第一节　运动学理论基础

一、运动学

运动学是运用物理学方法来研究人体运动时各组织和器官的空间位置随时间变化的规律，以及伴随运动而发生的一系列生理、生化、心理等改变。人体运动学是康复护理学的重要理论基础，可用于指导临床康复护理实践的实施。

（一）人体运动种类

人体运动的分类方法较多，主要分类有以下几种。

1.按部位分类

（1）全身运动：是指需要上下肢同时参与的运动方式，例如打太极拳、游泳等。

（2）局部运动：是指机体为了维持局部的关节活动能力，改善局部肌肉及骨骼的功能而进行的一种运动，例如肩部运动等。

2.按肌肉收缩分类　

（1）静态收缩：指肌肉收缩时，关节不产生运动。静态收缩分为等长收缩和协同收缩。①等长收缩：是指肌肉长度不变，张力改变，不产生关节活动，也称为静力收缩，例如搬运物体时肱二头肌的收缩即等长收缩。等长收缩适用于早期康复，如肢体被固定或关节有炎症、肿胀，活动产生剧烈疼痛时。②协同收缩：是指肌肉收缩时，主动肌与拮抗肌同时收缩，肌张力增加但不产生关节运动。协同收缩类似于等长收缩，例如手提重物时，肱二头肌和肱三头肌同时收缩。

（2）动态收缩：指肌肉收缩时，关节产生肉眼可见的运动。动态收缩分为等张收缩和等速收缩。①等张收缩：是指肌肉张力不变但长度改变，产生关节活动的肌肉收缩。等张收缩又分为等张缩短和等张延伸。等张缩短又称向心性收缩，是指肌肉收缩时，肌肉两端附着点间的距离缩短、接近，关节按需要进行屈曲。这是运动疗法最常用的肌肉活动，是维持正常关节活动的主要形式，如上楼梯时股四头肌的缩短收缩；等张延伸又称离心性收缩，是指肌肉收缩时肌力低于阻力，两端肌肉起止点距离变远，原先缩短的肌肉逐渐延伸变长。其主要作用为促发拮抗肌收缩，以稳定关节、控制肢体坠落速度或肢体动作，如下楼梯时股四头肌的延长收缩。②等速收缩：又称等速运动，是指整个运动过程中运动的速度（角速度）保持不变，而肌肉张力与长度一直在变化的一种运动方式。这种运动在自然运动的情况下不存在，只有借助专用设备方能实现，例如在设置一定速度的跑步机上进行跑步练习时腿部肌肉的收缩即等速收缩。

3.按用力方式分类　

（1）被动运动：是指完全依靠外力作用来帮助机体完成的运动，例如关节可动范围内的运动和关节松动技术。

（2）主动运动：是指机体通过自身的肌肉收缩进行的运动。主动运动分为以下三种：①助力主动运动：在机体进行主动运动时，依靠外力施加适当的辅助力量，帮助其完成运动。助力主动运动是机体从被动运动过渡到主动运动过程中的一种重要的训练方法。②独立主动运动：是指机体在完全不依靠外力辅助的情况下独立完成的运动。③抗阻力主动运动：是指机体进行主动运动的同时，对抗运动中施加于肢体的一定量的阻力进行的运动，如举哑铃。抗阻力主动运动是增强肌力的最好方式。

（二）运动对机体的影响

运动在康复中的作用主要体现在以下几个方面。

1.提高神经系统的调节能力　运动是一种重要的生理刺激，它可以保持中枢神经系统的紧张性与兴奋性，维持其正常功能，从而发挥其对全身脏器的调节作用。此外，长期锻炼还能促进迷走神经兴奋性增强，提高对人体脏器活动的自控能力。

2.改善情绪，调节精神和心理　适度运动可对精神和心理产生积极影响，可以改善患者情绪，扭转抑郁、悲观和失望等精神心理的负面情绪。

3.提高代谢能力，改善心肺功能　在运动时大量的血液流向肌肉，为适应机体的需要，心肺的功能活动也相应增加，主要表现为心跳、呼吸加快，每搏量增多，心肌收缩加强，收缩末期容量减少，心排血量增加，回心血量也相应增加。在运动时为了摄取更多的氧与及时排出二氧化碳，呼吸相应加深加快，胸廓与膈的活动幅度也明显增大，潮气量增多，每分钟通气量与耗氧量均增加。因此，长期坚持锻炼，能使人体代谢能力和心肺功能提高。

4.维持运动器官的形态与功能　长期运动可以预防和延缓骨质疏松、软骨变性退化、肌肉萎缩、关节挛缩甚至关节形态破坏等情况的发生。运动还能促进关节周围血管的血液循环，促进关节滑液分泌，改善软骨营养；能维持骨代谢平衡，使骨皮质增厚，增强骨的支撑与承重能力；可维持肌纤维形态，增强肌力和提高耐力，改善主动运动能力；能牵伸挛缩和粘连的组织，维持和改善关节活动范围。

5.促进代偿机制的形成与发展　当机体部分器官的功能受到严重损伤时，机体可发挥健全组织与器官的作用以代偿部分缺失的功能。有些代偿功能可由机体自动完成，但有些代偿功能则需要专门的功能训练才能逐渐发展与完善。特别是中枢神经损伤后，机体需要建立新的条件反射以弥补丧失的运动功能。此时，运动的重点是通过对健侧肢体或者非损伤组织的训练，提高其代偿能力，来补偿丧失的功能。

6.预防术后深静脉血栓　运动对肢体起到血液泵的作用。由于肌肉收缩能促进机体局部或者全身的血液循环，加强静脉回流，减轻静脉淤滞，故可预防长期卧床和手术后患者深静脉血栓、肺栓塞等并发症的发生。

7.促进机体损伤的恢复　运动可以促进机体血液循环，增强损伤后组织周围胶原纤维的排列与构成，有利于瘢痕的形成，从而促进创面及损伤的肌腱、韧带的愈合；同时，机体血液循环的增强，可以促进骨折的愈合；运动还能刺激活的软骨细胞，增加其胶原与氨基己糖的合成，防止滑膜粘连，促进脓性渗出物、积血等从滑膜腔中清除，从而促进受损软骨愈合及保护关节软骨。

二、肌肉运动学

（一）肌肉分类

肌肉分类方法很多，可按形态、肌纤维、运动功能等进行分类。

1.按形态学分类　按肌肉起端的头数，可分为二头肌（如肱二头肌）、三头肌（如肱三头肌）和四头肌（如股四头肌）；按肌腹数的不同，可分为二腹肌和多腹肌（如腹直肌）；按肌肉形状可分为梭形肌、羽状肌、半羽状肌、锯状肌和环状肌等。

2.按肌纤维组织学分类　肌肉按肌纤维组织学可分为横纹肌与平滑肌。横纹肌有骨骼肌和心肌。骨骼肌可见有横纹，受运动神经支配，能产生随意性收缩运动，属于随意肌。心肌为横纹肌，有自律性收缩，受自主神经支配，不受运动神经支配，不能产生随意性收缩。平滑肌为组成内脏器官的肌群，受自主神经支配，也不能产生随意性收缩。心肌和平滑肌不接受意志的管理，属于不随意肌。

3.按运动功能分类　机体的任何一个动作都不能由一块肌肉单独完成，而是需要一组肌群协作才能实现。根据在某一具体动作中肌肉的功能作用，可将肌肉分为原动肌、拮抗肌、固定肌和中和肌。

（1）原动肌：是指直接完成动作的肌肉或肌群，即在产生关节运动中起主要作用的肌肉或肌群。它可分为主动肌与副动肌，其中在产生关节运动中起主要作用的肌肉或肌群称为主动肌，协助完成动作或仅在动作的某一阶段起作用的肌肉或肌群称为副动肌。例如，肱肌、肱二头肌、肱桡肌和旋前圆肌就是屈肘关节的原动肌，其中的肱肌和肱二头肌是主动肌，肱桡肌和旋前圆肌是副动肌。

（2）拮抗肌：是指与原动肌作用相反的肌肉或肌群。当原动肌收缩时，拮抗肌应协调地放松或者做适当的离心收缩，来保持关节活动的稳定性与动作的精确性，同时能起到维持关节运动中的空间定位作用，并且能够防止关节过度屈伸导致的关节损伤。例如，屈肘时，位于肱二头肌背面的肱三头肌此时就是拮抗肌。

（3）固定肌：是指为固定、支持关节而产生静止性收缩的肌肉或肌群。为了发挥原动肌对肢体运动的动力作用，必须将肌肉相对固定的一端（大多为近心端）所附着的骨骼或更近的骨骼充分固定。这种起固定作用的肌肉或肌群，称为固定肌。例如屈肘时固定肩关节的肌肉即固定肌。

（4）中和肌：是指在原动肌收缩时，以消除原动肌收缩时产生的不必要运动的肌肉或肌群。例如扩胸时斜方肌、菱形肌使肩胛骨内收而不旋转，即为中和肌。

其中，辅助肌、固定肌与中和肌通常统称为协同肌，是指参与单个运动的除主动肌以外的全部肌肉或肌群。

肌肉的协作关系随着动作的改变而变化，如作用于腕关节的桡侧腕伸肌、尺侧腕伸肌、桡侧腕屈肌和尺侧腕屈肌，在做伸腕动作时，桡侧腕伸肌和尺侧腕伸肌为原动肌，而桡侧腕屈肌和尺侧腕屈肌为拮抗肌。桡侧腕伸肌和尺侧腕伸肌同时收缩，使腕向桡侧及尺侧屈曲的作用互相抵消，因此又互为中和肌。在向桡侧屈曲腕关节时，桡侧腕伸肌和桡侧腕屈肌同为原动肌，而尺侧腕伸肌和尺侧腕屈肌则为拮抗肌。桡侧腕伸肌和桡侧腕屈肌使腕伸和屈的作用互相抵消，因而又互为中和肌。

（二）肌肉特性

1.肌肉的物理特性　包括伸展性、弹性和黏滞性。

（1）伸展性：是指在外力的作用下肌肉被拉长的特性。

（2）弹性：是指在外力取消后肌肉可以恢复到原状的特性。

（3）黏滞性：是指肌浆内各分子之间相互摩擦而产生的阻力。人体肌肉伸长的程度与外力的大小不成正比，在用外力牵拉肌肉的初期，肌肉会随着外力的增加而出现明显的长度变化。但当牵拉的外力逐渐增加到一定程度时，肌肉长度的增加却逐渐减少。在外力去除后，肌肉并没有立即恢复原状。这是由黏滞性造成的肌肉内阻力所致。当温度降低时，黏滞性增加，而运动中的肌肉内阻力加大；反之，则肌肉内阻力减小。肌肉内阻力的改变可以影响肌肉伸长或缩短的速度。

2.肌肉的生理特性　包括兴奋性和收缩性。

（1）兴奋性：是指肌肉在受到刺激时产生兴奋的特性。

（2）收缩性：是指肌肉兴奋时产生收缩反应的特性。

（三）肌肉功能状态指标

良好的肌肉功能状态是运动的基础反应，反应肌肉功能或状态的主要指标有：肌力、肌张力、快速力量和肌耐力。

1.肌力　肌力是指肌肉收缩时所表现出来的能力。它体现肌肉主动收缩和抗阻力的能力。

2.肌张力　肌张力是指肌肉在安静时所保持的紧张度。肌张力与脊髓的牵张反射有关，受中枢神经系统的调控。肌张力常通过被动运动感知处于放松状态的肌肉的阻力程度进行评测。肌张力异常一般包括肌张力增强和肌张力减退两种情况，肌痉挛以及肌强直是肌张力增强的典型表现，而软瘫则是肌张力减退的常见表现。

3.快速力量　快速力量是指肌肉或肌群在一定速度下所能产生的最大力量的能力，可以通过单一身体运动、多个身体运动或者在有氧运动条件下的重复运动测得。快速力量由启动力量、爆发力量（爆发力）和制动力量组成，爆发力是指在最短时间内发挥肌肉力量的能力。爆发力通常由肌力和肌肉收缩速度两个因素决定，肌力是基础，肌肉收缩速度是关键。

4.肌耐力　肌耐力是指肌肉在一定负荷条件下保持收缩或持续重复收缩的能力，来反应肌肉持续工作的能力，体现肌肉对抗疲劳的水平。

三、骨关节运动学

（一）关节构造

1.关节面　关节面是参与组成关节的各相关骨的接触面，由关节头、关节窝、关节软骨构成。

2.关节囊　关节囊为纤维结缔组织膜构成的囊，包在关节的周围，两端附着于关节面周缘相邻的骨面，它包围关节、封闭关节腔。

3.关节腔　关节腔为关节囊滑膜层和关节软骨共同围成的潜在腔隙，腔内含少量滑液，呈密闭的负压状态，具有维持关节稳固的作用。

4.关节辅助结构　关节辅助结构包括韧带、关节盘、关节唇、滑膜襞和滑膜囊。这些辅助结构对于增加关节的灵活性或稳固性具有重要作用。

（二）关节分类

1.按关节组织结构分类　关节可分为软骨性关节、纤维性关节和滑膜性关节。

2.按构成关节的骨数目分类　关节可分为单关节（有2块骨构成）、复合关节（由2块以上骨构成）。

3.按运动多少分类　关节可分为不动关节、少动关节和活动关节。

4.按运动轴的数目和关节的形态分类　关节可分为单轴关节、双轴关节和多轴关节。

（三）关节运动

1.关节运动方式　所有关节的运动都可以分解成为在三个互相垂直的平面上进行的单一或者复合位移运动，即围绕冠状轴在矢状面上的运动，围绕矢状轴在冠状面上的运动，围绕垂直轴在横断面（水平面）上的运动。通常关节运动主要包括屈与伸、收与展和环转运动。环转运动是屈、伸与收、展组合的运动，不包括旋转运动（外旋、内旋）。

2.关节的运动链　借助于关节将人体一侧上、下肢按一定顺序衔接起来，组成运动链。上肢运动链由肩带、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手等形成；下肢运动链由髋关节、大腿、膝关节、小腿、踝关节和足等形成。在人体运动中，各种运动可以分为开链运动和闭链运动两种形式。开链运动是指运动时肢体近侧端固定而远侧端游离，可任意活动某一单独关节或者同时活动若干关节。例如坐位的股四头肌训练，足部游离，在小腿的带动下围绕膝关节做屈伸运动（图2-1-1）。开链运动主要特点是各关节链都有其特定的运动范围，远侧端的运动范围大于近侧端，且速度也快于近侧端。闭链运动是指运动时肢体远侧端固定并承受身体重量，近端肢体在固定远端肢体的基础上进行移动，例如蹲举训练中，足部呈固定状态，膝关节和髋关节同时屈伸的运动方式（图2-1-2）。闭链运动的特点是训练时肌肉、骨骼、肌腱、韧带、关节囊等都承受一定的负荷，强化整个运动链的肌力，同时对关节及其周围组织的本体感受器的刺激比开链运动训练更为明显。但闭链运动参与的关节和肌肉较多，相对于开链运动，更不容易掌握。

3.关节运动的影响因素　关节的结构不但使关节具有活动度，而且具有稳定性。关节的运动轴愈多，其运动形式就愈多样化、愈灵活。其次，关节囊愈坚韧，紧张度愈高，周围韧带和肌腱愈坚固，则关节运动范围愈小，但关节的稳定性愈强。同时，两关节面之间的面积差也决定了关节的灵活性。两关节间的面积差愈大，关节运动范围就愈灵活，反之面积差愈少，则关节愈稳固。此外，关节的其他结构对关节运动也有一定程度的影响，如关节盘和滑液能增加关节的灵活性，而关节唇和滑膜襞则能增强关节的稳定性。故通常情况下，稳定性大的关节活动范围小，稳定性小的关节活动范围大。

4.杠杆原理在关节运动中的应用　人体运动中的杠杆分为平衡杠杆、省力杠杆和速度杠杆（图2-1-3）。①平衡杠杆的特征是支点位于力点与阻力点之间，主要作用为传递动力和保持平衡，它既产生力又产生速度。②省力杠杆的特征是阻力点位于力点与支点之间，这类杠杆因为力臂始终大于阻力臂，所以可以用较小的力来克服较大的阻力。③速度杠杆的特征是力点位于阻力点与支点之间，这类杠杆力臂始终小于阻力臂，引起运动时，力必须大于阻力，因此不能省力，但能使阻力点获得较大的运动速度和幅度。在人体中，速度杠杆最为普遍。

应用杠杆原理，可使人体运动省力、获得速度以及防止损伤。例如，医护人员提重物时，应使重物靠近身体以缩短阻力臂来实现省力。人体骨骼和肌肉组成的杠杆大多属于速度杠杆，而速度杠杆通常不能省力，因此当阻力过大时，容易引起运动杠杆的各环节，尤其是关节、肌腱和肌止点的损伤。为保护运动杠杆，一方面应通过训练增强肌力，另一方面应适当地控制阻力和阻力臂。

（李　琨）