MIĘŚNIE

To czynny układ narządu

ruchu- w naukach

technicznych traktowane jako

siłowniki. Ich działanie jest

przenoszone na zewnątrz

przez bierny układ narządu

ruchu - kości i stawy

Czynności mięśnia

• Statyczna- brak zmiany długości

-M

m

=M

z

• koncentryczna-

skracanie

- M

m

> M

z

• ekcentryczna -

wydłużanie

- M

m

< M

z

• Mm- moment mięśniowy

• Mz - moment zewnętrzny

Czynność statyczna

• Gdy pobudzony mięsień nie

zmienił swojej długości, a tym
samym nie zmieniła się odległość
między jego przyczepami

Mięsień działający

statycznie może spełniać

następujące funkcje

względem N.R.:

Stabilizacja

-stworzenie

stabilnej podstawy dla innych

mięśni

zrównoważenie

-utrzymanie

wzmacniająca

Czynność dynamiczna

• Koncentryczna - skurcz mięśnia
• ekscentryczna - rozkurcz mięśnia

Budowa mięśnia

makroskopowo

brzusiec

Pęczki włókien

włókno

Budowa mięśnia

mikroskopowo

włókno

włókienka

sarkomery

Miofilamenty:

aktyna i

miozyna

Teoria Huxleya

( 1954)

• skrócenie mięśnia odbywa się

poprzez wślizgiwanie się

filamentów grubych i cienkich

między siebie, a nie ich zmianę

długości.

• Wielkość napięcia ( siły skurczu)

wytwarzanego w mięśniu zależy

( proporcjonalnie) od liczby

aktywnych miozynowych mostków

poprzecznych

miozyna

aktyna

spoczynek

aktyna

miozyna

skurcz

Jednostka motoryczna

to pewna liczba włókien

mięśniowych unerwionych

przez te same włókna

nerwowe

jednostki motoryczne małych mięśni mogą

składać się z kilku włókien, a mięśni dużych

nawet z około 5000 włókien mięśniowych.

Płynne działanie każdego

mięśnia, mimo

impulsowego charakteru

bodźca nerwowego, jest

możliwe dzięki

niejednoczesnemu

pobudzeniu włókien

mięśniowych oraz

przeplataniu się jednostek

motorycznych

Elektromiografia

jest wykorzystywana jako

narzędzie diagnostyczne do

oceny przewodnictwa nerwu i

reakcji mięśniowej w chorobowo

zmienionych tkankach oraz do

identyfikacji i pomiaru

aktywności mięśni podczas

pobudzenia w statyce i

dynamice

E M G

W biomechanice istotne problemy

to:

-określenie udziałów mięśni w

danym ruchu

- koordynacji napięć między

antagonistami

- określenie rodzaju czynności

mięśni

- określenie związku między

sygnałem emg a siłą wyzwoloną

przez mięsień

Rejestrując sygnał emg z pojedynczego

włókna mięśniowego, mierzymy zmianę

potencjału elektrycznego przechodzącego

przez jego błonę

Błona komórkowa wnętrze
komórki

- 90mV

30-40mV

E M G

ELEKTROMIOGRAFIA POLEGA NA

POMIARZE I REJESTRACJI

POTENCJAŁÓW MIĘDZY DWOMA

OBSZARAMI MIĘŚNIA

ZLOKALIZOWANYCH W POBLIŻU

OBU BIEGUMÓW UŻYTYCH

ELEKTROD

E M Gram

•

to suma czasowo –

przestrzenna potencjału

czynnościowego jednostki

motorycznej podczas

pobudzenia, mierzona

specjalnymi elektrodami

• - potencjał elektrody = potencjałowi elektrycznemu

mięśnia pod elektrodą,

• Potencjał elektryczny mięśnia = suma potencjałów

generowanych przez jednostki motoryczne w pobliżu

elektrody ( udział poszczególnych składników tej sumy

zależy od odległości miejsca jej powstania

E M G

Charakteryzuje się:

-amplitudą ,

zależy od liczby wł. mięśniowych

zaangażowanych w działanie mięśnia ( w

mikrovoltach)

-częstotliwością

miara synchronizacji

pobudzenia jednostek motorycznych, u człowieka

waha się w granicach 20 –50 Hz

Prąd czynnościowy

• Kurczący się mięsień wyzwala

prądy czynnościowe. To zjawisko
elektryczne jest nieoddzielne od
skurczu mięśnia i znika, gdy
mięsień zwiotczeje .

• Obraz prądu czynnościowego

zmienia się zależnie od rodzaju
ruchu ( swobodny/z oporem,
silny/umiarkowany, szybki/wolny)

Prąd czynnościowy

• Charakteryzuje jakościowo i ilościowo

motoryczną aktywność mięśnia oraz
czas jej trwania.

• Wprowadzenie do poszczególnych

mięśni elektrod igłowych i
odprowadzenie z nich prądów
czynnościowych ( zapis na oscylografie)
pozwala dowieść, że w danym ruchu
bierze udział ten czy inny mięsień
( mięśnie), które generują prąd
czynnościowy.

Hirschberg i Abramsen

(1950)

wyróżnienie

• 1. Potencjału wł.mięśniowego lub

fibrylacji z dwufazowymi lub
jednofazowymi szczytami o
amplitudzie 50-1000mcV i czasem
trwania wyładowania do 3 pascali,
co jest patognomiczne dla mięśni
odnerwionych i które to zjawisko
narasta progresyjnie po
odnerwieniu

• 2. Potencjału fascykulacji, która

jest spontanicznym skurczem
jednostki motorycznej,
sporadycznym z mniej lub bardziej
nieregularną przerwą, z czasem
trwania załamków krzywej 5 – 10
pascali o amplitudzie 100-150mcV.
Zwykły czas trwania fascykulacji
wynosi 10s-2 min. Szybsze
fascykulacje obserwuje się w
porażeniach po chorobie Heinego-
Medina

• 3.potencjału w dystrofii miogennej,

który ma średni lub niski woltaż, a
który także spostrzega się w
mięśniu w stanie reinerwacji;

• 4.potencjału interferencyjnego,

który przy zapisach
wielokanałowych uzyskuje się z
różnych pól normalnego mięśnia, a
także w skurczu, drżeniach i
sztywności mięśni. Amplituda tutaj
jest duża , a częstotliwość 3-5 sek.

elektrodiagnostyka

• Mięsień zdrowy nie przejawia w spoczynku

żadnej aktywności elektrycznej. W czasie
dowolnego skurczu pojawia się
wysokonapięciowa czynność elektryczna,
będąca sumą wyładowań wielu jednostek
motorycznych

_

ZAPIS

INTERFERENCYJNY

• Odnerwiony mięsień jest źródłem

spontanicznych wyładowań o niskiej
amplitudzie i dużej częstotliwości –

ZAPIS

DENERWACYJNY

• Badanie EMG jest użyteczne przy

ocenie powrotu czynności po
rekonstrukcji nerwu lub
uszkodzeniu jego aksonu

WIĄZKOWE POTENCJAŁY
REINERWACYJNE

CHRONAKSJA

• Ocena reakcji mięśni na

pobudzenie elektryczne,
zewnętrzne ( nie nerwowe)

• REOBAZA –najmniejszy prąd

elektryczny wywołujący skurcz
danego mięśnia.

• W badaniach stosuje się prąd o

natężeniu dwukrotnie większym
(

podwójna reobaza)

i mierzy się

chronaksję

( czas podwójnej reobazy)

Chronaksja

• - jest różna dła różnych mięśni
• Waha się wokół 0,0005 s

( 0,5pascala)

• Zależy od wieku

( u noworotków jest 10-

krotnie większa niż u dorosłych)

• W mięśniach spastycznych jest

normalna lub przyśpieszona

Kurczliwość mięśnia a

długość

• Odpowiedzialne za szybkość – dłuższe i

słabsze

( półbłoniasty i półścięgnisty)

• Odpowiedzialne za siłę – krótsze,

silniejsze

( dwugłowy uda)

Transplatacja ścięgien mięśni

Wydajność mięśnia jest odwrotnością

amplitudy

. Im większa różnica między

pozycjami krańcowymi mięśnia w relacji

do jego długości naturalnej, tym

większa amplituda. Im mniejsza

amplituda – mięsień silniejszy

( większa

wydajność )

Powięź, więzadło, ścięgno

• 1.wytrzymałość na rozciąganie

powięzi wynosi ( wg Gratza)
4,92kg/mm2 przekroju
poprzecznego

• Granice bezpieczeństwa wynoszą

1,4kg/mm2, co odpowiada 1/3 siły
powodującej pęknięcie lub 9 kg dla
pasma o p.p 6,5mm2 ( Steindler)

• 2.stałe wydłużanie powięzi wynika

z nadmiernego oraz nadmiernie

długiego obciążenia

• 3.więzadła znacznie

obciążone

( dzięki wł. elastycznym)

stają

się bardziej wytrzymałe. Wydłużają

się jednak przy długotrwałym

obciążeniu

• 4.fizyczne własności ścięgien są

podobne do wł.powięzi. Ich

wytrzymałość 3,5-4,2 kg/mm2

p.p.,a granica bezpieczeństwa

9kg / 6,5mm2p.p

5. Ścięgna ulegają wcześnie

zwyrodnieniu z przyczyn
krążeniowych

6. młodzi – złamania awulsyjne
dorośli - zerwania

Podział sił działających na

układ ruchu człowieka

siły zewnętrzne

:

przyciąganie ziemskie,partner/przeciwnik, wiatr, prąd

wody, tarcie, reakcja podłoża

siły wewntętrzne

:

siły wytwarzane przez mięśnie,bezwładność, opór

tkanek biernych

siły czynne:

siły pobudzonych mięśni, przyciąganie ziemskie,

partner/przeciwnik, wiatr, prąd wody

siły bierne

:

reakcja podłoża, tarcie, opór wody i powietrza, opór

tkanek biernych, bezwładność, siły bierne mięśni

S I Ł A

• BEZWZGLĘDNA – w

rzeczywistości moment siły
wyrażana jest w niutonometrach
[Nm]

taki jest dostępny pomiarom nieinwazyjnym

grupy mięśni

• WZGLĘDNA –moment siły

bezwzględnej w przeliczeniu na
masę ciała [Nm/kg]

• Większa masa – większa siła

S I Ł A

• Przekrój fizjologiczny mięśnia –

pow.przekroju poprzecznego

wszystkich jego włókien

• Siła właściwa – to wartość siły

mięśnia przypadająca na jednostkę

powierzchni przekroju

fizjologicznego.

• Jej wartość jest stała = 30 N/cm2

Pierzastość mięśnia

• Połączenie części mięśniowej ze

ścięgnistą mięśnia pod pewnym

kątem ( 5 – 15 stopni)

• - m .płaszczkowaty 20-30stopni

• F

t

= F

m

cos&

Siła skurczu sumaryczna siła skurczu

wł.mięśniowych

przekazana na ścięgno

Z dwóch mięśni:

pierzastego i obłego, o

tym samym obwodzie,

pierzasty ma większy

przekrój fizjologiczny.

Przekrój wzrasta wraz ze

wzrostem kąta

pierzastości

Z dwóch mięśni:

pierzastego i obłego, o

tym samym obwodzie,

mięsień pierzasty rozwija

większą siłę.

Im większy kąt

pierzastości tym mniejsza

jest jego składowa

użyteczna działająca

wzdłuż długiej osi.

Siła mięśnia w funkcji

jego długości

• Sarkomer wyzwala największą siłę

przy długości wyjściowej,
wynoszącej od 2 do
2,25mikrometrów.

• Wydłużony lub skrócony traci na

zdolności do wyzwalania siły.

Siła mięśnia pochodząca

od elementów kurczliwych

jest największa w

pośrednim stanie jego

długości ( długości

spoczynkowej).

Gdy uwzględnimy ponadto udział

elementów sprężystych, to

największą siłą dysponuje mięsień

częściowo

wydłużony

.

Prędkość skracania się

sarkomeru jest stała i dla

mięśnia człowieka wynosi

średnio 6mikrom/sek.

(0.000006m/s)

Zależność prędkości

skracania się mięśnia od

jego długości i kąta

pierzastości:

im mięsień dłuższy, tym większa

prędkość skracania się

im większy kąt pierzastości, tym

większe straty prędkości skracania

się ( względem jego długiej osi )

Istnieje dodatni związek

między częstotliwością

impulsów pobudzenia a

wartością siły wyzwalanej

przez mięsień,

szczególnie w działaniu

izometrycznym

Maksymalna częstotliwość

potencjału

czynnościowego w

mięśniu wynosi

40 – 50 Hz

Opóźnienie

elektromechaniczne

( EMD) – to czas między

pojawieniem się

aktywności elektrycznej a

początkiem wyzwalania

siły przez mięsień.

Dla mięśni szkieletowych wynosi ono

od

0,03 do 0,06 s

Wartość siły rozwijanej

przez mięsień jest zależna

od prędkości jego

skracania.

W przybliżeniu jest

odwrotnie proporcjonalna.

ENERGISA SPRĘŻYSTOŚCI.

Są dwie główne składowe

siły mięśniowej: czynna i

bierna (

wiąże się z budowa mięśnia

oraz właściwościami fizycznymi tkanek

stanowiących

budulec:tk.ścięgnista,powięzie i

ścięgna oraz włókna mięśniowe –

ZESPÓŁ MIĘŚNIOWO-ŚCIĘGNOWY

MTU)

Do odkształcenia mięśnia

konieczne jest użycie pewnej

siły.

Będzie się utrzymywać dopóki

ta siła działa. Po jej usunięciu

mięsień powróci do

poprzedniego kształtu

( odkształcenie sprężyste)

( mięśnie, ścięgna, więzadła – ścięgno może

wydłużyć się o 4% długości początkowej)

Element

energ
ia

siła

siła

energia

SPRĘŻYSTOŚĆ

WŁASNOŚĆ CIAŁ

MAKROSKOPOWYCH,

POLEGAJĄCA NA

ODZYSKIWANIU PIERWOTNYCH

KSZTAŁTÓW I OBJĘTOŚCI PO

USTANIU DZIAŁAŃ

MECHANICZNYCH ( sił), które

to odkształcenie wywołały)

Miara ilościową własności

sprężystych ciał jest

SZTYWNOŚĆ

( k)

jest to stosunek wartości przyczyny

wywołującej odkształcenie ( siła, moment

siły

F

) do ilościowej miary odkształcenia

( wydłużenie, ugięcie -

l

)

K = F/l

PODATNOŚĆ

( C)

to odwrotność sztywności

( mięsień naprężony ma większą

sztywność i zdolność do gromadzenia

energii , mięsień rozluźniony ma większą

podatność)

C = l/F

WYKORZYSTANIE ENERGII

SPRĘŻYSTOŚCI W RUCHACH

pobudzony

mięsień rozciągany bezpośrednio

przed skurczem wykona większą pracę

mechaniczną w fazie skracania niż gdy

skracanie rozpoczyna się z pozycji statycznej.

Elementy techniki ruchu

sprzyjające wykorzystaniu

energii sprężystości

cechy techniki ruchu zwiększające jego

efektywność

1. Czas zmiany kierunku

ruchu

(

mięsień to nie idealna sprężyna)

2. Zakres i prędkość rozciągania

mięśni

(prędkość prostowania większa w
cyklu rociągn..-skrurcz)

3.wielkość obciążenie mięśni w

fazie rozciągania

( zeskoki w głąb)