目录 第二节动作技术分析方法. (313) 第三节康复临床动作分析方法 (3160 第四节临床基本动作分析. (320 第五节人体动作的效率分析. (326) 第十二章步态分析. (331 第一节步行动作的一般生物力学原理 (332) 第二节步态分析. (338 第三节步态分析的临床应用. (347) 第十三章轿形器的生物力学. (350) 第一节娇形器的基本概念. (351 第二节娇形器三点压力系统原理 (353) 第三节生物力学原理在矫形器中的应用 (355) 第四节矫形器的临床适应症.一 (362) 第十四章人力轮椅的研究. (367) 第一节“轮椅概述 (368) 第二节手动轮椅使用技巧. (373) 第三节手动轮椅的生物力学. (375) 9
第一章绪论 第一章 绪论 运动康复生物力学是根搭人体的解制和生理特点及力学性质，用 力学原理和方法探讨人体机械运动的规律，研完合理的运动动作拔 术，分析各种图素造成的运动功能障碍，以及运动损伤的原因、机 理，为制订合理的治疗及康复方案提供依据，是研究人体在运动、递 动损伤和疾病预防、治疗、康复过程中生物力学规律的科学，是生物 力学的一个新的分支学科
运动康复生物力学 第一节运动康复生物力学概况 生物力学是活跃在自然科学前沿的新兴交叉学科之一，是根据已经确立的 力学原理来研究生物体中的力学问题的学科。生物力学属力学、生物学、解剖 学等学科之间相互渗透的交叉科学，它将这些学科的基本原理和方法有机地结 合起来，同时还广泛应用了物理学和应用数学的概念及方法。生物力学体现了 近代科学的发展，它具有学科间彼此渗透、互相交又、紧密联系的特点。生物 力学具有不同的分类方法，按照研究对象可分为生物固体力学、生物流体力 学、生物工程学。根据研究结果的实际应用情况，生物力学又可分为工程生物 力学、医学生物力学和体育运动生物力学等。近年来随着国内外康复事业的快 速发展，催生了运动康复生物力学这一新的分支研究领城 运动康复生物力学要具体回答人体完成日常各种动作时是怎么样运动和为 什么会运动的原因，以及运动对于组成人体各种生物材料的影响，同时也要研 究影响人体运动的外界条件（如周围的环境、场地，以及各种医疗辅助器械 监护装置等)与运动的关系。根据生物力学原理和人体形态、机能的特点，结 合对运动场地、器材、器具的利用和改进，为运动员确定合理的（包括最佳 的)动作技术，预防运动损伤，促进损伤恢复；为患者恢复正常运动功能确定 合理的手术方案：研究合理，有效的运动方法，以求达到最好的健身和康复效 第二节运动康复生物力学的学科形成和课程创位 生物力学是古老课题之一，对它的应用和研究有着悠久历史。早在公元前 古希腊的暂学家和自然学家亚里士多德（公元前384一公元前322年）就对生 物体的运动发生了兴趣，他注意到在日常生活中人和动物运动的力学问题。意 大利著名医生加伦（公元131一201年）通过对动物解剖的实验证明，来自大 脑的运动冲动沿神经传导至肌肉，使肌肉产生收缩而引起关节运动的理论。由 于当时处于中世纪的黑暗时期，教会反动势力对任何涉及肉体的兴趣加以压 制，因此根本谈不上研究人体的构造和运动。 15世纪末，伟大的意大利科学家列奥纳尔德·达·芬奇(1452一1519年)
第一章绪论 对人体运动发生了浓厚的兴趣。他用人的尸体研究解韵学，非常重视在解剖学 和力学的基础上研究人体的各种姿态和运动，并提出人体的运动必须服从于力 学定律的观点。他认为，“力学之所以比其他科学更为重要和实用，那是因为 所有能够运动的生物体都遵循力学的定律而运动”。但当时解剖尸体是违背教 义的，为了避免教会的迫害，他不得不把自己的著作收藏起来，直至过了几百 年，这些著作才被后人发现 17世纪，意大利人伽利略(1564一1642年)1638年首先发现施加载荷与 骨形态之间的关系。意大利医生、解剖学家阿·鲍列里(1608一1679年)进 步将力学和解剖学结合起来研究人体运动，他在1679年完成了《论动物的运 动》一书，可谓是第一部生物力学著作。他在这部著作中发表了利用杠杆原理 测定人体重心的实验材料。并将人和动物在空间的主动移位运动分为三种基本 形式，即蹬离地面（走、跑、跳等）、登离周围介质（如游泳、飞翔）和拉引 攀登、爬杆等)。 19世纪初，骨力学方面取得一系列进展，1834年，B指出骨可以使用 尽可能少的材料来承担载荷。1838年W报告增加压缩载荷可以加快骨的形 成。1852年1adwg论及重力和肌肉力对维持骨的质量是必要的。1862年，两 位德国研究人员各自独立地报告了加压对骨生长的影响。1867年瑞士学者报 告了骨的内部结构和外部形态一样，与其所承受载荷的大小及方向有直接关 系。1892年，德国医学博士Wf发表了著名的《骨转化定律一文，这一法 则已得到临床和实验的支持。 由于军事训练的需要以及工业生产的发展，对骨的研究方法有了改进，德 国生理学家维伯尔兄弟采用实验的方法对人体运动进行了研究。他们除用肉眼 观察以外，开始用最基本的带尺和秒表来测量人体运动的空间和时间特性，积 累了许多有关人体位移运动的定量数值资料，但当时还不能客观地描述运动的 外形。19世纪中叶，随着照相技术的出现，法国生理学家马勒(1838一1904 年)对客观描述人体运动的方法进行了大量的研究，为生物力学研究提供了许 多新的手段。1877年美国摄影师麦布里奇(1830一1904年)第一次用24部照 相机排成一列，按顺序拍摄了骑马奔跑的连续动作照片，这是影片分析的萌 芽。为纪念他对生物力学的贡献，从1978年第11届国际生物力学大会开始设 立了“麦布里奇”杰出贡献奖，以表彰那些在生物力学基础理论、研究方法及 应用研究方面作出突出贡献的科研工作者。1882年马勒首先用高速摄影和风 力装置记录和研究运动并拍摄了鸽子、蜜蜂以及子弹的飞行情况，后来又与他 的学生德美尼一起发明了定片运动轨迹照相法和运动轨迹连续光点照相法等 3
运动康复生物力学 这种照相方法直到现在仍可用于研究人体运动的运动学特征。马勒在1895年 研制出气压式测力台，他采用高速摄影影片测量方法，对人体步行时下肢运动 学数据结合测力台数据进行步态分析研究。现代的步态分析方法就是建立在其 工作基础之上。他还同时记录测力台和位移数据，以此分析研究人体原地纵豌 动作。 20世纪初，德国学者布拉温和菲舍尔首次用解剖尸体的实验方法，测定 了人体各部分的相对重量和重心位置，并采用测量速度、加速度和人体各环节 重量推算引起加速度的力，开始从动力学方面研究人体运动。菲舍尔关于人体 各环节相对重量和重心位置的资料，至今仍被用于计算人体重心。 俄国运动生物力学的莫基人谢琴诺夫(1829一1905年)最早提出对人体 运动活动要从生理学和生物力学角度进行分析，他说：“多式多样的大脑活动 外部表现，最终只能归结于一种现象一肌肉的运动。”他在《人体功能运动 概论》一书中阐述了人体运动器官的功能结构和骨酪杠杆装置，以及在运动中 骨杠杆和肌肉拉力作用及神经支配等问题。列斯加夫特(1837一1909年)被 誉为俄国运动生物力学的莫基人，他在1877年所著《身体运动理论)中，以 人体形态、生理机能和生物力学观点阐述了学生身体练习的任务。苏联现代运 动生物力学创造人之一的伯恩斯坦，从30年代开始强调从神经控制论观点来 研究人体运动，他1947年所著纶动作的结一书就反映了系统论、控制 论和信息论的观点。他认为对动作的控制可通过两个途径来实现，一是由大脑 神经中枢发出指令完成各种动作任务：二是通过运动感觉神经的反馈作用修正 完成动作过程中的偏差。伯恩斯坦关于动作系统和运动行为结构的思想原则， 以及运动感觉修正（信息系统）的理论，对于今后运动生物力学研究的发展具 有重要意义。 上世纪30年代，著名的英国生理学家希尔因对肌肉的研究而获得诺贝尔 奖，他取青蛙的离体缝匠肌进行实验得出著名的希尔方程，即肌肉收缩的力速 方程。他对肌肉力学研究的成果，为生物力学研究莫定了基础。他还对人体运 动时的空气阻力进行过研究，并提出估算空气阻力的经验公式。 20世纪初，由于科学的分化，阻碍了这门科学的深人发展。20世纪中时 以后，医学和生物学家们逐步认识到力的因素对解决本学科许多问题的意义， 力学家们在寻求力学的发展和应用新领域时，也注意到生物体是运用力学的广 园天地。两者的合作促成了这门新兴边缘学科—一生物力学的形成。 近30年来，生物力学引起了人们的广泛注意和研究，发展十分迅速。美 日、俄，澳、加、德等国均建立了专门研究机构。尤其美国发展最快，在许多 4