Як виміряти абсолютну силу м'язів Визначення сили м'язів. Б - Центральні фактори

Для дослідження м'язової сили використовуються спеціальні прийоми, при яких навантаження падає тільки на окремі м'язи та групи м'язів. Досліджуваного просять виконати певні рухи за умов опору, що говорилося вище, чи навпаки - досліджуваний чинить опір активним діям лікаря. Там, де це можливо, обов'язково порівнюються симетричні групи м'язів.
Дослідження м'язової силине проводиться при локальному запаленні м'язів, фасцій, сухожиль, їх розриві, забитому місці, наявності гематоми.

У клінічній практиці м'язову силуумовно поділяють на 5 градацій:
1 – м'язова сила нормальна;
2 – м'язова сила знижена;
3 – м'язова сила різко знижена;
4 - напруга м'яза відбувається без рухового ефекту;
5 - м'яз паралізований.

М. Доерті, Д. Доерті(1993) наводять класифікацію клінічної оцінки сили м'язів, запропоновану Медичною дослідницькою Радою.
Можна користуватися спрощенимпідрозділом м'язової сили на нормальну, ослаблену (знижену) її відсутність.

Деякі прийоми дослідження м'язової силив умовах опору було наведено при описі дослідження рухової функції м'язів. Наводимо інші.
Визначення сили м'язів плечового пояса . Досліджуваний, зігнувши руки в ліктьових суглобах, піднімає їх до рівня плечей і утримує в такому положенні. Лікар, поклавши руки на ліктьові суглоби зверху, чинить тиск униз. За рівнем опору оцінюється сила м'язів плечового пояса.

Визначення сили м'язів, що згинають передпліччя. Досліджуваний згинає руку в ліктьовому суглобі та утримує її в такому положенні. Лікар робить спробу розігнути її, упершись однією рукою в плече, іншою захопивши руку на рівні променево-зап'ясткового суглоба.

Визначення сили м'язів, що розгинають передпліччя в ліктьовому суглобі. Рука досліджуваного максимально зігнута у ліктьовому суглобі. Лікар однією рукою утримує його за плече, іншою, захопивши за передпліччя на рівні променево-зап'ясткового суглоба, чинить опір досліджуваному при розгинанні руки в ліктьовому суглобі.

Визначення сили згиначів та розгиначів пензля. Лікар однією рукою фіксує передпліччя досліджуваного на рівні дистальної третини передпліччя, іншою рукою фіксує його долоню (кулак), перешкоджаючи згинання, а потім розгинання пензля в променево-зап'ястковому суглобі.

Визначення сили м'язів кисті. Лікар поперемінно або одночасно вкладає вказівний та середній пальці в кисть досліджуваного та просить їх стиснути. За ступенем стиснення оцінюється сила згиначів пальців. Визначення сили згиначів стегна. Досліджуваний лежить із витягнутими ногами. Лікар, поклавши руку на колінну чашечку або трохи вище, і зафіксувавши колінний суглобпропонує йому зігнути ногу. По Величині зусилля, прикладеного до утримання ноги у витягнутому положенні, оцінюється сила.

Визначення сили згиначів та розгиначів стопи. Досліджуваний лежить на спині зі стопами, що звисають над краєм кушетки. Лікар однією рукою фіксує гомілку, іншою, захопивши стопу в дистальному відділі, чинить Опір при її згинанні та розгинанні в гомілковостопному суглобі.

Визначення сили м'язів згинальних та розгинальних пальців стопи. Лікар фіксує пальці стопи їх поперечним захопленням між великим і вказівним пальцями і вимагає досліджуваного виконати згинання та розгинання пальців.

М'язову силу визначають методом дії та протидії, тобто хворого просять виконувати властивий для суглоба рух і, протидіючи рукою досліджуючого, визначають напругу м'язів. Силу м'язів оцінюють за 5-бальною системою: 5 балів – м'язи здорової кінцівки, 4 бали – незначна атрофія м'язів, але сила дозволяє подолати вагу сегмента кінцівки та перешкоду, що створюється рукою дослідника. Однак опір слабший, ніж на здоровій кінцівці. 3 бали – помірна атрофія м'язів з активним подоланням ваги сегмента, але без опору. 2 бали - виражена атрофія, м'язи важко скорочуються, але без ваги сегмента. 1 бал – виражена атрофія м'язів, скорочень немає.

Лабораторні: Клінічні аналізи

Під клінічними дослідженнями розуміють насамперед загальні аналізи крові, сечі та калу. Це той мінімум лабораторних досліджень, без якого постраждалому неможливо провести повноцінну терапію, а тим більше виконати хірургічне втручання без ризику отримати тяжке ускладнення або навіть смерть.

Дослідження кровіпроводять з підрахунком кількості еритроцитів, лейкоцитів та лейкоформули, визначенням рівня вмісту гемоглобіну, колірного показника, гематокритного числа, ШОЕ. Якщо передбачається оперативне втручання, є підозра на внутрішньотканинну або внутрішньопорожнинну кровотечу, що триває, дослідження доповнюють підрахунком тромбоцитів, ретикулоцитів, визначенням часу згортання і тривалості кровотечі.

Наводимо приблизні нормальні показники перерахованих інгредієнтів досліджень у дорослої людини. Чому приблизні? Та тому, що вони мають коливання залежно від віку, статі, іноді доби та місця проживання досліджуваного. Наводимо середні цифри норм для центральної зони Росії без урахування екстремальних кліматичних районів Крайньої Півночі, Північного Сходу, Півдня.

Кількість еритроцитів: Чоловіки (4,0 ... 5,5) х10 12 / л; Жінки (3,6 ... 5,0) х10 12 / л.

Кількість лейкоцитів: (4,0…4,8) х10 12/л

Гематокритне число – співвідношення обсягів еритроцитів та плазми циркулюючої

крові: Чоловіки – 0,380 – 0,480; Жінки – 0,330 – 0,450;

Тромбоцити (180...320) х 10 9/л

Ретикулоцити (молоді форми еритроцитів) у нормі в циркулюючій крові їх від 0,2 до

1%, тобто (30 ... 70) х 10 9 / л

Тривалість кровотечі (за Дьюком) – 2-3 хвилини

Час згортання крові (по Сухареву) - початок від 30 секунд до 2 хвилин.

Кінець від 3 до 5 хвилин.

Лейкоформула – відсотковий вміст різних лейкоцитів у мазку крові. Дослідження практично не специфічне, але дуже важливе, оскільки є показником тяжкості стану хворого.

Сеча- Визначають кількість, колір, прозорість, щільність (норма 1,008-1,025, коливається протягом доби). РН - 4.5 - 8. 0. Проби на білок, глюкозу, білірубін - повинні бути негативні.

При травмах дослідження на наявність крові. Позитивна реакція вказувати на пошкодження сечостатевих органів та сечовивідних шляхів. При тяжких травмах- олігурія, анурія вказують на тяжкість стану хворого і є прогностично поганою ознакою.

Кал -наявність крові в калі після травми підтверджує пошкодження кишечника, інші відхилення від норми можуть вказувати на супутні захворювання: порушення фукнції печінки, підшлункової залози, гельмінти та ін. т.д.

З загальноклінічних аналізів важливе значення мають дослідження рідин, отриманих із серозних порожнин: плевральної, перикарда, черевної порожнини, суглоба, люмбальної. Вміст цих порожнин при травмах може говорити багато про що. Наявність крові в плевральній порожнині вказує на гематоракс або кровотечу, що триває. Те саме можна одержати з черевної порожнини, але на відміну від плевральної, вмістом її може бути транссудат з домішкою сечі, жовчі, вмісту кишечника і навіть залишків їжі, що вказує на катастрофу відповідних органів.

Питома сила м'язів, скелетних і гладких (з розрахунку на 1 см 2 площі поперечного перерізу), майже однакова і, в середньому, становить 4-3 кг/см 2 або 40-30 Н/см 2 .

Сила є здатність долати зовнішній опір чи протидіяти йому рахунок м'язового скорочення чи напруги.

У фізіології прийнято виділяти такі види сили:

1. Максимальна сила (МС);

2. Максимальна довільна сила (МПС);

3. Відносна сила (ОС) –це МС поділена на анатомічний діаметр (перпендикулярно довжині м'язу) м'язи (S) або масу тіла (P): ОС = МС / S (P) кг/см 2;

4. Абсолютна сила (АС) –це МС поділена на фізіологічний діаметр (сума поперечних перерізів всіх її волокон) м'язи S'':

АС=МС/ S''

М'язи (за А.А. Ухтомським) мають такі типи будови:

М'язи з паралельним ходомволокон (кравецький м'яз);

М'язи з веретеноподібним ходом волокон (біцепс);

М'язи з перистим розташуванням волокон (жувальний, трапецивидний, міжреберні м'язи).

Так абсолютна сила кравецького м'яза 6,24 кг/см 2 , двоголового м'яза плеча 8,1 кг/см 2 , жувального 10 кг/см 2 .

Максимальну силу можна визначити лише за таких умов:

1. Одночасна активація всіх рухових одиниць, що входять до цей м'яз,

2. режим повного тетанусу всіх ДЕ,

3. скорочення м'яза при довжині спокою (ізометричний режим),

4. наявність електростимуляції.

Максимальна довільна сила- Це сумарна величина ізометричної напруги групи м'язів при максимальному довільному зусиллі випробуваного.

Різниця між показниками МС та МПС називається силовий дефіцит (ЦД): ЦД = МС-МПС.

Силовий дефіцит – це інтегральний показник ступеня координаційних здібностейнервово-м'язового апарату.

Силовий дефіцит залежить від:

1. емоційного (психологічного) стану людини (його налаштування);

2. числа активних ДЕ (особливо високих);

3. вдосконалення управління руховими одиницями центральної нервової системою.

Величина максимальної м'язової напруги залежить від наступних факторів:

А - Периферичні (структурні, внутрішньом'язові) фактори:

Кількість м'язових волокон у м'язі,

Розмір рухових одиниць, ступінь рекрутування (залучення до скорочення) м'язових волокон.

3. довжина м'язових волокон(Існує деяка середня довжина Л 0 (це довжина м'яза при спокої в умовах цілісного організму), при якій м'яз розвиває максимальне скорочення. Якщо довжина буде менше Л 0 або, навпаки, більше Л 0 (переростяна), то сила, що розвивається м'язом в момент її збудження, буде значно меншим. Виявилося, що максимальна сила розвивається м'язом у тому випадку, коли довжина саркомера становить 2,2-2,5 мкм. ) у практичному та теоретичному відносинах (вона доводить гіпотезу ковзання протофібрил, що пояснює механізм скорочення);

4. тип будови м'язу(ступінь нахилу м'язових волокон до осі руху – фізіологічний діаметр м'яза),

5. композиція м'яза(з яких волокон складається – білих гліколітичних чи червоних оксидативних),

6. функціональні (енергетичні – вміст хімічних потенціалів АТФ, КрФ, глікоген, міоглобін та скорочувальних білків).

Б - Центральні фактори:

Фактори внутрішньом'язової координації (частота та характер нервових імпульсів у ДЕ).

У 1885 р. Н.Є. Введенський ввів поняття оптимуму та песимумучастоти та сили подразнення, тобто. залежності амплітуди реакції у відповідь м'язи від частоти і сили подразнення. Наприклад, імпульси із частотою 30 Гц (30 імп/с) викликають тетанус заввишки 10 мм міографічного запису, 50 Гц – 15 мм, 200 Гц – 3 мм. У цьому прикладі 50 Гц – оптимальна частота (оптимум), 200 Гц – песимальна частота (песимум). Таким чином, змінюючи частоту посилки імпульсів до м'язових волокон, альфа-мотонейрон може регулювати величину скорочувальної відповіді м'язового апарату.

До факторів внутрішньом'язової координації також відноситься регуляція числа активних, що порушуються в даний моментчасу ДЕ(Хенеман). Так, якщо м'яз представлений 10 ДЕ, а в даний момент активний 1ДБ, то м'яз здатний розвинути силу, що дорівнює 1/10 від її максимальної сили. Якщо 5 ДЕ активні, то відповідно, м'яз розвиває 50% від максимуму і т. д., а 100% сили він розвине в тому випадку, якщо всі 10 ДЕ одночасно будуть збуджені.

2. Режим скорочувальної діяльності (від одиночного до повного тетанусу).

Синхронізація роботи ДЕ.

Так, якщо всі 10 ДЕ почнуть одночасно збуджуватися, то сила буде, наприклад, 4 кгс/см 2 а якщо вони збуджуються асинхронно, то максимальна сила складе 3 кгс/см 2 .

4. Фактори міжм'язової координації(мобілізація агоністів, гальмування антагоністів, адаптаційно-трофічні впливи симпатичної нервової системи(Феномен Орбелі-Генецинського).

5. Гормональні впливи (Гормони з анаболічним ефектом: статеві, гормон росту та ін.)

Динамометрами вимірюють кистьовий м'язовий тонусу дітей та дорослих з метою визначення загальної працездатності та сили людини, а також для відстеження у динаміці процесу відновлення після перенесених травм, у процесі підготовки спортсменів, для проведення динамометрії під час диспансеризації населення. Сучасні прилади показують силу деканьютонах (даН). Ця одиниця є аналогом кілограм-сили (кгс).

Принцип роботи динамометра

Робота динамометраґрунтується на законі фізики, згідно з яким деформація, що виникає у пружині чи іншому пружним тілом, Прямо пропорційна прикладеному до тіла зусиллю (напрузі). Цей закон носить ім'я Гука - англійського вченого, який жив у 17 столітті.

Закон Гука говорить про те, що у відповідь на деформацію якогось тіла з'являється сила, яка прагне повернути початкову форму та вихідний розмір даного тіла. Вона називається силою пружності.

Найпростіший динамометр є сукупністю двох пристроїв – силового та відлікового!

Зусилля, що додається до приладу, є деформацією його силової ланки. За допомогою електричного сигналу (або механічного) деформація передається на відлікову ланку, яка може бути цифровою або аналоговою.

Одиницею виміру приладу є ньютон (Н) – міжнародна одиниця виміру сили.

Якщо ваги показують масу тіла людини, то за показаннями динамометра можна будувати висновки про силу, яку людина прикладає, деформуючи приладову пружину.

Сучасний прилад для динамометрії— це контрольно-вимірювальний пристрій, який широко використовують у медицині для виміру у людей сили розтягування або стиснення, що вимірюється в ньютонах, а також моменту сили в кілограм-силах.

Конструкція пристрою дозволяє людині самостійно виміряти свою м'язову силу!

Основні види динамометрів у медицині

Перші динамометричні пристрої, що були пружинні механізми, були створені в середині 18 століття. Пружина у яких під впливом вантажу розтягувалася певну довжину. Поділ на шкалі, що показують подовження пружини, відповідали масі вантажу. Через деякий час був винайдений циферблатний прилад із круглою пружиною замкнутого контуру. Після пристроїв з механізмами розтягування винайшли конструкції, що працюють при натиску.

Сьогодні існують динамометри наступних типів:

• Механічні.
• Гідравлічні.
• Електронні.

Прилади з механічним принципом дії:

• Важельні.
• Пружинні.

Зустрічаються моделі динамометричних приладів, в яких задіяні одразу два види силових пристроїв!

У медичній практиці найчастіше використовуються такі види приладів:

В електронних конструкціях застосовуються типи індуктивних, п'єзоелектричних та інших датчиків. У процесі деформації датчика опір зростає як наслідок змінюються струми. В результаті, сила тиску на датчик виявляється прямо пропорційною силі електричного сигналу, що передається приладом.

Електричний динамометр – це високоточний, невеликий за габаритами та легкий за вагою прилад!

Чим відрізняється кистьовий чи ручний динамометр від станового?

У медицині динамометричні пристрої застосовуються для визначення сили, оцінки працездатності та витривалості людського організму. За допомогою цих нескладних приладів можна зробити досить точний висновок про стан м'язів людини.

Для медичних цілей застосовуються в основному ручні динамометри та станові моделі приладів!

Варіант ручного динамометравизначає м'язову силу пальців рук людини, що стискає його своїм пензлем. Звідси і друга назва – кистьовий. Даним приладом користуються фізіотерапевти, щоб оцінювати в динаміці відновлення м'язової сили пацієнта після перенесеної травми. Кістовими динамометрамишироко користуються в експедиторських і транспортних компаніях під час тестування новоприйнятих працівників. Їх застосовують також у правоохоронних органах, МНС та збройних силах, в організаціях професійного спорту та фітнес-клубах.

Сьогодні випускаються ручні прилади механічної та електронної модифікацій. Точність вимірів з допомогою залежить від дотримання людиною певних правил при вимірах.

Правила ці дуже прості і полягають у наступному:

• Другу вільну руку треба розслабити і опустити вниз.
• Потім її потрібно відвести убік і розташувати перпендикулярно до тулуба.
• Руку з пристроєм слід витягнути вперед.
• Стискати динамометр пензлем слід за командою настільки сильно, наскільки це можливо.

За цим алгоритмом виробляється вимір сили кожної руки почергово, кілька разів поспіль.

З отриманих результатів кожної руки вибирається той, який краще!

При наростанні м'язової масиу процесі тренувань показники, отримані з допомогою динамометра, покращуються.

Точні абсолютні показникиотримати досить важко, тому що на них впливає безліч суб'єктивних факторів. Тому до уваги береться, як правило, величина відносної сили кистей рук. Для її обчислення виміряну динамометром силу у кілограмах множать на сто, а потім ділять на вагу тіла людини. У людей, які не займаються професійним спортом, відносний показник дорівнює 45-50 одиниць для жінок і 60-70 одиниць - для чоловіків.

За допомогою станових динамометрів можна протестувати на статичну силу та витривалість усі м'язи, що згинають та розгинають корпус людини!

Становий прилад схожий зовні на ножний еспандер. Його складові - це рукоятка, підставка під ноги, трос, оснащений датчиком вимірювальний прилад і пристрій, що відраховує.

Для вимірювання м'язової сили людині потрібно:

• Встати обома ногами на підніжку приладу.
• Нахилити корпус вперед, згинаючись у попереку.
• Взятися на ручку динамометра обома руками.
• Ноги у колінах при цьому не згинати.
• Потім рукоятку приладу потрібно потягнути на себе щосили.

Принцип розрахунку відносних показниківдля станових приладів такий самий, як і для ручних. Але величини індексів значно вищі. При індексі до 170 одиниць станова силаоцінюється як низька. Показники від 170 до 200 одиниць говорять про силу нижче за середні значення. Середньою вважається сила м'язів, що випрямляють тіло при значеннях індексу від двохсот до двохсот тридцяти. Індекс від 230 до 260 одиниць свідчить про значення вище середнього. А понад двісті шістдесят – це показники високої сили, що розгинає тулуб.

Навіщо треба знати силові показники?

На силу м'язів людини впливають її стать та вік, вага тіла та рівень втоми. Багато в чому залежить показник сили від часу доби та типу м'язового тренування.

Помічено, що у середині дня фіксується, як правило, максимальне значення цього показника. А вранці та ввечері – мінімальне.

У той же час нормальна м'язова сила конкретної людини може бути ослаблена у зв'язку з тим, що:

• Він хворіє на якесь захворювання або відчуває тимчасове нездужання.
• Людина перебуває у стані депресії чи стресу.
• З ряду причин збився звичний для його організму режим харчування та порядок дня.

Найчастіше дані показники знижено в осіб похилого віку та у людей, які не підтримують себе у належній фізичній формі.

Лікарі призначають пацієнтам вимірювання м'язової сили на динамометрі для контролю фізичного розвиткуяк дітей та підлітків, так і дорослих людей.

Під час проведення вимірів необхідно стежити, щоб у початковому положенні стрілка приладу стояла на нульовій позначці!

Після виміру показання обов'язково записуються. Це допоможе медикам надалі оцінити зміну стану здоров'я за певний проміжок часу.

Тим, у кого показники м'язової сили невисокі, лікарі рекомендують заняття прийнятним видом спорту. Адже фізичні вправиробляться не тільки для нарощування біцепсів. Насамперед, вони зміцнюють імунітет організму, підвищують його працездатність.

Огляд популярних моделей та цін на динамометри медичних

У Росії її виробляється кілька різновидів медичних динамометричних приладів. Серед них є механічні та електронні моделі. Для дорослих та дітей випускаються станові та кистьові пристрої різної цінової категорії.

Динамометр кистьовий ДК-25, ДК-50, ДК-100, ДК-140

Перелічені моделі відносяться до категорії механічних пружинних приладів. Вони призначаються для вимірювання м'язової сили у людей різного вікута стану здоров'я. Пристрої для динамометрії потрібні в поліклініках та диспансерах, у санаторно-оздоровчих та клінічних установах, у секціях різних видівспорту.

Принцип роботи, форма та розмір даних моделей мало відрізняються між собою. Головна різниця – у діапазоні вимірювань.

Цифри, що входять до найменування приладу, свідчать про верхню межу діапазону!

Зокрема, ДК-25 – це динамометр кистьовий, що дозволяє вимірювати чинність максимум до 25 деканьютонів. Прилад ДК-140 має верхню межу вимірювань, що дорівнює 140 деканьютонів.

Вартість ручних пружинних моделей становить від 3100 до 3900 рублів.

Дані моделі є ручними електронними приладами, що випускаються для вимірювання кистьової м'язової сили пацієнтів. Їх використовують у клініках, стаціонарах, реабілітаційних центрах, у шкільних медичних кабінетах. Вони застосовуються також у професійному та аматорському спорті та у фізіологічній практиці.

Прилад ДМЕР-120випускається для дорослих. При стисненні пензлем корпусу динамометра м'язова сила, що прикладається, перетворюється в електричний сигналпевної частоти. Отримані показання проходять обробку у цифровому мікропроцесорі. Пристрій оснащений рідкокристалічним табло з індикатором, на який виводиться остаточний результат. З його допомогою можна проводити вимірювання в межах від 2 до 120 даН.

Існує варіант виконання даної моделі з індикатором, винесеним за межі приладу!

Ціна моделі складає близько чотирьох тисяч карбованців. Виконання з виносним індикатором коштує на 500 рублів дорожче. Конструкція має автономну систему живлення від акумуляторних елементів.

ДМЕР-30– це дитячий динамометр. Їм вимірюють силу м'язів рук у дітей старшого та середнього віку.

Дитині зручно тримати в руці цей прилад, тому що вона має корпус невеликого розміру!

Крім того, прилад дуже легкий – він важить лише 90 гр. Пристрій може працювати у двох режимах. Звичайний режим після вимірів потрібно вимикати вручну. В економічному

режимі передбачено автоматичне самовідключення приладу за одну хвилину після виконання виміру. Максимальна межа вимірювання у даному приладі становить 30 даН. Вартість цієї моделі - 3400-3600 рублів.

Цей динамометричний прилад має діапазон виміру від 20 до 200 даН. Корпус станового вимірювача сили виконаний із матеріалу силуміну та покритий лаком. Пружинна частина виготовлена ​​з нікельованої сталі.

Пристрій визначає статичну витривалість і силу м'язів корпусу людини, що згинають і розгинають!

Прилад оснащений спеціальним дзеркалом, завдяки якому можна бачити показання шкали під час м'язового зусилля.

Становий динамометр використовується в кабінетах лікувальної фізкультури, в ортопедичних та неврологічних клініках, у науково-дослідних лабораторіях та у спорті.

Ціна станового динамометричного пристрою знаходиться в межах 9950-12250 руб.

Сила м'язів.Одиниці виміру. У системі СІ сила виражається у ньютонах(Н). У фізіологічній практиці силу м'яза, як правило, визначають за максимальною масою вантажу, який може бути піднятий при його скороченні. В умовах цілісного організму визначають «Станову», «Кистову»силу, силу згиначів тощо.

Чинники, що визначають силу м'язів. Анатомічна будова:перисті м'язи (волокна розташовані косо, під кутом до поздовжньої осі) здатні розвивати набагато більшу напругу, ніж м'язи з паралельним розташуванням волокон. У зв'язку з цим прийнято визначати так званий фізіологічний поперечний переріз м'яза, тобто. суму поперечних перерізів всіх волокон, у тому числі складається м'яз. У перистих м'язів фізіологічний поперечний переріз значно перевищує анатомічний (геометричний). До найбільш сильних відносяться жувальні м'язи.

Вирізняють поняття «питома сила м'яза» - відношення загальної сили м'яза в ньютонах до фізіологічного поперечного перерізу м'яза (Н/см 2). Питома сила у межах 50- 150Н/см 2 . Питому силу м'яза виражають також у кілограмах на квадратний сантиметр (кг/см 2). Так, для триголового м'яза вона становить 17 кг/см 2 для згинача плеча - 8кг/см 2 для литкового м'яза- 1кг/см 2 для гладкого м'яза- 1кг/см2. У різних м'язахТіло співвідношення між числом повільних і швидких м'язових волокон неоднаково і дуже відрізняється у різних людей, а також в різні періодижиття. Поодиноке м'язове волокно здатне розвивати напругу до 0,2 Н.

Вихідна довжина м'язатеж впливає на силу її скорочення. При помірному попередньому розтягуванні м'яза сила його скорочення збільшується, а при сильному розтягуванні вона зменшується, аж до відсутності скорочення через відсутність зон зачеплення між нитками актину та міозину. При оптимальній довжині (у стані спокою), коли всі головки міозинових ниток здатні контактувати з актиновими філаментами, сила м'язового скорочення зростає максимально. Попереднє розтягнення м'яза збільшує її еластичну тягу, що також веде до збільшення подальшого її скорочення. Це здійснюється за рахунок білка титину, нитки якого одним кінцем прикріплені до Z-пластинки, іншим - до міозину і розтягуються подібно до пружини.

При сильному укороченні м'яза зменшується (з незрозумілих причин) спорідненість тропоніну до Са2+, що обмежує максимальну силу скорочень.

Число збуджених волоконтакож впливає на силу одиночного скорочення м'яза.Воно визначається силою подразнення в експерименті або кількістю збуджених мотонейронів у натуральних умовах.

Сила тетанічного скороченням'язи залежить від ступеня вираженості сумації скорочень у кожному м'язовому волокні, що визначається частотою імпульсації – вона зростає до оптимуму.

Робота м'язів (А).У механіці робота визначається як добуток сили (F), що додається до тіла, на відстань (L) його переміщення під впливом даної сили:

А = F×L (Дж).

Втома м'яза.При м'язовій роботі у людини з часом розвивається втома - сила м'язових скороченьпоступово зменшується, і зрештою настає момент, коли людина не в змозі продовжувати роботу. Швидкість розвитку втоми залежить від ритму роботи та величини вантажу. Великий вантаж або надто частий ритм роботи призводять до швидкому розвиткувтоми, у результаті виконана робота буває нікчемна. Найбільшою буває робота при деякому середньому, оптимальному для даної людини, ритмі роботи та середньому оптимальному вантажі (правило середніх навантажень). При будь-якій силі ізометричного скорочення м'яза робота дорівнює нулю, незважаючи на витрату енергії і стомлення, що розвивається. Причиною стомлення є накопичення К+ у Т-трубочках (при частих скороченнях), накопичення молочної кислоти, витрата енергетичного матеріалу.

Потужність м'яза(Робота, що здійснюється в одиницю часу) в системі СІ виражається у ВАТ (Дж / с 2). Максимальна потужність відповідає виконанню найбільшого обсягу роботи протягом мінімального відрізка часу. Однак у цьому випадку швидко розвивається втома.

1.3.5. Структурнофункціональні особливості гладких м'язів

Розташування актину та міозинуу гладких м'язах не так упорядковано, Z-мeмбрани та саркомери в них відсутні, тому при мікроскопічному дослідженні не виявляється характерна для скелетного м'язапоперечна смугастість, що і визначає назву цих м'язів - гладкі. Форма гладком'язових клітин веретеноподібна, діаметр волокна в потовщеній частині становить 2-10 мкм, довжина 50-400 мкм. У клітці є одне ядро, мітохондрій щодо мало. СПР представлений плоскими везикулами, розташованими в безпосередній близькості від внутрішньої поверхніклітинної мембрани. Він містить мало іонів Са 2+.

Нервово-м'язові синапсивідрізняються від таких у смугастих м'язів, причому найбільш яскраво відмінність виражена у симпатичної нервової системи. Постгангліонарні волокна (аксона гангліонарних симпатичних нейронів) своїм ходом серед міоцитів утворюють численні потовщення (розширення), з яких виділяється медіатор. Останній дифундує в міжклітинному просторі та взаємодіє з постсинаптичними рецепторами, які розташовуються рівномірно по всій мембрані гладких клітин, що веде до стимуляції або пригнічення функцій органу (наприклад, гальмування моторики кишки, посилення роботи серця, звуження кровоносної судини). У гладких м'язах бронхів та великих артерій нервовий вплив передається без генерації ПД, скорочення цих м'язів забезпечують ВПСП.

Особливості властивостей гладких м'язів. Збудливістьь. Потенціал спокоюбільшості гладком'язових клітин становить -60-70 мВ, у міоцитів, що мають спонтанну активність, - -30-60 мВ. Потенціал діїбільш тривалий (10-50 мс), ніж у кістякових м'язів - до 10мс. У деяких міоцитів після початкової швидкої реполяризації формується плато, що подовжує ПД до 500мс; воно пов'язане з надходженням у клітину Na+ та Са2+. Деполяризація мембрани обумовлена ​​переважно дифузією Са 2+ в клітину.

Провідність. Структурно функціональною одиницеюгладких м'язів є пучок м'язових волокон. Взаємодія між окремими міоцитами здійснюється завдяки щілинним контактам, що мають низький електричний опір, і близько розташованим контактуючим елементам сусідніх м'язових волокон. Завдяки цьому електричне поле однієї клітини в пучку забезпечує збудження іншої. Тому ізольовано окремі гладком'язові клітини пучка не збуджуються.Швидкість поширення ПД не більше пучка становить 5-10см/с. Причому збудження всіх міоцитів пучка мало порушення одного міоциту (необхідне початкове порушення кількох клітин).

Скоротність. Скорочення гладкого м'яза визначаються описаним вище характером поширення збудження – пучок гладком'язових волокон скорочується як єдине ціле (пучок – функціональна одиниця гладкого м'яза). Активність гладком'язової АТФази міозину в 40-80 разів нижча за активність АТФази міозину смугастого м'яза. Чим більша АТФазна активність міозину, тим швидше скорочується м'язове волокно. Тому гладкий м'яз скорочується набагато повільніше, ніж скелетний. З цієї причини на скорочення гладкого м'яза менше витрачається АТФ (економічність). Крім того, гладкий м'яз не втомлюється під час тривалої активності - він пристосований до тривалої підтримки тонусу.

Головною особливістюелектромеханічного сполучення в гладкому м'язіє те, що основну роль у поєднанніграє входить у клітину (при її збудженні) Са 2+ , оскільки його запаси в СПР гладком'язових міоцитів незначні. Інша важлива особливість полягає в тому, що регуляторним білком гладкого м'яза є кальмодулін(Наявність тропоніну не встановлено), який зв'язується з Са 2+ . Комплекс Са 2+ - кальмодулін активує особливий фермент (кіназу легких ланцюгів міозину), який переносить фосфатну групу з АТФ на головку поперечного містка міозину. Фосфорильована головка міозину взаємодіє з актином. Це веде до конформаційних змін міозинових містків, що забезпечує ковзання ниток актину щодо ниток міозину.

Скорочення гладких м'язівможе бути результатом і хіміомеханічного сполучення(без формування ПД), внаслідок взаємодії медіатора з мембранними рецепторами та активації різних ферментних систем, що викликають взаємодію актину та міозину, що й забезпечує скорочення м'яза.

Розслаблення гладком'язових міоцитівобумовлено інактивацією кальцієвих каналів внаслідок відновлення вихідних значень МП. Активація кальцієвого насоса в мембрані міоциту і СПР забезпечує виведення Са 2+ в СПР і з гіалоплазми клітини і зниження його концентрації, в результаті чого інактивується кіназа легких ланцюгів міозину, що призводить до припинення фосфорилювання міозинових головок, а отже, вони втрачають здатність взаємодіяти. .

Автоматіявластива клітинам – водіям ритму (пейсмекерам). У її основі лежить спонтанно повільна деполяризація (препотенціал), що виникає, - при досягненні КП виникає ПД. Спонтанна деполяризація переважно зумовлена ​​дифузією Са2+ у клітину. Частота ПД, що генеруються, залежить від швидкості повільної деполяризації і співвідношення МП і КП: чим менше МП, тим ближче він до КП, і при цьому легше виникають ПД. Автоматія практично не виражена у гладких м'язів артерій, насіннєвих проток, райдужної оболонки, війкових м'язів. Їхні функції повністю визначаються ВНС.

Пластичністьвиявляється у тому, що з розтягуванні гладких м'язів їх напруга спочатку збільшується, та був знижується до початкового рівня. Таким чином, властивість пластичності проявляється в тому, що гладкий м'яз може не змінювати напруги як у вкороченому, так і в розтягнутому стані. Ця особливість гладкого м'яза запобігає надмірному зростанню тиску в порожніх внутрішніх органахпри їх наповненні (сечовий міхур, шлунок та ін).

Однак розтягування гладкого м'язаможе викликати активаціюпроцесів скорочення. Цей феномен, зокрема, характерний для артеріол, що є одним із важливих механізмів регуляції їхнього тонусу та регіонарного кровотоку в деяких органах (мозок, нирки, серце). Стимуляція скорочення в цьому випадку відбувається внаслідок того, що при розтягуванні пейсмекерних клітин активуються механокеровані канали, внаслідок чого виникає ПД, який за допомогою свого електричного поля та щілинних контактів забезпечує виникнення ПД у сусідніх клітинах. Надмірне розтягнення сечового міхура також викликає його скорочення та евакуацію сечі. Подібна реакція спостерігається при денервації органу та фармакологічній блокаді внутрішньоорганної системи.

Енергетичне забезпечення скорочення гладких м'язівтакож здійснюється за рахунок молекул АТФ, ресинтез якої відбувається в основному за допомогою анаеробного гліколізу.

Запитання для самоконтролю

1. Назвіть основні структурні елементи м'язового волокна, Що забезпечують його збудження та скорочення.

2. Яким є функціональне значення мембрани м'язового волокна у виконанні його скорочувальної функції?

3. Що являє собою міофібрилла, яке її значення в механізмі м'язового скорочення?

4. Перерахуйте властивості м'язової тканини.

5. Перерахуйте основні функції кістякових м'язів.

6. Що називають скоротливістю м'яза?

7. Чому потенціал дії вважається ініціатором скорочення м'язів? Дайте відповідні пояснення.

7. Намалюйте потенціал дії кістякового м'яза, отриманий при внутрішньоклітинному відведенні. Вкажіть його амплітуду у мВ.

8. Намалюйте, зіставивши у часі, потенціал дії та цикл одиночного скорочення скелетного м'яза. Назвіть фази скорочення м'яза.

9. Опишіть коротко роль іонів кальцію у механізмі м'язового скорочення.

10. На які процеси, що забезпечують скорочення м'яза, витрачається енергія АТФ?

11. Що є безпосередньою причиною ковзання ниток актину та міозину, що забезпечує м'язове скорочення? Чому?

12. Активним (з витратою енергії АТФ) чи пасивним (без витрати енергії АТФ) є процес розслаблення м'яза?

13. Назвіть джерела енергії, які забезпечують ресинтез АТФ.

14. Назвіть типи скорочення скелетних м'язів залежно від умов скорочення та характеру подразнення.

15. Назвіть три фази одиночного м'язового скорочення. Який основний процес відбувається у першу фазу?

16. Які чинники впливають на силу одиночного м'язового скорочення?

17. Чому збільшення сили подразнення м'яза збільшує силу її скорочення?

18. Чому попереднє помірне розтягування ізольованих м'язівзбільшує силу її скорочення при одиночному подразненні?

19. Що називають тетанічним скороченням м'яза? Яке явище є основою механізму тетануса?

20. Що називають сумацією м'язових скорочень?

21. За яких умов подразнення скелетного м'яза замість одиночних скорочень виникає тетанус? Які види тетанусу Вам відомі?

22. У яку фазу одиночного скорочення має потрапити кожне наступне роздратування, щоб виник зубчастий чи гладкий тетанус? Які чинники впливають на висоту гладкого тетанусу ізольованого м'яза?

23. Яка залежність висоти гладкого тетанусу від частоти подразнення м'яза (у динаміці)?

24. Яку частоту подразнення м'яза називають оптимальною, яку – песимальною?

25. Чи підпорядковується рухова одиниця закону "все чи нічого"? Чому?

26. У яких відділах центральної нервової системи знаходяться мотонейрони, аксони яких іннервують скелетні м'язи?

27. Що називають тонусом скелетних м'язів, чи розвивається при цьому їхня втома, чи велика витрата енергії?

28. Яка залежність роботи ізольованого скелетного м'яза від величини навантаження?

29. Перерахуйте структурні особливостігладкого м'яза.

30. Перерахуйте особливості потенціалу спокою і потенціалу дії гладкого м'яза порівняно з такими поперечними м'язами.

31. Назвіть функціональні особливості гладкого м'яза порівняно зі скелетним.

32. Що таке пластичність гладких м'язів, яке її значення для функціонування внутрішніх порожнистих органів?

34. Що є функціональною одиницею гладкого м'яза? Чому?

35. Перерахуйте основні властивості серцевого м'яза.

36. Які особливості пейсмекерних клітин водіїв ритму серця?