促进其增加 6 肌对物理因子刺激的适应与反应 1 温度温度不同 肌兴奋性不同 受神经系统功能的影响 通常 短暂的冷刺激或热刺激均可使肌的兴奋性和收缩功能增强 长时间的冷刺激或温热刺激有利于痉挛肌的松弛 2 电刺激 临床应用 经皮肤肌电刺激 EMS 被用于治疗运动功能受限的患者 促进反射 止痛 延缓肌萎缩和功能退化 促进功能恢复方面发挥积极作用 在竞技体育领域 如肌电刺激在优秀马拉松和举重等耐力和力量 快速力量型运动员中的应用 肌电刺激原理 1 激发较大运动神经元 动员更多的运动单位 2 增加氧化酶和糖元合成酶 提高肌耐力 3 肌对电刺激的适应性反应受神经因素影响 小结 肌对运动负荷适应性表现在结构和功能方面 超量恢复是肌运动训练的生理学基础 运动基本要素 运动负荷 运动时间 运动频次 肌适应分为 急性适应和慢性适应 五 肌的运动控制与协调 神经适应 肌对不同的运动形式产生适应性的反应与功能变化 肌功能的维持与提高 不仅包括肌自身的形态和结构的适应与调整 产生与之适应的生理和生物化学变化 而且包括神经系统功能对运动的适应性改变 由运动引起的神经系统的适应性变化称为神经适应 一 神经 肌的交互影响作用 人体的随意运动受肌和神经功能的影响 主要影响因素包括 肌的数量 即肌的横截面积 肌的质量 如肌纤维的类型 神经对肌的激活程度 运动单位的募集 1 力与运动单位动员 力取决于动员的运动单位数量及其兴奋频率 运动单位动员的数量越多 频率越高 产生的力就越大 2 神经性驱动与运动单位动员 在力量训练过程中 力量增长初期 随意性神经驱动占主导地位 随后是肌力的增加 肌力的增加是力量增加的决定性因素 3 神经系统对肌的控制 力量取决于相关的肌的数量和质量以及运动单位的动员能力 神经系统对力量训练的适应可以改善肌的中枢命令 脑控制 并能增强某些反射性反应 4 肌神经适应 一侧肢体反复的肌运动 力量训练等 在使该侧肢体肌的力量提高的同时 对侧肢体肌的力量也较前显著提高 促进对侧肢体肌功能恢复 也促进了对侧神经系统功能的改善 这种肌对肌的交互影响 以及肌与神经交互影响作用的本质是神经适应的结果 健侧肢体康复训练的基础 二 肌运动的神经支配和控制 运动肌神经支配和控制的形式有 反射 脊髓随意运动 锥体束的功能不随意运动 锥体外系和小脑系统维持肌张力 保持姿势 肌