Budowa i rola mięśnia, rodzaje mięśni, pojęcie przekroju poprzecznego i fizjologicznego.

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.

Budowie i funkcje biomechaniczne mięśnia analizuje się w różnych aspektach. Najważniejsze są struktura i architektura mięśnia. Pierwsza z nich odnosi się do organizacji jednostek morfologicznych, poczynając od mięśnia jako całości, przez pęczki włókien, pojedyncze włókna i sakromer. Natomiast pojęcie architektury mięśnia odnosi się do organizacji poszczególnych włókien a zwłaszcza ich liczby przebiegu, długości średnicy oraz globalnej miary, jaką jest przekrój fizjologiczny mięśnia.

Pod aspektem strukturalnym 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- tworzą je białka mające zdolność kurczenia się pod wpływem impulsów nerwowych, wyróżniamy w nich 2 rodzaje włókien:

• włókna białe- są predysponowane do wysiłków krótkotrwałych, bogate w związki energetyczne, ich max. napięcie rozwija się w ciągu ok. 30ms.

• włókna czerwone - są bogato ukrwione, bogate w mioglobinę, w mitochondria, do wykonywania wysiłków długotrwałych, ich max. napięcie rozwija się w ciągu ok. 80ms.

Z uwagi na przewagę włókien czerwonych lub białych w mięśniu, możemy podzielić je na mięśnie toniczne(przewaga wł. Czerwonych)tzw. wolnokurczliwe, posturalne i fazowe(z przewagą wł. białych)tzw. szybkokurczliwe.

• bierne- tworzy je przede wszystkim tkanka łączna nadająca im określony kształt i zwartość. To właśnie dzięki niej w badaniu palpacyjnym wyczuwamy wyraźną sprężystość i konsystencję mięsni określane tonusem mięśniowym.

Struktury czynne i bierne zorganizowane są w mięśniach w zespoły funkcjonalne, takie jak np. włókno mięśniowe, jednostka ruchowa. Z kolei włókna mięśniowe pogrupowane są w pęczki, otoczone tkanką łączna wiotka zwaną omiesną wewnętrzną, często pęczki tworzą brzusiec mięśniowy, który otoczony jest omięsną zewnętrzną. Wszystkie błony łącznotkankowe: wewnętrzne i zewnętrzne łączą ze sobą sąsiadujące zespoły mięśniowe, co wydatnie upraszcza sterowanie narządem ruchu.

Mięsień posiada podłużnie przebiegające włókna zwane komórkami mięśniowymi. Przeciętna średnica włókien wynosi 100μm, a typowa długość włókna mieści się w granicach 40-100mm. Wewnątrz komórek mięśniowych znajdują się przez cała ich długość i ułożone równoległe zespoły włókienek nazywanych miofibrylami. Na poziomie miofibryli można zaobserwować pod mikroskopem poprzeczne prążkowanie charakterystyczne dla komórek mięśnia szkieletowego. Wzór ten składa się z regularnych powtarzających się na całej długości jasnych i ciemnych prążków. Prążki ciemne są to prążki anzjotropowe (A), natomiast prążki jasne to prążki izotropowe (I). W środku każdego prążka I widoczna jest ciemniejsza linia przedzielająca go na połowę i nazywana prążkiem Z. Natomiast w centralnym obszarze ciemniejszego prążka obserwuje się jaśniejszy obszar zwany sferą H.

Sakromerami nazywa się powtarzające się regularnie wzdłuż miofibryli jednostki funkcjonalne, których granice wyznaczają sąsiadujące linie Z. Właśnie sakromery posiadają podstawowy podstawowy mechanizm aktywnego skurczu komórek mięśniowych. Długość sakromeru może się zmieniać w trakcie pobudzenia sakromeru ( jego długość w zrelaksowanym mięśniu wynosi ok. 2,5μm).

Prążkowanie miofibryli spowodowane jest obecnością uporządkowanych cieńszych i grubszych włókien struktur nazywanych miofilamentami. Filamenty grube o średnicy 10-12nm zbudowane są z miozyny i przebiegają wzdłuż prążka A , natomiast filamenty cienkie zbudowane z aktyny, biegną do linii Z wzdłuż prążka I. Grube filamenty wysuwają pod kątem 45 stopni wypustki nazywane miozynowymi mostkami poprzecznymi, łączące je z cienkimi filamentami.

Wzór prążkowania, a mówiąc dokładniej odległość prążków, zmienia się podczas pobudzenia kom mięśniowej. Skurcz powoduje skracanie się każdego sakromeru, widoczne jako zmniejszenie odległości między kolejnymi liniami Z. Podczas skurczy szerokość prążka A pozostaje stała, skraca się natomiast krążek I. Mechanizm skurczu wyjaśnia teoria ślizgowa. Według tej teorii ani grube ani cieńże filamenty nie zmieniają swojej długości, a skrócenie jest wynikiem ich „wślizgnięcia się” między siebie.

Wśród parametrów architektonicznych mięśnia największe znaczenie funkcjonalne mają: organizacja przestrzenna włókien mięśniowych, długość włókien oraz fizjologiczny przekrój poprzeczny mięśnia.

W zależności od organizacji włókien mięśniowych wyróżniamy kilka typów mięśni, takich jak:

• Mięśnie wrzecionowate - włókna są ułożone mniej więcej równolegle do osi łączącej przyczepy mięśnia, średnica ścięgna tworzącego przyczep jest znacznie mniejsza od przekroju mięśnia

• Mięśnie pierzaste - w mięśniach włókna łączą się ze ścięgnem obustronnie pod pewnym kątem co wyglądem przypomina ptasie pióro.

• Mięśnie półpierzaste - włókna odchodzą od ścięgna jednostronnie pod pewnym kątem

• Mięsnie płaskie (np. brzucha)

• Mięśnie wielogłowe (np. uda)

• Mięśnie wielobrzuścowe - ścięgno dzieli mięsień na kilka części

• Mięśnie okrężne (np. wokół ust, oczu i odbytu)

Ważnym parametrem mięśnia jest powierzchnia przekroju poprzecznego wyróżniamy 2 rodzaje przekroju poprzecznego :

• przekrój anatomiczny- to przekrój przeprowadzony prostopadle do długiej osi mięśnia w miejscu jego największego obwodu.

• przekrój fizjologicznegiczny - powierzchnia przekroju przecinająca prostopadle wszystkie włókna. Wartość siły mięśnia wiąże się z jego przekrojem fizjologicznym

Powierzchnia przekroju

fizjologicznego mięśnia

wrzecionowatego

i pierzastego

---