Биомеханика скелетной мышцы

Согласно основным принципам (Хилл) мышца состоит из (Рис)

:

1. Сократительного элемента (1);

2. Недемпфированного упругого элемента (2).

В состоянии покоя и сократительный и упругий элемент растяжимы и не создают напряжения покоя. В состоянии сокращения элемент 1 укорачивается и в итоге либо развивается напряжение (фиксированные концы), либо укорочение (нефиксированные концы).

Основной параметр биомеханических свойств мышцы является соотношение между скоростью укорочения и нагрузкой (зависимость «сила-скорость». - уравнение Хилла.

Теплота в фазу одиночного изотонического сокращения состоит из теплоты укорочения и теплоты активации. Теплота активации – теплота момента нанесения раздражения до появления механической реакции:

А – теплота активации – тепловой эквивалент всех реакций, включая ПД до момента начала укорочения.

Q – теплота укорочения – линейно зависит только о степени укорочения и не зависит от нагрузки.

Общая теплота:

Н = А + Q,

где: Q = аx, А – теплота активации; x – степень укорочения; а – коэффициент укорочения (а=0,038 Вт×сек/см³ = Дж/см²).

При тетаническом сокращении отдельные теплоты активации будут суммироваться:

H = ftA + a× l/3,

где: ftA – теплота поддержания; f – частота раздражения;t – его длительность;l/3 – берется потому. что при max тетанусе мышца сокращается на 1/3 исходной длины.

В рабочую фазу мышца способна производить работу и общая энергия сокращения:

Е = Н + W = A + ax + W,

где: W – затрата на подъём груза и W =Px

Кинетический компонент W_к » 0.

Е = А +аx + Px

.

Хилл экспериментально установил, что линейно зависит от (Р₀-Р) с каким-то коэффициентом b, где Р₀– max при тетанусе;Р– нагрузка при данном исследовании.

или:

, Р₀ – const.

График этой зависимости: гипербола с асимптотами а и b, где Р®0 и G = V_max

 

График изометрического сокращения определяет зависимость силы сокращения от линейных параметров саркомера (Рис.):