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康复生物力学与生理学基础,南京医科大学康复医学系 Dept of Rehabilitation Medicine of Nanjing Medical University,内容,生物力学: 应用力学的原理分析人体运动规律 运动生理学: 研究运动中人体主要系统和脏器功能生理效应规律,运动力学基础,力学:研究物体间相互作用的力与物体发生位移间关系的物理学分支 内力 外力,运动力学基础,人体杠杆:支点,力点、阻力点 平衡杠杆 省力杠杆 速度杠杆,,运动力学基础,费力杠杆在康复治疗中的作用 训练肌力,通过调整阻力臂距离,增加或减少负荷重量:例:股四头肌渐进抗阻 获得速度,可通过增加阻力臂,减少动力臂进行,虽费力,但力点稍移动,即可加大阻力点移动的速度和范围。,运动力学基础,省力杠杆在康复中的作用 可负较大重量 加强肌肉保护),运动力学基础,运动平面 矢状面 额状面 水平面 运动轴 矢状轴 额状轴 垂直轴,运动力学基础,关节的力学 单轴关节: 滑车关节(指间、膝关节) 圆柱关节(尺桡关节 双轴关节: 椭圆关节(腕、掌指关节) 鞍状关节(踝关节) 三轴关节: 球窝关节(肩、髋) 平面关节(肩锁关节),运动力学基础,关节的稳定性和灵活性 上肢以精细活动为主,灵活性好而稳定性相对较差 下肢支撑体重,要求稳定性好而灵活性较差,运动力学基础,关节的稳定性和灵活性影响因素 构成关节的两个关节面的大小 两个关节面一样大小稳定性好 两个关节面相差大灵活性好 关节囊的厚薄与松紧度 关节韧带的强弱与数量 关节周围的肌肉强弱,,运动力学基础,肌肉的力学特性 肌肉的理化特性 兴奋性和收缩性-肌肉收缩产生肌力 伸展性和弹性-肌肉及腱组织的拉长与缩短 决定肌力大小的因素: 运动单位的募集程度 肌肉的横截面 肌肉收缩前的初长度 肌肉作功时的力臂长度 (杠杆效应) 肌纤维走向与肌腱长轴的关系,,纤维组织的力学特性,粘弹性 非线性应力-应变关系: 蠕变creep:维持恒定的载荷下,纤维组织缓慢持续延长 应力松弛stress relaxation:维持长度不变,纤维组织内因牵伸而提高的张力逐渐下降; 弹性延伸:在去除应力后纤维组织回缩。 塑性延伸:在去除应力后纤维组织持久性延长。,二、运动生理学,,运动与骨骼肌,运动单位(motor unit ) 由一个a 运动神经元和它的全部神经末梢所支配的骨骼肌纤维,这些肌纤维都有相同的生化和生理特征,完成相同的功能活动,作为神经肌肉活动的基本功能单位。一个运动单位包括的肌纤维数目变化很大(几条到数千条),所有的肌纤维都至少受一个运动神经元的支配。,运动与骨骼肌,骨骼肌组成 骨骼肌细胞-肌膜、肌浆和肌原纤维组成 肌原纤维-粗丝:肌球蛋白 细丝:肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白,,,运动与骨骼肌,骨骼肌的分型 慢肌纤维(I型): 红肌纤维,缓慢-氧化型肌纤维(SO) 快肌纤维(IIa,IIb型): IIa型:介与上2类之间,快速氧化-糖元分解型纤维(FOG)。 IIb型:白肌纤维,快速-糖元分解型肌纤维(FG)。,运动与骨骼肌,肌肉收缩的基本形式 等长收缩 等张收缩: 等张缩短 等张延伸 等速收缩,运动与骨骼肌,肌肉收缩的力量: 肌力:指肌肉受神经兴奋后收缩时产生的力量和张力。例:一次性举重 耐力:指肌肉收缩时所能维持的时间和重复收缩的能力(即肌力所能维持的时间)。,不同运动形式对骨骼肌的影响,运动与骨骼肌,肌肉活动时的相互作用 原动肌(agonist):直接完成动作的肌群 拮抗肌(antagodist):与原动肌作用相反的肌群 固定肌(fixator):参加临近关节固定的肌群,以确保原动肌的活动 中和肌(neutralizator):为抵消原动肌收缩时所产生的一部分不需要的动作,运动对心血管的影响,肌肉血流的自动调节 运动中为满足运动肌代谢需要,身体血流重新分布,运动中支配四肢肌肉血管扩张,其它脏器血管收缩,血流量均减少,以保证重要脏器和肌肉血供。,运动对心血管的影响,神经性调节: 交感神经张力增加,迷走神经张力下降,产生循环效应: 心收缩力增强 心率增加,每搏量增加,心输出量增加 静脉血回流增加,运动对呼吸系统的影响,运动中摄氧量变化,,,,氧亏(O2 deficit),氧债(O2 debt),准备活动(warm-up),放松活动(cool-down),最大吸氧量( VO2max ),最大吸氧量的平台 VO2max是指在递增运动中,VO2出现平台,不随运动负荷的递增而增加 。,,,心输出量,,,气体交换,,,O2运输,,,氧的利用,,,动静氧差,运动对代谢的影响,大强度,力量性运动,短时间的运动或一些大运动的早期(百米冲刺,举重等)能量来源是通过无氧代谢供给。无氧代谢—肌组织直接利用其自身贮备的能量(ATP水平及磷酸肌酸反应)及糖的无氧酵解过程中产生的ATP供能,这一过程称无氧代谢。 中、小强度,长时间的运动(马拉松,万米以上)能量来源主要是能过有氧代谢供给。有氧代谢—即肌肉在线粒体内进行氧化磷酸化(三羧酸循环)过程中合成ATP 而提供能量的过程称有氧代谢。供能物质可以是脂肪酸,糖元,氨基酸等。,小结,人体的力 关节的三种杠杆类型 运动单位 骨骼肌的收缩方式 影响肌力的因素 最大吸氧量,
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