ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА ЗАВИСИМОСТИ СИЛА-ДЛИНА-СКОРОСТЬ МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИЗОКИНЕТИЧЕСКОЙ ДИНАМОМЕТРИИ

А.Воронов

Всероссийский научно-исследовательский институт физической культуры,
Москва, Россия

Методика. Исследовали форму зависимости между силой, длиной и скоростью мышечного сокращения на изокинетическом динамометре типа Cybex-2. Регистрировали моменты и угловые скорости сгибателей-разгибателей в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах нижней конечности. Угловая скорость движения составила: 300, 240, 180, 120, 60, 30 и 0 град/с (0 град/c статический случай). В эксперименте приняли участие восемь хорошо тренированных мужчин в возрасте от 20 до 30 лет. Каждый испытуемый выполнял по две-три попытки. Моменты в суставах и угол в суставе записывали на персональный компьютер с частотой 1600 Гц. Анализировали максимальную по проявляемой силе попытку.

При определении зависимости сила-скорость (FV) учитывали следующие биомеханические параметры:

-соотношение силы и длины мышцы;

-длины двухсуставных мышц при изменении угла в суставе;

-влияние пассивных мышечных компонентов (сухожилия и фасции) на зависимость сила-длина;

-роль коленной чашечки в передаче усилий между сухожилиями коленной чашечки и четырехглавой мышцы;

-влияние центральных механизмов активизации на зависимость сила-скорость и сила длина.

Результаты. Исследовали различные виды зависимостей между силой тяги мышцы (F), длиной (L) и скоростью ее сокращения (V). Определили, что предложенные в литературе [1, 2, 3] уравнения, полученные в исследованиях на отдельных мышцах in vitro плохо аппроксимируют экспериментальные значения in vivo.

На основе метода нелинейной оптимизации подобрали вид регрессионной модели наилучшим образом соответствующий экспериментальным данным:

FV= F (t) стат - F(L) акт * F(L) пас * (F(V)акт - F(V)пас),

(1)

где F(t) стат - статическая сила;

F(L) акт - зависимость сила-длина мышцы для активного (сократительного компонента) мышцы;

F(L) пас - зависимость сила-длина мышцы для пассивного (сухожильного) компонента;

F(V) акт - зависимость сила-скорость мышцы;

F(V) пас - зависимость сила-скорость мышцы для пассивного компонента мышцы.

Результаты исследования для m. rectus femoris представлены на рис. 1. Верхний левый график соответствует угловой скорости 300 град/с, нижний правый 30 град/с. Тонкая непрерывная линия на рис. 1 означает зависимость сила-длина мышцы (F(L)акт). Полученные экспериментальные результаты (представлены на графике линией с крестиками) находятся ниже кривой F(L)акт, что соответствует полученным ранее данным [1,2,3]:

а) о проявлении максимальной силы в статическом режиме сокращения и; б) уменьшении силы тяги мышцы при увеличении ее длины и скорости сокращения.

Хорошая аппроксимация экспериментальных данных уравнением (1) наблюдается в диапазоне углов 90-150 градусов. При увеличении угла разгибания коленного сустава точность регрессионной модели FV уменьшается.

Рис. 1.

1. Hill A. V. The heat of shortening and dynamic constants of muscle // Proc. Roy. Soc., 1938, v.126 B, p. 136-195.

2. Hatze H. Myocybernetical control model of skeletal muscle // Biol. Cybernetics, 1977, v.15, p. 103-119.

3. Audu M.L., Davy D.T. The influence of muscle model complexity in musculosceletal motion modeling // Journal of Biomedical Engineering, 1985, v. 107, p.147-156

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Воронов, А. Определение вида зависимости сила-длина-скорость мышечного сокращения с использованием изокинетической динамометрии // Человек в мире спорта : Новые идеи, технологии, перспективы : Тез. докл. Междунар. конгр. - М., 1998. - Т. 1. - С. 18.