1、康复医学中的运动学和生物力学问题南京医科大学附属第一医院康复科 周士枋基本概念 力（ force）是一种作用，它能改变受力物体的静止或运动状态 力学（ Mechanics）对力进行广泛综合研究的学科 生物力学（ Biomechanics）当力作用于人体和其他生物体上并加以研究的学科作用于人体的力 外力 主要有：l 重力（ gravitational force）是地球对其附近物体吸引的力，是人体保持直立姿势及活动时必须克服的负荷。作用于人体运动器官各节段重力占体重的百分比为：头部 7%，躯干43%，单侧大腿 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
2、，大小与人体及重物的质量相等。外力 支撑反作用力l 静力支撑反作用力 ：在静止状态下，地面或器械通过支撑点作用于人体的对重力的反作用力，其大小与重力相同，方向相反 。l 动力支撑反作用力 ：人体做加速度运动时所受的支撑反作用力，除上述力外还要加上与加速度运动力大小和方向相反的反作用力 。外力 摩擦力 l 是指人体或肢体在地面或器械上滑动时所受到的摩擦阻力。其大小因人体或肢体重量及地面或器械表面质地而异，其方向与运动方向相反。 流体作用力l 人体在流体中运动时所承受的流体阻力，称流体作用力。其大小与运动速度、流体密度成正比，故在水中运动所受到的阻力较空气中大。但因流体的浮力抵消了大部分重力，故人
3、体在水中运动比较省力。 器械的其他阻力 l 肢体推动运动器械进行锻炼时，除要克服器械重力外，还需要克服器械的惯性力、摩擦力或弹力所产生的阻力，其大小与肢体推力相等，方向相反。外力 各种外力经常被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，从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基础。 作用于人体的力 内力 主要有：l 肌肉收缩时产生的力这种力通过骨的附着点，根据力偶（ force couple）、力矩（ forgue）、分力、合力等力学规律和杠杆原理产生相应的运动和 /或维持人体姿势。l 各组织器官间的被动阻力l 各内脏器官间的摩擦力l 内脏器官和固定装
4、置间的阻力如胃肠蠕动与腹膜、肠系膜、大血管间的阻力，食管蠕动与纵膈间的阻力等。l 血液淋巴液在管道内流动时产生的流体阻力，在分流时产生的湍流等。内力 各种内力总是相互适应，以维持最佳活动，同时也不断和外力相抗衡以适应人体生活的需要。例如为克服重力对血液流动的影响，有时需要肌肉收缩来帮助血流循环。 骨组织的生物力学 骨骼系统的作用是保护内脏器官并为肌肉提供坚强的动力联系和附着点，以利于肌肉收缩和身体运动。骨具有实现该目的所需的力学性能。除此之外，骨具有自我修复的能力，并能根据力学的需要改变其性能和外形 。骨的力学性能 图示出某一塑性材料假定的加载荷的变形曲线。当在材料的弹性区内加载，并随之卸负时，结构恢复原来形状，即不产生永久变形；若继续加载，材料的最外层纤维就开始在某些点 “屈服 ”。若继续加载，超过此屈服点 (yield point)，则进入该曲线的非弹性区，将出现永久变形。若在非弹性区再继续加载，则可以达到结构的极限断裂点。在曲线上，由载荷和变形显示的强度，用极限断裂点表示；由能量储存显示的强度，用整个曲线下面积大小来表示；结构的刚度用弹性区的曲线斜率来表示。
