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肌肉奇葩說之生物力學看踮腳

我們平時俗稱的踮腳用專業(yè)名詞來說就是跖屈,這個動作在日常生活中使用頻率非常高,例如行走、跑跳、上下樓梯等活動時,都需要它的參與,這個看似簡單平常的動作實際需要我們的重心、踝關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)密切配合才能完成,今天的肌肉奇葩說我們就來分析一下這個動作。

往往我們觀察踮腳尖這個動作時大部分的注意力都集中在踝關(guān)節(jié)的跖屈上,主要靠腓腸肌和其他跖屈肌收縮完成這一動作。但實際上將人體上提的主要力矩是通過跖趾關(guān)節(jié)的伸展而產(chǎn)生的,通過下面的圖片可以看到。

當跖屈肌(圖中以腓腸肌為例)收縮以跖趾關(guān)節(jié)為支點將人體向上提升時,跖屈肌獲得了一個更大的內(nèi)力臂(對比圖中A和B),由于踮腳時人體重心會產(chǎn)生前移,導(dǎo)致由體重產(chǎn)生的外力臂變小(圖中C),對比圖中的B和C可觀察到跖屈肌的內(nèi)力臂B有非常大的優(yōu)勢。依靠此種省力杠桿,跖屈肌收縮只需產(chǎn)生大約1/3體重的力量即可維持跖屈姿態(tài),而這種巨大的機械優(yōu)勢在人體中是少有的。結(jié)合下圖驅(qū)動手推車的現(xiàn)象可以幫助我們加深理解這一現(xiàn)象。

所以跖趾關(guān)節(jié)的伸展角度正常對于踮腳這個動作來講非常重要,一旦跖趾關(guān)節(jié)伸展角度受限會導(dǎo)致人體重心向后移動,這會增大由體重產(chǎn)生的外力臂(圖一C),此時可能需要腓腸肌等跖屈肌收縮產(chǎn)生更大的力來完成跖屈,在此種狀態(tài)下長時間上下樓梯、跳躍等活動就可能造成跖屈肌(小腿后群肌肉)的過度收縮而變得肥大。

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