ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИНТЕРВАЛ ПРИ РАССЛАБЛЕНИИ ТРЕХГЛАВОЙ МЫШЦЫ ГОЛЕНИ И ЕГО ЗАВИСИМОСТЬ ОТ СИЛЫ СОКРАЩЕНИЯ И УГЛА В ГОЛЕНОСТОПНОМ СУСТАВЕ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИНТЕРВАЛ ПРИ РАССЛАБЛЕНИИ ТРЕХГЛАВОЙ МЫШЦЫ ГОЛЕНИ И ЕГО ЗАВИСИМОСТЬ ОТ СИЛЫ СОКРАЩЕНИЯ И УГЛА В ГОЛЕНОСТОПНОМ СУСТАВЕ

Сагитов Р.М. - аспирант каф. биомеханики
Шалманов Ан.А. - профессор каф. биомеханики

Многочисленные работы по изучению процессов электромеханического сопряжения во время мышечного сокращения в основном сконцентрированы на исследовании запаздывания механического ответа мышцы по отношению к возникающей в ней электрической активности в начале сокращения [2, 3, 4, 5]. Этот показатель получил название электромеханический интервал (ЭМИ). Аналогичное явление происходит при расслаблении мышцы, т.е. падение силы тяги мышцы начинается несколько позже исчезновения ее электрической активности. Однако изучению данного явления в литературе не уделено достаточного внимания.

Цель работы состоит в том, чтобы изучить закономерности изменения электромеханической задержки при расслаблении скелетных мышц из различных исходных состояний.

Задачи исследования.

1. Определить величину максимального момента силы при разгибании в голеностопном суставе и его зависимость от угла в этом суставе.

2. Определить зависимость ЭМИ трехглавой мышцы голени от исходной силы ее сокращения во время расслабления.

3. Определить зависимость ЭМИ трехглавой мышцы голени от угла в голеностопном суставе при ее расслаблении.

Методика и организация исследования.

Электромиограмма регистрировалась поверхностными электродами, расположенными на медиальной и латеральной икроножных мышцах и камбаловидной мышце правой ноги. Межэлектродное расстояние - 25 мм, диаметр электродов - 7 мм. Чувствительность усилителя со вxода - 100 мкВ. Полоса пропускаемыx частот - от 50 до 10000 Гц.

Момент силы в голеностопном суставе измерялся с помощью тензометрированного рычага второго рода, при давлении на который испытуемый располагался так, чтобы ось вращения голеностопного сустава находилась на вертикальной линии, проходящей через ось вращения рычага.

Сигналы с выходов биоусилителя и тензоусилителя подавались на вход многоканального АЦП. Частота считывания сигналов - 2 кГц.

Измерение момента силы проводилось следующим образом. Испытуемый сидел на стуле при углах в тазобедренном и коленном суставах 90° . Стопа располагалась на поверхности рычага, а движение коленного сустава вверх при разгибании стопы ограничивалось упором. Таким образом, при разгибании в голеностопном суставе передняя часть стопы давила на поверхность рычага, а коленный сустав в упор. Величина развиваемой силы контролировалась испытуемым и экспериментатором по показанию цифрового вольтметра.

ЭМИ измеряли следующим образом. Испытуемый развивал максимальную (или заданное значение) силу и по команде экспериментатора должен был полностью расслабить мышцы. Временной интервал между моментом окончания ЭМГ и началом падения силы определялся по специальной компьютерной программе, принцип работы которой описан в наших предыдущих публикациях [2].

Кроме момента силы и ЭМИ определялись: градиент силы и время ее падения до половины от заданного или максимального значения, максимальный градиент силы и действительно проявленный момент силы.

Нами было проведено два эксперимента. В первом эксперименте изучалась зависимость ЭМИ от различных значений силы мышц разгибателей голеностопного сустава. В нем приняли участие 10 испытуемых (вес - 77,2± 16,5 кг, рост - 178,2± 8,5 см, возраст 18,2± 0,6 лет). После измерения максимального момента силы каждый испытуемый выполнил по 3 попытки при четырех значениях развиваемого усилия - 40%, 60%, 80% и 100%. Угол в голеностопном суставе - 120° . Последовательность выполнения заданий задавалась методом латинского квадрата.

Во втором эксперименте изучалась зависимость ЭМИ от угла в голеностопном суставе. В эксперименте приняли участие 7 испытуемых (вес - 72,6± 5,7 кг, рост - 177,3± 4,8 см, возраст 18,7± 0,7 лет). Углы в голеностопном суставе равнялись - 100° , 110° , 120° , 130° и 140° . Измерение ЭМИ и других показателей проводилось при двух значениях удерживаемой силы - 40% и 80% от максимальной. Последовательность заданий выполнялась так же как в первом эксперименте.

Результаты и их обсуждение.

Результаты первого эксперимента для всей группы испытуемых представлены в таблице 1. Видно, что с увеличением удерживаемого усилия при одном и том же угле в голеностопном суставе достоверно (P>0,01) увеличиваются градиент половинной силы и максимальный градиент силы. По данным дисперсионного анализа степень влияния этого фактора на величину градиентов силы составляет соответственно 71,2% и 69,4%. При этом время падения силы до половинного значения не зависит от величины удерживаемого усилия.

Таблица 1

Временные и силовые показатели активности трехглавой мышцы голени при расслаблении из различных начальных значений силы сокращения (n = 10).

Показатель

40%

60%

80%

100%

1

Градиент 0,5 силы (Н/с)

3165
(1195)

5601
(1608)

7118
(2415)

9765
(1691)

2

Максимальный градиент силы (Н/с)

4240
(1638)

7647
(2343)

9994
(3098)

13991
(2619)

3

Время достижения 0,5 силы (мс)

45,5
(7,0)

44,6
(5,1)

44,4
(5,6)

47,0
(7,5)

4

ЕМИ расслабления (мс)

55,3
(12,0)

49,4
(9,7)

47,2
(11,0)

29,5
(10,3)

5

Момент силы (Нм)

75,7
(29,6)

124,1
(41,4)

171,3
(51,5)

239,6
(67,7)

Среднее значение ЭМИ трехглавой мышцы голени достоверно (P<0,01) уменьшается с увеличением силы (влияние фактора - 48,1%). По-видимому, это связано с тем, что по мере увеличения силы сокращения мышцы возрастает доля участия быстрых мышечных волокон, процессы активации и расслабления в которых происходят быстрее [1].

Результаты второго эксперимента отражают закономерности изменения изучаемых показателей мышечной активности при различной исходной длине мышц разгибателей голени. В таблице 2 представлены средние значения этих показателей при двух значениях удерживаемого усилия - 40% и 80% от максимального момента силы. Отметим, что изменения градиента силы, времени ее падения до половинного значения и ЭМИ в зависимости от удерживаемого усилия полностью совпадают с результатами первого эксперимента.

Таблица 2

Зависимость электромеханического интервала, временных и силовых показателей при расслаблении трехглавой мышцы голени при разных углах в голеностопном суставе.

Показатель

Сила

Угол в голеностопном суставе

     

100°

110°

120°

130°

140°

1

Максимальный градиент силы (Н/с)

40%

80%

3291
(1194)

9044
(2168)

3809
(1447)

9578
(2289)

3526
(1150)

9229
(2463)

3525
(1069)

7928
(2291)

2447
(826)

6156
(1691)

2

Время достижения половины удерживаемой силы (мс)

40%

80%

51,4
(9,9)

53,4
(7,2)

48,6
(5,4)

48,9
(5,9)

45,7
(9,2)

46,9
(5,2)

42,5
(7,4)

45,8
(7,8)

42,1
(10,2)

44,2
(7,8)

3

Электромеханический интервал (мс)

40%

80%

56,6
(4,2)

42,4
(10,5)

58,2
(9,2)

47,5
(6,2)

54,8
(9,8)

45,4
(7,1)

50,7
(8,5)

40,5
(9,5)

53,3
(9,6)

41,9
(10,6)

4

Величина момента силы (Нм)

40%

80%

78,2
(22,4)

165,9
(33,4)

83,9
(24,4)

171,3
(41,1)

65,8
(22,6)

151,6
(42,9)

59,4
(19,2)

132,0
(42,9)

42,0
(14,9)

98,1
(25,5)

При всех значениях удерживаемого усилия максимальный градиент силы и зарегистрированный момент силы достоверно (P<0,01) изменяются с изменением угла в голеностопном суставе (влияние фактора от 22,1% до 36,6%). Причем наиболее резкое изменение этих показателей происходит при угле 140° , т.е. при значительном укорочении трехглавой мышцы голени. Закономерное уменьшение с увеличением угла в голеностопном суставе происходит с временем падения силы до ее половинного значения. Влияние фактора для 40% и 80% силы соответственно - 16,7% и 20% (P<0,01).

С увеличением угла в голеностопном суставе не обнаружено достоверного изменения ЭМИ трехглавой мышцы голени при ее расслаблении.

Выводы.

1. Величина максимального момента силы при разгибании в голеностопном суставе у обследованной группы спортсменов достигает 239± 67,7 Нм. С увеличением угла в суставе (уменьшение длины икроножной мышцы) величина момента уменьшается.

2. С увеличением величины удерживаемой силы от 40% до 100% при разгибании стопы в изометрических условиях электромеханический интервал трехглавой мышцы голени при ее расслаблении закономерно уменьшается. При этом время падения силы до половины ее исходного значения не изменяется.

3. Не обнаружено достоверного изменения ЭМИ трехглавой мышцы голени с изменением угла в голеностопном суставе, тогда как время падения силы и максимальный градиент силы с увеличением угла достоверно уменьшаются.

Литература.

1. Гурфинкель В.С., Левик Ю.С. Скелетная мышца, структура и функция. - М.: Наука, 1985, 214 с.

2. Шалманов Ан.А., Григоренко А.В., Шалманов Ал.А. Методика измерения электромеханического интервала скелетных мышц // Труды ученых ГЦОЛИФКа, - М., ГЦОЛИФК. - 1993. - С. 272-277.

3. Шалманов Ан.А., Сагитов Р.И., Крылов А.В. Четырехкомпонентная механическая модель мышцы. - В кн.: Материалы научно-практической конференции: "Моделирование спортивной деятельности в искусственно созданной среде (стенды, тренажеры, имитаторы)". Москва, 1999, с. 236-240.

4. Cavanagh P.R., Komi P.V. Electromechanical delay in human skeletal muscle under concentric and eccentric contractions // Eur. J. Appl. Physiol. - 1979, N 42. - P. 159-163.

5. Norman R., Komi P.V. Electromechanical delay in skeletal muscle under normal movement conditions // Acta. Physiol.Scand. - 1979. Vol. 106. - P. 241-248.


 Home На главную  Forum Обсудить в форуме  Home Translate into english up

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Сагитов, Р.М. Электромеханический интервал при расслаблении трехглавой мышцы голени и его зависимость от силы сокращения и угла в голеностопном суставе / Сагитов Р.М., Шалманов Ан. А. // Сборник научных трудов молодых ученых и студентов РГАФК. - М., 2000. - С. 171-176.