Вспомогательные аппараты мышц
Значение скелетных мышц
Скелетные мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата, построены они из поперечнополосатых (исчерченных) мышечных волокон. Мышцы прикрепляются к костям скелета и при своем сокращении (укорочении) приводят в движение костные рычаги. Следовательно, основной функцией мышц является сократительная. Они поддерживают вертикальное положение тела, обеспечивают перемещение тела в пространстве (ходьба, бег), осуществляют движение частей тела друг относительно друга, выполняют жевательные, глотательные и дыхательные движения, участвуют в артикуляции речи и мимике. Кроме того, мышцы выполняют функции, не связанные с сокращением: вырабатывают тепло (теплопродукция), являются депо питательных веществ (гликогена).
В теле человека насчитывается около 600 мышц, большинство из которых парные. Масса скелетных мышц у взрослого человека достигает 35—40% массы тела. У новорожденных и у детей на долю мышц приходится до 20—25% массы тела. В пожилом и старческом возрасте масса мышечной ткани не превышает 25—30%.
Строение мышц
У мышц различают сократительную часть – брюшко, построенное из поперечнополосатой мышечной ткани, и соединительнотканные концы — сухожилия, которые прикрепляются к костям скелета. Проксимально расположенная часть мышц конечностей называется головкой (Слайд 2). У некоторых мышц сухожилия вплетаются в кожу (мимические мышцы) или прикрепляются к глазному яблоку (наружные мышцы глаза). Образованы сухожилия из оформленной плотной волокнистой соединительной ткани и отличаются большой прочностью. У мышц, расположенных на конечностях, сухожилия узкие и длинные. Многие лентовидные мышцы имеют широкие сухожилия, получившие название апоневрозов.
Существуют понятия анатомического и физиологического поперечников мышц. Физиологическим поперечником мышцы называют сумму поперечного сечения всех её мышечных волокон. Анатомическим поперечником мышцы является площадь её поперечного сечения в наиболее широком месте. У мышц с продольно расположенными волокнами (лентовидной, веретенообразной) величина анатомического и физиологического поперечников будет одинаковой. При наличии большого числа коротких мышечных пучков косой ориентации (перистые мышцы), физиологический поперечник превышает анатомический (Слайд 3).
Форма мышц
Форма мышц весьма разнообразна. Наиболее часто встречаются веретенообразные и лентовидные мышцы (Слайд 4). Веретенообразные мышцы располагаются преимущественно на конечностях, где они действуют на длинные костные рычаги. Лентовидные мышцы участвуют в формировании стенок брюшной и грудной полостей. Веретенообразные мышцы могут иметь два брюшка, разделенные промежуточным сухожилием (двубрюшная мышца), две, три и даже четыре начальные части — головки (двуглавые, трехглавые, четырехглавая мышцы) (Слайд 5).
По форме различают мышцы длинные и короткие, прямые и косые, круглые и квадратные. Мышцы могут иметь перистое строение, когда мышечные пучки прикрепляются к сухожилию с одной (одноперистые), двух (двуперистые) или нескольких (многоперистые) сторон (похожи на птичьи перья) (Слайд 6). Перистые мышцы, построены из большого количества коротких мышечных пучков, поэтому обладают значительной силой, но способны сокращаться лишь на небольшую длину. Мышцы с параллельным расположением длинных мышечных пучков менее сильные, но способны укорачиваться до 50% своей длины. Такие мышцы располагаются там, где движения выполняются с большим размахом.
По выполняемой функции, а также по действию на суставы выделяют мышцы сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, сжиматели (сфинктеры) и расширители.
По расположению в теле человека различают поверхностные и глубокие, латеральные и медиальные, передние и задние мышцы.
Мышцы, обеспечивающие движение в суставе в одном направлении, называют синергистами, а действующие в разных направлениях — антагонистами (Слайд 7).
Вспомогательные аппараты мышц
Свои функции мышцы выполняют с помощью вспомогательных аппаратов, к которым относятся фасции, фиброзные и костно-фиброзные каналы, синовиальные влагалища и синовиальные (слизистые) сумки, блоки (Слайд 8).
Фасции — это соединительнотканные чехлы мышц. Они разделяют мышцы, образуя межмышечные перегородки, уменьшают трение мышц друг о друга. Прослойки рыхлой соединительной ткани находятся и внутри мышцы, разделяя мышечные волокна на отдельные группы (пучки). Более того, каждое мышечное волокно покрыто тонким слоем соединительной ткани. Кровеносные сосуды и нервы подходят к мышечным волокнам в составе этих соединительнотканных оболочек. Выделяют фасции собственные, поверхностные, глубокие. В местах постоянной работы мышц фасции могут иметь сухожильное строение (похожи на апоневрозы широких мышц) (Слайд 9).
Каналы (фиброзные и костно-фиброзные) имеются в тех местах, где сухожилия перекидываются через несколько суставов (на кисти, стопе). Служат каналы для удерживания сухожилий в определенном положении при сокращении мышц. Стенки каналов построены из плотной волокнистой соединительной ткани (фиброзной), иногда с участием костей (Слайд 10). Внутри таких каналов имеются обычно синовиальные влагалища, устраняющие трение сухожилия о стенки канала. Синовиальные влагалища образованы синовиальной оболочкой (мембраной), которая состоит из двух слоёв (пластинок): одна выстилает стенки канала, а другая – окружает сухожилие и срастается с ним. Обе пластинки срастаются своими концами, и образуют замкнутую полость, содержащую небольшое количество жидкости (синовии), смачивающей скользящие друг о друга синовиальные пластинки.
Синовиальные сумки выполняют функцию, сходную с синовиальными влагалищами. Сумки представляют собой замкнутые, наполненные синовиальной жидкостью или слизью мешочки. Они расположены в местах, где сухожилие перекидывается через костный выступ или через сухожилие другой мышцы.
Блоками называют костные выступы (мыщелки, надмыщелки), через которые перекидывается мышечное сухожилие, в результате чего угол прикрепления его к кости увеличивается. При этом возрастает сила действия мышцы на кость (Слайд 11).
Работа и сила мышц
Мышцы действуют на костные рычаги, приводят их в движение или удерживают части тела в определенном положении. В каждом движении обычно участвует несколько мышц. На кости скелета мышцы действуют с определенной силой и выполняют при этом работу — динамическую или статическую. При динамической работе костные рычаги изменяют свое положение, перемещаются в пространстве. При статической работе мышцы напрягаются, но длина их не изменяется, тело (или его части) удерживается в определенном неподвижном положении. Такое сокращение мышц без изменения их длины называют изометрическим сокращением.
Опорно-двигательный аппарат можно рассматривать как систему рычагов. В каждом таком рычаге точка приложения силы – это место прикрепления мышцы, точка опоры – это сустав, а точка сопротивления – перемещаемый или удерживаемый сегмент тела. Произведение силы, действующей на точку приложения силы или точку сопротивления, на длину плеча рычага называется вращающим моментом. Равновесное положение достигается в случае, если вращающие моменты сил, которые прилагаются к точке опоры и точке сопротивления, равны. Например, голова соединена с первым шейным позвонком (он называется атлант). Сустав между черепом и позвоночником (атлантозатылочный) в данном случае является точкой опоры, место прикрепления затылочных мышц – точкой приложения силы, а лицевой череп – точкой сопротивления. В данном примере равновесие достигается, если произведение силы тяги мышц на расстояние между точкой их прикрепления и атлантозатылочным суставом (первое плечо рычага) равно произведению между силой тяжести и расстоянием между атлантозатылочным суставом и подбородком (второе плечо рычага).
В биомеханике выделяют рычаги первого рода и второго рода. У рычага первого рода точка приложения силы и точка сопротивления находятся по разные стороны от точки опоры. Голова является примером рычага первого рода. Тяжесть головы (ее лицевая часть) находится по одну сторону от оси атлантозатылочного сочленения, а место приложения силы затылочных мышц к затылочной кости — по другую сторону.
У рычага второго рода и точка приложения мышечной силы, и точка сопротивления (силы тяжести) находятся по одну сторону от точки опоры (оси сустава). В биомеханике выделяют два вида рычага второго рода. У первого вида плечо приложения мышечной силы длиннее плеча сопротивления. В качестве примера рычага второго рода первого вида может служить стопа, поскольку плечо приложения силы трехглавой мышцы голени (расстояние от пяточного бугра до точки опоры — головок плюсневых костей) длиннее плеча приложения силы тяжести тела (от оси голеностопного сустава до точки опоры). В этом рычаге имеется выигрыш в прилагаемой мышечной силе (рычаг длиннее) и проигрыш в скорости перемещения силы тяжести тела (рычаг короче).
У второго вида рычага второго рода плечо приложения мышечной силы будет короче плеча сопротивления (приложения силы тяжести). Плечо от локтевого сустава до места прикрепления сухожилия двуглавой мышцы короче, чем расстояние от этого сустава до кисти, где находится приложение силы тяжести. В этом случае имеется выигрыш в скорости и размахе перемещения кисти (длинное плечо) и проигрыш в силе, действующей на костный рычаг (короткое плечо приложения силы) (Слайд 12).
Сила действия мышцы определяется весом того груза, который эта мышца может поднять на определенную высоту и зависит от количества и толщины мышечных волокон. У человека мышечная сила составляет 5 — 10 кг на 1 см2 физиологического поперечника мышцы.