Основы биомеханики скелетных мышц
Основное свойство мышечной ткани, сократимость, приводит к изменению длины мышцы под влиянием нервных импульсов. Мышцы действуют на суставы, изменяя положение костных рычагов. При этом каждая мышца действует на сустав только в одном направлении. В одноосных суставах движение осуществляется вокруг одной оси и мышцы располагаются у такого сустава с двух сторон и действуют на него в двух направлениях (пример локтевой сустав – сгибание и разгибание). Друг по отношению к другу мышцы, действующие на сустав в противоположных направлениях, являются антагонистами. На каждый сустав в одном направлении, как правило, оказывают действие две или более мышц. Такие содружественные по направлению действия мышц называют синергистами.Согласованность работы мышц синергистов и мышц антагонистов обеспечивает необходимую в данный момент плавность движения и предотвращает травмы. Фиксация частей тела достигается путем синергизма в работе всех мышц, окружающих тот или иной сустав.
I. Сила мышц.
Она зависит от величины угла прикрепления мышцы (оптимальный угол 90о) и места прикрепления. Чем дальше от сустава лежит место прикрепления мышцы, тем она сильнее. С приближением угла прикрепления мышцы к 90о, её сила увеличивается (сесамовидные кости увеличивают угол).
Сила мышцы прямо пропорциональна:
1.1. величине анатомического и физиологического поперечников – показатели, характеризующие силу мышцы;
1.2. площади прикрепления на костях;
1.3. величине расстояния между местом прикрепления и суставом.
Анатомический поперечник – линия, проходящая перпендикулярно длиннику мышцы. Физиологический поперечник – линия, проходящая перпендикулярно волокнам мышцы. Физиологический поперечник дельтовидной мышцы, к примеру, преобладает над таковым большой ягодичной мышцы, т. к. дельтовидная мышца треугольной формы, а в ягодичной волокна идут параллельно. Однако ввиду различий в точках опоры – у дельтовидной малая точка опоры (начало), а у большой ягодичной начало широкое и различий в точках приложения, дельтовидная – минимальная, ягодичная – более широкая, большая ягодичная мышца развивает большую силу, чем дельтовидная. Она также меньше тратит энергии при работе и быстрее восстанавливается, чем дельтовидная.
В зависимости от выполняемой работы все поперечноисчерченные мышцы П. Ф. Лесгафт разделил на сильные (статические) и ловкие (динамические).
Сильные мышцы имеют большие поверхности, начало и прикрепления в удалении от осей суставов, состоящих из коротких косо идущих пучков, а, следовательно, имеют большой физиологический поперечник. Эти мышцы сокращаются медленно с большой силой, мало утомляются.
Ловкие мышцы имеют небольшие поверхности начала и прикрепления, вблизи осей суставов, параллельные пучки мышечных волокон и меньший физиологический поперечник (двуглавая мышца плеча). Они быстрее сокращаются, больше расходуют энергии и дольше восстанавливаются. Однако большинство мышц относится к переходному типу.
II.Работа мышц.
Различают:
2.1. Статическую работу,направленную для поддержания тела и его частей в пространстве. Мышца не меняет свою длину, а меняет напряжение (изометрическое сокращение). Она выполняется:
2.1.1. сильными (п. 1.1,1.2,1.3. – максимально), «красными» мышцами, которые медленно сокращаются и мало утомляются.
По строению и биохимическим особенностям обмена веществ различают «красные» и «белые» мышцы. «Красные», богатые миоглобином, способствующим переносу кислорода из крови в сократительные элементы мышечных волокон. Эти мышцы сокращаются медленно, более продолжительно и долго, не утомляются (т.е. статические). «Белые», сокращаются быстро (много миофибрилл и мало саркоплазмы, миоглобина – минимальное количество). У животных (кролик) и птиц эти мышцы лежат раздельно, а у человека красные и белые волокна перемешиваются. Однако можно говорить о спортивной специализации мышц у спортсменов. У спринтеров больше белых, у стайеров больше красных.
2.1.2. сокращением всех волокон, что иногда приводит к сдавлению сосудов.
2.1.3. увеличением объема за счет соединительной ткани.
2.2. Динамическая работа – осуществляется при изотоническом сокращении (длина мышцы при таком сокращении изменяется) и направлена на перемещение тела в пространстве. Различают преодолевающую и уступающую работу. Приводя в движение пассивную часть опорно-двигательного аппарата, мышца укорачивается на 1/3 (иногда на 1/2) своей длины. Она выполняется:
2.2.1.«ловкими» (п.1.1, 1.2, 1.3 – минимально), «белыми» мышцами, которые быстро сокращаются и утомляются;
2.2.2. посредством части волокон;
2.2.3. с увеличением объема мышц за счет увеличения количества миофибрилл.
У человека большинство мышц смешаные.
2.3. Тоническая работа – совершается лишь отдельными мышечными волокнами, что обуславливает тонус мышц.
Аппарат движения построен по принципу живых рычагов, позволяющих совершать движения отдельных частей тела в организме.
Различают рычаги 3 родов:
Рычаг 1 рода (рычаг равновесия) характеризуется тем, что точка опоры лежит между точкой приложения силы и точкой сопротивления. Пример – соединение черепа с позвоночником.
Рычаг 2 рода (рычаг силы) – точка сопротивления находится между точкой опоры и точкой приложения силы. Пример – стопа в момент, когда человек отделяет её от земли.
Рычаг 3 рода (рычаг скорости) – точка приложения силы лежит между точкой опоры и точкой сопротивления. Пример – локтевой сустав.
Мышцы тела должны рассматриваться с точки зрения их развития и функции, а также топографии систем и групп, в которые они складываются.
Частная миология
В частной миологии рассматривается функциональная анатомия мышц различных областей тела, отдельных мышц и мышечных групп.
Мышцы туловища разделяются на мышцы спины, груди и живота.
Спина, dorsum, занимает всю заднюю поверхность туловища от наружного затылочного выступа и верхней выйной линии вверху до крестцово-подвздошных сочленений, задних отделов гребней подвздошных костей и копчика внизу. По бокам область спины ограничена задними подмышечными линиями.
Мышцы спины
Делятся на поверхностные и глубокие, а поверхностные, в свою очередь, на мышцы, прикрепляющиеся на плечевом поясе и плече, и мышцы, прикрепляющиеся к ребрам. Среди глубоких мышц выделяют аутохтонные, возникшие из дорсальных отделов миотомов, и мышцы вентрального происхождения.
Поверхностные мышцы спины.
1.Трапециевидная мышца,m. trapezius – жаберного происхождения. Начало мышцы: верхняя выйная линия, остистые отростки шейных и грудных позвонков. Прикрепление мышцы: акромиальный конец ключицы и лопаточная ость. Функция: разгибание головы, наклоны головы в сторону, поднимание плечевого пояса, сближение лопаток, опускание и вращение лопаток.
2.Широчайшая мышца спины,m. latissimus dorsi. Трункопетальная мышца. Начало мышцы: остистые отростки 4-5-го нижних грудных, всех поясничных и крестцовых позвонков, задний отдел гребня подвздошной кости и четыре зубца от четырех нижних ребер. Прикрепление мышцы: гребень малого бугра плечевой кости. В поясничной области мышца образует мощный апоневроз, который срастается с собственной фасцией спины. Функция: движение опущенной руки вниз и назад, вращение плеча кнутри, приближение туловища к фиксированной верхней конечности (при лазании), участие в дыхании.
3.Большая и малая ромбовидные мышцы,m. rhomboideus major et minor. Лежат под m. trapezius. Начало мышцы: остистые отростки двух нижних шейных (малая) и четырех верхних грудных (большая) позвонков. Прикрепление мышцы: медиальный край лопатки от spina scapulae. Функция: при сокращении притягивает лопатку к позвоночнику и кверху, фиксирует медиальный край лопатки к грудной клетке.
4.Мышца, поднимающая лопатку,m. levator scapulae. Начало мышцы: поперечные отростки четырех верхних шейных позвонков. Прикрепление мышцы: верхний угол лопатки. Функция: поднимает лопатку.
5.Задняя верхняя зубчатая мышца,m. serratus posterior superior. Лежит под ромбовидной мышцей. Начало мышцы: остистые отростки двух нижних шейных и двух верхних грудных позвонков. Прикрепление мышцы: углы 2-5-го ребер. Функция: поднимает ребра.
6.Задняя нижняя зубчатая мышца,m. serratus posterior inferior. Начало мышцы: остистые отростки 11-12-го грудных и 1-2-го поясничных позвонков. Прикрепление мышцы: углы 9- 12-го ребер. Функция: опускает ребра.
Глубокие мышцы спины.
На каждой стороне образуют по два продольных мышечных тракта: латеральный и медиальный, которые лежат в желобах между остистыми и поперечными отростками и углами ребер. В глубоких частях, ближайших к позвонкам, состоят из коротких мышц, расположенных сегментарно между отдельными позвонками (медиальный тракт). Более поверхностно лежат длинные мышцы (латеральный тракт). Кроме того, в задней шейной области поверх обоих трактов залегают ременные мышцы головы и шеи.
Аутохтонные мышцы спины.
7.Ременный мускул головы,m. splenius capitis. Начало мышцы: остистые отростки 3-7-го шейных позвонков. Прикрепление мышцы: верхняя выйная линия, сосцевидный отросток.
8.Ременный мускул шеи,m. splenius cervicis. Начало мышцы: остистые отростки 1-6-го грудных позвонков. Прикрепление мышцы: поперечный отросток 2-3-го шейных позвонков. Функция: обе мышцы осуществляют поворот головы и шеи в одноименную сторону, разгибают голову и шею, наклоняют голову и шею в одноименную сторону.
9.Выпрямитель позвоночника,m. erector spinae (латеральный тракт). Начало мышцы: задняя поверхность крестца, остистые отростки поясничных позвонков, задние отделы гребня подвздошной кости и грудино-поясничная фасция (fascia thoracolumbalis). Отсюда мышца протягивается до затылка и делится на три части соответственно прикреплению: к ребрам – подвздошно-реберная мышца (m. iliocostalis), к поперечным отросткам всех поясничных, грудных, шейных позвонков и к processus mastoideus (головной отдел) – длиннейшая мышца (m. longissimus), к остистым отросткам шейных и грудных позвонков – остистая мышца (m. spinalis). Функция: разгибание позвоночника вращение ребер, участвует в акте дыхания; верхняя часть m. iliocostalis поднимает, нижняя часть опускает ребра.
10.Поперечно-остистая мышца,m. transversospinalis– общее название медиального тракта. Отдельные пучки его лежат под латеральным трактом и направляются косо от поперечных отростков нижележащих позвонков к остистым отросткам вышележащих, отчего и получили название m. transversospinalis. Чем поверхностнее мышцы, тем круче и длиннее ход их волокон и через большее количество позвонков они перебрасываются: поверхностный слой – полуостистая мышца (m. semispinalis), перебрасывается через 5-6 позвонков; средний слой – многораздельные мышцы (mm. multifidi), перебрасываются через 3-4 позвонка; глубокий слой мыщцы-вращатели (mm. rotatores), перебрасываются через один позвонок или к соседнему позвонку. Функция медиального тракта: выпрямление и вращение позвоночного столба.
Подзатылочные мышцы.
В наиболее подвижном месте позвоночника – в его суставе с затылочной костью поперечно-остистая мышца (m. transversospinalis) достигает особого развития и состоит из четырех парных мышц (двух косых и двух прямых).
11.Малая задняя прямая мышца головы,m. rectus capitis posterior minor. Начало мышцы: задний бугорок 1-го шейного позвонка. Прикрепление мышцы: нижняя выйная линия затылочной кости.
12.Большая задняя прямая мышца головы,m. rectus capitis posterior major. Начало мышцы: остистый отросток 2-го шейного позвонка. Прикрепление мышцы: нижняя выйная линия затылочной кости.
13. Верхняя косая мышца головы,m. obliquus capitis superior. Начало мышцы: поперечный отросток 1-го шейного позвонка. Прикрепление мышцы: нижняя выйная линия затылочной кости.
14.Нижняя косая мышца головы,m. obliquus capitis inferior. Начало мышцы: остистый отросток 2-го шейного позвонка. Прикрепление мышцы: поперечный отросток 1-го шейного позвонка. Функция двух прямых и двух косых мышц: при одностороннем сокращении поворот головы, при двустороннем – запрокидывание головы.
Глубокие мышцы спины вентрального происхождения.
15.Подниматели ребер,mm. levatores costarum, глубокие мышцы спины вентрального происхождения. Имеются только в грудной области.
16.Передние межпоперечные мышцы шеи,mm. intertransversarii anteriores cervicis.Соединяют передние бугорки поперечных отростков шейных позвонков. Функция: наклоны туловища в стороны.
17.Латеральные межпоперечные мышцы поясницы,mm. intertransversarii laterals lumborum. Соединяют реберные отростки соседних позвонков. Функция: наклоны туловища в стороны.