Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - [119]
Ранее мы говорили, что во время динамического сокращения отношение «длина-напряжение» следует комбинировать с отношением «сила-скорость», потому что на развитие мышечного напряжения влияют как длина саркомера, так и скорость сокращения. Нельзя упрощать, допуская, что при укорочении мышцы развиваемое в ней напряжение строго следует изометрическому отношению «длина-напряжение». Например, при высоких скоростях укорочения мышечное напряжение будет низким, несмотря на длину саркомера. Тот факт, что для большинства человеческих движений не характерна постоянная скорость сокращения, еще более усложняет ситуацию, поскольку и при изменении длины, и при изменении скорости будет меняться сила.
Итак, влияние на активное напряжение могут оказывать следующие факторы:
• напряжение может увеличиваться за счет нарастания частоты разрядов моторных единиц или увеличением количества посылающих импульсы моторных единиц;
• напряжение может увеличиваться при помощи втягивания в процесс моторных единиц с большим числом волокон;
• чем больше образуется поперечных мостиков, тем больше напряжение;
• мышцы с большой физиологической площадью поперечного сечения могут создавать большее напряжение, чем мышцы с небольшим поперечным сечением;
• напряжение увеличивается при снижении скорости активного укорочения и нарастании скорости активного удлинения.
Это основное понимание двух важнейших механических свойств мышц, отношения «длина-напряжение» и отношения «сила-скорость» может применяться в клинической практике.
21.1.3. Типы мышечного действия
Мышечные действия (или сокращения) описываются как сокращение изометрическое (при постоянной длине) или сокращения динамические, которые делятся на концентрическое сокращение (сокращение с укорочением) и эксцентрическое сокращение (с удлинением). Такой термин как «изотоническое сокращение» здесь не применяется, поскольку он относится к равному или постоянному напряжению, которое не является физиологическим. Напряжение, генерируемое в мышце, нельзя контролировать или удерживать все время постоянным. Таким образом, типы мышечных действий, которые будут рассматриваться в данном параграфе, следующие: изометрическое, концентрическое и эксцентрическое. Еще два типа мышечного сокращения, изокинетическое и изоинерционное, будут рассматриваться далее (п. 21.1.5).
Ранее концентрическое, изометрическое и эксцентрическое мышечные сокращения рассматривались в связи с движением, происходящим на уровне саркомера. Когда мышца прикреплена к костям, которые могут двигаться свободно, и сила, генерируемая мышцей, может создавать достаточный крутящий момент, чтобы преодолеть нагрузку, то мышца будет выполнять концентрическое сокращение, или сокращение укорочения, и будет тянуть обе кости по направлению друг к другу и к центру мышцы (рис. 21.4).
Рис. 21.4. Концентрическое сокращение мышцы. Когда мышца развивает напряжение, она передает тягу на оба своих костных прикрепления
Обычно во время функциональной деятельности, одно прикрепление мышцы стабилизировано, а другое — может двигаться свободно. Если фиксировано проксимальное прикрепление, но свободно дистальное, мышца будет тянуть дистальный компонент кости (рис. 21.5,а) по направлению к проксимальной части. При фиксации дистальной части, но свободном проксимальном компоненте (рис. 21.5,b), тяга будет осуществляться по направлению к дистальной части.
Рис. 21.5.Обычное и реверсивное действие при концентрическом сокращении:
>a — движение свободного дистального рычага происходит при фиксированном проксимальном рычаге, и крутящий момент мышечной силы (Осм) достаточен для преодоления крутящего момента гравитационного сопротивления;
>b — при реверсивном действии происходит движение проксимального костного рычага, если дистальный конец кости фиксирован
Во время концентрического сокращения мышца выполняет работу по перемещению костного рычага на некоторое расстояние в направлении мышечной тяги. Формула такой работы:
W = F х d.
Если фиксированы как дистальный, так и проксимальный прикрепления мышцы, и крутящий момент, создаваемый мышцей, равен крутящему моменту сопротивления, то видимая длина мышцы остается неизменной, хотя на уровне миофибрилл наблюдается укорочение. При отсутствии видимых изменений суставного угла, такое мышечное действие называется изометрическим сокращением (рис. 21.6).
Рис. 21.6.Изометрическое сокращение. Фиксированы как дистальный, так и проксимальный костные рычаги, и когда мышца развивает активное напряжение, никакого видимого движения не наблюдается
При изометрическом сокращении механической работы не выполняется, поскольку сила (F) не перемещает рычаг на какое-либо расстояние (d). Понятие расстояния при изометрическом сокращении попросту отсутствует, поскольку оба костных компонента фиксированы, и во время сокращения ни один из них не движется. Однако на цикл создания поперечных мостиков при этом расходуется энергия.
Когда сила мышцы и создаваемый ей момент вращения слишком малы для преодоления противодействующего крутящего момента рычага, мышца будет удлиняться, и здесь ее сокращение будет
