Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма) - Сапин М.Р., Сивоглазов В. И. 2002

Опорно-двигательный аппарат
Мышечная система
Строение и функции скелетных мышц

Скелетные мышцы являются активной частью опорно-двигательного аппарата, построены они из поперечнополосатых (исчерченных) мышечных волокон. Мышцы прикрепляются к костям скелета и при своем сокращении (укорочении) приводят костные рычаги в движение. Они удерживают положение тела и его частей в пространстве, перемещают костные рычаги при ходьбе, беге и других движениях, выполняют жевательные, глотательные и дыхательные движения, участвуют в артикуляции речи и мимике, вырабатывают тепло.

В теле человека насчитывается около 600 мышц, большинство из которых парные, Масса скелетных мышц у взрослого человека достигает 35—40% массы тела. У новорожденных и у детей на долю мышц приходится до 20—25% массы тела. В пожилом и старческом возрасте масса мышечной ткани не превышает 25—30%.

Скелетные мышцы обладают такими свойствами, как возбудимость, проводимость и сократимость. Мышцы способны под влиянием нервных импульсов возбуждаться, приходить в деятельное состояние. При этом возбуждение быстро распространяется (проводится) от нервных окончаний (эффекторов) до сократительных структур мышечных волокон. В результате мышца сокращается, приводит в движение костные рычаги.

У мышц различают сократительную часть брюшко, построенное из поперечнополосатой мышечной ткани, и сухожильные концы — сухожилия, которые прикрепляются к костям скелета. Однако у некоторых мышц сухожилия вплетаются в кожу (мимические мышцы), прикрепляются к глазному яблоку. Образованы сухожилия из оформленной плотной волокнистой соединительной ткани и отличаются большой прочностью. У мышц, расположенных на конечностях, сухожилия узкие и длинные. Многие лентовидные мышцы имеют широкие сухожилия, получившие название апоневрозов.

Форма мышц. Наиболее часто встречаются мышцы веретенообразные и лентовидные (рис. 26). Веретенообразные мышцы располагаются преимущественно на конечностях, где они действуют на длинные костные рычаги. Лентовидные мышцы имеют различную ширину, обычно участвуют в образовании стенок туловища, брюшной, грудной полостей. Веретенообразные мышцы могут иметь два брюшка, разделенные промежуточным сухожилием (двубрюшная мышца), две, три и даже четыре начальные части — головки (двуглавые, трехглавые, четырехглавая мышцы). Различают мышцы длинные и короткие, прямые и косые, круглые и квадратные. Мышцы могут иметь перистое строение, когда мышечные пучки прикрепляются к сухожилию с одной, двух или нескольких сторон (похожи на птичьи перья). Это одноперистые, двуперистые, многоперистые мышцы. Перистые мышцы, построенные из большого количества коротких мышечных пучков, обладают значительной силой. Это сильные мышцы. Однако они способны сокращаться лишь на небольшую длину. В то же время мышцы с параллельным расположением длинных мышечных пучков не очень сильные, но они способны укорачиваться до 50% своей длины. Это ловкие мышцы, они имеются там, где движения выполняются с большим размахом.

Рис. 26. Форма мышц:

1 — веретенообразная, 2 — лентовидная, 3 — двубрюшная, 4 — двуглавая, 5 — одноперистая, 6 — двуперистая, 7 — широкая, 8 — сжиматель (сфинктер)

По выполняемой функции, а также по действию на суставы выделяют мышцы сгибатели и разгибатели, приводящие и отводящие, сжиматели (сфинктеры) и расширители. Различают мышцы по их расположению в теле человека: поверхностные и глубокие, латеральные и медиальные, передние и задние.

Вспомогательные аппараты мышц

Свои функции мышцы выполняют с помощью вспомогательных аппаратов, к которым относятся фасции, фиброзные и костно-фиброзные каналы, синовиальные влагалища и синовиальные (слизистые) сумки, блоки.

Фасции — это соединительнотканные чехлы мышц (рис. 27). Они разделяют мышцы, образуя межмышечные перегородки, устраняют трение мышц друг о друга. При кровоизлияниях, прорыве гнойника фасции ограничивают распространение крови, гноя за пределы фасциального чехла. Выделяют фасции собственные, поверхностные, глубокие. В местах постоянной работы мышц фасции могут иметь сухожильное строение (похожи на апоневрозы широких мышц).

Каналы (фиброзные и костно-фиброзные) имеются в тех местах, где сухожилия перекидываются через несколько суставов (на кисти, стопе). Служат каналы для удерживания сухожилий в определенном положении при сокращении мышц. Стенки таких каналов построены из плотной волокнистой соединительной ткани (фиброзной), иногда с участием костей. Внутри таких каналов имеются обычно синовиальные влагалища, устраняющие трение сухожилия о стенки канала. Синовиальные влагалища образованы синовиальной оболочкой (мембраной), одна пластинка которой выстилает стенки канала, а другая окружает сухожилие и срастается о ним. Обе пластинки срастаются своими концами, образуют замкнутую полость, содержащую небольшое количество жидкости (синовии), смачивающей скользящие друг о друга синовиальные пластинки.

Рис. 27, Костно-фасциальные влагалища мышц нижней трети правого бедра:

1 — широкая фасция бедра, 2 — фасциальное влагалище мышц-сгибателей, 3 — бедренная кость, 4 — седалищный нерв, 5 — бедренные артерия и вена, 6 — фасциальное влагалище портняжной мышцы, 7 — медиальная межмышечная перегородка бедра, 8 — костно-фасциалное влагалище мышц-разгибателей, 9 — латеральная межмышечная перегородка бедра

Синовиальные (слизистые) сумки выполняют функцию, сходную с синовиальными влагалищами, Сумки представляют собой замкнутые, наполненные синовиальной жидкостью или слизью мешочки, расположенные в местах, где сухожилие перекидывается через костный выступ или через сухожилие другой мышцы.

Блоками называют костные выступы (мыщелки, надмыщелки), через которые перекидывается мышечное сухожилие, в результате чего угол прикрепления его к кости увеличивается. При этом возрастает сила действия мышцы на кость.

Работа и сила мышц

Мышцы действуют на костные рычаги, приводят их в движение или удерживают части тела в определенном положении. В каждом движении обычно участвует несколько мышц. Мышцы, действующие на сустав в одном направлении, называют синергистами, действующие в разных направлениях — антагонистами.

На кости скелета мышцы действуют с определенной силой и выполняют при этом работу — динамическую или статическую. При динамической работе костные рычаги изменяют свое положение, перемещаются в пространстве. При статической работе мышцы напрягаются, но длина их не изменяется, тело (или его части) удерживается в определенном неподвижном положении. Такое сокращение мышц без изменения их длины называют изометрическим сокращением.

С учетом места приложения мышечной силы к костному рычагу и других их характеристик в биомеханике выделяют рычаги первого рода и рычаги второго рода (рис. 28). У рычага первого рода точка приложения мышечной силы и точка сопротивления (масса груза, тяжесть тела) находятся по разные стороны от точки опоры (от сустава). Примером рычага первого рода может служить голова, которая опирается на атлант (точка опоры). Тяжесть головы (ее лицевая часть) находится по одну сторону от оси атлантозатылочного сочленения, а место приложения силы затылочных мышц к затылочной кости — по другую сторону. Равновесие головы достигается при условии, когда вращающий момент прилагаемой силы (произведение силы затылочных мышц на длину плеча, равную расстоянию от точки опоры до места приложения силы) будет соответствовать вращающему моменту силы тяжести передней части головы (произведение силы тяжести на длину плеча, равную расстоянию от точки опоры до точки приложения силы тяжести).

У рычага второго рода и точка приложения мышечной силы, и точка сопротивления (силы тяжести) находятся по одну сторону от точки опоры (оси сустава). В биомеханике выделяют два вида рычага второго рода. У первого вида рычага второго рода плечо приложения мышечной силы длиннее плеча сопротивления. Например, стопа человека. Плечо приложения силы трехглавой мышцы голени (расстояние от пяточного бугра до точки опоры — головок плюсневых костей) длиннее плеча приложения силы тяжести тела (от оси голеностопного сустава до точки опоры), В этом рычаге имеется выигрыш в прилагаемой мышечной силе (рычаг длиннее) и проигрыш в скорости перемещения силы тяжести тела (рычаг короче). У второго вида рычага второго рода плечо приложения мышечной силы будет короче плеча сопротивления (приложения силы тяжести). Плечо от локтевого сустава до места прикрепления сухожилия двуглавой мышцы короче, чем расстояние от этого сустава до кисти, где находится приложение силы тяжести. В этом случае имеется выигрыш в скорости и размахе перемещения кисти (длинное плечо) и проигрыш в силе, действующей на костный рычаг (короткое плечо приложения силы).

Рис. 28. Схема действия мышц на костные рычаги:

I — рычаг первого рода (рычаг равновесия), II — первый вид рычага второго рода (рычаг силы), III — второй вид рычага второго рода (рычаг скорости). А — точка опоры, Б — точка приложения силы, В — точка сопротивления

Сила действия мышцы определяется весом того груза, который эта мышца может поднять на определенную высоту. Это подъемная сила мышцы, которая зависит от количества и толщины ее мышечных волокон. У человека мышечная сила составляет 5—10 кг на 1 см2 физиологического поперечника мышцы. Для морфофункциональной характеристики мышц существуют понятия их анатомического и физиологического поперечников. Физиологическим поперечником мышцы называют сумму поперечного сечения всех мышечных волокон данной мышцы. Анатомическим поперечником мышцы является величина (площадь) поперечного ее сечения в наиболее широком месте. У мышцы с продольно расположенными волокнами (лентовидной, веретенообразной) величина анатомического и физиологического поперечников будет одинаковой. При косой ориентации большого числа коротких мышечных пучков, как это имеет место у перистых мышц, физиологический поперечник будет больше анатомического.

Мышечный тонус

Мышцы, прикрепляющиеся к костям скелета, всегда находятся в состоянии напряжения, которое называют мышечным тонусом. Этот тонус поддерживается в связи с постоянно поступающими из мозга нервными импульсами. Приходящие в мышцу нервные импульсы вызывают деполяризацию пресинаптической мембраны нервного окончания, где имеется огромное количество пузырьков, содержащих ацетилхолин. При этом ацетилхолин из синаптических пузырьков поступает в синаптическую щель и увеличивает проницаемость постсинаптической мембраны (мышечного волокна) для ионов Na+ и К+. Проникновение положительно заряженных ионов внутрь мышечного волокна вызывает образование на его мембране постсинаптического электроотрицательного потенциала. В мышечном волокне возникает разность потенциалов, возбуждающая волокно и образование потенциала действия. Этот потенциал распространяется по мышечному волокну и вызывает его сокращение. Приведение мышечного волокна в исходное положение достигается благодаря ферменту холинэстеразе, которая разрушает ацетилхолин.

Благодаря мышечному тонусу тело человека занимает определенное положение в пространстве, поддерживается стартовая готовность выполнять любые движения, действия.

Утомление мышц

Утомлением называют временное снижение работоспособности, которая восстанавливается после отдыха. К утомлению мышц приводят чрезмерные величина физической нагрузки и ритм работы (слишком быстрая, или очень тяжелая, или медленная монотонная работа). При этом в мышце накапливаются продукты обмена (молочная кислота и другие), которые угнетают работу мышечных волокон, уменьшают их энергетические запасы (гликоген). После отдыха работоспособность мышцы восстанавливается, особенно после активного отдыха, т.е. после изменения характера работы, вида работы.

Вопросы для повторения и самоконтроля:

1. Назовите функции и свойства скелетных мышц,

2. Что вы знаете о классификации мышц, на чем она основана?

3. Расскажите о вспомогательных аппаратах мышц и их функциях.

4. Какие виды работы мышц вы знаете? Приведите примеры,

5. Что называют силой мышцы, от чего зависит эта сила?

6. Дайте анатомическую и функциональную характеристику рычагам первого и второго рода в биомеханике.

7. Какое состояние мышцы называют мышечным тонусом?

8. В результате чего появляется утомление мышц? Какой вид отдыха лучше всего восстанавливает их работоспособность?