Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела - [120]
Рис. 21.7. Эксцентрическое сокращение. Мышца удлиняется, продолжая создавать активное напряжение
Мышца оказывает сопротивление гравитации, при этом, в сегменте предплечье/ кисть, движущемся вокруг локтевого сустава, создается рычаг второго рода. Эксцентрическое мышечное действие, подобно концентрическому, может происходить как движение либо дистального, либо проксимального костного рычага. Механическая работа, выполняемая мышцей во время эксцентрического сокращения, называется отрицательной, поскольку выполняется она не столько собственно мышцей, сколько относительно нее. Расход энергии при эксцентрическом сокращении значительно меньше (при условии использования равных нагрузок), чем при концентрическом, поскольку здесь активируется гораздо меньшее количество двигательных единиц.
Напряжение, которое может развиваться в мышце, варьирует в зависимости от типа сокращения. При изометрическом сокращении, развиваемое напряжение больше, чем при концентрическом. В целом, напряжение, развиваемое при эксцентрическом сокращении, может быть больше, чем при изометрическом. Однако эти взаимоотношения не могут рассматриваться как единственно правильные для всех мышц и во всех точках АД. Причиной большего напряжения при эксцентрическом сокращении, чем при концентрическом может быть связан, в какой-то части, с механическими факторами при прикреплении и откреплении поперечных мостиков, или с изменениями нервной активации мышцы.
21.1.4. Угловая скорость и крутящий момент
Скорость — величина векторная, она, кроме величины, имеет направление. Когда предмет движется по линейной траектории в определенном направлении, скорость его можно рассчитать, определив расстояние, которое он прошел за определенный период времени. Иначе говоря, скорость — это показатель изменения положения в пространстве. Когда предмет совершает вращательное движение, такое, как мы наблюдаем при движении костного компонента вокруг оси сустава, показатель изменения положения костного компонента называют круговой или угловой скоростью.
Угловая скорость, которую развивает костный рычаг при динамическом мышечном сокращении (эксцентрическом или концентрическом) — функция величины чистого крутящего момента, прикладываемого к рычагу. Если общая мышечная сила (Осм) и сила тяжести или внешняя нагрузка (Fext), либо обе они действуют в противоположных направлениях (что обычно и происходит), то чистый крутящий момент (ЧКМ) можно определить при помощи следующего уравнения:
ЧКМ = (ОСм x MA) — (Fext х MA).
Однако если внимательно рассмотреть компоненты и субкомпоненты формулы, это уравнение представляется слишком упрощенным. Этими компонентами и субкомпонентами являются:
I. Крутящий момент мышцы
А. Общее мышечное напряжение (ОСм).
1. Активное напряжение:
а) число вовлеченных двигательных единиц;
б) тип волокон участвующих двигательных единиц;
в) тип выполняемого сокращения;
г) частота разрядов двигательных единиц.
2. Пассивное упругое напряжение:
а) параллельное упругое напряжение;
б) последовательное упругое напряжение.
Б. ПМ (плечо момента) мышцы
II. Крутящий момент внешней силы.
А. Величина силы тяжести и/или внешней силы (R)
Б. ПМ (плечомомента) гравитационной или внешней нагрузки
Заметим, что как в упрощенной, так и в концептуально расширенной формуле положительным чистым моментом — концентрическое сокращение, отрицательным чистым моментом будет эксцентрическое сокращение, а нулевым чистым моментом — сокращение изометрическое.
Изменение любого из вышеприведенных компонентов может и будет изменять результат формулы, а соответственно, и величину или направление чистого крутящего момента и угловой скорости. Во время обычной деятельности многие, а иногда все, компоненты изменяются одновременно. Влияние изменения одного компонента или субкомпонента можно определить при условии постоянства других компонентов. Далее, когда мы станем в качестве исходной точки отсчета использовать эту формулу, будет единовременно изменяться только один из факторов.
Компонент активного напряжения в общем напряжении мышцы в большой степени находится под волевым контролем человека, хоть и в некоторых границах физиологических ограничений (скорость проведения по аксону, скорость укорочения саркомеров). При увеличении числа вовлеченных двигательных единиц или частоты их разрядов, общая генерируемая мышцей сила может увеличиваться. Увеличение мышечной силы увеличивает чистый момент и угловую скорость, что предполагает концентрическое сокращение. Если требуется более медленное движение, человек может уменьшить число вовлекаемых двигательных единиц и частоту разрядов, что уменьшает как силу мышцы, так и чистый крутящий момент. Если движение вообще нежелательно, как при изометрическом сокращении, силу, создаваемую мышцей, можно уменьшать, вплоть до достижения равновесия мышечного крутящего момента с гравитационным, или моментом, создаваемым нагрузкой. Если человек хочет переместить вес вниз, причем контролируя это (эксцентрическое сокращение), мышечную силу можно минимизировать так, что момент внешней нагрузки будет больше момента, создаваемого мышцей. В этом случае ЧКМ будет иметь отрицательное значение, указывая на то, что направление угловой скорости противоположно направлению мышечной тяги. Чем больше будет отрицательный ЧКМ, тем быстрее будет двигаться конечность, преодолевая мышечное сопротивление.
