肌肉和肌腱

1、第三章 肌肉力學特性,肌肉力學特性,肌肉（骨骼?。┦侨梭w運動系統(tǒng)重要的組成部分，是人體運動的動力來源?？梢哉f肌肉在生物力學研究中是最具吸引力、最有挑戰(zhàn)性的研究領域。肌肉的力學性質十分復雜，它跟組成肌肉各種成份的力學特性有關。,肌肉力學特性,對肌肉特性的研究早在一百年前就有。除了從解剖、生理和生化的角度研究肌肉的結構、功能、代謝以及肌肉的神經控制以外，對肌肉生物力學特性的研究越來越得到重視。由于肌肉的力學特性比較復雜，研究方法、實驗條件的

2、不同得到的結果也不盡相同，尤其在活體條件下，涉及到影響肌肉特性的研究就更為困難，它在神經沖動、體液循環(huán)及疲勞等影響下所具有的變異性較大，因而研究肌肉的生物力學特性是極其復雜的任務,復習：肌纖維組成小肌束--大肌束--由大的肌束合并形成整塊肌肉。在肌肉和肌束外有結締組織包繞（肌纖維膜、肌束膜等），肌肉兩端還有肌腱附著有骨骼上，肌肉收縮時則產生運動。對肌肉結構與功能的研究大大促進了肌肉生物力學特性的研究。包括肌纖維的組成及其結構，紅白肌纖維

3、的比例等都已經證實與相關運動能力有關,肌肉的結構,肌纖維的顯微結構,當前普遍接受的肌肉收縮和力產生的機制是微絲滑動理論與橫橋理論的結合。,一、離體肌肉生物力學特性,肌肉結構力學模型由三個部分組成，稱為肌肉的三元素模型：1 收縮元：它代表肌節(jié)中的肌動蛋白微絲和肌球蛋白微絲。興奮 時可產生張力，稱主動張力。其張力與它們的橫橋數(shù)目有關,2 并聯(lián)彈性元：代表肌束膜及肌纖維等結締組織，即包繞肌肉的結締組織。表現(xiàn)松弛狀態(tài)下肌肉的力學性質,3 串聯(lián)

4、彈性元：代表肌纖維的固有彈性。肌漿球蛋白和肌動蛋白纖維、橫橋、Z盤以及結締組織的固有彈性。,肌肉結構力學模型,2 肌肉結構力學模型性質,1）肌肉張力---長度特性2) 肌肉收縮力速度特性,肌肉張力---長度特性 （1）收縮元張力-長度曲線,收縮元的張力隨長度而變化，表現(xiàn)最大張力的長度稱肌肉靜息長度問題：為什么大于或小于靜息長度肌肉張力均要??？,肌節(jié)長度與等長張力關系（Gordon 1966）,不同項目運動員間肌肉長度特

5、性,活體肌肉的不同特性專項動作的肌肉收縮條件,根據(jù)肌肉結構力學模型，肌肉力的構成是收縮元（CC）、串聯(lián)彈性元（SEC）和并聯(lián)彈性元（PEC）疊加的結果。肌肉的平衡長度是指肌肉被動張力為零時,肌肉所能達到的最大長度并聯(lián)彈性元代表結締組織中的彈性纖維，當受拉時產生彈力，由于肌肉是粘彈性體，被動張力與長度呈非線性的關系。,（2）并聯(lián)彈性元被動張力--長度曲線,被動張力: 是指肌肉工作時并聯(lián)彈性成分的張力。,stack length,根

6、據(jù)肌肉力學模型推斷，在體肌活動時，其主動張力與被動張力同時存在，因此在體肌肉張力是主動張力與被動張力之和。稱為肌肉的總張力--長度曲線,下肢一般是羽狀肌如A;上肢肌如縫匠肌B,（3）肌肉總張力長度曲線,肌肉平衡長度對肌肉總張力影響較大，如果肌肉結構中結締組織較多，則肌肉拉伸時，并聯(lián)彈性元的被動張力能較早出現(xiàn)，對肌肉總張力貢獻較大,肌肉的這種張力關系及最佳的初長度的發(fā)現(xiàn)，在體育運動中有重要作用，一般為使肌肉發(fā)揮出更大的力量和速度，可通過該

7、肌肉的放松和對抗肌的先主動收縮，使主動肌肉在收縮前適當拉長。另外，由于肌肉肌腱能發(fā)揮更大的彈性能，要盡量利用肌肉退讓收縮儲存的彈性能。跳躍，投擲舉例投擲標槍時手的后撤動作,（3）體育運動中運用,2、肌肉力（F）—速度（V）關系,1938年Hill的經典工作奠定了肌肉力學基礎，他按照熱力學定律建立了反映肌肉收縮力－速度特性的Hill方程：,,方程中F0為肌肉攣縮時的張力，F(xiàn)為松開肌肉一端后肌肉的張力，V為肌肉縮短速度，a為肌肉張力單位

8、常量，b為肌肉收縮速度單位常量。Hill方程所描述出肌肉的F—V關系與實測結果具有較好的一致性（圖3-5）。,圖3-5 攣縮蛙縫匠肌快速釋放實測肌肉F-V 曲線與 Hill方程比較（Hill 1938）,在一定的范圍內，肌肉收縮產生的張力和速度大致呈反比關系；當后負荷增加到某一數(shù)值時，張力可達到最大，但收縮速度為零，肌肉只能作等長收縮；當后負荷為零時，張力在理論上為零，肌肉收縮速度達到最大。肌肉收縮的張力-速度關系提示，要獲得收縮的較

9、大速度，負荷必須相應減少；要克服較大阻力，即產生較大的張力，收縮速度必須緩慢。,2、肌肉力（F）—速度（V）關系,向心收縮：肌肉收縮時肌肉縮短離心收縮（退讓式收縮）：肌肉張力小于外部助力時的收縮等長收縮：肌肉收縮時長度不變,肌張力與肌肉向心收縮速度的關系,肌張力與肌肉離心收縮速度的關系實驗表明：一般來講，離心收縮力>等長收縮力>向心收縮力 P201,1肌張力與肌肉收縮速度的關系,肌肉力量增長后的收縮速度變化,二、在體

10、肌肉收縮的生物力學,1、  肌肉的激活狀態(tài)在神經脈沖影響下，肌肉的收縮成分出現(xiàn)激活狀態(tài)。把肌肉興奮時其收縮成分力學狀態(tài)的變化稱為肌肉的激活狀態(tài)。,我們把肌肉從肌肉激活到肌肉產生收縮的時間叫肌肉收縮的潛伏期。,在體肌肉收縮生物力學,短跑支撐腿著地時肌肉電活動的表現(xiàn),被拉長的肌肉，其張力有隨著時間的延長而下降的特性，這一特性稱為肌肉松馳。原因是由于肌肉的串聯(lián)并聯(lián)彈性元的粘彈性體的特性所決定的。例：下蹲停頓與不停頓對起跳高度

11、的影響。,2、肌肉的松馳：,1）動作潛伏期延長：表現(xiàn)在串聯(lián)彈性元和并聯(lián)彈性元的“粘滯性”，和克服阻力的時間增加。 肌肉預伸的意義：（如起跑） P1922）收縮幅度減?。杭∪饬α坎蛔?。 3）收縮速度下降,3、載荷對肌肉收縮力學特性的影響,4 肌肉收縮功、功率,肌肉可以把化學能轉變?yōu)闄C械能，在能量轉換過程中肌肉克服阻力使物體發(fā)生位移，肌肉做了功。 肌肉“等長收縮”時，克服阻力，外部負

12、荷不產生位移，沒有做機械功。但消耗了能量，這時肌肉做了“生理功”。肌肉做功時所克服的阻力，包括肌肉的內部阻力和外部阻力。因此，肌肉做功相應分為內功與外功。,收縮形式 張力與位移的方向 功 向心收縮 同向 正 離心收縮 反向

13、 負 等長收縮 無位移 無,肌肉收縮的功率等于肌肉收縮力與其該瞬時的收縮速度的乘積。,載荷大時做功大，載荷小時做功小當載荷為零或很小時，或載荷很大時，肌肉功率很小，當載荷與收縮速度達到一定程度時（速度與載荷都為最大值的1/3），功率最大p194，問題：力量訓練爆發(fā)力時選取重量的依據(jù)，目的是什么?,體育運動訓練中“爆發(fā)力”的概念指的就是肌

14、肉功率肌肉功率存在著性別差異和專項差異,肌肉功率與載荷,專項素質訓練的原則 從生物力學觀點來看，專項練習必須遵從動態(tài)適應性原則（據(jù)維爾霍山斯基），即在以下五個方面都與比賽相適應動態(tài)適應性原則：1）動作的幅度與方向2）運動的有效幅度與重點區(qū)3）作用力的大小4）最大作用力的發(fā)揮速率5）肌肉工作形式,肌肉功率與專項運動素質練習,如膝關節(jié)進行從70°伸展到180°的力量訓練，結果顯示所有訓練角度下力量均獲

15、得有效的增長；從130°伸展到180°的力量練習，力量僅在相鄰的角度獲得增長（Zatsiorsky，1995）,肌肉和肌腱，可以儲存形變勢能，完成動作前給予肌肉預張力，可以使后續(xù)動作效果更佳。,SSC類動作：利用肌肉的彈性牽張反射？,肌腱中腱梭對張力的影響在人體一般范圍內，刺激能增加肌肉張力過度的力---產生保護--發(fā)軟（γ回路）震動、跳深等練習能降低人的保護機能，提高起跳能力,5、肌肉與肌腱的生物力學性能對運

16、動的影響,以肌肉外部長度變化來確定肌肉收縮形式向心收縮：肌肉主動收縮，長度縮短退讓性收縮：肌肉主動收縮，但主動力小于阻力而被拉長的收縮等長收縮：肌肉長度不變，但有內部收縮,力量訓練方式的思考：講解，注意聽,肌肉收縮形式與其性質,肌電測量的儀器,,,肌電測量,肌電測量,肌電的優(yōu)點,肌電能確定肌肉的活動狀態(tài)肌電能反映肌肉的激活程度肌電能反映肌肉的力量狀況,應用肌電時的注意點,肌電的量與肌肉力量有一定的關系，在等長收縮情況下，肌電量

17、與肌肉力量成正比關系，而在肌肉向心收縮中，肌電量與肌肉收縮力量間并不成線性關系，肌肉離心收縮情況下肌肉表現(xiàn)較高的肌肉力量值時,肌電值反而變小。因此完全用肌電值來反映肌肉力量還有很多工作要做，可以說應肌電值來正確反映肌肉力量還不太可能。但肌電圖由于反映出肌肉興奮的狀況，因此也有很多學者測量肌電用來研究環(huán)節(jié)運動的原動肌。,短跑下肢主要肌肉肌電,1.脛骨前肌 2.比目魚肌 3 .腓腸肌 4.股內側肌 5.股直肌