（一）骨组织的生物力学特性
骨有骨密质与骨松质之分，两者的强度和刚度不同。骨密质应变2%时即断裂，而骨松质则应变超过7%时才断裂。
1．影响骨骼强度与刚度的因素
（1）应力：肌肉收缩时产生的压应力可防止拉伸骨折。
（2）载荷速度：骨的能量储存，随着载荷速度增加而增加。骨折时所储能量要释放出来。
（3）骨的大小、形状和特性：骨的横截面积（大小）及骨组织在中轴周围的分布（形状）均影响骨的强度。
2．影响骨骼力学性能改变的因素
（1）骨折愈合：骨痂的形成增加了骨强度。
（2）骨的手术处理：即使骨中打入了螺钉，术后骨缺损也会大大降低骨强度。
（3）骨重建：是骨对应力的适应，按Wolff定律进行。骨在需要的地方生长，不需要的地方吸收。活动减少或制动时可降低骨强度和刚度。
（4）老年性骨退行性变：正常老龄化的结果是骨松质中骨小梁渐薄，甚至有很多骨小梁被吸收，骨密质直径和厚度减少，使骨的强度降低。
（5）骨疲劳：低载荷较高重复次数和高载荷较低重复次数的应力负荷均可引起骨组织微细骨折，此时骨有自我修复能力。
（二）关节的生物力学特性
所有的关节运动都可以分解为环绕三个相互垂直的轴心，沿三个相互垂直的平面上进行运动。
1．关节的分型 可根据其运动轴心或自由度多寡分成单轴关节、双轴关节、三轴关节。
（1）单轴关节：关节只有一个运动轴，关节仅能围绕此轴做与之垂直的运动（即一个平面的运动），分屈戍关节和车轴关节。前者关节面呈滑车状，可沿冠状轴进行屈伸运动，如指关节。后者关节面呈圆柱形，常有一骨纤维环围绕圆柱形关节面，使此关节沿垂直轴做旋转运动，如桡尺近侧关节。
（2）双轴关节：关节有两个互为垂直的运动轴。能对此二轴做相互垂直的两个平面的运动。双轴关节包括椭圆关节（如桡腕关节）和鞍状关节（如拇腕掌关节）。双轴关节可做屈曲、伸展和外展、内收运动，还可作环转运动。
（3）多轴关节：关节面常是球面的一部分，具有三个相互垂直的运动轴，故允许各方位的运动（即三个平面的运动）。多轴关节有球窝关节（如肩关节）、杵臼关节（如髋关节）和平面关节（如腕骨间关节）三种形式。
此外，两个骨构成的关节称为单关节。两个以上的骨构成的关节称为复关节。复关节具有一个统一的关节腔，构成关节的骨可以同时活动，也可以分别活动（如肘关节）。
2．关节的活动度和稳定性
（1）关节的功能取决于其活动度或柔韧性和稳定性：一般情况下，稳定性大的关节活动度较小。
（2）影响关节活动度和稳定性的因素：构成关节两个关节面的弧度之差、关节囊的厚薄与松紧度、关节韧带的强弱与多少、关节周围肌群的强弱与伸展性。骨骼和韧带对关节的静态稳定起主要作用，肌肉拉力对动态稳定起重要作用。
3．关节的润滑
（1）界面润滑：透明质酸蛋白复合物吸附于关节表面的润滑。
（2）液膜润滑：关节软骨内基质液受压渗出形成润滑层。
（三）肌肉的生物力学特性
每块肌肉由许多肌纤维（肌细胞）组成，外包肌膜（即细胞膜），内有肌浆（即细胞质）。在骨骼肌的肌浆中含有丰富纵行排列着的肌原纤维，每条肌原纤维上都有明暗相间的带，呈现出明暗相间的横纹，故骨骼肌又称横纹肌。
1．运动单位 一个运动神经元的轴突末梢分支支配数量不等的肌纤维，少至数条，多至数千条。一个运动神经元连同所支配的肌纤维，称为一个运动单位。虽然骨骼肌纤维有Ⅰ型（或称慢肌、红肌）和Ⅱ型（或称快肌、白肌）之分，但每一运动单位所含的肌纤维都属同一类型。给予运动神经元的有效刺激，使肌肉产生最大动作电位，并使肌纤维作出最大反应，所有肌纤维均同步收缩。因此，运动单位的功能按全或无定律进行。
2．肌肉收缩形式
（1）等张收缩：是肌力大于阻力时产生的加速运动和小于阻力时产生的减速运动。运动时肌张力大致恒定。因引起明显的关节运动，也称为动力性收缩。
①向心性收缩：若肌肉收缩时肌肉的止点和起点相互靠近，则称为向心性收缩（如上楼时股四头肌的收缩）。
②离心性收缩：若肌肉收缩时肌力低于阻力，使缩短肌肉的止点和起点被动延长，则称为离心性收缩（如下楼时股四头肌的收缩），离心收缩过多易使肌肉酸痛。
（2）等长收缩：当肌肉收缩力与阻力相等时，肌肉长度不变，也不引起关节运动，故也称为静力性收缩。
日常生活中两种收缩形式常结合运用，且均可用于肌力训练。
3．肌肉的协同
（1）原动肌：直接完成动作的肌群。其中起主要作用者为主动肌，协助完成动作或仅在动作的某一阶段起作用者为副动肌。
（2）拮抗肌：与原动肌作用相反的肌群。当原动肌收缩时，拮抗肌应协调地放松或做适当的离心收缩，以保持关节活动的稳定性及增加动作的精确性，并防止关节损伤。
（3）固定肌：为发挥原动肌对肢体运动的动力作用，参与将肌肉相对固定一端（定点）所附着的骨骼或更近端骨骼充分固定的肌群。
（4）中和肌：作用为抵消原动肌收缩时所产生的一部分不需要的动作。
副动肌、固定肌和中和肌可统称为协同肌。肌肉的协同关系随着动作的改变而变化。
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