上一章节：康复医学基础｜基础概念
运动学基础
一、功能解剖基础（一）关节
1、关节类型
（1）不动关节相邻骨之间由结缔组织或透明软骨相连，无关节运动功能。
（2）少动关节①两骨的关节面复盖透明软骨，靠纤维连接。②两骨之间借韧带和骨间膜相连。
（3）活动关节具有典型的关节构造，关节可自由活动。
2、运动轴
（1）单轴运动：运动关节沿着一个弧线进行运动。
（2）双轴运动：在互相垂直的两个运动主轴上运动。
（3）三轴运动：有三个运动主轴，还有无数次轴，产生多种复合运动。
3、运动平面
（1）矢状面关节在矢状面的运动为伸，屈运动。围绕冠状轴进行。
（2）冠状面关节冠面的运动为内收，外展运动。围绕矢状轴进行。
（3）水平面（横断面）关节在水平面的运动为旋转运动。围绕垂直轴进行。
、运动链
（1）开链：运动时肢体近端固定，远端活动，各个运动节段可以独立行动。
（2）闭链：运动时肢体远端固定，近端活动，各个运动节段的活动都互相密切关联。
5、影响关节活动的主要因素
（1）构成关节的两个关节面的弧度之差
（2）关节囊的厚薄与松紧度
（3）关节韧带的强弱与多少
（）关节周围肌群的强弱与伸展性
（5）骨骼和韧带对关节静态稳定的作用
（6）肌肉对动态稳定的作用
（二）肌肉
1、基本结构肌肉由肌纤维组成。每条肌纤维是一个肌细胞，由肌膜(即细胞膜)、肌浆(即细胞质)和肌原纤维组成。肌原纤维由粗肌丝和细肌丝组成，前者为肌球蛋白，后者由肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白构成，兴奋时通过肌膜传播动作电位，钙离子释放入肌浆网，与肌钙蛋白结合，启动肌动蛋白激活肌球蛋白上的ATP，导致肌丝滑行，引起收缩。
2、肌肉特性
（1）兴奋性：单个肌肉细胞的兴奋性遵循“全或无”定律。肌肉整体的兴奋性取决于运动神经元的募集和神经肌肉接头的功能。
（2）伸展性和弹性肌肉的伸展性指肌肉在放松状态下，受到外力的作用时长度延伸的能力；肌肉的弹性是指当外力去除后，肌肉恢复原来长度的能力。
3、影响肌力的因素
（1）肌肉横断面：肌肉横断面与肌力成正比。单位生理横断面肌纤维全部兴奋时所能产生的最大肌力，称为绝对肌力。
（2）肌肉初长度：指收缩前的长度。当肌肉被牵拉至静息长度的1.2倍时，肌力最大。
（3）运动单位募集：指运动时运动神经元动员及其所支配的肌肉纤维的兴奋和收缩过程。运动单位募集与肌力成正比。
（）肌纤维走向与肌腱长轴的关系：羽状连接的肌纤维多，成角较大，肌肉较粗，能产生较多的力。有些肌纤维与肌腱的连接很少成角，故具有较高的持续等长收缩能力。
（5）杠杆效率：肌肉收缩力受运动节段杠杆效率的影响。
（三）结缔组织
1、结构特征参与运动的主要结缔组织是肌腱、韧带、关节囊，由胶原纤维构成。由于胶原纤维内的细纤维在无载荷时呈波浪状，载荷开始后被拉直、伸长，直至屈服点，继而产生非弹性变形，直至达到极限而断裂破坏。破坏时的变形范围为6%~8%。
2、韧带的特性
（1）粘弹性：①非线性应力—应变关系。韧带胶原纤维并非全部平行排列，当韧带的拉伸载荷开始时，仅与载荷作用方向一致的纤维承受最大牵伸而被完全拉直。随着牵伸力越加越大时，越来越多的非平行纤维受到载荷而被拉直。载荷的不断增大，韧带进一步延长，呈现越来越大的刚性，有利于在应力下保持关节的稳定和牢固。②蠕变：指静力牵拉时如果载荷不增加而恒定地维持，韧带发生缓慢延长的现象。反复多次牵伸可有类似现象，即牵伸到达同样长度所需的载荷逐步减少。③应力松弛：指韧带受载荷牵伸而延长时，如其长度维持不变，则韧带内因牵伸而提高的张力逐步下降的现象。
（2）塑性延长：肌腱在载荷牵伸下发生弹性延长和塑性延长。前者在应力去除后回缩，后者则为持久地延长。
3、肌腱的特性肌腱的胶原纤维几乎完全呈平行排列，使其能承受较高的拉伸载荷。人体韧带的拉伸变形范围为6%~8%(屈服点)，腱的应变范围为10%~15%。通常肌腱的横截面积越大，所能承受的载荷也越大。健康肌腱的拉伸载荷强度极限为肌肉的2倍。
（四）骨骼
1、基本结构骨主要由细胞、胶原纤维与羟磷灰石组成，有密质骨与松质骨之分，二者的强度与刚度不同。
2、骨骼生物力学特性成熟密质骨的极限应力为：压缩＞拉伸＞剪切。
3、影响骨骼强度与刚度的因素①应力；②载荷速度；③骨的大小、形状和特性。
、Wollf定律骨骼的密度与形态取决于施加在骨上的力。缺乏应力导致骨质疏松。而应力增加可以促进成骨细胞的活动。
二、运动生理
（一）运动与骨骼肌
1、运动单位由一个运动神经元及其所支配的肌纤维合称为一个运动单位。运动单位的功能是按全或无定律进行。同一块肌肉的运动单位越多，动作的精细程度越高。同样，一个运动神经元所支配的肌纤维数量越少，动作的精细程度也越高。
2、骨骼肌分型骨骼肌纤维包括：Ⅰ型慢缩纤维，又称红肌，即缓慢—氧化型肌纤维(SO)；Ⅱa型快速氧化—糖原分解型纤维(FOG)；Ⅱb型快缩纤维，又称白肌，即快速糖原分解型肌纤维(FG)。
3、肌肉收缩形式
（1）等张收缩肌力大于阻力时产生的加速度运动和小于阻力时产生的减速度运动，运动时肌张力大致恒定，肌纤维缩短，引起明显关节运动。等张收缩又分向心收缩和离心收缩。等张收缩又称为动力性运动。
（2）等长收缩当肌肉收缩力与阻力相等时，肌肉张力增加，长度不变，不引起关节运动。等长收缩又称为静力性运动。
（3）等速收缩肌肉收缩的速度保持恒定。
、肌肉协同
（1）原动肌直接完成动作的肌群称原动肌。其中起主要作用者称主动肌，协助完成动作或仅在动作的某一阶段起作用者称副动肌。
（2）拮抗肌与原动肌作用相反的肌群。原动肌收缩时，拮抗肌应协调地放松或作适当的离心收缩，以保持关节活动的稳定性及增加动作的精确性，并能防止关节损伤。
（3）固定肌为了发挥原动肌对肢体运动的动力作用，需要参加固定作用的肌群。
（）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。
5、不同运动训练形式对骨骼肌功能的影响
（1）耐力运动增加肌耐力；运动训练提高糖原储备和利用效率；作功中乳酸形成相对较少。
（2）力量运动增强肌力；单位时间内爆发力增强，协调能力改善。
（二）运动与心血管的调节
运动对心血管系统的调节主要表现为局部的自动调节（autoregulation）和神经调节（neurogeniccontrol）,前者为组织提供氧的需求和清除代谢废物，后者参与血压的维持。
１、血流自动调节作功肌肉血管开放的同时，其它脏器血管相应收缩，使血液重新分配。运动中内脏(除心脏外)的血流量均减少，皮肤血管则先收缩后扩张，便于散热。作功肌肉获得较多的血流，以摄取较安静时高达50~75倍的氧量。
2、神经性调节运动中血流分布的改变主要由于交感神经和激素的调节作用所致。运动时交感神经兴奋，使得血液重新分配，以适应运动中的代谢需要；同时也会引起静脉血管的收缩，增加回心血量。肾上腺髓质分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素作用于心血管系统，去甲肾上腺素促进末梢血管的收缩，肾上腺素的少量分泌可以扩张血管。肾素-血管紧张素可以引起动静脉血管的收缩，参与运动时的血压调节，同时抑制肾脏的水和钠的排出，增加循环血量。运动还通过腔静脉压力感受器的加压反射和通过主动脉弓、颈动脉窦压力感受器的减压反射调节血管活动。
3、局部因素的调节①局部组织的氧张力降低；②二氧化碳张力提高；②乳酸堆积；④ATP水解，细胞内K+、组织胺和腺苷等释放。
、运动循环调节
（1）心率和心搏出量增加，心率的变化是受神经和体液的调节。影响心搏出量的主要因素有：心室收缩力、心室流出道和血管的阻力、回心血量。
（2）心输出量增多，以保证肌肉、呼吸和全身脏器的需要。
（3）血压增高，其中收缩压增高，舒张压轻微升高或不变或稍下降。
（）静脉血回流增加。运动时肌肉收缩，可使静脉受挤压，迫使血液向心脏流动，防止血流的淤积；运动时的呼吸动作也促使肢体的静脉血回流入胸腹腔；交感神经可使容量血管收缩，使静脉系统中血流量减少，也是保证回心血量增加的重要因素。
（三）运动与呼吸
1、运动中摄氧量的变化
（1）氧亏在摄氧量(VO2)能够满足需氧量的轻或中等强度运动，只要运动强度不变，即能量消耗恒定时，摄氧量便能保持在一定水平，被称为“稳定状态”。但在运动刚开始的短时间内，因呼吸、循环的调节较为迟缓，氧在体内的运输滞后，致使摄氧量水平不能立即到位，而是呈指数曲线样逐渐上升，此即进入工作的非稳态期，或“进入工作状态”，通常是从无氧供能开始，逐渐增加有氧成分，呈特定的摄氧动力学变化。“稳定状态”是完全的有氧供能，而“进入工作状态”这一阶段的摄氧量与根据稳定状态推断的需氧量相比，其不足部分即无氧供能部分，则传统地被称为“氧亏”。
（2）氧债当运动结束进入恢复期时，摄氧量也并非从高水平立即降至安静时的水平，而是通过快、慢两个下降曲线逐渐移行到安静水平。这一超过安静状态水平多消耗的氧量，则传统地被称为“氧债”，并认为“氧债”与总的“氧亏”等量。
2、最大摄氧量运动时消耗的能量随运动强度加大而增加。随着运动强度的加大，摄氧量达到最大而不再能增加的值，称为最大摄氧量(VO2max)。
3、运动对呼吸的影响健康人大运动量后对呼吸的影响主要表现为呼吸频率、潮气量、每分通气量、摄氧量、肺血流量、肺泡-动脉氧压力梯度等指标的显著增高。
三、运动生物力学
1、人体力的种类与人体运动有关的力主要有内力和外力两种。
（1）内力是指人体内部各种组织器官相互作用的力。其中最重要的是肌肉收缩所产生的主动拉力，这是维持人体姿势和产生运动的动力；其次是各种组织器官的被动阻力，包括肌肉、骨、软骨、关节囊、韧带、筋膜等受压力或拉力作用时对抗变形的阻力，躯体的惯性力和内脏器官间的摩擦力及其固定装置(如腹膜、肠系膜、大血管等)的阻力等。
（2）外力是指外界环境作用于人体的力，包括重力、器械的阻力、支撑反作用力、浮力、摩擦力及流体作用力。各种外力经常被利用来作为运动训练的负荷，这种负荷要求肢体运动的方向和力量与之相适应，因而选择投入工作的肌群及其收缩强度，这是肌力训练的方法学理论基础。
2、人体杠杆人体运动遵循杠杆原理，各种复杂动作都可分解为一系列的杠杆运动。杠杆包括支点、力点和阻力点。支点到力点的垂直距离为力臂，支点到阻力点的垂直距离为阻力臂。根据杠杆上三个点的不同位置关系，可将杠杆分成三类：
（1）第1类杠杆（平衡杠杆）其支点位于力点与阻力点之间。如头颅与脊柱的连结，支点位于寰枕关节的额状轴上，力点(如斜方肌、肩胛提肌、头夹肌等的作用点)在支点的后方，阻力点(头的重心)位于支点的前方。主要作用是传递动力和保持平衡，支点靠近力点时有增大速度和幅度的作用，支点靠近阻力点时有省力的作用。
（2）第2类杠杆（省力杠杆）其阻力点位于力点和支点的之间。如站立位提踵时，以跖趾关节为支点，小腿三头肌以粗大的跟腱附着于跟骨上的止点为力点，人体重力通过距骨体形成阻力点，在跗骨与跖骨构成的杠杆中位于支点和力点之间。这类杠杆力臂始终大于阻力臂，可用较小的力来克服较大的阻力，有利于作功。
（3）第3类杠杆（速度杠杆）其力点位于阻力点和支点的之间。如肱二头肌屈起前臂的动作，支点在肘关节中心，力点(肱二头肌在桡骨粗隆上的止点)在支点和阻力点(手及所持重物的重心)的中间。此类杠杆因为力臂始终小于阻力臂，力必须大于阻力才能引起运动，不省力，但可以获得较大的运动速度。人体活动大部分是速度杠杆。
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