Anna Szymon gr 20

Temat: Aparat ruchu - czynność mięśni statyczna i dynamiczna, struktura, siła mięśni.

Rola i funkcje układu mięśniowego

Mięśnie są „silnikami” napędzającymi biomechanizmy. Jakikolwiek ruch charakteryzujący dany biomechanizm jest możliwy tylko i wyłącznie dzięki mięśniom, które są przyczepione do członów (kości) par biokinematycznych, składających się na łańcuch biokinematyczny.

Formy pracy mięśniowej

Praca mięśniowa nie zawsze prowadzi do ruchu, a co za tym idzie do wykonania pracy w sensie fizycznym - pracy użytecznej.

Praca użyteczna występuje, kiedy jest użyta w celu przemieszczenia ciała człowieka lub ciał obcych. Duża ilość pracy mięśni szkieletowych zużywana jest na stabilizację ciała i ruchy oddechowe.

W związku z powyższym pracę mięśniową dzieli się na dwie zasadnicze formy: statyczną i dynamiczną.

• Praca statyczna oparta jest na skurczu izometrycznym - czyli takim, w którym długość mięśnia przy wzrastającym napięciu jest stała. Wyróżnia się trzy odmiany pracy statycznej:

1. Utrzymującą - gdy aktywność mięśni skierowana jest na utrzymywanie określonego położenia części ciała wobec sił przeciwstawnych (najczęściej siły ciężkości), wywołujących momenty obrotowe w stawach.

W trakcie wykonywania przez mięśnie tego rodzaju pracy części ciała znajdują się z reguły w innych położeniach niż naturalne pozycje bezruchu, jakie przyjmuje człowiek (stanie, leżenie, siedzenie). Przykładem jest niesienie ciężaru przed sobą na ugiętych kończynach.

2. Ustalającą (stabilizującą) - gdy człowiek znajduje się w naturalnej pozycji bezruchu, położenie stabilizowanych części ciała jest z reguły pionowe i nie występują jawne momenty obrotowe wywołane przez siłę ciężkości, a wręcz przeciwnie - mięśnie mają za zadanie przeciwdziałać położeniom ciała, w których momenty obrotowe mogłyby wystąpić.

Czyli: praca mięśniowa ustalająca polega na ciągłym niwelowaniu odchyleń części ciała od pionu.

3. Wzmacniającą - gdy na stawy działają siły rozciągające, praca mięśni polega na wzmocnieniu działania torebek, więzadeł i ścięgien tak, by nie doszło do ich uszkodzenia. Np. podczas niesienia ciężaru w opuszczonej w dół kończynie górnej.

Pracę statyczną należy odróżnić od tonusu mięśniowego.

Tonus mięśniowy - stałe, równomierne napięcie normalnego mięśnia w okresie jego spoczynku; skłonność do nieustannej pracy. Tonus mięśniowy podtrzymywany jest przez OUN, zużywa minimalną ilość energii, stanowi pozycję wyjściową do wydajnego skurczu mięśnia. Prawidłowy tonus jest cechą charakterystyczną tylko zdrowego, prawidłowo funkcjonującego mięśnia.

Tym, co odróżnia tonus od pracy statycznej jest to, że praca statyczna znajduje się pod kontrolą świadomości, podczas gdy toniczne napięcie mięśni występuje zarówno we śnie, jak i na jawie, i nie ma nad nim bezpośredniej kontroli. Zarówno praca statyczna, jak i tonus mięśniowy nie wywołują ruchu, ale znoszą działanie sił grawitacji.

• Praca dynamiczna oparta jest na zmianach długości mięśnia - zwykle na skurczach auksotonicznych, czyli takich, w których dochodzi do zmiany napięcia mięśniowego równocześnie ze zmianą długości mięśni. W zależności od kierunku zmiany długości mięśnia rozróżnia się:

1. Pracę koncentryczną (skracanie mięśnia) - zbliża ona przyczepy kurczących się mięśni do siebie. Jeśli obciążenie jest mniejsze niż siła skurczu, mięsień skraca się, powodując ruch w stawie zgodny z kierunkiem siły mięśniowej.

2. Pracę ekscentryczną (wydłużanie mięśnia) - punkty przytwierdzenia mięśnia oddalają się od siebie. Gdy obciążenie mięśnia przekracza wielkość generowanej przez niego siły, mięsień jest rozciągany, a siła skurczu zwiększa tylko opory ruchu. W ten sposób włókna mięśniowe wydłużają się, gdy kontrolują ruch kończyny. Skurcz ekscentryczny mięśni wykorzystywany jest do absorbowania i rozpraszania nadmiaru energii kinetycznej w celu zabezpieczenia stawów przed przeciążeniem.

Istotne znaczenie ma fakt, że w czasie skurczu ekscentrycznego w mięśniu mogą powstawać znaczne naprężenia, więc przy nadmiernym obciążeniu taki mięsień jest bardziej narażony na zerwanie lub rozdarcie.

Poza wspomnianymi skurczami izometrycznymi i auksotonicznymi wyróżnia się skurcze izotoniczne, podczas których mięsień utrzymuje stałe napięcie, a jego długość ulega zmianie. Skurcz ten występuje jednak niezwykle rzadko w warunkach zwykłej aktywności.

W większości naturalnych ruchów człowieka można obserwować równocześnie wszystkie wymienione odmiany pracy mięśniowej. Jedynie kiedy staramy się przyjąć pozycję nieruchomą, mamy do czynienia głównie z pracą stabilizującą. Ale już kiedy człowiek ruszy się z miejsca, występuje zarówno praca dynamiczna mięśni kończyn, jak i stabilizująca mięśni tułowia i karku.

O ile praca statyczna może w zasadzie występować niezależnie, to praca dynamiczna zawsze musi być wspomagana pracą statyczną stabilizującą tułów i głowę.

Struktura mięśnia szkieletowego

Mięsień ma określoną organizację hierarchiczną, która powoduje, że pełnione przez niego funkcje biomechaniczne wykonywane są w sposób optymalny. W największym uproszczeniu w strukturze mięśnia można wydzielić dwa typy elementów:

• czynne - białka mające zdolność kurczenia się pod wpływem impulsów nerwowych (miozyna i aktyna)

• bierne - tkanka łączna nadająca mięśniom określony kształt i zawartość

Struktury czynne i bierne zorganizowane są w zespoły funkcjonalne, takie jak np. włókno mięśniowe czy jednostka ruchowa. Włókna mięśniowe są pogrupowane w pierwotne pęczki mięśniowe, zespolone luźną tkanką łączną - śródmięsną. Pęczki mięśniowe wiąże tkanka łączna wiotka - omięsna wewnętrzna. W większych mięśniach można wyróżnić jeszcze omięsną zewnętrzną, tworzącą grubsze przegrody. Całość otacza błona zwana namięsną, a ta otoczona jest zwykle z zewnątrz łącznotkankową błoną - powięzią.

Siła

Z punktu widzenia biomechaniki siła to przyczyna zmiany warunków ruchu całego ciała człowieka lub jego części. Siła jest wektorową wielkością fizyczną.

W przypadku człowieka, podstawowymi siłami wewnętrznymi aktywnymi działającymi na jego aparat ruchu są siła ciężkości poszczególnych części ciała i siła skurczu mięśniowego.

Skurcz mięśniowy jest wynikiem przyciągania się nitek miozyny i aktyny kosztem energii zmagazynowanej w ATP. Poszczególne komórki mięśniowe są połączone w anatomiczne zespoły, tworzące funkcjonalne jednostki motoryczne, czyli zespoły włókien mięśniowych unerwianych przez tę samą komórkę nerwową, przez co wspólnie pobudzanych i jednocześnie pracujących (kurczących się).

Siła skurczu mięśniowego

Dzięki niej możliwe są ruchy w stawach, choć powstanie skurczu mięśniowego nie jest warunkiem do tego wystarczającym. Drugim koniecznym warunkiem jest możliwość przeniesienia siły za pomocą dźwigni kostnych i powstanie momentu obrotowego.

Siła skurczu mięśniowego jest siłą wewnętrzną, gdyż sama nie może wpłynąć na położenie środka masy ciała człowieka. Aby nastąpiła zmiana położenia środka ciężkości masy, musi nastąpić reakcja jakiegoś innego ciała na siłę skurczu mięśniowego. Powstanie wtedy zewnętrzna siła reakcji, która może zmienić położenie środka masy.

Bezwzględna siła skurczu mięśniowego

Całkowita siła skurczu mięśniowego zależy od liczby pobudzonych jednocześnie jednostek motorycznych i wynosi średnio 30-40 N/cm² przekroju fizjologicznego mięśnia. Wartość ta to bezwzględna siła skurczu mięśniowego.

Absolutna siła mięśniowa

Termin używany do wykazania maksymalnego napięcia mięśnia, jakie może on wyprodukować na jednostkę fizjologicznego przekroju poprzecznego.

Wynosi ona 3-4 kg/cm² przekroju poprzecznego, najczęściej 3,6 kg/cm² tego przekroju (Brunström, 1975).

Linia działania siły mięśnia

To linia prosta, oznaczająca kierunek, w jakim mięsień działa podczas swojego skurczu.

Gdy mięsień w całym swym przebiegu zachowuje kierunek prostolinijny, otrzymujemy ją łącząc linią prostą środek powierzchni przyczepu początkowego ze środkiem powierzchni przyczepu końcowego.

Jeśli jednak mięsień (lub jego ścięgno) zbacza ze swej prostej drogi owijając się np. o wyrostek kostny, linia działania siły mięśnia przebiega bezpośrednio między przyczepem końcowym a przykładowym wyrostkiem i tylko ta część decyduje o kierunku działania mięśnia.

Bibliografia:

• Bochenek Adam, Anatomia człowieka Tom I: Anatomia ogólna, kości, stawy i więzadła, mięśnie, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2006

• Zagrobelny Zdzisław, Woźniewski Marek, Biomechanika kliniczna, Wydawnictwo AWF, Wrocław 1992

• Nowak Leszek, Biomechanika dla studiów licencjackich, Wydawnictwo Uczelniane Wszechnica Świętokrzyska, Kielce 2005

• Nowak Leszek, Materiały do zajęć z biomechaniki (dla studiów licencjackich), Wydawnictwo Uczelniane Wszechnica Świętokrzyska, Kielce 1998

• Błaszczyk Janusz Wiesław, Biomechanika kliniczna. Podręcznik dla studentów medycyny i fizjoterapii, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2004

• Dega Wiktor, Ortopedia i rehabilitacja Tom I, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1983

---