“學習目標”
通過本章學習,了解骨、骨連結和骨骼肌的分類、命名。熟悉肌肉的輔助結構及肌肉工作術語。掌握運動係統的組成及各組成器官的形態、構造和運動對其影響規律;掌握六大關節的結構和運動特點;掌握骨骼肌的結構及運動六大關節和脊柱的骨骼肌的位置、起止點及功能訓練的解剖學依據;基本掌握肌肉工作性質、多關節肌的工作特點及動作分析的理論。應用所學的理論知識合理地組織運動訓練、分析體育動作,科學地安排環節運動與受力。
骨、關節和骨骼肌是人體運動的主要器官。它們約占人體總重量的60%……70%。全身的骨與骨之間借助一定的組織連接構成人體的支架並支持體重、保護柔軟器官和起杠杆作用。人體的各種運動都是以骨骼為杠杆、以關節為樞紐、以骨骼肌為動力來實現的。如日常生活中簡單的舉手抬足動作及生產、勞動和體育運動等各種複雜的技術動作。因此,本章主要對人體運動的執行體係——骨骼、骨連結和骨骼肌三部分加以闡述。
“內容提要”
運動係統由骨、關節和骨骼肌組成。成人共有206塊骨,可分為頭顱骨、軀幹骨和四肢骨三部分。骨是一種器官,骨組織是骨的主要成分。人體骨連結包括無腔隙連結和有腔隙連結。有腔隙連結又稱關節:關節主要由關節麵、關節囊和關節腔構成。關節主要完成運動。全身骨骼肌約有434塊,在分析動作時常用的約有75對較大塊的肌肉。
“基本內容”
運動係統locomotor system由骨、關節和骨骼肌組成。
一、骨學概述
活體骨bone是一種有生命的器官。它具有新陳代謝和生長發育的特點,其內部在不斷地更新再建。受損時有很強的修複、再生能力。
骨按照一定的規律連接起來就形成了骨骼。骨骼對確立人的身材和體型有決定性的作用,對人體的隨意運動有重大的作用。
(一)骨的形態與分類
1.骨的形態 人體骨的形狀各式各樣,大體可歸納為六類:即長骨、短骨、扁骨、不規則骨、籽骨和含氣骨。
(1)長骨long bone多呈長管狀,可分為中部稍細的骨體(或稱骨幹)和兩端膨大的骺。骺可增大關節麵,有分散震動的作用。骨幹內的空腔稱髓腔,充滿骨髓。骨幹和骺在幼年時以骺軟骨相連;成年後骺軟骨完全骨化,骨幹和骺融合。長骨主要分布於四肢,起支撐和杠杆作用。
(2)短骨short bone一般近似立方體。多成群分布於手腕和足踝部,使其運動靈活,且能承受重壓。
(3)扁骨flat bone呈薄而堅固的板狀。麵積較大,主要構成腔壁,對腔內器官起保護作用。如腦顱骨和肩胛骨等。
(4)不規則骨irregular bone形狀不規則,主要分布於軀幹骨(如椎骨)、髖骨和顱骨等處。有些不規則骨的內部中空,稱含氣骨。如上頜骨、額骨等,發音起共鳴作用,並可減輕骨的重量。
(5)籽骨sesamoid bone包在肌腱內的小骨,稱為籽骨。如髕骨。籽骨的作用主要有三點:①減少摩擦,保護肌腱。②改變肌肉牽引方向。③增大力臂,提高肌肉做功和肢體運動速度。
2.骨的分類 成年人全身共有206塊骨,根據其存在的部位,可分為頭顱骨、軀幹骨和四肢骨三部分。
(1)頭顱骨cranium共有29塊,其中有顱骨23塊(腦顱骨8塊,麵顱骨15塊),聽小骨6塊。
(2)軀幹骨中有椎骨26塊,肋骨12對,胸骨1塊,共有51塊。
(3)四肢骨appendicular skeleton包括上肢骨和下肢骨。上肢骨64塊,下肢骨62塊。
軀幹骨和四肢骨共有177塊,這177塊骨直接參與各種軀體運動。
(二)骨的構造
骨是一種器官,它是由骨組織、結締組織和神經組織構成的。骨組織是骨的主要成分。
1.骨膜periosteum是由致密結締組織構成的,分為骨外膜和骨內膜。對骨的營養、生長、再生和感覺有重要作用。
(1)骨外膜periosteum除關節麵外,被覆骨的外表麵,分內、外兩層。外層致密堅韌,內層有較多的細胞,與骨的生長發育和修複有關。同時有豐富的血管神經,與骨的營養有關。
(2)骨內膜endosteum襯附於骨髓腔的內麵,內膜中也有骨細胞,亦與骨的生長發育有關。
幼年時,骨外膜內層和骨內膜的細胞功能活躍,內分化為成骨細胞,參與骨的形成,使骨長粗。成年後,轉為靜止狀態,但終生保持分化能力。如在骨折時,骨膜又恢複分化為成骨細胞,形成骨痂,使骨折愈合。如骨膜剝離太多或損傷過大,則骨折愈合困難。
2.骨質 是骨的主要部分,構成骨的主體。分為骨鬆質spongy bone和骨密質compact bone兩種。
(1)骨鬆質spongy bone是由許多交織成網的針狀或片狀的骨小梁trabeculae構成。骨小梁的排列方向與骨所受的壓力和張力的方向相適應。骨鬆質的這種結構,使上述兩力均等地分配到全骨。使骨用最少的材料即可達到最大的堅固程度,且重量輕。同時,骨小梁之間的網眼還成為紅骨髓的分布區。骨鬆質分布於長骨的兩端以及其他骨的內部。
(2)骨密質compact bone厚而致密,由有規律而緊密排列的骨板構成。各層骨板中纖維的排列方向不同,相鄰兩層的纖維呈交叉狀,因而具有較強的抗壓力和抗扭轉能力。骨密質主要分布在長骨的骨幹、扁骨的內、外層和其他骨的表麵。構成顱頂的扁骨,內外兩麵各有一層被稱為內、外板的骨密質。兩板之間夾的骨鬆質,稱板障diploe,有板障靜脈通過,為顱內外靜脈通道之一。
3.骨髓bone marrow填充於骨髓腔和骨鬆質的網眼內。主要由多種類型的細胞和網狀結締組織構成,並有豐富的血管分布。幼年期都是紅骨髓red bone marrow,成年後骨髓腔內的紅骨髓逐漸被脂肪組織所替代,變成黃骨髓yellow bone marrow。而骨鬆質中的紅骨髓終生存在。紅骨髓有造血的功能。當大量失血或貧血時,黃骨髓又會變成紅骨髓,參與造血功能。
(三)骨的理化性質
骨是由有機物和無機物構成的,骨的硬度和彈性則由這兩種物質的比例關係所決定。成人幹骨(脫水骨)中的有機物約占總重量的30%……40%,有機物主要為膠原纖維和黏多糖蛋白。無機物約占幹骨總重量的60%……70%,無機物主要是磷酸鈣、碳酸鈣等。無機物使骨具有很高的硬度,有機物則使骨具有很強的韌性和一定的彈性。兩者結合則使骨十分堅韌,能承受很大的壓力。據實驗,每平方厘米的股骨能承受170-220公斤的壓力(軸向),超過花崗岩。
隨著年齡的變化,有機物與無機物的比例關係也隨之改變。成年人有機物約占1/3、無機物約占2/3,這個比例的骨最堅韌,並有較好的彈性。少年兒童有機物多,可達1/2,骨的彈性強,但硬度較低,可塑性大;老年人則無機質多,故骨質脆性大,易骨折。
(四)骨的生長
1.骨質形成的方式 人體成骨的方式有兩種:
(1)膜內成骨intramembranous ossification如顱骨中的一些扁形骨,此種成骨是在結締組織膜內出現骨化中心,成骨細胞不斷分泌有機質(膠原纖維和黏蛋白),同時有骨鹽不斷沉積,從而形成骨質。
(2)軟骨內成骨intracartilaginous ossification人體的長骨、短骨和一些不規則骨都屬於軟骨內成骨。此種成骨是在透明軟骨的基礎上,逐漸骨化而成。
2.骨的生長 骨的生長是在膜內成骨和軟骨內成骨的基礎上進行的,使骨由小到大逐漸長成。現以長骨為例,作以簡要的說明。
長骨的生長包括長長和長粗兩個過程,長粗是以膜內成骨的方式進行的,骨外膜內的成骨細胞不斷產生有機質,同時有骨鹽沉積,使骨幹不斷增粗。而骨內膜中的破骨細胞則使骨髓腔擴大,使骨體增粗且保持一定的厚度。長骨的長長則依靠軟骨內成骨來實現,在未成年期,長骨的骨幹與骨骺之間的骺軟骨細胞不斷增生,骨體端又不斷骨化ossification,就使骨體不斷的增長。直至20歲左右,骺軟骨完全骨化,骨幹與骨骺嵌接處形成一條粗糙的骺線epiphyseal line。骨的長長就停止。
3.骨齡skeletal age在軟骨內成骨的過程中,骨化中心的出現和骺軟骨的完全骨化,具有一定的年齡規律,即不同的骨在不同的年齡出現和融合,我們把這種年齡規律稱為骨齡。可以利用骨齡幫助選材,也可作為判定青少年的實際年齡的參考。骨齡包括出現期和融合期兩種含義,不同的骨具有不同的出現期和融合期。
(1)出現期 是軟骨內骨化中心出現的年齡,不同的骨,出現期是不同的。
(2)融合期 是骺軟骨閉合時的年齡,即骺軟骨完全骨化,骨幹與骨骺愈合為一體時的實際年齡。
測定骨齡需拍X光片。一般拍左手和手腕的骨較為方便。
4.影響骨生長的因素 影響骨生長的因素很多,主要有以下幾點:
(1)遺傳因素 是影響骨生長的內在因素,但也可以通過外在因素逐漸地改變。
(2)激素的影響 對骨生長影響較大的內分泌腺有腦垂體、甲狀腺和性腺等。
①腦垂體 影響最大,腦垂體分泌的生長激素能使骺軟骨細胞增生繁殖,使長骨不斷加長。如分泌不足則形成侏儒症,分泌過多則形成巨人症。
②甲狀腺 分泌甲狀腺素,當分泌機能低下時,骨的發育發生障礙,身體矮小,而且智力低下,形成呆小症。
③性腺 對骨的發育也有重要作用。在性腺發育期,骨生長加速,當性腺成熟後骨就停止生長。所以性早熟會使骨骼成熟加速,骺與骨幹提前愈合,影響骨的生長。
(3)營養 除了保障足夠的熱量外,蛋白質和維生素A、C、D對骨的生長也有重要作用。
①維生素A有平衡造骨細胞和破骨細胞功能的作用,維生素A缺乏時易導致骨的畸形生長,如骨質增生。如果超量時,則破骨細胞活動增強,易骨折。
②維生素C對有機質的生成有重要意義,缺乏時骨的生長停滯,骨折不易愈合。
③維生素D能促進鈣和磷的吸收,缺乏時骨組織不能鈣化、兒童期易造成佝僂病,成人則易形成骨質疏鬆症。
蛋白質則是骨中有機成分的基礎,必須滿足需要。
(4)體育運動和勞動 適當的體育鍛煉和勞動會促進骨的發育生長,使骨鬆質的骨小梁更加明顯,骨密質增粗,骨的結節、粗隆等更加突出。同時還可促使骨的長長,使身材增高。但是不適當的運動和勞動對青少年骨的發育會造成危害,使身高受到影響。
不同的運動項目對人體各部分骨的影響不同,負荷大的部位骨質增粗明顯。如果長期不運動,骨質就會退化。
(五)骨的功能
1.骨與骨相連結,構成人體的支架、支持人體的重量。
2.骨形成體腔的框架,容納和保護重要器官,如顱腔、胸腔和盆腔等。
3.骨的外麵都有肌肉附著,成為人體各種機械運動的杠杆。
4.骨鬆質中和骨髓腔內的紅骨髓有造血功能。
5.骨還是鈣和磷的儲備倉庫。鈣離子與肌肉的收縮有關,在血中要保持一定的濃度。血中鈣與骨中鈣不斷地進行交換。磷是神經組織的重要成分,同時與ATP的形成有關。
(六)體育運動對骨骼形態結構的影響
人體長期堅持適度的體育鍛煉,可使骨密質增厚,骨徑變粗,骨麵肌肉附著處突起明顯,骨小梁的排列更加有規律,骨小梁增粗。
體育鍛煉使骨的血液循環加強,改善了骨的營養,骨的新陳代謝也隨之加強。所以,在形態結構方麵發生良好的變化,使骨變得更加粗壯堅固,在抗壓、抗彎曲和抗扭轉方麵的性能均有提高。但是,如果停止運動,骨質就會退化。人到老年,由於運動不足,容易發生骨質疏鬆,易骨折。
二、骨連結概述
(一)骨連結joints分類
骨與骨之間借助纖維性結締組織、軟骨或骨組織相連結,形成人體骨架。人體骨連結的構造和功能各有不同,可分為無腔隙連結和有腔隙連結兩大類。
1.無腔隙連結fibrous joints在骨與骨的連結麵上沒有腔隙,此種連結大都沒有活動性。
(1)韌帶連結ligament joints如椎弓之間,顱骨之間等。
(2)軟骨結合cartilaginous joints可分為暫時性和永久性兩種。①暫時性軟骨結合,隻存在於少年時期,以後軟骨骨化成為骨性結合如髖骨。②永久性軟骨結合,骨與骨之間的軟骨永不骨化,如椎間盤等。
(3)骨性結合synostosis由暫時性軟骨結合骨化而成,如髂骨、坐骨、恥骨之間的軟骨骨化後形成一塊髖骨。
2.有腔隙連結articulation骨與骨的連結麵上有明顯的腔隙,此種連結活動性較大,成為肢體運動的樞紐,又稱關節。
此外,還有一種介於上述兩者之間的連結形式,連結麵上隻有一條很小的縫隙,活動性很小,稱半關節。全身隻有一個半關節,即恥骨聯合。
(二)關節的結構
1.關節的主要結構
關節articulation的主要結構有關節麵、關節囊和關節腔。這三種結構是每個關節必須具備的。
(1)關節麵articular surface相鄰兩骨的接觸麵。多為一凹一凸,凹的稱關節窩,凸的稱關節頭。所有的關節麵上都被覆有一層軟骨,稱關節麵軟骨。關節麵軟骨大多數為透明軟骨,少數為纖維軟骨。關節麵軟骨表麵光滑發亮且有彈性,其厚度不同,約為2-7mm,老年人厚度減少。
關節麵軟骨內無血管、神經,營養由滑液和關節囊周圍的血管供應。關節麵軟骨具有減輕衝擊、吸收震蕩、減少摩擦和保護關節麵的作用。
(2)關節囊articular capsule是包在關節外麵的纖維性結締組織膜,附著在關節麵的周緣的骨麵上。囊壁分內外兩層:內層為滑膜層,薄而柔軟,由疏鬆結締組織構成,可分泌滑液潤滑關節。外層為纖維層,厚而堅韌,由致密結締組織構成,有豐富的血管和神經,囊壁局部增厚形成囊韌帶,有加強骨間連結和製止關節過度運動的作用。
(3)關節腔articular cavity由關節囊和關節麵軟骨圍成的密閉腔隙。內含少量滑液,有潤滑和營養關節軟骨的作用。腔內呈負壓狀態,使關節麵始終相貼,對加固關節有重要作用。關節滑膜發炎時,腔內滑液增多,並伴有關節腫脹和疼痛,影響關節運動。
2.關節的輔助結構 是指某些關節的一些特化結構,以適應關節運動時的靈活性和連結的穩固性。
(1)關節唇articular labrum是附著於關節窩周緣的纖維軟骨環,有加深關節窩和增大關節麵的作用,如肩關節和髖關節都有關節唇。
(2)關節內軟骨 是介於兩關節麵間的纖維軟骨板。主要形式有兩種,一為關節盤articular disc,二為半月板meniscus。它們附著於關節囊的內麵,把關節腔分為兩部分。如膝關節內的半月板,加深了關節窩、使兩關節麵的接觸更加適應。並能減輕衝撞和吸收震蕩,因為它把關節腔隔成兩部,使單關節變成複關節,關節運動的形式和範圍得到進一步擴大。
(3)韌帶ligaments是連接相鄰兩骨的扁帶狀或條索狀,由致密結締組織構成。大多數位於關節囊外麵。也有少數韌帶存在於關節囊內,如膝關節的交叉韌帶。有加固關節及限製運動等作用。
(4)滑液囊synovial bursa是關節囊的滑膜層向關節囊外突出的部分。滑液囊墊在肌腱與骨之間,有保護肌腱的作用。
(5)滑膜皺襞synovial fold是關節囊內層向內突入,形成皺襞,填充在空隙處,使關節麵互相適應,關節穩固。
(三)關節的分類
1.按關節運動軸的數目和關節麵的形狀分,可分為以下幾種類型:
(1)單軸關節 隻有一個運動軸。包括滑車關節和圓柱關節兩種。
滑車關節hinge joint關節頭呈滑車狀,關節窩上有脊以限製關節的側向運動。滑車關節隻能繞額狀軸作屈、伸運動,如指關節。
圓柱關節pivot joint關節頭圓柱狀,關節窩呈側向凹陷。圓柱關節隻能繞垂直軸或自身的長軸作回旋運動,如橈尺關節和寰樞關節。
(2)雙軸關節 有兩個互相垂直的運動軸。包括橢圓關節和鞍狀關節。
橢圓關節ellipsoid joint關節頭和關節窩都呈橢圓形。能繞額狀軸進行屈、伸和矢狀軸的內收、外展運動,還可作環轉運動,如橈腕關節。