骨骼肌肉的生物力学

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1、骨骼肌生物力学论述点离体肌肉的生物力学肌肉的生理学特性离体肌肉收缩的力学在体肌肉收缩的生物力学肌肉做功、功率肌肉（骨骼肌）是人体运动系统重要的组成部分，是人体运动的动力来源。可以说肌肉在生物力学研究中是最具吸引力、最有挑战性的研究领域。肌肉的力学性质十分复杂，它跟组成肌肉各种成份的力学特性有关，迄今为止人们仍然在不断的研究和探索之中。肌肉的基本机能：化学能转变成机械能。表征肌肉活动的生物力学指标：1.肌张力：肌肉端部测得的力。2.收缩速度：肌肉长度变化的速度.3.肌肉收缩的两种形式：等长收缩：肌肉收缩时肌纤维长度不变，无关节活动，但肌

2、张力增加。等张收缩：张力一定，肌肉缩短。肌肉的生理学特性肌肉由于位置和机能不同，而有不同的形态，一般可分为以下四种类型。　（1）起点：当肌肉收缩时，其位置不动的一端，称起点。　（2）止点:引起骨运动的一端，称止点。　（3）作用:根据肌肉收缩时对关节的作用，可分为伸肌、屈肌、内收肌、外展肌等。肌肉的起止点和作用肌肉的组织结构肌肉的组织结构和生物学性质决定了肌肉的机能，肌肉机能的变化亦会对其结构产生影响。因此，对肌肉组织结构和生物学的研究是对肌肉生物力学特性的基础研究之一.每一块肌肉分为肌腹和肌腱两部分。肌腹位于肌肉的中间，肌腱位于

3、肌肉的两端，附着于不同的骨上。　（1）肌腹：由许多骨骼肌纤维借结缔组织结合而成肌外膜：包围在整块肌肉外表面的结缔组织膜肌束膜：包绕着肌束周围的膜肌内膜：包在每一条肌纤维外面的膜　（2）肌腱：位于肌腹的两端，由平行排列的腱纤维构成图解说肌动蛋白（细）收缩成分肌球蛋白（粗）骨骼肌的结构模型并联弹性成分弹性成分串联弹性成分骨骼肌的结构模型肌肉的每端均有肌腱与骨连接，但是肌腱无自动收缩性能，肌束膜内和肌外膜内的胶原纤维和肌腱的胶原纤维是有连续性的。它们成为骨与肌肉纤维之间的结构支架。肌肉收缩所产生的力经过这些结缔组织和肌腱传到至骨。（所以

4、肌原纤维是肌肉的收缩部分）肌肉收缩的力学运动神经的单一刺激将导致肌肉的机械反应，称为颤搐（twitch）。它是能记录肌肉活动的基本单位。刺激后至活动之间将有数微秒的间隔时间，称为潜伏期。这段时间代表在弹性成分需要接受“松弛”所需要的时间。自发生张力至张力顶峰的时间称为收缩时间；从张力顶峰至张力下降到零称为松弛时间。肌肉的收缩与放松时间各不相同，主要取决于肌纤维的补偿。若不断刺激产生的机械反应叠加于起始的反应上，其结果称为总和。若第二次刺激发生于第一次肌肉颤搐的潜伏期内，它不产生额外的反应，可认为这肌肉是完全无反应的。而肌纤维的刺激频率

5、越大，肌肉内产生的张力总和也越大，待达到最高频率后，肌张力就不再增加，肌肉将是强制性收缩。离体肌肉的生物力学基础肌肉的组织结构和生物学性质决定了肌肉的机能，肌肉机能的变化亦会对其结构产生影响。因此，对肌肉组织结构和生物学的研究是对肌肉生物力学特性的基础研究之一，为反映肌肉的生物力学特性，建立用于描述肌肉力学特性的模型。1、肌肉结构力学模型Hill（1950）提出一个由三个元素组成的肌肉结构力学模型（图3-2），即收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC），用此反映肌肉的功能。Hill三元素肌肉模型（Hill,1950）

6、1、肌肉结构力学模型CC代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝，其张力与它们的横桥数目有关；SEC表示肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维、横桥、Z盘以及结缔组织的固有弹性，设它为完全弹性体；PEC表示肌纤维膜、肌束膜等结缔组织，表现松弛状态下肌肉的力学性质。Hill三元素肌肉模型（Hill,1950）2、肌肉结构力学模型性质1.肌肉力（F）—长度（L）关系根据肌肉结构力学模型，肌肉力的构成是收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC）叠加的结果。概念:肌肉平衡长度（自由长度）：肌肉无被动张力时的最大长度。肌肉的净息长度：收缩

7、元（CC）表现出最大张力时的肌肉长度。约为平衡长度1.25倍。被动张力:是指肌肉工作时并联弹性成分的张力。肌肉净收缩力:指收约缩成分收缩时产生的张力。总张力:被动张力与净收缩力之和。收缩元（CC）力——长度曲线肌肉在静息长度下收缩元表现出的肌力最大（③-④），此时肌微丝之间的横桥联系数目最多。随肌肉长度增加肌微丝被拉开，横桥联系数目减少，张力随之下降（④-⑤）。达到4μm时，横桥无联系，张力下降为零。图3-3肌节长度与等长张力关系（Gordon1966）收缩元（CC）力——长度曲线当肌肉缩短小于静息长度时，横桥重叠产生干扰，使其联系数

8、目减少，导致张力下降（③-②-①），这一过程将一直继续的全部重叠为止。虽然这一过程中肌肉张力明显下降，但张力不可能降为零。图3-3肌节长度与等长张力关系（Gordon1966）并联弹性元（PEC）力——长度曲线肌肉总张