Анатомия и физиология человека - И. В. Гайворонский 2011

Мышечная система
Общая миология

Миология — это наука о развитии, строении и функции скелетных мышц. Знание скелетных мышц для среднего медицинского работника очень важно, например, для правильного проведения массажа, выполнения внутримышечных и внутривенных инъекций, для наложения электродов при диагностических и физиотерапевтических процедурах и т.д.

Скелетные мышцы построены из поперечнополосатой скелетной мышечной ткани. Они являются произвольными, т.е. их сокращение осуществляется сознательно и зависит от нашего желания. Всего в теле человека насчитывается 639 мышц, 317 из них — парные, 5 — непарные. У мужчин масса скелетных мышц составляет примерно 40 % общей массы тела, у женщин — 35 %. У новорожденных масса мускулатуры не превышает 20 %. Если на мышцы действует постоянная физическая нагрузка, их относительная масса увеличивается. Так, у спортсменов-тяжелоатлетов масса мускулатуры достигает 50 — 60 % массы тела. У пожилых людей в связи с уменьшением нагрузки мышцы становятся слабее и в большинстве случаев составляют 25 — 30 % общей массы тела.

Скелетная мышца — это орган, имеющий характерную форму и строение, типичную архитектонику сосудов и нервов, построенный в основном из поперечнополосатой мышечной ткани, покрытый снаружи собственной фасцией, обладающий способностью к сокращению.

Принципы классификации мышц. В основу классификации скелетных мышц человеческого организма положены различные признаки: область тела, происхождение и форма мышц, функция, анатомо-топографические взаимоотношения, направление мышечных волокон, отношение мышцы к суставам.

По отношению к областям человеческого тела различают мышцы туловища, головы, шеи и конечностей. Мышцы туловища в свою очередь разделяют на мышцы спины, груди и живота. Мышцы верхней конечности соответственно имеющимся частям скелета делят на мышцы пояса верхней конечности, мышцы плеча, предплечья и кисти. Гомологичные отделы характерны для мышц нижней конечности — мышцы пояса нижней конечности (мышцы таза), мышцы бедра, голени и стопы (рис. 6.1, 6.2).

По происхождению различают мышцы краниального происхождения — мышцы головы, часть мышц шеи и спины (они получают иннервацию от черепных нервов), а также мышцы спинального происхождения — мышцы туловища, конечностей и часть мышц шеи (они получают иннервацию от спинномозговых нервов). В процессе развития мышцы спинального происхождения могут остаться на месте своей первичной закладки. Такие мышцы называют аутохтонными.

Рис. 6.1. Мышцы человека (вид спереди):

1 — ладонный апоневроз; 2 — поверхностный сгибатель пальцев; 3 — локтевой сгибатель запястья; 4, 28 — плечелучевая мышца; 5 — плечевая мышца; 6 — трехглавая мышца плеча; 7 — клювовидно-плечевая мышца; 8 — подмышечная полость; 9 — широчайшая мышца спины; 10 — передняя зубчатая мышца; 11 — наружная косая мышца живота; 12 — прямая мышца живота (контуры); 13 — паховая связка; 14 — портняжная мышца; 15 — латеральная широкая мышца; 16 — медиальная широкая мышца; 17 — мышцы тыла стопы; 18 — задняя большеберцовая мышца; 19 — трехглавая мышца голени; 20 — тонкая мышца; 21 — короткий разгибатель пальцев; 22 — нижний удерживатель сухожилий мышц-разгибателей; 23 — верхний удерживатель сухожилий мышц-разгибателей; 24 — длинный разгибатель пальцев; 25 — передняя большеберцовая мышца; 26 — лучевой сгибатель запястья; 27 — длинная ладонная мышца; 29 — двуглавая мышца плеча; 30 — дельтовидная мышца; 31 — большая грудная мышца; 32 — грудино-ключично-сосцевидная мышца; 33 — мышцы шеи, лежащие ниже подъязычной кости; 34 — мимические мышцы

Рис. 6.2. Мышцы человека (вид сзади):

1 — грудино-ключично-сосцевидная мышца; 2 — трапециевидная мышца; 3 — дельтовидная мышца; 4 — трехглавая мышца плеча; 5 — двуглавая мышца плеча; 6 — плечелучевая мышца; 7 — длинный лучевой разгибатель запястья; 8 — длинная мышца, отводящая большой палец; 9 — разгибатель пальцев; 10 — большая ягодичная мышца; 11 — полуперепончатая мышца; 12 — икроножная мышца; 13 — камбаловидная мышца; 14 — латеральная группа мышц голени; 15 — Ахиллово сухожилие; 16 — мышцы тыла стопы; 17 — длинная малоберцовая мышца; 18 — двуглавая мышца бедра; 19 — подвздошно-большеберцовый тракт; 20 — полусухожильная мышца; 21 — наружная косая мышца живота; 22 — широчайшая мышца спины; 23 — ромбовидная мышца; 24 — большая круглая мышца; 25 — подостная мышца; 26 — плечевая мышца; 27 — локтевой разгибатель запястья; 28 — локтевой сгибатель запястья

По форме мышцы могут быть простыми и сложными. К простым мышцам относят длинные, короткие и широкие. Эти мышцы имеют веретенообразную (рис. 6.3) или прямоугольную форму. Сложными считают многоглавые (двуглавые, трехглавые, четырехглавые), многосухожильные, двубрюшные мышцы. Сложными являются также мышцы определенной геометрической формы: круглые, квадратные, дельтовидные, трапециевидные, ромбовидные и т. д.

Часть мышц может менять свое местоположение, перемещаться с туловища на конечности — трункофугальные мышцы. Мышцы, сформировавшиеся на конечностях и впоследствии подняв.

По функции различают мышцы-сгибатели и разгибатели; мышцы приводящие и отводящие; вращающие (ротаторы); сфинктеры (суживатели) и дилятаторы (расширители). Вращающие мышцы в зависимости от направления движения подразделяют на пронаторы и супинаторы (вращающие внутрь и наружу).

Кроме возможных видов движения классификация мышц по функции предусматривает подразделение их на синергисты и антагонисты. Синергисты — это мышцы, выполняющие одинаковую функцию и при этом усиливающие друг друга. Так, например, действуют плечевая и двуглавая мышцы плеча. Антагонисты — это мышцы, выполняющие противоположные функции, т.е. производящие противоположные друг другу движения. Например двуглавая мышца плеча сгибает локтевой сустав, а трехглавая мышца плеча — разгибает.

Рис. 6.3. Форма мышц:

а — веретенообразная; б — двуглавая; в — двубрюшная; г — многобрюшная; д — двуперистая; е — одноперистая; 1 — головка; 2 — брюшко; 3 — сухожилие; 4 — промежуточное сухожилие; 5 — сухожильная перемычка

По расположению (анатомо-топографическим взаимоотношениям) различают следующие группы мышц: поверхностные и глубокие; наружные и внутренние; медиальные и латеральные.

По направлению мышечных волокон различают мышцы с параллельным, косым, круговым и поперечным ходом мышечных волокон. К мышцам с косым направлением мышечных волокон также относят одноперистые и двуперистые мышцы.

По отношению к суставам можно выделить односуставные (действующие только на один сустав), двусуставные и многосуставные мышцы. Двусуставные и многосуставные мышцы отличаются более сложными действиями, так как приводят в движение не только часть скелета, к которой прикрепляются, но могут изменять в целом положение конечности или части туловища.

Строение мышц. Скелетная мышца как орган включает в себя собственно мышечную и сухожильную части, систему соединительнотканных оболочек, собственные сосуды и нервы. Средняя, утолщенная часть мышцы называется брюшком (см. рис. 6.3). На обоих концах мышцы в большинстве случаев находятся сухожилия, с помощью которых она прикрепляется к костям. Широкое и тонкое сухожилие называется апоневрозом.

Рис. 6.4. Схема строения поперечнополосатых мышечных волокон:

1 — поперечнополосатое мышечное волокно; 2 — кровеносный капилляр; 3 — миофибриллы; 4 — ядро; 5 — вегетативное нервное волокно; 6 — нервно-мышечный синапс; 7 — двигательное нервное волокно; 8 — эндомизий; 9 — сухожильная нить

Структурно-функциональной единицей собственно мышечной части является поперечнополосатое мышечное волокно. Снаружи оно покрыто оболочкой — сарколеммой, внутри содержит ядра и специальные сократительные элементы — миофибриллы (рис. 6.4). В составе одного волокна насчитываются от 100 до 1000 миофибрилл, которые расположены вдоль его оси. Миофибрилла в свою очередь состоит из 1500 — 2000 протофибрилл. Последние построены из макромолекул специализированных мышечных белков — миозина и актина, которые при световой микроскопии видны в виде чередующихся темных и светлых участков. Молекулы миозина более толстые, соответствуют темным участкам (обладают двойным лучепреломлением света), молекулы актина — тонкие, соответствуют светлым дискам. В процессе мышечного сокращения актиновые нити втягиваются в промежутки между миозиновыми, изменяют свою конфигурацию, сцепляются друг с другом. Обеспечение энергией этих процессов происходит за счет расщепления в митохондриях молекул АТФ.

Функциональная единица мышцы — мион — совокупность поперечнополосатых мышечных волокон, иннервируемых одним двигательным нервным волокном. Мышца, состоящая из большого количества мионов, может сокращаться не вся, а отдельными пучками.

Поперечнополосатые мышечные волокна, расположенные параллельно и связанные между собой рыхлой соединительной тканью, образуют первичный пучок (пучок первого порядка), окруженный эндомизием (см. рис. 6.4). Три-пять первичных пучков, соединяясь друг с другом, формируют пучки второго порядка, покрытые перимизием. Последние соединяются в более крупные пучки (третьего порядка), из которых и состоит мышца. Слой соединительной ткани, покрывающий снаружи пучки третьего порядка, называют эпимизием.

Вспомогательный аппарат мышц. Вспомогательным аппаратом скелетных мышц являются фасции, фиброзные и костно-фиброзные каналы, синовиальные влагалища, синовиальные сумки, мышечные блоки и сесамовидные кости.

Фасции представляют собой соединительнотканные оболочки, ограничивающие подкожную жировую клетчатку, покрывающие мышцы и некоторые внутренние органы. По расположению выделяют поверхностную, собственную и внутреннюю фасции.

Поверхностная фасция расположена за подкожной жировой клетчаткой. Посредством соединительнотканных тяжей она прочно связана с кожей, разделяя подкожную жировую клетчатку на ячейки.

Собственная фасция покрывает мышцы различных частей тела. Она, как и предыдущая, называется соответственно областям: собственная фасция спины, груди, живота, шеи, головы, плеча, предплечья, кисти и т.д. Она образует футляры для отдельных мышц или групп мышц (рис. 6.5).

Собственная фасция образует для мышц замкнутые вместилища, которые могут быть в виде фиброзных и костно-фиброзных футляров. Фиброзные футляры со всех сторон ограничены исключительно фасциями. Костно-фиброзные футляры сформированы с одной стороны собственной фасцией, покрывающей мышцы, с другой — надкостницей прилежащей кости. Благодаря замкнутости фиброзных и костно-фиброзных футляров складываются оптимальные условия для индивидуализации работы каждой отдельной мышцы.

Рис. 6.5. Фасции плеча:

1 — двуглавая мышца плеча; 2 — плечевая мышца; 3 — медиальная межмышечная перегородка; 4 — трехглавая мышца плеча; 5, 10— поверхностная фасция; 6 — кожа; 7 — латеральная межмышечная перегородка; 8 — плечевая кость; 9 — собственная фасция; 11 — подкожная жировая клетчатка

Н.И. Пирогов в 1840 г. отметил, что фиброзные и костно-фиброзные футляры являются герметичными вместилищами. В связи с этим, зная особенности их расположения и строения, при ранениях и гнойных процессах можно прогнозировать пути распространения крови и гнойников. Футляры мышц также используют для введения анестезирующих веществ (футлярная анестезия по Вишневскому).

Внутренняя фасция выстилает изнутри полость тела. Полости тела имеются в области шеи, груди и живота. Соответственно областям выделяют внутришейную, внутригрудную и внутрибрюшную фасции.

Фиброзные и костно-фиброзные каналы — это вместилища для сухожилий мышц или сосудов и нервов в области лучезапястного и голеностопного суставов, фаланг пальцев кисти и стопы, образованных утолщением собственной фасции. Движения сухожилий по отношению к стенкам каналов осуществляются очень легко благодаря наличию специальных образований — синовиальных влагалищ — футляров, расположенных вокруг сухожилия мышцы. По своему строению они напоминают цилиндр с двойной стенкой, расположенный вокруг сухожилия и фиксированный к стенкам канала. Наружная стенка, сросшаяся со стенками канала, называется париетальным листком; внутренняя стенка, сросшаяся с сухожилием, — висцеральным листком. Между листками находится синовиальная жидкость, выполняющая роль смазки, которая уменьшает трение. В синовиальных влагалищах при чрезмерных нагрузках или попадании в них инфекции могут возникать воспалительные процессы — тендовагиниты.

Скопление в них большого количества серозной жидкости или гноя может привести к сдавлению сосудов, питающих сухожилие, и даже к их омертвению. При хронических тендовагинитах париетальный и висцеральный листки срастаются, делая невозможными движения сухожилий при сокращении мышц.

Синовиальные сумки представляют собой полости между фасциальными листками, выстланные синовиальной оболочкой, содержащие внутри синовиальную жидкость. Они расположены вблизи прикрепления сухожилий мышц к костям, уменьшая трение при их сокращении. Чрезмерное скопление синовиальной жидкости или проникновение инфекции в полость сумки получило название «бурсит».

Сесамовидные кости развиваются в толще сухожилий, близко к месту их прикрепления. Чаще всего сесамовидные кости встречаются в области пальцев кисти и стопы. Самая большая сесамовидная кость — надколенник.

Факторы, определяющие силу мышцы. Силу скелетной мышцы определяют следующие факторы:

1) физиологический поперечник мышцы, под которым понимают сумму площадей поперечного сечения всех поперечнополосатых мышечных волокон. Следует отметить, что физиологический поперечник не совпадает с анатомическим поперечником. Последний включает площадь поперечного сечения не только мышечных волокон, но и сосудов, нервов, соединительной ткани;

2) величина площади опоры на костях, хрящах или фасциях;

3) степень нервного возбуждения;

4) адекватность кровоснабжения;

5) состояние кожи и подкожной жировой клетчатки.

Работа и функции мышц. Мышца подобно каждому отдельному поперечнополосатому мышечному волокну при сокращении становится короче и толще. При этом она сближает точки начала и прикрепления, обеспечивая перемещение тела и его частей в пространстве. Мышца при максимальном сокращении может укорачиваться на 50 % от первоначальной длины. Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при сокращении вызывают в нем движение.

Работа различных групп мышц происходит согласованно: так, если мышцы-сгибатели сокращаются, то мышцы-разгибатели в это время расслабляются. В координации движений основная роль принадлежит нервной системе.

Мышцы работают рефлекторно, т. е. сокращаются под влиянием нервных импульсов, поступающих из центральной нервной системы. Корковый отдел двигательного анализатора находится в предцентральной извилине коры больших полушарий. Но непосредственно мышцы получают импульсы от мотонейронов, тела которых расположены в передних рогах серого вещества спинного и стволе головного мозга.

Передача возбуждения с нерва на мышцы происходит через нервно-мышечный синапс. Медиатором служит ацетилхолин, который накапливается в пузырьках, расположенных в окончаниях двигательных нервных волокон. Под влиянием нервного импульса ацетилхолин высвобождается, поступает в синаптическую щель, связывается с рецепторами постсинаптической мембраны мышечного волокна и возбуждает ее. Возникающий при этом электрический импульс распространяется по мембране, что приводит к увеличению проницаемости эндоплазматической сети мышечного волокна для ионов Са²⁺. Они поступают в цитоплазму, активируют сократительные белки, катализируют процессы отщепления от АТФ одного фосфатного остатка. Вследствие этого высвобождается энергия, необходимая для сокращения.

Характер сокращения скелетной мышцы зависит от частоты нервных импульсов, поступающих к мышце. В естественных условиях к мышце из ЦНС следует ряд импульсов, на которые она отвечает длительным тетаническим сокращением. При частоте 10—20 импульсов в секунду мышца находится в состоянии мышечного тонуса, что необходимо для поддержания позы. Тетанус возникает вследствие суммации одиночных мышечных сокращений при частоте 40—50 импульсов в секунду. В силу этого различают тонические и динамические виды сокращений мышц. Тоническое сокращение обеспечивают так называемые красные мышечные волокна, которые устойчивы к утомлению. Они характеризуются высокой активностью окислительных процессов, состоят из относительно тонких миофибрилл. Мышцы, построенные из красных мышечных волокон, обеспечивают поддержание позы, например мышцы спины. Динамическое сокращение обеспечивают белые мышечные волокна, характеризующиеся большим диаметром, крупными и сильными миофибриллами, низкой активностью окислительных процессов. Они преобладают в мышцах, выполняющих быстрые движения, например в мышцах конечностей.

При интенсивной мышечной нагрузке может наступать утомление, которое представляет собой временное понижение работоспособности клетки, органа или целого организма, наступающее в результате работы и исчезающее после отдыха. В экспериментальных условиях понижение работоспособности мышцы при длительном раздражении связано с накоплением в ней продуктов обмена (фосфорной и молочной кислот), влияющих на возбудимость клеточной мембраны, а также с истощением энергетических запасов. При длительной работе мышцы уменьшаются запасы гликогена в ней и соответственно нарушаются процессы синтеза АТФ, необходимого для осуществления сокращения.

В обычных условиях процесс утомления затрагивает прежде всего центральную нервную систему, затем нервно-мышечный синапс и в последнюю очередь — мышцу. И. М. Сеченов доказал, что временное восстановление работоспособности мышц утомленной руки может быть достигнуто включением в работу мышц другой руки или мышц нижних конечностей. Он рассматривал эти факты как доказательство того, что утомление развивается прежде всего в нервных центрах.

При тренировке мышц повышается их работоспособность, утолщаются мышечные волокна, возрастает количество гликогена в них, увеличивается коэффициент использования кислорода, восстановительные процессы после мышечной работы происходят быстрее, чем у нетренированных.

Основное назначение мышц обусловлено их сократительной функцией и заключается в выполнении различных двигательных актов. Благодаря этому обеспечивается локомоторная и трудовая деятельность человека. Для выполнения этой функции скелетная мышца преобразует химическую энергию в механическую, выделяя при этом большое количество тепла. По образному выражению И. П. Павлова, скелетная мышца является «печкой», согревающей организм, т.е. мышца выполняет теплопродуцирующую функцию.

Мышцы играют колоссальную роль в познавательной деятельности человека. Они содержат огромное количество проприоцепторов, которые определяют положение тела в пространстве, состояние тонуса и степень сокращения мышцы. Значение проприоцепторов мышц существенно возрастает у лиц с утраченным зрением или слухом.

Скелетные мышцы помогают работе сердца, выполняя насосную функцию. Они очень хорошо снабжаются кровью, причем в процессе работы кровоток в сосудах мышц возрастает в 20—30 раз. При сокращении мышцы обеспечивают присасывание крови в венозные сосуды (присасывающий эффект), тем самым облегчая продвижение крови и лимфы.

Конфигурация человеческого тела зависит от расположения мышц и их развития. Следовательно, скелетные мышцы выполняют формообразующую роль.

И, наконец, мышцы, прикрепляющиеся к коже, придают лицу определенное выражение и тем самым свидетельствуют о психоэмоциональном состоянии человека, т.е. являются выразителем его внутреннего мира. Эта функция особенно важна для врачебной практики при постановке диагноза и оценке психоэмоционального состояния больного.