康復(fù)醫(yī)學(xué)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)問(wèn)題

1、康復(fù)醫(yī)學(xué)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)和生物力學(xué)問(wèn)題,南京醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院康復(fù)科 ——周士枋,基本概念,力（force）是一種作用，它能改變受力物體的靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)力學(xué)（Mechanics）對(duì)力進(jìn)行廣泛綜合研究的學(xué)科生物力學(xué)（Biomechanics）當(dāng)力作用于人體和其他生物體上并加以研究的學(xué)科,作用于人體的力,外力 主要有：重力（gravitational force）是地

2、球?qū)ζ涓浇矬w吸引的力，是人體保持直立姿勢(shì)及活動(dòng)時(shí)必須克服的負(fù)荷。作用于人體運(yùn)動(dòng)器官各節(jié)段重力占體重的百分比為：頭部7%，軀干43%，單側(cè)大腿12%，小腿5%，足2%,上臂3%，前臂2%，手1% 。重力的作用方向垂直向下，大小與人體及重物的質(zhì)量相等。,外力,支撐反作用力靜力支撐反作用力 ：在靜止?fàn)顟B(tài)下，地面或器械通過(guò)支撐點(diǎn)作用于人體的對(duì)重力的反作用力，其大小與重力相同，方向相反 。動(dòng)力支撐反作用力 ：人體做加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的支撐反作

3、用力，除上述力外還要加上與加速度運(yùn)動(dòng)力大小和方向相反的反作用力 。,外力,摩擦力 是指人體或肢體在地面或器械上滑動(dòng)時(shí)所受到的摩擦阻力。其大小因人體或肢體重量及地面或器械表面質(zhì)地而異，其方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。流體作用力人體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所承受的流體阻力，稱流體作用力。其大小與運(yùn)動(dòng)速度、流體密度成正比，故在水中運(yùn)動(dòng)所受到的阻力較空氣中大。但因流體的浮力抵消了大部分重力，故人體在水中運(yùn)動(dòng)比較省力。器械的其他阻力 肢體推動(dòng)運(yùn)動(dòng)器械進(jìn)行鍛

4、煉時(shí)，除要克服器械重力外，還需要克服器械的慣性力、摩擦力或彈力所產(chǎn)生的阻力，其大小與肢體推力相等，方向相反。,外力,各種外力經(jīng)常被用來(lái)作為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的負(fù)荷，這種負(fù)荷要求肢體運(yùn)動(dòng)的方向和力量與之相適應(yīng)，從而選擇投入工作的肌群及其收縮強(qiáng)度，這是肌力訓(xùn)練的方法學(xué)基礎(chǔ)。,作用于人體的力,內(nèi)力 主要有：肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的力這種力通過(guò)骨的附著點(diǎn)，根據(jù)力偶（force couple）、力矩（forgue）、分力、合力等力學(xué)規(guī)律和杠桿原理產(chǎn)生相應(yīng)的

5、運(yùn)動(dòng)和/或維持人體姿勢(shì)。各組織器官間的被動(dòng)阻力各內(nèi)臟器官間的摩擦力內(nèi)臟器官和固定裝置間的阻力如胃腸蠕動(dòng)與腹膜、腸系膜、大血管間的阻力，食管蠕動(dòng)與縱膈間的阻力等。血液淋巴液在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的流體阻力，在分流時(shí)產(chǎn)生的湍流等。,內(nèi)力,各種內(nèi)力總是相互適應(yīng)，以維持最佳活動(dòng)，同時(shí)也不斷和外力相抗衡以適應(yīng)人體生活的需要。例如為克服重力對(duì)血液流動(dòng)的影響，有時(shí)需要肌肉收縮來(lái)幫助血流循環(huán)。,骨組織的生物力學(xué),骨骼系統(tǒng)的作用是保護(hù)內(nèi)臟器官并為肌

6、肉提供堅(jiān)強(qiáng)的動(dòng)力聯(lián)系和附著點(diǎn)，以利于肌肉收縮和身體運(yùn)動(dòng)。骨具有實(shí)現(xiàn)該目的所需的力學(xué)性能。除此之外，骨具有自我修復(fù)的能力，并能根據(jù)力學(xué)的需要改變其性能和外形 。,骨的力學(xué)性能,圖示出某一塑性材料假定的加載荷的變形曲線。當(dāng)在材料的彈性區(qū)內(nèi)加載，并隨之卸負(fù)時(shí)，結(jié)構(gòu)恢復(fù)原來(lái)形狀，即不產(chǎn)生永久變形；若繼續(xù)加載，材料的最外層纖維就開始在某些點(diǎn)“屈服”。若繼續(xù)加載，超過(guò)此屈服點(diǎn)(yield point)，則進(jìn)入該曲線的非彈性區(qū)，將出現(xiàn)永久變形。若在非

7、彈性區(qū)再繼續(xù)加載，則可以達(dá)到結(jié)構(gòu)的極限斷裂點(diǎn)。在曲線上，由載荷和變形顯示的強(qiáng)度，用極限斷裂點(diǎn)表示；由能量?jī)?chǔ)存顯示的強(qiáng)度，用整個(gè)曲線下面積大小來(lái)表示；結(jié)構(gòu)的剛度用彈性區(qū)的曲線斜率來(lái)表示。,骨組織結(jié)構(gòu),骨骼是由皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨組成。這兩種骨的類型可以看作是孔隙率大范圍變化的一種材料?？紫堵手傅氖欠堑V物組織（非骨組織）所占骨容積的比率，以百分比表示。皮質(zhì)骨的孔隙率為5~30%，而松質(zhì)骨為30％~90%。皮質(zhì)骨較松質(zhì)骨堅(jiān)硬，斷裂前能承受較大的應(yīng)力

8、，而能承受的應(yīng)變則較小。在體外承受的應(yīng)變超過(guò)原長(zhǎng)2%時(shí)，皮質(zhì)骨斷裂；而松質(zhì)骨在應(yīng)變超過(guò)7%時(shí)才斷裂。這是由于松質(zhì)骨的多孔性結(jié)構(gòu)具有較高的能量?jī)?chǔ)存量。,不同加載形式下骨的性能,不同加載形式下骨的性能 以不同方向的力或力矩施加在結(jié)構(gòu)上可以產(chǎn)生拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)和聯(lián)合載荷（圖示）。下面將論述施加在平衡結(jié)構(gòu)上的這些載荷形式。,肌肉活動(dòng)對(duì)骨應(yīng)力分布的影響,骨在體內(nèi)受載時(shí)，止于骨上的肌肉收縮可以改變骨的應(yīng)力分布。這種肌肉收縮時(shí)所產(chǎn)生的壓

9、應(yīng)力，可減少或消除骨上的拉應(yīng)力，使拉應(yīng)力全部或部分抵消。肌肉收縮在髖關(guān)節(jié)上產(chǎn)生相似的效應(yīng)，走路時(shí)，彎曲力矩施加在股骨頸上，拉應(yīng)力發(fā)生在上部骨皮質(zhì)。臀中肌收縮產(chǎn)生的壓應(yīng)力抵消了拉應(yīng)力，導(dǎo)致骨皮質(zhì)上部既無(wú)壓應(yīng)力又無(wú)拉應(yīng)力，故肌肉收縮使得股骨頸能承受更高負(fù)荷（見(jiàn)圖 ）。,臀中肌松弛時(shí)（上圖），拉應(yīng)力作用在上部的骨皮質(zhì)上，壓應(yīng)力作用在下部的骨皮質(zhì)上。臀中肌收縮（下圖）使拉應(yīng)力抵消,關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué),關(guān)節(jié)是骨骼系統(tǒng)中相鄰骨間的功能性聯(lián)接。在生

10、理學(xué)上，關(guān)節(jié)軟骨實(shí)際上是一種孤立的組織，沒(méi)有單獨(dú)的血液和淋巴供應(yīng)。它主要依賴軟骨下骨組織提供軟骨下部近1/3的血供，其余依賴滑膜周圍毛細(xì)血管的滲入。關(guān)節(jié)軟骨的細(xì)胞密度低于大多數(shù)其他組織，其主要功能是：① 把施加于關(guān)節(jié)上的載荷擴(kuò)散到較大的區(qū)域，以減少接觸應(yīng)力；② 使對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)面以最小的摩擦和磨損進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。,一個(gè)醣蛋白聚合體的簡(jiǎn)圖,關(guān)節(jié)軟骨的生物學(xué)性質(zhì),滲透性 它表示液體流過(guò)多孔物質(zhì)的固體基質(zhì)時(shí)的摩擦阻力。滲透性越低，承載時(shí)液體流動(dòng)

11、阻力越大。與普通海綿的滲透性相比，健康軟骨的滲透性是很小的。隨著壓力和變形的增加，健康關(guān)節(jié)軟骨的滲透性大大降低。因此，關(guān)節(jié)軟骨具有一個(gè)機(jī)械反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，阻止組織間液完全流出。 潤(rùn)滑（有兩種基本類型）界面潤(rùn)滑和液膜潤(rùn)滑。界面潤(rùn)滑依靠單層潤(rùn)滑劑分子化學(xué)吸附到接觸的固體面上。作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，承載面受到互相滑動(dòng)的潤(rùn)滑劑分子保護(hù)，防止因表面粗糙發(fā)生的粘合和磨損。當(dāng)載荷不很重，載荷較低和（或）上下波動(dòng)，并且相應(yīng)于接觸面的相對(duì)速度較高時(shí)，關(guān)節(jié)很可

12、能是在第二種潤(rùn)滑機(jī)制下，即液膜潤(rùn)滑形式下工作。,軟骨變性的生物力學(xué),關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)和再生能力有限，如果承受應(yīng)力太大，可能很快發(fā)生完全破壞。高接觸壓力會(huì)減少液膜潤(rùn)滑的可能性。固體表面凹凸不平點(diǎn)的接觸，可引起顯微應(yīng)力點(diǎn)的集中，使這些關(guān)節(jié)面材料發(fā)生磨損。關(guān)節(jié)總載荷頻率和數(shù)量的增加，可以解釋為什么某些職業(yè)的人員關(guān)節(jié)變性的發(fā)生率高，如足球運(yùn)動(dòng)員的膝關(guān)節(jié)，芭蕾舞演員的踝關(guān)節(jié)等。骨關(guān)節(jié)病也可以繼發(fā)于膠原蛋白-糖蛋白基質(zhì)的分子或微觀結(jié)構(gòu)損傷，如類風(fēng)濕性

13、關(guān)節(jié)炎等。,膠原組織的生物力學(xué),骨骼系統(tǒng)周圍含有膠原組織的有韌帶（包括關(guān)節(jié)囊）、肌腱和皮膚。這些結(jié)構(gòu)是被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的，不產(chǎn)生主動(dòng)運(yùn)動(dòng)。膠原組織主要由三種類型的纖維組成：膠原纖維、彈性纖維和網(wǎng)狀纖維。膠原纖維主要為組織提供強(qiáng)度和剛度，彈性纖維在組織受載時(shí)提供延展性，而網(wǎng)狀纖維提供容積。,膠原組織的力學(xué)特性,在載荷下，膠原組織的特性受三種主要因素影響：①纖維的結(jié)構(gòu)；②膠原纖維和彈性纖維的特性；③膠原纖維和彈性纖維之間的比例。纖維的結(jié)構(gòu)：肌腱、

14、韌帶、皮膚中三種膠原的結(jié)構(gòu)不同，并與每種結(jié)構(gòu)的功能相適應(yīng)。肌腱纖維幾乎完全平行排列，使肌腱更適應(yīng)于承受高拉伸載荷。韌帶纖維，包括關(guān)節(jié)囊，較少恒定的結(jié)構(gòu)，在不同的韌帶中，結(jié)構(gòu)隨韌帶的功能而異。雖然多數(shù)韌帶纖維近似平行，但也有些纖維不是平行排列。皮膚纖維呈網(wǎng)狀，這種結(jié)構(gòu)使皮膚在各個(gè)方向上具有延展性。皮下組織的結(jié)構(gòu)則更為松散，從而提供更大的擴(kuò)展空間。,膠原組織的力學(xué)特性,膠原組織的主要成分是膠原纖維和彈性纖維，二者一起構(gòu)成該組織的90%左右。

15、由于膠原纖維為類塑性材料，而彈性纖維為類脆性材料，故受載時(shí)這兩類纖維的表現(xiàn)完全不同。拉伸試驗(yàn)下，膠原纖維在加載開始時(shí)即稍有伸長(zhǎng)，但很快隨著負(fù)荷的增加變得剛硬到達(dá)屈服點(diǎn)，隨之出現(xiàn)非彈性變形，直到極限破壞（圖１-7A）。破壞時(shí)的變性范圍為6～8%。彈性纖維在低載荷下呈現(xiàn)較大的伸長(zhǎng)（可達(dá)原長(zhǎng)的2倍多），但隨著載荷的增加，纖維突然變得剛硬，沒(méi)有變形而突然斷裂（圖１-7B）。膠原纖維比較強(qiáng)，能承受的應(yīng)力大約是皮質(zhì)骨在拉伸下的一半；彈性纖維比較弱，

16、能承受的應(yīng)力僅為皮質(zhì)骨在拉伸下所能承受的1/10。,關(guān)節(jié)的生物力學(xué),關(guān)節(jié)的分型,關(guān)節(jié)的分型,關(guān)節(jié)可根據(jù)運(yùn)動(dòng)軸心或自由度多寡分成以下類型：?jiǎn)屋S關(guān)節(jié)：①滑車關(guān)節(jié)，如指間關(guān)節(jié)、肱尺關(guān)節(jié)等均只能沿額狀軸在矢狀面上作屈伸運(yùn)動(dòng)。②車軸關(guān)節(jié)（圓柱關(guān)節(jié)）， 如近、遠(yuǎn)側(cè)橈尺關(guān)節(jié)，只能繞垂直軸在水平面上作旋前旋后運(yùn)動(dòng)。雙軸關(guān)節(jié)：①橢圓關(guān)節(jié) ，如橈腕關(guān)節(jié)，可在額狀軸和矢狀軸上作屈伸、收展、內(nèi)收運(yùn)動(dòng)。②鞍狀關(guān)節(jié)，如拇指腕掌關(guān)節(jié)，可作屈伸及收展運(yùn)動(dòng)。三軸

17、關(guān)節(jié)或稱多軸關(guān)節(jié)：①球窩關(guān)節(jié)，如肩關(guān)節(jié)。②杵臼關(guān)節(jié)，如髖關(guān)節(jié)。③平面關(guān)節(jié)，如肩鎖關(guān)節(jié)、腕骨和跗骨間諸關(guān)節(jié)。但這些關(guān)節(jié)因兩關(guān)節(jié)面大小基本一致，關(guān)節(jié)囊與關(guān)節(jié)韌帶堅(jiān)實(shí)緊張，活動(dòng)度小。凡具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度的關(guān)節(jié)都可以作繞環(huán)運(yùn)動(dòng)。,關(guān)節(jié)的活動(dòng)度和穩(wěn)定性,關(guān)節(jié)的功能取決于其活動(dòng)度（range of motion,ROM或柔韌性flexibility）和穩(wěn)定性（stability）：一般情況下，穩(wěn)定性大的關(guān)節(jié)活動(dòng)度小。上肢關(guān)節(jié)有較大的活動(dòng)度，

18、而下肢關(guān)節(jié)有較大的穩(wěn)定性。影響關(guān)節(jié)活動(dòng)度和穩(wěn)定性的因素有構(gòu)成關(guān)節(jié)兩個(gè)關(guān)節(jié)面的弧度之差。差別大時(shí)活動(dòng)度大，穩(wěn)定性低；差別小時(shí)則相反。②關(guān)節(jié)囊的厚薄與松緊度。③關(guān)節(jié)韌帶的強(qiáng)弱與多少。④關(guān)節(jié)周圍肌群的強(qiáng)弱與伸展性。一般來(lái)說(shuō)，骨骼和韌帶對(duì)關(guān)節(jié)的靜態(tài)穩(wěn)定起主要作用，肌肉拉力則對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定起主要作用。,開鏈和閉鏈,人們通常將一側(cè)上下肢視為一條長(zhǎng)鏈，每個(gè)關(guān)節(jié)均為鏈扣。如遠(yuǎn)端游離即為開鏈，此時(shí)可任意活動(dòng)某一單獨(dú)關(guān)節(jié)或同時(shí)活動(dòng)若干關(guān)節(jié)。反之，遠(yuǎn)端

19、閉合，如接觸地面、墻面或桌面，或兩手相握，即可稱之為閉鏈。此時(shí)所能做的肢體運(yùn)動(dòng)只能是多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)活動(dòng)。在康復(fù)治療尤其是神經(jīng)疾病后康復(fù)治療中，可以根據(jù)需要選擇訓(xùn)練較強(qiáng)的肌群、關(guān)節(jié)來(lái)帶動(dòng)較弱的肌群關(guān)節(jié)而進(jìn)行開、閉鏈運(yùn)動(dòng)。對(duì)于關(guān)節(jié)粘連患者既可以選擇開鏈活動(dòng)以專一活動(dòng)該關(guān)節(jié)，也可以采用閉鏈運(yùn)動(dòng)使其他關(guān)節(jié)帶動(dòng)該關(guān)節(jié)的活動(dòng)。,肌肉的生物力學(xué),肌肉活動(dòng)主要以肌力和肌張力來(lái)表現(xiàn)其力學(xué)特性。影響肌力的4個(gè)因素 影響肌力的因素首先是肌肉的橫斷面。其次

20、是肌肉的初長(zhǎng)度即肌肉收縮前的長(zhǎng)度。因?yàn)榧∪馐菑椥晕镔|(zhì)，故在生理限度內(nèi)肌肉在收縮前被牽拉至適宜的長(zhǎng)度則收縮時(shí)的肌力較大。當(dāng)肌肉被牽拉至靜息長(zhǎng)度的1.2倍時(shí)，肌力最大。 第三為肌肉的募集。同時(shí)投入收縮的運(yùn)動(dòng)單位數(shù)量越多，肌力也越大，稱為肌肉的募集（recruit）。肌肉募集受中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能狀態(tài)的影響，當(dāng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)發(fā)出的沖動(dòng)強(qiáng)度大時(shí)，動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)單位就多；當(dāng)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)沖動(dòng)的頻率高時(shí)，激活的運(yùn)動(dòng)單位也多。第四為肌纖維走向與肌腱長(zhǎng)軸的關(guān)系。一般肌

21、纖維走向與肌腱長(zhǎng)軸相一致，但也有不一致的。如在一些較大的肌肉中，部分肌纖維與肌腱形成一定的角度成羽狀連結(jié)。這種羽狀連結(jié)的肌纖維越多，成角也越大，肌肉越粗，能產(chǎn)生較多的力。,肌肉的收縮形式,等張收縮(isotonic contraction)是肌力大于阻力時(shí)產(chǎn)生的加速度運(yùn)動(dòng)和小于阻力時(shí)產(chǎn)生的減速度運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)時(shí)肌張力大致恒定，故稱等張收縮。因引起明顯的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，故也稱動(dòng)力收縮(dynamic contraction)。由于近期研究證明，所

22、謂“等張收縮”時(shí)肌張力并不恒定，因此建議根據(jù)等張收縮時(shí)肌纖維長(zhǎng)度改變不同，分為：向心收縮(concentric contraction) 肌肉收縮時(shí)，當(dāng)肌肉的支點(diǎn)和起點(diǎn)互相靠近時(shí)，稱為向心收縮，如上樓梯時(shí)股四頭肌的縮短收縮。離心收縮(eccentric contraction) 肌肉收縮時(shí)肌力低于阻力，使原先縮短的肌肉被動(dòng)延長(zhǎng)，則稱為離心收縮或延長(zhǎng)收縮，如下樓梯時(shí)股四頭肌的延長(zhǎng)收縮?，F(xiàn)已知過(guò)多離心收縮可以造成肌肉酸痛。

23、其訓(xùn)練作用則意見(jiàn)不一。等長(zhǎng)收縮(isometric contraction) 當(dāng)肌肉收縮力與阻力相等時(shí)，肌肉長(zhǎng)度不變，也不引起關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，稱等長(zhǎng)收縮或靜力收縮，如半蹲位時(shí)的股四頭肌收縮，此時(shí)肌張力恒定。在對(duì)抗固定物件而等長(zhǎng)收縮時(shí)，肌肉的張力視主觀用力程度而定。,肌肉的協(xié)同,肢體的每一動(dòng)作都需要多組肌肉合作才能完成。 原動(dòng)肌(agonist)： 直接完成動(dòng)作的肌群稱為原動(dòng)肌，其中起主要作用者稱主動(dòng)肌，協(xié)助完成動(dòng)作或僅在動(dòng)作的某

24、一階段起作用者稱副動(dòng)肌。例如在屈肘運(yùn)動(dòng)中起作用的肌肉有肱二頭肌、肱肌、肱橈肌和旋前圓肌。其中起主要作用的是肱二頭肌和肱肌，稱主動(dòng)??；其余稱副動(dòng)肌。拮抗肌(antagonist)： 與原動(dòng)肌作用相反的肌群稱拮抗肌。當(dāng)原動(dòng)肌收縮時(shí)，拮抗肌應(yīng)協(xié)調(diào)地放松或作適當(dāng)?shù)碾x心收縮，以保持關(guān)節(jié)活動(dòng)的穩(wěn)定性及增加動(dòng)作的精確性，并能防止關(guān)節(jié)損傷。如在屈肘動(dòng)作中，肱三頭肌和肘肌即是肱二頭肌和肱肌的拮抗肌。,肌肉的協(xié)同,固定?。╢ixator）： 為了發(fā)揮原

25、動(dòng)肌對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力作用，必須將肌肉相對(duì)固定的一端（定點(diǎn)）所附著的骨骼或更近的一連串骨骼充分固定。參加這種固定作用的肌群，通稱為固定肌。例如在上臂體側(cè)下垂的屈肘位作腕關(guān)節(jié)屈伸負(fù)重活動(dòng)時(shí)，必須固定肩、肘關(guān)節(jié)，這時(shí)起固定肩、肘關(guān)節(jié)的肌群均稱為固定肌。（4） 中和?。╪eutralizator）： 其作用為抵消原動(dòng)肌收縮時(shí)所產(chǎn)生的一部分不需要的動(dòng)作。例如作擴(kuò)胸運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜方肌和菱形肌都是原動(dòng)肌。斜方肌收縮除使肩外展擴(kuò)胸外，還可使肩胛骨下角

26、外旋；菱形肌收縮使肩胛骨移向脊柱以產(chǎn)生擴(kuò)胸效應(yīng)的同時(shí)，可產(chǎn)生肩胛骨下角的內(nèi)旋。這種肩胛骨下角的內(nèi)外旋?？上魅鯏U(kuò)胸效應(yīng)。但兩肌同時(shí)收縮時(shí)所產(chǎn)生的無(wú)效動(dòng)作可相互抵消，因此又互為中和肌。,肌肉的協(xié)同,肌肉的協(xié)作關(guān)系隨著動(dòng)作的改變而變化，如作用于腕關(guān)節(jié)的橈側(cè)腕伸肌、尺側(cè)腕伸肌、橈側(cè)腕屈肌和尺側(cè)腕屈肌。在作伸腕動(dòng)作時(shí)，橈側(cè)腕伸肌和尺側(cè)腕伸肌為原動(dòng)肌，而橈、尺側(cè)腕屈肌為拮抗肌。橈側(cè)腕伸肌和尺側(cè)腕伸肌同時(shí)收縮，使腕向橈側(cè)和尺側(cè)屈曲的作用相互抵消，因此

27、又互為中和肌。在向橈側(cè)屈曲腕關(guān)節(jié)時(shí)，橈側(cè)腕伸肌和橈側(cè)腕屈肌同為原動(dòng)肌，尺側(cè)腕伸肌和尺側(cè)腕屈肌則為拮抗肌。橈側(cè)腕伸肌和橈側(cè)腕屈肌同時(shí)收縮使腕伸、屈的作用相互抵消，因而又互為中和肌。此時(shí)固定肘關(guān)節(jié)的肌群即為固定肌。,人體運(yùn)動(dòng)的杠桿原理,由于肌肉收縮產(chǎn)生的實(shí)際力矩輸出，受運(yùn)動(dòng)節(jié)段杠桿效率的影響，因而人的運(yùn)動(dòng)均遵循杠桿原理，各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)均可以分解為一系列的杠桿運(yùn)動(dòng)。,有關(guān)杠桿作用的幾個(gè)名詞,支點(diǎn)（F） 是指杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的軸心點(diǎn)，在肢體杠桿上

28、支點(diǎn)是關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)中心。力點(diǎn)（E） 動(dòng)力作用點(diǎn)稱為力點(diǎn)，在骨杠桿上力點(diǎn)是肌肉的附著點(diǎn)。阻力點(diǎn)或稱重力點(diǎn)(W) 阻力在杠桿上的作用點(diǎn)稱為阻力點(diǎn)，是指運(yùn)動(dòng)節(jié)段的重力，運(yùn)動(dòng)器械的重力，摩擦力或彈力以及拮抗肌的張力，韌帶、筋膜的抗?fàn)坷λ斐傻淖枇?。在一個(gè)杠桿系統(tǒng)中的阻力作用點(diǎn)只有一個(gè)，即全部阻力的合力作用點(diǎn)為唯一的阻力點(diǎn)。力臂(d) 從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離，稱為力臂。阻力臂(dw) 從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離稱

29、為阻力臂。力矩(M) 表示力對(duì)物體轉(zhuǎn)動(dòng)作用的大小，是力和力臂的乘積，即M=E×d。阻力矩（Mw） 阻力和阻力臂的乘積為阻力矩，即Mw=W×dw。,杠桿的分類,第1類杠桿： 又稱平衡杠桿，其特征是支點(diǎn)在力點(diǎn)與阻力點(diǎn)中間，如天平和蹺蹺板等。,圖示：第1類杠桿（平衡杠桿）W：重量，重（阻）力點(diǎn)； E：力，力點(diǎn)； F：支點(diǎn),杠桿的分類,第2類杠桿： 又稱省力杠桿，其特征是阻力點(diǎn)在力點(diǎn)和支點(diǎn)的中間，如一根

30、一端支在地上，向上撬動(dòng)重物的棍棒。在人體上，這類杠桿在靜態(tài)時(shí)極為少見(jiàn)，只有在動(dòng)態(tài)時(shí)可以觀察到，如站立提踵時(shí)，以跖趾關(guān)節(jié)為支點(diǎn)，小腿三頭肌以粗大的跟腱附著于跟骨上的支點(diǎn)為力點(diǎn)，人體重力通過(guò)距骨體形成阻力點(diǎn)，在跟骨與跖骨構(gòu)成的杠桿位于支點(diǎn)和力點(diǎn)之間。這類杠桿的力臂始終大于阻力臂，可以用較小的力來(lái)克服較大的阻力，故稱為省力杠桿（圖示）。,第2類杠桿，省力杠桿W：重量，重（阻力）點(diǎn)； E：力，力點(diǎn)； F：支點(diǎn),杠桿的分類,第3類杠桿： 又

31、稱速度杠桿，其特征是力點(diǎn)在阻力點(diǎn)和支點(diǎn)的中間，如鑷子的使用。此類杠桿在人體中最為普遍，如肱二頭肌通過(guò)肘關(guān)節(jié)屈起前臂的動(dòng)作，此時(shí)支點(diǎn)在肘關(guān)節(jié)中心，力點(diǎn)（肱二頭肌在橈骨粗隆上的止點(diǎn)）在支點(diǎn)和阻力點(diǎn)（手及所持重物的重心）的中間（圖１-14 ）。此類杠桿因?yàn)榱Ρ凼冀K小于阻力臂，力必須大于阻力才能引起運(yùn)動(dòng)，所以不能省力，但可以使阻力點(diǎn)獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度和幅度，故稱速度杠桿。,第3類杠桿，速度杠桿W：重量，重（阻力）點(diǎn)； E：力，力點(diǎn)； F：

32、支點(diǎn),杠桿原理在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的作用,省力： 要用較小的力去克服較大阻力，就要縮短阻力臂或延長(zhǎng)力臂。在人體杠桿中肌肉拉力的力臂一般都很短，如臏骨就延長(zhǎng)了股四頭肌的力臂。此外，通過(guò)肌肉在骨上附著點(diǎn)的隆起、突起來(lái)延長(zhǎng)力臂，如股骨大轉(zhuǎn)子就增大了臀中肌、臀小肌的力臂，小轉(zhuǎn)子則延長(zhǎng)了髂腰肌的力臂。同樣，縮短阻力臂也能夠省力，如提重物時(shí)，重物越靠近身體越省力；舉杠鈴的技術(shù)關(guān)鍵也是讓杠鈴盡可能貼近身體。假如杠鈴離身體12cm時(shí)（即阻力臂長(zhǎng)12cm）能舉起

33、50kg的重量，則杠鈴離身體10cm(即阻力臂縮短2cm)時(shí)，就能舉起60kg的重量。獲得速度： 許多動(dòng)作不要求省力，而要求獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度和幅度，如投擲物體、踢球、揮拍擊球等。為使阻力點(diǎn)移動(dòng)距離和速度增大，就要增長(zhǎng)阻力臂和縮短力臂。防止損傷： 從上述杠桿原理可知第3類杠桿不利于負(fù)重和載荷，而人體肌肉杠桿又大都屬于第3類杠桿，因而可以理解阻力過(guò)大容易引起運(yùn)動(dòng)杠桿各環(huán)節(jié)的損傷，再加上在肢體傷病后，常常要求局部或全身休息，使肌力降低