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 -Mm=Mz

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

Dynamiczna

koncentryczna- skracanie (skurcz) - Mm > Mz

ekcentryczna - wydłużanie (rozkurcz) - Mm < Mz

• Mm- moment mięśniowy

• Mz - moment zewnętrzny

Budowa mięśnia

Makroskopowo: brzusiec -> pęcherzyki włókienne -> włókna

Mikroskopowo: włókna -> włókienka -> sakromery -> 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

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 POLEGA NA POMIARZE I REJESTRACJI POTENCJAŁÓW MIĘDZY DWOMA OBSZARAMI MIĘŚNIA ZLOKALIZOWANYCH W POBLIŻU OBU BIEGUMÓW UŻYTYCH ELEKTROD 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

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

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

Badanie EMG jest użyteczne przy ocenie powrotu czynności po rekonstrukcji nerwu lub uszkodzeniu jego aksonu

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

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)

• 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

WIĄZKOWE POTENCJAŁY REINERWACYJNE

CHRONAKSJA Ocena reakcji mięśni na pobudzenie elektryczne, zewnętrzne ( nie nerwowe)

• 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

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)

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
zewnętrzne: przyciąganie ziemskie,partner/przeciwnik, wiatr, prąd wody, tarcie, reakcja podłoża
wewntętrzne: siły wytwarzane przez mięśnie,bezwładność, opór tkanek biernych
czynne: siły pobudzonych mięśni, przyciąganie ziemskie, partner/przeciwnik, wiatr, prąd wody
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

• 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

• Ft = Fmcos&

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.

• Największą siłą dysponuje mięsień częściowo wydłużony.

Prędkość skracania się sarkomeru jest stała i dla człowieka średnio 6 mikrom/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

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

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)

---