运动学-运动力学基础
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适宜的载荷对骨有着积极的影响，但过 载、过用或过度冲击性载荷可引起骨损 伤甚至骨折发生。骨的生长是破坏和重 建两个过程对立统一的结果。其重建的 速度受年龄、营养、机械应力等多种因 素的影响。 生长：在儿童少年时期，适宜的载荷刺 激可以促进骨的生长发育，而过载的载 荷作用，则会影响骨的生长。因此，儿 童少年时期，应避免过大的负重和静力 性负荷训练。 重建：骨的塑形与重建是通过适应力的 作用而发生。重建过程主要体现在骨组 织的更新，如骨单位的重建与骨小梁的 有序排列等，这是骨组织对机械刺激反 应通过骨的形成与吸收为表现形式的生 理过程。
人体平衡对康复治疗对象的意义
• 身体姿势的保持 • 预防意外摔伤 • 全身运动功能恢复（如步行）
对患者平衡能力恢复的启示
具备可靠的平衡功能是人体完成身体其 他随意运动的前提，那么上述概念如何 用到平衡障碍的治疗呢。
一位具有平衡障碍的脑卒中患者，要改 善其平衡功能，我们一般治疗的顺序为 患者仰卧位----支撑坐位----肘膝跪位---双膝跪位----半跪位----坐位----站立位 ，这一顺序体现了重心的逐渐升高，支 撑面逐渐减少。
静载荷和动载荷。 静载荷是指施加的力缓慢且到达某一定
值后不再改变的外力作用方式； 动载荷是施加的力快速变化或反复多次
施加的力作用方式，分别称为冲击载荷 和交变载荷，如击打在人体上的各种力 为冲击载荷，步行过程中双脚骨的受力 为交变载荷。 根据力和力矩由不同方向作用于骨，可 将作用于骨的载荷分为拉伸、压缩、弯 曲、剪切、扭转和复合载荷。
• 基本条件：合外力为0,合力矩为0. • 关键因素：支撑面、稳定角、平衡
角、稳定极限（LOS）稳定系数等。
人体平衡的条件
以人体两脚站立时为例子，两脚与地面接触面积及 其周围的平面称为支撑面。
人体平衡的条件
• 支撑面与重心：重心越高支撑面往往越小 • 支撑面与稳定性：支撑面越大稳定性越好 • 支撑面的材质：决定稳定性，海绵垫与平整的地面比较前
44
人体运动的杠杆[gàng gǎn]原理
45
46
47
关节的生物力学： 关节概述
致密结缔组织
关节/滑膜关节
基本结构：关节面（上附关节软骨）、关节囊、关节腔 辅助结构：关节盘（半月板），韧带，滑膜囊，滑膜襞， 关节液，血管，神经等
关节功能的决定因素
关节活动度（ROM） 稳定性（stablility） 柔韧性（flexibility）
著名歌手迈克尔杰克逊的《犯罪高手》 MV中稳定极限角度，达到了45°，这个 角度是不可能产生的，据传是舞者所穿 的鞋子和地板之间有卡扣，相当于增加 的稳定力矩，但要位置身体的笔直仍需 自身运动系统提供较大的稳定力矩。
人体平衡的条件
失去平衡：当人体因内外因素不能使重心垂直投影线 落在支撑面之内就失去了平衡。
55%-56%处。
平衡与稳定性
平衡是物体速度和方向不变的状态。 稳定性是指人体和物体抵抗各种干扰作 用保持平衡的能力。 稳定性的分类 人体静止时抵抗各种干扰的能力，这
种能力称为静态稳定性。 人体重心偏移平衡位置后，干扰因素
除去时，人体仍能恢复到初始平衡范 围，此为人体平衡的动态稳定性。
人体平衡的条件
运动中的力矩
力矩（M）是作用于物体或人体的合力（F）与支 点到力作用线距离（d）的乘积， 即M=F×ｄ。
分析：手握球做屈肘动作 产生的力矩
10
人体运动的动力学
人体运动的动力学
一、牛顿运动定律 牛顿第一定律：任何物体在不受外力作用（或所受合外力
为零）时将保持静止或匀速直线运动状态不变，又称惯性 定律。 牛顿第二定律：当物体所受到的合外力不为零时，物体的 运动状态会发生改变。 牛顿第三定律：即作用力与反作用力定律 。
稳定
灵活
50
影响关节稳定性的因素
关节面形状 韧带强弱 骨骼肌力量 关节负压
51
52
53
54
脑卒中患者肩手综合征的关节生物力学分析
关节面 弧度之
差
关节周肌 群
关节囊、韧带因素
关节周肌 群
55
关节软骨的材料力学
56
57
58
59
41
骨的应力与应变
骨的应力是指骨结构受到 外来载荷时其表面单位面 积所受到的力。 骨的应变是指骨在外力作 用下的局部形变，包括线 性应变和剪切应变。
骨密质所受应力极限比较（单位：MN/m2）
42
骨的应力-应变曲线
强度：外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力 刚度：弹性区的曲线斜率
43
机械应力对骨生长的影响
我们在不同阶段又会使用Ⅰ级静态平衡 ，Ⅱ级自然动态平衡，Ⅲ级他动平衡来 增加训练的难度提高效果。
Ⅰ级静态平衡 Ⅱ级自然动态平衡 Ⅲ级他动平衡
对患者平衡能力恢复的启示
在平衡的康复设备和器械的使用中 仍然用到上述平衡的相关概念，比 如平衡仪会用到重心的控制和稳定 极限，平衡板、平衡垫、半球平衡 球都是跟支撑面的性质等相关。因 此掌握上述概念和原理，治疗自然 可上手。
平衡角越大越好吗？
人体平衡的条件
稳定极限（Limit of Stability,LOS）：人体在能够保持平衡的范围内倾斜 时与垂直线形成的最大角度。正常人双足自然分开站在平整而坚实的地面上 时，LOS前后方向的最大倾斜角为12.5度，左右为16度，围成一个椭圆形。 LOS的大小取决于支持面的大小及性质。
人体平衡的条件
稳定系数：指稳定力矩与倾倒力矩的比 值。以人体站立为例，稳定力矩为位置 人体平衡必要的肌力产生的力矩（维持 平衡的力矩），倾倒力矩为外力和或重 力产生的力矩（破坏平衡的力矩）。 • 稳定系数大于1时，物体能抵抗外来
翻倒力矩，平衡不被破坏； • 稳定系数小于1时，物体抵抗不住外
来的翻倒力矩，平衡将遭到破坏，物 体会翻倒。
二、牛顿运动定律在人体运动中的应用 （一）运动中合理利用惯性可以省力 （二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理 （三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的
反作用力。
人体运动的静力学
人体重心个人体所受重力的合力的作用点 • 位置：身体正中面上第三骶椎上缘数厘米，约在身高的
肌拉力线
喙肱肌拉力线 位于肩关节冠状轴前方， 矢状轴内侧， 使肩关节内收和屈。 肱肌拉力线 位于肱肌中心， 肘关节冠状轴的前方， 能使肘关节屈
组织弹力 当机体拉伸、压缩、扭转时会发生 形变，弹力是机体形变做功的能力。
希尔三元素模型:①可收缩成分：相当于骨骼肌中肌纤维成分;②串联弹性 元：主要是位于骨骼肌两端的肌腱；③并联弹性元：包裹在整个骨骼肌 表面和肌束、肌纤维表面的结缔组织。
运动力学基础
运动生物 力学
康复治疗
运动疗法
2
运动中的力和力矩
4
人体各节段重力占体重的百分比
7 %
3% 43%
2% 1% 12%
5% 2%
中国人体惯性参数模型标准
5
肌拉力 骨骼肌借助肌腱附着于骨，产生对 骨的拉力维持人体姿势，引起人体内各部 分、各环节的相对运动，是人体内力中最 重要的主动力。
骨与关节生物力学
31
骨的构造
32
33
↓ ↑
34
骨板：骨胶原纤维平行层状排列，借基质粘 合在一起，钙盐密集规则沉积其间，形成的 既韧又硬的板状结构
35
36
长骨骨干结构模式图
37
长骨骨干结构模式图
38
39
骨组织内部
40
骨受载荷形式
载荷：作用于人体的外力。 作用于人体的载荷按照其性质可以分为
者影响稳定性。
人体平衡的条件
稳定角：在某一面内，重心垂直投影线和重心到支撑面边缘 点的连线间的夹角（图中α1和α2为冠状面的两个稳定角，α 前和α后为矢状面的两个稳定角）。
人体平衡的条件
平衡角：在某一面内的两个稳定角之和（如α1+α2，α前+α后 就是平衡角）。我们还以人体站立为例，两腿分开越大，重心 越低，平衡角越大，也就稳定性越好。
人体平衡对康复治疗对象的意义
• 身体姿势的保持 • 预防意外摔伤 • 全身运动功能恢复（如步行）
对患者平衡能力恢复的启示
具备可靠的平衡功能是人体完成身体其 他随意运动的前提，那么上述概念如何 用到平衡障碍的治疗呢。
一位具有平衡障碍的脑卒中患者，要改 善其平衡功能，我们一般治疗的顺序为 患者仰卧位----支撑坐位----肘膝跪位---双膝跪位----半跪位----坐位----站立位 ，这一顺序体现了重心的逐渐升高，支 撑面逐渐减少。
静载荷和动载荷。 静载荷是指施加的力缓慢且到达某一定
值后不再改变的外力作用方式； 动载荷是施加的力快速变化或反复多次
施加的力作用方式，分别称为冲击载荷 和交变载荷，如击打在人体上的各种力 为冲击载荷，步行过程中双脚骨的受力 为交变载荷。 根据力和力矩由不同方向作用于骨，可 将作用于骨的载荷分为拉伸、压缩、弯 曲、剪切、扭转和复合载荷。
• 基本条件：合外力为0,合力矩为0. • 关键因素：支撑面、稳定角、平衡
角、稳定极限（LOS）稳定系数等。
人体平衡的条件
以人体两脚站立时为例子，两脚与地面接触面积及 其周围的平面称为支撑面。
人体平衡的条件
• 支撑面与重心：重心越高支撑面往往越小 • 支撑面与稳定性：支撑面越大稳定性越好 • 支撑面的材质：决定稳定性，海绵垫与平整的地面比较前
44
人体运动的杠杆[gàng gǎn]原理
45
46
47
关节的生物力学： 关节概述
致密结缔组织
关节/滑膜关节
基本结构：关节面（上附关节软骨）、关节囊、关节腔 辅助结构：关节盘（半月板），韧带，滑膜囊，滑膜襞， 关节液，血管，神经等
关节功能的决定因素
关节活动度（ROM） 稳定性（stablility） 柔韧性（flexibility）
著名歌手迈克尔杰克逊的《犯罪高手》 MV中稳定极限角度，达到了45°，这个 角度是不可能产生的，据传是舞者所穿 的鞋子和地板之间有卡扣，相当于增加 的稳定力矩，但要位置身体的笔直仍需 自身运动系统提供较大的稳定力矩。
人体平衡的条件
失去平衡：当人体因内外因素不能使重心垂直投影线 落在支撑面之内就失去了平衡。
55%-56%处。
平衡与稳定性
平衡是物体速度和方向不变的状态。 稳定性是指人体和物体抵抗各种干扰作 用保持平衡的能力。 稳定性的分类 人体静止时抵抗各种干扰的能力，这
种能力称为静态稳定性。 人体重心偏移平衡位置后，干扰因素
除去时，人体仍能恢复到初始平衡范 围，此为人体平衡的动态稳定性。
人体平衡的条件
运动中的力矩
力矩（M）是作用于物体或人体的合力（F）与支 点到力作用线距离（d）的乘积， 即M=F×ｄ。
分析：手握球做屈肘动作 产生的力矩
10
人体运动的动力学
人体运动的动力学
一、牛顿运动定律 牛顿第一定律：任何物体在不受外力作用（或所受合外力
为零）时将保持静止或匀速直线运动状态不变，又称惯性 定律。 牛顿第二定律：当物体所受到的合外力不为零时，物体的 运动状态会发生改变。 牛顿第三定律：即作用力与反作用力定律 。
稳定
灵活
50
影响关节稳定性的因素
关节面形状 韧带强弱 骨骼肌力量 关节负压
51
52
53
54
脑卒中患者肩手综合征的关节生物力学分析
关节面 弧度之
差
关节周肌 群
关节囊、韧带因素
关节周肌 群
55
关节软骨的材料力学
56
57
58
59
41
骨的应力与应变
骨的应力是指骨结构受到 外来载荷时其表面单位面 积所受到的力。 骨的应变是指骨在外力作 用下的局部形变，包括线 性应变和剪切应变。
骨密质所受应力极限比较（单位：MN/m2）
42
骨的应力-应变曲线
强度：外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力 刚度：弹性区的曲线斜率
43
机械应力对骨生长的影响
我们在不同阶段又会使用Ⅰ级静态平衡 ，Ⅱ级自然动态平衡，Ⅲ级他动平衡来 增加训练的难度提高效果。
Ⅰ级静态平衡 Ⅱ级自然动态平衡 Ⅲ级他动平衡
对患者平衡能力恢复的启示
在平衡的康复设备和器械的使用中 仍然用到上述平衡的相关概念，比 如平衡仪会用到重心的控制和稳定 极限，平衡板、平衡垫、半球平衡 球都是跟支撑面的性质等相关。因 此掌握上述概念和原理，治疗自然 可上手。
平衡角越大越好吗？
人体平衡的条件
稳定极限（Limit of Stability,LOS）：人体在能够保持平衡的范围内倾斜 时与垂直线形成的最大角度。正常人双足自然分开站在平整而坚实的地面上 时，LOS前后方向的最大倾斜角为12.5度，左右为16度，围成一个椭圆形。 LOS的大小取决于支持面的大小及性质。
人体平衡的条件
稳定系数：指稳定力矩与倾倒力矩的比 值。以人体站立为例，稳定力矩为位置 人体平衡必要的肌力产生的力矩（维持 平衡的力矩），倾倒力矩为外力和或重 力产生的力矩（破坏平衡的力矩）。 • 稳定系数大于1时，物体能抵抗外来
翻倒力矩，平衡不被破坏； • 稳定系数小于1时，物体抵抗不住外
来的翻倒力矩，平衡将遭到破坏，物 体会翻倒。
二、牛顿运动定律在人体运动中的应用 （一）运动中合理利用惯性可以省力 （二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理 （三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的
反作用力。
人体运动的静力学
人体重心个人体所受重力的合力的作用点 • 位置：身体正中面上第三骶椎上缘数厘米，约在身高的
肌拉力线
喙肱肌拉力线 位于肩关节冠状轴前方， 矢状轴内侧， 使肩关节内收和屈。 肱肌拉力线 位于肱肌中心， 肘关节冠状轴的前方， 能使肘关节屈
组织弹力 当机体拉伸、压缩、扭转时会发生 形变，弹力是机体形变做功的能力。
希尔三元素模型:①可收缩成分：相当于骨骼肌中肌纤维成分;②串联弹性 元：主要是位于骨骼肌两端的肌腱；③并联弹性元：包裹在整个骨骼肌 表面和肌束、肌纤维表面的结缔组织。
运动力学基础
运动生物 力学
康复治疗
运动疗法
2
运动中的力和力矩
4
人体各节段重力占体重的百分比
7 %
3% 43%
2% 1% 12%
5% 2%
中国人体惯性参数模型标准
5
肌拉力 骨骼肌借助肌腱附着于骨，产生对 骨的拉力维持人体姿势，引起人体内各部 分、各环节的相对运动，是人体内力中最 重要的主动力。
骨与关节生物力学
31
骨的构造
32
33
↓ ↑
34
骨板：骨胶原纤维平行层状排列，借基质粘 合在一起，钙盐密集规则沉积其间，形成的 既韧又硬的板状结构
35
36
长骨骨干结构模式图
37
长骨骨干结构模式图
38
39
骨组织内部
40
骨受载荷形式
载荷：作用于人体的外力。 作用于人体的载荷按照其性质可以分为
者影响稳定性。
人体平衡的条件
稳定角：在某一面内，重心垂直投影线和重心到支撑面边缘 点的连线间的夹角（图中α1和α2为冠状面的两个稳定角，α 前和α后为矢状面的两个稳定角）。
人体平衡的条件
平衡角：在某一面内的两个稳定角之和（如α1+α2，α前+α后 就是平衡角）。我们还以人体站立为例，两腿分开越大，重心 越低，平衡角越大，也就稳定性越好。