运动生物力学 1.ppt

* * 椎间盘厚度的昼夜变化 椎间盘总厚度约为脊柱全长的25%。 白天站立和行走的压力使髓核丧失少量水分，而在睡眠或休息时由于髓核压力减小，水分又得到重储存。 因此早晚身高有2厘米的差异。 * * 髋关节的构造及其关节面 * * 髋关节运动功能 绕额状轴的矢状面活动—前屈125°（屈膝）、90° （直膝）、后伸15° 绕矢状轴的额状面活动—外展45°、内收20° 绕垂直轴的水平面活动—内旋45°、外旋45° * * * * 髋关节动力学 若双腿站立时，作用在股骨头上的反作用力为压在上方体重的1/2。因为每个下肢为1/6体重，所以每个髋关节上的载荷就是余下2/3体重的一半，即1/3体重。 若为了防止晃动并保持身体直立时，髋关节周围的肌肉要收缩，这个1/3体重的力还将按肌肉活动量成正比增大。 若单腿直立时，上部身体重力线在三个平面内偏移，对髋关节产生力矩使关节的反作用力增大。 * * 髋关节生物力学分析 男性在外展肌肉收缩以稳定骨盆时，站立相中有两个峰值力，发生在足跟刚刚着地时的一个约4倍体重的峰值，以及发生在足尖离地时的一个约7倍体重的更大的峰值。足放平时，因身体重心迅速下移，关节反力减少，小于体重 。摆动相时，为使大腿减速，有伸肌群收缩产生关节反力，反力值较低，约等于体重。 女性的力型与男性相同，但其值较低，在站立相后期，最大值约为4倍体重。女性关节反力较低是由下述因素引起：女性骨盆较宽，股骨的颈干角不同，所穿鞋袜和一般步态型的不同。 * * 髋关节生物力学分析 四、膝关节生物力学 * * 膝关节传递载荷，参与运动，为小腿活动提供力偶。 膝关节是人体内最大、最复杂的关节。 膝关节由胫股和髌股关节组成的双关节结构，两个关节可以承受比通常想象要大得多的力。 * * * * 膝关节力学特点是矛盾的统一 ①要求膝关节在承受体重和有关长杠杆力的作用下，在全伸展位时，有较大的稳定性。 ②要求在一定程度的屈曲下，具有很大的活动性。 膝关节以高度精巧的机械装置解决了这一问题，但由于关节面不足以相互交织（这是高度活动性的要求），使它容易遭受损伤。 * * 膝关节的运动功能 膝关节的主要运动为伸和屈： 髋屈曲体位——膝关节主动屈曲可达140°，髋伸展体位——膝关节只能屈120°，被动屈曲可以达到160°，可使足跟与臀部相接。 膝关节严格地说并没有绝对的伸展，尽管有时可获得被动伸展5°～10°。 * * 膝关节受力分析 直立位，膝受力为体重减小腿足重。如体态不正确，则需要肌肉力量来平衡。 当其屈膝站立，慢步，上楼，膝受力3~5倍体重。 半月板的重要作用： 把股骨传来的力分散到颈骨平台，没有半月板则会集中一点，这将导致损伤。关节受冲击时，半月板起缓冲作用。负荷轻时，半月板分隔股、胫骨负荷重时，股软骨与胫平台接触。 * * 人上楼，前腿弯曲，后退蹬地时，求作用其上的肌力和关节力 体重G ∵小腿足重只占体重的1/15，故可略。 据此我们可求出作用在膝关节力。 用图解法，也可得：T≈2850N，方向如图。 ∴G=Bw=600N， 如果 dG =0.20cm dM = 0.06m 建立平衡方程： 解得： 这是髌韧带所付出的力量。 dG G Fm dM R Fm T R是支撑反力600N 五、脊柱生物力学 * * 脊柱的解剖学基础 * * 脊柱结构特征 多个椎体单元、多重关节。 众多肌肉和韧带支持。 “S”形生理弯曲、整体活动。 兼顾坚固性和可动性。 三维活动方向（前后、左右、上下）。 六个自由度（屈伸+转动+滑动）。 * * 脊柱活动自由度 前后屈伸 * * 脊柱活动自由度 左右屈伸 * * 脊柱活动自由度 上下移动 * * 脊柱活动自由度 水平旋转 * * 脊柱活动自由度 前后滑动 * * 脊柱活动自由度 左右滑动－非常微小 * * 椎骨 椎体的骨小梁应力线有三组： 在整个椎体斜行交叉。 从椎体上面向后延伸，至椎弓根水平时呈扇形分布于下关节突与棘突。 从椎体下面向后延伸到椎弓根水平时呈扇形分布于下关节突与棘突。 应力集中在椎体后部 * * 椎体 脊椎椎体主要是承担压应力，承重越大，椎体就越大（腰椎胸椎颈椎）。 脊椎中部构成椎管，保护脊髓。 脊椎后部是肌肉附着点，控制运动节段的运动和方向。 脊柱的功能单位 * * 运动节段 脊柱的功能单位是运动节段，它由两个脊椎和介于它们之间的软组织组成。 两个叠在一起的椎体、椎间盘和纵韧带形成节段的前部。 相应的椎弓、椎间关节、横突和棘突以及韧带组成节段的后部。 椎弓和椎体形成椎管以保护脊髓。 * * 运动节段 1）运动节段的前部：椎体的设计主要是为了承担压缩负荷，上部身