Функциональная характеристика прерывных соединений костей

Прерывные соединения костей называют еще синовиальными соединениями, полостными соединениями или суставами. Сустав имеет свои специфические конструкцию, расположение в организ­ме и выполняет определенные функции.

В каждом суставе различают основные элементы и добавочные образования. К основным элементам сустава относятся: суставные поверхности соединяющихся кос­тей, суставная сумка (капсула) и суставная полость.

Суставные поверхности соединяющихся костей должны в определенной мере соответство­вать друг другу по форме. Если поверхность одной кости выпукла, то поверхность другой несколько вогнута. Суставные поверхности покрыты обычно гиалиновым хрящом, который уменьшает тре­ние, облегчает скольжение кос­тей при движениях, является амортизатором и предотвращает срастание костей. Толщина хря­ща 0,2-4 мм. В суставах с огра­ниченной подвижностью сустав­ные поверхности покрыты волокнистым хрящом (крестцово-подвздошный сустав).

Суставная сумка – это соединительнотканная оболочка, герметически окружающая сус­тавные поверхности костей. Она имеет два слоя: наружный – фиброзный (очень плотный, креп­кий) и внутренний – синовиаль­ный (со стороны полости сустава покрыт слоем эндотелиальных клеток, которые вырабатывают синовиальную жидкость).

Суставная полость – небольшая щель между соединяющимися костями, заполненная синовиальной жидкостью, которая, смачивая поверхности соединяющихся костей, уменьшает трение, силой сцепления молекул с поверхностями костей укрепляет суставы, а также смягчает толчки.

Добавочные образования формируются в результате функциональных требований, как реакция на увеличение и специ­фичность нагрузки. К добавочным образованиям относятся внутри­суставные хрящи: диски, мениски, суставные губы, связки, выросты синовиальной оболочки в виде складок, ворсинок. Они являются амортизаторами, улучшают конгруентность поверхностей соединяю­щихся костей, увеличивают подвижность и разнообразие движений, способствуют более равномерному распределению давления одной кости на другую. Диски – это сплошные хрящевые образования, расположенные внутри сустава (в височно-нижнечелюстном); ме­ниски имеют форму полулуний (в коленном суставе); губы в виде хрящевого ободка окружают суставную поверхность (около суставной впадины лопатки); связки – это пучки соединительной ткани, идущие от одной кости к другой, они не только тормозят движе­ния, но и направляют их, а также укрепляют суставную сумку; вы­росты синовиальной оболочки – это вдающиеся в полость сустава складки, ворсинки, заполненные жиром.

Суставная сумка, связки, мышцы, окружающие сустав, атмос­ферное давление (внутри сустава давление отрицательное) и сила сцепления молекул синовиальной жидкости – все это факторы, ук­репляющие суставы.

Суставы выполняют в основном три функции: содействуют сохранению положения тела и его отдельных звеньев, участвуют в перемещении частей тела по отношению друг к другу и, наконец, участвуют в локомоциях – перемещениях всего тела в простран­стве. Эти функции определяются действием активных сил – мышц. В зависимости от характера мышечной деятельности в процессе эволюции и образовались соединения различной формы, имеющие различные функции.

Классификация суставов. По количеству соединяющихся костей суставы разделяются на простые и сложные. В простых суставах соединяются только две кости, в сложных – три и более.

По форме суставных поверхностей различают шаровидные (с разновидностью – ореховидным суставом), эллипсовидные, седловидные, цилиндрические, блоковидные и плоские суставы.

По количеству осей вращения – трехосные с тремя осями вра­щения, двуосные – с двумя осями вращения и одноосные – с одной осью вращения. К трехосным суставам относятся шаровидные и ореховидные, к двуосным – эллипсовидные и седловидные, к одосным – блоковидные и цилиндрические. Плоские суставы осей вращения не имеют, в них возможно лишь небольшое скольжение костей по отношению друг к другу. Чем больше осей вращения в суставе, тем больше в нем подвижность и разнообразнее движения, но крепость и прочность меньше. Различают еще комбинированные и двукамерные суставы. Два или несколько самостоятельных суста­вов, движения в которых происходят одновременно, называются комбинированными. Полость двухкамерных суставов разделяется внутрисуставным хрящом (диком) на две части (камеры).

Рассматривая суставные поверхности костей как геометрические отрезки тела вращения, можно полагать, что движения костей в суставах происходят вокруг осей вращения. Осью вращения •назы­вается линия, мысленно проводимая через центр сустава, вокруг которой одна кость вращается по отношению к другой. При этом следует помнить, что движения в суставе происходят перпендику­лярно оси вращения. Различают три взаимно перпендикулярные оси: поперечную, или фронтальную, передне-заднюю, или сагитталь­ную, и вертикальную. Все движения в суставах рассматриваются из анатомического положения тела. Вокруг поперечной оси в области конечностей возможны сгибание (когда угол между соединяющимися костями уменьшается) и разгибание (когда угол между ними увеличивается); в области головы и туловища – наклоны вперед и назад. Вокруг передне-задней оси в области конечностей возможны отведение (движение от срединной линии тела) и приведение (дви­жение к срединной линии тела); в области головы и туловища – на­клоны в стороны. Вокруг вертикальной оси в области конечностей возможны поворот наружу – супинация и поворот внутрь – пронация, а в области головы и шеи – повороты в сто­роны (скручивание).

Суставы шаровидной формы характеризуются тем, что по­верхность одной из соединяющихся костей имеет форму шара, а по­верхность другой – несколько вогнута. В этих суставах три взаим­но перпендикулярные оси вращения. Примером типичного шаро­видного сустава является плечевой. В ореховидном суставе поверх­ности костей очень конгруентны, головка одной кости больше чем на ¹/₂ входит в суставную впадину другой кости. Оси вращения здесь те же, что и в шаровидном суставе, но размах движений значитель­но меньше.

Суставы эллипсовидной формы имеют суставные поверх­ности (и выпуклую и вогнутую) в виде эллипса. Движения в этих суставах происходят вокруг двух осей вращения – поперечной (сгибание и разгибание), и передне-задней (отведение и приве­дение). К суставам эллипсовидной формы относятся: луче-запястный и атланто-затылочный.

В суставах седловидной формы поверхности соединяю­щихся костей напоминают часть поверхности седла. В них также две оси вращения – поперечная и передне-задняя – с соответст­вующими движениями. Примером такого сустава является сустав между запястьем и 1-й пястной костью. Здесь сгибание называется противопоставлением, а разгибание – отставлением. В эллипсо­видных и седловидных суставах возможны и круговые движения небольшого размаха.

Суставы цилиндрической формы имеют суставные по­верхности в виде отрезков цилиндра, причем одна из них выпук­лая, другая вогнутая. Движения в них происходят вокруг верти­кальной оси, идущей вдоль кости (сустав между лучевой и локтевой костями), – пронация и супинация.

В суставах блоковидной формы поверхность одной кости имеет углубление, а поверхность второй – направляющий, соответственно углублению, выступ. У этих суставов лишь одна ось вра­щения – поперечная, вокруг которой возможны сгибание и разги­бание. В качестве примера суставов блоковидной формы можно привести межфаланговые суставы.

В суставах плоской формы суставные поверхности костей хорошо соответствуют друг другу. Подвижность в них невелика (крестцово-подвздошное соединение).

С формой сустава связана подвижность, расположение связок и мышц. В блоковидных суставах связки боковые, в шаровидных они расположены вокруг сустава более или менее равномерно. Мышечные группы в одноосных суставах перекрещивают ось вра­щения почти под прямым углом, в многоосных – косо.

мышцы

Мышцы – активная часть двигательного аппарата. Благодаря им, возможны: все многообразие движений между звеньями скелета (туловищем, головой, конечностями), перемещение тела человека в пространстве (ходьба, бег, прыжки, вращения и т. п.), фиксация частей тела в определенных положениях, в частности сохранение вертикального положения тела.

С помощью мышц осуществляются механизмы дыхания, жева­ния, глотания, речи, мышцы влияют на положение и функцию внут­ренних органов, способствуют току крови и лимфы, участвуют в об­мене веществ, в частности теплообмене. Кроме того, мышцы – один из важнейших анализаторов, воспринимающих положение тела че­ловека в пространстве и взаиморасположение его частей.

В теле человека насчитывается около 600 мышц. Большинство из них парные и расположены симметрично по обеим сторонам тела человека. Мышцы составляют: у мужчин – 42% веса тела, у женщин – 35%, в пожилом возрасте – 30%, у спортсменов – 45-52%. Более 50% веса всех мышц расположено на нижних конеч­ностях; 25-30% – на верхних конечностях и, наконец, 20-25% – в области туловища и головы. Нужно, однако, заметить, что сте­пень развития мускулатуры у разных людей неодинакова. Она зависит от особенностей конституции, пола, профессии и других фак­торов. У спортсменов степень развития мускулатуры определяется не только характером двигательной деятельности. Систематические физические нагрузки приводят к структурной перестройке мышц, увеличению ее веса и объема. Этот процесс перестройки мышц под влиянием физической нагрузки получил название функциональной гипертрофии.

В зависимости от места расположения мышц их подразделяют на соответствующие топографические группы. Различают мышцы головы, шеи, спины, груди, живота; пояса верхних конечностей, плеча, предплечья, кисти; таза, бедра, голени, стопы. Кроме этого, могут быть выделены передняя и задняя группы мышц, поверхностные и глубокие мышцы, наружные и внутренние.

Строение мышцы. Мышца – это орган, являющийся целостным образованием, имеющим только ему присущие строение, функцию и расположение в организме. В состав мышцы как органа входят поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань, составляющая ее основу, рыхлая соединительная ткань, плотная соединительная ткань, сосуды, нервы. Основные свойства мышечной ткани – возбу­димость, сократимость, эластичность – более всего выражены в мышце как органе.

Сократимость мышц регулируется нервной системой. И.М. Сеченов писал: «Мышцы суть двигатели нашего тела, но сами по себе, без толчков из нервной системы, они действовать не могут, по­этому рядом с мышцами в работе участвует всегда нервная система и участвует на множество ладов».

В мышцах находятся нервные окончания – рецепторы и эффек­торы. Рецепторы – это чувствительные нервные окончания (свобод­ные – в виде концевых разветвлений чувствительного нерва или несвободные – в виде сложно построенного нервно-мышечного ве­ретена), воспринимающие степень сокращения и растяжения мыш­цы, скорость, ускорение, силу движения. От рецепторов информа­ция поступает в центральную нервную систему, сигнализируя о со­стоянии мышцы, о том, как реализована двигательная программа действия, и т.п. В большинстве спортивных движений участвуют почти все мышцы нашего тела. В связи с этим нетрудно себе пред­ставить, какой огромный поток импульсов притекает в кору голов­ного мозга при выполнении спортивных движений, как разнообразны получаемые данные о месте и степени напряжения тех или других групп мышц. Возникающее при этом ощущение частей своего тела, так называемое мышечно-суставное чувство, является одним из важнейших для спортсменов.

Эффекторы – это нервные окончания, по которым поступают импульсы из центральной нервной системы к мышцам, вызывая их возбуждение. К мышцам подходят также нервы, обеспечивающие мышечный тонус и уровень обменных процессов. Двигательные нервные окончания в мышцах образуют так называемые моторные бляшки. По данным электронной микроскопии, бляшка не прободает оболочку, а вдавливается в нее, между бляшкой и мыш­цей образуется контакт – синаптическая связь. Место вхо­да в мышцу нервов и сосудов называют воротами мышц.

Каждая мышца имеет среднюю часть, способную сокращаться и называемую брюшком, и сухожильные концы (сухожи­лия), не обладающие сократимостью и служащие для прикрепле­ния мышц.

Брюшко мышцы содержит различной толщины пучки мышечных волокон. Каждое мышечное волокно, кнаружи от сарколеммы, окутано соединительнотканной оболочкой – эндомизием, содержащей сосуды и нервы. Группы мышечных волокон, объединяясь между собой, образуют мышечные пучки, окруженные уже более толстой соединительнотканной оболочкой, называемой перимизием. Снаружи брюшко мышцы одето еще более плотным и проч­ным покровом, который называется фасцией. Она построена из плотной соединительной ткани и имеет довольно сложное строение. Соответственно новым данным (В.В. Кованов, 1961; А.П. Сорокин, 1973), фасции делят на рыхлые, плотные, поверхностные и глубокие. Рыхлые фасции формируются под действием незначительных сил тяги. Плотные фасции образуются обычно вокруг тех мышц, которые в момент их сокращения производят сильное боковое давление на окружающий их соединительнотканный футляр. Поверхностные фасции лежат непосредственно под подкожным жировым слоем, не расщепляются на пластинки и «одевают» все наше тело, образуя для него своеобразный футляр. Следует заметить, что футлярный принцип строения характерен для всех фасций и был подробно изучен Н.И. Пироговым. Глубокие (собственные) фасции покрывают отдельные мышцы и группы мышц, а также образуют влагалища для сосудов и нервов.

Все соединительнотканные образования мышцы с мышечного брюшка переходят на сухожильные концы. Они состоят из плотной волокнистой соединительной ткани, коллагеновые волокна которой лежат между мышечными волокнами, плотно соединяясь с их сарколеммой.

Сухожилие в организме человека формируется под влиянием ве­личины мышечной силы и направления ее действия. Чем больше эта сила, тем сильнее разрастается сухожилие. Таким образом, у каждой мышцы характерное для нее (как по величине, так и по форме) сухожилие.

Сухожилия мышц по цвету резко отличаются от мышц. Мышцы имеют красно-бурый цвет, а сухожилия белые, блестящие. Форма сухожилий мышц весьма разнообразна, но чаще встречаются сухо­жилия цилиндрической формы или плоские. Плоские, широкие су­хожилия носят названия апоневрозов (мышцы живота и др.). Сухожилия очень прочны и крепки. Например, пяточное сухожилие выдерживает нагрузку около 400 кг, а сухожилие четырехглавой мышцы бедра – 600 кг.

Сухожилия мышцы фиксируются или прикрепляются. В большинстве случаев они прикрепляются к надкостнице костных звеньев скелета, подвижных по отношению друг к другу, а иногда к фасциям (предплечья, голени), к коже (в области лица) или к органам (мышцы глазного яблока, мышцы языка). Одно из сухожилий мыш­цы является местом ее начала, другое – местом прикрепления. За начало мышцы обычно принимается ее проксимальный конец (проксимальная опора), за место прикрепления – дистальная часть (дистальная опора). Место начала мышцы считают неподвижной точкой (фиксированной), место прикрепления мышцы к подвижно­му звену – подвижной точкой. При этом имеют в виду наиболее часто наблюдаемые движения, при которых дистальные звенья тела, находящиеся дальше от тела, более подвижны, чем проксимальные, лежащие ближе к телу. Но встречаются движения, при кото­рых бывают закреплены дистальные звенья тела, и в этом случае проксимальные звенья приближаются к дистальным. Таким обра­зом, мышца может совершать работу или при проксимальной или при дистальной опоре. Следует заметить, что сила, с которой мыш­ца будет притягивать дистальное звено к проксимальному и, наобо­рот, проксимальное к дистальному, всегда будет оставаться одина­ковой (по третьему закону Ньютона – о равенстве действия и про­тиводействия).

Мышцы, будучи органом активным, характеризуются интенсив­ным обменом веществ, хорошо снабжены кровеносными сосудами, которые доставляют кислород, питательные вещества, гормоны и уносят продукты мышечного обмена и углекислый газ. В каждую мышцу кровь поступает по артериям, протекает в органе по много­численным капиллярам, а оттекает из мышцы по венам и лимфати­ческим сосудам. Ток крови через мышцу непрерывен. Однако коли­чество крови и число капилляров, пропускающие ее, зависят от характера и интенсивности работы мышцы. В состоянии относи­тельного покоя функционирует примерно ¹/₃ капилляров.

Сухожилия мышцы, в которых обмен веществ несколько мень­ше, снабжаются сосудами беднее тела мышцы. В тех участках су­хожилий, которые испытывают давление со стороны соседних обра­зований (костные блоки, костно-фиброзные каналы), сосудистое русло претерпевает перестройку и наряду с местами концентрации сосудов встречаются безсосудистые зоны.

Вспомогательный аппарат мышц. К вспомогательному аппарату мышц относятся фасции, фиброзные и костно-фиброзные каналы, удерживатели, синовиальные сумки и влагалища, а также сесамовидные кости. Фасции покрывают как отдельные мышцы, так и группы мышц. Межмышечные перегородки отходят от фасций вглубь, отделяя друг от друга группы мышц, и прикрепляются к ко­стям, образуя для них футляры, называемые фиброзными каналами. Если мышцы лежат между фасцией и костью, то канал называется костно-фиброзным.

Удерживатели – лентообразные утолщения фасций, располагаясь поперечно над сухожилиями мышц, подобно ремням фиксируют их к костям.

Синовиальные сумки, тонкостенные соединительнотканные мешочки, заполненные жидкостью, похожей на синовию, и расположенные под мышцами, между мышцами и сухожилиями или костью, уменьшают трение. Синовиальные влагалища раз­виваются в тех местах, где сухожилия прилегают к кости (т. е. в костно-фиброзных каналах). Это замкнутые образования, в виде муф­ты или цилиндра охватывающие сухожилие. Каждое синовиальное влагалище состоит из двух листков. Один листок, внутренний, охва­тывает сухожилие, а второй, наружный, выстилает стенку фиброз­ного канала. Между листками находится небольшая щель, заполненная синовиальной жидкостью, облегчающей скольжение сухожилия.

Сесамовидные кости развиваются в толще сухожилий, ближе к месту их прикрепления. Они изменяют угол подхода мыш­цы к кости и увеличивают плечо силы мышцы. Самой крупной сесамовидной костью является надколенник.

Вспомогательные аппараты мышц образуют дополнительную опору для мышц – мягкий скелет, обусловливают направление тя­ги мышц, способствуют их изолированному сокращению, не дают смещаться при сокращении, увеличивают их силу и способствуют кровообращению и лимфотоку.

Классификация мышц. В основу классификации мышц положен функциональный принцип, так как величина, форма, направление мышечных волокон, положение мышцы зависят от выполняемой ею функции и совершаемой работы.

По форме мышцы делятся на длинные, короткие, широкие. В длинных мышцах продольный размер превалирует над поперечным. Они всегда сокращаются целиком, имеют незначительную площадь прикрепления к костям, расположены в основном на ко­нечностях и обеспечивают значительную амплитуду их движений. У коротких мышц продольный размер лишь немного больше по­перечного. Они встречаются на тех участках тела, где размах дви­жений невелик (например, между отдельными позвонками, между затылочной костью, атлантом и осевым позвонком).

Широкие мышцы находятся преимущественно в области тулови­ща и поясов конечностей. Эти мышцы имеют пучки мышечных воло­кон, идущих в разных направлениях, сокращаются как целиком, так и своими отдельными частями; у них значительная площадь прикрепления к костям. В отличие от других мышц они обладают не только двигательной функцией, но также опорной и защитной. Так, мышцы живота помимо участия в движениях туловища, актах дыхания, натуживания укрепляют стенку живота, способствуя удер­жанию внутренних органов.

Существенное значение для работы мышц имеет направление их волокон. По направлению волокон выделяют мышцы с параллельными волокнами, идущими вдоль брюшка мышцы (длин­ные, веретенообразные и лентовидные мышцы), с поперечными во­локнами и с косыми волокнами. Если косые волокна присоединя­ются к сухожилию под углом к длине брюшка с одной стороны, то такие мышцы называются одноперистыми, если же с двух сторон – двуперистыми. Одноперистые и двуперистые мышцы имеют корот­кие многочисленные волокна и при своем сокращении могут разви­вать значительную силу

Мышцы, имеющие круговые волокна, располагаются вокруг от­верстий и при своем сокращении суживают их (например, круговая мышца глаза, круговая мышца рта). Эти мышцы называются сжимателями или сфинктерами. Иногда мышцы имеют веерообразный ход волокон. Чаще это широкие мышцы, располагающиеся в области шаровидных суставов и обеспечивающие разнообразие движений.

Мышцы скелета имеют различную сложность устройства. Мышцы с одним брюшком и двумя сухожилиями – это про­стые мышцы. Сложные мышцы в отличие от них имеют не одно, а два, три или четыре брюшка, называемые головками, и несколько сухожилий. В одних случаях эти головки начинаются проксималь-ными сухожилиями от разных костных точек, а затем сливаются в брюшко, которое прикрепляется одним дистальным сухожилием. В других случаях мышцы начинаются одним проксимальным сухо­жилием, а брюшко заканчивается несколькими дистальными сухожилиями, прикрепляющимися к разным костям. Встречаются мышцы, где брюшко разделено одним промежуточным сухожилием или несколькими сухожильными перемычками.

По положению в теле человека мышцы делятся на поверх­ностные, глубокие, наружные, внутренние, медиальные и лате­ральные.

Выполняя многочисленные функции, мышцы работают согла­сованно, образуя функциональные рабочие группы. Мышцы включаются в функциональные группы по направлению движения в суставе, по направлению движения части тела, по из­менению объема полости и по изменению размера отверстия. При движениях конечностей и их звеньев выделяют функциональные группы мышц – сгибающие, разгибающие, отводящие, приводящие, пронирующие и супинирующие. При движении туловища различают функциональные группы мышц – сгибающие и разгибающие, на­клоняющие вправо или влево, скручивающие вправо или влево. По отношению к движению отдельных частей тела выделяют функцио­нальные группы мышц, поднимающие и опускающие, осуществляю­щие движение вперед и назад; по изменению объема полости – функциональные группы, увеличивающие, например, внутригрудное или внутрибрюшное давление или уменьшающие его; по изменению размера отверстия – суживающие и расширяющие его.

В процессе эволюции функциональные группы мышц развива­лись парами: сгибающая группа формировалась совместно с разгибающей, пронирующая – совместно с супинирующей и т. п. Это наглядно выявляется на примерах развития суставов. Оказывается, что каждая ось вращения в суставе, выражая его форму, имеет свою функциональную пару мышц. Такие пары состоят, как прави­ло, из противоположных по функции групп мышц. Так, одноосные суставы имеют одну пару мышц, двуосные – две пары, а трехосные – три пары или соответственно две, четыре, шесть функциональных групп мышц.

Синергизм и антагонизм в действиях мышц. Мышцы, входящие в функциональную группу, характеризуются тем, что проявляют одинаковую двигательную функцию. В частности, все они или при­тягивают кости – укорачиваются, или отпускают – удлиняются, или же проявляют относительную стабильность напряжения, раз­меров и формы.

Мышцы, совместно действующие в одной функциональной группе, называются синергистами. Синергизм проявляется не только при движениях, но и при фиксации частей тела и их отпускании. Мышцы противоположных по действию функциональных групп мышц называются антагонистами. Так, мышцы-сгибатели бу­дут антагонистами мышц-разгибателей, пронаторы – антагониста­ми супинаторов и т. п. Однако истинного антагонизма между ними нет. Он проявляется лишь в отношении определенного движения или определенной оси вращения.

Следует отметить, что при движениях, в которых участвует од­на мышца, синергизма может не быть. Вместе с тем антагонизм имеет место всегда, и только согласованная работа мышц-синергистов и мышц-антагонистов обеспечивает плавность движений и пре­дотвращает травмы. Фиксация частей тела достигается лишь путем синергизма всех мышц, окружающих тот или иной сустав. По отно­шению к суставам различают мышцы одно-, двух- и многосу­ставные. Односуставные мышцы фиксируются к соседним костям скелета и переходят через один сустав, а многосуставные мышцы переходят через два и более суставов, производят движения в них.

Двигательная функция мышц. Поскольку каждая мышца фиксируется преимущественно к костям, то внешне двигательная функ­ция ее выражается в том, что она либо притягивает кости, либо удерживает, либо отпускает их.

Мышца притягивает кости, когда она активно сокращается, брюшко ее укорачивается, места прикреплений сближаются, рас­стояние между костями и угол в суставе уменьшаются в сторону тяги мышцы.

Удержание костей происходит при относительно постоянном напряжении мышцы, почти незаметном изменении ее длины.

Если движение осуществляется при эффективном действии внешних сил, например силы тяжести, то мышца удлиняется до оп­ределенного предела и отпускает кости; они отдаляются друг от друга, причем движение их происходит в обратном направлении по сравнению с тем, которое имело место при притягивании костей.

Для понимания функции скелетной мышцы необходимо знать:

1. с какими костями связана мышца,

2. через какие суставы она переходит,

3. какие оси вращения пересекает,

4. с какой стороны пересекает ось вращения,

5. при какой опоре действует мышца и где наиболее подвижное место приложения ее усилия.

Морфо-функциональное состояние мышц. Как при статических положениях тела (относительно неподвижных, фиксированных по­зах), так и при движениях мышца может быть в различных состоя­ниях. При статических положениях мышцы могут быть в следую­щих состояниях: исходном расслабленном, исходном напряженном, укороченном расслабленном, укороченном напряженном и удлинен­ном напряженном. При движении мышца постоянно меняет свои размеры, форму, напряжение, тягу и пр. При этом, когда она не­прерывно укорачивается с напряжением, говорят, что она «сокра­щается», а когда непрерывно удлиняется, говорят «растягивается» (неверно говорить «расслабляется»).

Так, при переходе из положения лежа в положение сидя мышцы живота сокращаются с понижающимся напряжением, а при перехо­де из положения сидя в положение лежа – растягиваются с нарастающим напряжением. Примером растягивания мышц с уменьша­ющимся напряжением может быть состояние мышц передней по­верхности тазо-бедренного сустава при опускании ног из угла в висе в вис.

Укорочение и удлинение мышцы фактически связано с измене­нием длины ее брюшка. Наибольшее укорочение мышцы может произойти на ¹/₃-¹/₂ длины брюшка мышцы, что обеспечивает движение по той амплитуде, которая допустима в суставе. Этому способствует то, что большинство мышц прикрепляется вблизи су­ставов. Такие мышцы могут сместить кость в суставе на больший угол, чем те, которые прикрепляются далеко, так как из-за недоста­точности укорочения (активная недостаточность) мышца может «не дотянуть» кость и перестать участвовать в своей функциональ­ной группе. Недостаточность укорочения характерна для многосу­ставных мышц, которые не могут обеспечить движение в суставах соответственно их суммарной амплитуде. Недостаточность укоро­чения многосуставных мышц компенсируется тягой односуставных мышц-синергистов.

При удлинении односуставные мышцы обычно растягиваются настолько, что не препятствуют движению кости. Недостаточность же растягивания (пассивная недостаточность) многосуставных мышц может ограничить движение в соответствующих суставах. Посредством специальных упражнений можно несколько умень­шить как недостаточность укорочения, так и недостаточность рас­тяжения мышц.

Тонус мышц. В организме каждая скелетная мышца всегда на­ходится в состоянии определенного напряжения, готовности к дей­ствию. Минимальное непроизвольное рефлекторное напряжение мышцы называется тонусом мышцы. Тонус мышц различен у детей и взрослых, у мужчин и женщин, у лиц, занимающихся и не зани­мающихся физическим трудом. Физические упражнения повышают тонус мышц, влияют на тот своеобразный фон, с которого начина­ется действие скелетной мышцы. У детей тонус мышц меньше, чем у взрослых, у женщин меньше, чем у мужчин, у не занимающихся_ спортом меньше, чем у спортсменов. Направление тяги мышцы,' приводящей в движение ту или иную часть тела, определяется рав­нодействующей сил, которая в длинных, широких и веерообразных мышцах проходит по линии, соединяющей середину места начала мышцы с серединой места прикрепления.

В зависимости от направления мышечных пучков равнодейст­вующую силу мышцы можно разложить по правилу параллело­грамма сил на составляющие.

Если тяга отдельных пучков в мышце имеет параллельное на­правление, то величина силы тяги всей мышцы будет равна сумме сил тяги всех ее пучков (равнодействующая сила определяется по правилу сложения параллельных сил, направленных в одну сторо­ну). Если же тяга пучков мышцы развивается под разными углами, равнодействующая сила определяется по правилу параллелограм­ма сил.

В тех случаях, когда мышцы не имеют прямого хода и своим сухожилием огибают кости, связки и пр., возникают дополнительные направления тяги: от места прикрепления мышцы – к точке опоры у места изгиба и от последней точки – к месту начала мышцы.

Направление тяги функциональной группы мышц устанавлива­ется по тем же правилам, что и направление тяги отдельной мышцы.

Правильная ориентация в направлении тяги отдельных мышц и функциональной группы мышц, в отношении равнодействующей силы к осям вращения суставов способствует определению действия силы мышц и анализу участия их в движениях.

Силовая характеристика мышцы. Проявление силы мышцы в движениях или в укреплении звеньев тела при тех или иных позах зависит от ряда условий: анатомических, механических, физиологи­ческих, психических. Анатомические условия определяются струк­турными особенностями, количеством и направлением мышечных волокон. Чем больше в мышце мышечных волокон, тем больше ее сила. Некоторое представление о силовых возможностях мышцы может дать площадь силового поперечника мышцы – суммарная площадь поперечного сечения всех мышечных волокон. В мышцах с параллельным направлением волокон она совпадает с площадью анатомического поперечника (площадь сечения мышцы, произве­денного перпендикулярно ее длине), в перистых – больше, чем пло­щадь анатомического поперечника, что указывает на их большую силу. Установлено, что мышца с площадью силового поперечника 1 см² может проявить силу тяги равную 8-10 кг.

Из механических факторов на проявление силы мышц оказыва­ют влияние величина площади прикрепления мышцы к кости и угол, под которым мышца к ней подходит. Чем больше площадь прикрепления мышцы и чем больше угол, под которым мышца дей­ствует на кость, тем лучшие условия для проявления силы. Если мышца подходит к кости под прямым углом, то почти вся сила мышцы идет на обеспечение движения; если под острым, то лишь часть силы мышцы используется как полезная, другая часть идет на сдавливание рычага, сжатие его и т. п. Не безразлично для проявления силы расположение прикрепления мышцы по отношению к точке движения. Чем дальше прикрепляется мышца от точки вра­щения, тем в большей мере она выигрывает в силе.

Из физиологических условий следует указать на степень воз­буждения нервной системы. Чем большее число мотонейронов, а следовательно, и мышечных волокон возбуждается одновременно, тем суммарная сила больше. Чем чаще поступают импульсы в мышцу, тем также сила больше. Имеет значение и плечо силы – величина перпендикуляра от точки опоры в суставе до направления равнодействующей силы мышцы. Произведение силы мышцы на плечо, под которым она действует, называется моментом силы. Чем больше плечо силы, тем больше момент силы и, следовательно, эффект ее действия. Увеличению плеча силы способствуют костные выступы, блоки, сесамовидные кости. Некоторое возбуждение нервной системы повышает проявление силы, угнетенное состоя­ние – понижает.

Силовая характеристика мышцы зависит и от состояния, с которого начинается ее тяга, так как в мышце при напряжении проявляются упругие силы, возникающие вследствие деформации коллагеновых и эластических волокон (особенно эти силы проявляются при глотании). Поэтому целесообразно начинать сокращение мышцы после предварительного некоторого ее растяжения.

Рычаги двигательного аппарата. Структура двигательного ап­парата, позволяющая совершать движения частей тела, может быть уподоблена простым механизмам – рычагам. Каждый рычаг, как известно, имеет четыре компонента: твердое, тело, точку опоры и две силы, приложенные к твердому телу.

Тело человека имеет свои живые рычаги, в которых твердым телом оказывается кость, точкой опоры кости служит контактная суставная поверхность со своей осью вращения, на кость действуют силы сопротивления (например, сила тяжести части тела, вес спор­тивного снаряда, сила действия партнера и т. п.) и сила тяги мышц.

В зависимости от взаиморасположения этих компонентов разли­чают три вида рычагов. В первом точка опоры находится между точками приложения противоположно действующих сил. Во втором и третьем обе силы приложены по отношению к опорной точке на одной стороне твердого тела – кости. Но во втором виде рычагов мышечная сила приложена ближе к опорной точке, чем сила тяжести. Подобные рычаги двигательного аппарата создают выигрышные условия для развития скорости. Это обстоятельство позволило в анатомии дать им условное название «рычага скоро­сти». В третьем виде рычагов точка приложения силы мышцы ока­зывается дальше точки приложения силы тяжести. Такое соотно­шение компонентов рычага дало основание к его условному назва­нию – «рычаг силы».

В любом из этих трех видов рычагов движение или равновесие обусловлено соотношением моментов действующих сил: момента силы мышцы и момента, например силы тяжести. Момент силы тяжести представляет собой произведение силы тяжести на плечо этой же силы.

Работа мышц. Работа мышц внешне выражается либо в фикса­ции части тела, либо в движении. В первом случае говорят о так называемой статической работе, а во втором – о динамической ра­боте.

Статическая работа мышц есть следствие равенства моментов сил и называется еще удерживающей работой. При такой работе форма мышцы, ее размеры, возбуждение и напряжение относитель­но постоянны.

Динамическая работа мышц сопровождается движением и есть следствие разности моментов сил. В зависимости от того, какой мо­мент окажется большим, различают два вида динамической работы мышц: преодолевающую и уступающую. Превалирование момента силы мышцы или группы мышц приводит к преодолевающей рабо­те, а уменьшение момента силы мышцы – к уступающей работе.

Различают еще баллистическую работу мышц, которая является разновидностью преодолевающей работы: мышца совершает бы­строе сокращение и последующее расслабление, после которого костное звено продолжает движение по инерции.