[转载]下肢生物力学

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  (2012-04-28 07:54:21)

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分类： 经络与点穴

原文地址：下肢生物力学作者：谢洪平

下肢生物力学

*膝（膝关节）

    膝关节是由股骨下端关节面和胫骨上端关节面组成的。这两块骨的末端形成了两个浅的凸表面，其间有半月板的存在，使之与股骨髁的形状相吻合。正是由于这样的形状，膝关节的稳定性非常差。为了提高稳定性，在膝关节的周围有许多韧带。例如，后交叉韧带限制股骨在胫骨上向前移动。而前交叉韧带是限制股骨在胫骨表面向后移动。内韧带和外韧带分别在内侧和外侧提高稳定性。此外，膝关节还通过后方的腘斜韧带和前方的髌韧带得以加固。
    膝关节必须能够承受运动，并仍然足够稳定来吸收和抵抗产生的力，力包括人的体重所产生的力以及在完成不同的运动时产生的力。例如，在跑步、跳跃和举重练习中，膝关节必须对抗地面的反作用力。
    由于膝关节必须起作用，那么韧带和肌肉的稳定性就需要担当很重要的角色。例如，当膝关节伸展时，因为此时膝关节从各个外侧面到内侧面都很紧张的韧带所围绕，所以仍然可以保持稳定。然而，膝屈曲时，一些韧带变得松弛，以便允许更多的运动。正由于此，膝关节周围肌肉的排列对于预防损伤、保持关节稳定性非常重要。
    膝关节前方被股四头肌，内侧被缝匠肌和股薄肌，外侧被阔筋膜张肌，后方被浅层的腱肌群（半腱肌和半膜肌）和深层的腓肠肌所固定。由于股四头肌和胫骨连接处有一个很小的角度，所以大量的稳定因素就需要作用在膝关节处。当膝关节屈曲超过90度时，腘绳肌群有反向脱位的成分，而此时当腘绳肌群强烈收缩时，膝关节的稳定性就显得尤为重要。为了抵抗这个力，通常需要屈髋，为的是保持股四头肌的长度以便使股四头肌维持其张力。
    当腿屈曲80到90度或者更多时，缝匠肌、股薄肌和腓肠肌收缩，它们在膝关节处产生一个脱位的成分。从（直腿）180度到屈曲90度的过程中，膝关节周围的大部分肌肉可以提供旋转和稳定的效应。当膝关节屈曲小于90度时，在一些肌肉中发生了脱位的情况。此时，膝关节的骨性的和韧带的排列都比较薄弱，所以很容易引起膝关节的损伤。
    在膝关节处的可能发生的主要运动就是屈曲和伸展。只有当膝关节屈曲时，才可能产生内旋和外旋。当膝关节很容易移动时，足才允许转动。比如当足固定于地面上，同时足附有固着楔或穿着钉鞋时，躯干才可以转动。当腿保持直立时，如果发生了旋转动作，那么这时就很容易导致膝关节的损伤。
膝关节周围的肌肉
    膝关节的肌肉主要是双关节肌肉，这些肌肉同时也穿过并且作用于髋关节上。这些肌肉包括：腘绳肌、股四头肌群的股直肌、股薄肌、缝匠肌和阔筋膜张肌。腓肠肌是膝关节的另一个双关节肌肉，它横过并且作用于踝关节。双关节肌肉的分布可以提高跑和跳的效率。然而，一双关节肌，不能够同时在两个关节处都充分收缩，来产生完整的运动。对于此现象，一个很通俗的例子就是，当您尽力屈髋的同时充分伸膝，或者充分屈膝的同时伸髋。腘绳肌不能够充分地收缩或者伸展，所以上述的这些动作的组合都不能够很充分地完成。 
    虽然腘绳肌经常被认为是一个肌群，但是它们之间也是有很大的不同的。股二头肌位于外侧，半腱肌和半膜肌位于膝关节的内侧，而它们在膝关节屈曲时，分别产生外侧的和内侧的旋转。当产生的肌肉力量不均衡时，比如说股二头肌产生的力量比“半”肌较强大时，在膝关节屈曲状态下就会发生膝关节的外旋。
    当进行屈腿和伸腿练习时可以经常看到这样的情况。腘绳肌使膝关节屈曲，但是由于股二头肌比半腱肌和半膜肌的力量大，所以使得膝关节屈曲时小腿外旋。为了矫正这种姿势，在保持小腿内旋时，您必须使股二头肌起作用。如果内侧的腘绳肌力量弱于外侧肌力，那么当小腿旋前时，就会产生内旋的运动。
    当股四头肌的力量产生不平衡时，也可以看到相似的情况，尤其是股内侧肌和股外侧肌之间。为了稳定髌骨（膝盖骨），并使它在伸膝过程中一直处于凹槽中，股肌必须要足够的强大，特别是在股四头肌强烈收缩的情况下。如果内侧比较薄弱的话，由于股外侧肌的拉力作用，髌骨就会向外侧移位。在这种情况下，或者在反向的不均衡出现时，如果长时间如此的话，就可能导致软骨软化（软骨的变性或退化）。

 

*膝关节周围的肌肉

 
腓肠肌和腘绳肌之间的关系
    腓肠肌是位于胫骨后面的主要肌肉，它的功能是伸足（跖屈）。腓肠肌和腘绳肌在膝关节处相结合，它们都参与屈膝运动。另外，腓肠肌的在股骨处的插入物可以帮助提高稳定性。
    为了在膝关节处有一个更强大的收缩，最有效的就是腓肠肌必须处于紧张状态。这就意味着您必须使足屈曲（背屈），以便使跟腱拉长以及腓肠肌绷紧，这样的话，当它收缩时，它可以同时缩短膝关节处上方的肌腱。在这种情况下，如果屈膝时脚趾是突出的，那么肌肉缩短不会造成放松跟腱吸收松弛。 
    使双关节肌的一端处于伸展状态，为了使另一端产生一个很强收缩，这样的练习对于双关节肌的最大力量的发展很重要。这类肌肉包括：腘绳肌、股四头肌的股直肌、股二头肌、小腿三头肌的长头以及其它肌肉。
股四头肌和腘绳肌之间的关系
    当我们听到腘绳肌的力量必须和股四头肌的力量相等这样的话时，并不感到稀奇。正是由于这样，许多的私人训练者和力量训练教练，努力在这两块肌群的力量之间争取一个合适的平衡。然而，股四头肌在几乎所有的实例中，都应该比腘绳肌的力量要大。准确的比例应该依赖于膝关节处的角度和髋关节处大腿的位置。
    例如，股四头肌有四个独立的肌肉构成，其中三个相当大。股四头肌的肌肉质量比腘绳肌的质量要大很多，那么它的工作负荷也应该较大。股四头肌是抗重力的肌肉，即它必须通过收缩不仅维持您的直立状态，同时还要使您进行走路、跑步以及跳跃等活动。（膝关节处）腘绳肌基本上不参与这些活动。关于大小，腘绳肌只有一块肌肉（股二头肌）有两个头，而这块肌肉就是腘绳肌的实际重量。半腱肌和半膜肌只有很小的肌腹；那么，从股四头肌的绝对大小和它的功能来看，就足以得出股四头肌应该具有更大的力量。注意，在髋关节处，腘绳肌要比股四头肌的其中一块肌肉（股直肌）的力量大。当然，其它的肌肉在髋关节的屈和伸的运动中也起作用。
    在膝关节（腿）伸展练习中，股四头肌的四个头都参与运动。既然股直肌是双关节肌，那么髋关节的一端必须处于伸展状态，为的是肌肉的下端可以在膝关节处强烈地收缩。否则的话，剩下的三个头（股外侧肌、股内侧肌和股中肌）的主要功能就是伸膝。它们不受髋关节处腿的位置的影响，为的是产生一个有效的或者最大的收缩。
    股直肌，作为股四头肌群的双关节肌，当它在髋关节处处于拉伸状态时，将在伸膝关节时起重要的作用。为了这样做，伸膝时腿则必须要求与身体成一直线。如果你处于坐位时（多数测试和练习都在这种姿势下完成），股直肌的上端就会产生松弛。当它在伸膝收缩时，初始的缩短吸收了上部肌腱的松弛，结果使得伸膝的范围不是很大。
    对于腘绳肌在膝关节（腿）弯曲练习时的强烈收缩，要求腘绳肌在髋关节处的末端必须处于伸展的状态。（这就是为何坐位的屈膝比更流行的站位的屈膝更容易的原因）。然而，腘绳肌不能够产生和股四头肌一样大小的力（其它所有的训练因素都相同）。
    为了更好地为健身和完成运动的需要，更值得关心的是股四头肌和腓肠肌之间的力量比例，在此基础上来发展这些肌肉。切记，当您增加了股四头肌的力量的同时，您也能够使腘绳肌获得更大的力量，反之亦然。那么，这两大肌群都应该全面地发展。

 

*踝关节和足

 

    踝关节是由胫骨和距骨组成的。由于胫骨的末端有些微的凹陷，而它下面的距骨则有些凸，这样骨性稳定性就很强。因为踝关节必须承受很大的应力，所以在关节的周围有很有力的韧带来提供更大的稳定性。
    踝关节处的运动有屈曲（背屈）和伸展（跖伸）。踝关节的旋转轴并不在真正的额状面内。它的位置在侧面且有点向后和向下。这种倾斜使得脚有些定位模糊，即在跖屈和背屈时，有些离开真正的前—后平面。换句话说，当脚上下运动时，脚并不易之保持一个相同的位置。
    距下关节位于距骨和跟骨之间。这个关节是典型的容易扭伤或者劳损的关节。他也是一个距跗关节（包括足部的一些骨），然而踝关节只有两个骨性部分，其一是胫骨，另外一个是足。距下关节允许脚和腿在不同的位置下都可以承重，尤其是以不均匀的或者是曲线的轨迹跑步时。距下关节是足的灵活性，以及踝和腿的稳定性的主要结合。
    在跖屈的同时，也有足绕着距下关节和踝关节轴的运动（例如，距下关节的外翻和踝关节的伸展的组合运动）。同样，当踝关节屈曲时，可以产生距下关节的内翻和踝关节的背屈运动的配合。
    加强踝关节和足两侧的肌肉力量，对于保持关节的整体性很重要。任何肌肉系统周围力量或者灵活性的不平衡，都会导致失调。反过来，这就必须通过肌肉的收缩或者韧带的张力来对抗。否则的话，体位就会发生不平衡。
    有胫骨扭伤的人在走路和跑步的支撑阶段，通常跖屈肌（伸肌）比背屈肌（屈肌）的力量明显大，同时在跟骨处也有更大的运动。踝关节伸肌的过度发展，也会很容易导致足部旋后肌和旋前肌之间力量的失衡，这样的话，就有能导致外侧踝关节的扭伤，特别是完成空中动作后的着地阶段。
踝关节的肌肉
    腓肠肌是胫骨处的最主要的一块踝关节伸肌。它位于小腿的后上部，同时还形成近似于腓肠的圆形形状。在上部的末端有两个肌腱，它们附着于股骨髁的后部，然而下部的末端肌肉的两个头的肌腱，向下对角线延续最后止于跟腱。
    比目鱼肌位于腓肠肌的正下方，它的功能与腓肠肌类似。比目鱼肌的上附着点位于胫骨和腓骨上，而下附着点与跟腱一起止于跟骨。比目鱼肌比腓肠肌稍宽，它们一起构成一个运动单位，有时也称为小腿三头肌。这些肌肉集中在一起时很强大—当它们与跟腱结合在一起时会更强大。它们可以在伸踝时产生超过900磅的力。
    胫骨前肌是胫骨前方的主要肌肉。它的肌肉质量集中位于胫骨的上部，然而它的肌腱在胫骨的下方，并从踝关节前方通过，最后止于足弓的内侧和底面。这就是为何胫骨前肌不但可以使足背屈，同时还可以使足后跟向内转动。胫骨前肌对维持足弓起重要作用。