Активная часть опорно-двигательного аппарата. Скелетные мышцы. Элементы биомеханики. Мышцы различных областей

Активная часть опорно-двигательного аппарата. Скелетные мышцы приводят в движение кости; активно изменяют положение тела человека; участвуют в образовании стенок ротовой, брюшной полостей, таза; входят в состав стенок глотки, верхней части пищевода, гортани; осуществляют движения глазного яблока и слуховых косточек, дыхательные и глотательные движения.

Общая масса скелетной мускулатуры у новорождённого 20–22 % массы тела; у взрослого человека достигает 40 %; у пожилых и старых людей уменьшается до 25–30 % процентов.

У человека около 400 поперечно-полосатых мышц, сокращающихся произвольно под воздействием импульсов, поступающих по нервам из центральной нервной системы.

В зависимости от ряда морфофизиологических показателей (толщины волокон, содержания в них миоглобина, количества митохондрий, активности окислительных ферментов) различают красные, белые и промежуточные поперечно-полосатые мышечные волокна.

Красные волокна богаты саркоплазмой, миоглобином и митохондриями, с высокой активностью окислительных ферментов. Красные волокна самые тонкие, с небольшим количеством миофибрилл, которые располагаются группами.

Более толстые промежуточные волокна беднее миоглобином и митохондриями.

Самые толстые белые волокна содержат меньше всего саркоплазмы, миоглобина и митохондрий, но количество миофибрилл в них больше и располагаются они равномерно. Активность окислительных ферментов в них ниже.

Структура и функция волокон неразрывно связаны между собой. С функциональной точки зрения мышца состоит из двигательных единиц. Каждая двигательная единица — это группа мышечных волокон (миосимпластов), иннервируемых одним двигательным нейроном передних рогов спинного мозга, которые сокращаются одновременно. 

Все мышечные волокна одной двигательной единицы сокращаются одновременно, но различные двигательные единицы могут сокращаться как одновременно, так и последовательно.

Различают две разновидности двигательных единиц: медленные и быстрые.

Медленные двигательные единицы развивают небольшую силу, сокращаются медленно, выполняют длительную работу умеренной мощности, практически не утомляясь.

Быстрые двигательные единицы, в свою очередь, подразделяются на две группы: легкоутомляемые и устойчивые к утомлению.

Легкоутомляемые образованы большим количеством белых мышечных волокон, они сокращаются с большой скоростью, развивая при этом большую силу, однако быстро утомляются. Эти двигательные единицы способны выполнять большую работу в течение короткого времени.

Быстрые, устойчивые к утомлению двигательные единицы сильные и сокращаются быстро. Они образованы промежуточными волокнами, которые по своим морфофункциональным особенностям занимают среднее положение между медленными неутомляемыми (красными) и быстрыми утомляемыми (белыми).

Скелетные мышцы человека содержат мышечные волокна всех типов, однако в зависимости от функции мышцы в ней преобладает тот или иной тип волокон.

Мышца как орган состоит из пучков поперечно-полосатых мышечных волокон, каждое из которых покрыто соединительнотканной оболочкой.

Мышца в целом покрыта наружным оболочкой, которая переходит на сухожилие.  Будучи относительно тонким, сухожилие мало растяжимо, обладает значительной прочностью и выдерживает огромные нагрузки.

Мышцы и сухожилия богаты чувствительными нервными окончаниями, воспринимающими «мышечное и сухожильное чувство» — информацию о тонусе мышечных волокон, степени их сокращения, растяжении сухожилий — и передающими её по нервам в мозг.

Форма мышцы связана с её функцией. На конечностях чаще всего встречаются мышцы веретенообразной формы, так как они прикрепляются общими своими концами к длинным костям, выполняющим роль рычагов (например, двуглавая мышца плеча).

Пучки некоторых мышц расположены циркулярно (например, круговая мышца рта). Эти мышцы — сжиматели, они окружают ротовое, заднепроходное и другие естественные отверстия тела человека.

Мышцы имеют ряд вспомогательных образований. Каждая мышца или группа сходных по функциям мышц окружена собственной фасцией, которая отделяет мышцы от подкожной клетчатки. Она целиком окутывает все мышцы какой-нибудь области.

Элементы биомеханики

При сокращении концы мышцы, прикреплённые к костям, приближаются друг к другу. Кости, соединённые суставами, действуют как рычаги.

В биомеханике выделяют два типа рычагов: рычаг первого рода — точки приложения действующих на него сил (сопротивления и приложения силы) находятся по разные стороны от точки опоры; рычаг второго рода — обе силы прилагаются по одну сторону от точки опоры.

Изменяя положение костных рычагов, мышцы действуют на суставы. При этом каждая мышца влияет на сустав только в одном направлении.

Работа мышцы зависит от её длины и диаметра. Чем больше диаметр мышцы, тем она сильнее и тем большую работу может осуществлять. Также чем длиннее мышечные волокна, образующие мышцу, тем больше они способны укорачиваться.

Одна и та же мышца не может сгибать и разгибать кости в суставе. Движения в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Такие мышцы называются антагонистами, например, мышцы-сгибатели и разгибатели.

Когда происходит сокращение мышцы-сгибателя, например, двуглавой мышцы плеча, то мышца-разгибатель, в данном случае это трёхглавая мышца плеча, расслабляется. При сокращении трёхглавой мышцы, расслабляется двуглавая и не мешает разгибать руку.

В одном направлении, например, при сгибании, могут действовать не одна, а несколько мышц. В таком случае их называют синергистами. Они работают согласованно.

Когда человек держит тяжесть в вытянутых руках, мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели сокращаются одновременно, прижимая кости друг к другу. Здесь они действуют как синергисты.

Поперечно-полосатые мышечные волокна никогда не находятся в состоянии полного расслабления. Они всегда слегка напряжены. Это состояние называют мышечным тонусом. Благодаря ему мышца всегда готова начать сокращаться.

Мышцы различных областей

Мышцы головы делятся на две группы: мимические и жевательные.

Мимические начинаются от костей или фасций и вплетаются в кожу, осуществляя мимические движения.

Жевательные мышцы располагаются на боковых отделах черепа по четыре с каждой стороны. Все они начинаются на костях лица и прикрепляются к нижней челюсти, приводя её в движение.

Мышцы спины

Мышцы спины располагаются послойно. Различают поверхностные и глубокие мышцы.

Поверхностные прикрепляются к лопатке, ключице, плечевой кости и осуществляют их движение.

Глубокие мышцы разгибают позвоночник и удерживают тело человека в вертикальном положении. Четыре подзатылочные мышцы (большая и малая прямые, верхняя и нижняя косые) осуществляют движения головы.

Мышцы шеи

Шея разделена позвоночником на два отдела: меньший задний (мышцы этого отдела, относящиеся к мышцам спины) и передний отдел — собственно область шеи. Движения шеи чаще всего комбинированные, их совершает большое количество мышц, которые делятся на две большие группы: мышцы, лежащие поверх гортани и кровеносных сосудов, и глубокие.

Мышцы, лежащие поверх гортани и кровеносных сосудов, делятся на три группы: поверхностные, надподъязычные и подподъязычные. Последние две группы осуществляют движения подъязычной кости.

Мышцы груди

Мышцы груди также располагаются послойно. Выделяют поверхностные, которые осуществляют движения лопатки, ключицы и плечевой кости, и глубокие мышцы, которые расположены целиком на груди и осуществляют движения рёбер.

В усиленном вдохе участвуют также диафрагма, лестничные, грудино-ключично-сосцевидная, большие и малые грудные и другие мышцы; в усиленном выдохе — подрёберные, поперечная груди, мышцы живота.

Мышцы живота

Мышцы живота расположены послойно.

Различают три группы: мышцы боковых стенок (наружная и внутренняя косые, поперечные), мышцы передней стенки (прямая, пирамидальная) и мышцы задней стенки (квадратная мышца поясницы).

Мышцы живота — брюшной пресс — предохраняют внутренности, оказывают на них давление и удерживают в определённом положении, а также участвуют в движениях позвоночника и рёбер. Мышцы боковых стенок переходят в обширные апоневрозы, место, где мышца переходит в сухожилие. В результате перекрёста волокон апоневрозов обеих сторон образуется белая линия живота, расположенная по его средней линии от мечевидного отростка грудины до лобкового симфиза.

Диафрагма представляет собой тонкую мышцу, изогнутую в виде купола, обращённого в грудную полость. Служит верхней стенкой брюшной полости. Диафрагма участвует в акте дыхания и вместе с мышцами живота в осуществлении функции брюшного пресса.

Мышцы верхней конечности

Мышцы верхней конечности подразделяются на мышцы плечевого пояса и мышцы свободной верхней конечности.

Мышцы плечевого пояса со всех сторон окружают плечевой сустав. Поверхностный слой образован дельтовидной мышцей, глубокий — над- и подостной, большой и малой круглыми, подлопаточной и клювовидно-плечевой мышцами.

Мышцы свободной верхней конечности

Мышцы плеча делятся на две группы: передние являются сгибателями (двуглавая и лучевая), задние — разгибателями (трёхглавая и локтевая). Мышцы предплечья также делятся на две группы: переднюю и заднюю. Все они располагаются в несколько слоёв.

Сгибатели пальцев осуществляют чрезвычайно тонкие и высокодифференцированные движения, которые свойственны лишь человеку разумному.

Мышцы кисти делятся на три группы: мышца возвышения большого пальца (короткая отводящая, короткий сгибатель, приводящая и противопоставляющая большой палец); возвышения V пальца (короткая ладонная, отводящая, короткий сгибатель и противопоставляющая мизинец); средняя группа (четыре червеобразные, три ладонные и четыре тыльные межкостные).

Мышцы нижней конечности

Согласно делению конечности на сегменты, различают мышцы таза и свободной нижней конечности (бедра, голени и стопы).

Мышцы таза делятся на две группы: внутреннюю, которая расположена в полости таза и наружную, расположенную на боковой поверхности таза и в области ягодицы. Мышцы наружной группы лежат в несколько слоёв. Они очень хорошо развиты у человека в связи с прямохождением (особенно большая ягодичная).

Мышцы свободной нижней конечности

Мышцы бедра делятся на три группы: передняя (разгибатели) — четырёхглавая и портняжная; задняя (сгибатели) — полусухожильная, полуперепончатая, двуглавая; медиальная (приводящие) — гребенчатая, тонкая, длинная, короткая и большая приводящие.  

Мышцы стопы

Подошвенные мышцы делятся на три группы: медиальную, которая осуществляет движения большого пальца (отводящая, приводящая и короткий сгибатель), среднюю (четыре червеобразные, короткий сгибатель пальцев, квадратная мышца подошвы, семь межкостных — три подошвенные и четыре тыльные) и латеральную, приводящую в движение мизинец (отводящая и короткий сгибатель).