Анатомія людини - Г. І. Коляденко 2009

Вчення про м'язи (міологія)
Загальні відомості
Біомеханіка й координація рухів

Скорочення м’язів пов’язане з перетворенням хімічної енергії на механічну роботу. Якщо м’яз, скоротившися, в стані напруження утримує тягар, така робота називається статичною (наприклад сидіння, стояння). Якщо скорочення м’яза чергується з його розслабленням і при цьому тіло людини або його окремі органи переміщуються в просторі, то в цьому випадку робота називається динамічною.

Переміщення тіла в просторі пов’язане з рухом його скелета, який приводиться в дію активною частиною опорно-рухового апарата — м’язами. М’яз являє собою в’язке еластичне тіло, при його розтягуванні збуджуються рецептори, які надсилають імпульси в центральну нервову систему, а повертаючись в м’яз, вони протидіють його розтягуванню.

Рухи кісток підпорядковані законам механіки, і їх можна розглядати як рухи важелів. У кожному важелі є два плеча. До одного з них прикладається сила маси тіла, до другого — сила м’язової тяги. Тому перше плече дістало назву плеча сили маси тіла, а друге — сили м’язової тяги.

Як і в механіці, в живому організмі ми спостерігаємо важелі першого й другого роду. Важелі першого роду двоплечі, сила маси тіла й сила м’язової тяги спрямовані в один бік (униз). Прикладом важеля першого роду може служити з’єднання голови з хребтом в атлантопотиличному суглобі. Плечі важеля розташовані по обидва боки від суглоба. На переднє плече важеля діє сила ваги лицевої частини голови, а на заднє — сила м’язів шиї, голови, спини, які прикріплюються до потиличної кістки. Голова перебуває у вертикальному положенні (рівновазі) завдяки рівності моментів сили маси тіла й сили м’язової тяги важеля (черепа). Фактично сила потиличних м’язів і зрівноважує масу голови. Тому важіль першого роду ще називають важелем рівноваги, або спокою. Прикладом важеля рівноваги може служити й таз, який балансує на головках стегнових кісток.

Важіль другого роду теж двоплечий, але в ньому сила маси тіла діє вниз, а сила м’язової маси — вгору. Прикладом такого важеля може служити передпліччя. Напруженням двоголового м’яза (сила м’язової тяги), який прикріплюється біля ліктьового суглоба (точки опори), досягається подоланням сили маси передпліччя, й робота виконується з великою швидкістю, тому цей важіль іще називають важелем швидкості. Прикладом важеля другого роду також може служити стопа, коли людина підіймається навшпиньки. В цьому випадку важелем є вся стопа. Точка опори — головки плеснових кісток, точка прикладання сили м’язової тяги — п’ятковий горб, до якого п’ятковим (ахілловим) сухожилком прикріплюється триголовий м’яз гомілки. Він же й підіймає всю масу тіла вгору. В цьому прикладі, як і в попередньому, обидві сили діють у різних напрямках, але, на відміну від важеля швидкості, тут плече сили м’язової тяги буде довшим, ніж плече сили маси. Тому цей важіль прийнято називати важелем сили.

Характеристика положень або рухів тіла з позиції законів біомеханіки необхідна для розуміння роботи опорно-рухового апарату. Для цього потрібні знання не лише про роботу важелів як окремих ланцюгів тіла, а й дію на тіло інших зовнішніх сил. Найбільше значення для анатомічної характеристики положень тіла або рухів людини мають сила ваги, сила реакції опори, сила інерції, сила тертя й сила опору середовища.

Сила ваги (або гравітація) дорівнює масі тіла, прикладеній у місці розташування загального центра маси (ЗЦМ) й спрямована вниз.

Сила реакції опори — це сила, яка дорівнює масі тіла, але діє в протилежному напрямку. До тих пір, поки сила ваги й сила реакції опори зрівноважені, тіло перебуватиме в рівновазі. Якщо сила ваги більша за силу реакції опори, тіло падає, а коли сила реакції опори більша за силу маси тіла, воно відкидатиметься від площі опори (наприклад стрибки на батуті).

Сила реакції опори при ходьбі, стрибках, бігу спрямована до тіла під кутом, внаслідок чого вона розкладається за правилом паралелограма на дві складові: вертикальну й горизонтальну. Вертикальна складова сили реакції опори спрямована вгору і взаємодіє з силою ваги, а горизонтальна (сила тертя) впливає на переміщення тіла; вона або полегшує рух тіла, або, навпаки, гальмує.

Сила опору середовища діє на тіло при русі його в різних середовищах (повітряне, водне). Ця сила залежить від площі лобової поверхні опору тіла, швидкості та щільності зовнішнього середовища. При зменшенні лобової поверхні (наприклад, їзда на велосипеді з низькою посадкою) опір середовища зменшується.

До внутрішніх сил відносять силу тяги м’язів, яка буде тим більшою, чим сильніше скорочується, напружується м’яз.

М’язова координація, наприклад скорочення м’язів передньої поверхні плеча, викликає розслаблення м’язів-антагоністів, що лежать на задній поверхні плеча, а також пасивний опір тканин, який здійснюють зв’язки та суглобові сумки, в’язкість м’язів, сила інерції та ін. Тіло людини, як і кожне фізичне тіло, перебуває в стані рівноваги, коли центр маси тіла розташований так, що перпендикуляр, опущений від центра маси до опори, падає в межах опори. Коли ж лінія від центра маси тіла виходить за межі опори, тіло або падає, або починає рухатися. Тіло, що падає, утримується напруженням м’язів, якщо ж їхня сила недостатня, тіло падає.

Центром маси людського тіла є точки прикладання рівнодійної всіх сил маси окремих частин тіла — голови, тулуба, кінцівок. Центр маси міститься на рівні II крижового хребця, трохи вище симфізу лобкових кісток і дорівнює 5—10 мм. У чоловіків центр маси на 1—2 см вище, ніж у жінок того ж самого зросту. Центр маси не може залишатися постійно на одному місці. Він зміщується залежно від віку людини, статі, маси тіла та ін. Протягом доби центр маси також зміщується. Це залежить від функціонального стану серцево-судинної, травної, дихальної систем, а також від положення тіла в просторі.