肌肉骨骼系统受力分析
骨骼与肌肉系统分析
维持体温：肌肉收 缩可以产生热量， 维持体温恒定。
肌肉系统的基本结构和功能
肌肉系统的生长与发育过程
肌肉系统的生长与发育的影响 因素
肌肉系统的生长与发育的生理 意义
骨骼为肌肉提供附着点：骨骼为肌肉提供了附着点，使肌肉能够发挥其收缩和舒张的 功能。
骨骼为肌肉提供支撑：骨骼为肌肉提供了支撑，使肌肉能够保持一定的形状和位置， 从而维持身体的姿势和平衡。
肌肉系统通过维持骨骼系统的 稳定性和平衡性，保证运动的
顺利进行
肌肉系统通过适应骨骼系统的 变化，提高运动的效率和安全
性
添加标题
骨骼为肌肉提供支撑： 骨骼通过其硬度和结 构为肌肉提供支撑， 使肌肉能够有效地收
缩和舒张。
添加标题
肌肉活动影响骨骼形 态：长期进行特定的 肌肉锻炼可以影响骨 骼的形态和结构，例 如举重运动员的骨骼 密度通常比普通人高。
戒烟限酒：吸烟和过量饮酒会影响 骨骼和肌肉的健康，因此应该戒烟 限酒，以保持骨骼和肌肉的健康。
康复治疗：通过专业的康复出现骨骼与肌肉系 统疾病时，应尽快就医，避免 病情加重
定期检查：定期进行骨骼与肌 肉系统的检查，及时发现潜在
问题
预防措施：加强锻炼，保持健 康的生活方式，预防骨骼与肌
病因：主要病因包括内分泌失调、营养不良、缺乏运动等 症状：疼痛、骨折、身形变矮、驼背等 治疗：药物治疗、物理治疗、康复治疗等
病因：直接暴力、间接暴力、 积累性劳损、骨骼疾病
定义：骨折是指骨结构的连 续性完全或部分断裂
分类：闭合性骨折、开放性 骨折
临床表现：疼痛、肿胀、畸 形、骨擦音或骨擦感
肌肉疲劳：由 于长时间使用 或过度使用肌 肉，导致肌肉
保护作用：骨骼对内脏器 官和神经系统起到保护作 用
人体运动系统的结构与功能分析
人体运动系统的结构与功能分析一、引言人体运动系统是由骨骼、肌肉和关节等组成的复杂结构，它不仅为人体提供了运动的能力，还起着支撑和保护内脏器官的作用。
本文将对人体运动系统的结构与功能进行详细分析。
二、骨骼系统1. 骨骼系统的组成人体内有206块不同形状和大小的骨头，主要分为长骨、短骨、扁平骨和不规则骨四类。
这些骨头通过关节连接在一起，形成了身体各个部位的骨架。
2. 骨骼系统的功能- 提供机械支撑：通过肌肉的张力将应力传递到地面，使身体能够站立和行走。
- 保护器官：头颅保护了脑部，胸廓保护了心脏和肺部，盆腔保护了生殖器官等。
- 储存矿物质：骨组织中含有丰富的钙、磷等矿物质，可以储存和释放这些重要元素。
三、肌肉系统1. 肌肉的分类和组成主要分为骨骼肌、平滑肌和心肌三类。
其中，骨骼肌是最重要的一种，它通过与骨骼相连，控制人体各个关节的运动。
2. 肌肉的结构与功能- 结构：骨骼肌由许多纤维束组成，每个纤维束又由一系列肌纤维构成。
每个肌纤维中有许多神经末梢依附其中，并接收来自大脑的指令。
- 功能：骨骼肌通过收缩产生力量，并将其转化为机械能，使身体能够进行各种运动活动。
四、关节系统1. 关节的分类和结构按照结构和功能特点，关节可分为三类：纤维性关节、软骨性关节和滑膜关节。
在这些关节中，软骨性关节最为常见。
2. 关节的功能- 提供灵活度：不同类型的关节具有不同范围的运动能力，如旋转、弯曲等。
- 提供稳定性：通过多个组件（如韧带、滑膜等）的协同作用，关节能够保持良好的稳定性，防止受力过大引发损伤。
五、神经系统在人体运动中的作用1. 运动指令的传递大脑通过中枢神经系统向肌肉发送运动指令，使其进行必要的收缩和放松，从而实现各种复杂的运动活动。
2. 感觉信息的反馈神经系统通过感受器将来自肌肉、骨骼和皮肤等部位的感觉信息传递给大脑，以便及时调整运动姿态和力度。
六、人体运动系统的协调性人体运动系统中的结构与功能相互协调，实现了高效且平衡的身体运动。
人体肌肉和骨骼运动的力学分析
人体肌肉和骨骼运动的力学分析运动是人体非常重要的一个组成部分，不仅是生命的必要条件之一，也是维持人体健康的一项重要措施。
而人体的运动与力学息息相关，正确的力学分析不仅有助于体育运动的成效提升，同时也可以为医学、康复等领域提供参考。
肌肉对骨骼的作用力与产生力量的方式人体的骨骼是骨骼肌的支撑和保护结构。
而肌肉对骨骼所产生的作用力则是在人体的运动中不可或缺的。
肌肉对骨骼的作用力产生方式主要有四种，包括收缩力、伸长力、离心力和离心缩力。
其中，收缩力是最常见的一种。
肌肉的收缩可以被分为等长收缩和等速收缩两种，等长收缩指肌肉长度不变，等速收缩则是指肌肉长度发生变化。
由肌肉收缩所产生的力量可以帮助改变人体的运动状态，这在体育运动十分重要。
比如，在跑步时，肌肉通过收缩使膝下垂的脚部快速向前移动，从而帮助身体快速移动。
另外，在举重时，肌肉的收缩可以使重物被举起来，实现人体运动的完成。
骨骼的作用力与弯曲、扭转、拉伸等运动人体的骨骼通过关节和肌肉的协作来实现人体的各种运动。
而骨骼对于人体运动的作用与其强度、硬度以及构造密切相关。
当人体进行弯曲、扭转、拉伸等运动时，骨骼和肌肉的作用力也随之变化。
比如，在人体进行弯曲运动时，人体的骨骼发生了受力状态的变化。
当我们弯曲腰时，腰椎和臀部骨头就会承受更多的力量，而一些人在过度弯曲时甚至引起了腰部疼痛。
此时可能就需要间断运动、适量休息和予以疼痛治疗，以缓解过度的运动对身体所造成的影响。
如何正确分析人体的运动力学正确分析人体的运动力学可以帮助人们更好地理解人体的运动原理，为体育运动和康复治疗提供更好的支持。
而正确分析人体运动力学主要需要根据人体进行的运动，采取适当的方法进行检测。
一般来说，人体的运动分为静态和动态运动。
在静态运动中，往往需要采用拍摄或者测量方法获取相关数据，以帮助人们更好地分析其运动力学。
在动态运动场合，人们可以采用录像回放、实时分析系统、冲击力传感器等工具进行数据收集和分析。
第五章 人体力学
第五章 肌肉与骨骼系统 5.1 肌肉与骨骼系统 5.2 静态肌肉施力 5.3 作业姿势 5.4 人体的活动力量
5.1 人体的运动系统
人体的运动系统由骨骼、关节和肌肉三部分组成。 一、肌肉 人体的肌肉主要分为骨骼肌、心肌和平滑肌三种类型。 其中骨骼肌作为人体内数量最多的组织，约占体重的40%。 1、骨骼肌
的、可自由改变体态的作业方式。
① 改善不合理的工具、设备和作业空间设计； ② 保证操作者可自由变换体位；
5.3 作业姿势
一、影响作业姿势的因素 ① 与作业空间有关的条件； ② 与工具设备有关的条件； ③ 与作业方法有关的条件； ④ 与作业区域有关的条件；
⑤ 与作业负荷的大小及用力方向相关的条件等；
2、离心收缩 肌肉收缩的张力 < 外加阻力负荷，肌肉拉长。 实现制动、减速、克服重力的作用。
肌肉做负功。
3、等长收缩
肌肉收缩的张力 = 外加阻力负荷，肌肉长度不变。
实现支持、固定和保持某一姿势的作用。 肌肉做功为零。
5.1 肌肉与骨骼系统
2、离心收缩 肌肉收缩的张力 < 外加阻力负荷，肌肉拉长。 实现制动、减速、克服重力的作用。
5.4 人体的活动力量
立姿手操纵力
规律：手臂的最大拉力产生在肩的下方180°的方位上，手
臂 的最大推力则产生在肩的上方0°方向上。
a、最大拉力
b、最大推力
5.4 人体的活动力量
卧姿手操纵力 下图不同肘角伸臂的臂力测定。
图5 卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定
5.4 人体的活动力量
图4 立姿弯臂时的力量分布
三、骨骼杠杆原理 3、速度杠杆 力点位于支点和重心点之间，力臂＜阻力臂，因而费力。 人体内特别是肢体内大多是速度杠杆。 主要以力的消耗换取一定的运动速度。
《简明运动生物力学》课件2-1肌肉
人体材料力学基础•【学习目标】•1．理解肌肉的基本结构和功能；知道骨骼肌的三元素模型。
•2．掌握肌肉张力与长度、速度、功率、持续时间之间的关系。
•3．理解骨骼的受力形式，并能熟练地应用于实践。
•4．掌握骨疲劳的力学性能。
•5．了解关节软骨的力学性能；关节静力学、动力学分析方法。
第一节肌肉的生物力学基础•肌肉是运动系统的动力部分，肌肉在神经系统的支配下收缩或伸长，牵引骨骼产生运动，功能是将化学能转化为机械能。
一、肌肉的基本结构和功能肌纤维肌肉的微观结构二、骨骼肌的力学模型•目前人体普遍接受的是1950年Hill（希尔）提出的肌肉三元素模型。
•收缩元：代表肌小节中可以相对滑动的肌球蛋白和肌动蛋白微丝。
兴奋时可产生主动张力，其张力大小与它们之间的横桥数目有关，松驰状态下张力为零，但长度可自由伸缩。
•并联弹性元：由肌束膜、肌纤维膜等结缔组织组成。
表示的是静息状态下的肌肉力学性质，当被牵拉时产生的弹力，为非线性粘弹性体，被牵拉时产生弹力，称为被动张力。
•串联弹性元：代表肌球蛋白和肌动蛋白微丝、横桥、Z线及结缔组织的固有弹性，设它为完全弹性体。
肌肉的三元素模型骨骼肌模型的混合三、骨骼肌的力学基础•（一）肌肉作用的一些基本术语•1．向心作用（concentric action）•2．等长作用（isometric action）•3．离心作用（eccentric action）• 1.肌肉张力--长度• 2.肌肉张力--速度• 3.肌肉功率（爆发力）--速度• 4.持续时间-应力• 5.肌力速度变化梯度（二）肌肉张力--长度的关系•1．肌纤维的力--长度关系肌肉收缩力的大小主要取决于参与收缩的横桥数目，而收缩成分长度的变化影响着收缩时起作用的横桥数目。
最大张力时的长度为肌肉的适宜初长度，约为肌肉平衡长度（肌肉零负荷时的长度）的125%，此时粗丝和细丝处于最理想的重叠状态，起作用的横桥收缩数目达到最大，些时肌肉收缩能产生最大的张力。
人体生物力学分析人体骨骼肌肉系统的运动特性
人體生物力學分析人體骨骼肌肉系統的運動特性人体生物力学分析人体骨骼肌肉系统的运动特性人体生物力学是一门研究人体结构与功能之间相互关系的学科，它通过运用物理学和工程学原理，分析和评估人体在各种运动状态下的运动特性。
在人体运动过程中，骨骼和肌肉系统起着重要的作用，其结构和功能对于人体的运动表现具有重要影响。
本文将以人体生物力学的视角，对人体骨骼肌肉系统的运动特性进行深入分析。
一、骨骼系统骨骼系统是人体结构的基础，由骨骼和关节组成。
骨骼具有支撑和保护内脏器官的功能，同时也为肌肉运动提供支撑和固定点。
运动过程中，骨骼通过关节的活动，使身体的各个部位能够协调运动。
二、肌肉系统肌肉系统由肌肉和肌腱组成，是人体力量和动作的主要来源。
肌肉通过肌腱与骨骼相连接，通过收缩和放松来实现骨骼的运动。
肌肉的主要功能包括产生力量、维持身体姿势、稳定关节和调节身体的运动。
三、人体运动特性的测量方法为了分析人体骨骼肌肉系统的运动特性，研究者们采用了多种测量方法。
其中包括：1.运动学：通过测量身体不同部位的位置和角度的变化，来研究运动的过程和特性。
运动学可以提供运动的轨迹、速度和加速度等信息。
2.动力学：通过测量外界施加在身体上的力和人体做出的反作用力，来研究运动的动力学特性。
动力学可以提供力和力矩等信息，用于分析运动过程中的力学变化。
3.电生理学：通过测量神经和肌肉的电活动，来研究肌肉收缩和神经控制的特性。
电生理学可以提供肌肉的激活和疲劳状态等信息。
四、人体骨骼肌肉系统的运动特性1.力学特性：人体骨骼肌肉系统的运动特性受到肌肉的力量和韧性的影响。
肌肉产生的力量决定了人体的运动能力，而肌肉的韧性则决定了人体的柔韧性和弹性。
力学特性的测量可以通过力平台和力传感器实现。
2.运动的稳定性：人体运动过程中，骨骼肌肉系统需要保持稳定性以避免受伤。
稳定性的测量可以通过加速度计和陀螺仪等设备实现。
3.动作的协调性：人体运动需要各个部位的协调配合才能完成复杂的动作。
人体生物力学与施力特征
上一页 下一页 返回
上一页 下一页 返回
５.２ 人体生物力学模型
• 引起腰部疼痛的主要原因是用手进行的一些操作，如抬起重物、折弯 物体、拧转物体等，这些动作造成的疾病也是最严重的。除此之外， 长时间保持一个静止的姿势也是引起腰部问题的主要原因。因此，生 物力学模型应该详细分析这两个问题的原因。
上一页
返回
５.３ 人体的施力特征
上一页 下一页 返回
５.１ 人体运动与肌骨系统
• 每块肌纤维还可以更进一步地细分成更小的肌原纤维，直到最后的提 供收缩机制的蛋白质丝。这些蛋白质丝可以分为两类，一种是有分子 头的粗长蛋白质丝，称为肌球蛋白；一种是有球状蛋白质的细长丝， 称为肌动蛋白。
• ５.１.２骨杠杆
• 人体有２０６块骨头，它们组成坚实的骨骼框架，从而可以支撑和保 护肌体。骨骼系统的组成使得它可以容纳人体的其他组成部分并将其 连接在一起。
上一页 下一页 返回
５.１ 人体运动与肌骨系统
• （１）平衡杠杆 • 支点位于重点与力点之间，类似天平秤的原理，例如通过寰枕关节调
节头的姿势的运动，见图５-２（ａ）。 • （２）省力杠杆 • 重点位于力点与支点之间，类似撬棒撬重物的原理，例如支撑腿起步
抬足跟时踝关节的运动，见图５-２（ｂ）。 • （３）速度杠杆 • 力点在重点和支点之间，阻力臂大于力臂，例如手执重物时肘部的运
• 肌肉的收缩是运动的基础，但是，单有肌肉的收缩并不能产生运动， 必须借助于骨杠杆的作用，方能产生运动。人体骨杠杆的原理和参数 与机械杠杆完全一样。在骨杠杆中，关节是支点，肌肉是动力源，肌 肉与骨的附着点称为力点，而作用于骨上的阻力（如自重、操纵力等 ）的作用点称为重点（阻力点）。人体的活动，主要有下述三种骨杠 杆的形式：
生物材料的力学性能和生物力学
生物材料的力学性能和生物力学随着现代科技的不断发展，越来越多的材料被应用于医学领域，并得到了广泛的关注和应用。
生物材料是指那些可以用于生物学系统中的材料，它包括各种种类的材料，像高分子材料、金属、陶瓷材料以及一些天然物质等，都可以用于医学领域。
从这些材料中，设计和制备出了许多假体、修复技术等医学器械，使得医学科技水平又有了新的突破。
但是，生物材料在医学领域使用时，面临着与生物学系统相互作用，随时间的变化而发生的各种生物力学问题，需要对生物材料的力学性能进行研究和分析。
一、生物材料的力学性能材料的力学性能指的是材料的物理化学性质与材料的运动关系的量化表现，包括：弹性模量、破坏强度、非线性弹性、粘着等特性。
生物材料的力学性能具有以下特点：1、生物材料往往具有很好的生物相容性。
2、生物材料有较好的稳定性，不易发生变异；3、优秀的力学性能可保证它的使用寿命，使其适应生物力学系统的实际需求。
比如，Titanium合金、Carbon纤维、UHMWPE（超高分子量聚乙烯）等生物材料在医学领域广泛应用。
Titanium合金的重量轻、强度大，是主要假体（比如人工关节、人工植入物等）材料之一；Carbon纤维的重量轻，强度大，具有优秀的耐腐蚀性，水解稳定等特性，被应用于医疗新技术、成像技术等；UHMWPE是主要全合成生物材料，具有生物相容性良好、磨损性能优异、机械性能好等优点，被广泛用于人工关节、人工血管、人工韧带等领域，成为了人造材料领域中的重要一员。
二、生物力学的基本概念生物力学是将物理学、医学和生物学相结合的一门学科，研究生物现象和结构的力学问题。
在医学领域里，生物力学主要研究人体运动和其他与人体机构有关的运动系统。
生物力学包含了多个学科领域，主要研究以下问题：1、人体的运动学与动力学，2、各种肌肉组织，细胞和分子对生物力学的反应，3、肌肉组织、骨骼系统的受力分析，4、生物材料的机械性能生物力学理论的研究，对医学领域的材料选择、生物假体设计、体育运动以及休闲活动等方面十分重要，可以辅助医学科技的研发和改进，为医疗领域的发展与人群身体健康的提升做出重要的贡献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
医学ppt
7
1.3 骨骼肌
1. 肌肉有三种：骨骼肌，平滑肌，心肌
cardiac
skeletal,
smooth,
Movement of human body segments is achieved by skeletal muscles.
2. 肌肉的性质：粘弹性物质
弹性，粘性（伸长时有内部阻力）
3. 肌肉仅提供拉力，不能提供压力或推力
动关节(diarthrodial joints)：有一定自由度构造 的关节，我们的主要研究对象，如肘关节，肩关节， 膝关节
有些关节灵活度大，稳定性稍差，如肩关节，髋关节； 有些关节灵活度小，稳定性高，如肘关节；有些关节 甚至不能活动
医学ppt
4
动关节构造：
骨，关节囊（ligamentous capsule）， 滑液膜(synovial membrane)，滑液(synovial
医学ppt
3
1.2 关节的基本构造
1.关节有三种： 不动关节(synarthrodial jionts)：由两块紧密结合 的骨构成，无相对运动，如颅骨。
从合关节(amphiarthrodial jionts )：仅允许较小 的相对运动，两块骨之间并不直接接触，有韧带组织 等隔开，如脊柱。 又称微动关节
肱二头肌 (Biceps brachii)
肩胛骨关 节盂盂上 结节 (upper lip of the
glenoid fossa)
喙突 (coracoid process)
桡骨粗隆 (tuberosity of radius)
fluid)（润滑、营养、受力改变） 关节腔(articular cavities) 关节软骨(articular cartilage) （吸收冲击）
医学ppt
5
动关节的分类：
1. 滑移式(gliding)：如脊柱(vertebral) 2. 铰链式(hinge)：如肘关节(elbow) 3. 转轴式(pivot)：如桡尺近端关节(proximal
医学ppt
9
1.5 肘关节的静力学问题
1.5.1 肘关节的构造 连接上臂和前臂，功能是使手腕在空间 定位，由肱骨(humerus)远端，尺骨 (ulna)和桡骨(radius)近端构成
{肱尺关节 肱桡关节 桡尺近侧关节
医学ppt
10
肱尺关节： Humeroular
{ 肱骨滑车 trochlea 尺骨滑车切迹 trochlear fossa
4. 肌肉仅在其自身缩短的情况下使肢体运动（收 缩筋 agonist）
伸长时：控制肢体的运动与其他肌肉协调（拮 抗筋 antagonist）
长度不变时：平衡外力
医学ppt
8
1.4 解决生物静力学问题所需要的基本条件和 假设
1. 关节的局部解剖学知识——关节的转动轴 2. 肌肉的附着位置 3. 肌肉产生力的方向和角度 4. 肢体的质量和重心 5. 关节的摩擦力忽略不计
只绕一个运动轴（长轴 longitudinal）作内外旋运动
三个关节共同在一个关节囊中，由于尺骨的存在
限制了肱桡关节的医学内ppt 收与外展运动
11
1.5.2 相关的骨骼肌 前面：肱二头肌
肱桡肌 肱肌 后面：肱三头肌 旋前圆肌 肘肌 旋后肌
医学ppt
12
肌肉 起点 止点 功能
muscle origin insertion action
2. 内收和外展：围绕着矢状轴运动。骨向正中矢 状面靠拢为内收（adduction），反之为外展 （abduction）
3. 旋转：围绕垂直轴运动。骨的前面转向内侧为 旋内(inward rotation)，反之为旋外(outward rotation)
4. 环转(circumduction)：屈，展，伸和收4种运 动形式的连续。骨远端作圆周运动，近端在原 位转动，运动轨迹类似一个圆锥形
浅superficial，深deep：近体表为浅，反之为深
四肢方位：靠近肢体根部的为近(proximal)，远离肢体根 部的为远(distal)
医学ppt
2
轴和面： 垂直轴(vertical axial)：上下方向垂直于水平 面的轴 矢状轴(sagittal axial)：前后方向的水平轴 冠状轴(frontal axial)：又称额状轴，左右方 向水平轴 矢状面(sagittal plane)：沿前后方向将人体分 为左右两部分的纵分面 冠状面(frontal plane)：即额状面，沿左右方 向将人体分为前后两部分的纵切面 水平面(transverse plane)：横切面，与地面平 行，将人体分为上下两部分
radioulnar)
4. 髁状(condyloid)：如膝关节(knee) 5. 鞍状(saddle)：如拇指腕掌关节
(carpometacarpal)
6. 杵臼式(ball-socket)：如肩关节和髋关节 (shoulder and hip)
医学ppt
6
关节的运动
1. 屈和伸：围绕着冠状轴运动。两骨之间角度变 小为屈（flexion），反之为伸(extension)
肌肉骨骼系统的受力分析
1.1 本章要意
1. 应用静力学方法分析生物体（人体）的肌 肉骨骼系统在平衡状态下不同姿势的受力情 况 2. 需要的基本知识：
局部解剖学：肌肉的位置， 关节的结构，转轴 肢体的质量 肢体的重心
理论力学分析方法
医学ppt
1
3. 人体解剖学的基本术语
标准姿势：身体直立，两眼平视正前方，两足并拢，足尖向 前，上肢下垂于躯干两侧，掌心向前
方位术语：
上superior，下inferior：近颅侧为上或颅侧，近足侧为 下或尾侧
前anterior，后posterior：近腹面者为前或腹侧，近背 面者为后
内侧medial，外侧lateral：距离正中矢状面近者为内侧
内(internal)，外(external)：近内腔者为内，远内腔者 为外
允许绕一个轴运动，做屈伸，相当于铰链
肱桡关节： Humeroradial
radiusຫໍສະໝຸດ { 肱骨小头 distal capitulum 桡骨头凹 fovea caput
{ 杵臼关节，相当于球铰，有三个运动轴
桡尺近侧关节： 桡骨环状关节面 circumferentia
Proximal radioulnar 尺骨桡切迹 radial notch