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第三节
骨骼肌工作的基本特征

一、骨骼肌的物理特性

肌肉的主要物理特性为张力的可变性、伸展性、弹性和黏滞性。

1.张力的可变性 张力的可变性是肌肉的重要特性,表现为肌肉内部的张力会随着肌纤维的收缩或舒张而产生变化。由肌纤维收缩而导致的肌肉张力的增加构成了人体各种动作的动力来源。肌纤维长度最多可缩短1/3~1/2,即使在静息状态,也会有少量运动单位轮流收缩,使肌肉保持一定的张力,以维持某种姿势。

2.伸展性 肌肉在外力作用下可被拉长的特性叫做伸展性。一块正常的肌肉可延展其安静时长度的1/3~1/2,也能缩短其安静长度的1/3~1/2,一块肌肉的伸展长度对缩短长度之比,叫做这块肌肉的振幅比(冲程比),振幅比的大小也反映了肌肉所跨过的关节的允许活动范围。与其他弹性体一样,在弹性限度内,作用的外力愈大,肌肉长度的伸展也愈大。各种肌肉的伸展性有所不同,红肌的伸展性大于白肌,平行纤维的肌肉,其伸展性大于羽状肌。

3.弹性 当拉长肌肉的外力作用解除后,肌肉可恢复其原有长度的性质叫弹性。肌肉的弹性取决于肌肉的结缔组织成分。

肌肉的伸展性和弹性与柔韧性密切相关。适当地提高肌肉的伸展性和弹性,对肌肉工作很有利。在体育运动中,有目的、有计划地发展肌肉的伸展性,对于加大运动幅度、增强关节柔韧性和预防肌肉拉伤有着重要的意义。

4.黏滞性 肌肉的黏滞性是肌肉收缩或被拉长时,其内部各种物质分子之间相互摩擦产生的内部阻力的外在表现。它使肌肉在收缩或被拉长时会受到阻力的作用,并额外消耗一定的能量。肌肉黏滞性的大小与温度有关。温度低时黏滞性大,反之则小。因此,在气温低的季节进行训练与比赛,必须首先做好充分的准备活动,以增加体温,从而降低肌肉的黏滞性,提高肌肉收缩和舒张的速度,这对提高成绩、减少损伤具有重要意义。

二、骨骼肌的配布规律

全身有数百块肌肉参与躯体的随意运动,而每一块肌肉在运动中发挥着不同的作用。

1.肌肉配布与骨和关节有关 绝大多数肌肉都至少附着在两块或两块以上的骨上,中间必须跨过一个或一个以上的关节。跨过一个关节的肌肉为单关节肌,如肱肌等。跨过多个关节的肌肉则称为多关节肌,如肱二头肌等。许多关节的周围既配布有单关节肌,又配布有多关节肌,它们互相协作,以完成复杂的随意运动。

2.肌肉配布与关节运动轴有关 环节绕每个运动轴都可做方向相反的两种运动,所以必须配布两组作用相反的肌群。因此,单轴关节必须配布作用相反的两群肌肉,双轴关节应有作用不同的四群肌肉,而多轴关节必然就有作用不同的六群肌肉(表2-2)。

表2-2 肌肉群与关节运动轴的关系

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3.肌肉配布与直立行走及劳作特点有关 人体各部肌肉的体积、数量及灵活性,都与各肢体所承受的负荷和机能活动有密切关系。由于适应直立行走的缘故,下肢肌较上肢肌发达得多,而且下肢的伸肌比屈肌明显发达。躯干的伸肌也较屈肌发达得多。由于长期劳作的影响,上肢的屈肌较伸肌发达,支配手指运动的肌肉数目多,且都细小而灵活。

三、骨骼肌与关节的运动关系

(一)肌拉力作用线的概念

肌拉力作用线(简称肌拉力线)是指连接肌肉起点、止点中心且与肌肉的长轴一致的连线,代表该肌的合力作用线。若某些肌肉在跨过关节时或绕过骨时走行方向改变了(如缝匠肌),则走行方向改变前的肌拉力线为动点中心到拐点中心的连线,而肌肉在拐点后部分的肌拉力线则为拐点中心到定点中心的连线(此处拐点视为另一动点)。

(二)肌拉力的分解和合成

肌拉力分解与合成的知识可帮助我们进一步了解肌肉的作用。

1.肌拉力的分解 可用平行四边形法则将肌拉力分解为两个相互垂直的分力,即转动分力和加固分力(图2-6),并规定几个术语如下。

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图2-6 肌拉力的分解

(1)肌拉力角 肌拉力线与动点中心和关节中心连线(有时把这条线叫做骨杠杆)之间的夹角叫肌拉力角,可用拉丁字母α来表示。

(2)转动分力 与骨杠杆垂直的分力叫转动分力或切向分力,转动分力=肌力×肌拉力角的正弦,用公式表示为A=F×sinα。

(3)加固分力 沿着骨杠杆指向关节中心的分力叫加固分力或法向分力,加固分力=肌力×肌拉力角的余弦,用公式表示为B=F×cosα。

由分析可知,肌拉力在一个基本平面内作用时,有两个基本作用:一个是把动点所在骨拉向关节,对关节起加固的作用,另一个是使动点所在骨围绕着关节中心转动。通常所说的肌肉在完成一个动作时的力量就是指使动点骨转动的转动分力。

2.肌拉力的合成 当两块或两块以上的肌肉作用在一块骨上时,这块骨的运动将是按照这两块(或多块)肌拉力的合力作用而运动。

四、协作关系

即便是最简单的动作,也不可能只由一块肌肉收缩发力就能完成,需要多块肌肉的协同配合。根据肌肉在同一动作中的作用不同,可以将其区分为原动肌、拮抗肌、固定肌和中和肌。

1.原动肌 当一块或一组肌肉收缩产生的力是引起环节运动的主要动力来源时,这块或这组肌肉称为原动肌。例如,向前屈大腿时,髂腰肌就是原动肌。

2.拮抗肌 在某一动作中,与原动肌作用相反的肌群称为拮抗肌。从相对于关节运动轴的关系来讲,拮抗肌位于原动肌的对侧。因此,只要确定了某个动作的原动肌后,拮抗肌也就明确了。例如,在向前踢腿动作中,使大腿屈的髂腰肌是原动肌,那么,位于它对侧的伸肌——臀大肌、股后肌群等就是拮抗肌。

3.固定肌 肌肉主动收缩发力,应具有使它的两端向中心靠拢的作用趋势,但在实际运动中,为保证运动的确定方向,通常不需要这种两端都相向运动的动作。因此,为了充分发挥原动肌对动点骨的作用,必须有其他肌肉来固定原动肌的定点骨,这些固定定点骨的肌肉称为固定肌。例如,在做向前踢腿动作时,为了保持躯干直立姿势,就需要脊柱周围某些肌肉收缩,固定髂腰肌的定点骨。

4.中和肌 原动肌通常对动点骨有数种作用,例如,髂腰肌在近固定收缩时可使大腿屈曲和外旋,但在实际运动中,多数时只需表现出其中某一个作用,因此就需要通过其他一些肌肉收缩来避免另外一些作用的出现,这种抵消原动肌对动点骨不需要的作用的肌肉称为中和肌。例如,在做正踢腿动作时,不需要出现大腿外旋的动作,就需要具有使大腿内旋功能的肌肉收缩发力,如臀小肌、臀中肌前部收缩,来抵消髂腰肌收缩时可能出现的外旋动作,这时臀小肌、臀中肌前部就起中和肌的作用。

五、多关节肌

跨过一个关节的肌肉称为单关节肌,跨过两个或两个以上关节的肌肉称为多关节肌,如臀大肌、臀中肌、大收肌等只跨过髋关节,属于单关节肌,而股直肌跨过髋关节和膝关节,属于多关节肌。

(一)多关节肌的功能性“主动不足”

多关节肌作为原动肌工作时,其肌力充分作用于一个关节后,就不能再充分作用于其他关节,这种现象叫多关节肌的功能性“主动不足”,其实质是肌力相对不足。例如,在大腿屈的情况下,再伸直小腿,由于股直肌已在髋关节处屈,要再使小腿伸就感到力量不足,因此感到较难完成动作。

肌肉收缩产生的张力变化与肌肉的长度变化有关,肌肉在缩短过程中其张力会逐渐降低,直到最后不能再产生张力。在一定范围内,肌肉收缩前的长度越长,肌肉收缩产生的张力越大。根据这个特点,如果要使多关节肌在某个关节上充分发挥其张力,则可让这块肌肉在另外的关节上被拉长。跑动时腿的动作反映了这一原理:在向后蹬地时,髋关节要伸,这时膝关节的伸使股后肌群在膝关节处拉长,有利于它在髋关节处充分发挥张力,使髋关节伸。

(二)多关节肌的功能性“被动不足”

当多关节肌在一个关节处被拉长以后,就不能在其他关节被充分拉长,这种现象叫多关节肌的功能性“被动不足”,其实质是肌肉的伸展性不足。例如,体前屈时(即髋关节屈),如果膝关节伸直,使股后肌群在膝关节处先被拉长,那么由于股后肌群的被动不足,再做体前屈就会感到股后肌群的伸展性不够,很难使手掌碰地,如果屈膝(这是大多数伸展性欠佳者易犯的毛病),由于股后肌群没有在膝关节处先被拉长,则不出现被动不足的现象。 bJw6yLefV7SiChuP7MQf433cFkEbsjst+/dINpxKPV/G7BFGpB5bRLx0WF9Msbvw

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