肌肉收縮形式與物理特性

1、第五節(jié) 肌肉收縮的形式與力學特征,一、單收縮和強直收縮二、肌肉收縮形式三、肌肉收縮的力學特征四、肌肉結締組織對肌肉收縮的影五、肌電圖在體育科研中的應用,二、骨骼肌的收縮形式,(一)縮短收縮 概念：肌肉收縮時，長度縮短的收縮稱為向心收縮。特點：收縮時肌肉長度縮短、起止點相互靠近，因而引起身體運動。,（二）縮短收縮的分類,1.等張收縮（非等動收縮）在整個收縮過程中負荷恒定，肌肉收縮產生的張力和負荷不等同，收縮速度

2、也不同。,當屈肘舉起一恒定負荷時肌肉收縮產生的張力隨關節(jié)角度而變化,（2）等動收縮,等動收縮：在整個關節(jié)運動范圍內肌肉以恒定的速度，且肌肉收縮時產生的力量始終與阻力相等的肌肉收縮。,等動收縮時在整個運動范圍內肌肉都產生最大張力,等動收縮和等張收縮區(qū)別：,等動收縮時在整個運動范圍內都能產生最大的肌張力，等張收縮則不能。等動收縮的速度可以根據(jù)需要進行調節(jié)。理論和實踐證明，等動練習是提高肌肉力量的有效手段。,（二）拉長收縮,1.

3、 概念：當肌肉收縮所產生的張力小于外力時，肌肉積極收縮但被拉長。2.特點：張力與阻力方向相反，做負功。3. 舉例：如下蹲時，股四頭肌在收縮的同時被拉長，以控制重力對人體的作用，使身體緩慢下蹲，起緩沖作用。如搬運重物時，將重物放下，以及下坡跑和下樓梯等也需要肌肉進行離心收縮。,（三）等長收縮,等長收縮概念：當肌肉收縮產生的張力等于外力時，肌肉積極收縮但長度不變。 （靜力收縮）如體操中的“十字支撐”“直角支撐”和武術中的站樁,

4、（四）骨骼肌不同收縮形式的比較,1.力量 同一塊肌肉，在收縮速度相同的情況下，離心收縮可產生最大的張力。離心收縮產生的力量比向心收縮大50%左右，比等長收縮大25%左右。原因：①是牽張反射，肌肉受到外力的牽張時會反射性地引起收縮。在離心收縮時肌肉受到強烈的牽張，因此會反射性地引起肌肉強烈收縮。②是離心收縮時肌肉中的彈性成分被拉長而產生阻力，同時肌肉中的可收縮成分也產生最大阻力。,2.代謝 在

5、輸出功率相同的情況下，肌肉離心收縮時所消耗的能量低于向心收縮，其耗氧量也低于向心收縮。肌肉離心收縮對其他與代謝有關的生理指標的反應(如心率、心輸出量、肺通氣量、肺換氣效率、肌肉的血流量和肌肉溫度等)均低于向心收縮。,3.肌肉酸疼,很早就發(fā)現(xiàn)，肌肉做退讓工作時容易引起肌肉酸疼和損傷。近來研究表明，大負荷肌肉離心收縮比向心收縮更容易引起肌肉酸疼和肌纖維超微結構以及收縮蛋白代謝的變化 。,離心收縮、等長收縮和向心收縮后的肌肉酸

6、疼之比較離心收縮導致的肌肉酸疼最明顯，向心收縮導致的肌肉酸疼最不明顯,肌肉三種收縮形式的比較,————————————————————工作形式 肌肉長度 外力與肌 在運動中 肌肉對外 能量供給率 變 化 張力的變化 的功能 所作的功——————————————————————————

7、———————縮短收縮 縮 短 小于肌張力 加 速 正 增 加拉長收縮 拉 長 大于肌張力 減 速 負 減 少等長收縮 不 變 等于肌張力 固

8、定 未 小于縮短收縮—————————————————————————————————,二、肌肉收縮的力學特征,(一)后負荷對肌肉收縮的影響——張力速度曲線 張力大?。喝Q于活化的橫橋數(shù)目；收縮速度：取決于能量釋放速率和肌球蛋白ATP酶活性，與活化的橫橋數(shù)目無關。,肌肉收縮的張力速度關系,2.肌肉力量與運動速度,肌肉力量增加可以提高運動速度。,握推力量不同的人在不同負荷下的運動

9、時間,3.不同訓練負荷對張力速度曲線的影響,（二）前負荷對肌肉收縮的影響－長度與張力關系,1.前負荷：是指在肌肉收縮前就加在肌肉上的負荷，它使肌肉收縮前就處于某種被拉長狀態(tài)。2.適宜初長度：把引起肌肉收縮張力最大的初長度。3. 當肌肉初長度處于適宜水平時，肌節(jié)長度2.0－2.2um，粗、細肌絲正處于最理想的重疊狀態(tài)，起作用的橫橋數(shù)目最多，收縮張力最大。,4.肌肉收縮的長度張力關系,三、結締組織的組成及運動對其影響,（一）結締組織的組

10、成1. 肌肉兩端的肌腱和肌內膜、肌束膜、肌外膜及肌節(jié)中的Z線和M線。2. 結構特點： 細胞少、基質多，基質中含有膠原、彈性蛋白、蛋白多糖等。膠原時結締組織最主要成分，它以膠原纖維形式存在。,（二）運動對肌肉結締組織的影響,1.長期運動可提高肌腱的抗張力量和抗斷裂力量 運動訓練可提高肌腱的抗張應力，增強肌腱與骨結合區(qū)的結合能力和力量，從而使肌腱能承受更大的拉力。2. 長期運動可使肌中結締組織肥大

11、肌肉肥大的同時，結締組織也增加。主要是肌中膠原蛋白的增加。,四、肌電的研究與應用,（一）利用肌電測定神經的傳導速度 如果在神經通路的兩個或兩個以上的點上給予電流刺激，從該神經所支配的肌肉上記錄誘發(fā)電位，然后根據(jù)下列公式可計算出神經的傳導速度。 V=S/t 式中:V為神經傳導速度，單位為米/秒；t為兩刺激點從刺激開始到肌肉開始收縮的時間差，單位為秒；S為兩刺

12、激點之間的距離，單位為米。,（二）利用肌電圖研究肌肉疲勞,肌肉疲勞對其肌電活動也會發(fā)生變化，因此可以用肌電來研究肌肉疲勞的發(fā)生及機制。(1)肌肉工作過程中肌電幅值的變化 肌電幅值是指肌電信號的振幅大小。在肌電研究過程中，反應肌電幅值的指標有積分肌電(EMG)和均方根振幅(RMS)。,(2)肌肉工作過程中肌電信號的頻譜變化,研究表明，在肌肉工作過程中，肌電信號的頻率特性可隨著肌肉的機能狀態(tài)的改變而發(fā)生變化。反應肌電信號的頻

13、率特性的指標有平均功率頻率(MPF)和中心頻率(FC)。,肌肉疲勞前后肌電頻率譜變化,（三）利用肌電圖評價肌力,當肌肉以不同的負荷進行收縮時，其肌電信號的積分值(IEMG)同肌力成正比關系，即肌肉產生的張力越大IEMG越大?？路埔?Chaffin)等人發(fā)現(xiàn)當肌肉用40%MVC以下強度收縮時，肌力與肌電呈線性關系。60%MVC以上強度時，肌力與肌電也呈線性關系，但此時的直線斜率較大。而肌力在40%-60%MVC時，肌力與肌電之間的線

14、性關系往往就不存在了。,在勻速屈肘運動中肌張力與IEMG的關系 A 的心收縮 B 離心收縮,（四）利用肌電進行動作分析,在運動過程中可用多導肌電記錄儀將肌電記錄下來。然后，根據(jù)運動中每塊肌肉的放電順序和肌電幅度，結合高速攝像等技術，對運動員的動作進行分析診斷。 分析某項運動技術，找出在完成該項動作時有哪些肌肉參加；各個肌肉用力程度怎樣；順序如何；直接為科學地安排教學與訓練提供依據(jù)。,上肢豎直作主動起蹲時股四頭肌的肌電圖（