113年:物治基礎(1)

如下圖,該患者維持上臂外展90度,假設只有三角肌(deltoid, D)活動,且其施力點距離肱骨頭旋轉中心為3 cm,手臂重量為2.5 kg,且作用於距離肱骨頭旋轉中心30 cm,手拿一重物為1.25 kg,距離肱骨頭旋轉中心60 cm,關節反作用力(力J)和三角肌肌力(力D)為平行,此時關節反作用力(力J)是多少? 圖片

A25kg
B50kg
C75kg
D100kg

詳細解析

本題觀念:

本題考查生物力學中的靜力平衡 (Static Equilibrium) 概念,特別是力矩 (Torque) 的計算以及人體槓桿原理在肩關節的應用。主要涉及兩個平衡條件:

  1. 合力矩為零 (Στ=0\Sigma \tau = 0):用於計算肌肉所需產生的力量。
  2. 合力為零 (ΣF=0\Sigma F = 0):用於估算關節反作用力 (Joint Reaction Force)。

影像分析:

  • 姿勢:患者上臂外展 90 度 (Abduction 90°),手臂呈水平狀態。
  • 力臂 (Moment Arms)
    • 手臂重力:2.5 kg,作用點距離旋轉中心 (肱骨頭) 30 cm。
    • 手持重物:1.25 kg,作用點距離旋轉中心 60 cm。
    • 三角肌肌力 (D):作用點距離旋轉中心 3 cm (此為肌肉垂直分力的力臂)。
  • 力量方向:重力垂直向下;三角肌肌力 (D) 與關節反作用力 (J) 在題目圖示中被畫為平行向量 (且題目文字特別強調此點)。

選項分析與計算過程:

步驟一:計算三角肌肌力 (Force D) 根據力矩平衡原理 (Στ=0\Sigma \tau = 0),順時針力矩 (重力產生) 必

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