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单词 运动解剖学
释义

【运动解剖学】
 

拼译:sport anatomy
 

是正常人体解剖学的一个分支,是体育科学的先行学科,重点研究运动系统及与之关系密切的心血管系、神经系等的形态结构及主要功能,为研究运动生理学、运动生物力学和运动医学等打基础;同时研究体育运动对人体形态结构的影响,研究运动环节运动的规律,为鉴别合理的体育技术动作,有针对性地发展骨骼肌力量及伸展性,预防运动伤病提供解剖学依据。

运动解剖学是从人体解剖学和力学的基础上建立起来的。早在15世纪欧洲文艺复兴时期,意大利达·芬奇(L.da Vinci)继承前辈的研究成果,研究人体肌肉结构,运用力学原理叙述了人体重心、平衡与阻力重心之间的关系,叙述了人体站立、步行,以及肢体在运动中的协调作用等,使停滞不前的解剖学得到发展,成为人体运动学的创始人。17世纪,伽利略(Calilei)的学生、意大利博雷利(A.Borelli)把数学公式应用于肌肉运动,探索了各种肌肉发力的大小,确定了人体合重心的位置,还把人体的位移运动进行了分类。进入19世纪,由于显微技术的提高和摄影的发明,解剖学的研究也由宏观世界进入微观世界,由静止状态进入活动状态,为运动解剖学的建立创造了有利条件;同时体育运动的发展,对运动解剖学理论提出了迫切要求。这一时期,美国马布里奇(E.Muybridge)著有《人体外形运动》等书。俄国列斯加弗特(П.Ф.Леcrафт)曾发表过许多著作,论及人体比例及人体姿势、解剖学与体育的关系、学校中体育课的基本任务以及人体运动理论等。这些学者为运动解剖学的正式建立作了准备。20世纪40年代以来,随着体育运动的蓬勃发展,运动生理学、运动生物化学、运动生物力学、运动医学、运动心理学相继发展起来,运动解剖学也从人体解剖学中独立出来,形成一门新的学科。这个时期最有成就的是美国斯坦德勒(A.Steindler),著有《正常和病理状态下的人体运动》,被认为是医学领域中的经典的人体运动参考书。还有前苏联伊万尼茨基(М.Ф.Иваничкнй)著的《人体解剖学》,被认为是运动解剖学的先驱。20世纪60年代以后,他吸取了人类学与实验生物学的内容,将运动解剖学发展成为运动形态学。

在中国,最早从事《运动解剖学》教学工作的是张汇兰。她从教60多年,曾3次远涉重洋,到美国学习考察,为中国运动解剖学的创立作了长时间的艰辛准备。1986年,她被联合国文教科文组织授予“联合国教科文组织荣誉奖”,成为第1个获得该项特殊荣誉的中国人。1987年6月4日,联合国教科文组织总部又在巴黎举行仪式,授予张汇兰教授“体育教育奖”。另外,张鋆教授在1960年首先提出“运动解剖学”这个名词。他明确指出:“解剖学也用于体育运动方面,用以分析研究各种运动所需要的肌肉和关节,叫做运动解剖学”。他还阐明了运动解剖学的研究对象和研究方向。1957年在前苏联尼·米·贝柯夫帮助下培养了中国第一批运动解剖学研究生。为培养中国运动解剖学高级和中级师资和科研人材,1959年高等教育部在北京体育学院开办了全国普通高等院校运动解剖学师资培训班,1959年起在上海和北京体育学院设置了培养运动解剖学研究生学制,1960年起在北京体育学院设置了培养运动解剖学本科专业生的学制。1961年在张汇兰和缪进昌主持下编写了中国第1本具有体育特色的人体解剖学教材。1985年缪进昌和顾德明编著了中国第1部运动解剖学图谱。1980年成立了全国性的学术机构,积极开展科学研究工作,先后4次召开了全国运动解剖学学术会议。

由于体育运动实践提出了大量的有关人体形态结构的问题,科学家采用了肌电图、超声断层图、电子计算机X线断层图(Com-puted Tomography,CT)、核磁共振断层图、电子显微镜、组织化学、生物化学、高速摄影机、录像机和动态应变仪等新技术,运动解剖学研究正进入崭新的阶段。

体育训练对骨形态结构的影响,一直是运动解剖学家重要的研究课题。动物实验证明,低强度的训练对骨的长度和粗度没有影响;大强度训练可使骨的长度和重量增加,但超强度训练则抑制了生长发育中动物的长度和粗度。杨枫(1963)、邓道善(1966)、缪进昌(1990)等研究了不同运动项目对骨形态结构产生的影响,发现跳跃运动员起跳脚第2跖骨的骨密质增厚,静力性项目对骨密质增厚程度大于动力性项目。根据力学测定,已知骨能承受很大的压力和张力,如新鲜胫骨能承受的压力强度是1256~1685kg/cm2;骨能承受的张力强度是1000kg/cm2。早期对股骨骨小梁的压力线和张力线的研究,揭示了骨结构同受力情况之间存在着非常密切的关系,后来人们发现骨的外部形态也是由于受压力和肌拉力的作用造成的。现在人们又十分关心机械应力与骨组织结构改变的定量关系,波尔韦斯在1973年提出,当机械应力处于一个最优值时,骨组织结构的定常变化是平衡的,即生长的骨组织与再吸收的一样多。在容许的极限范围内,当实际机械应力高于最优值时,新生占优势;低于最优值时,再吸收占优势。若实际机械应力大于容许范围的上限,骨会被病理性的再吸收伤害,小于容许范围下限时,再吸收将停止。由此看出,骨组织像一个反馈控制系统。作用力引起应力和应变,应变对骨组织的变化过程是一种刺激,在应力处于最优值时,骨组织的成骨细胞和破骨细胞的活性是相等的,比最优值大的应力引起骨组织的异常生长,随之承载面积增大,使应力下降,可能降到低于最优值,这时破骨细胞更活跃,骨组织萎缩,应力又重新上升。

关节是人体运动的枢纽。体育锻炼可使骨关节面的骨密质增厚,从而提高关节的负荷能力。关节面软骨的构造与运动的关系十分密切,其表面纤维排列是切线方向的,具有耐磨性;而深层纤维排列是辐射向的,具有耐压性。运动解剖学也十分关心研究关节滑液的成分和性质,关节的磨擦系数及其与运动的关系。据日本学者对死后不久的髋关节滑液磨擦系数进行测定,平均值是0.008;而活体上关节滑液的磨擦系数小于0.002。关节滑液的性质如同软质的润滑脂,若是快速剪断,则磨擦系数比较小;若是缓慢剪断,则磨擦系数变大;并且如琼脂一样,具有一放置便胶化凝固的性质。对动物的实验还表明,短时间的运动使关节软骨肿胀,但短时间休息后,这种肿胀消失。人类关节的这种变化在25岁以下的年青人中更明显。长期体育锻炼可以使关软骨加厚,加厚是由于软骨基质和细胞吸收液体的结果。

骨骼肌是人体运动的动力,科学家对肌肉形态结构及功能的研究倾注了很多心血。1962年瑞典伯格斯特龙(Bergstron)创造了人体肌肉活检技术,在全世界掀起了人体肌纤维类型研究的热潮,许多研究成果已经运用到体育教育和运动训练中。美国康西尔曼(J.E.Counsilman)针对肌纤维类型的研究成果,认为“美国科学的训练方法和运动训练的生理概念正濒于完全改革的前夕”。由于活体检查骨骼肌有损伤,不易为受试者接受,影响这项工作的开展。中国高强等在1987年创造设计了用非损伤性方法测定肌纤维类型的仪器,为这方面研究开拓了新的途径。关于肌肉的功能,许多教科书凭解剖分析法的结果进行叙述。这种借助尸体观察,在特定空间条件下的研究,存在不可避免的局限性和片面性。用肌电图法研究肌肉功能,虽然也存在着一些弊端,但它是目前公认的研究肌肉功能一种最科学的方法。如解剖学分析法认为臀大肌是维持人体直立姿势的重要肌肉之一。但肌电图观察,在身体处于自然站立姿势时,臀大肌几乎没有电位活动;在身体从直立位弯向前时,因对抗重力作用臀大肌才有中等电位。故认为臀大肌不是重要的姿势肌,这与菲舍尔(O.Fischer)、布拉温列(C.W.Braune)研究自然站立时,人体合重力作用线自髋关节中心之后通过的结论是一致的。肌肉愈练愈发达,这是众所周知的事,使肌肉发达的机制是肌纤维增粗和增加。肌纤维增粗的原因:一是肌原纤维纵裂后增多和增粗;二是肌管系统按比例增大;三是线粒体数量增多,体积增大。

对体育技术动作进行分析,迫切需要研究人体各个运动环节的质量、质心位置,研究各运动环节的比重、体积以及各运动环节尺度之间的比例关系,研究各运动环节的转动惯量等参数,这些参数对于运动解剖学的重要性越来越大。例如:知道了运动环节的质量和质心位置,就可估算维持运动环节平衡的肌力和对关节的压力的方向和大小。关于人体运动环节参数的研究,自1860年德国哈里斯(H.A.Harris)用尸体研究法开始,到1982年的Susan和Depauw用摄影测量学模型方法,已测得人体运动环节的许多参数,为分析体育技术动作提供了必须的数据。

运动解剖学还从人体形态结构角度对体育技术动作进行鉴定。如低姿势防守膝“内扣”技术,其有利的一面是加大股四头肌的水平分力,使髌骨向外侧移动,因股骨髌面外侧部比较隆起,加长了股四头肌的力臂,增大股四头肌的伸膝功能,有利于起动和弹跳;不利的一面是加大了髌骨和股骨髌面之间的磨擦,易引起“髌骨劳损”。

心脏是驱使血液流动的泵器官,适量的体育锻炼可以使心肌纤维增粗、心壁增厚,使心脏的面积、横径、重量均增大。如1981年国家体委科学所公布了对中国940例14岁以上优秀运动员的研究材料,心脏面积超过常人范围10%以上有237人,占25.21%,横径超过常人范围10%有120人,占12.76%。以上变化,以马拉松和自行车运动员最为突出。国外有人收集了34例死于急性事故的运动员的心脏资料,发现28人的心重超过正常范围(300~350g),占82.3%。血管是血液流动的渠道,体育锻炼对血管壁中膜有良好影响。实验证明体育锻炼可使动脉壁的中膜增厚,在大动脉弹力纤维增厚占优势,在中等动脉平滑肌增厚占优势,不过弹力纤维增厚所需的时间更长。1990年曲霞等通过实验证明耐力训练还可以使营养心脏的冠状动脉口径增大,心肌毛细管数量增加,改善对心脏自身的供血。1963年陈民艺研究发现体育锻炼可使骨骼肌中毛细血管分布数量增加,行程迂曲,分支吻合丰富。

“神经肌肉”一词涉及神经和肌肉2个系统。这两个系统在结构和功能方面既有区别,又有联系,而且是极密切的联系。肌肉是人体运动的动力器官,神经系统是肌肉活动的“指挥者”。体育锻炼不仅锻炼了肌肉,同时也锻炼了神经系统。体育锻炼能使神经纤维增粗,提高其传递神经信息的速度;使运动终板与肌纤维类型按比例增大,如进行快速的力量素质练习,使快缩肌纤维增粗,分布于快缩肌纤维的运动终板也随快缩肌纤维的增粗而按比例增大,使得运动神经纤维末梢部位的接点小泡能释放更多的乙酰胆硷到接点间隙中,促使肌纤维产生更强烈的收缩;还可使上神经元和下神经元之间的突触大量增加,促使在任何时候都能以很大的百分比使用原动肌的运动机能单位参加工作,显示出更大力量。

【参考文献】:

1 体育院系教材编审委员会运动解剖学编写组编.运动解剖学.(第2版).北京:人民体育出版社出版,1984.55~56,80~81

2 卢义锦主编.人体解剖学.桂林:广西师范大学出版社,1990.7~9

(华南师范大学卢义锦教授撰;缪进昌教授审)

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