Analiza biomechaniczna

mięśni

i łańcuchów powięziowych

Maja Bełch

Sonia Kulik

Alina Warzecha

Mięśnie szkieletowe:

struktura mikroskopowa i

makroskopowa

• Mięsień szkieletowy, zwany też poprzecznie

prążkowanym, którego zachowanie zależy od

naszej woli, należy do czynnego układu ruchu

człowieka i jest zdolny do wyzwolenia siły oraz

wykonania pracy mechanicznej.

• Mięsień jest pokryty stosunkowo grubą tkanką

łączną omięsną zewnętrzną (epimysium), nieco

cieńszą warstwą tej tkanki – omięsna wewnętrzną

(perimysium), otacza każdy pęczek włókien

mięśniowych.

• Obie warstwy omięsnej zawierają włókna

kolagenowe oraz sprężyste, które przechodzą w

warstwę śródmięsną – endomysium otaczającą

pojedyncze włókno mięśniowe.

• Cytoplazmatyczna błona komórkowa, otaczająca

zespół włókienek składających się na włókno
mięśniowe nazywa się sarkolemą. Specyficzną
rolą sarkolemy jest przenoszenie pobudzenia.

• Tkanki łączne, stanowiące otoczki poszczególnych

elementów czynnych mięśnia, wraz ze ścięgnem
stanowią jego elementy bierne i mają znaczenie
w przenoszeniu siły mięśnia.

Podstawowym składnikiem mięśnia jest

wielojądrowe włókno mięśniowe!

• Brzusiec jest zbudowany z włókien mięśniowych

otoczonych powięzią przechodzącą w ścięgna,
które przyczepiają się do kości.
Ścięgna rozpostarte między kością (powierzchnią
przyczepu) a brzuścem przenoszą siłę
pobudzonych włókien mięśniowych na kości.
Ze względu na szeregowe położenia ścięgien
wobec włókien mięśniowych przenoszą one taką
siłę, jaką wyzwala mięsień.

• Każde włókno mięśniowe składa się z włókienek,

które są nitkami kurczliwego białka. Długość
włókien wynosi od kilku milimetrów do
kilkudziesięciu centymetrów a ich grubość nie
przekracza 0,1 mm; włókienko zaś jest
zbudowane z szeregowo ułożonych segmentów,
zwanych sarkomerami.

• Sarkomer jest jednostka kurczliwą włókna

mięśniowego każdy z nich ma taka sama długość
i tę samą siłę skurczu.

Sarkomer składa się z miofilamentów (zwanych
też nitkami): cienkich, zbudowanych z aktyny, i
dwukrotnie grubszych, zbudowanych z miozyny.
Te ostatnie podzielone są na pół tzw. linią Z.
Dodatkową cechą budowy nitki miozyny są
spiralnie na niej rozmieszczone zgrubienia,
zwane mostkami. W trakcie skurczu nitki te
przesuwają się względem siebie, łącząc się –
jakby podciągają – za pomocą owych mostków.
Układ ten nie jest jednak płaski lecz
heksagonalny (sześciokątny)
Wokół spiralnie ułożonych zgrubień – mostów
miozynowych – przesuwają się nitki aktyny i cały
układ skręca się co daje w końcu efekt skracania
się sarkomeru (Ślizgowa teoria skurczu mięśnia)

Ułożone szeregowo sarkomery, kurcząc się,
powodują skrócenie włókna mięśniowego, a co
za tym idzie całego mięśnia. Wraz z
pobudzeniem mięśnia i skracaniem sarkomeru
zbliżają się do siebie linie Z, nitki aktyny wsuwają
się miedzy nitki miozyny i znikają sfery I oraz H.

Rys.1. Części składowe budowy mięśnia (od struktury

makro do mikro i od elementów czynnych do biernych)

Rys.2. Sarkomer – odcinek wydzielony liniami Z. Schemet

podłużnego przekroju włókienek mięśniowych: grubych

miozynowych i cienkich – aktynowych

Rys.3. Zmiana długości sarkomeru: od stanu

maksymalnego rozciagnięcia (1), przez stan naturalnej

długości (2) do maksymalnego skrócenia (3)

FUNKCJE MIĘŚNI

• Mięśnie w organizmie człowieka spełniają pięć

podstawowych funkcji umożliwiających:

1. motorykę,
2. przepływ płynów ciała,
3. regulację ilości płynów w organizmie,
4. prawidłową postawę (mięśnie antygrawitacyjne),
5. termogenezę (wytwarzanie ciepła w organizmie).

FUNKCJE MIĘŚNI

•

Przykładowa funkcja mięśni brzucha

•

Funkcja stabilizująca mięśni brzucha:

•

Razem z mięśniami grzbietu, mięśnie brzucha pełnią

funkcję stabilizującą, pozwalając nam utrzymać

postawę wyprostowaną. Są to mięśnie

antagonistyczne w stosunku do mięśni grzbietu.

•

Funkcja motoryczna mięśni brzucha:
Funkcja motoryczna mięśni brzucha wynika niejako z

jej funkcji stabilizującej. Mięśnie brzucha umożliwiają

nam wykonywanie bardzo dużej ilości ruchów.

1.

unoszenie tułowia z pozycji leżącej do siedzącej.

2.

wykonywanie ruchów skrętnych tułowia.

3.

wykonywanie ruchów biodrami.
Kiedy następnym razem wstaniesz z łóżka,

zrobisz to wykorzystując między innymi mięśnie

brzucha. Jeśli w kinie obkręcisz się, żeby zobaczyć,

kto szeleści torebką – również wykorzystasz mięśnie

brzucha. Zabawa z hula-hop jest możliwa w dużej

mierze dzięki mięśniom brzucha.

FUNKCJE MIĘŚNI

• Funkcja ochronna mięśni brzucha:

•

Mięśnie brzucha, wraz z żebrami, osłaniają organy

wewnętrzne oraz utrzymują je wewnątrz jamy

ciała.

•

Chronią delikatne organy wewnętrzne przed

urazami zewnętrznymi.

Kiedy następnym razem ktoś strzeli Cię podczas

zabawy piłką w brzuch, Twoje jelita będą

bezpieczne właśnie dzięki mięśniom brzucha.

• Funkcje wspomagające mięśni brzucha:
Mięśnie brzucha pełnią wiele funkcji
wspomagających w organizmie.
Dzięki napinaniu się i rozkurczaniu
umożliwiają przebieg wielu funkcji
fizjologicznych organizmu, takich
jak oddychanie, wydalanie,
poród czy nawet mowa.

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

•

Skurcz mięśnia definiuje się jako zmianę długości lub

napięcia mięśnia pod wpływem mechanicznej siły. Zmiana

długości mięśnia to wszelakie ruchy np. uginanie kończyny

górnej w stawie łokciowym, natomiast zmiana napięcia

mięśniowego to np. trzymanie nieruchomo odwodzonego

do kąta prostego ramienia.

•

Wyróżniamy skurcze:

•

Ze względu na zmiany napięcia i długości mięśnia:

1.

skurcz izotoniczny

2.

skurcz izometryczny

3.

skurcz auksotoniczny
Ze względu na częstotliwość pobudzeń:

1) skurcz pojedynczy

ﮀ

2) skurcz tężcowy niezupełny

艔

3) skurcz tężcowy zupełny

• Praca izotoniczna zmienia się długość mięśnia, a

jego napięcie jest stałe (przyczepy mięśnia zbliżają

się do siebie przy stałym napięciu). Dzieli się na:

• Pracę koncentryczną w której dochodzi do

zbliżania sie do siebie przyczepów, a tym samym

również skracania mięśni. Przykładem tego jest

praca mięśni przeciwko sile grawitacji.

• Praca ekscentryczna w której dochodzi do

oddalania sie przyczepów mięśniowych,

jednocześnie wydłużania sie mięśni. Przykładem

tego jest praca mięśni polegająca na powolnym

„opuszczaniu”.

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

• Praca izometryczna gdzie przyczepy są ustalone (nie

zbliżają się do siebie) przez cały czas trwania skurczu, a
przykładem tego jest utrzymywanie wybranej pozycji
przeciwko sile grawitacji.

• Praca auksotoniczna mieszana, zmienia się długość i

napięcie mięśnia.

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

• Skurcz pojedynczy mięśnia:



jest to skurcz wywołany przez pojedynczy bodziec
(impuls nerwowy lub elektryczny).



Trwa od kilku do kilkudziesięciu milisekund. Po skurczu
mięsień powraca do normy, czyli następuje jego
rozkurcz.



Odstępy między kolejnymi impulsami są duże, większe
niż czas trwania całego pojedynczego skurczu.

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

• Skurcz tężcowy niezupełny



występuje, gdy pobudzenie mięśnia następuje w

odstępach dłuższych niż trwa skurcz pojedynczy.



pozwala to na częściowy rozkurcz mięśnia

pomiędzy bodźcami.

• Skurcz tężcowy zupełny



występuje, gdy bodźce pobudzają mięsień w

odstępach czasu krótszych niż trwa skurcz

pojedynczy, czyli zanim rozpocznie się rozkurcz.



mięsień cały czas jest w okresie skurczu.

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

• Mięśnie nigdy nie pracują w pojedynkę. Każdy

ruch wywołany jest przez współpracujące ze

sobą grupy mięśniowe. Z uwagi na charakter

współdziałania wyróżniamy:

• Mięśnie agonistyczne (jednakowego

działania) - pracując jednakowo, razem lub

pojedynczo, wywołują ten sam ruch,

wypadkowa siła grupy antagonistów jest równa

sumie sił składowych, np. mm. proste brzucha

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

• Mięśnie synergistyczne (wspólnego działania) - posiadają

różne funkcje, ale tylko ich wspólne działanie wywołuje
określony ruch. Wypadkowa siła grupy synergistów zależy
od kierunku i wielkości sił składowych. W takich
przypadkach mięśnie (np. przednia i tylnia część m.
naramiennego, zginacze i prostowniki promieniowe
nadgarstka w ruchu odwiedzenia promieniowego ręki)
przyczepiają się do ręki w taki sposób, że ciągną ja pod
kątem w stosunku do siebie

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

• Mięśnie antagonistyczne (przeciwnego działania)

- mają całkowicie przeciwne kierunki działania. Jeżeli

jedne z nich się rozciągają, to drugie skracają.

Jednakże mięśnie antagonistyczne wbrew swojej

nazwie działają zespołowo, bo tylko wzajemne

równoważenie napięcia pozwala na uzyskanie

pożądanego położenia części ciała (inaczej mówiąc

trudno byłoby zatrzymać ruch w pożądanym miejscu

i uzyskać konkretne ułożenie części ciała, gdyby nie

włączyły się do ruchu mięśnie antagonistyczne).

Jeżeli zauważymy, że mięsień napinający się może

ciągnąć daną część ciała tylko w swoją stronę, to

wiadomym jest, że taki mechanizm wymaga

regulacji poprzez hamowanie (mięśniami

przeciwnego działania).

• Praca jednego mięśnia nie ogranicza się do kilku

opisanych ruchów, ponieważ te znane z anatomii są
najczęściej przykładami pracy koncentrycznej. Jeśli
jednak weźmiemy pod uwagę skurcz ekscentryczny
działającego mięśnia (hamująca praca antagonistów), to
okazuje się, że dany mięsień może wykonywać znacznie
więcej ruchów.

RODZAJE PRACY MIĘŚNIOWEJ

MIĘŚNIE TONICZNE I FAZOWE

• W organizmie człowieka mięśnie

toniczne i fazowe nie występują w
postaci „czystej”, najczęściej mają
one postać mieszaną. Ze względu
na ich strukturę oraz funkcję
określonym grupą mięśniowym
można przypisać bardziej toniczny
bądź fazowy charakter.

MIĘŚNIE TONICZNE- POSTURALNE

• Mięśnie wolno reagujące
• Przewaga włókien wolnokurczliwych (ST)
• Podstawowa funkcja statyczna
• Dobrze ukrwione
• Spore zapotrzebowanie na tlen
• Energię do skurczu czerpią z procesów oksydacyjnych

kwasów tłuszczowych

• Mają niższy próg pobudliwości
• Wolniej się męczą
• Wolniej ulegają zanikom

• Przykład mięśni tonicznych w obrębie tułowia: mm.

międzykolcowe,m. czworoboczny, m. dźwigacz

łopatki, m. mostkowo-obojczykowo-sutkowy, m.

piersiowy większy, m.najdłuższy grzbietu,

m.czworoboczny lędźwi,

• Przykładowe mięśnie toniczne w obrębie kończyn i

obu obręczy: m. dwugłowy ramienia, m. biodrowo-

lędźwiowy, m.prosty uda, m. napinacz powięzi

szerokiej, m. dwugłowy uda, m. półścięgnisty, m.

półbłoniast, m. przywodziciel długi, m.

przywodziciel wielki, m. przywodziciel krótki, m.

smukły, m. gruszkowaty, m. brzuchaty łydki, m.

płaszczkowaty.

MIĘŚNIE TONICZNE- POSTURALNE

MIĘŚNIE FAZOWE-RUCHOWE

• Podstawowa funkcja ruchowa
• Szybko się męczą (już po kilku skurczach)
• Wysoki próg pobudliwości
• Przewaga włókien szybkokurczliwych (FT)
• Gorzej ukrwione
• Potrzebną do skurczu energię czerpią z anaerobowego

procesu glikolizy mleczanowej , z szybkim odkładaniem
się w nich kwasu mlekowego.

• Szybko ulegają zanikom

MIĘŚNIE FAZOWE-RUCHOWE

• Przykładowe mięśnie fazowe w obrębie tułowia:

m. prosty brzucha, m. skośny zewnętrzny i

wewnętrzny brzucha, m. zębaty przedni, m.

czworoboczny, m. równoległoboczny, m.

wielodzielny, m. półkolcowy, m. piersiowy

większy, m. prostownik grzbietu.

• Przykładowe mięśnie fazowe w obrębie kończyn i

obu obręczy: m. trójgłowy ramienia, m.

pośladkowy wielki,średni i mniejszy, m.

czworogłowy uda, m. piszczelowy przedni, m.

strzałkowy długi, m. strzałkowy krótki.

BIOMECHANICZNY WPŁYW MIĘŚNI NA SYSTEM KOSTNY.

• Mięśnie, pracując w zespołach przeciwstawnych pełnią

kilka funkcji działając na kość:

• Pokonują bierny opór antagonistów (jest to proces

niezbędny, ponieważ pojedynczy mięsień rozwija w

czasie skurczu względnie dużą składową stabilizująca

swej siły, sam nie może ustabilizować stawu. Aby tego

dokonać, jego własna składowa obrotowa siły musi ulec

stłumieniu lub zahamowaniu na co pozwala działanie

mięśni antagonistycznych)

• Pokonują ciężar ciała lub jego segmentu

• Pokonują tarcie oraz siły zewnętrzne działając na

organizm

BIOMECHANICZNY WPŁYW MIĘŚNI NA SYSTEM KOSTNY.

• Ograniczają działanie łańcucha kinematycznego

• Rozpraszają nadmiar energii działającej na układ ruchu.

• Doskonałe właściwości lepko – sprężyste sprawiają, że

mięsień w czasie rozciągania jest w stanie pochłonąć i

rozproszyć znaczne ilości energii kinetycznej. Pozwala to

na amortyzację wstrząsów, które mogły by być

czynnikiem wpływającym na przeciążenie stawów oraz

kości podczas realizacji danego ruchu np. schodzenia ze

schodów.

• Neutralizują siły kompresyjne i naprężające (gdy ciało

znajduje się w pozycji statycznej działająca siła

grawitacji wpływa na wygięcie kości,mięśnie temu

przeciwdziałają)

FIZJOLOGICZNY WPŁYW MIĘŚNI NA SYSTEM KOSTNY.

• Szkielet kostny stanowi dla układu mięśniowego

system dźwigni, dzięki któremu siła wyzwalana

przez mięśnie jest przenoszona na struktury

zewnętrzne szkieletu. Pozwala to na aktywność

ruchową, która jest źródłem bodźców

mechanicznych. W wyniku pracy mięśni

dochodzi do powstawania obciążeń

mechanicznych, które prowadzą do funkcjonalnej

przebudowy kości (prawo Wolffa) oraz są

istotnym czynnikiem gojenia się złamań,

• Prawo Delpecha-Wolffa - prawo dotyczące prawidłowego

wzrostu kości, który może nastąpić jedynie pod warunkiem

działania równomiernie rozłożonych sił nacisku i pociągania.

Nacisk zbyt duży na kość powoduje zatrzymanie jej wzrostu (jest

to m.in. jeden z powodów progresji skolioz

PODZIAŁ WG. G. WAJSFLOGA

• I układ odniesienia:

• Mięśnie krótkie, mające oba przyczepy w

obrębie kręgosłupa i działające bezpośrednio na

segmenty ruchowe kręgosłupa.

• II układ odniesienia:

• Długie mięśnie grzbietu, działające na

kręgosłup bezpośrednio lub pośrednio.

• III układ odniesienia:

Mięśnie działające na kręgosłup i kończyny, są to

mięśnie długie i odległe.

Powięź

• Powięzie są to błony zbudowane z tkanki łącznej

włóknistej, które otaczają poszczególne mięśnie,
grupy mięśni lub całą mięśniówkę ciała. Poza tym
powięzie otaczają także układ pokarmowy i
krwionośny. Wszystkie struktury ciała człowieka
są więc mechanicznie ze sobą powiązane poprzez
powięzie.

Grubość powięzi jest zmienna. Najcieńsze
powięzie utworzone są przez cienką warstwę
tkanki łącznej, a grubsze mają silnie włókniste
utkanie. Najgrubsze są te powięzie lub ich części,
które przechodzą w końce ścięgien mięśni. Mają
wtedy ścięgnisty charakter. Przykładem jest
pasmo biodrowo – piszczelowe powięzi szerokiej
uda.

Cechę charakterystyczną powięzi stanowi układ
włókien. Przebiegają one równolegle do siebie, a
prostopadle do kierunku włókien mięśniowych.
Występują także włókna powięzi skierowane
wzdłuż włókien mięśniowych lub nawet skośnie
albo łukowato. Wskutek takiego utkania powięzie
podczas skurczu mięśnia czy grupy mięśni
ustalają wzajemne położenie włókien
mięśniowych lub poszczególnych mięśni.

• Powięzie obejmują również części ścięgniste mięśni.

Utrwalają więc położenie ścięgien lub

przytwierdzają ścięgna do podłoża.

• Tkanka łączna powięzi zawiera również włókna

sprężyste. W okolicach stawów szczególnie ręki i

stopy, powięzie są zazwyczaj silnie rozwinięte i

wyposażone w mocne poprzeczne włókna.

• Powięź silnie i ściśle, jak bandażem, otacza miękką i

bogatą w wodę tkankę mięśnia.

• Powięź mięśnia otacza go na zewnątrz od namięsnej.

Między obu tymi łącznotkankowymi blaszkami

znajduje się cienka warstwa luźnej tkanki łącznej,

stanowiącej przesuwalną warstwę, która podczas

skurczu pozwala mięśniowi na ślizganie się w swej

cewie powięziowej.

• W ruchach mięśni powięź nie bierze więc

udziału, lecz jest nieruchoma. Porusza się natomiast

namięsna wraz z mięśniem.

Wyróżniamy:

1. Powięzie poszczególnych mięśni

2. Powięzie grup mięśniowych

3. Powięź powierzchowną ciała

• Powięź poszczególnego mięśnia tworzy kanał, w

którym mięsień ślizga się w jedną i w drugą

stronę. Powięź taka służy do ustalenia

położenia mięśnia , np. śrubowato

przebiegającego, jak mięsień krawiecki.

• Powieź grup mięśniowych otacza grupę mięśni o tej

samej czynności. Powięzi takie występują przeważnie

na kończynach. Blaszki powięziowe otaczające grupę

mięśni, mogą przyczepiać się kości, tworząc tzw.

przegrody międzymięśniowe. Grupa mięśniowa objęta

jest wtedy komorą kostno – włóknistą.

• Powieź powierzchowna otacza mięśnie poszczególnych

części ciała. Leży ona pod skórą, oddzielona od niej

przeważnie przesuwalną warstwą tkanki łącznej. W

niektórych okolicach ciała daje się ona łatwo

odgraniczyć od tkanki podskórnej, a w innych jak np.

na dłoni czy podeszwie, odgraniczenie takie jest

trudne. Najsilniejsza powięź powierzchowna jest na

kończynach, na tułowiu i na szyi.

Dziękujemy za

uwagę

