Главная страница

Е. Н. Комиссарова Биомеханика мышц Санкт-Петербург 2008 5 31b санкт-петербургский государственный университет физической культуры им. П. Ф. Лесгафта а. В. Самсонова. Е. Н. Комиссарова биомеханика мышц 118b учебно-методическое пособие


Скачать 4,95 Mb.
НазваниеЕ. Н. Комиссарова Биомеханика мышц Санкт-Петербург 2008 5 31b санкт-петербургский государственный университет физической культуры им. П. Ф. Лесгафта а. В. Самсонова. Е. Н. Комиссарова биомеханика мышц 118b учебно-методическое пособие
Анкор"
Дата18.05.2019
Размер4,95 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаquot_Biomekhanika_myshts_quot__A_V_Samsonova_E_N_Komissarova.pdf
оригинальный pdf просмотр
ТипУчебно-методическое пособие
#65551
страница1 из 10
Каталог
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

4
А.В.Самсонова, Е.Н.Комиссарова Биомеханика мышц

Санкт-Петербург
2008

5 31B
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ ИМ. П.Ф.ЛЕСГАФТА
А.В. САМСОНОВА. Е.Н.КОМИССАРОВА БИОМЕХАНИКА МЫШЦ

118B
Учебно-методическое пособие
Санкт-Петербург
2008
Рецензенты
Л.А. Алексина – докт. мед. наук, профессор, профессор кафедры анатомии человека им. М.Г.Привеса СПбГМУ им. академика И.П.Павлова;
Ю.А.Гагин – докт. пед. наук, профессор, профессор кафедры биомеханики
СПбГУФК им. П.Ф.Лесгафта.
0B
УДК 621.76:796
Самсонова А.В., Биомеханика мышц Текст учебно-методическое пособие / А.В.Самсонова, Е.Н. Комиссарова Под ред. А.В.Самсоновой
/СПбГУФК им. П.Ф.Лесгафта. – СПб.: [б.н.], 2008. – 127 с.
ISBN5-8075-0020-2 Печатается по решению Редсовета СПбГУФК им. П.Ф.Лесгафта Рекомендовано УМК СПбГУФК им. ПФ. Лесгафта Протокол № 3 от 17 ноября 2007 г. В учебно-методическом пособии рассмотрены теоретические и практические аспекты биомеханики мышечной деятельности строение мышц сточки зрения биомеханики механика мышечного сокращения зависимость силы и скорости сокращения мышц от анатомических, физиологических и биомеханических факторов результирующее действие мышц в организме. Пособие содержит большой фактический материал из практики спорта.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 032100 – Физическая культура 050104 – Безопасность жизнедеятельности
Самсонова А.В. – главы 2, 3, 4, 5, 6
Комиссарова Е.Н. – глава 1, глоссарий
1B
УДК 621.76:796
© Санкт-Петербургский государственный университет физической культуры им. ПФ. Лесгафта, 2008
© А.В. Самсонова, Е.Н. Комиссарова, 2008
СОДЕРЖАНИЕ Введение
3 Глава 1. Архитектура скелетных мышц

4 1.1. Классификация мышц 4 1.2. Макроструктура мышцы 8 1.3. Микроструктура мышцы 12 1.4. Строение саркомера
15 1.5. Теория скользящих нитей 18 1.6. Состояние мышцы 19 1.7. Типы скелетных мышечных волокон и их морфофункциональная характеристика
21 1.8. Влияние различных факторов на состав мышечных волокон 26 1.9. Контрольные вопросы 30 Глава 2. Функционирование рецепторного аппарата мышц и суставов

31 2.1. Рецепторы опорно-двигательного аппарата человека
31 2.1.1. Мышечные веретена 31 2.1.2. Рецепторы Гольджи 32 2.1.3. Рецепторы суставов 32 2.2. Зависимость частоты импульсации рецепторов от длины, скорости и напряжения мышцы
33 2.2.1. Зависимость длина мышцы – частота импульсации веретенных афферентов»
33 2.2.2. Зависимость скорость растяжения мышцы – частота импульсации веретенных афферентов»
34 2.2.3. Зависимость частоты импульсации рецепторов Гольджи от степени напряжения мышцы
34 2.3. Способы оценки афферентного притока, поступающего от рецепторов мышц
35 2.4. Уровни построения движений и рецепторы опорно- двигательного аппарата
38

8 2.5. Контрольные вопросы 39 Глава 3. Механика мышечного сокращения
40 3.1. Биомеханические свойства мышц 40 3.1.1. Сократимость 40 3.1.2. Жесткость 43 3.1.3. Вязкость 45 3.1.4. Прочность 47 3.1.5. Релаксация 49 3.2. Трехкомпонентная модель мышцы 49 3.3. Функционирование биомеханической модели мышцы в простейших двигательных задачах
51 3.4. Контрольные вопросы 52 Глава 4. Факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышцы
54 4.1. Основные понятия 54 4.2. Анатомические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц
55 4.2.1. Сила и скорость сократительного компонента мышцы 55 4.2.2. Сила и скорость сокращения мышцы в целом 62 4.3. Физиологические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц
64 4.3.1. Физиологические механизмы регуляции силы и скорости сокращения мышцы
64 4.3.2. Время сокращения мышцы 67 4.4. Биомеханические факторы, определяющие силу и скорость сокращения мышц
69 4.4.1. Длина мышцы 70 4.4.2. Характер работы мышц 71 4.4.3. Значение внешней силы 72 4.5. Контрольные вопросы 75 Глава 5. Результирующее действие мышц в организме
77 5.1. Звенья тела как рычаги 77

9 5.2. Методы определения морфометрических характеристик мышц нижних конечностей человека
82 5.2.1. Моделирование ОДА человека и мышц нижних конечностей
82 5.2.2. Рентгенографический метод определения морфометрических характеристик мышц
86 5.2.3. Анатомический метод определения морфометрических характеристик мышц
87 5.2.4. Биомеханический метод определения морфометрических характеристик мышц
88 5.3. Фазовые траектории мышц – способ представления результатов, характеризующих моторную функцию мышц
90 5.4. Программа расчета морфометрических характеристик мышц
MORFOMETR
92 5.5. Контрольные вопросы 93 Глава 6. Функционирование мышц в спортивных движениях
94 6.1. Биомеханический анализ физических упражнений 94 6.2. Обучение двигательным действиям 97 6.3. Классификация физических упражнений 100 6.4. Сравнение основного и специальных упражнений 104 6.5. Оценка функциональной подготовленности спортсменов на основе анализа фазовых портретов мышц
115 6.6. Контрольные вопросы 119 Глоссарий
120 Рекомендуемая литература
123

10 Введение
Учебно-методическое пособие Биомеханика мышц предназначено для студентов дневного и заочного отделений. Однако оно может быть использовано также магистрантами, аспирантами, преподавателями и тренерами. Это пособие может рассматриваться как дополнительное по курсу Биомеханика и основное по спецкурсу Биомеханика мышц. Пособие содержит сведения о строении мышц на макро-, мезо- и микроуровнях, а также о рецепторах опорно-двигательного аппарата. В пособии подробно рассмотрены биомеханические свойства мышц и механика мышечного сокращения. Большое внимание в учебно- методическом пособии уделено факторам, обеспечивающим проявление силы и скорости сокращения мышц при выполнении двигательных действий. Так как учебно-методическое пособие предназначено для специалистов, работающих в области физической культуры, в нем приведено много сведений из практики спорта. В связи стем, что учебно-методическое пособие предназначено для студентов, как младших, таки старших курсов, мы попытались увязать новые для них факты с уже имеющимся теоретическим багажом студентов, который они получили при изучении таких дисциплин как Анатомия, Биохимия, Физиология, Математика, Физика а также Теория и практика физической культуры. В этом аспекте учебно- методическое пособие Биомеханика мышц может рассматриваться как междисциплинарное. Авторы стремились изложить материал предельно простои доступно. В связи с этим, пособие содержит большое количество иллюстраций, а в конце пособия помещен глоссарий. Отзывы о учебно- методическом пособии просим отправлять по адресу alla_samsonova@rambler.ru (А.В.Самсонова) spb_biomechanics@rambler.ru (кафедра биомеханики СПбГУФК им.
П.Ф.Лесгафта).
А.В.Самсонова, Е.Н.Комиссарова
ГЛАВА 1. АРХИТЕКТУРА СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ Мышечную ткань можно подразделить наследующие типы исчерченную (поперечнополосатую), гладкую и сердечную. Они имеют различное происхождение и строение. Эти ткани объединены по функциональному признаку — способности сокращаться, изменять свою длину, укорачиваться. В организме человека выделяют также мышечную ткань эктодермального происхождения (миоэпителиальные клетки желез и миоциты радужки глаза. Мышцы хорошо снабжаются кровью, которая доставляет им питательные вещества и кислород и удаляет отходы метаболизма. Приток крови к мышцам регулируется таким образом, что в каждый данный момент мышца получает ее в необходимом количестве. Все мышцы имеют самостоятельную иннервацию.
66B
В пособии подробно рассмотреныпоперечнополосатые (скелетные)
мышцы. Это мышцы, прикрепляющиеся к костям. Они обеспечивают локомоцию, с высокой скоростью сокращаются и быстро утомляются иннервируются соматической нервной системой.
67B
1.1. Классификация мышц Существуют различные классификации скелетных мышц по форме и размерам, по направлению волокон, по функции, по отношению к суставам. В настоящем пособии мы рассмотрим только те классификации скелетных мышц, которые будут необходимы для дальнейшего объяснения биомеханических особенностей работы мышц конечностей
Классификация по направлению мышечных волокон Для конечностей наиболее типичны веретенообразные и перистые мышцы. Если волокна проходят по продольной оси брюшка мышцы, такие мышцы называются веретенообразными. Если мышечные пучки расположены с одной стороны от сухожилия, к которому они прикрепляются, мышца называется одноперистой, если с двух сторон — двуперистой (рис.1.1).У
многоперистых мышц мышечные пучки подходят к сухожилию со всех сторон.
Из-за существования мышц с различным ходом мышечных волокон в анатомии, физиологии и биомеханике мышц утвердились понятия анатомического и физиологического поперечников. Анатомический поперечник площадь, соответствующая разрезу, перпендикулярному длине мышцы. Физиологический поперечник – площадь, соответствующая разрезу, перпендикулярному ходу мышечных волокон Анатомический поперечнику веретенообразной мышцы совпадает с ее физиологическим поперечником, в то время как у мышцы перистой физиологический поперечник больше анатомического. Классификация по количеству головок Некоторые мышцы имеют несколько головок. Такие мышцы называют соответственно числу головок двуглавыми, трехглавыми и т.д. рис. Рис. Типы расположения мышечных волокон 1 – веретенообразное 2 – одноперистое; 3 – двуперистое по А.Дж. Мак-Комас, 2001)
Классификация мышц по их отношению к суставам Мышцы делят на группы по их отношению к суставам. Односуставные мышцы оказывают действие на один сустав. Если мышца перекидывается через два или более суставов она называется двусуставной или
многосуставной. Возле двуосного сустава мышцы группируются соответственно двум его осям, движения (сгибание — разгибание, приведение — отведение. К шаровидному суставу, имеющему три оси движения, мышцы прилежат с нескольких сторон и действуют на него в разных направлениях. Так, например, у плечевого сустава имеются мышцы-сгибатели и разгибатели, осуществляющие движения вокруг фронтальной оси, отводящие и приводящие мышцы — вокруг сагиттальной оси и мышцы-вращатели — вокруг продольной оси. Рис. Форма мышц А – веретенообразная, Б – двуглавая, В – двубрюшная, Г – лентовидная, Д – двуперистая, Е – одноперистая.
1 – головка 2 – брюшко 3 – хвост 4 – промежуточное сухожилие
5 – сухожильная перемычка по П.К.Лысов, Д.Б.Никитюк, М.Р.Сапин, 2003)
Классификация мышц по их функции В зависимости от функции различают мышцы-синергисты и мышцы-
антагонисты. Как правило, на каждый сустав водном направлении действует две или более мышц. Такие содружественные по направлению действия мышцы называют синергистами. Мышцы, действующие на сустав в противоположном направлении (сгибатели и разгибатели, являются антагонистами Классификация мышц по особенностям прикрепления и выполняемой функции

П.Ф.Лесгафтом (1905) предложена классификация мышц в зависимости от их морфометрических характеристик (табл.
Таблица 1.1
Морфометрические характеристики сильных и ловких мышц по П.Ф.Лесгафту, 1905) Площадь прикрепления, см Тип мышц Мышцы начало прикрепление Вес, г Объем, см Длина волокна, см
Физиол. поперечник, см большая ягодичная м.
342,7 9
47,77 523,
1 515,3 19,5 25,8 четырехглавая м. бедра
274,6 1
96,86 914,
3 883,8 11,2 81,7 сильные трехглавая м. голени
215,3 1
7,45 –
– – 27,98 дельтовидная м.
14,56 10,51 249,
8 239,6 11,5 21,0 ловкие м. круговой пронатор
20,12 3,66 28,4 27,3 5,5 4,8
м. лучевой сгибатель запястьям. локтевой сгибатель запястья
12,60 0,71 27,3 26,0 4,8 5,5
П.Ф.Лесгафт различал мышцы сильные и мышцы ловкие. Он писал « мышцы по преимуществу сильные начинаются и прикрепляются к большим поверхностям, удаляясь по мере увеличения поверхности прикрепления от опоры рычага на которой он действует физиологический поперечник таких мышц относительно мал, несмотря на что они могут проявить большую силу при небольшом напряжении, почему и не так легко утомляются. Они действуют преимущественно всею своею массою и не могут производить мелких оттенков при движении силу свою они проявляют с относительно малою скоростью и состоят чаще всего из коротких мышечных волокон. Мышцы второго типа, отличающиеся ловкостью в своих действиях, начинаются и прикрепляются на небольших поверхностях, близко к опоре рычага, на который действуют физиологический поперечник их относительно велик, они действуют с большим напряжением, скорее утомляются, состоят чаще всего из длинных волокон и могут действовать отдельными своими частями, производя различные оттенки движений. Это будут мышцы, допускающие главным образом ловкие и быстрые движения С. 249-250.
68B
1.2. Макроструктура мышцы Основными структурными элементами скелетной мышцы являются поперечнополосатые мышечные волокна и соединительнотканные элементы, выполняющие в мышце вспомогательные функции.
Мышечные волокна, объединенные в пучкиформируют брюшко мышцы, переходящее в сухожилие рис. Окончания мышечных волокон специализируются в передаче силы сухожилию. Мышечные волокна по мере приближения к сухожилию значительно сужаются, и диаметр их уменьшается почти на 90 %. Сужение волокон придает брюшку мышцы его типичную веретенообразную форму. На конце каждого волокна имеются складки. Они обеспечивают распределение сократительной силы на большей площади, тем самым, снижая нагрузку на поверхность волокна. Кроме того, передача силы под углом обусловливает сдвигающую нагрузку на соседние структуры. Сухожилия состоят из плотной волокнистой соединительной ткани, богатой коллагеновыми волокнами, формируются как продолжение внутримышечных соединительнотканных элементов и вплетаются в надкостницу. Сухожилие снаружи покрыто футляром из плотной волокнистой соединительной ткани. В соединительнотканных прослойках проходят сосуды и нервы. Сухожилие мало растяжимо, обладает значительной Рис. Строение мышцы
1 – начало мышцы 2 – мышечное брюшко 3 – сухожилие 4 – прикрепление мышцы по П.К.Лысов, Д.Б.Никитюк, М.Р.Сапин, 2003) Рис. Поперечный разрез мышцы, иллюстрирующий три типа оболочки соединительной ткани АД МК2001)div
прочностью и выдерживает огромные нагрузки. Более подробно о механических свойствах сухожилия будет рассказано в третьей главе. Скелетные мышцы имеют определенные особенности прикрепления к костям. Проксимальный отдел мышцы начинается от одной кости – это начало мышцы. Дистальный конец – сухожилие – прикрепляется к другой кости – это прикрепление мышцы. При сокращении мышцы один ее конец остается неподвижным фиксированная точка, другой изменяет свое положение (подвижная точка. Иногда фиксированная и подвижная тоски меняются местами. Поперечный разрез брюшка мышцы свидетельствует о его сложной структуре рис и 1.5). Мышечные волокна покрыты соединительнотканной оболочкой – эндомизием и объединены в первичный пучок. Несколько десятков первичных пучков объединены во вторичный пучок, который покрывается перимизием. Мышечные волокна образуют мясистую часть мышцы – ее брюшко. Брюшко мышцы состоит из вторичных пучков покрытых соединительнотканной оболочкой эпимизием. Поперечное сечение пучка свидетельствует о том, что это не круга многоугольник рис и 1.5).
Фасциипредставляют собой соединительнотканные футляры для мышц. Они отделяют мышцы друг от друга, создают опору для мышцы при ее сокращении, служат местом начала для некоторых мышц.
Строение фасций зависит от функций мышц, давления, которое мышцы оказывают на фасции при своем сокращении. В тех местах, где мышцы много работают, фасции хорошо развиты, плотные, подкреплены сухожильными волокнами и по внешнему виду напоминают тонкое широкое сухожилие (широкая фасция бедра, фасция голени. Соединительная ткань мышцы обладает множеством функций.
1. В процессе развития соединительная ткань выполняет функцию каркаса (мягкого скелета мышцы, на котором фиксируются мышечные волокна. После завершения развития мышц соединительная ткань продолжает удерживать их вместе и во многом определяет структуру мышечного брюшка.
2. Свободная соединительная ткань перимизия определяет строение саркоплазматического ретикулума — сложной системы трубочек и цистерн, имеющих собственную мембранную стенку, и обеспечивает каналы для кровеносных сосудов и нервов, обслуживающих мышечные волокна. Рис. Поперечный разрез четырехглавой мышцы человека по А.Дж. Мак-Комас, 2001)

19 Соединительная ткань имеет тенденцию противостоять пассивному растяжению мышцы и обеспечивает такое распределение сил, при котором вероятность повреждения мышечных волокон сводится к минимуму. Кроме того, свойство эластичности, обусловленное эластиновыми фибриллами и коллагеновыми пучками, позволяет брюшку восстановить свою форму после устранения действия пассивных сил.
4.
Эндомизий через боковые соединения с мышечным волокном сообщает некоторую часть сократительной силы сухожилию.
На рис 1.6 представлена сложная структура мышцы и мышечного волокна.
1.3. Микроструктура мышцы Рассмотрим подробно строение основного структурного элемента мышцы – мышечного волокна.
Поперечнополосатая (скелетная) мышца образована мышечными волокнами длиной от 4 см и более и толщиной до 0,1 мм (рис ирис. Каждое волокно имеет цилиндрическую форму, покрыто оболочкой

сарколеммой и расположено параллельно друг другу. Внутри волокна находится саркоплазма Рис. Структура скелетной мышцы по А. Дж. Мак-Комас, 2001) Рис. Волокна исчерченной
(поперечнополосатой) скелетной мышечной ткани

20
Рис.1.8.Строение миофибриллы мышечного волокна. 1 — сарколемма; 2 — полоска А (диск А 3 — линия М
(мезофрагма) в середине диска А 4 — полоска 1 (диск
1); 5 — линия Z (телофрагма) в середине диска 1; 6 — митохондрия 7 — конечная цистерна 8 — саркоплазматическая сеть 9 — поперечные трубочки. по П.К.Лысов, Д.Б.Никитюк, М.Р.Сапин, 2003) цитоплазма, в которой кроме других элементов находятся
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

перейти в каталог файлов
связь с админом