УЧЕНИЕ О МЫШЦАХ - МИОЛОГИЯ (MYOLOGIA) - РАБОТА И СИЛА МЫШЦ

Содержание материала

 

РАБОТА И СИЛА МЫШЦ

Основное свойство мышечной ткани, образующей скелет­ные мышцы, — сократимость приводит к изменению длины мышцы под влиянием нервных импульсов. Мышцы действуют на кости рычагов, соединяющихся при помощи суставов. При этом каждая мышца действует на сустав только в одном направ­лении. У одноосного сустава (цилиндрического, блоковидного) движение костных рычагов совершается только вокруг одной оси, поэтому мышцы располагаются по отношению к такому суставу с двух сторон и действуют на него в двух направлениях (сгибание — разгибание; приведение — отведение, вращение). Например, у локтевого сустава одни мышцы — сгибатели, дру­гие — разгибатели. Друг по отношению к другу эти мышцы, действующие на сустав в противоположных направлениях, яв­ляются антагонистами. Как правило, на каждый сустав в одном направлении действуют две или более мышц. Такие содружественные по направлению действия мышцы называют синергистами. У двуосного сустава (эллипсоидный, мы­щелковый, седловидный) мышцы группируются соответственно
двум его осям, вокруг которых совершаются движения. К шаро­видному суставу, имеющему три оси движения (многоосный сустав), мышцы прилежат с нескольких сторон и действуют на него в разных направлениях. Так, например, у плечевого сустава имеются мышцы — сгибатели и разгибатели, осуществляющие движение вокруг фронтальной оси, отводящие и приводящие — вокруг сагиттальной оси и вращатели — вокруг продольной оси (вовнутрь — пронаторы и кнаружи — супинаторы).

В группе мышц, выполняющих то или иное движение, можно выделить мышцы главные, обеспечивающие данное движение, и вспомогательные, о подсобной роли ко­торых говорит само название. Вспомогательные мышцы моде­лируют движение, придают ему индивидуальные особенности.

Для функциональной характеристики мышц используются такие показатели, как их анатомический и физиологический поперечник (рис. 131). Анатомический попереч­ник — это величина (площадь) поперечного сечения, перпен­дикулярного длиннику мышцы и проходящего через брюшко в наиболее широкой его части. Этот показатель характеризует величину мышцы, ее толщину. Физиологический по­перечник мышцы представляет собой суммарную площадь поперечного сечения всех мышечных волокон, входящих в со­став исследуемой мышцы. Поскольку сила сокращающейся мышцы зависит от количества мышечных волокон, величины поперечного сечения, то физиологический поперечник мышцы характеризует ее силу. У мышц веретенообразной, лентовидной формы с параллельным расположением волокон анатомический и физиологический поперечники совпадают. Иная картина у перистных мышц, имеющих большое количество коротких мы­шечных пучков. Из двух равновеликих мышц, имеющих одина­ковый анатомический поперечник, у перистой мышцы физио­логический поперечник больше, чем у веретенообразной. Сум­марное поперечное сечение мышечных волокон у перистой мышцы больше, а сами волокна короче, чем у веретенообраз­ной. В связи с этим перистая мышца по сравнению с последней обладает большей силой, однако размах сокращения ее корот­ких мышечных волокон меньше. Перистые мышцы имеются там, где необходима значительная сила мышечных сокращений при сравнительно небольшом размахе движений (мышцы голе­ни, стопы, некоторые мышцы предплечья). Мышцы веретено­образной, лентовидной формы, построенные из длинных мы­шечных волокон, при сокращении укорачиваются на большую величину. В то же время они развивают меньшую силу, чем пе­ристые мышцы, имеющие одинаковый с ними анатомический поперечник.

Рис. 131. Анатомиче­ский (сплошная ли­ния) и физиологи­ческий (прерывистая линия) поперечники мышц различной фор­мы (схема). I  — лентовидная мышца; II — веретенообразная мышца; III — перистая мышца.

 

Работа мышц. Поскольку концы мышцы прикреплены на костях, то точки ее начала и прикрепления при сокращении приближаются друг к другу, а сами мышцы при этом выполня­ют определенную работу. Таким образом, тело человека или его части при сокращении соответствующих мышц изменяют свое положение, приходят в движение, преодолевают сопротивление силы тяжести или, наоборот, уступают этой силе. В других слу­чаях при сокращении мышц тело удерживается в определенном положении без выполнения движения. Исходя из этого, разли­чают преодолевающую, уступающую и удерживающую работу мышц.

Преодолевающая работа мышц выполняется в том случае, если сила сокращения мышцы изменяет положение части тела, конечности или ее звена, с грузом или без него, преодолевая силу сопротивления.

Уступающей называют работу, при которой сила мышцы ус­тупает действию силы тяжести части тела (конечности) и удер­живаемого ею груза. Мышца работает, однако она не укорачи­вается при этом, а, наоборот, удлиняется; например, когда не­возможно поднять или удержать на весу предмет, имеющий большую массу. При большом усилии мышц приходится опус­тить это тело на пол или на другую поверхность.

Удерживающая работа выполняется, если силой мышечных сокращений тело или груз удерживается в определенном поло­жении без перемещения в пространстве. Например, человек стоит или сидит, не двигаясь, или держит груз в одном и том же положении. Сила мышечных сокращений уравновешивает массу тела или груза. При этом мышцы сокращаются без изме­нения их длины (изометрическое сокращение).

Преодолевающую и уступающую работу, когда сила мышеч­ных сокращений перемещает тело или его части в пространстве, можно рассматривать как динамическую работу. Удер­живающая работа, при которой движения всего тела или части тела не происходит, является работой статической.

Кости, соединенные суставами, при сокращении мышц дей­ствуют как рычаги. В биомеханике выделяют рычаг первого рода, когда точки сопротивления и приложения мышечной силы находятся по разные стороны от точки опоры, и рычаг второго рода, в котором обе силы прилагаются по одну сторону от точки опоры, на разном расстоянии от нее.

Рис. 132. Рычаг равновесия (схема). А — точка опоры; Б — точка прило­жения силы; В — точка сопротив­ления.

Рычаг первого рода дву­плечий носит название «ры­чаг равновесия». Точка опо­ры располагается между точкой приложения силы (сила мышечного сокраще­ния) и точкой сопротивле­ния (сила тяжести, масса органа). Примером такого рычага может служить со­единение позвоночника с черепом (рис. 132). Равнове­сие достигается при усло­вии, если вращающий мо­мент прилагаемой силы (произведение силы, действующей на затылочную кость, на длину плеча, которая равна расстоянию от точки опоры до точки приложения силы) равен вращающему моменту силы тя­жести (произведение силы тяжести на длину плеча, равную рас­стоянию от точки опоры до точки приложения силы тяжести).

Рычаг второго рода одноплечий. В биомеханике (в отличие от механики) он бывает двух видов. Вид такого рычага зависит от места расположения точки приложения силы и точки дейст­вия силы тяжести, которые и в том, и в другом случае находятся по одну сторону от точки опоры. Первый вид рычага вто­рого рода (рычаг силы) имеет место в том случае, если плечо приложения мышечной силы длиннее плеча сопротивления (силы тяжести). Рассматривая в качестве примера стопу (рис. 133), можно видеть, что точкой опоры (ось вращения) служат головки костей плюсны, а точкой приложения мышечной силы (трехглавой мышцы голени) является пяточная кость. Точка со­противления (тяжесть тела) приходится на место сочленения костей голени со стопой (голеностопный сустав). В этом рычаге отмечаются выигрыш в силе (плечо приложения силы длиннее) и проигрыш в скорости перемещения точки сопротивления (ее плечо короче). У второго вида одноплечевого рычага (рычага скорости) плечо приложения мышечной силы короче, чем плечо сопротивления, где приложена проти­водействующая сила, сила тяжести (рис. 134). Для преодоления силы тяжести, точка приложения которой отстоит на значитель­ном расстоянии от точки вращения в локтевом суставе (точка опоры), необходима значительно большая сила мышц-сгибателей, прикрепляющихся вблизи от локтевого сустава (в точке приложения силы). При этом наблюдаются выигрыш в скорос­ти и размахе движения более длинного рычага (точка сопротив­ления) и проигрыш в силе, действующей в точке приложения этой силы.

 

Рис. 133. Рычаг силы (схема). А — точка опоры; Б — точка приложения силы; В — точка сопротивления.

Рис. 134. Рычаг скорости (схема). А — точка опоры; Б — точка приложения силы; В — точка сопротивления.