Активная часть опорно-двигательного аппарата (учение о мышцах – миология, myologia)
Миология – раздел анатомии, изучающий строение активной части опорно-двигательного аппарата человека – мышечной системы. Мышечная ткань характеризуется свойством сократимости, что и обуславливает ее строение и функционирование
Общая миология
Мышечная ткань состоит из мышечных клеток – миоцитов или мышечных волокон, которые объединяются в специализированные органы – мышцы.
Название «мышца» произошло от слова «musculus», что значит «мышь». Связано это с тем, что анатомы, наблюдая сокращения скелетных мышц, заметили, что они как бы бегают под кожей.
В человеческом теле примерно 400 скелетных мышц, что составляет 35-40% массы тела, а у спортсменов этот показатель может быть 50-52%. Эти мышцы называют еще поперечноисчерченными (поперечнополосатыми) или произвольными, т. е. их работа подчинена нашим волевым усилиям.
Виды мышечной ткани.
Филогенетически более старая и устроена более просто – гладкая (неисчерченная) непроизвольная мышечная ткань. Она участвует в построении ряда внутренних органов. Находится в стенках кровеносных и лимфатических сосудов и представлена одноклеточными образованиями – миоцитами веретенообразной формы длиной до 50 мкм с одним ядром. В саркоплазме расположены многочисленные протофибриллы, представляющие сократительный белок, действие которого вызывает уменьшение размеров миоцита по длине.
Различают еще и исчерченную (скелетную) или произвольную мышечную ткань, сокращение которой зависит от волевых усилий человека. И, наконец, различают поперечноисчерченную сердечную мышечную ткань (непроизвольную) и некоторые специализированные виды мышечной ткани (миоэпителиальные клетки потовых, молочных, слюнных желез и т.д.).
Функции скелетных (исчерченных) мышц.
1) Статическая и динамическая работа. Кости и связки как пассивная часть аппарата движения не способны к самостоятельной работе и нуждаются в органах, которые приводили бы их в движение. Таким двигателем являются мышцы как активная часть аппарата движения, осуществляющие свою работу не только при движениях, но и в состоянии покоя (поза).
2) Теплообразовательная функция. Мышечная ткань является преобразователем химической, или вернее, биохимической энергии в механическую работу.
Паровая машина может превращать в полезную работу только 10% тепловой энергии – мышцы от 20 до 40% химической энергии молекул пищевых веществ, например глюкозы, остальная энергия переходит в тепло. Это тепло используется для поддержания температуры тела. Если человек не производит мышечной работы, то образуемого в организме тепла недостаточно, чтобы поддержать температуру тела в условиях холода, тогда мышцы начинают сокращаться непроизвольно (человек «дрожит») и образующееся при этом тепло восстанавливает и поддерживает нормальную температуру тела.
3) Укрепление суставов. Мышцы можно рассматривать как один из видов непрерывного соединения при помощи скелетной мускулатуры (synsarcosis).
4) Рецепторные поля мышцы, т.е. мышцы содержат специальные нервные образования, благодаря которым человек ощущает положение тела в пространстве, чувствует температуру, механическое давление и т.д.
5) Участие в осуществлении дыхания, пищеварения, жевания, глотания.
6) Поддерживание естественного положения внутренних органов, т. е. определяют естественное положение внутренних органов, создают опору для них (мышцы таза, живота), обеспечивают внутрибрюшное давление, являются ложем для некоторых внутренних органов.
7) «Перифереческие сердца», т. е. при своем сокращении скелетная мышца обеспечивает обратный ток крови или лимфы от периферии к сердцу по венам и лимфатическим сосудам.
Строение скелетной мышцы. Мышца как орган.
Поперечноисчерченное (поперечнополосатое) или скелетное мышечное волокно или миоцит, как структурная единица длиной от 150 мкм до 12 см, содержит в цитоплазме от 1 до 2 тысяч миофибрил, расположенных без строгой ориентации, часть из них группируются в пучки. Это особенно выражено у тренированных людей. Следовательно, чем больше организованной будет волокнистая структура, тем большую силу способна развивать эта мышца.
Мышечные волокна объединяются в пучки 1 порядка эндомизием, который регулирует степень его сокращения по принципу спирали (капронового чулка), чем больше спираль растягивается, тем сильнее она сжимает миоцит. Несколько таких пучков 1 порядка объединяются внутренним перимизием в пучки 2 порядка, и так до 4 порядка. Последнего порядка соединительная ткань окружает активную часть мышцы в целом и называется эпимизием (наружным перимизием). Эндо- и перимизий активной части мышцы переходит на сухожильную часть мышцы и называется перитендинием, благодаря которому обеспечивается передача усилий каждого мышечного волокна на волокна сухожилий. На границе этих 2 тканей чаще всего бывают травмы (у танцовщиков и балерин).
Сухожилия не передают суммарную тягу мышечных волокон костям. К кости сухожилия присоединяются за счет переплетения своих волокон с коллагеновыми волокнами надкостницы. К костям сухожилия прикрепляются либо по концентрированному типу, либо дисперсно. В первом случае на кости образуется бугорок или гребень, а во втором – углубление. Сухожилия очень прочны. Например, пяточное (Ахилово) сухожилие выдерживает нагрузку в 400 кг, а сухожилие четырехглавой мышцы бедра – 600 кг. Это приводит к тому, что при чрезмерных нагрузках отрывается бугристость кости, а сама кость остается целой. Сухожилия имеют богатый иннервационный аппарат и обильно кровоснабжается. Установлено, что кровоснабжение мышечной ткани как бы мозаично: в наружных областях васкуляризация в 2 раза больше, чем в глубоких. Обычно на 1 мм3 приходится от 300-400 до 1000 капилляров.
Структурно-функциональной единицей мышцы является мион – мотонейрон с иннервируемой группой мышечных волокон.
Каждое подходящее к мышце нервное волокно ветвиться, и заканчивается моторными бляшками. Число мышечных волокон, связанных с одной нервной клеткой колеблется от 1 до 350 в плечелучевой мышце и 579 в трехглавой мышце голени.
Таким образом, мышца – это орган, состоящий из нескольких тканей, ведущей из которых является мышечная, имеющая определенную форму, строение и функцию.
Классификация мышц.
|
I. По строению: 1. поперечноисчерченная, скелетная; 2. неисчерченная, гладкая; 3. поперечноисчерченная сердечная; 4. специализированная мышечная ткань.
|
II. По форме: 1. длинная (веретенообразная): а) однобрюшная (одноглавая), дву-, многобрюшная; б) одно-, дву-, трех-, четырехглавая; 2. широкая, трапециевидная, квадратная, треугольная и т.д.; 3. короткая. |
|
|
III. По направлению волокон: 1. прямая; 2. косая; 3. поперечная; 4. круговая; 5. перистая (одно-, дву-, многоперистая). |
IV. По отношению к суставам: 1. односуставные, 2. двусуставные, 3. многосуставные.
|
|
|
V. По характеру выполняемых движений: 1. сгибатели и разгибатели; 2. приводящие и отводящие; 3. супинаторы и пронаторы; 4. сжимающие (суживатели) и расжиматели (расширители); 5.поднимающие и опускающие. |
VI. По положению: 1. поверхностные и глубокие; 2. наружные и внутренние; 3. медиальные и латеральные; 4. верхние и нижние; 5. поднимающие и опускающие. |
|
|
VII. По топографии: 1. туловища; 2. головы; 3. верхних конечностей; 4. нижних конечностей. |
VIII. По развитию: 1. миотомные; 2. жаберные. |
|
|
IX. По Лесгафту П. Ф.: 1.сильные; 2.ловкие.
|
|
|
|
| ||
|
Рис.1. Форма мышц: а – веретенообразная; б – двуглавая; в – двубрюшная; г – многобрюшная мышца с сухожильными перемычками; д – двупёристая; е – однопёристая. 1 – venter; 2 – caput; 3 – tendo; 4 – intersectio tendinea; 5 – tendo intermedius | ||
Вспомогательные аппараты мышц.
I. Фасции – соединительнотканные оболочки, которые покрывают мышцы и образуются за счет соединительной ткани самих мышц. Они отграничивают мышцы друг от друга, разделяют группы мышц, сосудисто-нервные пучки.
По мнению В. В. Кованова фасции можно отнести к «мягкому остову человеческого тела» (различные соединительно-тканные структуры), которые существенно дополняют костный скелет. Фасции предохраняют сосуды и нервы от сдавления и являются для них проводниками.
Говоря о фасциях нельзя обойти имя Н. И. Пирогова, который обосновал принцип футлярного строения фасций, показал прикладное значение, детально описал анатомию фасций. В одних случаях фасциальные оболочки играют роль преграды на пути распространения патологического процесса, в других, наоборот – фасциальные футляры служат путями распространения патологического процесса (натечники, тоннельные системы [футлярная анестезия])
Фасции способствуют направленному сокращению мышечных волокон и при отсутствии её волокна оказались бы в очень разных условиях: глубокие волокна должны при сокращении преодолевать сопротивление расположенных над ними мышц, тогда как лежащие более поверхностно могут утолщаться, не встречая сопротивления. Фасция ставит в одинаковые положения все волокна в смысле необходимости преодолевать сопротивление. Нарушение целостности фасции приводит к мышечной грыже. Они уменьшают трение мышц при их работе. Фасция, наконец, выполняет функцию объединения всех групп мышц в единое целое (поверхностная или подкожная фасция, fascia superficialis).
Фасции классифицируются:
1) по расположению на: а) подкожную (поверхностную) и б) собственную. Собственная фасция, покрывая мышцу или группу мышц, в свою очередь подразделяется на поверхностный и глубокий листки. Последние, объединяясь, могут формировать межмышечную перегородку.
2) по строению на: а) плотную – вокруг мышц с сильным боковым давлением; б) рыхлую – окружает сосудисто-нервный пучок, органы, отдельные мышцы; в) утолщение фасций в виде сухожильных дуг, удерживателей мышц.
II. Костно-фиброзный (фиброзный) канал – канал, располагающийся между костями и удерживателями сухожилий мышц. Они пропускают сухожилия мышц, устраняя их боковое смещение, и способствуют более точному направлению мышечной тяги.
III. Синовиальное влагалище сухожилия выстилает стенку фиброзного (костно-фиброзного) канала, заворачиваясь по концам канала на сухожилие мышцы, облегчает скольжение сухожилия. Синовиальное влагалище представлено висцеральным и париетальным листками, между которыми располагается небольшое количество синовиальной жидкости, являющейся смазкой. В месте удвоения обеих листков – брыжейкой сухожилия (mesotendineum) – проходят сосуды и нервы.
IV. Синовиальная сумка – замкнутая полость с синовиальной выстилкой и жидкостью, расположенная между мышцей и костью или сухожилием в местах наибольшей подвижности. Уменьшают трение и увеличивают объем движений.
V. Блок мышцы – костный выступ в виде желобка, покрытого хрящем.
VI. Сесамовидная кость – формируется из синовиальной оболочки сустава и располагается в толще сухожилия. Выполняет такую же функцию, как и блок.
Развитие скелетных мышц.
1. Источником развития поперечноисчерченной ткани является средний зародышевый листок – мезодерма.
2. Этапы развития скелетных мышц:
2.1. формирование из осевой мезодермы сомитов (39 пар);
2.2. дифференцировка сомитов на дерма-склеро*миотом. Миотомы, разрастаясь в вентральном и дорзальном направлениях, дают начало скелетной мускулатуре. Миотом расщепляется на соматический и висцеральный листки.
2.3. преобразование миотомов: расщепление, срастание отдельных (соседних) миотомов (прямая мышца живота); дегенерация, полная или частичная миграция зачатков мышц.
3. Онтогенетическое происхождение скелетных мышц:
3.1. мышцы туловища, конечностей, диафрагмы – туловищные миотомы;
3.2. мышцы языка – затылочные миотомы (зажаберные);
3.3. наружные мышцы глаза – предушные миотомы
Мышцы головы (мимические и жевательные) развиваются из несегментированной мезодермы жаберных дуг. Мышцы глазного яблока формируются из предушных миотомов.
Аномалии и пороки развития скелетных мышц.
Аномалии мышц наблюдаются очень часто (они уступают в этом отношении только сосудистой системе). У каждого человека есть те или другие аномалии мышц. Они встречаются во всех областях тела (но больше на конечностях).
Мышечные аномалии обычно асимметричны.
Причины возникновения: на генетическом уровне и внешнесредовые факторы, а также некоторые внутренние факторы.
|
Рис. 2. Расположение миотомов головы и туловища зародыша позвоночного а, б, в – предушные миотомы; XII – затылочные миотомы; С1–8 – миотомы шейного отдела туловища; Th1–12 – миотомы грудного отдела; L1–5 – миотомы поясни чного отдела; S1–5 – миотомы крестцового отдела; Co1–4 – миотомы копчикового отдела
|
|
Аномалии строения и формы подразделяются на следующие виды:
1. Отсутствие нормально существующих мышц, например отсутствие: ключичной части трапециевидной мышцы; заднее-верхней и заднее-нижней зубчатой мышцы или замена их сухожильной пластинкой; части пучков внутренней или (и) наружной межреберных мышц; прямой мышцы живота; поперечной мышцы живота; ключичной ножки грудиноключичнососцевидной мышцы; лопаточно-подъязычной мышцы; переднего брюшка двубрюшной мышцы и т. д.;
2. Наличие добавочных мышц – практически может быть во всех мышцах;
3. Изменение формы мышцы или (и) ее части, размеров мышц и их взаимоотношений. Практически отмечено во всех мышцах. Это самая обширная группа аномалий.
Основы биомеханики скелетных мышц.
Основное свойство мышечной ткани, сократимость, приводит к изменению длины мышцы под влиянием нервных импульсов. Мышцы действуют на суставы, изменяя положение костных рычагов. При этом каждая мышца действует на сустав только в одном направлении. В одноосных суставах движение осуществляется вокруг одной оси и мышцы располагаются у такого сустава с двух сторон и действуют на него в двух направлениях (пример локтевой сустав – сгибание и разгибание). Друг по отношению к другу мышцы, действующие на сустав в противоположных направлениях, являются антагонистами. На каждый сустав в одном направлении, как правило, оказывают действие две или более мышц. Такие содружественные по направлению действия мышц называют синергистами. Согласованность работы мышц синергистов и мышц антагонистов обеспечивает необходимую в данный момент плавность движения и предотвращает травмы. Фиксация частей тела достигается путем синергизма в работе всех мышц, окружающих тот или иной сустав.
I. Сила мышц.
Она зависит от величины угла прикрепления мышцы (оптимальный угол 90о) и места прикрепления. Чем дальше от сустава лежит место прикрепления мышцы, тем она сильнее. С приближением угла прикрепления мышцы к 90о, её сила увеличивается (сесамовидные кости увеличивают угол).
Сила мышцы прямо пропорциональна:
1.1. величине анатомического и физиологического поперечников – показатели, характеризующие силу мышцы;
1.2. площади прикрепления на костях;
1.3. величине расстояния между местом прикрепления и суставом.
Анатомический поперечник – линия, проходящая перпендикулярно длиннику мышцы. Физиологический поперечник – линия, проходящая перпендикулярно волокнам мышцы. Физиологический поперечник дельтовидной мышцы, к примеру, преобладает над таковым большой ягодичной мышцы, т. к. дельтовидная мышца треугольной формы, а в ягодичной волокна идут параллельно. Однако ввиду различий в точках опоры – у дельтовидной малая точка опоры (начало), а у большой ягодичной начало широкое и различий в точках приложения, дельтовидная – минимальная, ягодичная – более широкая, большая ягодичная мышца развивает большую силу, чем дельтовидная. Она также меньше тратит энергии при работе и быстрее восстанавливается, чем дельтовидная.
В зависимости от выполняемой работы все поперечноисчерченные мышцы П. Ф. Лесгафт разделил на сильные (статические) и ловкие (динамические).
Сильные мышцы имеют большие поверхности, начало и прикрепления в удалении от осей суставов, состоящих из коротких косо идущих пучков, а, следовательно, имеют большой физиологический поперечник. Эти мышцы сокращаются медленно с большой силой, мало утомляются.
Ловкие мышцы имеют небольшие поверхности начала и прикрепления, вблизи осей суставов, параллельные пучки мышечных волокон и меньший физиологический поперечник (двуглавая мышца плеча). Они быстрее сокращаются, больше расходуют энергии и дольше восстанавливаются. Однако большинство мышц относится к переходному типу.
II.Работа мышц.
Различают:
2.1. Статическую работу, направленную для поддержания тела и его частей в пространстве. Мышца не меняет свою длину, а меняет напряжение (изометрическое сокращение). Она выполняется:
2.1.1. сильными (п. 1.1,1.2,1.3. – максимально), «красными» мышцами, которые медленно сокращаются и мало утомляются.
По строению и биохимическим особенностям обмена веществ различают «красные» и «белые» мышцы. «Красные», богатые миоглобином, способствующим переносу кислорода из крови в сократительные элементы мышечных волокон. Эти мышцы сокращаются медленно, более продолжительно и долго, не утомляются (т.е. статические). «Белые», сокращаются быстро (много миофибрилл и мало саркоплазмы, миоглобина – минимальное количество). У животных (кролик) и птиц эти мышцы лежат раздельно, а у человека красные и белые волокна перемешиваются. Однако можно говорить о спортивной специализации мышц у спортсменов. У спринтеров больше белых, у стайеров больше красных.
2.1.2. сокращением всех волокон, что иногда приводит к сдавлению сосудов.
2.1.3. увеличением объема за счет соединительной ткани.
2.2. Динамическая работа – осуществляется при изотоническом сокращении (длина мышцы при таком сокращении изменяется) и направлена на перемещение тела в пространстве. Различают преодолевающую и уступающую работу. Приводя в движение пассивную часть опорно-двигательного аппарата, мышца укорачивается на 1/3 (иногда на 1/2) своей длины. Она выполняется:
2.2.1.«ловкими» (п.1.1, 1.2, 1.3 – минимально), «белыми» мышцами, которые быстро сокращаются и утомляются;
2.2.2. посредством части волокон;
2.2.3. с увеличением объема мышц за счет увеличения количества миофибрилл.
У человека большинство мышц смешаные.
2.3. Тоническая работа – совершается лишь отдельными мышечными волокнами, что обуславливает тонус мышц.
Аппарат движения построен по принципу живых рычагов, позволяющих совершать движения отдельных частей тела в организме.
Различают рычаги 3 родов:
Рычаг 1 рода (рычаг равновесия) характеризуется тем, что точка опоры лежит между точкой приложения силы и точкой сопротивления. Пример – соединение черепа с позвоночником.
Рычаг 2 рода (рычаг силы) – точка сопротивления находится между точкой опоры и точкой приложения силы. Пример – стопа в момент, когда человек отделяет её от земли.
Рычаг 3 рода (рычаг скорости) – точка приложения силы лежит между точкой опоры и точкой сопротивления. Пример – локтевой сустав.
Мышцы тела должны рассматриваться с точки зрения их развития и функции, а также топографии систем и групп, в которые они складываются.