运动系统

[拼音]：yundong xitong

[外文]：locomotor system

起保护、支持和运动功能的人体系统，由骨骼、骨连结及肌肉组成，在神经系统调节下进行各种复杂的运动。人类由于直立行走，上下肢出现分工，下肢主要起行走及负重功能，而上肢特别是手发展为高级灵活的结构，起劳动工具的作用。人的运动系统适应于人类的活动方式，发生了许多变化。

运动系统的基础。是一种特殊的结缔组织，由各种骨细胞和基质形成。骨组成骨骼，用以维持身体形状，保护软组织，并通过肌肉收缩在关节处产生不同方向的运动。红骨髓又是造血组织，骨的矿物盐可以调节细胞外液成分，特别是Ca²⁺的浓度，骨在人的一生中不停地进行更新替代，再建系统由骨表面的破骨细胞，成骨细胞及其前体细胞组成。尽管各骨形状大小不同，但均由密质骨（皮质骨）和松质骨（小梁骨）组成。成人皮质骨约占骨总量的80％，形成骨的外层，主要分布在长骨的骨干部。小梁骨由骨板与骨柱组成，排列成网格状。小梁骨的骨量因部位而不同，在长骨，主要充满于干骺内，而在骨干部则很少；在短骨与不整形骨内小梁骨较多。在骨小梁之间的腔隙内充以骨髓。

根据胶原纤维的排列方向，可将骨组织分为交织骨（编织骨）及板状骨。交织骨为排列紊乱，未机化的定向胶原纤维和骨细胞数量较多，但形状大小不等的不成熟骨组织，多见于胎儿及幼儿，病理情况下可见于骨折后修复时所形成的骨痂、炎性病变及骨肿瘤和瘤样病变部位。板状骨为成熟的骨组织，在皮质骨和松质骨中均有，每个板层中的胶原纤维走行方向不同。皮质骨的骨板围绕血管呈同心圆排列，形成哈弗斯氏系统（或称骨单位）。松质骨的骨板走行方向则与骨小梁平行(见骨)。

是运动系统的枢轴。骨与骨之间藉纤维结缔组织、软骨或骨相连，形成骨连接。由于各部位作用及运动方式不同，其骨连结方式也不同。从种系发生上看，最早的骨连结的形态结构适应保护与支持功能，比较坚韧牢固，如颅骨之间只有纤维或软骨相连，无腔隙，不动或仅微动。以后随着运动功能的发展，在骨连接之间出现腔隙，成为间接连结，即狭义的关节。可以看出，骨连接的发展过程是由直接连接到间接连接；在形态上由无腔隙到有腔隙；在功能上由保护、支持到运动；在运动范围上则由微动而发展为多轴向运动。

关节由相邻骨的关节面、关节囊及周围韧带构成，某些关节还具有关节内韧带及关节盘、半月板等缓冲结构。关节面覆以透明软骨，为海绵状结构，具有弹性，能承受压力。关节软骨为滑液所润滑。

关节软骨由软骨细胞及基质构成。从幼儿到成年，软骨细胞数目逐渐减少，成年后软骨细胞坏死及空陷窝增多，其退化的碎片及脂肪颗粒经软骨面分泌至关节滑液内。软骨细胞合成基质，内含水，胶原纤维及葡氨聚糖(GAG)。胶原纤维由3条α-肽链拧合而成，属于Ⅱ型胶原，胶原纤维在基质内作“∩”形排列，两端插入钙化层。葡氨聚糖在基质中以透明质酸为中心结合上百个 GAG链，每一个GAG链上可有2000个以上氨基酸链。GAG吸水性强，其膨胀为胶原纤维张力所抗衡，二者在正常软骨基质内处于静力平衡状态。当GAG增加，胶原纤维受到损伤，其减少可影响软骨的功能，导致骨性关节炎的发生。关节软骨无血管、淋巴管及神经末梢，其营养主要靠滑液和关节囊滑膜层周围动脉分支供应。

关节囊由结缔组织构成密闭腔，保持负压，以维持关节稳定性。外层为纤维层，有丰富的血管和神经。上肢的关节囊的纤维层薄而松弛，便于灵活运动，下肢的关节囊坚厚紧张，适于负重，但关节活动度相对较小。纤维层局部可增厚形成关节囊韧带，以加强骨间连接，制止过度活动。内层为滑膜层，由疏松结缔组织构成，平滑、薄而柔润，附于关节软骨周缘。滑膜层内面有小突起和皱襞，形成滑膜绒毛及滑膜皱襞，有时可见滑膜脂肪垫，当关节腔形状、容积和压力改变时，这些结构可起充填和调节作用，并能扩大滑膜面积，有利于滑液的分泌和吸收。纤维层局部变薄处，关节囊可向外膨出形成滑液囊。

滑液透明，正常含量约为0.13～2ml。滑液具粘稠性，含透明质酸。类风湿性关节炎患者，滑液内的透明质酸含量、粘稠性及润滑性均降低。

关节的运动与关节面的形状有关。关节运动除简单微小的滑动外，一般均有角度的变化。可沿不同轴作屈、伸、内收、外展及旋转运动，还可同时沿额状轴与矢状轴运动，即上端在原位转动，下端作圆周运动。在日常关节活动中，运动轴经常发生变换（见关节）。

是运动系统的动力，为横纹肌的一种附于骨面。骨骼肌以骨连结为支点，牵引骨骼改变位置，产生各种运动。全身骨骼肌约400多块，占体重的40％，主要成分为蛋白质，占20％，水分占75％，还有少量脂质，糖元及有机磷酸盐。

肌肉的成分主要是肌组织，其次为腱组织、结缔组织等，肌组织是人体基本组织之一，成分为肌纤维。肌纤维结合成长短不同的纤维束，纤维束又结合成肌束，最后结合成肌肉，肌肉两端可有肌腱、借肌腱连于骨骼。结缔组织在肌肉内包被各级纤维束而成肌内膜，在肌肉表面形成肌外膜，肌纤维是长圆柱形合体多核细胞，显微镜下可见许多横纹，肌纤维长1mm～15cm，胞浆（肌浆）含肌红蛋白，故肌肉呈红色。肌细胞为特化的能合成收缩物质的细胞。细胞内有许多具横纹的肌原纤维，每一肌原纤维又由若干圆柱形的肌节组成。肌节中有两种蛋白质微丝，粗微丝由肌球蛋白组成，细微丝主要含肌动蛋白。微丝不断结合，离解，分解ATP，释放能量。细微丝在相邻粗微丝之间滑动，向肌节中心靠拢，肌节缩短。肌纤维受到刺激时，Ca²⁺从肌浆网中释出，其浓度足够引起粗细微丝之间的结合，以后Ca²⁺被肌浆网回收，粗细微丝离解。这就是肌肉收缩的滑行学说。肌细胞具有特化的能兴奋的细胞膜即肌膜，由其发动收缩。

骨骼肌的肌纤维按组织构造，生理功能和组织化学反应可分为：

（1）红肌纤维（慢缩肌纤维）大小不规则，较厚，线粒体多，储存脂肪多，脂类为主要能源，有氧化酶，血管丰富，构成姿势肌，收缩一次75ms，较持久，不易疲劳。

（2）白肌纤维（快缩肌纤维）大小一致，较薄，线粒体少，储存多量糖原作为能源，可进行糖原无氧代谢，收缩一次25ms，易疲劳。

骨骼肌按形状可分为：

（1）长肌，主要为四肢肌，收缩时显著缩短，能作大幅度运动。又分为梭状肌，半羽状肌、羽状肌、多羽状肌。梭状肌，肌束与长轴平行，如缝匠肌；半羽状肌，肌束与长轴成锐角，肌腱位于一侧，如半膜肌；羽状肌，肌束在肌腱两侧，斜行，如腹直肌；多羽肌，由若干羽状肌集合而成，如三角肌。长肌可分几个部分，上端为头，中间为腹，下端为尾。长肌按肌腹组成，还可分为二头肌，三头肌，四头肌及二腹肌等。

（2）短肌，为节段性，多位于躯干深层，如横突间肌，只能作小幅度运动。

（3）阔肌，扁薄，如胸、腹壁肌肉，可保护内脏。

（4）轮匝肌，位于孔裂周围，收缩时可关闭孔裂，如眼轮匝肌。

骨骼肌按肌肉起点和肌腹数目，分为二头肌、三头肌、四头肌、二腹肌等。按作用方向又可分为屈肌、伸肌、外展肌、内收肌、旋前肌及旋后肌等。

肌肉附于骨或其他组织的纤维索称为肌腱，呈扁带状，阔肌的腱薄不能收缩，但能抵抗很大张力。束中胶原纤维互相交织，任何一部分肌纤维的拉力都可扩散到相当大的附着面积，即使拉力角度发生改变，也总有一部分腱纤维与牵拉方向平行。骨骼肌松弛时，抗张强度只为5.44kg/cm²而肌腱松弛时抗张强度达 611～1265kg/cm²。肌肉受到暴力时，通常肌腹可断裂，而肌腱不会断裂，或只在连接处断裂，或引起小片撕脱骨折。老年人某些肌腱如肱二头肌长头腱由于病理变性也可逐渐变弱而发生断裂。

骨骼肌一般都以两端附于骨或软骨，中间越过一个或多个关节。肌肉收缩时两端之间作直线牵引而产生关节运动，骨骼肌两端附着处分别称为起点（比较固定的一端，在四肢肌为近端）和止点（活动比较多的一端在四肢肌为远端）。根据肌肉通过关节时与关节运动轴的位置关系而产生某一方向的运动。骨骼肌牵引骨骼以产生运动，其作用犹如杠杆装置。有三种形式：

（1）平衡杠杆，支点在重点与力点之间，力矩与重矩相等，如寰枕关节作俯仰头运动。

（2）省力杠杆，重点在支点与力点之间，力矩大于重矩，运动幅度小，省力，如踝关节跖屈抬足跟运动。

（3）速度杠杆，力点在重点与支点之间，力矩小于重矩，力量损失较多，但能获得速度，如肘关节举重物（见图）。

骨骼肌的作用力量与肌纤维长度及数量有关，也与肌断面成正比。斜行肌束的肌纤维数目多，断面大，作用力量大，但运动范围小。

一切复杂运动都同时由不同作用的肌共同完成，这包括收缩的主动肌和松弛伸长的拮抗肌，因为某些肌肉在收缩时会产生二个以上的轴的运动，因此还需要限制这些不必要的运动的肌或肌群（称协同肌）以及稳定其他关节的制动肌。每一块肌肉都有两种以上的功能，一块骨骼肌在某一关节运动中是主动肌，而在另一运动中则可能为协同肌，甚至为拮抗肌。在主动肌被切除后，其功能可由协同肌代偿，因此一块肌肉切除后，一般不致引起明显的功能障碍，利用这个道理，可以切取肌瓣或肌皮瓣代替一些瘫痪的肌肉或修复软组织缺损。

肌肉血液供应丰富，每块肌肉的血液应都为多源性，来自邻近的血管干或血管支，但一般每块肌肉都有一组主要的血管束，与支配肌肉的神经伴行。肌肉血管的分布与肌肉的位置和形态有关。躯干背部深层肌肉的血供多为节段性。附着于躯干与肢体间的阔肌一般有两组血管，其主要血管束比较粗大，分布于肌的近肢体的一侧，另一组分布于肌内侧部分的血管呈节段性，比较细小分散，肢体的长肌一般都有一组主要血管束，有时呈节段性，有3～4组长度和直径近似的血管束。血管和神经进入肌门之前常分为数条小支，呈线状或爪状排列。

肌肉的神经支配在来源、走行及入肌位置较血管恒定，其神经多与主要血管伴行。全身肌肉除躯干固有肌如肋间肌、腹肌和背部深层肌肉受节段神经支配外，均受单一神经支配。这些神经属于混合神经，同时含有运动及感觉纤维，后者主管肌的本体觉和痛温觉。

一个运动神经细胞的轴突及其所支配的肌纤维合称为运动单位。但所支配的肌纤维数目相差很大，少者如眼外肌的运动单位，只有6～12条肌纤维，而在大腿肌可高达150～1600条。运动单位是肌收缩力的最小单位。肌收缩力大小在于它同时能收缩肌纤维的多少。清醒时，各骨骼肌都有少数运动单位轮流收缩，保持一定张力。一切运动都是肌力与重力的对抗，要克服内、外阻力，前者包括肌肉本身、关节、韧带和软组织的粘滞性、弹性和机械属性，后者包括肢体某一段的重力和外加载荷。肌运动范围决定于肌纤维的长度，它在胚胎期形成，但出生后肌肉经过锻炼可以增加运动幅度，否则可变短，发生萎缩。