1、运动生物力学浅析运动生物力学浅析 小儿脑病康复科 赵继辉内容内容 生物力学：生物力学：应用力学的原理分析人体运动规律应用力学的原理分析人体运动规律 运动生理学：运动生理学：研究运动中人体主要系统和脏器功能生理效应规律研究运动中人体主要系统和脏器功能生理效应规律运动生物力学的概念运动生物力学的概念：是以人体的解剖学、人体的生理：是以人体的解剖学、人体的生理学、力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学学、力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特性和人体运动动作的力学规律以及器械机械运动力学特性和人体运动动作的力学规律以及器械机械运动力学规律的科学。规律的科学。运动力学基础运动力学基础w人
2、体杠杆：支点，力点、阻力点人体杠杆：支点，力点、阻力点平衡杠杆平衡杠杆省力杠杆省力杠杆速度杠杆速度杠杆运动力学基础运动力学基础w费力杠杆在康复治疗中的作用费力杠杆在康复治疗中的作用训练肌力，通过调整阻力臂距离，增加或减少负训练肌力，通过调整阻力臂距离，增加或减少负荷重量：荷重量：例：股四头肌渐进抗阻例：股四头肌渐进抗阻获得速度，可通过增加阻力臂，减少动力臂进行，获得速度，可通过增加阻力臂，减少动力臂进行，虽费力，但力点稍移动，即可加大阻力点移动的虽费力，但力点稍移动，即可加大阻力点移动的速度和范围。速度和范围。运动力学基础运动力学基础w省力杠杆在康复中的作用省力杠杆在康复中的作用可负较大重量可
3、负较大重量加强肌肉保护加强肌肉保护 运动力学基础运动力学基础w运动平面运动平面矢状面矢状面额状面额状面水平面水平面w运动轴运动轴矢状轴矢状轴额状轴额状轴垂直轴垂直轴运动力学基础运动力学基础w关节的力学关节的力学w单轴关节：单轴关节：滑车关节滑车关节圆柱关节圆柱关节w双轴关节：双轴关节：椭圆关节椭圆关节鞍状关节鞍状关节w三轴关节：三轴关节：球窝关节球窝关节平面关节平面关节运动力学基础运动力学基础w关节的稳定性和灵活性关节的稳定性和灵活性上肢以精细活动为主，灵活性好而稳定性相对较上肢以精细活动为主，灵活性好而稳定性相对较差差下肢支撑体重，要求稳定性好而灵活性较差下肢支撑体重，要求稳定性好而灵活性较
4、差 运动力学基础运动力学基础w关节的稳定性和灵活性影响因素关节的稳定性和灵活性影响因素构成关节的两个关节面的大小构成关节的两个关节面的大小w两个关节面一样大小稳定性好两个关节面一样大小稳定性好w两个关节面相差大灵活性好两个关节面相差大灵活性好关节囊的厚薄与松紧度关节囊的厚薄与松紧度关节韧带的强弱与数量关节韧带的强弱与数量关节周围的肌肉强弱关节周围的肌肉强弱运动力学基础运动力学基础w肌肉的力学特性肌肉的力学特性肌肉的理化特性肌肉的理化特性w 兴奋性和收缩性兴奋性和收缩性-肌肉收缩产生肌力肌肉收缩产生肌力w 伸展性和弹性伸展性和弹性-肌肉及腱组织的拉长与缩短肌肉及腱组织的拉长与缩短w决定肌力大小的
5、因素：决定肌力大小的因素：运动单位的募集程度运动单位的募集程度肌肉的横截面肌肉的横截面肌肉收缩前的初长度肌肉收缩前的初长度肌肉作功时的力臂长度肌肉作功时的力臂长度 （杠杆效应）（杠杆效应）肌纤维走向与肌腱长轴的关系肌纤维走向与肌腱长轴的关系纤维组织的力学特性纤维组织的力学特性w粘弹性粘弹性非线性应力非线性应力-应变关系：应变关系：蠕变蠕变creepcreep：维持恒定的载荷下，纤维组织缓慢持：维持恒定的载荷下，纤维组织缓慢持续延长续延长应力松弛应力松弛stress relaxationstress relaxation：维持长度不变，纤：维持长度不变，纤维组织内因牵伸而提高的张力逐渐下降；维组
6、织内因牵伸而提高的张力逐渐下降；w弹性延伸：在去除应力后纤维组织回缩。弹性延伸：在去除应力后纤维组织回缩。w塑性延伸：在去除应力后纤维组织持久性延长。塑性延伸：在去除应力后纤维组织持久性延长。二、运动生理学基础二、运动生理学基础运动与骨骼肌运动与骨骼肌q骨骼肌的分型骨骼肌的分型q慢肌纤维（慢肌纤维（I I型）型）：红肌纤维，缓慢氧化型肌红肌纤维，缓慢氧化型肌纤维（纤维（SOSO）q快肌纤维（快肌纤维（IIaIIa，IIbIIb型）：型）：qIIaIIa型：介与上型：介与上2 2类之间，快速氧化类之间，快速氧化-糖元分解型纤维糖元分解型纤维（FOGFOG）。）。qIIbIIb型：白肌纤维，快速糖
7、元分解型肌纤维（型：白肌纤维，快速糖元分解型肌纤维（FGFG）。）。三种不同功能肌纤维三种不同功能肌纤维的特征的特征I I(SO)(SO)IIaIIa (FOG)(FOG)IIbIIb(FG)(FG)形态特征形态特征肌纤维大小肌纤维大小肌浆网肌浆网运动神经元运动神经元相对肌纤维数量相对肌纤维数量/运动单运动单位位毛细血管（最大血流量毛细血管（最大血流量）肌肉颜色肌肉颜色小小不发达不发达细细少少多多红红最大最大发达发达粗粗中等中等中等中等红红大大发达发达粗粗多多少少白白生理特征生理特征收缩速度收缩速度肌浆网吸收肌浆网吸收CaCa2525能力能力肌张力肌张力耐疲劳耐疲劳力发挥效率力发挥效率动员阈值
8、动员阈值神经冲动传导速度神经冲动传导速度能量供应形式能量供应形式慢慢低低低低低低高高低低慢慢氧化磷氧化磷酸化酸化快快高高高高中等中等低低高高快快氧化磷氧化磷酸化酸化快快高高高高高高低低高高快快糖哮解糖哮解代谢特征代谢特征线粒体线粒体线粒体的有氧能力线粒体的有氧能力糖原储备糖原储备肌球蛋白肌球蛋白ATPATP酶酶线粒体的无氧代谢能力线粒体的无氧代谢能力多多高高多多少少低低多多中等中等多多多多中等中等少少低低少少多多高高运动与骨骼肌运动与骨骼肌w肌肉收缩的基本形式肌肉收缩的基本形式等长收缩等长收缩等张收缩：等张收缩：w等张缩短等张缩短w等张延伸等张延伸等速收缩等速收缩运动与骨骼肌运动与骨骼肌w肌肉
9、收缩的力量：肌肉收缩的力量：肌力：指肌肉受神经兴奋后收缩时产生的肌力：指肌肉受神经兴奋后收缩时产生的力量和张力。例：一次性举重力量和张力。例：一次性举重耐力：指肌肉收缩时所能维持的时间和重耐力：指肌肉收缩时所能维持的时间和重复收缩的能力（即肌力所能维持的时间）。复收缩的能力（即肌力所能维持的时间）。不同运动形式对骨骼肌的影响不同运动形式对骨骼肌的影响 方式方式适应适应功能影响功能影响中等强度，反复多 线粒体增加增加肌耐力有氧代谢为主节省糖元利用红肌纤维改变乳酸形成少肌纤维增加不显线粒体相对减少增加肌力无氧代谢为主，蛋白质合成白肌纤维为主肌纤维增粗可使耐力下降耐力运动耐力运动大强度，短时间，少量
10、变，快频率力量运动力量运动时间长15分运动与骨骼肌运动与骨骼肌w肌肉活动时的相互作用肌肉活动时的相互作用原动肌（原动肌（agonistagonist）：直接完成动作的肌群）：直接完成动作的肌群拮抗肌（拮抗肌（antagodistantagodist）：与原动肌作用相反的肌）：与原动肌作用相反的肌群群 固定肌（固定肌（fixatorfixator）：参加临近关节固定的肌群，）：参加临近关节固定的肌群，以确保原动肌的活动以确保原动肌的活动中和肌（中和肌（neutralizatorneutralizator）：为抵消原动肌收缩）：为抵消原动肌收缩时所产生的一部分不需要的动作时所产生的一部分不需要的动
11、作运动对心血管的影响运动对心血管的影响w肌肉血流的自动调节肌肉血流的自动调节运动中为满足运动肌代谢需要，身体血流重新分运动中为满足运动肌代谢需要，身体血流重新分布，运动中支配四肢肌肉血管扩张，其它脏器血布，运动中支配四肢肌肉血管扩张，其它脏器血管收缩，血流量均减少，以保证重要脏器和肌肉管收缩，血流量均减少，以保证重要脏器和肌肉血供。血供。心心脑脑其它脏器其它脏器肌肉肌肉安静（升安静（升/分）分）0.250.751.251中等运动（升中等运动（升/分）分）0.750.750.7512运动对心血管的影响运动对心血管的影响w神经性调节：神经性调节：交感神经张力增加，迷走神经张力下降，产生循交感神经张
12、力增加，迷走神经张力下降，产生循环效应：环效应：w心收缩力增强心收缩力增强w心率增加，每搏量增加，心输出量增加心率增加，每搏量增加，心输出量增加w静脉血回流增加静脉血回流增加运动对代谢的影响运动对代谢的影响w大强度，力量性运动，短时间的运动或一些大运动的早期大强度，力量性运动，短时间的运动或一些大运动的早期（百米冲刺，举重等）能量来源是通过无氧代谢供给。无氧（百米冲刺，举重等）能量来源是通过无氧代谢供给。无氧代谢代谢肌组织直接利用其自身贮备的能量（肌组织直接利用其自身贮备的能量（ATPATP水平及磷酸水平及磷酸肌酸反应）及糖的无氧酵解过程中产生的肌酸反应）及糖的无氧酵解过程中产生的ATPATP供能，这一过供能，这一过程程称无氧代谢。称无氧代谢。w中、小强度，长时间的运动（马拉松，万米以上）能量来源中、小强度，长时间的运动（马拉松，万米以上）能量来源主要是有氧代谢供给。有氧代谢主要是有氧代谢供给。有氧代谢即肌肉在线粒体内进行氧即肌肉在线粒体内进行氧化磷酸化（三羧酸循环）过程中合成化磷酸化（三羧酸循环）过程中合成ATP ATP 而提供能量的过程而提供能量的过程称有氧代谢。称有氧代谢。供能物质可以是脂肪酸，糖元，氨基酸等。供能物质可以是脂肪酸，糖元，氨基酸等。小结w人体的力w关节的三种杠杆类型w运动单位w骨骼肌的收缩方式w影响肌力的因素
