人体运动学-肌肉动力学分析(清晰详实)
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人体运动学,骨和关节的基本结构和功能,肌肉的基本结构与功能 -回复
人体运动学,骨和关节的基本结构和功能,肌肉的基本结构与功能-回复人体运动学是研究人体运动的科学，主要涉及骨骼结构、关节功能和肌肉结构与功能等方面的知识。
本文将一步一步回答中括号内的三个主题，从骨骼结构、关节功能和肌肉结构与功能三个方面来探讨人体运动学。
第一部分：骨和关节的基本结构和功能人体的骨骼系统由骨骼、关节和肌肉组成，是人体支撑与运动的重要组成部分。
骨骼是由骨头、骨髓和骨膜组成的，主要功能有支撑体重、保护内脏器官和供给血液的作用。
骨头是骨骼系统的基本单位，人体大约有206块骨头，主要分为长骨、短骨、扁骨和不规则骨四类。
长骨主要位于四肢，如手臂和腿部，短骨主要存在于手腕和脚踝，扁骨如颅骨和肩胛骨，不规则骨如脊椎和骨盆等。
骨头有不同的形状和结构，这些形状和结构的差异赋予了骨骼系统不同的功能。
关节是连接骨头的结构，使骨头能够相对运动。
关节主要有三种类型：卧伏关节、球突关节和滑车关节。
卧伏关节使骨头能够绕一个轴心旋转，如肘关节；球突关节允许骨头在多个平面上产生移动，如肩关节；滑车关节允许两个骨头在一个平面上相互滑动，如膝关节。
不同类型的关节使人体能够以多种方式进行运动。
第二部分：肌肉的基本结构与功能肌肉是骨骼系统的重要组成部分，主要功能是连接骨头，使其能够产生运动。
肌肉主要由肌纤维组成，而肌纤维又由肌原纤维和肌原细胞构成。
肌原纤维是肌肉的基本单位，肌原细胞则是多个肌原纤维的组合。
肌原纤维内部含有许多肌单位，每个肌单位包含一对相对运动的肌丝。
肌丝分为厚丝和薄丝，当肌肉收缩时，肌丝通过交联和滑动来产生力量。
肌原纤维中的肌丝结构使其能够产生肌肉的收缩和伸展动作，从而实现人体的运动。
肌肉通过神经系统控制，神经系统与肌肉的连接点称为神经-肌肉接头或神经肌肉突触。
当神经信号到达这些接头时，会引起肌肉收缩。
每个肌肉有许多接头，这使得肌肉的控制更加精确和灵活。
肌肉的结构和功能因肌肉类型的不同而有所差异。
人体肌肉主要分为骨骼肌、平滑肌和心肌三类。
人体运动的执行体系 动作分析 PPT
１、 克制工作:又称向心收缩,肌肉的拉力矩大于阻力矩, 肌肉缩短,动点向定点靠拢,例如负重弯举的上举时期。
２、 退让工作:又称离心收缩,肌肉的拉力矩小于阻力矩, 肌肉紧张,但慢慢被拉长,动点与定点逐渐分离,例如负 重弯举下降时期。
(三)单关节肌和多关节肌
依照肌肉跨过关节的数量可分为单关节肌和多关节肌 (一)单关节肌 只跨过一个关节,一般比较短而粗,作用力集中在一个
作为原动肌当多关节肌收缩发力时,对其中一个关节发挥作用后, 对其余关节就不能充分发挥作用,这种现象称多关节肌主动不足。 如在屈腕的情况下,再屈指就会特别困难。
２、多关节肌的被动不足:
作为对抗肌当多关节肌已在其中一个关节被拉长后 ,在其余关节 就不能被充分拉长,这种现象称多关节肌“被动不足”。如当膝 关节伸直时,大腿在髋关节处屈的程度就会大幅度减小,这是骨后 肌群被动不足的缘故。
❖ 只是在运动实践中往往有这种情况,即同样是髋关节屈曲,不一
定都是髋关节屈肌在收缩用力,例如跑步时髋关节屈,是屈髋肌 在收缩用力;在落地缓冲时髋关节屈,却是伸髋肌在收缩用力。 同是髋关节屈曲,原动肌却是截然相反的两群,是由于环节受力 情况不同,因此要正确分析动作,需要掌握环节受力情况。
二)环节受力分析法 ❖ 环节运动是在力作用下产生的。作用于环节的力可分为
2、环节运动方向与外力作用方向相同:
(1) 环节运动速度快
环节运动方向
[快-同]
伸
外力
快速运动
原动肌位于环节运动方向同侧
2、环节运动方向与外力作用方向相同:
(2)环节运动速度慢
环节运动方向
[慢-反] 伸
外力 慢速运动
原动肌位于环节运动方向反侧
二、运动动作的解剖学分析
２、 退让工作:又称离心收缩,肌肉的拉力矩小于阻力矩, 肌肉紧张,但慢慢被拉长,动点与定点逐渐分离,例如负 重弯举下降时期。
(三)单关节肌和多关节肌
依照肌肉跨过关节的数量可分为单关节肌和多关节肌 (一)单关节肌 只跨过一个关节,一般比较短而粗,作用力集中在一个
作为原动肌当多关节肌收缩发力时,对其中一个关节发挥作用后, 对其余关节就不能充分发挥作用,这种现象称多关节肌主动不足。 如在屈腕的情况下,再屈指就会特别困难。
２、多关节肌的被动不足:
作为对抗肌当多关节肌已在其中一个关节被拉长后 ,在其余关节 就不能被充分拉长,这种现象称多关节肌“被动不足”。如当膝 关节伸直时,大腿在髋关节处屈的程度就会大幅度减小,这是骨后 肌群被动不足的缘故。
❖ 只是在运动实践中往往有这种情况,即同样是髋关节屈曲,不一
定都是髋关节屈肌在收缩用力,例如跑步时髋关节屈,是屈髋肌 在收缩用力;在落地缓冲时髋关节屈,却是伸髋肌在收缩用力。 同是髋关节屈曲,原动肌却是截然相反的两群,是由于环节受力 情况不同,因此要正确分析动作,需要掌握环节受力情况。
二)环节受力分析法 ❖ 环节运动是在力作用下产生的。作用于环节的力可分为
2、环节运动方向与外力作用方向相同:
(1) 环节运动速度快
环节运动方向
[快-同]
伸
外力
快速运动
原动肌位于环节运动方向同侧
2、环节运动方向与外力作用方向相同:
(2)环节运动速度慢
环节运动方向
[慢-反] 伸
外力 慢速运动
原动肌位于环节运动方向反侧
二、运动动作的解剖学分析
生物力学课程——肌肉力学.
第二节 Hill方程
与心肌、平滑肌相比，对骨骼肌的研 究较为深入，因为有： 1. Hill方程—可描述骨骼肌的力学性质。 2. Hill模型—可描述骨骼肌的功能状态。
Hill方程是肌肉力学中最有名的方程， 是骨骼肌力学的基础。 来源：青蛙的缝匠肌实验 描述：骨骼肌在强直状态下快速释放时
张力T和缩短速率V之间的关系。
如果肌肉被拉长 超过了静息长度，张 力也逐渐下降。因为 此时肌节被拉长，肌 丝间的接触少张力会 降低。肌节的长度约 为 3.6μm 时 ， 肌 丝 间 几乎没有重叠，所以 不能产生主动张力。
如果肌纤维的长度 过短，张力开始慢 慢下降然后迅速降 低。因为肌丝过度 重叠干扰了横桥的 形成。肌节的长度 小于1.65μm时，粗 肌丝滑到了Z线，这 时张力大幅度降低。
骨骼肌：
心肌：
• 骨骼肌纤维里线粒体 和毛细血管较少。因为
• 心肌细胞含有大量的线粒体， 毛细血管也较多，大约每一心肌 纤维都有一毛细血管供给氧气和
骨骼肌可以缺氧。
营养。 心肌不可须臾不足。
• 心肌纤维呈螺旋排列。 • 骨骼肌肌纤维平行排列。
心肌与骨骼肌的不同之处（二）
骨骼肌 ： • 骨骼肌收缩可不必同步。
当负荷与肌肉产生的最大张力相等时，肌肉
缩短的速度为零，肌肉做等长收缩；
如果负荷继续增加，肌肉做离心收缩，负荷
越大肌肉伸长越快。
三. 张力与时间的关系
肌肉产生的张力与收 缩的之间成正比。收缩 的时间越长产生的张力 越大，直到达最大张力。
四. 骨骼肌结构的影响
肌肉由收缩成分即肌节组成，肌节 能产生主动张力，收缩成分的排列方式 显著影响了肌肉的收缩功能。
骨骼肌组成动物躯体的主要部分，也是动 物运动的发动机，其运动受自主神经控制。在 显微镜下，可看到骨骼肌明暗相间的条纹，故 又称横纹肌。
人体运动学-肌肉动力学分析(清晰详实)
优质医学
6
7
优质医学
8
优质医学
9
优质医学
SPECIAL CASES
• Thumb • Pronation/supination • Hip med/lat rotation with hip flexion
优质医学
10
KINEMATIC CHAIN
kinematic chain： a series of connected segment links open kinematic chain motion 开链运动
39 cm
33
Torgue 250*0.39 420*0.10 140 Nm 优质医学 FMUSCLE 140 / 0.05 2800N
34
优质医学
动作分析的应用
优质医学
35
GAIT ANALYSIS
优质医学
36
平衡訓練
优质医学
37
38
优质医学
优质医学
h=肩高
39
BICYCLE ANALYSIS
优质医学
42
more Fun & Lark
优质医学
for Good or Bad
优质医学
43
TREADMILL
优质医学
44
45
优质医学
46
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高爾夫
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/body weight
/body weight
0.2
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-0.2 0
0.5
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1.5 1
0.5 0 0
Fx right left
LPSI
T1 0
SAC R
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人体运动动力学.ppt
人体运动中所受到的外力在 体育运动中的运用。
3.1.2 关于内外力之间关系
在跑、跳等动作中，人们一般都知道要跑得跟 快、跳得更高更远就必须加大蹬地力量，实际 上人体所获得的动力并不是人的蹬地力，而是 地面对人的反作用力，这就是人向后下用力而 身体却向前上方运动的原因。
要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地 力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉 活动是主动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收 缩的力量（内力），以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力 （外力），使人体运动状态发生变化。
I Ft 单位：牛顿.秒（N. s）
冲量的几何含义：
S=F*t
F S
t
2. 动量定理
物体在运动过程中，在某段时间内动量的 改变，等于所受所受合外力在这段时间内的冲 量。即：
K I
F t mvt v0
动量定理的矢量性。 例题：P73
3、动量定理在体育运动中的应用
1．在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器 械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。 这要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。
2．若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的 时间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。
3．运用动量定理还可以计算人体运动中的一些力 学参数。
在跳跃项目中，用测力台测出踏跳力随时间的 变化曲线，就可以求出人体所受的冲量，运用 动量定理，则可求出人体腾空的速度。
在另一些情况下，在动作的电影图片上可以计 算出人体或器械的运动速度。反过来，也可以 计算出相应的平均冲力大小。
第三运动定律在体育运动中的应用
当人们进行各种运动时，作用力与反作用 力问题是普遍存在的。弄清它们的关系， 才能正确分析体育运动中各力的特点，结 合牛顿第二运动定律进行深入研究。
3.1.2 关于内外力之间关系
在跑、跳等动作中，人们一般都知道要跑得跟 快、跳得更高更远就必须加大蹬地力量，实际 上人体所获得的动力并不是人的蹬地力，而是 地面对人的反作用力，这就是人向后下用力而 身体却向前上方运动的原因。
要获得较大的反作用力作为人体运动的动力，必须加大人的蹬地 力，这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉 活动是主动的，为了提高人体运动效果，最重要的是提高肌肉收 缩的力量（内力），以加大蹬地力从而得到一个大的反作用力 （外力），使人体运动状态发生变化。
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冲量的几何含义：
S=F*t
F S
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2. 动量定理
物体在运动过程中，在某段时间内动量的 改变，等于所受所受合外力在这段时间内的冲 量。即：
K I
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动量定理的矢量性。 例题：P73
3、动量定理在体育运动中的应用
1．在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器 械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。 这要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。
2．若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的 时间，各种落地缓冲动作就是典型的例子。
3．运用动量定理还可以计算人体运动中的一些力 学参数。
在跳跃项目中，用测力台测出踏跳力随时间的 变化曲线，就可以求出人体所受的冲量，运用 动量定理，则可求出人体腾空的速度。
在另一些情况下，在动作的电影图片上可以计 算出人体或器械的运动速度。反过来，也可以 计算出相应的平均冲力大小。
第三运动定律在体育运动中的应用
当人们进行各种运动时，作用力与反作用 力问题是普遍存在的。弄清它们的关系， 才能正确分析体育运动中各力的特点，结 合牛顿第二运动定律进行深入研究。
人体运动学 肌肉的基本结构和功能
（2）肌肉的协同作用
姿势协同动作通过下肢和躯干肌以固定的 组合、固定的时间顺序和强度进行收缩的 运动模式从而达到保护站立平衡的目的。
姿势协同动作的运动模式 踝关节协同动作模式 髋关节协同动作模式 跨步动作模式
二、肌肉的运动适应性
1. 肌肉训练的结构基础
功能蛋白合成、糖酵解增强 毛细血管、线粒体增多。 反应时缩短、弹性增加、力量与耐力
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
肌电刺激是如何激活随意运动，如何提高 训练强度，促进更大肌力发展？ 1.肌对电刺激的适应性反应
神经因素影响：神经适应。 2.激发较大运动神经元，动员更多的运动
单位。 3.增加氧化酶和糖元合成酶，提高肌耐力
2.肌肉的类型及特性
（1）根据肌的组织化学和功能特性分类
红肌纤维 （慢肌）
白肌纤维 （快肌）
（2）根据肌活检、肌的收缩特点及生化特性
慢缩纤维 （I型肌纤维）
快缩纤维 （Ⅱ型肌纤维）
快速氧化-糖原分解型Ⅱa 快速-糖原分解型Ⅱb
肌纤维类型与运动项目
力量性运动项目（快缩纤维） 举重 篮球 足球 曲棍球
耐力性运动项目（慢缩纤维） 中、长跑 游泳
运动单位肌纤维结构特点
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
肌肉的特性
01 物理特性 02 生理特性
伸展性
弹性
物理
特性
粘滞性
兴奋性
传导性
生理
特性
收缩性
（二）肌肉的功能及运动形式
1. 肌肉的功能
运动 支撑 维持姿势 保护身体 产热
运动学——04肌肉运动学详解
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）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，
（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
肌肉运动学
一、骨骼肌的结构
肌肉类型
横纹特征 随意收缩 例
骨骼肌 是
是
四肢肌
心肌
是
否
心脏
平滑肌 否
否 内脏器官
（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
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
第三章 第二节 肌肉的生物力学特性
下肢肌(羽状肌较多 ) b：上肢肌(羽状肌较少)
模型的串联
肌肉的长度增加。 肌肉收缩速度增加。
模型的并联
肌肉的生理横断面增加。 肌肉收缩力增加。
2、肌肉收缩力
速度特性
希尔方程： T——张力 V——速度
( a + T )(V + b) = b(TO + a )
V = b
图2—3 外部阻力增大时肌肉收缩的基本特征的变化
缩缩短短程程度度
小负荷
中负荷
大负荷
时间（从开始激发起算）
跑动作技术的生物力学 跑动中上、下肢摆动幅度大而有力是现代短 跑技术明显的特征。世界记录保持者 贝利 跑时上 跑技术明显的特征。世界记录保持者贝利 贝利跑时上 臂前后摆动的幅度达 125° 。大腿前后的摆动幅度 臂前后摆动的幅度达125 为105° 左右。
单肌节力学模型 并 联 弹 性 成 分 收 缩 成 分 串联弹性成分
肌肉力学模型 串联弹性成分 并联 弹性 成分 并联 弹性 成分 串联弹性成分
单肌节力学模型 并 联 弹 性 成 分 收 缩 成 分 串联弹性成分
肌肉力学模型
串联弹性成分 并 联 弹 性 成 分 并 联 弹 性 成 分 串联弹性成分
肌肉放松
激活状态
收缩
(1)
(2)
(3)
肌肉受激发时的力学效应的顺序性
思考题：
短跑的起跑为什么采用 “蹲踞式”起跑？
2、肌肉松弛 被拉长的肌肉，其张力有随着时间的延长而下 降的特性。 原因 ：由弹性成分粘弹性体的特性决 肌肉松弛 肌肉松弛原因 原因：由弹性成分粘弹性体的特性决 定的。
（三） 载荷对肌肉收缩力学特性的影响 当载荷增大时，肌肉收缩力学特性的变化 如下： 1、 动作潜伏期延长； 2、 收缩幅度减小； 3、收缩速度下降。
模型的串联
肌肉的长度增加。 肌肉收缩速度增加。
模型的并联
肌肉的生理横断面增加。 肌肉收缩力增加。
2、肌肉收缩力
速度特性
希尔方程： T——张力 V——速度
( a + T )(V + b) = b(TO + a )
V = b
图2—3 外部阻力增大时肌肉收缩的基本特征的变化
缩缩短短程程度度
小负荷
中负荷
大负荷
时间（从开始激发起算）
跑动作技术的生物力学 跑动中上、下肢摆动幅度大而有力是现代短 跑技术明显的特征。世界记录保持者 贝利 跑时上 跑技术明显的特征。世界记录保持者贝利 贝利跑时上 臂前后摆动的幅度达 125° 。大腿前后的摆动幅度 臂前后摆动的幅度达125 为105° 左右。
单肌节力学模型 并 联 弹 性 成 分 收 缩 成 分 串联弹性成分
肌肉力学模型 串联弹性成分 并联 弹性 成分 并联 弹性 成分 串联弹性成分
单肌节力学模型 并 联 弹 性 成 分 收 缩 成 分 串联弹性成分
肌肉力学模型
串联弹性成分 并 联 弹 性 成 分 并 联 弹 性 成 分 串联弹性成分
肌肉放松
激活状态
收缩
(1)
(2)
(3)
肌肉受激发时的力学效应的顺序性
思考题：
短跑的起跑为什么采用 “蹲踞式”起跑？
2、肌肉松弛 被拉长的肌肉，其张力有随着时间的延长而下 降的特性。 原因 ：由弹性成分粘弹性体的特性决 肌肉松弛 肌肉松弛原因 原因：由弹性成分粘弹性体的特性决 定的。
（三） 载荷对肌肉收缩力学特性的影响 当载荷增大时，肌肉收缩力学特性的变化 如下： 1、 动作潜伏期延长； 2、 收缩幅度减小； 3、收缩速度下降。
肌肉--生物力学
肌肉功率的性别、项目差异 专项素质训练的原则 从生物力学观点来看，专项练习必须遵 从动态适应性原则（据维尔霍山斯基），即 在以下五个方面都与比赛相适应：
① ②
运动幅度和方向； 运动有效幅度的重点区间；
③
④ ⑤
作用力（或肌力）的大小；
最大作用力发挥的速率；
肌肉工作的状态。
5、 肌肉与肌腱的生物力学特性对运动的影响
2、肌肉力（F）—速（V）关系
1938年Hill的经典工作奠定了 肌肉力学基础，他按照热力 学定律建立了反映肌肉收缩 力－速度特性的方程：
( F a) (V b) ( F0 a) b
方程中F0为肌肉挛缩时的张力， F为松开肌肉一端后肌肉的张 力，V为肌肉缩短速度，a为肌 肉张力单位常量，b为肌肉收 缩速度单位常量。Hill方程所 描述出肌肉的F—V关系与实测 结果具有较好的一致性（图35）。
增加动作的力和速度 提高动作的经济性：利用弹性能 缓冲作用
6、 肌肉的收缩形式 以肌肉外部长度变化来确定肌肉收缩形式：
等长收缩：肌肉长度不变，但有内部收缩。
向心收缩：肌肉主动收缩，长度缩短。
离心收缩：肌肉主动收缩，但不能克服阻力而
被拉长的收缩。
肌肉产生收缩形式变化的过程
思考题
概念:
肌肉平衡长度（自由长度）：肌肉无被动张力时的最大长度。 肌肉的净息长度：收缩元（CC）表现出最大张力时的肌肉长度。 约为平衡长度1.25倍。 被动张力: 是指肌肉工作时并联弹性成分的张力。 肌肉净收缩力: 指收约缩成分收缩时产生的张力。 总张力: 被动张力与净收缩力之和。
收缩元（CC）力——长度曲线
图 3-6 不同载荷肌肉做功与 收缩速度的关系
运动生理学肌肉活动PPT课件
-
9
粗肌丝和细肌丝的空间- 排列示意图
10
二、肌管系统
• 横小管系统:肌细胞 膜从表面横向伸入
肌纤维内部的膜小 管系统。
• 纵小管系统:肌质网 系统 。
• 终池:肌质网在接近 横小管处形成特殊 的膨大。
• 三联管结构:每一个
横小管和来自两侧
的终末池构成复合
体。
-
肌管系统结构示意图
11
三、肌丝的分子组成
• ②不衰减性传导。动作电位一旦在细胞膜的某 一部位产生，它就会间整个细胞膜传播，而且 其幅度不会因为传播距离增加而减弱。
• ③脉冲式。由于不应期的存在使连续的多个动 作电位不可能融合，两个动作电位之间总有一 定间隔。
动作电位的意义： AP的-产生是细胞兴奋的标志
26
(三)动作电位的产生原理
Na+ Na+ Na+ Na+
Ach释放
Ach扩散至终膜
产生EPP(终板电位)
终膜去极化
R-Ach形成
发放动作电位 兴奋收缩耦联 肌纤维收缩
-
35
二.兴奋-收缩耦联 三个主要步骤：
①兴奋通过横小管系统传导到肌细胞内部
②三联管处的信息传递 ③肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放:指终池膜上的钙 通道开放，终池内的Ca2+ 顺浓度梯度进入肌浆，触发 肌丝滑行，肌细胞收缩。
通透性↓、K＋通透性↑恢复→ K＋外流→恢复静息电位→ 复极化
• 动作电位本质是Na＋平衡电位
-
29
钠钾泵在离子转运的作用 • 维持膜内外Na＋、
K＋浓度差
-
30
-
31
三、动作电位的传导
神经冲动（动作电位）的传导
9
粗肌丝和细肌丝的空间- 排列示意图
10
二、肌管系统
• 横小管系统:肌细胞 膜从表面横向伸入
肌纤维内部的膜小 管系统。
• 纵小管系统:肌质网 系统 。
• 终池:肌质网在接近 横小管处形成特殊 的膨大。
• 三联管结构:每一个
横小管和来自两侧
的终末池构成复合
体。
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肌管系统结构示意图
11
三、肌丝的分子组成
• ②不衰减性传导。动作电位一旦在细胞膜的某 一部位产生，它就会间整个细胞膜传播，而且 其幅度不会因为传播距离增加而减弱。
• ③脉冲式。由于不应期的存在使连续的多个动 作电位不可能融合，两个动作电位之间总有一 定间隔。
动作电位的意义： AP的-产生是细胞兴奋的标志
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(三)动作电位的产生原理
Na+ Na+ Na+ Na+
Ach释放
Ach扩散至终膜
产生EPP(终板电位)
终膜去极化
R-Ach形成
发放动作电位 兴奋收缩耦联 肌纤维收缩
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二.兴奋-收缩耦联 三个主要步骤：
①兴奋通过横小管系统传导到肌细胞内部
②三联管处的信息传递 ③肌浆网（纵管系统）中Ca2+的释放:指终池膜上的钙 通道开放，终池内的Ca2+ 顺浓度梯度进入肌浆，触发 肌丝滑行，肌细胞收缩。
通透性↓、K＋通透性↑恢复→ K＋外流→恢复静息电位→ 复极化
• 动作电位本质是Na＋平衡电位
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钠钾泵在离子转运的作用 • 维持膜内外Na＋、
K＋浓度差
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三、动作电位的传导
神经冲动（动作电位）的传导
第一章人体力学肌肉的力学性质
一、肌肉的力学性质
康复治疗技术专业
肌肉是运动系统的动力部分，在神经系统 的支配下，肌肉收缩，牵引骨骼产生运动
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（一）肌肉的结构和功能
1.结构 人体肌肉 骨骼肌（横纹肌） —随意肌 平滑肌 —不随意肌 心 肌（横纹肌）
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Tendon 肌腱
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肌丝滑行的分子模式图
当肌浆内Ca2+浓度下降时，肌钙蛋白与Ca2+脱离，恢复静息 构型，原肌球蛋白又回归原位将肌动蛋白上的结合点掩盖起 来。横桥与肌动蛋白脱离，细肌丝滑出，肌节恢复原长度， 出现肌纤维舒张。
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(2)兴奋—收缩耦联：
肌浆中Ca2+浓度的变化可引起肌肉收缩和舒张，在人体内， 骨骼肌是受运动神经支配的。
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Ca2+在兴奋一收缩耦联中作用示意图
当神经冲动经运动终板传至肌细胞时，使肌膜产生动作电位， 肌膜的动作电位可沿横小管迅速传到三联体，使终池膜对 Ca2+的通透性增大，终池内的Ca2+释放入肌浆中，从而使肌 浆中Ca2+浓度升高，Ca2+与肌钙蛋白结合即触动了肌丝滑行 过程。
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Ca2+在兴奋一收缩耦联中作用示意图
当神经冲动停止时，肌膜及横小管膜电位恢复，终池膜对a2+ 的通透性降低，同时终池膜上钙泵将Ca2+摄人终池，使肌浆 中Ca2+浓度降低，从而出现肌肉舒张。
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如上所述，肌细胞的兴奋与肌细胞的收缩之间需要一个中介 过程，即把肌细胞的电兴奋与肌细胞的机械收缩衔接起来的 中介过程，称为兴奋—收缩耦联。Ca2+是耦联因子。
人体动力学参数
人体动力学参数人体动力学参数是研究人体运动和力学特性的重要指标，包括人体力学、运动学和生物力学等方面的参数。
这些参数对于理解人体运动机理、评估运动负荷和设计运动训练等具有重要意义。
本文将从不同角度介绍几个常见的人体动力学参数。
一、力学参数1. 力量：力量是指人体产生或承受的力的大小。
力量与肌肉的收缩强度和力臂长度有关。
力量参数可以通过肌力测试、动作分析仪器等进行测量。
2. 力矩：力矩是指力对物体产生旋转效果的能力。
在人体运动中，力矩与关节角度、肌力和力臂长度等因素相关。
力矩的测量可以帮助评估人体肌肉力量的不平衡或关节稳定性。
二、运动学参数1. 速度：速度是指物体在单位时间内移动的距离。
在人体运动中，速度可用来评估运动的快慢程度。
常见的速度参数有最大速度、平均速度等。
2. 加速度：加速度是指速度的变化率，即物体在单位时间内速度的增加量。
在人体运动中，加速度可以用来评估运动的起始和终止速度变化的快慢程度。
三、生物力学参数1. 动作力学：动作力学是研究人体运动中力的作用和分布的学科。
通过测量人体运动过程中的力和力臂等参数，可以评估运动的效率和负荷分布情况。
2. 稳定性：稳定性是指人体在运动过程中保持平衡的能力。
稳定性参数可以通过测量人体的重心位置、身体姿势和运动轨迹等来评估。
四、其他参数1. 能量消耗：能量消耗是指人体在运动过程中消耗的能量量。
能量消耗参数可以用来评估运动负荷和训练的强度。
2. 动作质量：动作质量是指人体运动过程中动作的规范程度和正确性。
动作质量参数可以通过评估动作的流畅性、稳定性和准确性等来进行。
总结：人体动力学参数是研究人体运动和力学特性的重要指标，涵盖了力学、运动学和生物力学等方面的参数。
这些参数可以帮助我们了解人体运动机理、评估运动负荷和设计运动训练等。
通过测量和分析这些参数，我们可以更好地理解和改善人体运动的效率和质量。
肌动学
静力性工作
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 ★ 离心工作 支持工作
静力性工作
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段
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。
影响肌力大小的因素
<1>肌肉的生理横断面
<2>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，先将腿后摆，就是为了取得髂腰 肌、股四头肌最佳初长度。
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。
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25Kg
20 cm 42Kg
50.8 cm
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Torgue 250*0.508 420*0.20 211 Nm 优质医学 FMUSCLE 211/ 0.05 4220N
25Kg
10 cm 42Kg
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REFERENCE
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Cardinal planes of motion
Planes of Motion
Transverse Plane Frontal Plane Sagittal Plane
优质医学 (YZ plane)
(XY plane)
(XZ plane)
5
NAMING MOVEMENTS AT JOINTS
(electrogoniometer) • 外力
• 力量感測器(Loadcell) • 肢段空間位置
• 動作擷取系統 (Vicon) • 地面反作用力
• 測力板 (AMTI)
• 肌電訊號
• 肌電訊號(EMG)
• 加速度
• 加速規(Accelerometer) • 資料收集
• 資料收集盒(Datalogger)
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使用動作量測分析系統的目 的
了解人體動作，肢幹間的相關性 • 運動學，動力學參數
設計、提升與評估人體運動、手工具、運動器材與醫療輔具等的功 能與成效
优质医学
16
動作量測分析系統包含
動作量測分析系統 • 電子量角器(electrogoniometer) • 力量感測器(Loadcell) • 動作擷取系統 (Vicon) • 測力板 (AMTI) • 肌電訊號(EMG) • 加速規(Accelerometer) • 資料收集盒(Datalogger)
RFR A
REL B
RW RA
RSH ORAS I NhomakorabeaLSH O
CL AV
STR N
LAS I
LWR A
LUP A
LEL B
LFRA
LWR B
RT HI
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RTI B
RA NK RM T5
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LT HI LK NE
LTI LBA NK LM T5
LTOE
LBH D
RBH D
C7
RBA K
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APPLICATION OF HUMAN MOTION MEASURE AND ANALYSIS SYSTEM
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使用人體動作量測分析系統的目的 人體動作量測分析系統 進階人體動作分析--人體動作分析模擬系統 人體動作分析系統之應用
• 步態分析(gait analysis) • 平衡訓練 • 輔具科技 • 下背痛分析 • 運動器材 • 體育技術 • ……
• the joint motion with the distal segment moves free in space, e.g. raising lower leg or throwing a ball
closed kinematic chain motion 闭链运动 • the joint motion with the distal segment is fixed, e.g. standing up or squatting down
LPSI
T1 0
SAC R
RPSI
RFI N
LHE E
RHE E
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2. 測力板 (AMTI)
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force
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transducer
amplifier A/D PC
測力板(COP)
MZ y
F
Fy
Fz
x Fx
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3. 肌電訊號(EMG)
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動作量測分析系統
• 電子量角器
• 關節角度
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電子量角器 (ELECTROGONIOMETER)
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力量感測器(LOADCELL)
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力量感測器(LOADCELL)
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動作分析系統
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1. 動作擷取系統 (VICON)
Vicon 460
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Ploygon
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RFH D
LFHD
RW RB
人体运动学-功能性活动分析
KINESIOLOGY APPLICATION IN FUNCTIONAL ACTIVITIES
周晶 南方医科大学康复医学院
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KINESIOLOGY
优质医学
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PURPOSE OF STUDYING CLINICAL KINESIOLOGY
The purpose of studying clinical kinesiology is to understand the forces acting on the human body and to manipulate these forces in treatment procedures so that human performance may be improved and further injury may be prevented 了解动作 了解作用在人体的力量 优化运动效能 避免和预防运动损伤
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SPECIAL CASES
• Thumb • Pronation/supination • Hip med/lat rotation with hip flexion
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KINEMATIC CHAIN
kinematic chain： a series of connected segment links open kinematic chain motion 开链运动
39 cm
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Torgue 250*0.39 420*0.10 140 Nm 优质医学 FMUSCLE 140 / 0.05 2800N
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动作分析的应用
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GAIT ANALYSIS
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WHAT KIND OF KINEMATIC CHAIN IS PERFORMED AS
chin-up (引體向上)? one-legged squatting?
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BASIC ARTHROKINEMATIC JOINT MOTIONS
(1) rolling or rocking, (2) sliding or gliding, (3) spinning