肌动学.ppt

1、肌动学,总论,肌动学是近两三年听到的名词，我们有接触过运动学，但似乎也没学多少，肌动学与运动学、动力学还有生物力学之间的关系比较密切，很有必要对他们做一个区分。,运动学,从几何的角度（指不涉及物体本身的物理性质和加在物体上的力) 描述和研究物体位置随时间的变化规律的力学分支。 以研究质点和刚体这两个简化模型的运动为基础，并进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。 质点的运动学：研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征 刚体运动学：还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。,运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和

2、质量等因素的影响。至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。,动力学,动力学是理论力学的一个分支学科，它主要研究作用于物体的力与物体运动的关系。 动力学的研究对象是速度远小于光速的宏观物体，它的研究以牛顿运动定律为基础。,基本内容 质点动力学、质点系动力学、刚体动力学达朗贝尔原理等。 动力学普遍定理： 包括动量定理，动量矩定理、动能定理以及由这三个定理推导出来的其他定理,生物力学 （biomechanics ）,生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。 其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体

3、液的输运等。 生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题。依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。,生物固体力学 生物固体力学是利用材料力学、弹塑性理论、断裂力学的基本理论和方法，研究生物组织和器官中与之相关的力学问题。在近似分析中，人与动物骨头的压缩、拉伸、断裂的强度理论及其状态参数都可应用材料力学的标准公式。但是，无论在形态还是力学性质上，骨头都是各向异性的。,生物流体力学 生物流体力学是研究生物心血管系统、消化呼吸系统、泌尿系统、内分泌以及游泳、飞行等与水动力学、空气动力学、边界层

4、理论和流变学有关的力学问题。,运动生物力学 运动生物力学是用静力学、运动学和动力学的基本原理结合解剖学、生理学研究人体运动的学科。 按照力学观点，人体或一般生物体的运动是神经系统、肌肉系统和骨骼系统协同工作的结果。神经系统控制肌肉系统，产生对骨骼系统的作用力以完成各种机械动作。运动生物力学的任务是研究人体或一般生物体在外界力和内部受控的肌力作用下的机械运动规律，它不讨论神经、肌肉和骨骼系统的内部机制,肌动学,肌动学的英文是Kinesiology。kinen源于希腊语，意为运动，ology是研究、学问的意思，合在一起就是研究人体肌肉运动机制的学问。故名为肌动学。另外，Kinesiology这个词

5、在学界也有其他的翻译， 有翻译为运动机制学、肌肉动力学和运动学的。不同的翻译有不同的背景和考虑。读者看到后知道他们之间是有关系的，同时也有区别,定义： 肌动学（Kinesiology）是研究人体运动机制的学问。也即研究人体运动的基本规律的学问。 谈到运动规律就必须要考虑两个因素：结构（structure）、功能（function）。从结构看动力学关系，从功能看表现。因此，人体解剖学（与结构有关）和人体生理学（和功能有关）自然就成为肌动学的两个基础。,肌动学的体系结构：台湾肌动学学者刘仪女士在她的著作换个脑袋试试看里给出了肌动学的一个发展脉络和框架。,2、肌肉的分类,1、肌肉的生理功能：,肌肉的

6、结构与功能,控制各种关节的活动，借以完成躯体运动、呼吸 动作，保持各种正常姿势以及维持躯体平衡和产热等。,（一）骨骼肌的结构特征：,骨骼肌,肌纤维 (肌细胞),内,纵管系统肌浆网,外肌膜一定节段凹陷形成横管,肌管系统,细胞器,糖酵解酶,肌红蛋白,肌原纤维,粗肌丝,细肌丝,骨骼肌细胞结构最突出特点：含有大量肌原纤维和高度发达的肌管系统。,肌浆,横（T）管与两侧的终末池组成三连管结构,1.肌纤维（细胞）,肌原纤维超微结构： 肌丝： 粗肌丝:肌球蛋白 细肌丝：原肌球蛋白 肌动蛋白、肌钙蛋白,2.肌原纤维的超微结构,三、骨骼肌的收缩机理,1.肌丝滑动学说,由Huxley等50年代提出,骨骼肌的特性,一

7、、骨骼肌的物理特性：,二、骨骼肌的生理特性：,骨骼肌具有延展性、弹性以及粘性等物理特性。,骨骼肌收缩的形式：,1、等张收缩与等长收缩,2、肌肉的单收缩 肌肉受到一次刺激所引起的一次收缩称为单收缩。,3、收缩总和与强直收缩 肌肉受到一连串刺激，若后一刺激落在前一刺激所引起的 收缩的舒张期内，则肌肉不再舒张，而出现一个比前一次收缩 幅度更高的收缩称为收缩的总和。,影响肌力大小的因素,肌肉的生理横断面 肌肉的长度 肌肉收缩前的长度叫初长度。当肌肉发挥最大力量时的初长度称为最佳初长度，肌肉拉到静息状态的1.2倍时，产生的肌力最大。 只有当肌肉收缩时肌肉处于适宜的预先拉长状态才能发挥最大力量。如踢足球前

8、，先将腿后摆，就是为了取得髂腰肌、股四头肌最佳初长度。,肌肉的募集 同时投入收缩的运动单位数量越大，肌力越大。 运动单位：一个脊髓-运动神经元或脑干运动神经元和受其支配的全部肌纤维所组成的肌肉收缩的最基本的单位称为运动单位 。 肌肉的纤维走向与肌腱长轴的关系 一定的成角可以增加肌肉的收缩力。 肌肉的收缩方式与收缩速度 杠杆效率 肌肉收缩力受运动阶段杠杆效率的影响 性别和年龄,肌肉是如何工作的,一、肌肉的协作关系 一个动作的完成，往往需要很多块肌肉参与。 根据肌肉在运动中所起的作用不同，可分为原动肌（主动肌与次动肌）、对抗肌、固定肌等。,原动肌：直接完成某动作的肌肉叫原动肌。其中起主要作用的叫主

9、动肌，起次要作用的叫次动肌。 对抗肌：与原动肌功能相反的肌肉叫对抗肌。 固定肌：将原动肌定点所附着的骨固定起来的肌肉叫固定肌,肌 肉 的 工 作 性 质,动力性工作,静力性工作,二、肌肉的工作性质,肌肉工作时，肌肉的长度发生变化（缩短或被拉长），运动环节发生位置的移动，这种工作叫动力性工作。,肌肉工作时，肌肉长度不变，运动环节不发生位置的移动，维持一定身体姿势，称为静力性工作。,动力性工作,向心工作,静力性工作, 离心工作,支持工作,固定工作,加固工作,（1）向心工作：肌肉在工作时，长度缩短，肌力大于阻力，环节运动方向与肌肉拉力方向相同。（原动肌在运动方向同侧）,例（下图）：前臂负重弯举举起阶

10、段,阻力,肌力,A,B,肌力阻力,（2）离心工作：肌肉工作时，在阻力作用下逐渐被拉长，阻力大于肌力，环节运动方向与肌肉拉力方向相反。（原动肌在运动方向反侧）,例（下图）：前臂负重弯举缓慢还原阶段,阻力,肌力,A,B,肌力阻力,关节的结构与功能,基本结构 -关节面 articular surface 关节软骨 articular cartilage -关节囊 articular capsule （纤维膜、滑膜） -关节腔 articular cavity,辅助结构 -韧带 ligament -关节盘 articular disc -关节唇 Articular labram -滑膜襞 synovi

11、al fold -滑膜囊 synovial bursa,韧带和关节囊 、肌肉与肌腱 、关节软骨,关节囊及韧带是维持关节完整性的附加结构。 肌腱在骨骼和肌肉之间起桥梁作用。 关节软骨是可动关节的主要成分。关节运动时，它与滑膜液使关节表面几乎无摩擦力。,滑膜及滑液,是衬在关节囊里面的、有血管的结缔组织。它并不覆盖关节软骨以及纤维软骨半月板的中央。滑膜的结构分3层:滑膜衬里层或内膜;滑膜下组织;关节囊。 人体膝关节中约有14m1滑膜液，在较小的关节中更少。正常关节内这些少量的滑膜液足以分布在各个滑膜皱袭上，少量的滑膜液集中在关节隐窝。,半月板（纤维软骨 ）,正常时半月板仅见于膝关节、颞下颌关节、远端

12、桡尺关节等。它们由扁平的、三角形的或某些不规则形状的纤维软骨组成，并牢固地附着在纤维囊上，还常附着于邻近的骨质。,软骨下骨、滑囊,软骨下骨的超微结构及生化组成与其他部位的骨质难以区别，但有其特殊性。 滑囊的功能是促进滑动，如肌腱在腔鞘中的运动一样。滑囊使一个组织在另一个组织上产生低摩擦力。,根据关节面的形状，可分下列几种:,屈戊关节（滑车关节）：如指间关节、肘关节 车轴关节：如桡尺近侧、远侧关节 椭圆关节：如桡腕关节、寰枕关节 鞍状关节：如拇指腕掌关节 平面关节：如胸锁关节、腕骨间关节和跗跖关 节 球窝关节：如肩关节、髋关节,关节的分类,运动自由度,一个：车轴关节、圆柱关节、滑车关节 二个：蜗

13、状关节、椭圆关节、鞍状关节 三个：平面关节、球窝关节、杆臼关节,二、关节的生理功能,可动关节活动时所承受的压力大大高于体重的压力，是因为肌肉收缩要使身体在这些关节上达成平衡，而且需稳定这些关节。下肢的主要关节，如髋、膝及踝关节，通常在体重的2.510倍的负荷下发挥功能。上肢的一些关节也同样。此外关节负荷并非固定不变，由于活动是间断的，常常产生动力负荷的高峰。关节运动的特征是迅速开始，又迅速停止。开始活动时，伴有高的压力负荷。值得注意的是，在这样一些可能磨损的力学情况下，绝大部分关节的主要负荷区并无破坏的表现，说明关节的各个部分具有各种保护机制。,韧带、关节囊以及周围肌肉的作用,韧带、关节囊及周

14、围的肌肉保证关节的稳定性。即使关节周围结构都完整，肌肉的完全麻痹也能使其失去稳定性，部分麻痹就会产生明显的功能障碍。肌肉在稳定大的近端关节方面显得更重要，如球窝形的髋和肩关节，它们结构上的稳定性最小。虽说肌肉在小关节的稳定性中也很重要，但是对于腕和足的关节来说，骨的构型以及致密韧带的相互连结对这些关节的稳定性更重要。,关节软骨的作用,传导载荷 吸收震荡 润滑作用 抗磨损,软骨下骨的作用,生理负荷时，软骨下骨变形，因此不负重时，关节内部结构的连接应有轻度的空隙;当它们在负重变形后，关节内部结构的连接将变得合适。软骨下骨的变形，对关节内有效地分布压力是非常重要的。软骨下骨的变形可导致骨小梁的微骨折

15、，随后骨折愈合和重新改造使结构模式改变，以保证其强度最大。软骨下骨的模式实际上反应了关节内压力的分布。若压力局限化时，软骨下骨将硬化和变致密。,半月板或纤维软骨的作用,有半月板或纤维软骨的关节基本上是绞链关节，此类关节有一定的旋转度。为了完成这种类型的运动，关节边缘须绕绞链转动。半月板充填于关节间隙，起着垫圈作用。若无这些垫圈，关节接触面仅仅只有中央软骨的一小部分，而且很不稳定。因此，半月板起着承受负重并吸收震荡的作用。,1、直接连接,-韧带 -缝,(1) 纤维连结,前臂 骨间膜,冠状缝,矢状缝,人字缝,两骨之间以纤维结缔组织相连结，可分为两种。,骺软骨,椎间盘 耻骨联合,(2) 软骨连结,两骨之间籍软骨相连结，软骨连结可分为两种。,-透明软骨结合,-纤维软骨联合,(3)骨性结合,常由纤维连结或透明软骨骨化而成。,骶椎椎骨之间 髂、耻、坐骨之间,-关节面 关节头 关节窝 关节软骨 -关节囊 纤维膜（外） 滑膜（内） 滑膜绒毛 滑液 -关节腔 滑液 负压,2、间接连结,即滑膜关节（synovial joint），是骨连结的最高分化形式。,滑膜关节的基本构造,3、关节的运动,（1）移动 是最简单的一个骨关节面在另一骨关节面上的滑动。 （2）屈和伸 通常是指关节沿冠状轴进行的运动。 （跖屈、背屈） （3）收和展 是关节沿矢状轴进行的运动。 （4）旋转 是关节沿垂直轴进行