Elementy dynamiczne mięśni

Układ mięśniowy - szkieletowy

Zwany jest potocznie czynnym składnikiem narządu ruchu.

Dysponuje siłą, która przeciwstawia się działaniu sił zewnętrznych, jak np. siła grawitacji, bezwładności, tarcia, siła reakcji podłoża itp.

Powiązany z układem nerwowym i układem kostno-stawowym.

Mięśnie skórne Głównie głowa i powierzchniowa warstwa szyi.

Skurcz powoduje zbliżenie przyczepów końcowych po prostej, równoległej do włókien mięśniowych, a efektem tego działania jest przesuwanie ograniczonych partii skóry, wraz z tkanką podskórną, względem warstw głębiej położonych.

Mięśnie

Mięsień jednostawowy, dwuprzyczepowy, o równoległej wiązce włókien nazywamy mięśniem jednoaktonowym.

Mięśnie jednostawowe o kształcie wachlarzowatym mają funkcję bardziej złożoną. Przykład: m. pośladkowy średni. Część środkowa odwodzi udo w bok, część przednia wykonuje obrót do wewnątrz, część tylna-obrót na zewnątrz. Jest to więc mięsień trójaktonowy.

Mięsień dwugłowy ramienia jest mięśniem dwustawowym lecz dwuaktonowym.

M. prosty brzucha - wielostawowy, jednoaktonowy.

Mm. najszerszy grzbietu i piersiowy większy – wielostawowe, wieloaktonowe.

! Kierunek włókien mięśniowych decyduje o kierunku ruchu tylko wówczas, gdy biegną one w przedłużeniu włókien ścięgna końcowego. Jeśli ścięgno końcowe ma kierunek odmienny od kierunku brzuśca mięśniowego, ruch wywołany przez mięsień będzie zawsze zgodny z kierunkiem przebiegu ścięgna.

Mięsień półpierzasty – nie całkowita siła mięśnia zużytkowana zostaje na wykonanie ruchu, lecz tylko jej składowa (która skierowana jest zgodnie z kierunkiem przebiegu ścięgna). Ruch w różnych płaszczyznach. Przykład: m. skośny brzucha zew. Siła działania skierowana pod kątem 45o do płaszczyzny poziomej. Przy skłonach efekt dynamiczny zależny jest od składowej pionowej, przy obrotach decyduje składowa pozioma.

Siła mięśnia proporcjonalna jest od jego przekroju fizjologicznego (cięcie po kątem prostym do najgrubszego brzuśca). Wykonanie przekroju mięśnia wieloaktonowego i pierzastego – zbyt żmudne. Mięsień o pow. przekroju równej 1 cm2 dysponuje siłą 34,3-98,1 N (średnio 68,67 N/1 cm2).

Mięśnie - dźwignie

Punkt podparcia dźwigni leży na osi obrotu w stawie.

R - wielkość wektorowa siły oporu (ciężkości, bezwładności) rozpatrywanego fragmentu kończyny.

F – wielkość wektorowa siły mięśniowej.

Ramię siły oporu (rR) – odległość od osi obrotu do kierunku działania siły mierzona wzdłuż prostej prostopadłej do kierunku siły R (oporu).

Ramię siły mięśniowej rF – odległość pomiędzy osią obrotu
w stawie, a kierunkiem działania siły danego mięśnia F.

Dźwignia dwustronna równoramienna Punkt podparcia leży między punktem przyłożenia siły mięśniowej F (tzw. siły działania) a punktem przyłożenia siły oporu R.

Dla utrzymania dźwigni w równowadze momenty sił (M) muszą być sobie równe.

Dźwignia dwustronna siłowa Im krótsze jest ramię siły w stosunku do ramienia oporu, tym działająca siła mięśniowa musi być (proporcjonalnie) większa.

Są to dźwignie siłowe, ponieważ wiążą się z intensywniejszym wydatkiem energetycznym mięśni. P.: okolice szczytu kifozy piersiowej

Dźwignia dwustronna oszczędnościowa Gdy ramię siły mięśniowej (rF) jest dłuższe niż  niż ramię siły oporu, wówczas wielkość siły mięśniowej (F) użytej dla utrzymania dźwigni w równowadze może być odpowiednio mniejsza od siły (R).

Ten typ dźwigni kostno-mięśniowej, z uwagi na mniejszy wydatek energetyczny mięśni, nosi nazwę dźwigni oszczędnościowej

Dźwignia jednostronna równoramienna Dźwignie jednostronne cechują się tym, że oba ramiona sił leżą po tej samej stronie punktu podparcia.

Dźwignia jednostronna siłowa Mięśnie, których przyczepy znajdują się w bezpośrednim otoczeniu stawu, na który działają biorą w utworzeniu dźwigni siłowych (np. m. naramienny, podłopatkowy, biodrowo-lędźwiowy)

Dźwignia jednostronna oszczędnościowa W skład dźwigni oszczędnościowych (o większym ramieniu działania siły mięśni od ramienia siły oporu) wchodzą te mięśnie, których przyczepy znajdują się w znacznej odległości od poruszanego stawu, a kąty ich natarcia mogą być dodatkowo powiększane przez dystalnie położone hipomochliony.

Hipomochliony Elementy w układzie kostno-stawowym, które powodują zwiększenie kąta natarcia poprzez oddalenie mięśnia (lub jego ścięgna) od osi ruchu w stawie na który mięsień ten działa. Przykład: rzepka stawu kolanowego powoduje oddalenie ścięgna od osi ruchu w tym stawie i sprawia, że kąt natarcia końcowego odcinka ścięgna znacznie wzrasta.

Podobne znaczenie mają trzeszczki.

Dźwignia jednostronna oszczędnościowa

F-siła mięśnia

R-siła oporu (ciężkości)

rR-promień siły oporu

rF-promień siły mięśnia

O-oś ruchu

?-kąt natarcia mięśniowego

Mięśnie przyczepiają się do kości pod kątem większym od 0o, lecz mniejszym od 90o. Kąt ten nazywany jest kątem natarcia mięśniowego.

Rozkład siły mięśniowej na składowe

FW -siła mięśnia wypadkowa

Fo-składowa obrotowa

Fs-składowa stawowa

O-oś ruchu

?-kąt natarcia mięśniowego

Siła działającego mięśnia ulega rozłożeniu na dwie składowe (na zasadzie równoległoboku sił), z których jedna, zwana składową stawową, skierowana jest wzdłuż prostej łączącej środkowy punkt przyczepu mięśnia z osią obrotu w stawie, druga skierowana jest prostopadle do pierwszej i nosi nazwę składowej obrotowej. Składowa ta leży na stycznej do okręgu, którego promień stanowi odległość osi obrotu od przyczepu mięśnia.

Przy wartościach równych 0o cała siła działającego mięśnia skierowana byłaby na zwieranie szpary stawowej, bez możliwości zmiany położenia belek kostnych. Przy wartościach kąta natarcia większych 0 lecz mniejszych od 45o składowa stawowa jest większa od składowej obrotowej. Przy wartościach kąta natarcia większych od 45o składowa obrotowa staje się odpowiednio większa od składowej stawowej. Przy wartościach kąta natarcia równych 90o składowa stawowa jest równa zeru, a cała siła działającego mięśnia skierowana jest na wykonanie obrotu w stawie. Składowa obrotowa powoduje zbliżenie się ku sobie belek kostnych. Składowa stawowa chroni staw przed działaniem rozciągających sił zewnętrznych.

Zmienność momentów siły oporu, jaką najczęściej bywa siła ciężkości, zależy od położenia poruszanej części ciała. Przy zwisającej kończynie moment siły ciężkości jest równy zeru, największe wartości osiąga w poziomym położeniu kończyny.  

Zależnie od wielkości wyzwalanej siły rozróżniamy trzy formy działania mięśni:

koncentryczne

stabilizujące

ekscentryczne                                                                                             

Działanie koncentryczne Zachodzi wówczas, gdy siła mięśniowa, a ściślej jej moment, jest większy od momentu siły oporu. W tej sytuacji mięsień (lub zespół) wykonuje swoją „nominalną” funkcję (zginacz-zgina, prostownik-prostuje, odwodziciel-odwodzi itp.).

Działanie stabilizujące Występuje, gdy moment siły mięśniowej jest równy momentowi siły oporu (tę ostatnią może stanowić siła zewnętrzna lub po prostu siła mięśni antagonistów).

W działaniu tym nie dostrzega się zmian kątowych w stawach.

Działanie ekscentryczne

W działaniu ekscentrycznym moment siły mięśniowej jest mniejszy od momentu siły oporu. Powstający w tych warunkach ruch jest zgodny z kierunkiem działania siły oporu. Przeciwstawiająca się siła mięśniowa wpływa na zmniejszenia prędkości wykonywanego ruchu i chroni staw komponentą stawową.

Praca dynamiczna Mięsień powodujący zmianę położenia jednej części ciała względem drugiej (np. przedramienia względem ramienia) wykonuje pracę (L), której wielkość można obliczyć z iloczynu Fo x S, gdzie Fo oznacza wielkość wektorową składowej obrotowej, a S oznacza drogę, czyli wielkość  przesunięcia środka ciężkości poruszanej części ciała. Ten rodzaj pracy mięśniowej nosi nazwę pracy dynamicznej:

L = Fo x S

Fo – całkowita siła mięśnia,

- odpowiada kątowi natarcia

ponieważ  Fo = F x sin?

L = F x S x sin?

Praca statyczna

Wg. prawideł fizyki w czasie działania stabilizującego mięśnie nie wykonują pracy, ponieważ droga (S) równa jest zeru. Biorąc jednak po uwagę wzmożoną przemianę materii w mięśniu podczas działania stabilizującego, wprowadzono nie fizyczne, lecz biologiczne pojęcie pracy statycznej:

L = F x t x z

gdzie:

t – czas trwania wzmożonego napięcia mięśniowego

z – współczynnik zużycia energii

Anatomia analizuje podział topograficzny mięśni, biomechanika - czynnościowy

Agoniści

Mięśnie wykonujące tę samą czynność (np. mięsień żwacz i mięsień skrzydłowy wewnętrzny)

Mięśnie synergistyczne

Są to mięśnie współdziałające w określonym ruchu.

Przykład: Mięsień piszczelowy przedni (z grupy prostowników stopy)
i mięsień piszczelowy tylny  (z grupy zginaczy stopy wspólnie wykonują supinację stopy.

Mięśnie antagonistyczne

Są to mięśnie wykazujące działanie sobie przeciwstawne (np. prostowniki względem zginaczy, odwodzące względem przywodzących, pronujące wobec supinujących).

Mięśnie współpracujące Należą tu mięśnie torebek stawowych, rzadko występujące w postaci odrębnych jednostek morfotycznych.

Przykłady: m. łokciowy powiązany z czynnością mięśnia trójgłowego ramienia, mięsień podkolanowy, mm. nad.-,podgrzebieniowy i obły mniejszy część włókien wplatają w ścianę torebki stawu

Taśmy mięśniowe strukturalne

Mięśnie wielostawowe biorą udział w ruchach złożonych:

mięsień najdłuższy grzbietu,

mięsień prosty brzucha,

mięśnie prostowniki i zginacze palców itp.

Taśmy mięśniowe czynnościowe

Działają również w ruchu złożonym, lecz składają się z szeregu zachodzących na siebie odrębnych jednostek morfologicznych