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河南中医学院第一附属医院 康复中心 席建明 运动学是研究人体活动的科学，所涉及的基础内容主要包括生物力学和生理学。生物力学是应用力学的原理来分析人体运动规律的科学，运动生理学则是研究运动中人体主要系统和脏器功能生理效应规律的科学，两者均是康复治疗学的重要理论基础。正确认识各运动器官的力学特性及其在运动中的相互作用和生理功能，对创伤和疾病的预防、治疗和康复都极为重要。 一、运动力学基础 1.人体生物力学的概念 （1）人体力的种类 力学是研究物体间相互作用的力与物体发生位移（运动）之间关系的物理学分支。自然界常见的力有重力、引力、压力等，这些力作用于物体使之发生位置或状态的改变，物体之间发生位置变化的过程称之为运动。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。其中最重要的首先是肌肉收缩所产生的主动拉力，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、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 人的躯体运动遵循杠杆原理，在人体关节相当于杠杆的支点或轴(O)，肌肉收缩时产生力，肌肉的附着点为动作用点(F)，被移动的部分相当于阻力(R)，肢体的重力，指抗肌的张力，韧带及筋膜正常拉力以及所负截物体一重量均为阻力。骨骼则是杠杆臂的作用。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3个点的不同位置关系，可将杠杆分成3类： ①第1类杠杆（平衡杠杆）：支点在力点与阻力点之间。它可用小的作用力平衡较大的阻力。枕寰关节即为平衡杠杆。枕寰关节为支点，颈后肌的牵拉力为F，头的重量为R，借平衡杠杆维持头的平衡。 ②第2类杠杆（省力杠杆）：阻力位于作用力与支点之间。阻力臂小于作用力臂，故机械效益较大。因此用较小的力即可支起较大的重量。如提踵运动时，支点相当于拇趾关节，小腿三头肌收缩产生拉力，身体阻力在踝关节中立向下，因此可用较小的力支起较大的体重，在行走、跑、跳时起作用。 ③第3类杠杆（速度杠杆）：作用力点位于支点与阻力点之间。如手提重物屈肘，肱二头肌为作用力，阻力在手部，肘关节为支点，作用力臂小于阻力臂，通过较大的作用力来赢得重物距离的移动，对速度和关节活动度有利。 2. 运动平面和运动轴 记述人体运动通常采用基本姿势位，将人体运动的方向用3个相互垂直的平面和轴来表示。 (1)基本姿势位 ①基本姿势位：是人体运动的始发姿势。身体直立，面向前，双目平视，双足并立，足尖向前，双手下垂于身体两侧，掌心贴于体侧。 ②解剖学体位：是阐述人体各部位结构位置关系时采用的体位。身体直立，双眼向前平视，两脚跟靠拢，足尖向前，两上肢垂于躯干两侧，手掌向前。 (2)基本运动平面人体可分为3个基本运动平面，即水平面、额状面和矢状面，相互间呈垂直状。水平面：与地面平行的面，将人体分为上下二部分。额状面：与身体前后平行的面，将人体分为前后二部分。矢状面：与身体侧面平行的面，将人体分为左右二部分。 (3)基本运动轴与基本运动平面相适应，有矢状轴、额状轴和垂直轴3个基本运动轴。X轴（矢状轴）：矢状面与横截面交叉所形成的轴，在横截面上由前向后贯穿人体。 Y轴（额状轴）：冠状面与横截面相交所形成的轴，在横截面上由右向左贯穿人体。 Z轴（垂直轴）：矢状面与冠状面相交所形成的轴，垂直于横截面，上下贯穿人体。 3. 骨骼的生物力学特性 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。成人成熟密质骨的极限应力值为：压缩＞拉伸＞剪切。 影响骨骼强度与刚度的因素：？？？ (1)应力：肌肉收缩时产生的压应力可减少或抵消作用于骨的拉应力，保护骨免受拉伸骨折。 (2）载荷速度：骨的能量储存，随着载荷速度增加而增加。骨折时所储能量要释放出来。在低速下能量可通过单个裂纹散失，使骨及软组织保持相对完整性；但在高速下，所储更大能量不能通过单个裂纹散失，故可发生粉碎性骨折及广泛的软组织损伤。 (3)骨的大小、形状和特性：骨的横截面积（大小）及骨组织在中轴周围的分布（形状）均影响骨的强度。 4. 关节的力学特性 关节面的形态及结构决定了关节可能活动的轴，所有的关节运动都可以分解为环绕3个相互垂直的轴心，沿3个相互垂直的平面上进行运动。即环绕额状轴在矢