Анатомия человека (с основами динамической и спортивной морфологии) - Иваницкий М. Ф. 2008

Учение о мышцах
Общая часть

Скелетные мышцы построены из поперечнополосатой мышечной ткани (см. стр. 35) и поэтому способны к произвольным сокращениям. Они обеспечивают сохранение поз и положений тела, участвуют в его движениях (рис. 37,38), защищают расположенные подними внутренние органы и идущие между ними сосуды и нервы от внешних воздействий; при сокращении мышц выделяется тепловая энергия, поэтому они участвуют в поддержании постоянства температуры тела. Сокращение мышц передает душевное состояние человека в виде мимики и пантомимики (см. стр. 227).

Наличие в мышцах специфических нервных окончаний позволяет считать их компонентом двигательной анализаторной (сенсорной) системы.

Для наименования мышц используют ряд признаков. Названия мышц происходят от их внешней формы (дельтовидная, ромбовидная, квадратная, трапециевидная, зубчатая, камбаловидная, грушевидная, червеобразная, круговая, пирамидальная, круглая и пр.—рис. 39), функции (сгибатель, разгибатель, отводящая, приводящая, пронатор, супинатор, поднимающая, опускающая, натягивающая, жевательная, сжиматель, расширитель и др.), строения или числа имеющихся у них головок (двубрюшная, полуперепончатая, полу сухожильная, двуглавая, трехглавая, четырехглавая), положения (межреберные, грудные, подколенная и др.), начала и прикрепления (гребенчатая, плечелучевая, грудино-ключично-сосцевидная и т.д.), направления мышечных волокон (прямая, косая, поперечная (рис. 40), случайных признаков, основанных на отдаленных ассоциациях (близнецовые мышцы, мышцы гордецов и др.).

Форма мышц. По своей форме и размерам мышцы очень разнообразны. Есть мышцы длинные и тонкие, короткие и толстые, широкие и плоские. Различают также мышцы веерообразные, которые способны перемещать кость в пределах угла, ограниченного крайними пучками мышцы, и кольцеобразные, формирование которых вязано с функциональной потребностью периодически суживать какие-либо отверстия (М. А. Джафаров).

Рис. 37. Мышцы (общий вид спереди):

1 — лобное брюшко надчерепной мышцы, 2 — круговая мышц глаза; 3 — височная мышц; 4 — жевательная мышца; 5 — щечная мышца; 6 — круговая мышца рта; 7 — мышца-опускатель угла рта; 8 — трапециевидная мышца; 9 — подключичная ямка, 10 — дельтовидная мышца; 11 — большая грудная мышца; 12 — трехглавая мышца плеча; 13 — плечевая мышца; 14 — двуглавая мышца плеча; 15 — плечелучевая м.; 16 — длинный лучевой разгибатель запястья; 17 — короткий лучевой разгибатель запястья; 18 — разгибатель пальцев; 19 — длинная отводящая м. большого пальца кисти; 20 — короткий разгибатель большого пальца; 21 — длинный разгибатель большого пальца; 22 — передняя зубчатая м.; 23 — наружная косая м. живота; 24 — прямая м. живота; 25 — средняя ягодичная м.; 26 — м.-напрягатель широкой фасции; 27 — портняжная м., 28 — прямая м. бедра; 29 — латеральная широкая м. бедра; 30 — икроножная м.; 31 — камбаловидная м.; 32 — передняя большеберцовая м.; 33 — длинный разгибатель большого пальца; 34 — длинный разгибатель пальцев; 35 — локтевой сгибатель запястья; 36 — локтевой разгибатель запястья; 37 — разгибатель пальцев; 38 — грудино-ключично-сосцевидная м.; 39 — большая и малая скуловые м.; 40 — м., поднимающая верхнюю губу и крыло носа

Мышцы, расположенные на туловище, имеют более плоскую форму, чем мышцы, находящиеся на конечностях. Мышцы конечностей характеризуются относительно большей длиной, веретенообразной формой (рис. 41) и проходят около одного (односуставные), двух (двусуставные) или нескольких (многосуставные) суставов (рис. 42).

Различия в форме мышц связаны с выполняемой ими функцией. Длинные тонкие мышцы, имеющие незначительную площадь прикрепления к костям (например, длинные сгибатели пальцев руки или ноги), как правило, участвуют в движениях с большой амплитудой. В противоположность им короткие толстые мышцы (например, квадратная мышца поясницы) участвуют в движениях с небольшим размахом, но могут преодолевать значительное сопротивление.

Рис. 38. Мышцы (общий вид сзади):

1 — грудно-ключично-сосцевидная м.; 2 — трапециевидная м.; 3 — дельтовидная м.; 4 — малая круглая м.; 5 — подостная м.; 6 — большая круглая м.; 7 — трехглавая м. плеча; 8 — широчайшая м. спины; 9 — наружная косая м. живота; 10 — поясничный треугольник; 11 — средняя ягодичная м.; 12 — м.-напрягатель широкой фасции; 13 — большая ягодичная м.; 14 — латеральная широкая м. бедра; 15 — двуглавая м. бедра; 16 — полусухожильная м.; 17 — полуперепончатая м.; 18 — икроножная м.; 19 — камбаловидная м.; 20 — пяточное (ахиллово) сухожилие; 21 — длинная малоберцовая м.; 22 — короткий сгибатель пальцев; 23 — плече-лучевая м.; 24 — лучевой сгибатель запястья; 25 — длинная ладонная м.; 26 — локтевой сгибатель запястья

П. Ф. Лесгафт предложил делить мышцы на два основных типа: сильные мышцы и ловкие мышцы. Он писал: «Мышцы, по преимуществу сильные, начинаются и прикрепляются к большим поверхностям, удаляясь по мере увеличения поверхности прикрепления от опоры рычага, на который они действуют, они могут проявлять довольно большую силу при небольшом напряжении, почему и не так легко утомляются. Они действуют преимущественно всею своею массою и не могут производить мелких оттенков при движении; силу свою они проявляют с относительно малою скоростью и состоят чаще из коротких мышечных волокон. Мышцы второго типа, отличающиеся ловкостью в своих Действиях, начинаются и прикрепляются к небольшим поверхностям, близко к опоре рычага, на который действуют, ни действуют с большим напряжением, скорее утомляются, состоят чаще из длинных волокон и могут действовать отдельными своими частями, производя различные оттенки движения. Это будут мышцы, допускающие главным образом ловкие и быстрые движения». Примером сильных мышц, по П. Ф. Лесгафту, могут служить мышцы-разгибатели позвоночного столба, большая ягодичная мышца, четырехглавая мышца бедра; примером ловких мышц — мышцы глаза, лица. Между крайними типами ловких и сильных мышц существуют переходные.

Рис. 39. Форма мышц:

1 — дельтовидная м.; 2 — ромбовидная м.; 3 — квадратная м. бедра; 4 — трапециевидная м.; 5 — передняя зубчатая м.; 6 — камбаловидная м.; 7 — грушевидная м.; 8 — червеобразные мм.; 9 — круговая м. глаза; 10 — пирамидальная м.; 11 — большая круглая м.; 12 — треугольная м. (теперь она называется мышцей-опускателем угла рта)

Рис. 40. Направление мышечных волокон:

1 — прямая м. живота; 2 — наружная косая м. живота; 3 — поперечная м. живота; а — мышечная часть; б — апоневроз

Все крупные мышцы состоят из нескольких отдельных мышц, которые объединяются в одно целое только анатомически, но имеют самостоятельную иннервацию и могут изолированно сокращаться. Поэтому можно считать, что в функциональном отношении они являются самостоятельными мышцами, производящими часто противоположную, «антагонистическую», работу. Лишь мелкие мышцы представляют собой нечто целое не только в анатомическом, но и в функциональном отношении. Например, такие крупные мышцы, как большая грудная, передняя зубчатая, при изолированном сокращении верхних и нижних отделов вызывают прямо противоположные движения (верхний отдел большой грудной мышцы участвует в сгибании плечевой кости, т. е. в движении кпереди, а нижний — в опускании); передняя часть дельтовидной мышцы при изолированном сокращении двигает руку вперед, задняя — назад, а средняя — латерально. Возможность изолированного сокращения отдельных частей одной и той же мышцы или изолированного сокращения одной мышцы (например, прямой мышцы живота или двуглавой плеча) без участия соседних мышц зависит от тренировки. Обычно сокращение мышц имеет суммарный характер, т. е. одновременно сокращается целая группа мышц.

3 П. Ф. Лесгафт. Основы теоретической анатомии, ч. 1, 1905, стр. 249—250.

Риc. Внешнее и внутреннее строение мыщц:

1 — веретенообразная м.; 2 — одноперистая м.; 3 — двуперистая м.; 4 — многоперистая м.

Рис. 47 Одно-, дву- и многосуставные мышцы:

1 — односуставная (локтевая) м, 2 — двусуставная (прямая м. бедра); 3 — многосуставная (длинный сгибатель большого пальца стопы)

Строение мышц. Каждая скелетная мышца построена из пучков поперечнополосатых мышечных волокон (рис. 43). Эти пучки связывает и окружает рыхлая соединительная ткань, прослойки которой называются внутренним перимизием. С внешней поверхности мышца покрыта наружным перимизием.

Рис. 43. Строение поперечнополосатой мышцы

(А — мышца между двумя костями. Б — отдельное волокно при большом увеличении):

1, 11 — периост (надкостница); 2 — срез волокна; 3 — миофибриллы; 4 — ядра мышечного волокна; 5 — ядро клетки соединительной ткани; 6 — сарколемма; 7 — эндомизий; 8, 13—15 — пучки мышечных волокон, окруженные внутренним перимизием; 9 — наружный перимизий; 10 — синовиальная сумка; 12 — сухожильные волокна (по Браусу)

Мышечные волокна образуют среднюю мясистую часть мышцы — ее брюшко, или тело, прикрепляющееся к костям при помощи сухожильных концов мышцы. Сухожилия особенно хорошо выражены у длинных мышц (см. рис. 41).

Сухожилия построены из коллагеновых волокон и отличаются большой сопротивляемостью на растяжение. Широкие сухожилия мышц называются апоневрозами (см. рис. 40) или сухожильными растяжениями. Апоневрозами называют также утолщенные фасции, находящиеся под кожей наладонной поверхности кисти и на подошвенной поверхности стопы. Некоторые мышцы (например, прямая мышца живота) имеют вставочные сухожильные прослойки, которые подразделяют всю мышцу на отдельные части, обеспечивая возможность их изолированного сокращения.

Фасции, которыми покрыты мышцы, представляют собой фиброзные оболочки, одевающие не только отдельные мышцы, но также и группы мышц. Значение фасций в двигательном аппарате очень велико: покрывая мышцы и прикрепляясь к костям, они составляют своего рода дополнения к костному скелету. Некоторые фасции служат местом начала мышц или их прикрепления. Утолщения, образуемые фасциями между отдельными группами мышц, носят название межмышечные перегородки; здесь также берут начало пучки мышечных волокон. Уплотненные участки фасций, расположенные над сухожилиями длинных мышц, выполняют роль связок и называются удерживателями сухожилий мышц (например, мышц-сгибателей или мышц-разгибателей). Сухожилия мышц, отличающиеся значительной подвижностью (главным образом в области кисти и стопы), заключены в синовиальные влагалища, которые построены из двух листков синовиальной оболочки: внутренностного, прирастающего к сухожилию мышцы, и пристеночного, срастающегося с окружающими тканями. Обращенные друг к другу листки синовиальной оболочки переходят по длине сухожилия один в другой, образуя брыжжейку сухожилия — мезотендиний. Они выделяют жидкость — синовию, облегчающую скольжение сухожилия мышцы при ее сокращении или расслаблении.

Синовиальные влагалища заключены в фиброзные, а в некоторых местах (например, в области ладонной поверхности фаланг пальцев кисти) в костно-фиброзные каналы, но иногда выступают за их пределы. Вместе с окружающим их фиброзным слоем синовиальные влагалища образуют влагалища сухожилий.

Скольжение мышц облегчается благодаря синовиальным сумкам с синовиальным (слизистым) содержимым. Они имеют одну полость (простые) или несколько составных частей (сложные). Синовиальные сумки находятся не только между мышцами, но и (в некоторых местах) между мышцей и костью, а также между кожей и костью.

Фасции, синовиальные сумки, влагалища сухожилий (включая синовиальный и фиброзный слои), костно-фиброзные каналы, а также сесамовидные кости объединяют под общим названием «вспомогательные аппараты мышц».

Мышцы, участвуя в двигательной деятельности, непосредственно связаны с системами ее обеспечения (сосудистой, пищеварительной, дыхательной и др.) и регулирования (нервной, эндокринной). Сосуды и нервы проникают в мышцу в области так называемых ворот, внутри мышцы распространяются по прослойкам соединительной ткани (перимизию и эндомизию). Через сосуды мышца получает питательные вещества, кислород, гормоны и отдает продукты обмена веществ (углекислый газ, воду, соли и т.д.).

Нерв, подходящий к мышце, содержит три вида волокон: двигательные, вегетативные и чувствительные. По двигательным волокнам поступают импульсы из центральной нервной системы, побуждающие мышцу к сокращению. Вегетативные волокна проводят к мышце импульсы из соответствующих вегетативных центров, влияющих на адаптационно-трофические функции (обмен веществ, состояние стенки сосудов, рост и развитие мышцы). По чувствительным волокнам идут импульсы от мышцы в мозг. (Одни из них проводят импульсы после температурных и болевых раздражений, другие сигнализируют о состоянии мышцы: натяжении, укорочении, расслаблении и т. п. Эти волокна называются проприоцептивными. Роль их особенно велика у спортсменов, так как они позволяют чувствовать положение звеньев тела, помогают ориентироваться в пространстве, обеспечивая так называемые чувство воды, чувство противника, чувство дорожки и т.п.

Состояние мышц. Каждая мышца по морфологической характеристике может находиться в трех состояниях: исходном, удлиненном и укороченном. По функциональному признаку выделяют напряженное и расслабленное состояния мышцы. Из сочетаний этих состояний возможны несколько вариантов:

Следует отметить, что сочетания удлинения с расслаблением трудно достигнуть, так как при удлинении мышцы все более сказываются ее упругие свойства.

I. 1. Мышца удлинена и напряжена. Места начала и прикрепления ее удалены друг от друга, мышца растянута, плотная на ощупь.

II. 1. Мышца в исходном состоянии, напряжена. Места начала и прикрепления не изменены, мышца плотна на ощупь.

III. 1. Мышца укорочена и напряжена. Места фиксации ее сближены, брюшко утолщено, мышца плотна на ощупь.

II. 2. Мышца в исходном состоянии, расслаблена. Напряжение мышцы невелико и обеспечивает лишь поддержание естественного тонуса.

III. 2. Мышца укорочена и расслаблена. Места начала и прикрепления сильно сближены; мышца мягка на ощупь и провисает в силу своей собственной тяжести, несмотря на постоянный естественный тонус.

Между названными состояниями имеются переходные, зависящие от степени сокращения или расслабления мышцы, а также от величины ее укорочения или удлинения.

Обладая способностью к укорочению и растягиванию, мышца характеризуется особым состоянием — постоянным непроизвольным напряжением, так называемым тонусом, в силу которого мышца сопротивляется растягиванию. О степени тонуса обычно судят по консистенции мышцы.

Тонус мышцы регулируется центральной нервной системой и имеет рефлекторный характер, т. е. зависит от импульсов (проприорцептивных), возникающих в самой мышце, особенно при ее растягивании. При перерезке подходящих к мышце нервов она оказывается парализованной и ее тонус снижается.

К этому нужно добавить, что и деятельное состояние мышцы при сокращении бывает двоякого рода: при изометрическом сокращении мышца сокращена, но движения не происходит, длина ее не изменяется, работа мышцы носит статический характер; при изотоническом сокращении мышцы происходит движение, длина ее изменяется, работа носит динамический характер.

Сила мышцы зависит (кроме утомления, состояния нервной системы, условий тренировки и пр.) от площади сечения, перпендикулярного к ходу всех мышечных волокон, входящих в состав данной мышцы (см. рис. 41). У так называемой веретенообразной мышцы направление волокон параллельно длине мышцы. Площадь поперечного сечения волокон перпендикулярна к длине мышцы. У перистой мышцы определение площади поперечного сечения несколько труднее. Ввиду того что ее особенностью является наличие сухожилия, идущего посредине (двуперистая) или с краю (одноперистая мышца), площадь поперечного сечения каждого волокна проходит наискось по отношению к длине мышцы. Суммируя сечения отдельных волокон, нетрудно убедиться, что общая их площадь значительно превышает площадь поперечного сечения веретенообразной мышцы (при одинаковой окружности брюшка). Поэтому перистые мышцы обладают значительно большей подъемной силой. С другой стороны, у них сравнительно меньше величина укорочения.

Величина укорочения, на которую мышца может сокращаться, очень значительна и в отдельных случаях достигает трети и даже половины длины мышечных пучков. Однако устройство скелета не позволяет использовать полностью эту потенциальную возможность сокращения. Этим объясняется то состояние естественного напряжения мышцы, которое свойственно ей даже в случае полного расслабления.

Анатомический поперечник веретенообразной мышцы, соответствующий разрезу, перпендикулярному к ее длине, одинаков с физиологическим поперечником, перпендикулярным к ходу всех ее волокон, в то время как у перистой мышцы физиологический поперечник больше анатомического. При определении физиологического поперечника мышцы ее объем делят на среднюю длину одного волокна. Перистые мышцы имеют значительные прослойки плотной соединительной ткани, поэтому они труднорастяжимы и могут производить большую, чем веретенообразные мышцы, работу статического характера. Прослоек плотной соединительной ткани у веретенообразных мышц почти нет. У них легко чередуются состояния сокращения и растяжения (портняжная мышца). Определить величину подъемной силы той или иной мышцы нетрудно прямым наблюдением на животных в условиях эксперимента, подвешивая к одному концу мышцы груз определенной величины и одновременно раздражая ее тем или иным способом с целью вызвать сокращение.

Точно определить на человеке силу какой-либо группы мышц, а тем более отдельной мышцы трудно. Для этого применяют различные методы исследования. Например, для определения подъемной силы всех мышц, сгибающих стопу, пользуются следующим методом. Если человек находится в положении стоя и поднимается на носки, то отягощая его каким-либо дополнительным грузом, можно уравновесить силу мышц, сгибающих стопу, найдя предельную нагрузку, при увеличении которой поднимание на носки окажется уже невозможным. При этом вес тела, дополненный весом груза, является показателем того момента вращения, который имеют мышцы, сгибающие стопу. Зная расстояние от головок плюсневых костей до направления общей равнодействующей этих мышц и считая, что тяжесть груза и тела передается на стопу через кости голени, можно ориентировочно определить силу всех сгибающих стопу мышц. Однако, пользуясь этим методом и видоизменяя его в зависимости от особенностей строения данного звена, получают только приближенные значения. Если эти наблюдения дополнить наблюдениями на трупе, то можно определить площадь поперечного сечения каждой мышцы в отдельности, величину ее подъемной силы, а также процентное отношение этой силы к силе мышц всей данной группы.

Сила мышцы, имеющей площадь поперечного сечения 1 см2, равна 8—10 кг. Если исходить из этой цифры, то сила мышц составляет для сгибателей предплечья приблизительно 160 кг, для сгибателей голени - 480 кг. Эти цифры на первый взгляд могут показаться преувеличенными, так как тяжести, которые может поднять человек, сгибая предплечье или голень, гораздо меньше. Однако не следует забывать, что поднимаемая тяжесть имеет на конечности место приложения, находящееся обычно на значительном расстоянии от того сустава, в котором происходит движение, в связи с чем момент этой силы очень велик. В то же время мышцы, производящие данное движение, проходят вблизи сустава и во многих случаях прикрепляются в непосредственном соседстве с ним, что уменьшает их момент силы, так как эффект вращательного движения зависит не только от величины этих сил, но и от расстояния, на котором действуют силы.

Места начала и прикрепления мышц. Когда речь идет о «месте начала или опоры» и «месте прикрепления» мышцы, или же о «неподвижной» или «подвижной» точке мышцы, то следует это понимать условно. Такая условность связана с представлением о наиболее часто наблюдаемых движениях, вызываемых сокращением данной мышцы. Например, плечевая мышца, проходящая спереди от локтевого сустава, обычно описывается как сгибатель предплечья. Местом ее начала, или фиксированной точкой, принято считать плечевую кость, а местом прикрепления, или подвижной точкой, — локтевую кость. Однако если предплечье или кисть фиксированы, как, например, при подтягивании на перекладине, то плечевая мышца сгибает плечо. Таким образом, фиксированная точка, или место начала мышцы, и подвижная точка, или место ее прикрепления, в зависимости от того, какое звено тела в конкретном случае более подвижно, могут взаимно меняться. В большинстве случаев дистальное звено более подвижно, чем проксимальное. При этом сила, с которой данная мышца притягивает проксимальное звено к листальному и одновременно дистальное к проксимальному, всегда остается одинаковой, согласно закону Ньютона о равенстве действия и противодействия (рис.44).

Рис. 44. Схема, демонстрирующая значение угла, под которым тяга мышц действует на кость:

АБ — направление тяги плече-лучевой м.; АБ и БВ — две половины силы тяги этой мышцы; точка А с такой же силой притягивается к точке Б, как и точка Б к точке А; АГ и АД — составляющие AB; БЕ и БЖ — составляющие БВ. Как видно из схемы, плечелучевая м. подходит к предплечью под значительно меньшим углом, чем к плечевой кости. Вместе с тем АГ значительно больше БЕ, между тем БЖ больше, чем АД

Парадоксальное действие мышц. Многосуставные мышцы могут вызывать движения в нескольких суставах, около которых они проходят. Двусуставные мышцы, сокращаясь, вызывают в суставах моменты сил противоположной направленности, длина мышц изменяется очень мало. Односуставные мышцы вызывают движения только в одном суставе, однако косвенным путем они влияют на движения в суставах, расположенных проксимально и дистально по отношению к данному суставу. Например, при сгибании в локтевом суставе обычно одновременно происходит некоторое разгибание в плечевом суставе. Эта косвенная работа односуставных мышц представляет собой так называемое парадоксальное действие мышц. Разгибанию в плечевом суставе способствует то, что центр массы всей руки при сгибании в локтевом суставе продолжает оставаться под плечевым суставом, так как перемещение одной части массы руки вперед компенсируется перемещением другой части назад. В силу этого вся рука несколько смещается кзади, чем сохраняется положение ее равновесия. Другая причина, благодаря которой происходит разгибание в плечевом суставе, заключается в том, что при сгибании предплечья растягивается трехглавая мышца плеча, расположенная на его задней поверхности, и тонус ее повышается. Так как эта мышца является двусуставной и длинной своей головкой начинается от лопатки, то одновременно с увеличением натяжения она производит некоторое разгибание в плечевом суставе, около которого проходит. Разгибающее действие ее возрастает по мере сгибания в локтевом суставе.

Цепь звеньев. Обычно происходит одновременно движение нескольких звеньев тела, неразрывно связанных между собой. Если цепь звеньев замкнута, то каждая, даже односуставная мышца, оказывает косвенное действие на звенья человеческого тела, входящие в состав этой цепи, вызывает их перемещение в пространстве. Когда человек двумя ногами стоит на земле, то сокращение, например, подколенной мышцы вызывает движения голени и бедра, а окольным путем — движения таза, бедра и голени другой стороны тела. Если же цепь не замкнута, то происходит смещение главным образом дистального звена. Так, когда человек опирается о землю одной ногой, т.е. нет замкнутой системы «нога—таз—нога—земля», то при сокращении на другой ноге подколенной мышцы могут перемещаться только голень и стопа. Сопутствующие движения и в этих случаях возможны, но они гораздо менее заметны. Их может и не быть, если проксимальный отдел тела фиксирован (например, если человек, сгибая голень, сидит на какой- либо неподвижной поверхности опоры).

Антагонисты и синергисты. Действительного антагонизма в работе мышц нет, так как мышцы не только содружественного, но и противоположного действия работают согласованно, совместно обеспечивая выполнение того или иного движения (рис. 45). Однако отдельные мышцы или группы мышц, участвующие в прямо противоположных движениях, принято условно называть антагонистами. Например, группа мышц, которая сгибает стопу, является антагонистом по отношению к той группе, которая ее разгибает, т.е. мышцы, расположенные на задней и на передней поверхностях голени, — антагонисты. Мышцы, которые выполняют общую работу, участвуя в одном и том же движении, т.е. мышцы, расположенные по одну сторону данной оси сустава, являются синергистами. Односуставные мышцы одноосных суставов выполняют в отношении этих суставов всегда только одну функцию. Например, плечевая мышца является постоянным сгибателем предплечья в локтевом суставе и постоянным антагонистом для локтевой мышцы. В отношении многоосных суставов, особенно шаровидных, функция одних и тех же мышц (как много-, так и односуставных) может быть различной, в зависимости от исходного положения соединяющихся костей. Так, мышцы, приводящие бедро, оказываются его сгибателями, если оно было разогнуто. Они же могут работать как пронаторы бедра, если оно было чрезмерно повернуто кнаружи, и наоборот, могут помогать супинации, если бедро было сильно повернуто внутрь.

Мышцы, являющиеся для одного движения синергистами, для другого могут становиться антагонистами. Например, при сгибании кисти ее локтевой и лучевой сгибатели работают как синергисты. При движениях же кисти вокруг переднезадней оси лучезапястного сустава эти мышцы работают уже как антагонисты: локтевой сгибатель участвует в приведении кисти, а лучевой сгибатель - в ее отведении.

Гораздо сложнее работа мышц, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Они образуют содружественно работающие комплексы, обусловливающие возможность выполнения данного движения. Например, наружная косая мышца живота одной стороны тела и внутренняя косая другой, работая содружественно, принимают участие во вращении туловища вокруг его вертикальной оси. Не менее сложные комплексы образуют такие мышцы, как трапециевидная и передняя зубчатая, участвуя во вращении лопатки нижним углом кнаружи, или малая грудная и нижний отдел большой ромбовидной мышцы, вызывая противоположные движения. В каждом движении, как правило, участвует не одна мышца и даже не одна группа мышц, а несколько содружественно действующих мышечных групп. Среди них всегда можно выделить мышцы, которые производят данное движение непосредственно, и мышцы, способствующие укреплению тех отделов тела, на которые опирается действующее звено.

Рис. 45. Пара антагонистов, расположенных по сторонам от поперечной оси одноосного сустава. Точка в кружке показывает проекцию поперечной оси сустава. Стрелки обозначают направление тяги: м.-сгибателя (слева) и м.-разгибателя (справа), выполняющих противоположные функции. Сокращаясь одновременно, эти мышцы способствуют укреплению сустава и иммобилизации сочленяющихся в нем костей

В то время как синергические группы мышц обусловливают возможность выполнения данного движения, другие мышцы благодаря своему напряжению это движение тормозят. Разучивание движений, особенно имеющих характер рывка или толчка, и тренировка идут по линии выработки более изолированного сокращения тех мышц и мышечных групп, которые для данного движения необходимы. Для выполнения же плавных движений необходима работа антагонистов, так как без их регулирующего влияния сокращение одних только синергистов может вызвать порывистые, толчкообразные движения. Начальный период разучивания движений обычно связан с сокращением (в большей или меньшей степени) всех мышц данной области. Как тех, которые для этого движения необходимы, так и тех, которые его затормаживают. Этот период характеризуется тем, что в коре большого мозга происходит процесс возбуждения в корковом отделе двигательного анализатора и иррадиация этого возбуждения. При таком неразученном движении действующая группа мышц должна преодолевать внутреннее сопротивление со стороны других мышц.

Характеристика работы мышц. Мышцы могут выполнять преодолевающую, уступающую и удерживающую работу. При преодолевающей работе мышца преодолевает тяжесть данного звена тела или какое-либо сопротивление, когда момент силы мышцы или группы мышц больше момента силы тяжести. При уступающей работе мышца, оставаясь напряженной, постепенно расслабляется, уступая действию силы тяжести или действию сопротивления; момент силы мышцы при этом меньше момента силы тяжести или сопротивления. При удерживающей работе мышцы происходит уравновешивание действия сопротивления, моменты сил равны, в результате чего движение отсутствует. Так, дельтовидная мышца при отведении руки в сторону, удерживании ее в горизонтальном положении и во время медленного приведения ее к туловищу напряжена, но работа ее не одинакова: в первом случае она преодолевающая, во втором — удерживающая, а в третьем — уступающая. Уступающая работа мышц очень важна для спортсменов, так как позволяет увеличить и силу, и скорость движения. Происходящее при уступающей работе растягивание мышц приводит к накоплению в них энергии упругой деформации, которая в последующем используется организмом для осуществления «возвратного» движения, причем в большей мере, если напряжение мышц следует тотчас за предварительным растягиванием мышц, без паузы. Установлено, что при подпрыгивании на носках с прямыми ногами в икроножной мышце и в пяточном сухожилии накапливается 45 Дж. энергии, при беге со скоростью 3,9 м/с в мышцах нижней конечности - 46-50 Дж., при приседании с грузом в тех же мышцах - 730 Дж., без груза - 394 Дж. Свойство мышц накапливать энергию упругой деформации зависит от соотношения быстрых и медленных волокон в них; чем выше процент медленных волокон, тем лучше используется энергия упругой деформации. Подготовительные фазы движений, стартовые положения (приседание перед прыжком, замах перед броском снаряда и др.) способствуют растягиванию мышц, выполняющих основное движение. Уступающую работу иначе называют релаксацией.

Различают также баллистическую работу мышц — резкое, быстрое, преодолевающее сокращение после предварительного растягивания мышц (например, на верхней конечности при метании). При этом мышца дает толчок звену и расслабляется, последующее движение данного звена продолжается по инерции.

Направление тяги. Упрощенно направлением тяги мышцы считается прямая линия, соединяющая центры мест ее начала и прикрепления. Для уточнения хода этой линии необходимо произвести поперечные сечения мышцы на разных уровнях. Линия, соединяющая центры сечений, будет равнодействующей мышечных сил всех волокон (центроидой мышц); обычно она несколько изогнута.

Сложение сил, направленных в одну сторону. Для определения величины и места приложения равнодействующей группы мышц-синергистов, векторы которых параллельны, следует последовательно сложить силы всех мышц данной группы. Если она состоит в простейшем случае из двух мышц, то равнодействующая будет равна сумме сил этих двух мышц, а точка ее приложения будет находиться на прямой, перпендикулярной к направлению равнодействующих этих двух мышц, на расстоянии, обратно пропорциональном силе каждой из этих мышц. Если группа мышц-синергистов состоит не из двух, а из большего числа мышц, то равнодействующая их также равна сумме сил всех мышц. Местом приложения этой равнодействующей является точка, расположенная между местами прикрепления данных мышц.

При сложении сил, оказывающих влияние на движение определенного звена тела, слагаемым может быть не только сила мышц, но и сила тяжести данного звена.

Вычитание сил. Если к кости прикрепляются мышцы, которые тянут ее в противоположные стороны, то движение в этом случае происходит под действием разности сил. Равнодействующая при вычитании сил равняется разности между ними и направлена в сторону большей силы. Когда силы мышц, двигающих данную кость в разных направлениях, равны, они уравновешивают друг друга и кость остается неподвижной. Лишь немногие мышцы тянут кости, к которым они прикрепляются, в диаметрально противоположных направлениях. Большинство мышц, прикрепляющихся к одной кости с разных ее сторон, образуют тяги, направленные под некоторым углом одна к другой. Однако эти тяги можно разложить на составляющие таким образом, что они могут оказаться идущими в противоположных направлениях и участвовать в противоположных движениях.

Силы, действующие под углом. В тех случаях, когда мышцы тянут кость в двух разных, но не диаметрально противоположных направлениях, равнодействующая сил выражается диагональю параллелограмма, построенного на векторах этих сил. Например, направление тяги каждой из наиболее крупных мышц, приводящих плечо, — большой грудной мышцы и широчайшей мышцы спины (рис. 46) — не совпадает с направлением движения при приведении плеча.

Мало того, даже не существует такой мышцы, направление силы тяги которой совпадало бы с направлением движения при приведении плеча. Названные две мышцы своей равнодействующей заменяют силу отсутствующей мышцы, необходимой для выполнения данного движения.

Правило параллелограмма сил относится не только к двум, но и к нескольким мышцам, тянущим данную кость в различных направлениях. В таких случаях для определения общей равнодействующей необходимо построить параллелограмм равнодействующих каждых двух мышц, а затем параллелограммы между диагоналями первых параллелограммов, пока наконец не будет найдена общая равнодействующая всей данной группы мышц.

Рис. 46. Параллелограмм сил: аг — направление тяги большой грудной м.; аб — направление тяги широчайшей м. спины. Работая совместно, эти мышцы тянут плечевую кость в направлении аб, т.е. в направлении диагонали параллелограмма сил

Пара сил. Как известно, каждое вращение есть результат действия пары сил (рис. 47,48,49), поэтому и вращение во всех суставах можно рассматривать как результат действия пары сил. В большинстве случаев одной силой в этой паре является мышечная тяга, а другой — то сопротивление, которое оказывает данной кости соседняя, сочленяющаяся с ней кость. Сила сопротивления направлена параллельно и противоположно силе мышечной тяги. Кратчайшая прямая между направлениями этих двух сил составляет плечо пары сил, и произведение этого плеча на величину данной силы, в частности силы мышечной тяги, — момент вращения пары сил. Если предположить, что данный сустав разрушен, т.е. одна из сил в этой паре (именно — сила сопротивления со стороны соседней кости) выключена, то произошло бы не вращение данного звена, а смещение его по направлению равнодействующей названной группы мышц.

Рис. 47. Схема, показывающая, что верхняя и нижняя части трапециевидной м., работая совместно, способствуют вращению лопатки ее нижним углом кнаружи; эти две части образуют пару сил: ба — направление тяги верхней части трапециевидной м.; вг — направление тяги нижней части этой м., бе и вд — их составляющие, образующие пару сил; б в — плечо пары сил; бз и вж — составляющие, способствующие приведению лопатки

Рис. 48. Пара сил, производящих разгибание в коленном суставе: стрелка, идущая вверх, показывает направление мышечной тяги четырехглавой м. бедра; стрелка, идущая вниз, — направление сопротивления бедренной кости по отношению к большеберцовой

При вращательных движениях лопатки, головы, нижней челюсти, позвоночного столба обе силы в паре сил представлены в значительной мере мышечной тягой.

Степень участия мышцы в том или ином движении, как и степень ее тормозящего действия на движение в суставе, зависит не только от величины ее силы, но также от плеча силы — величины перпендикуляра, опущенного из оси вращения на направление силы, а в конечном итоге от вращающего момента силы мышцы, который представляет собой произведение величины ее силы на плечо этой силы.

Рис. 49. Схема, показывающая значение надколенника как сесамовидной кости, увеличивающей плечо (прерывистая линия, перпендикулярная стрелке) силы четырехглавой м. бедра (стрелка, идущая вверх и влево):

1 — надколенник; 2 — связка надколенника; 3 — проекция поперечной оси коленного сустава в один из моментов движения в нем

Рис. 50. Пара сил, образованная латеральной крыловидной (верхняя стрелка) и двубрюшной (нижняя стрелка) мм., прикрепляющимися к нижней челюсти

Из этого следует, что небольшая мышца с малой подъемной силой, но с большим плечом силы может иметь большое значение для того или иного движения.

Увеличению плеча силы мышц и, следовательно, их момента вращения способствуют бугорки, бугристости, гребни, шероховатости, к которым прикрепляются мышцы, а также сесамовидные кости. Они находятся в толще сухожилий некоторых мышц в области прохождения их около сустава, несколько проксимальнее его щели, и увеличивают плечо силы тяги мышцы. Наиболее крупной сесамовидной костью является надколенник, который увеличивает плечо силы четырехглавой мышцы бедра (рис. 50).

Во многих местах мышцы, направляясь к точке прикрепления, перекидываются через костные выступы, увеличивающие плечо силы этих мышц (например, медиальная и латеральная лодыжки). Увеличению плеча силы мышц служат также блоки и петли (например, фиброзная петля, прикрепляющая сухожилие двубрюшной мышцы к подъязычной кости). Соответственно увеличивается и момент вращения этих мышц.

Законы рычага и работа мышц. Принято различать рычаги двух родов — первого и второго. В том случае, если две силы расположены с двух сторон от точки опоры твердого тела, около которой возможно вращение, и действуют в одном направлении, тело является рычагом первого рода. Когда силы приложены только с одной стороны по отношению к точке опоры тела и направлены в разные стороны, тело образует рычаг второго рода. Мышечные силы могут быть приложены не перпендикулярно к рычагу, а под некоторым углом к нему. Если данная сила приложена к рычагу под острым или тупым углом, действие этой силы на рычаг можно определить путем разложения ее на составляющие, из которых одна будет направлена по длине рычага, а другая — перпендикулярно к ней. Первая сила для объяснения данного движения не принимается в расчет, так как ее действие вызывает только сжатие рычага, большее или меньшее при давливание друг к другу суставных поверхностей или же, если рычаг не был достаточно закреплен, смещение его по длине. Вторая сила является полезной составляющей, она и производит движение.

Рычаг первого рода. В отношении двигательного аппарата человека рычаг первого рода называется еще «рычагом равновесия» (рис. 51). Таким равновесием отличается положение всех вышележащих звеньев тела по отношению к нижележащим (например, головы по отношению к позвоночному столбу, таза по отношению к бедру). В первом примере основными силами, которые способствуют наклону головы вперед, являются сила тяжести и сила мышечной, а также связочной тяги.

Рис. 51. Череп как рычаг первого рода (равновесия):

Левая стрелка показывает направление силы тяжести, правая — направление силы мышечной тяги; точка на вершине клина указывает положение поперечной оси атлантозатылочного сочленения; прерывистые линии обозначают плечо силы тяжести (слева) и плечо силы мышечной тяги (справа)

При прямом держании головы вертикаль ее центра тяжести, располагающегося несколько сзади турецкого седла, проходит спереди от поперечной оси атлантозатылочного сочленения. Равнодействующая силы мышечной и связочной тяги, приложенная к затылочной кости, проходит сзади этой оси. Условием равновесия является равенство вращающих моментов этих двух сил.

Так как сила тяжести имеет всегда вертикальное направление, то ее плечо расположено горизонтально.

Сила мышечной, а также связочной тяги идет несколько наискось. Следовательно, ее плечо располагается не горизонтально, а несколько наклонно.

В тех случаях, когда равновесие нарушается и вращающий момент одной силы становится больше или меньше вращающего момента другой силы, происходит сгибание или разгибание головы. Например, когда при прямом держании головы мышцы выйной области расслабляются, голова наклоняется кпереди, поскольку вращающий момент силы мышц становится меньше момента силы тяжести. Наоборот, если сила тяги мышц затылка увеличивается и их вращающий момент становится больше момента силы тяжести головы, то она наклоняется назад.

Наклон головы происходит не только благодаря влиянию силы ее тяжести, но также при некотором, хотя бы незначительном, участии мышц, расположенных спереди шейного отдела позвоночного столба. К этим мышцам принадлежат не только все мышцы, прикрепляющиеся к подъязычной кости и идущие к ней снизу и сверху, но и — главным образом — мышцы, лежащие непосредственно на передней поверхности позвоночного столба (длинная мышца головы и длинная мышца шеи). Поэтому было бы правильнее говорить не о вращающем моменте силы тяжести, а о моменте сил, способствующих наклону головы кпереди.

Рис. 52. Стопа как рычаг силы: стрелка, идущая вниз, показывает направление силы тяжести, действующей с голени на стопу; стрелка, идущая вверх, — направление тяги трехглавой м. голени

Рычаг второго рода. Различают две разновидности этого рычага. Первую обычно называют «рычагом силы». Он характеризуется тем, что плечо силы мышечной тяги больше плеча силы тяжести. Примером такого рычага может служить стопа во время подъема на полупальцы (рис. 52). Местом опоры в данном случае являются главным образом головки плюсневых костей, через которые проходит ось вращения всей стопы. Сила мышечной тяги, если обозначить ее направление в виде прямой, идущей от пяточной кости в направлении тяги трехглавой мышцы голени (как наиболее энергичного сгибателя стопы), имеет большее плечо, чем сила тяжести. Последняя передается через кости голени на стопу и давит непосредственно на таранную кость, способствуя опусканию стопы. Движения рычага этого вида довольно ограничены, здесь имеется выигрыш в силе за счет проигрыша в амплитуде и в скорости движения. Вторую разновидность рычага второго рода (рис. 53) принято называть «рычагом скорости». Он характеризуется тем, что сила мышечной тяги приложена вблизи оси вращения и имеет значительно меньшее плечо, чем противодействующая ей сила тяжести или сила какого-либо иного сопротивления. Например, во время сгибания предплечья сокращаются мышцы, равнодействующая которых проходит спереди поперечной оси локтевого сустава. Плечо этой равнодействующей равняется приблизительно 2 см, а плечо силы тяжести, если человек удерживает кистью при согнутом предплечье груз в 16 кг, приблизительно 20 см, т.е. плечо силы сопротивления примерно в 10 раз больше, чем плечо мышечной силы. Условием равновесия является равенство вращающих моментов этих двух сил. Отсюда понятно, почему при подъемной силе мышц-сгибателей предплечья, равной приблизительно 160 кг, нетренированный человек может удержать при согнутом предплечье только около 16 кг. В самом деле, 160x2= 16x20, т. е. каждый момент вращения равняется 320.

Рис. 53. Предплечье как рычаг скорости: стрелка, идущая вниз, показывает действие силы тяжести; стрелка, идущая вдоль двуглавой м. плеча, — направление силы тяги этой мышцы; перпендикулярно к ней подходящая прерывистая линия — плечо силы мышечной тяги; точка на вершине треугольника — положение поперечной оси локтевого сустава

Рис. 54. Мышцы верхней конечности:

А — плечо супинировано, предплечье в среднем положении; Б — рука пронирована; В — рука супинирована: 1 — трапециевидная м.; 2 — дельтовидная м.; 3 — трехглавая м. плеча; 4 — клювовидно-плечевая м.; 5 — двуглавая м. плеча; 6 — плечевая м.; 7 — плечелучевая м.; 8 — длинный лучевой разгибатель запястья; 9 — короткий лучевой разгибатель запястья; 10 — локтевой разгибатель запястья; 11 — разгибатель пальцев; 12 — длинная м., отводящая большой палец; 13 — короткий разгибатель большого пальца; 14 — длинный разгибатель большого пальца; 15 — наружная косая м. живота; 16 — передняя зубчатая м.; 17 — круглый пронатор; 18 — лучевой сгибатель запястья; 19 — длинная ладонная м.; 20 — поверхностный сгибатель пальцев; 21 — локтевой сгибатель запястья; 22 — короткий сгибатель мизинца; 23 — тыльная межкостная м.

При таком рычаге второго рода имеется проигрыш в подъемной силе, но значительный выигрыш в амплитуде и скорости движения. Действительно, при сгибании в локтевом суставе можно кистью, а тем более концами пальцев производить движения со значительно большей амплитудой и скоростью, чем движения пяткой стопы при подъеме на носки. Но, поднимаясь на носки, человек приподнимает тяжесть всего тела, которая к тому же может быть увеличена каким-либо дополнительным грузом, а кистью — тяжесть значительно меньшую.

Степень развития мускулатуры у разных людей крайне различна. Она зависит от возраста, пола, профессии и других факторов. Нередко встречаются также индивидуальные особенности развития мышечной системы. Помимо этих особенностей, обычно называемых вариантами мышц, бывают аномалии развития мышечной системы. Например, некоторые мышцы могут отсутствовать (даже такая крупная мышца, как большая грудная) или же, наоборот, могут быть дополнительные мышцы (например, грудинная); иногда мышцы имеют дополнительные пучки, головки (например, не две, а три, четыре или даже пять головок у двуглавой мышцы плеча), сухожилия и т. д.

Общая масса мышцу человека составляет около 35—40% веса тела. У женщин этот процент несколько ниже, чему мужчин. У детей, особенно у новорожденных, мышцы составляют относительно меньшую массу— 20—22%. С возрастом этот процент повышается, а к староста опять уменьшается. — до 25—30% У спортсменов с хорошо развитой мускулатурой общий вес мышечной массы может достигать даже 50% веса тела.