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第二节
脊柱的动力系统
——肌肉生理简介

整脊三大治疗原则中,首要为理筋。理筋即调理肌肉张力平衡。因此,只有掌握肌肉的生理功能,才能做到知其常、知其变,提高理筋的效果,达到“筋柔骨正”。

肌肉系统由三类肌肉构成:心肌,构成心脏;平滑肌(非横纹肌或非随意肌),是空腔脏器壁的组成部分;骨骼肌(横纹肌或随意肌),其通过肌腱与骨骼附着。

肌肉是人体最大的组织,约占体重的40%~50%。人体共有600多块肌肉,成对出现于人体左右侧。最强力的运动由不到80对肌肉完成。肌肉通过分散应力吸收震荡而保护骨骼和提供动力。肌肉使骨骼以关节为轴运动并对抗外力,维持身体姿势。

肌肉的工作分为动态和静态。动态的工作是身体部分空间的位移和定位;静态的工作包括保持姿势和位置。

一、骨骼肌的结构和组成

骨骼肌的结构单位是纤维,肌纤维是有数百个细胞核的长圆柱形细胞。

肌纤维由大量肌原纤维构成,外面包裹薄弱的浆膜,称肌纤维膜。肌纤维膜通过富含纽蛋白和肌营养不良蛋白的肋状体与肌节的Z线相连。

每一纤维由被称为肌内膜的疏松结缔组织包裹,从而这些肌纤维构成了各种肌纤维束或肌束,这些肌纤维束由叫作肌束膜的致密结缔组织包裹。肌束组成肌肉并被纤维性结缔组织膜包裹,此纤维膜称为肌外膜(图1-19)。

肌肉通过没有自主收缩性的肌腱与骨附着。肌肉是收缩部分,肌腱构成串联的弹性部分。肌束膜、肌外膜的胶原纤维与肌腱内胶原纤维相连续。这些纤维构成骨与肌肉相连的结构框架。肌束膜、肌内膜、肌外膜和肌纤维膜构成平行弹性单位。收缩肌肉产生的力通过这些结缔组织和肌腱传递到骨。

每一块肌肉有大量的横纹——肌原纤维组成。它们是肌肉的收缩部分。横纹肌的条纹沿着肌纤维长度不断重复,每一重复条纹都代表一个肌节。肌节是肌肉收缩系统的功能单位,一个肌节的活动将被在同一肌肉内其他肌节内重复。这样肌节构成肌原纤维,肌原纤维构成肌纤维,肌纤维构成肌肉。

肌肉收缩:普遍接受的肌收缩理论为肌丝滑动学说。该学说认为,肌肉和肌节的主动缩短是由于细肌丝和粗肌丝之间的相对滑动引起,而肌丝并无缩短。当肌纤维的全部肌节以全或无的方式同时缩短,称为一次收缩。

运动单位:运动单位是骨骼肌肉的功能单位,包括一个运动神经元以及它所支配的所有肌纤维。

图1-19 骨骼肌模式图,示整块肌肉、肌束、骨纤维、肌原纤维与肌丝等结构之间的关系。位于肌纤维基膜下的是卫星细胞

二、肌肉收缩功能

肌肉在收缩过程中作用于其依附的骨性杠杆所产生的力称为肌肉张力,作用于肌肉的外力称为阻力或负荷。当肌肉产生张力时,能对相应关节产生一种转动效应,即转力矩。

在以下肌肉收缩形式中产生机械功的同时,关节产生运动:

向心收缩:当肌肉产生的张力足以克服肢体的阻力时,肌肉缩短并产生关节运动。肌肉产生的净力矩和关节角度的变化方向一致。一个向心收缩的例子是上楼梯伸膝时股四头肌的运动。

离心收缩:肌肉产生的张力小于外负荷时,肌肉逐渐延长而不是缩短。净力矩和关节角度的变化方向相反。离心收缩的目的是使关节运动减速。例如:下楼梯时股四头肌做离心收缩,使膝关节屈曲减慢,从而减慢下肢的运动。肌肉的张力比使身体下降的地心引力小,但是足以控制身体缓慢下移。

等速收缩:肌肉在动态做功时,关节运动的速度是恒定的,因此肌肉延长和缩短的速度也是恒定的。因为速度一定,肌肉能量不能通过加速肢体的运动来消耗,而完全转化为阻力力矩。在关节运动范围内肌肉产生的张力随着力臂的变化而变化。肌肉根据关节运动的不同方向,做向心和离心收缩。例如:关节的屈肌在屈曲活动中做向心收缩,而在伸展活动中做离心收缩,使伸展活动减速。

等重收缩:这是肌肉动态做功的一种收缩形式,肌肉收缩时对抗的阻力是恒定的。如果肌肉产生的力矩等于或小于阻力,肌肉的长度保持不变,这时肌肉做等长收缩。如果该力矩大于阻力,肌肉向心收缩并且使肢体运动加速。例如:举起恒定的外负荷时,肌肉发生等重收缩。在运动的始末阶段必须克服负荷的惯性;受累的肌肉做等长收缩而产生的力矩是最大的。在运动的中途,肌肉克服了惯性做向心收缩,这时的力矩稍小。

等张收缩:在关节活动范围内肌肉收缩产生的张力是恒定的。这种类型没有考虑对关节的杠杆效应。然而,因为在关节运动过程中,肌力的力臂是不断变化的,张力也会随之变化。所以,在某种程度上肌肉的等张收缩在关节运动过程中是不存在的。

等长收缩:肌肉并不总是直接产生关节运动。它们可以起抑制或控制作用,比如对抗重力使身体保持直立姿势。在这种情况下肌肉有缩短的趋势(如肌原纤维缩短并牵拉串联的弹性成分,产生了张力),但是肌肉并不能对抗负荷产生运动;相反产生的力矩能够将负荷支撑在固定的位置(如保持一种姿势),因为肌肉两端附着点间的距离没有改变。

三、肌力的产生及影响肌力的因素

肌肉所能产生的总肌力受其机械特性的影响,可以通过研究肌肉的长度-张力、负荷-速度和张力-时间关系,以及骨骼肌构造来描述。影响张力产生的其他重要因素还有温度、肌疲劳和预牵拉。

肌肉产生的张力随着受刺激时肌肉的长度而变化。当肌纤维处于“松弛”即静息长度时,产生的张力最大。如果肌纤维的长度过短,张力开始缓慢下降,然后迅速降低。如果肌肉被拉长超过了静息长度,张力也逐渐下降。

例如,膝关节完全屈曲时腘绳肌缩短程度很大,它能产生的张力也显著降低。相反,屈髋伸膝时腘绳肌被牵拉,所产生的被动张力之高足以防止肌肉被过度拉长,如果髋关节继续屈曲,腘绳肌的被动张力则使膝关节也屈曲。

(一)负荷-速度关系

肌肉向心缩短或离心收缩延长的速度与恒定的负荷之间存在一定关系,在不同的外界负荷下测出相应的肌肉力臂的移动速度可绘制出负荷-速度曲线。肌肉向心收缩时缩短的速度与所受外界负荷呈反比例关系。当外界负荷为零时,肌肉缩短的速度最快,随着负荷逐渐增加,肌肉缩短得越来越慢。当负荷与肌肉发生的最大张力相等时,肌肉缩短的速度为零,这时肌肉做等长收缩。

(二)张力与时间关系

肌肉产生的张力与收缩的时间呈正比:收缩的时间越长产生的张力越大,直到达到最大张力。收缩较慢时能产生更大张力,因为肌肉的收缩成分产生的张力有足够时间通过平行的弹性成分传到肌膜。

(三)骨骼肌结构的影响

1.肌肉能产生的张力与肌原纤维的横截面大小呈正比。

2.肌肉收缩的速度和范围与肌原纤维的长度呈正比。

(四)温度的影响

肌肉的温度升高可加快肌纤维膜的传导速度。肌肉温度升高的机制有以下两种:

1.运动员热身时肌肉的血流量增加。

2.肌肉代谢反应。在低温(10℃)时肌肉的最大收缩速度和等长收缩张力都明显被抑制,这是因为肌肉的pH降低(酸中毒)了。

(五)疲劳的影响

肌肉的收缩和舒张都依赖于三磷酸腺苷(ATP)的生成。如果肌肉有足够的氧和营养供给分解产生ATP,那么肌肉就能维持长时间的连续低频率收缩,该收缩频率必须低至使肌肉收缩过程中ATP分解的速率与合成的速率相一致。

临床上,对肌肉长时间反复推拿按摩,将耗散ATP,导致肌肉的疲劳。因此,对肌肉的手法要提高科学性、去掉盲目性。 2+oQn7hIq91r6lr8hU7/OCYIcMuZEDq4qRojk2Xf9L9XVU24PGvBwY+rU0Gpm3Mh

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