描述人體的生物力學參數有哪些

『壹』 人體力學的主要研究領域

競技體育領域
（一）研究動作結構與運動功能間的關系
結構決定功能是力學的基本觀點。在人體運動中，研究人體整體與局部的動作結構、肌肉配布及活動形式、各個器官系統間的協調與發展，是研究運動功能的生物力學基礎，也是運動生物力學理論與實踐研究的基本任務。
（二）研究人體運動技術的力學規律
研究人體運動技術動作的生物力學結構和功能，研究體育教學中人體各項動作技術的生物力學原理，揭示動作結構的力學合理性和運動技術的力學規律性，更好地指導體育教學與運動訓練。
（三）研究運動技術的最佳化
通過對運動員運動技術動作的生物力學診斷，提出合理的、符合生物力學原理的技術動作結構，建立最佳的技術動作方案，並尋求改進技術動作的訓練方案，以提高運動訓練的科學化水平。
（四）研究、設計和改進運動器械
體育運動中，無論人體運動還是器械運動，都是人體與外界或運動器械相互作用的結果。因此，研究、設計和改進運動器械，使之符合生物力學原理，可為運動成績的不斷提高創造條件。此外，健身器械和體育用品的研製為運動生物力學的應用研究提供了豐富的研究課題。
（五）研究運動損傷的原因和預防措施
通過對人體運動系統的生物力學研究和對運動技術的生物力學分析，一方面可以揭示運動系統的形態結構和運動功能的統一臨床治療與康復人體功效性和相互制約性，從而建立合理的運動技術以防止運動系統發生損傷。另一方面可以揭示不同運動動作對人體局部載荷的影響，找出運動系統發生損傷的力學原因和生物學原因，從而採取合理的技術動作和預防措施，以避免運動損傷或選擇合理的生物力學康復手段。
（六）為運動員選材提供生物力學參數
研究各項運動技術的生物力學特徵，構建完成動作所必須滿足的人體形態和功能素質的要求。以人體環節慣性參數對運動功能的影響為例，跳躍運動員要求下肢相對較長，然而，在下肢長度相等的情況下，則應考慮其大、小腿長度之比，顯然，大腿較短、小腿較長更適合運動。
臨床與康復領域
（一）人體力學在臨床治療中的應用
肌骨系統是維持人體宏觀結構的重要器官，肌骨系統生物力學即研究肌骨系統在生理病理條件下運動產生的力、力矩以及相應的變形之間的關系。人體力學研究可以更加清楚地了解人體肌骨系統的生理載荷模式，幫助我們分析非正常運動模式和病理狀態下的力學異常，從而指導治療方案制定和肌骨骨科植入器械的設計。
心血管領域，各類心血管疾病的預防與治療成為全球關注的熱點問題。常見的心血管疾病如：動脈粥樣硬化、動脈瘤、急性血栓等均與人體血液循環系統內的流體力學現象有著密切的關系。生物力學，特別是藉助現代計算機模擬技術和體外細胞力學載入技術開展的研究為心血管疾病的發病機理研究、個性化治療方案制定和具有血流動力學優化特性的血管植/介入物設計提供了理論依據和技術手段。
（二）人體力學在康復工程中的應用
用工程的方法和手段使傷殘者康復，促使其功能恢復，重建或代償，是康復工程在康復醫學中的主要任務。其中，人體力學發揮著非常重要的角色。主要表現在兩個方面：
其一，身體障礙生物力學特徵的測量與分析是康復輔具設計的重要依據。為了使康復輔具達到設計目標，首先需要對障礙的特徵進行有效的測量和評價，而生物力學特徵是生理系統的重要指標之一，因此也是進行康復附件設計的重要依據。
其二，人體與輔具的生物力學交互作用是康復輔具優化設計的重要因素。為了對殘障人的身體障礙進行補償、替代或者修復，康復輔具必須和人體發生交互、生物力學因素在這種交互過程中有著重要的影響。
航空航天等特殊領域
在航空航天等特殊領域，人類面臨長期或短時間的失重或超重環境。這種特殊環境下人體力學主要研究生物體在航空航天動力環境中生理機能變化規律及其防護措施。它既屬於特殊環境生理學范疇，又屬於生物力學范疇。
（一）正加速度對人體的影響：
當殲擊機做盤旋、跟斗、半跟斗翻轉、俯沖改出等曲線飛行時，飛行員頭朝向圓心，受到由足指向頭的向心加速度作用，而慣性離心力則以相反方向作用於人體。飛行員受到持續性正加速度（+Gz）的作用。主要影響如下：
循環系統：血壓變化，心水平以上部位血壓降低，心水平以下部位血壓升高，血液分布改變等。
呼吸系統：胸廓與橫膈重量增加，呼吸肌負荷增大，吸氣費力，吸氣時間延長，以至出現呼吸暫停。肺換氣效能低，動脈血氧飽和度降低等。
視覺功能：眼水平動脈壓降低，出現視力模糊、視野縮小、中心視力喪失等。
腦功能：腦部血液循環障礙引起一時模糊甚至喪失。
（二）失重對人體的影響
失重是航天中遇到的一種特殊環境因素，對人體肌骨系統、心血管系統、免疫系統等均會產生顯著影響。
在長期和重復航天飛行時，骨和鈣代謝的進行性和積累性變化將導致骨密度下降和骨礦鹽含量的再分布。失重引起的骨質降低及鈣、磷代謝負平衡在返回後較難恢復，且可能出現骨折等損傷，影響航天員的健康。
重力負荷的消失將導致人體骨骼肌尤其是抗重力肌的明顯萎縮，並伴有肌纖維類型、代謝方式以及肌肉收縮功能的改變等。失重性肌萎縮的發生不僅影響航天員的在軌飛行時間和工作效率，也嚴重影響了航天員返回地面後的再適應能力。
失重對人體心血管系統具有廣泛的影響，主要表現為航天後立位耐力不良。血液總量減少雖是引起飛行後心血管失調變化的主要原因和必要條件，但非唯一原因，有時甚至並非必要條件。動脈系統功能的變化在航天所致航天員立位耐力不良的發生中可能起到重要作用。

『貳』 影響人體生物力學的因素有

影響人體生物力學的因素有以下

1.神經控制

神經控制已證實肌影響肌肉最大力量的輸出，多少運動單位參與肌肉收縮（募集），以及運動單位的激活速率。

一般來說，以下三種情況會產生較大的肌肉力量：a.一次收縮中包含較多的運動單位；b.刺激較大的運動單位；c.較快的刺激頻率。 大部分於阻力訓練前幾周肌力的提升，屬於神經肌肉適應，大腦學習如果收縮肌肉組織產生更多的力量。

2.肌肉橫截面積

當所有條件相等時。肌肉可施加的力量與橫截面積有關，並非肌肉力量。

3.肌纖維的排列方式

研究發現，肌肉最大收縮可使每平方公分肌肉截斷面積產生23-145磅的力量。這個產生力量范圍，部分可以以肌肉纖維的排列方式說明之。羽狀肌肉是指肌纖維與肌腱傾斜排列，產生羽毛狀的排列。羽狀角度被定義為肌纖維與肌肉起點至終點直線的角度；0度對應於非羽狀。

4.肌肉長度

當肌肉處於休息長度時，肌動蛋白何肌凝蛋白纖維將會出現最大潛在橫橋空間。因此，在休息長度時肌肉能產生最大力量。當肌肉收縮超過休息長度時，肌動蛋白與肌凝蛋白互相重疊的比例減少。因為橫橋潛在空間較少，肌肉無法產生與休息長度時相同的力量。當肌肉收縮短於休息長度時，肌動蛋白重疊及橫橋空間減少，因此產生力量的能力降低。

5.關節角度

因為所有的身體動作，即使是直線運動，皆以關節旋轉的方式發生，所以肌肉的力量產生是以力矩表示（注意，高力矩是表示更多的力量施加於肢段或身體的關節部位）；因此，我們會說力矩與關節角度，並非力量與關節角度。

整體關節活動范圍，特定身體關節可施加的力矩亦有所不同，主要原因是力量與肌肉長度的關系，以及肌肉.肌腱與內部結構的動態幾何形狀所帶來的杠桿作用。

6.肌肉收縮速度

A.V.Hill針對動物肌肉的經典實驗表示，增加肌肉收縮的速度，會降低肌肉力量的產生。這種關系是非線性的；在較低的動作速度范圍中，力量下降的速度是最快的。人體動作技術可以來描述此類關系。例如：垂直跳起始，手臂向上擺動，使肩部施予向下的力量予身體，減緩身體向上，並迫使伸髖及伸膝的收縮變慢，使得長時間產生更大的力量。

7.關節角速度

肌肉作用而產生力量使肌肉終端相互垃圾，假如因為外力的關系而沒有發生此狀況，則肌肉作用有三種基本類型。肌肉作用一詞比肌肉收縮更為合適，因為後者是指（縮短），並不能准確的描述肌肉三種作用中的兩種方法。

肌肉向心作用：收縮的力量大於阻力，肌肉縮短。肌肉作用產生的力量及縮短大於外在伸展肌腱的力量。

離心肌肉動作：收縮力量小於阻力，肌肉縮短。肌肉作用產生的力量及縮短小於外在伸展肌腱的力量（這將增增加疼痛和受傷的風險）。發生於阻力運動向下的階段。於標准阻力訓練中，肌肉離心收縮維持向下重力加速度的負荷。因此，離心收縮時須將符合穩定的下降，而非快速的放下和沖擊地板或運動員的身體。

肌肉等長作用：收縮的力量與阻力相等，肌肉長度不變。肌肉作用產生的力量及縮短相當於外在伸展肌腱的力量。仰卧起坐時軀干保持挺直，此時腹肌等長收縮以維持軀干打直，而髖部屈肌進行仰卧起坐動作。相對的，卷腹運動向上階段和向下階段，肌肉作用分別為向心收縮與離心收縮。

8.肌力與質量之比

在短跑或跳躍體育活動中，動作到身體部分質量被加速，所參與的肌肉力量比是重要的。因此，肌力與質量比，直接反應了運動員身體加速的能力。如果在訓練後，運動員增加了15%的身體質量，但僅增加了10%的力量，因此肌力與質量比及運動員身體加速的能力則降低。短跑或跳躍選手，可以透過測量肌肉質量來確定最高肌力與質量比，以提升最佳表現。

9.身體的體積

長久以來觀察，在所有條件相等的情況下，體型小的運動員比體型大的運動員更強壯。原因是，肌肉的最大收縮力量與橫截面面積成比例。因此，隨著體型的增加，身體質量比肌肉力量增加的更快。維持身體比列，體型小的運動員比體型大的運動員具有更高的肌力與質量比。