上次给大家分享了生物力学基础知识部分关于kinematic（动力学）的知识，这次接着上次的内容，分享生物力学研究的另一部分内容。
Kinetics：动力学，力学的分支，描述力对机体的作用。动力学的研究对像主要涉及到这样几个方面的内容：force，torque，power，centerofpressure等。
Force（力）从运动机能学的角度被这样定义：可以产生、阻止或改变运动的推或拉，根据牛顿第二定律，F=ma，m是mass（质量），a是acceleration（加速度），force的国际通标准单位是newton（N）。作用于人体的力又分为internalforce（内力）与externalforce（外力）。内力是指由于身体内的结构产生的力，这些里可以是主动的，也可以是被动的，主动的主要是通过刺激肌肉而产生，被动的主要是通过牵伸周围的结缔组织而产生，这些结缔组织包括肌肉间的结缔组织，韧带和关节囊等。外力是指来源于身体外部的物体所产生的，除了自身重力以外，还包括其它与身体接触而产生的推或拉。
Torque（力矩）：Aforce作用于人体后会有两种结果，一种是使人体或其某个节段发生移位，另一种情况，如果如果力作用于人体有一个与旋转轴垂直的距离，那么就会使人体的关节发生旋转，该力和关节旋转轴之间的垂直距离就叫做力臂，因此torque（力矩）是指力和其力臂的乘积，并能够使身体或某个节段在旋转轴周围旋转。同样，力矩也分为internaltorque（内力矩）和externaltorque（外力矩），内力矩=内力x内力臂；外力矩=外力x外力臂。总结，肌肉在关节能够产生力矩（使其旋转），必须具备两个条件：（1）在运动平面产生的force要垂直于旋转轴；（2）垂直距离必须大于零。通过以下几个例子，可能会更好的理解力矩。
A图描述了从C到H六个力作用于这扇门，使其能够在水平面产生旋转。门的铰链相当于旋转轴，用蓝色表示。左边一扇门的力臂用黑色线条表示。分析在六个力中哪些可以使门在水平面发生旋转
A图分析：从C到G的力中，只有C和E的力可以使产生力矩，也就是可以使门在水平面围绕垂直轴发生旋转。这是因为这两个力符合力矩产生的两个基本原则。力D和F直接通过旋转轴，其力臂为零，因此不能产生力矩。力G和H与水平面的旋转轴平行，因此也不能产生力矩。
图B描述了髋关节在水平面的力矩。蓝色表示旋转轴，黑色粗线表示力臂，红色表示肌肉的力。这些力试图在水平面上旋转股骨头
B图分析：在这三块肌肉（梨状肌，闭孔外肌和臀中肌中部纤维）中，只有梨状肌可以产生一个外旋力矩，使髋关节外旋，类似于A图中的力C；而闭孔外肌产生的力通过旋转轴，类似于A图中的力D，但是随着髋关节位置的改变，肌肉的力线会发生改变，那是闭孔外肌会产生一定的外旋力矩，但力矩很小；臀中肌中部纤维的力线与旋转轴平行，也不能产生外旋力矩。
Groundreactionforces：地面反作用力。当人体步行时，通过足部与地面接触，会对地面产生一个力，同理，地面也会反作用于对人体产生一个力，这个力就叫做地面反作用力。根据牛顿第三定律（作用和反作用力）：这两个力的大小相等，方向相反。对于人体来说，地面反作用力有三个方向：垂直，内外和前后。垂直方向的反作用力与支撑面相垂直，内外方向的反作用力在支撑面的内外侧，这个方向的力一般较小；前后方向的反作用力与支撑面相平行。在上一篇文章《前交叉韧带重建术后的生物力学研究现状》里，作者针对膝关节就也对作用于膝关节的地面反作用力作了描述，这个一般是通过测力台进行测试得到。
Power：功率，能量。Jointpower（关节能量/功率）是净内力矩和角速度共同作用的结果。这里要介入净内力矩的概念：文献中会经常看到关节净内力矩这个术语，净内力矩主要用于解释作用于关节的主动肌-拮抗肌的协同收缩。如：在摆动相时由髋关节屈肌产生屈肌力矩，同时也伴随有髋关节伸肌的轻度（离心）激活，理论上，髋关节伸肌力矩减去屈曲力矩，就得到净屈曲力矩。内力矩不仅来自肌肉收缩产生，还包括关节周围的结缔组织牵伸产生。描述肌肉或结缔组织产生的rateofwork（功率）需要清楚jointpower。Jointpower反应了关节周围肌肉或结缔组织generating（产生）或absorbingenergy（吸收能量）的净率，正值表示powergeneration（能量产生），主要是反应肌肉的向心激活或从受牵伸的结缔组织中释放能量；负值表示powerabsorption（能量吸收），主要是反应肌肉的离心激活或牵伸结缔组织。下面以跳跃运动为例举例说明：在起跳之前的下蹲动作中，大多数下肢的肌肉通过离心激活吸收能量，这些能量随后在身体向上的动作中通过肌肉向心收缩释放，以及从受牵伸的结缔组织中释放，这些概念在strengthtraining（力量训练）领域的应用被叫做plymetrictraining（增强式训练）。
因此，通过这些基本概念的介绍，用心的人会发现，我们在文献中也发现了几个近义词：muscleforce,muscletorque,musclesstrength,musclepower。这些词翻译成中文或许看不出太大差别，但其实是不一样的。有机会会在以后的文章中给大家介绍这些近义词的区别。
综上，通过前后两篇文章，大家应该对生物力学的研究对象，哪些是运动学参数，哪些是动力学参数有所了解。此外，生物力学的研究对象还包括jointandmusclereaction（肌肉和关节的相互作用），这涉及到neuromuscularcontrol（神经肌肉控制）。
目前常用的研究生物力学工具主要有步态分析实验室的三维动作捕捉系统，包括：运动捕捉系统，表面肌电图，测力台，根据研究目的，三者可以结合，也可以单独应用。此外，还有等速测试系统，可以单独应用，也可以与表面肌电结合应用。
作者介绍：哈尔滨医科大学康复治疗学学士
昆明医科大学康复医学与理疗学硕士
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