運(yùn)動解剖學(xué)(Exercise Anatomy)是體育科學(xué)的基礎(chǔ)理論學(xué)科,是人體解剖學(xué)的一個分支,它是在人體解剖學(xué)基礎(chǔ)上研究運(yùn)動對人體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生長發(fā)育的影響,探索人體機(jī)械運(yùn)動原理及其與體育運(yùn)動技術(shù)關(guān)系的一門學(xué)科,是高校體育專業(yè)必修的主干學(xué)科之一。
運(yùn)動解剖學(xué)來源于解剖學(xué)和力學(xué),在15世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興時(shí)期,一部分學(xué)者繼承先輩基礎(chǔ),重點(diǎn)研究人體肌肉結(jié)構(gòu),在此過程中運(yùn)用力學(xué)原理,闡述了人體重心與平衡關(guān)系,分析人在站立以及行走過程中肢體動作的協(xié)調(diào)情況,讓停頓了千年的解剖學(xué)得以繼續(xù)發(fā)展。與此同時(shí),在該門課程不斷發(fā)展過程中,部分科學(xué)家提出將數(shù)學(xué)公式應(yīng)用于肌肉運(yùn)動,對于肌肉的發(fā)力情況進(jìn)行深入研究及分析,通過研究及分析確定人體總重心位置。在文藝復(fù)興時(shí)代,意大利科學(xué)家列奧納多·達(dá)·芬奇,從機(jī)構(gòu)性能角度,對于人體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析,提出在人體運(yùn)動過程中要遵循力學(xué)規(guī)律。同時(shí)達(dá)·芬奇也對于肌肉的附著點(diǎn)進(jìn)行較為詳盡研究,繪制許多解剖學(xué)簡略圖譜,達(dá)·芬奇也成為人體運(yùn)動學(xué)說的創(chuàng)始人。17世紀(jì),運(yùn)動解剖學(xué)被創(chuàng)建。
研究內(nèi)容
運(yùn)動解剖學(xué)是運(yùn)動形態(tài)學(xué)的一個組成部分,是在正常人體解剖學(xué)基礎(chǔ)上研究體育運(yùn)動對人體形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響及其規(guī)律的一門新興學(xué)科。它重點(diǎn)研究運(yùn)動器官以及與之密切相關(guān)的心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等,其具體研究課題有:關(guān)節(jié)運(yùn)動幅度與肌肉發(fā)力的關(guān)系、機(jī)械力對骨組織的影響、運(yùn)動訓(xùn)練時(shí)肌肉內(nèi)血管形態(tài)的變化、運(yùn)動對肌纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響、運(yùn)動終極形態(tài)的變化以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線加速運(yùn)動對平衡器官的影響等。
體育運(yùn)動和健身鍛煉對人體器官、組織、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)或/和應(yīng)用研究主要集中在對骨、關(guān)節(jié)、骨骼肌、心臟、血管、肝臟、腎臟、肺、大腦、脊髓和內(nèi)分泌及感覺器官等的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究,近年來有趨向于超微結(jié)構(gòu)研究水平發(fā)展的趨勢。
運(yùn)動與骨和軟骨形態(tài)學(xué)及其計(jì)量學(xué)研究主要集中在運(yùn)動對骨和軟骨影響的微細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察;應(yīng)用組織、細(xì)胞的形態(tài)計(jì)量學(xué)理論和方法對運(yùn)動引起的骨和軟冒形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行定量研究,近年來有趨向于骨和軟骨超微結(jié)構(gòu)的形態(tài)計(jì)量學(xué)和生化標(biāo)志物及基因表達(dá)等研究水平發(fā)展的趨勢。
運(yùn)動與關(guān)節(jié)和骨骼肌形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能、創(chuàng)傷和修復(fù)的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究主要集中在骨骼肌的纖維類型、關(guān)節(jié)和骨骼肌神經(jīng)支配、疲勞、創(chuàng)傷與修復(fù)的基礎(chǔ)研究;關(guān)節(jié)肌工作與發(fā)力特征,尤其是六大關(guān)節(jié)與脊柱肌群工作的力學(xué)特征及不同項(xiàng)目運(yùn)動員力量運(yùn)動的應(yīng)用研究。近年來有趨向于基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究兩極水平發(fā)展的趨勢。
運(yùn)動與心血管重塑的生物學(xué)研究主要集中在運(yùn)動心臟肥大的生物學(xué)機(jī)制,運(yùn)動性心臟與病理性心臟的區(qū)別,近年來有趨向于運(yùn)動心臟的心肌間質(zhì)成分變化機(jī)制、心臟內(nèi)分泌調(diào)節(jié)機(jī)制、運(yùn)動與血管重塑的調(diào)節(jié)、心肌和平滑肌活細(xì)胞代謝特征以及心肌和平滑肌細(xì)胞基因表達(dá)等研究水平發(fā)展的趨勢。
運(yùn)動與內(nèi)臟器官形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)研究主要集中在運(yùn)動與肝臟、胰臟、肺、腎、睪丸形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的研究,近年來有趨向于內(nèi)臟器官分子研究水平以及向胃、腸形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能及消化道菌落種群研究的發(fā)展趨勢。
運(yùn)動與神經(jīng)系統(tǒng)各器官形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)研究主要集中在運(yùn)動與大腦皮質(zhì)、海馬、小腦皮質(zhì)、脊髓灰質(zhì)神經(jīng)元微細(xì)結(jié)構(gòu)與疲勞和學(xué)習(xí)記憶的影響。近年來有趨向于超微結(jié)構(gòu)以及分子和基因表達(dá)研究水平發(fā)展的趨勢。
兒童青少年運(yùn)動員的形態(tài)選材與優(yōu)秀運(yùn)動員的身體形態(tài)特征的研究主要集中在人體的身高、體重、機(jī)體各環(huán)節(jié)圍度、長度與比例,骨齡、皮紋以及其遺傳特征與不同項(xiàng)目運(yùn)動員體型特征和選材指標(biāo)研究。近年來有趨向于優(yōu)秀運(yùn)動員“基因解剖學(xué)”及DNb多態(tài)研究水平發(fā)展的趨勢。
人體結(jié)構(gòu)機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的研究主要集中在運(yùn)動器官的機(jī)械運(yùn)動規(guī)律,心臟、血管的彈性結(jié)構(gòu)、力學(xué)特征,體位變化與內(nèi)臟器官狀態(tài)、胃腸蠕動和血流動力學(xué)特征等方面的研究。近年來有趨向于機(jī)械信號與細(xì)胞及分子變化機(jī)制研究水平發(fā)展的趨勢。
運(yùn)動傷病的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究主要集中在骨折愈合、膝關(guān)節(jié)半月板損傷的形態(tài)結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)軟骨和韌節(jié)的修補(bǔ)與置換、末端病的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化、椎間盤的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動損傷的關(guān)系等的研究。近年來有趨向于干細(xì)胞移植與基因?qū)胫斡\(yùn)動性傷病基礎(chǔ)研究水平發(fā)展的趨勢。
運(yùn)動健身增強(qiáng)機(jī)體器官功能和對疾病器官形態(tài)與功能逆轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)研究主要集中在人體重要器官如運(yùn)動與骨的生長發(fā)育和骨折愈合;運(yùn)動與關(guān)節(jié)的靈活性、穩(wěn)定性;運(yùn)動與骨骼肌的伸展性、彈性以及發(fā)展力量和柔韌性的手段與方法研究;運(yùn)動與心血管疾病、糖尿病、中度肥胖、骨質(zhì)疏松癥逆轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)研究。近年來有趨向于胃、肝、腎、肺等器官功能增強(qiáng)和疾病逆轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)研并向基因水平發(fā)展的趨勢。
運(yùn)動與細(xì)胞凋亡研究主要集中在運(yùn)動與骨、軟骨、骨骼肌、心肌、腦、腎、肝等組織的細(xì)胞凋亡形態(tài)特征、氧化應(yīng)激的研究。近年來有趨向于凋亡的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途經(jīng)、基因調(diào)控以及疾病、凋亡與運(yùn)動逆轉(zhuǎn)等水平發(fā)展的趨勢。
學(xué)科起源
運(yùn)動解剖學(xué)是從解剖學(xué)和力學(xué)的發(fā)展中建立起來的。在15世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興時(shí)期,意大利著名藝術(shù)家、學(xué)者L.列奧納多·達(dá)·芬奇在繼承前輩的基礎(chǔ)上,研究人體肌肉結(jié)構(gòu),運(yùn)用力學(xué)原理敘述了人體重心、平衡與阻力中心之間的關(guān)系,敘述了人體站立、步行以及肢體在運(yùn)動中的協(xié)調(diào)作用等,發(fā)展了停頓千年的解剖學(xué),成為人體運(yùn)動學(xué)的創(chuàng)始人。伽利略·伽利萊的學(xué)生、意大利著名力學(xué)家G.A.博雷利,把數(shù)學(xué)公式應(yīng)用于肌肉運(yùn)動,探索了各種肌肉發(fā)力的數(shù)量,確定了人體總重心的位置,分析了人與動物的各種主要動作等。
發(fā)展歷史
公元前3-2世紀(jì),古希臘的格羅菲爾(前344一前280年) 、愛拉西斯特拉特(生卒不詳) 、蓋倫(131—201年)就已經(jīng)開始解剖學(xué)的研究。格羅菲爾進(jìn)行人體解剖的創(chuàng)舉為人體解剖學(xué)研究首開先河,被后人公認(rèn)為是解剖學(xué)的奠基人。
文藝復(fù)興時(shí)代,意大利卓越的科學(xué)家列奧納多·達(dá)·芬奇(1452—1519年)從機(jī)構(gòu)性能角度對人體結(jié)構(gòu)作了分析,提出了人體運(yùn)動服從力學(xué)定律的現(xiàn)點(diǎn)。同時(shí)他還對肌肉的附著點(diǎn)進(jìn)行了詳盡的研究,繪制了許多解剖學(xué)簡略圖譜。由于達(dá)·芬奇最先描述了人步行時(shí)肢體在運(yùn)動中的協(xié)調(diào)作用、以及站立、起立和跳躍時(shí)的力學(xué)原理,而成人體運(yùn)動學(xué)說的創(chuàng)始人。
1543年,人類史上最杰出的解剖學(xué)家、人體構(gòu)造機(jī)能的開拓者——比利時(shí)的A· 維薩里(1514—1564年)出版了《人體之構(gòu)造》(7冊)傳世巨著。書中糾正了希波克拉第(前460一前377年)和蓋倫的許多錯誤曲解剖學(xué)見解,并系統(tǒng)地描述了人體結(jié)構(gòu)。安德雷亞斯·維薩里的杰出貢獻(xiàn),成為現(xiàn)代解剖學(xué)的創(chuàng)立人。
運(yùn)動解剖學(xué)的創(chuàng)建始于17世紀(jì)。意大利解剖學(xué)家G.A鮑列里(1608—1679年)運(yùn)用力學(xué)原理和數(shù)學(xué)方法研究骨骼在運(yùn)動過程中的杠桿作用,肌肉運(yùn)動,以及人體總重心的位置。在1680年左右.他發(fā)表了“論動物之運(yùn)動”論文,文中闡述了各種肌肉發(fā)力的大小以及結(jié)構(gòu)和空氣、水的阻力等內(nèi)容。他被譽(yù)為“現(xiàn)代動力學(xué)的真正創(chuàng)始人”、“運(yùn)動系統(tǒng)理代生物力學(xué)之父”。
17世紀(jì)下半葉,丹麥解剖學(xué)家尼爾斯·斯登森(1648—1686年)出版了關(guān)于肌肉功能的創(chuàng)時(shí)代巨著《肌肉學(xué)原理》對肌肉的大體結(jié)構(gòu)和收縮現(xiàn)象作了精辟的闡述,被公認(rèn)為肌肉力學(xué)奠基人。
1 8、19世紀(jì)中.還有許多杰出的解剖舉家對運(yùn)動解剖學(xué)觀點(diǎn)、理論的建立作出了很大貢獻(xiàn)。德國解剖學(xué)家韋伯三兄弟最早研究肌肉收縮過程中單塊肌肉長度縮短問題;德國布朗(1831—1892年)和菲舍爾(186I一1917年)創(chuàng)建了測量人體重心位置的方法,英國查理·比佛(1854—1908)對肌肉工作性質(zhì)進(jìn)行了分類,德國威廉·沃爾夫(1836—1902年)提出了著名的沃爾夫定律等等。19世紀(jì)末,由俄羅斯三位偉大的解剖學(xué)家和生理學(xué)家皮羅諾夫(1810一1881年)、謝切諾夫(1839—1905年)、列斯加夫特(1837—1909年)總結(jié)和完善了運(yùn)動解剖學(xué)理論,使運(yùn)動解剖學(xué)學(xué)科創(chuàng)立于世。其中.列斯加夫特也是“理論解剖學(xué)”的創(chuàng)立者,他對運(yùn)動解剖學(xué)的形成建立了不朽的功勛.
進(jìn)入19世紀(jì)后,由于顯微鏡技術(shù)的提高和攝影的發(fā)明,解剖學(xué)的研究也由宏觀世界進(jìn)入微觀世界,由靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入活動狀態(tài)。體育運(yùn)動的發(fā)展對建立和充實(shí)運(yùn)動解剖學(xué)理論提出了迫切的要求,并創(chuàng)造了有利條件。這一時(shí)期,美國人E.馬布里奇著有《動物運(yùn)動》、《人體外形運(yùn)動》等書。俄國人П.Ф.列斯加夫特曾發(fā)表過許多著作,敘述了有關(guān)人體比例及人體姿勢和運(yùn)動方面的材料。他還有關(guān)于解剖學(xué)基礎(chǔ)、解剖學(xué)與體育的關(guān)系、學(xué)校中體育課的基本任務(wù)以及人體運(yùn)動理論等方面的著述。這些學(xué)者都為運(yùn)動解剖學(xué)的正式建立做出了貢獻(xiàn)。
20世紀(jì)40年代以來,運(yùn)動生理學(xué)、運(yùn)動生物化學(xué)、運(yùn)動醫(yī)學(xué)、運(yùn)動生物力學(xué)、運(yùn)動心理學(xué)相繼發(fā)展起來,運(yùn)動解剖學(xué)也從人體解剖學(xué)中獨(dú)立出來,形成一門新的學(xué)科。先進(jìn)技術(shù),如肌電圖儀、電子顯微鏡、動態(tài)應(yīng)變儀、高速電影攝影機(jī)以及熒光透視技術(shù)、光彈性測力技術(shù)等的發(fā)展,對人體運(yùn)動時(shí)的力學(xué)參數(shù)、動作環(huán)節(jié)的分析、身體深部結(jié)構(gòu)的運(yùn)動、微細(xì)構(gòu)造的變化和骨的受力情況等提供了深入研究的有利條件。這時(shí)期的主要成就,如美國A.斯坦德勒著的《正常和病理狀態(tài)下的人體運(yùn)動學(xué)》,被認(rèn)為是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的經(jīng)典的人體運(yùn)動學(xué)參考書。蘇聯(lián)М.Ф.伊萬尼茨基著有《人體解剖學(xué)》,1956年已被譯成中文出版。他被認(rèn)為是蘇聯(lián)運(yùn)動解剖學(xué)的先驅(qū),60年代以后他吸取了人類學(xué)與實(shí)驗(yàn)生物學(xué)的內(nèi)容,將運(yùn)動解剖學(xué)發(fā)展成為運(yùn)動形態(tài)學(xué)。
近年來,隨著分子生物學(xué)理論與技術(shù)的發(fā)展,運(yùn)動解剖學(xué)研究又從細(xì)胞、亞細(xì)胞研究擴(kuò)展到分子與基因水平的研究,取得了長足的進(jìn)展,尤其在運(yùn)動心臟、運(yùn)動性微損傷、運(yùn)動性疲勞及過度疲勞的機(jī)理研究方面,有了新的認(rèn)識。提出了在運(yùn)動狀態(tài)下,組織病理性改變和生理性改變之間差別的特殊意義。
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