假肢矫形器技术与临床应用
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第一节 肌肉与多肌肉协作

肌肉是具有黏弹性的可收缩组织,通过肌腱或韧带等与骨连结。肌肉两端附着处分别称为肌肉的起点和止点。肌肉的起点和止点都是肌肉在骨上的附着点,起点一般处于身体近端,运动时较少移动;止点位于身体远端,运动时产生较大位移。肌肉是人体运动的发动机,产生运动是肌肉的基本功能。此外,肌肉还具有支撑骨、维持姿势、保护身体和产热等功能。

一、肌肉按功能分类

人体任何一个动作的完成,都是由许多肌肉协调收缩和舒张的结果,这些肌肉之间既相互制约,又协同配合。根据这些肌肉在运动中的不同角色,把它们分为原动肌、拮抗肌、中和肌和固定肌。

原动肌(agonist muscle)是指完成某一个动作时起主要作用的肌肉或肌群,其中对运动起主导作用的肌肉或肌群称为“主动肌”,协作完成动作或仅在动作的某一阶段起作用的肌肉或肌群称为“副动肌或次动肌”。例如在屈肘运动时,肱肌和肱二头肌由于直接跨过肘关节前方,产生的旋转力矩和旋转效应较大,所以为屈肘运动的主动肌,而肱桡肌虽跨过肘关节前方,但离主轴(额状轴)中心较远,出现了偏心旋转力矩,而对肘关节发挥的力量不如肱肌和肱二头肌作用直接,所以称为副动肌。

拮抗肌(antagonist muscle)是指位于原动肌作用方向相反(对侧)的肌肉或肌群。当原动肌在收缩或发力时,关节运动轴对侧的拮抗肌在相应的舒张或拉长,以协调完成动作,并防止关节损伤。例如在屈肘运动时,肱二头肌、肱肌为原动肌,对侧的肱三头肌和肘肌是拮抗肌(图1-1-1)。一个动作的协调完成,很大程度上取决于原动肌与拮抗肌的协调配合程度。

图1-1-1 原动肌与拮抗肌

中和肌是指为抵消原动肌收缩时所产生的一部分不必要动作的肌肉或肌群,它可保持原动肌收缩方向和运动轨迹的准确性,防止多余动作的出现。例如在屈肘运动时,肱二头肌除具有屈肘功能外,还能使肘关节做旋后运动,此时旋前圆肌和旋前方肌收缩可抵消肱二头肌的旋后运动,以提高肱二头肌屈曲功能。此时,旋前圆肌和旋前方肌为中和肌。

固定肌是指为了发挥原动肌对肢体运动的动力作用,必须让肌肉相对固定的一端(定点)所附着的肌肉或肌群,为原动肌收缩提供一个固定的支点,以提高原动肌收缩效率,此时的肌肉或肌群称为固定肌。例如在进行“前臂弯举”运动时,固定点在肩胛骨和肱骨,此时固定肩关节周围的肌肉称为固定肌。

二、单、双、多关节肌理论

根据肌肉跨过关节的数目可将肌肉分为单关节肌、双关节肌和多关节肌。跨过一个关节,仅引起一个关节运动的肌肉或肌群称为单关节肌,例如肱肌。跨过两个关节引起两个关节运动的肌肉或肌群称为双关节肌,例如股直肌(图1-1-2)。跨过两个以上关节,引起两个以上关节运动的肌肉或肌群称为多关节肌。由于跨过的关节多,运动时容易出现多关节肌“主动不足”和“被动不足”。

图1-1-2 单关节肌与双关节肌

单关节肌分布于一个关节周围,通常位于双、多关节肌的深部,被双、多关节肌覆盖,双、多关节肌通常位于单关节肌的浅层。四肢双、多关节肌具有明显的功能分布特征,上肢双、多关节肌功能一致,即对一个关节的作用是屈曲,对另一个关节的作用也是屈曲(例如肱二头肌、前臂屈肌群);对一个关节的作用是伸,对另一个关节的作用也是伸(例如肱三头肌长头、前臂伸肌群)。下肢双、多关节肌功能不一致,即对一个关节的作用是屈曲,对另一个关节的作用是伸(例如股直肌能屈髋伸膝),或使一个关节作用是伸,另一个关节作用则是屈曲(例如股后肌群能伸髋屈膝)。

在一个关节周围同时存在单关节肌和多关节肌,它们互相协作,取长补短,以提高完成动作的效率。多关节肌长度长,在运动幅度方面可以弥补单关节肌的不足,单关节肌发力集中,可在多关节肌“发力不足”时补充肌力。当双、多关节肌收缩发力时,已在一个关节处发挥了作用,而另一个(或其余)关节处就不能充分发挥作用,这种现象称为双、多关节肌“主动不足”。例如充分屈指后再屈腕,则会感到屈指无力(原来握紧的物体有松脱感),这是前臂肌群出现了多关节肌“主动不足”现象。

当双、多关节肌在一个关节处被伸展拉长后,则在另一个(或其余)关节处就不能充分被伸展拉长,这种现象称为双、多关节肌“被动不足”。例如,伸膝后再屈髋的髋关节屈曲角度小于屈膝后再屈髋的髋关节屈曲角度,这是由于股后肌群发生了多关节肌“被动不足”导致的。

双、多关节肌的“主动不足”和“被动不足”也是原动肌和拮抗肌的问题,它们同时存在、同时消失。因此,当双、多关节肌的“主动不足”出现时,一定同时存在双、多关节肌的“被动不足”。

三、肌肉工作的分类

肌肉工作问题,概括起来分为两大类:一类是动力工作,另一类是静力工作。

(一)动力工作

肌肉工作使骨杠杆绕关节运动轴产生运动,肌肉长度发生变化的工作方式称为动力工作。动力工作有以下三种类型。

向心工作:肌肉收缩时起点与止点之间距离缩短,这种肌肉收缩方式称向心收缩,向心收缩所完成的工作称向心工作,又称克制工作。例如,屈曲肘关节时的肱二头肌收缩,伸膝时的股四头肌收缩。

离心工作:肌肉收缩时起点与止点之间距离被动延长,这种肌肉收缩方式称离心收缩,离心收缩所完成的工作称离心工作,又称退让工作。例如,从屈曲到伸直肘关节时的肱二头肌的收缩。

超等长工作:运用离心阶段释放的肌肉弹性能量和神经反射调节来聚合向心收缩力量,使离心工作能迅速、稳定、不停顿地转换成向心工作。例如深蹲起跳的过程。

(二)静力工作

静力工作只有等长收缩(isometric contraction)一种方式,指肌肉收缩时只有张力的增加而无长度的缩短。此时肌肉承受的负荷等于或大于肌肉收缩力。等长收缩由于无肌肉缩短,所以可产生很大的张力,但由于肌肉作用的物体未发生位移,所以未对物体做功。它的主要作用是维持人体的位置和姿势。例如呈马步站立时,股四头肌的收缩。

(牛传欣 谢青)