第一章《人体运动学》总论

康复治疗技术专业人体运动学康复治疗技术专业第一章人体运动学总论第一节运动学概念第二节人体运动的形式和原理第三节人体运动的动力学第四节人体运动的静力学第五节人体转动力学康复治疗技术专业第一节运动学概念康复治疗技术专业学习目标1.掌握人体运动学、功能解剖学、生物力学、运动生物力学，质点、刚体，轨迹、位移、路程的定义；直线运动和曲线运动，人体运动的速度和加速度，平动、转动和复合运动等基本概念熟悉时程、速率、角加速度、角位移等概念了解速度与速率的区别，运动的量的特点2.掌握运动的相对性的原理，人体运动的三个面和三个轴，和康复医学中人体运动的始发姿势熟悉两种参考系的定义，自由度的概念3.了解人体运动学发展简史4.熟悉人体运动学的内容、方法、与康复治疗学的关系和意义康复治疗技术专业运动学（kinesiology）是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，主要研究质点和刚体的运动规律运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术等多个学科所必需的基本知识，包括物体的运动在空间和时间等方面的差异康复治疗技术专业人体运动学概念人体运动学是研究人体活动科学的领域。是通过位置、速度、加速度等物理量描述和研究人体和器械的位置随时间变化的规律或在运动过程中所经过的轨迹，而不考虑人体和器械运动状态改变的原因本课程所讲的人体运动学，主要指人体的功能解剖学、生物力学和部分运动生物力学的内容康复治疗技术专业研究运动器官的结构是如何适应其生理功能的学科，为功能解剖学研究生物体机械运动的规律，以及力与生物体的运动、生理、病理之间关系的学科为生物力学研究运动中人体和器械运动力学规律的学科，为运动生物力学康复治疗技术专业在研究人体运动时，是以牛顿力学理论为基础的在运动生物力学中，把人体简化为质点、质点系、刚体和多刚体系等力学模型，而使研究的问题大大简化但是人体是生命体，因此在研究人体运动学时，还要尽可能地考虑人的生命特征，才能正确地研究人体的运动康复治疗技术专业运动学基本概念只有大小没有方向的物理量叫标量如温度、时间。其运算是简单的代数运算既有大小又有方向的物理量叫矢量力、位移、速度等力学中的大多数物理量都是矢量其计算有自己的规律矢量的合成遵循平行四边形法则矢量的乘积有点积和叉积：点积的结果是标量，数值大小等于两个矢量大小的积乘以它们夹角的余弦值，即A·B=︱A︱︱B︱Cosθ叉积的结果是矢量，大小等于两个矢量大小的积乘以它们夹角的正弦值：︱A︱︱B︱Sinθ，方向由右手法则判断。所以矢量的叉积又叫矢量的矢积康复治疗技术专业运动的独立性若运动同时参与几个分运动，则每个分运动不受其他分运动的影响物体的运动是由各个彼此独立的分运动叠加而成人体运动的合成和分解，其理论基础就是运动的独立性原理人体运动学中量的特性：瞬时性，矢量性、相对性和独立性康复治疗技术专业描述人体运动时间的物理量时刻是人体位置的时间量度，用于运动的开始、结束和运动过程中许多重要位相的瞬间时间是人体运动持续时间的量度，是指人体运动从某时刻到另一时刻所经过的时间间隔。描述人体的运动在时间方面的概念主要包括运动的次序、持续时间、速度和加速度康复治疗技术专业描述人体运动空间的物理量1.质点是指具有质量、但可以忽略其大小、形状和内部结构而视为几何点的物体，是由实际物体抽象出来的力学简化模型质点的运动包括直线运动和曲线运动直线运动又分为匀速直线运动和变速直线运动，后者在运动中比较多见曲线的运动方向始终在变化，具有矢量性曲线运动又常分为圆周运动和斜抛物体运动斜抛物体作为质点，在运动中形成的轨迹是一条抛物线康复治疗技术专业2.刚体是由相互间距离始终保持不变的许多质点组成的连续体，它有一定形状、占据空间一定位置，是由实际物体抽象出来的力学简化模型在运动生物力学中，把人体看作是一个多刚体系统康复治疗技术专业人体的运动形式（1）平动：指运动过程中，身体上的任意两点的连线始终保持等长和平行。其运动轨迹是直线或曲线，人体平动时，身体上各点的位移、速度和加速度都一致，可简化成质点处理康复治疗技术专业（2）转动：指运动过程中，身体上的各点都围绕同一直线（即轴）作圆周运动，称转动。转动时人体各点距离轴的距离不同，所以其线速度也不同，只能简化成刚体来处理康复治疗技术专业（3）复合运动：人体的绝大部分运动包括平动和转动，两者结合的运动称为复合运动如骑自行车时，躯干可近似地看作平动，下肢各关节围绕关节轴进行多级转动研究中通常把复合运动分解为平动和转动，使问题大大简化人体的机械运动都是在一定的空间和时间中进行的康复治疗技术专业人体平动的空间物理量1.轨迹：质点运动的路径当把人体转化成质点来描述其运动时，把代表人体或器械的质点在一定时间内用坐标值确定的位置点连接起来，就是人体或器械某质点的运动轨迹。2.路程：是指物体从一个位置移动到另一个位置时的实际运动路线的长度，也是质点运动轨迹的全长路程是标量，只有数值的大小，没有方向康复治疗技术专业3.位移：大小等于质点运动的起点到终点的直线距离，方向由起点指向终点位移是矢量，同时表明运动的长度和运动的方向位移一般小于路程人体的机械运动表现为人体某一部分相对身体另一部分的空间、时间位移；人体整体相对外界环境的空间、时间位移；由人体局部位移而造成器械的空间位移康复治疗技术专业人体平动的时空物理量1.速率指路程与通过这段路程所经历的时间之比2.速度指位移与通过这段位移所经历的时间之比，是矢量瞬时速度指物体在某一时刻或通过运动轨迹上某一点的速度3.加速度是描述速度的时间变化率的物理量。它是一个矢量，有大小和方向。可以为正值、负值和0。加速度也有平均加速度和瞬时加速度位移、速度和加速度都可以合成和分解，遵循平行四边形法则康复治疗技术专业人体转动的空间物理量角位移：人体整体或环节围绕某个轴转动时转过的角度叫角位移它是矢量，大小为转过角度的大小，方向由物理学中的“右手法则”判定。通常规定逆时针转动的角位移为正，顺时针转动的角位移为负值。角位移的单位以弧度表示康复治疗技术专业人体转动的时空物理量角速度、线速度和角加速度等内容如后述康复治疗技术专业二、人体运动的相对性、坐标系和始发姿势宇宙万物处于永恒的运动状态，从哲学的观点看，运动是绝对的机械运动是物体间相对位置的变化，要描述某物体的运动情况，一般需要选定一个或多个物体作参考，观察要描述的物体与这些参考物体相对位置的变化情况。如果相对位置变化了，称物体是运动的，如果没有变化，称物体是静止的可见，判断一个物体是运动还是静止是相对而言的。从这个角度观察运动，运动又是相对的。物体的运动取决于参考物体选取的性质叫运动的相对性康复治疗技术专业运动的参考系的分类参考系（或参照系）：描述物体运动时选择作为参考的物体或物体群在描述人体某环节运动时，多选用人体总重心或邻近环节作为参考系。根据选定的参考系，可以定性地描述物体的运动情况参考系分为两种：(一)惯性参考系：把相对于地球静止的物体或相对于地球作匀速直线运动的物体作为参考系叫惯性参考系(二)非惯性参考系：把相对于地球作变速运动的物体作为参考标准的参考系叫非惯性参考系。在描述人体运动的局部肢体的运动状态时，多需要这种参考系康复治疗技术专业人体的面与轴人体的运动有三个面:水平面：与地面平行的面，把人体分为上下两部分额状面：与身体前或后面平行的面，把人体分成前后两部分矢状面：与身体侧面平行的面，把人体分为左右两部分人体的运动有三个轴：横轴与地面平行且与额状面平行的轴纵轴额状面与矢状面相交叉形成的、上下贯穿人体正中的轴矢状轴与地平面平行且又与矢状面平行的轴，在水平方向上前后贯穿人体康复治疗技术专业人体的面与轴康复治疗技术专业人体运动的始发姿势在康复医学中，人体的基本姿势为人体运动的始发姿势即：身体直立，面向前，双目平视，双足并立，足尖向前，双上肢下垂于体侧，掌心贴于体侧其中手的姿势（又名中立位）是手的掌心贴于躯干两侧，是唯一有别于解剖学中的人体基本姿势的，应提起注意康复治疗技术专业自由度关节面的形态及结构决定了关节可能活动的轴，自由度与关节活动轴有关，关节轴有几个活动方向，就有几个自由度例如，髋关节可作屈伸、内收外展、内旋外旋三个轴的运动，有三个自由度凡具备两个以上自由度的关节均可产生环绕动作肢体一般环绕关节轴来进行旋转活动关节轴（即活动轴）可反映肢体活动范围和运动方式康复治疗技术专业三、发展简史古代人通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。公元前，称为“人体运动学之父”的亚里士多德首次对肌的作用进行了描述，并且分析了步行的复杂过程，以及重心的作用、运动定律和杠杆原理，为运动学的发展奠定了基础。随后，阿基米德和盖伦在有关重力、杠杆原理及肌收缩领域取得了进一步的成就。康复治疗技术专业达·芬奇对与动作有关的人体结构，重心与平衡的关系及阻力中心进行了研究，阐述了身体在站立、上下坡、从坐位起立、以及跳跃时的力学原理。是第一个记载人体步态的科学数据的人。伽利略建立了加速度的概念，运动/速度合成的平行四边形法则，为质点的运动学奠定了基础。惠更斯在对摆的运动和牛顿在对天体运动的研究中，各自独立地提出了离心力的概念，从而发现了向心加速度与速度的二次方成正比、同半径成反比的规律。康复治疗技术专业18世纪后期，欧拉研究了刚体的定轴转动和定点运动问题，提出欧拉角概念，建立了欧拉运动学方程和刚体有限转动位移定理，及刚体瞬时转动轴和瞬时角速度矢量的概念，揭示了刚体运动形式的特征，称为刚体运动学的奠基人。拉格朗日和汉密尔顿分别引入了广义坐标、广义速度和广义动量等概念，为在多维空间中用几何方法描述多自由度质点系统的运动开辟了新途径，促进了分析动力学的发展。康复治疗技术专业19世纪末以来，为了适应不同生产需要、各种机器广泛使用，机构学应运而生。机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进行机构的综合。现代仪器和自动化技术的发展又促进机构学的进一步发展，提出了各种平面和空间机构运动分析和综合的问题。作为机构学的理论基础，运动学已逐渐脱离动力学而成为经典力学中一个独立的分支。康复治疗技术专业20世纪，运动学在医学领域得到了广泛的发展，关节力学、人体运动学、运动生理学等医学相关内容都融入了运动学范畴。人们依据人体的功能解剖、运动的变化规律，把生物力学原理运用到康复治疗中，形成了一整套的康复运动学治疗理论。并进一步研究出卓有成效的运动治疗方法。生物医学工程技术人员还根据人体的关节力学原理，为截肢和功能障碍的患者制作了合适的支具，大大提高了患者的生存质量。康复治疗技术专业第二节人体运动的形式和原理康复治疗技术专业学习目标1.掌握关节运动的形式和各个关节的主要运动方向；掌握杠杆原理和关节活动顺序性原理，熟悉相关概念2.熟悉人体运动的基本形式，推、拉、鞭打、蹬伸、缓冲的定义，掌握摆动、躯干扭转和相向运动的概念（能够举例说明）3.了解人体简化后的主要运动形式康复治疗技术专业一、人体运动的形式（一）人体简化以后的运动形式人体运动的形式多种多样如上所述，把人体简化成质点，按照质点的运动轨迹可分为直线运动和曲线运动把人体简化成刚体，运动形式包括平动、转动和复合运动康复治疗技术专业（二）人体关节的运动形式1.屈曲(flexion),伸展(extension):主要是以横轴为中心,在矢状面上的运动2.内收(adduction),外展(abduction):主要是以矢状轴为中心,在前额面上的运动3.内旋(internalrotation),外旋(externalrotation):主要是以纵轴为中心,在水平面上的运动前臂和小腿有旋前和旋后运动足踝部还有内翻(inversion)和外翻(eversion)运动康复治疗技术专业（三）人体的基本运动形式运动生物力学将人体看作是由上肢、头、躯干和下肢组成的多环节链状形式，它的基本运动形式如下：1.上肢的基本运动形式由上肢各关节共同完成（1）推：在克服阻力时，上肢由屈曲态变为伸展态