Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - [118]

Известно всего несколько экспериментов, в которых пытались определить изометрическое отношение «длина-напряжение» саркомера в целостной мышце. В этих экспериментах на мышцах человеческой кисти и бедра было показано, что разброс длины саркомеров, наблюдаемый при нормальных движениях суставов, очень мал, и все значения близки к оптимальным. Это представляется весьма благоприятным в том плане, что мышца исходно не находится в невыгодном положении в силу излишнего удлинения или укорочения. Одним из эмпирических вариантов применения отношения «длина-напряжение» является наблюдение, свидетельствующее, что в конечных положениях диапазона подвижности сустава способность мышцы к созданию и удержанию изометрического напряжения уменьшается (так называемая активная недостаточность). На уровне саркомера такое состояние может наблюдаться либо когда мышца слишком укорочена, либо потенциально, когда мышца вытянута до такой степени, что в среднем имеется уменьшение перекрытия миофиламентов. С одной стороны, во многих случаях, когда мышцы пересекают сустав, они располагаются вокруг сустава так, что их избыточное вытягивание или укорочение попросту невозможно. С другой стороны, мышцы, которые проходят более, чем через один сустав (двухсуставные или многосуставные мышцы), могут показывать большие изменения длины при движении по полной амплитуде всех суставов, которые они пересекают. При попытке одновременно достичь полной АД во всех суставах, через которые проходит многосуставная мышца, может возникнуть снижение момента вращения. Таким образом, когда многосуставная мышца находится в укороченном состоянии, она не может развить максимального изометрического сокращения. Уменьшение крутящего момента, связанное с изменением длины мышцы, может наблюдаться и в односуставной мышце, хотя подобное встречается не так уж часто. Хотя уменьшение изометрического крутящего момента можно разумно объяснить изменениями длины мышцы, здесь могут существенное значение иметь и другие факторы, такие как изменение плеча момента и пассивное сдерживание со стороны удлиненных антагонистов. Во время движений сустава длина саркомера остается близкой к оптимальной, поэтому эти иные факторы могут оказаться гораздо более важными, чем предполагалось ранее.

* * *

ПРИМЕР 1. Сгибатели пальца пересекают запястье, пястно-запястный, пястно-фаланговый и межфаланговый суставы (рис. 21.2,а). Когда сгибатели пальца укорачиваются, они вызывают одновременное сгибание во всех суставах, через которые проходят. Если позволить всем суставам согнуться одновременно, то сгибатели пальца станут еще короче и, вероятно, будут развивать меньшее напряжение. В норме, при сокращении сгибателей пальца запястье удерживается в легком разгибании мышцами-разгибателями запястья (рис. 21.2,b). Разгибатели запястья не дают сгибателям пальца согнуть запястье и, таким образом, поддерживается оптимальная длина сгибателей.

Рис. 21.2.Снижение активного напряжения при укорочении мышцы:

_{a — человек пытается сжать кулак, но не может этого сделать, потому что сгибатели пальца укорочены и пересекают как согнутое запястье, так и пальцы. Кроме этого, разгибатели пальцев удлиняются, потенциально ограничивая движение;}

_{b — отношение «длина-напряжение» как сгибателей, так и разгибателей улучшено за счет стабилизации запястья в положении небольшого разгибания, соответственно, человек может крепко сжать кулак}

21.1.2. Отношение «сила-скорость»

Еще одним фактором, который влияет на развитие напряжения в мышце, является скорость внутреннего укорочения миофиламентов. Скорость внутреннего укорочения — скорость, с которой миофиламенты могут скользить друг относительно друга и образовывать и повторно образовывать перекрестные мостики. Отношение «сила-скорость» описывает взаимосвязь между скоростью мышечного сокращения и развиваемой силой, объясняя тем самым, что происходит во время концентрического и эксцентрического мышечного сокращения. На основании экспериментов с изолированной мышцей, отношение «сила-скорость» говорит, что скорость мышечного сокращения — функция от поднимаемого веса, но, с клинической точки зрения, можно говорить и в обратном смысле (генерируемая сила — функция скорости мышечного сокращения, рис. 21.3).

Рис. 21.3.График «сила-скорость» скелетной мышцы. При максимальной скорости укорочения сила не развивается (иначе говоря, максимальной скорости укорочения можно достичь только при полном отсутствии нагрузки на мышцу). При уменьшении скорости укорочения, сила, развиваемая мышцей, увеличивается. При нулевой скорости происходит изометрическое сокращение мышцы. При активном удлинении мышцы сила резко возрастает, а затем достигает плато

Максимальная скорость внутреннего сокращения наблюдается тогда, когда скольжению нет сопротивления, как, например, происходит, если мышечное волокно отделено от костного прикрепления. Однако в такой ситуации (отсутствия максимальной скорости укорочения сила не развивается (иначе говоря, максимальной скорости укорочения можно достичь только при полном отсутствии нагрузки на мышцу). При уменьшении скорости укорочения, сила, развиваемая мышцей, увеличивается. При нулевой скорости происходит изометрическое сокращение мышцы. При активном удлинении мышцы сила резко возрастает, а затем достигает плато сопротивления в мышце) не развивается и напряжение. И наоборот, напряжение может развиваться, когда сопротивление движению костного рычага не позволяет мышце укоротиться, что наблюдается при изометрическом сокращении. При концентрическом сокращении, напряжение в мышце нарастает со снижением скорости укорочения. При изометрическом сокращении скорость укорочения равняется нулю, но напряжение — больше, чем при концентрическом сокращении. При эксцентрическом сокращении, когда увеличивается скорость удлинения, нарастает и напряжение. Эти явления наблюдаются не только в экспериментальных условиях с изолированной мышцей, поднимающей вес, они в определенной степени просматриваются и на целостной мышце, движущей костный рычаг.