Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела

Ранее концентрическое, изометрическое и эксцентрическое мышечные сокращения рассматривались в связи с движением, происходящим на уровне саркомера. Когда мышца прикреплена к костям, которые могут двигаться свободно, и сила, генерируемая мышцей, может создавать достаточный крутящий момент, чтобы преодолеть нагрузку, то мышца будет выполнять концентрическое сокращение, или сокращение укорочения, и будет тянуть обе кости по направлению друг к другу и к центру мышцы (рис. 21.4).

Рис. 21.4. Концентрическое сокращение мышцы. Когда мышца развивает напряжение, она передает тягу на оба своих костных прикрепления

Обычно во время функциональной деятельности, одно прикрепление мышцы стабилизировано, а другое — может двигаться свободно. Если фиксировано проксимальное прикрепление, но свободно дистальное, мышца будет тянуть дистальный компонент кости (рис. 21.5,а) по направлению к проксимальной части. При фиксации дистальной части, но свободном проксимальном компоненте (рис. 21.5,b), тяга будет осуществляться по направлению к дистальной части.

Рис. 21.5.Обычное и реверсивное действие при концентрическом сокращении:

_{a — движение свободного дистального рычага происходит при фиксированном проксимальном рычаге, и крутящий момент мышечной силы (Осм) достаточен для преодоления крутящего момента гравитационного сопротивления;}

_{b — при реверсивном действии происходит движение проксимального костного рычага, если дистальный конец кости фиксирован}

Во время концентрического сокращения мышца выполняет работу по перемещению костного рычага на некоторое расстояние в направлении мышечной тяги. Формула такой работы:

W = F х d.

Если фиксированы как дистальный, так и проксимальный прикрепления мышцы, и крутящий момент, создаваемый мышцей, равен крутящему моменту сопротивления, то видимая длина мышцы остается неизменной, хотя на уровне миофибрилл наблюдается укорочение. При отсутствии видимых изменений суставного угла, такое мышечное действие называется изометрическим сокращением (рис. 21.6).

Рис. 21.6.Изометрическое сокращение. Фиксированы как дистальный, так и проксимальный костные рычаги, и когда мышца развивает активное напряжение, никакого видимого движения не наблюдается

При изометрическом сокращении механической работы не выполняется, поскольку сила (F) не перемещает рычаг на какое-либо расстояние (d). Понятие расстояния при изометрическом сокращении попросту отсутствует, поскольку оба костных компонента фиксированы, и во время сокращения ни один из них не движется. Однако на цикл создания поперечных мостиков при этом расходуется энергия.

Когда сила мышцы и создаваемый ей момент вращения слишком малы для преодоления противодействующего крутящего момента рычага, мышца будет удлиняться, и здесь ее сокращение будет эксцентрическим. При таком сокращении мышца действует как тормоз, пытаясь контролировать движение костного компонента во время ходы рычага в направлении, противоположном ее тяге. Когда рука, держащая стакан, движется в направлении от лица к столу, мышцы-сгибатели локтевого сустава выполняют эксцентрическое сокращение, контролируя опускание руки, вызванное силой тяжести. При таком действии концы мышц движутся в противоположных направлениях, т. е. расходятся (рис. 21.7).

Рис. 21.7. Эксцентрическое сокращение. Мышца удлиняется, продолжая создавать активное напряжение

Мышца оказывает сопротивление гравитации, при этом, в сегменте предплечье/ кисть, движущемся вокруг локтевого сустава, создается рычаг второго рода. Эксцентрическое мышечное действие, подобно концентрическому, может происходить как движение либо дистального, либо проксимального костного рычага. Механическая работа, выполняемая мышцей во время эксцентрического сокращения, называется отрицательной, поскольку выполняется она не столько собственно мышцей, сколько относительно нее. Расход энергии при эксцентрическом сокращении значительно меньше (при условии использования равных нагрузок), чем при концентрическом, поскольку здесь активируется гораздо меньшее количество двигательных единиц.