康復(fù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)-運(yùn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

第三章康復(fù)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論主講人：黃朝露黔東南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一節(jié)運(yùn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握運(yùn)動(dòng)的生理生化效應(yīng)熟悉牛頓運(yùn)動(dòng)定律的在人體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用；熟悉骨、關(guān)節(jié)、韌帶和肌腱的生物力學(xué)特性及其在康復(fù)治療中的應(yīng)用。了解運(yùn)動(dòng)中力的合成與分解及其在人體運(yùn)動(dòng)中受力分析中的應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)是生命的標(biāo)志，不僅表現(xiàn)為物體的物理性位移，而且也表現(xiàn)為生物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化和功能的發(fā)揮。運(yùn)動(dòng)是良醫(yī)（ExerciseisMedicine）作為一種學(xué)術(shù)理念和健康促進(jìn)項(xiàng)目在2007年11月由美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和美國(guó)醫(yī)學(xué)會(huì)正式提出。一人體運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)是理論力學(xué)的一個(gè)分支，是運(yùn)用幾何學(xué)的方法來研究物體運(yùn)動(dòng)的一門學(xué)科。人體運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究機(jī)體活動(dòng)時(shí)各系統(tǒng)生理效應(yīng)變化的科學(xué)，主要包括運(yùn)動(dòng)生理學(xué)（exercisephysiology）和生物力學(xué)（biomechanics）。人體運(yùn)動(dòng)學(xué)是力學(xué)，生理學(xué)，生物學(xué)和醫(yī)學(xué)相互滲透的學(xué)科，運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中用于分析運(yùn)動(dòng)功能障礙的原因，指導(dǎo)康復(fù)治療實(shí)踐，是康復(fù)醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)理論之一（一）運(yùn)動(dòng)的生理生化效應(yīng)運(yùn)動(dòng)是人類最常見的生理性刺激，對(duì)多個(gè)系統(tǒng)和器官的功能具有明顯的調(diào)節(jié)作用，只要生命存在，運(yùn)動(dòng)就不會(huì)停止。運(yùn)動(dòng)時(shí)身體的各個(gè)系統(tǒng)都將產(chǎn)生適應(yīng)性變化，繼而引起功能的改變心臟大比拼1.運(yùn)動(dòng)對(duì)心血管系統(tǒng)的影響心臟即是儲(chǔ)血器官，也是動(dòng)力器官。心血管系統(tǒng)是以心臟為中心通過血管與全身各器官，組織相連，血液在其中循環(huán)流動(dòng)體循環(huán)：左心室主動(dòng)脈各級(jí)動(dòng)脈毛細(xì)血管各級(jí)靜脈上下腔靜脈右心房肺循環(huán)：右心室肺動(dòng)脈肺部毛細(xì)血管肺靜脈左心房血液循環(huán)心臟的一次收縮和舒張，構(gòu)成一個(gè)機(jī)械活動(dòng)周期，稱為心動(dòng)周期。分為收縮期和舒張期。運(yùn)動(dòng)時(shí)心血管活動(dòng)的調(diào)節(jié)神經(jīng)調(diào)節(jié)體液調(diào)節(jié)局部血流調(diào)節(jié)冠狀血流的調(diào)節(jié)交感神經(jīng)VS副交感神經(jīng)交感神經(jīng)VS副交感神經(jīng)交感神經(jīng)興奮的場(chǎng)景就像在戰(zhàn)場(chǎng)上，戰(zhàn)士們殺敵的場(chǎng)面：他們手拿沖鋒槍，大喊一聲：沖?。∪缓笙驍橙岁嚨貨_去神經(jīng)調(diào)節(jié)心臟接受心血管中樞發(fā)出的心交感神經(jīng)和心迷走神經(jīng)的雙重支配心交感神經(jīng)緊張：心跳加快，收縮加強(qiáng)，每搏輸出量增加，心排出量增加，血管收縮，外周阻力加強(qiáng)副交感神經(jīng)：心跳減慢，收縮變?nèi)?，每搏輸出量減少，心排出量減少返回體液調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)交感神經(jīng)興奮，腎上腺素和去甲腎上腺素進(jìn)入血液，使心率加快，心肌收縮力增強(qiáng)，心排出量增加，血壓升高。皮膚，腎臟，腸胃等內(nèi)臟的血管收縮，骨骼肌和肝臟中血管及冠狀動(dòng)脈舒張，有助于血液的重新分配。返回局部血流調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)使組織代謝活動(dòng)增強(qiáng)，局部組織中氧分壓降低，代謝產(chǎn)物積聚增加，CO2，H+，腺苷，ATP，K+等能刺激局部的微動(dòng)脈和毛細(xì)血管舒張，使局部的血流量增多，能向組織提供更多的氧，并帶走代謝產(chǎn)物返回冠狀血流的調(diào)節(jié)在運(yùn)動(dòng)或精神緊張等情況下，心肌代謝活動(dòng)增強(qiáng)，耗氧量也隨加。此時(shí)，機(jī)體主要通過舒張冠狀動(dòng)脈，即增加冠狀動(dòng)脈血流量來滿足返回運(yùn)動(dòng)時(shí)心血管功能的變化心率變化每搏輸出量和心排出量變化血壓的變化運(yùn)動(dòng)時(shí)器官的血流變化心率的變化低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)：100次/min中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)：150次/min極量運(yùn)動(dòng)：200次/min正常心率：

60-100次/min平均：75次/min返回每搏輸出量和心排出量的變化運(yùn)動(dòng)時(shí)血流速度加快，靜脈回心血量增加，使舒張末期心室容積提高。交感神經(jīng)興奮及兒茶酚胺分泌增加，使心肌收縮力增強(qiáng)，減少收縮末期心室容積，二者共同作用使每搏輸出量明顯增加，每搏量的增加和心率的加快使心排出量顯著加大。心率超過150-160次/min，每搏輸出量逐漸減少。心率超過180次/min，心室充盈期縮短，心輸出量減少返回血壓的變化動(dòng)脈血壓水平取決于心排出量和外周阻力兩者之間的關(guān)系。運(yùn)動(dòng)時(shí)，心排出量增加，故收縮壓升高，外周阻力變化不大。等長(zhǎng)收縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，因心排出量增加不明顯，而骨骼肌持續(xù)收縮壓迫血管，使外周阻力增加，故血壓變化主要表現(xiàn)為舒張壓升高。長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)有助于降壓，高血壓長(zhǎng)期堅(jiān)持有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)血壓降低（尤其舒張壓）有較大意義。人體血壓血壓（bloodpressure）是指血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)對(duì)單位面積血管壁的側(cè)壓力。平常所說的血壓是指動(dòng)脈血壓。收縮壓：心室收縮時(shí)血液對(duì)動(dòng)脈管壁的最大壓強(qiáng)，一定程度上反映了心臟的收縮能力和大動(dòng)脈的彈性貯器能力舒張壓：心臟舒張時(shí)血液對(duì)動(dòng)脈管壁的最小壓強(qiáng)，一定程度上反映了外周阻力高低高血壓原發(fā)性高血壓：是體循環(huán)動(dòng)脈壓升高為主要臨床表現(xiàn)的心血管綜合征。收縮壓≥140mmHg或舒張壓≥90mmHg.分類（血壓mmHg）收縮壓舒張壓正常血壓＜120＜80正常高值血壓120-13980-89高血壓1級(jí)（輕度）140-15990-99高血壓2級(jí)（中度）160-179100-109高血壓3級(jí)（重度）≥180≥110單純收縮期高血壓≥140＜90返回運(yùn)動(dòng)時(shí)器官的血流變化人體安靜時(shí)骨骼肌血流量約占心排出量20%。運(yùn)動(dòng)狀況下，骨骼肌的血流量比安靜時(shí)增加4-20倍，心肌血流量增加3-5倍，而內(nèi)臟器官，皮膚等部位的血管收縮，血流量比安靜時(shí)減少2-5倍如果持續(xù)運(yùn)動(dòng)，肌肉產(chǎn)熱增加，體溫升高有利于散熱返回運(yùn)動(dòng)在心血管疾病防治中的作用及機(jī)制適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)可增加體能并在心血管疾病的防治上有重要意義。運(yùn)動(dòng)可以預(yù)防和控制高血壓可以延緩動(dòng)脈粥樣斑塊的進(jìn)展增加冠狀動(dòng)脈血流貯備，有利于冠心病對(duì)于心功能不全的患者，適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)可使患者癥狀得到改善，提高心血管疾病患者的整體功能，生活質(zhì)量，存活率。維持或增加心肌氧的供應(yīng)，減少心肌工作耗氧量：可預(yù)防或延緩冠狀動(dòng)脈樣硬化的進(jìn)展，并且能增加冠脈側(cè)支循環(huán)，增加冠脈直徑，從而改善心肌的血流灌注和分布運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能降低安靜心率和動(dòng)脈血壓，減少循環(huán)血液中的兒茶酚胺水平，從而減少心臟負(fù)荷，降低心臟耗氧量。提高心肌功能和電穩(wěn)定性：運(yùn)動(dòng)可以增加休息和運(yùn)動(dòng)時(shí)的每搏輸出量，射血分?jǐn)?shù)，提高心肌抗缺氧能力，從而增加心肌收縮力和電穩(wěn)定性。血管貯備力增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)使毛細(xì)血管增加，促進(jìn)血管內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)皮舒張因子，更好的參與心血管功能的調(diào)節(jié)。運(yùn)動(dòng)后血管對(duì)縮血管物質(zhì)的反應(yīng)性減弱，從而使心臟負(fù)荷降低，心功能改善。縮血管物質(zhì)：內(nèi)皮素，兒茶酚胺，血管緊張素，血管升壓素，血栓烷A2，，舒血管物質(zhì)：內(nèi)啡肽，激肽，PGI2,NO,腺苷，組胺提高抗動(dòng)脈粥樣硬化能力：改善HDL-c/LDL-c比值，改善糖代謝，增加胰島素敏感性，減少血小板聚集，增加纖溶酶活性，減輕肥胖等2.運(yùn)動(dòng)對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體代謝加快，呼吸系統(tǒng)也將發(fā)生一系列變化，以適應(yīng)機(jī)體代謝的需求和保證運(yùn)動(dòng)的順利完成肺通氣的動(dòng)力主要吸氣肌膈肌，肋間外肌主要呼氣肌肋間內(nèi)肌，腹肌輔助吸氣肌斜角肌，胸鎖乳突肌平靜呼吸吸氣主要是膈肌，肋間外肌收縮產(chǎn)生，呼氣是膈肌，肋間外肌舒張產(chǎn)生用力呼吸吸氣和呼氣都是主動(dòng)過程吸氣由膈肌，肋間外肌輔助吸氣肌參與，呼氣除了吸氣肌舒張外，還有肋間內(nèi)肌和腹肌參與腹式呼吸是以膈肌舒縮活動(dòng)為主的呼吸運(yùn)動(dòng)胸式呼吸是以肋間外肌舒縮活動(dòng)為主的呼吸運(yùn)動(dòng)呼吸肌收縮和舒張胸廓擴(kuò)大和縮小肺的舒縮外界環(huán)境和肺泡間周期性壓力差通氣肺通氣的直接動(dòng)力是外界環(huán)境和肺泡間的壓力差原動(dòng)力是呼吸肌的收縮和舒張引起的節(jié)律性呼吸運(yùn)動(dòng)肺通氣的阻力彈性阻力非彈性阻力比例占總通氣阻力的70%占總通氣阻力的30%阻力類型彈性阻力在氣流停止的靜止?fàn)顟B(tài)下仍存在，屬于靜態(tài)阻力非彈性阻力只有在氣體流動(dòng)時(shí)才有，屬于動(dòng)力阻力阻力來源（1）肺的彈性阻力：主要來源于肺泡內(nèi)側(cè)面表面張力產(chǎn)生的回縮力(2/3)（2）胸廓的彈性阻力（1）氣道阻力（2）慣性阻力（3）組織的黏滯阻力總阻力總順應(yīng)性=0.1L/cmH2o總氣道阻力=1-3L/cmH2o（L/s）肺容積和肺容量肺換氣肺換氣是指肺泡與毛細(xì)血管之間的氣體交換。在肺泡，O2從分壓高的肺泡通過呼吸膜擴(kuò)散到血液CO2則從分壓高的毛細(xì)血管血液中擴(kuò)散到分壓低的肺泡中

每分鐘肺泡通氣量Va/Q=

每分鐘血流量

=4.2/5=0.841.O2，CO2在血液中存在形式O2CO2物理溶解占總運(yùn)輸量的1.5%占總運(yùn)輸量的5%化學(xué)結(jié)合氧合血紅蛋白（HbO2，占98%）碳酸氫鹽（HCO3-,占88%）氨基甲酰血紅蛋白（HHbNHCOOH,占7%）

1.肺擴(kuò)張反射：肺充氣或擴(kuò)張時(shí)，抑制吸氣沖動(dòng)傳導(dǎo)：肺擴(kuò)張感受器迷走神經(jīng)髓延切斷吸氣轉(zhuǎn)入呼氣加快呼吸頻率

2.肺萎縮反射：肺萎縮時(shí)，增強(qiáng)吸氣，使呼氣轉(zhuǎn)為吸氣沖動(dòng)傳導(dǎo)：肺萎縮感受器迷走神經(jīng)阻止呼氣過深，防止肺不張2.呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)與肺通氣功能的變化運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體需要消耗更多的O2和排出更多的CO2。通氣功能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，主要表現(xiàn)為：呼吸加深加快，肺通氣量增加。潮氣量：500ml-2000ml呼吸：12-18-40-60次/min每分通氣量：6-8L-80-150L通氣耗氧量：安靜時(shí)占總耗氧量的1%-2%，劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)占8%-10%。運(yùn)動(dòng)與肺換氣運(yùn)動(dòng)時(shí)換氣機(jī)能的變化，主要通過O2的擴(kuò)散與CO2的交換體現(xiàn)。（1）通氣血流比值：Va/Q大于0.84，意味肺泡通氣量過剩，而血流不足，有部分肺泡氣未能與血液充分交換，增加肺泡無效腔，使通氣效率下降。反之比值小于0.84，則意味著肺泡通氣量不足，部分血液不能得到充分的氣體交換，造成機(jī)體缺氧2.運(yùn)動(dòng)時(shí)肺換氣的具體變化：（1）PO2比安靜時(shí)更低，呼吸膜兩側(cè)PO2差增加，O2在肺部的擴(kuò)散速度增大（2）兒茶酚胺增多（3）毛細(xì)血管前括約肌擴(kuò)張（4）右心室泵血量增加運(yùn)動(dòng)與氧耗最大攝氧量（maximaloxygenconsumption，VO2max）：指長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行有大量骨骼肌參與的激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體單位時(shí)間內(nèi)所能攝取的最大攝氧量。氧虧和氧債：在攝氧量能瞞足需氧量的小或中等強(qiáng)度不變能量消耗恒定時(shí)，攝氧量能保持在一定水平，稱為“穩(wěn)定狀態(tài)”。但在運(yùn)動(dòng)起始階段，因呼吸，循環(huán)的調(diào)節(jié)較為遲緩，氧在體內(nèi)的運(yùn)輸滯后，致使攝氧水平不能立即到位，而是呈指數(shù)函數(shù)曲線樣逐漸上升，稱為“非穩(wěn)定期”。這一階段的攝氧量與根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)推斷的需氧量相比，不足部分叫“氧虧”。運(yùn)動(dòng)后通過快速，慢速兩個(gè)階段逐漸移行到安靜水平，超過安靜水平的耗氧量叫“氧債”。3.運(yùn)動(dòng)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響所有的運(yùn)動(dòng)都可向中樞神經(jīng)提供感覺，運(yùn)動(dòng)和反射傳入。隨著復(fù)雜性的增加，神經(jīng)活動(dòng)的興奮性，靈活性和反應(yīng)性都可以得到提高。周圍神經(jīng)按部位可分為：腦神經(jīng)（12對(duì)）脊神經(jīng)（31對(duì)）。根據(jù)分布的對(duì)象不同分為軀體神經(jīng)和內(nèi)臟神經(jīng)周圍神經(jīng)。可根據(jù)傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的方向不同分為傳入神經(jīng)（感覺神經(jīng)）和傳出神經(jīng)（運(yùn)動(dòng)神經(jīng)）內(nèi)分泌系統(tǒng)內(nèi)分泌系統(tǒng)（endocrinesystem）是一種整合性的調(diào)節(jié)機(jī)制，通過分泌特殊的化學(xué)物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)體的控制與調(diào)節(jié)。同時(shí)它也是機(jī)體的重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它與神經(jīng)系統(tǒng)相輔相成，共同調(diào)節(jié)機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育和各種代謝，維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，并影響行為和控制生殖等。運(yùn)動(dòng)對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響胰腺腎上腺性激素胰腺胰腺分為外分泌腺和內(nèi)分泌腺兩部分。外分泌腺由腺泡和腺管組成，腺泡分泌胰液，腺管是胰液排出的通道。胰島能分泌胰島素與胰高血糖素等激素。人類的胰島細(xì)胞按其染色和形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，主要分為α細(xì)胞、β細(xì)胞、γ細(xì)胞及PP細(xì)胞。α細(xì)胞約占胰島細(xì)胞的20%，分泌胰高血糖素；β細(xì)胞占胰島細(xì)胞的60%-70%，分泌胰島素；γ細(xì)胞占胰島細(xì)胞的10%，分泌“生長(zhǎng)抑素”；PP細(xì)胞數(shù)量很少，分泌胰多肽。運(yùn)動(dòng)使體內(nèi)胰島素水平下降，且降低程度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相關(guān)。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后需要1小時(shí)或更多時(shí)間，血漿胰島素才可以恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)以前的水平。運(yùn)動(dòng)可以提高血漿胰高血糖素水平，后者與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷有關(guān)，大幅度運(yùn)動(dòng)后胰高血糖素水平明顯提高。腎上腺腎上腺主要產(chǎn)生腎上腺皮質(zhì)素和腎上腺髓質(zhì)素。腎上腺皮質(zhì)球狀帶鹽皮質(zhì)激素（醛固酮）束狀帶糖皮質(zhì)激素(皮質(zhì)醇）網(wǎng)狀帶性激素+少量糖皮質(zhì)激素腎上腺髓質(zhì)嗜鉻細(xì)胞腎上腺素+去甲腎上腺素（4:1）腎上腺皮質(zhì)素主要生理效應(yīng)是調(diào)節(jié)機(jī)體水鹽糖，蛋白質(zhì)代謝，并與第二性征及及性器官的發(fā)育有關(guān)。腎上腺髓質(zhì)包括腎上腺素和去甲腎上腺素（合稱兒茶酚胺），與α受體結(jié)合跟血管收縮有關(guān)，與β受體結(jié)合跟糖原分解，脂肪動(dòng)員，血管擴(kuò)張，心率增加，支氣管擴(kuò)張有關(guān)性激素性激素sexhormone（化學(xué)本質(zhì)是脂質(zhì)）是指由動(dòng)物體的性腺，以及胎盤、腎上腺皮質(zhì)網(wǎng)狀帶等組織合成的甾體激素，具有促進(jìn)性器官成熟、副性征發(fā)育及維持性功能等作用。雌性動(dòng)物卵巢主要分泌兩種性激素——雌激素與孕激素，雄性動(dòng)物睪丸主要分泌以睪酮為主的雄激素。雄激素主要在睪丸合成，腎上腺皮質(zhì)，卵巢也能分泌也能分泌少量的雄激素。雌激素主要由卵巢和胎盤產(chǎn)生，腎上腺皮質(zhì)也產(chǎn)生少量雄激素。物質(zhì)代謝運(yùn)動(dòng)對(duì)代謝的影響物質(zhì)代謝和能量代謝是人體生命活動(dòng)的基本過程。不同的運(yùn)動(dòng)能力和功能狀態(tài)的人在運(yùn)動(dòng)中的代謝特點(diǎn)也有所不同。因此，在康復(fù)治療中應(yīng)根據(jù)不同運(yùn)動(dòng)類型的特點(diǎn)，科學(xué)地制訂運(yùn)動(dòng)處方，以更加有效地促進(jìn)康復(fù)。運(yùn)動(dòng)對(duì)糖代謝的影響糖是人體主要的能量來源，一般情況下機(jī)體60%的熱能由糖提供。短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量絕大部分由糖供給；而長(zhǎng)時(shí)間小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，也首先利用糖氧化供給，當(dāng)可利用的糖耗竭時(shí)才動(dòng)用脂肪和蛋白質(zhì)。糖在體內(nèi)主要以兩種形式存在：一是以糖原的形式存在于組織的細(xì)胞漿內(nèi)，主要是肌糖原和肝糖原；二是以葡萄糖形式存在于血液中，即血糖。運(yùn)動(dòng)對(duì)糖代謝的影響主要涉及對(duì)肝糖原，肌糖原以及血糖三個(gè)方面的影響。運(yùn)動(dòng)對(duì)肝糖原的影響肝糖原的分解與運(yùn)動(dòng)時(shí)間有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)肌糖原的影響運(yùn)動(dòng)時(shí)肌糖原是骨骼肌的最重要能量來源運(yùn)動(dòng)的血糖的影響

安靜狀態(tài)下，肌攝取血糖量不多，運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌吸收和利用血糖增多，其數(shù)量與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，持續(xù)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)前肌糖原儲(chǔ)量有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)代謝的影響蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，氨基酸進(jìn)行分解代謝供能或參與新的蛋白質(zhì)合成。氨基酸的主要功能是合成蛋白質(zhì)，成為細(xì)胞的構(gòu)成成分，以實(shí)現(xiàn)組織的自我更新。為機(jī)體提供能量是氨基酸的次要功能，只要某些特殊情況下，如長(zhǎng)期不能進(jìn)食或體力極度消耗時(shí)，機(jī)體才會(huì)依靠由蛋白質(zhì)分解所產(chǎn)生的氨基酸供能，以維持基本的生理功能。運(yùn)動(dòng)對(duì)蛋白質(zhì)供能的影響在機(jī)體肌糖原貯備充足時(shí)，蛋白質(zhì)供能僅占總量的5%，在肌糖原耗竭時(shí)，可升至10%-15%.機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)蛋白質(zhì)提供能量的比例取決于運(yùn)動(dòng)類型，強(qiáng)度，時(shí)間。運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)蛋白質(zhì)，尤其是肌肉蛋白質(zhì)的合成運(yùn)動(dòng)對(duì)脂代謝的影響脂肪在人體的主要功能是儲(chǔ)存和供給能量。1g脂肪在體內(nèi)氧化能，是同量糖和蛋白質(zhì)的2倍多。脂肪在體內(nèi)的儲(chǔ)量很大，是長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)的主要能量來源。長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)（60%-85%VO2max）能夠增強(qiáng)脂代謝，維持機(jī)體熱量平衡，減少過多脂肪堆積，保持正常體重。運(yùn)動(dòng)能夠提高脂蛋白脂酶活性，使體內(nèi)三酰甘油清除增加。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)還能夠升高高密度脂蛋白濃度和降低低密度脂蛋白濃度，促進(jìn)膽固醇從周圍組織轉(zhuǎn)運(yùn)回肝臟，清除周圍組織包括動(dòng)脈壁的膽固醇沉淀，這對(duì)防治動(dòng)脈粥樣硬化以及心腦血管疾病具體有非常重要的意義。二、運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)生物力學(xué)是生物學(xué)和力學(xué)融合而成的一門邊緣學(xué)科，是利用力學(xué)的原理與方法研究生物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的一門科學(xué)。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是生物力學(xué)的一個(gè)重要分支，是研究人體或者生物體在外力和內(nèi)部受控的肌力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)是康復(fù)醫(yī)學(xué)的理論基礎(chǔ)之一。骨與關(guān)節(jié)的生物力學(xué)骨、關(guān)節(jié)和骨骼肌共同組成了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中骨骼肌是運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，而骨起著支撐和杠桿作用，關(guān)節(jié)是骨于骨連接成“鏈”的樞紐，為骨的杠桿作用提供支點(diǎn)。三者的協(xié)調(diào)活動(dòng)，使人體能完成各種動(dòng)作。因此，研究骨、關(guān)節(jié)的力學(xué)特征，對(duì)提高運(yùn)動(dòng)機(jī)能、預(yù)防關(guān)節(jié)損傷有重要的實(shí)際意義55運(yùn)動(dòng)中的內(nèi)力和外力的關(guān)系2.內(nèi)力可以改變外力的大小3.外力可用來增強(qiáng)內(nèi)力人體整體人體環(huán)節(jié)骨骼肌張力外力內(nèi)力1.內(nèi)力與外力是相對(duì)的56當(dāng)骨骼肌在某一平面產(chǎn)生力作用時(shí)，可將肌力分解為兩個(gè)垂直分量：一個(gè)沿著骨軸線作用，另一個(gè)垂直骨軸線。前者起穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，因而叫穩(wěn)固分量，后者是使骨產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的分量，所以叫轉(zhuǎn)動(dòng)分量。57第四節(jié)骨、關(guān)節(jié)生物力學(xué)

（一）骨受載荷形式

一、骨的生物力學(xué)性質(zhì)

拉伸載荷壓縮載荷彎曲載荷剪切載荷扭轉(zhuǎn)載荷復(fù)合載荷58骨的應(yīng)力是指骨結(jié)構(gòu)受到外來載荷時(shí)其表面單位面積所受到的力。骨的應(yīng)變是指骨在外力作用下的局部形變，包括線性應(yīng)變和剪切應(yīng)變。（二）骨的應(yīng)力與應(yīng)變曲線59應(yīng)力較小時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一個(gè)線性關(guān)系，應(yīng)力-應(yīng)變曲線為直線，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，稱為彈性區(qū)。去除外部載荷移后，材料將恢復(fù)到原來的形狀，即不會(huì)造成永久形變。載荷持續(xù)增加時(shí)，骨最外層某些部位就會(huì)發(fā)生屈服，即彈性區(qū)末端點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)以后的曲線則變成了非線性，骨將產(chǎn)生永久變形，稱為塑性區(qū)。載荷持續(xù)增加，骨組織的結(jié)構(gòu)體將在某個(gè)部位失效（骨折，圖中C點(diǎn)為斷裂點(diǎn)），對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力（C’）。在應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖中的彈性區(qū)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變之間存在著一定的關(guān)系，即應(yīng)力/應(yīng)變是常數(shù)，此常數(shù)為材料的彈性模量或楊氏模量，其大小等于這段直線的斜率。彈性模量或楊氏模量大小表示了材料抵抗變形的能力，稱為剛度。

達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面的面積表示導(dǎo)致骨折所需要的能量。一般骨在生理負(fù)荷范圍內(nèi)，骨產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)外力去除后，彈性區(qū)內(nèi)的能量能同時(shí)被骨釋放，使骨恢復(fù)原狀。但當(dāng)骨不斷受到外力作用時(shí)，其應(yīng)變能量不能被及時(shí)完全釋放，經(jīng)積累后可能會(huì)損壞材料的結(jié)構(gòu)。62

骨的生長(zhǎng)是破壞和重建兩個(gè)過程對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果。骨的塑形與重建是通過適應(yīng)力的作用，這種適應(yīng)性是按沃爾夫（Wolff）定律進(jìn)行的。適宜的載荷對(duì)骨有積極的影響，但過載、過用或過度沖擊性載荷可引起骨損傷甚至骨折發(fā)生。

（三）機(jī)械應(yīng)力對(duì)骨生長(zhǎng)的影響63

運(yùn)動(dòng)中，骨會(huì)反復(fù)受力，超過某一生理限度時(shí)使骨組織受到損傷，造成骨的損傷為疲勞性損傷。在持續(xù)性緊張的骨骼肌運(yùn)動(dòng)中，首先引起骨骼肌疲勞，收縮能力降低，其結(jié)果是抵消作用于骨上的應(yīng)力的能力也減弱，導(dǎo)致對(duì)骨的作用力過大，骨結(jié)構(gòu)在反復(fù)的應(yīng)力刺激下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生骨折。（四）骨疲勞64持續(xù)劇烈運(yùn)動(dòng)/大強(qiáng)度勞動(dòng)骨骼肌疲勞貯存能量能力下降動(dòng)作結(jié)構(gòu)特征改變骨受載荷異常應(yīng)力分布改變高拉伸復(fù)合高壓縮斜行骨折斜行裂紋橫行骨折橫向裂紋疲勞性骨折的發(fā)生過程示意圖65骨的力學(xué)性質(zhì)還受到以下因素的影響。骨的大小和形狀骨折愈合：當(dāng)骨折愈合開始時(shí)，骨痂在骨折處周圍形成套狀以穩(wěn)定骨折區(qū)。骨痂使截面積顯著增加，從而增加骨骼的強(qiáng)度和剛度。手術(shù)因素：有些外科手術(shù)造成骨缺損而使其力學(xué)性能明顯減弱。衰老與骨質(zhì)疏松：骨組織總量的減少和骨體積的輕度減少。（五）影響骨力學(xué)性能的其他因素66人類三種類型的杠桿（六）骨的杠桿功能67二、關(guān)節(jié)的生物力學(xué)

關(guān)節(jié)面形狀韌帶強(qiáng)弱骨骼肌力量關(guān)節(jié)負(fù)壓（一）關(guān)節(jié)穩(wěn)定性68

關(guān)節(jié)的存在使骨的杠桿作用得以實(shí)現(xiàn)，而提供骨杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力、力矩可來自多方面，如承載的負(fù)荷與環(huán)節(jié)重量、關(guān)節(jié)韌帶牽拉、肌收縮力等。

（二）關(guān)節(jié)的力和力矩69力學(xué)性能與固體材料特性和滲透性有關(guān)。滲透性是指液體流過多孔固體基質(zhì)時(shí)的摩擦阻力，是雙相材料的重要參數(shù)。關(guān)節(jié)軟骨損害、變性與關(guān)節(jié)載荷的頻率與量級(jí)有關(guān)。關(guān)節(jié)的先天性發(fā)育不良以及關(guān)節(jié)損傷等因素，可以導(dǎo)致應(yīng)力集中。（三）關(guān)節(jié)軟骨生物力學(xué)特性70肌腱和韌帶都是粘彈性組織，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀取決于組織中膠原纖維和彈性纖維的比例。三、肌腱和韌帶的生物力學(xué)（一）肌腱和韌帶的應(yīng)力-應(yīng)變曲線711.解剖位置2.鍛煉和固定3.年齡4.激光和熱治療（二）影響肌腱生物力學(xué)特性的因素72

1.溫度、負(fù)荷加載速度的影響2.機(jī)械應(yīng)力的影響3.年齡的影響（三）影響韌帶生物力學(xué)特性的因素骨骼肌的生物力學(xué)白肌1型纖維（快速糖酵解纖維），具有最快的收縮時(shí)間和最小的抗疲勞能力。白肌1型纖維的線粒體和毛細(xì)血管少，有完善的酵解系統(tǒng)，但氧化系統(tǒng)不完善，主要依靠無氧糖酵解來提供能量。白肌2型纖維是一種中間型纖維，氧化和酵解代謝途徑均較完善，特性在1型纖維和紅纖維之間。紅肌纖維含有豐富的氧化酶，收縮和舒張時(shí)間比其他類型都要長(zhǎng)，抗疲勞能力比白肌纖維大得多，更適應(yīng)于有氧代謝。在維持姿勢(shì)的靜力性工作為主的肌中，紅纖維的比例較高，以動(dòng)力性工作為主的肌中，紅纖維的比例較低。運(yùn)動(dòng)對(duì)肌纖維類型的影響在白肌纖維中，白肌1型和2型纖維可以相互轉(zhuǎn)化。耐力訓(xùn)練在減少白肌1型纖維的同時(shí)可增加白肌2型纖維的比例，而力量訓(xùn)練可增加白肌1型纖維的比例。運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)員指運(yùn)動(dòng)過程中不同類型的運(yùn)動(dòng)單位參與活動(dòng)的次序和程度，也稱為運(yùn)動(dòng)單位募集。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)沖動(dòng)頻率越高，募集的運(yùn)動(dòng)單位越多，肌收縮產(chǎn)生的張力就越大，反之則少。骨骼肌的特性物理特性：（1）伸展性（2）彈性（3）黏滯性生理特性：（1）興奮性（2）收縮性

骨骼肌在運(yùn)動(dòng)中的作用類型（1)原動(dòng)?。涸谶\(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)和維持中一直起主動(dòng)作用的肌肉（2）拮抗?。号c原動(dòng)力功能相反的肌群為拮抗?。?）固定?。簽榱税l(fā)揮原動(dòng)機(jī)對(duì)肢體的動(dòng)力作用，需將肌肉近端附著的骨骼做充分固定（4）協(xié)同?。阂粔K原動(dòng)機(jī)跨過一個(gè)單軸關(guān)節(jié)可產(chǎn)生單一運(yùn)動(dòng)，，如多個(gè)原動(dòng)肌跨過單軸或多個(gè)關(guān)節(jié)，就能產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。骨骼肌的運(yùn)動(dòng)形式肌運(yùn)動(dòng)是肌力和外力相互作用的結(jié)果。骨骼肌收縮時(shí)產(chǎn)生兩種基本運(yùn)動(dòng)形式：靜力性運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)。1.靜力性運(yùn)動(dòng)：又稱等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)或等長(zhǎng)收縮，等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌收縮阻力相等，肌肉的起止點(diǎn)無位移，肌長(zhǎng)度不變，不引起關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，不做功。2.動(dòng)力性運(yùn)動(dòng)：又稱等張收縮，是形成運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的肌運(yùn)動(dòng)形式，分兩種：（1）向心運(yùn)動(dòng)（向心收縮）是指肌肉收縮時(shí)肌力大于阻力，肌肉起止點(diǎn)相近，肌的長(zhǎng)度縮短的工作形式。（2）離心運(yùn)動(dòng)：（離心收縮）是指肌收縮時(shí)肌力低于阻力，肌肉起止點(diǎn)相互遠(yuǎn)離，肌的長(zhǎng)度被拉長(zhǎng)的工作形式。3.等速運(yùn)動(dòng)：又稱等速收縮，是指在整個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍內(nèi)，骨骼肌以恒定的速度進(jìn)行最大的收縮，要通過儀器來完成。骨骼肌收縮與負(fù)荷的關(guān)系（1）肌收縮的長(zhǎng)度-張力關(guān)系：指前負(fù)荷（肌收縮前所承受的負(fù)荷）對(duì)肌收縮的張力影響（2）肌收縮的張力-速度關(guān)系：指后負(fù)荷（肌開始收縮時(shí)遇到的負(fù)荷和阻力）對(duì)肌收縮速度的影響三制動(dòng)對(duì)機(jī)體的影響及康復(fù)原理制