第三节肌肉收缩的形式与力学特征课件.ppt
第五节 肌肉收缩的形式与力学特征,一、单收缩和强直收缩二、肌肉收缩形式三、肌肉收缩的力学特征四、肌肉结缔组织对肌肉收缩的影五、肌电图在体育科研中的应用,二、骨骼肌的收缩形式,(一)缩短收缩 概念：肌肉收缩时，长度缩短的收缩称为向心收缩。特点：收缩时肌肉长度缩短、起止点相互靠近，因而引起身体运动。,（二）缩短收缩的分类,1.等张收缩（非等动收缩）在整个收缩过程中负荷恒定，肌肉收缩产生的张力和负荷不等同，收缩速度也不同。,当屈肘举起一恒定负荷时肌肉收缩产生的张力随关节角度而变化,（2）等动收缩,等动收缩：在整个关节运动范围内肌肉以恒定的速度，且肌肉收缩时产生的力量始终与阻力相等的肌肉收缩。,等动收缩时在整个运动范围内肌肉都产生最大张力,等动收缩和等张收缩区别：,等动收缩时在整个运动范围内都能产生最大的肌张力，等张收缩则不能。等动收缩的速度可以根据需要进行调节。理论和实践证明，等动练习是提高肌肉力量的有效手段。,（二）拉长收缩,1.概念：当肌肉收缩所产生的张力小于外力时，肌肉积极收缩但被拉长。2.特点：张力与阻力方向相反，做负功。3.举例：如下蹲时，股四头肌在收缩的同时被拉长，以控制重力对人体的作用，使身体缓慢下蹲，起缓冲作用。如搬运重物时，将重物放下，以及下坡跑和下楼梯等也需要肌肉进行离心收缩。,（三）等长收缩,等长收缩概念：当肌肉收缩产生的张力等于外力时，肌肉积极收缩但长度不变。（静力收缩）如体操中的“十字支撑”“直角支撑”和武术中的站桩,（四）骨骼肌不同收缩形式的比较,1.力量 同一块肌肉，在收缩速度相同的情况下，离心收缩可产生最大的张力。离心收缩产生的力量比向心收缩大50%左右，比等长收缩大25%左右。原因：是牵张反射，肌肉受到外力的牵张时会反射性地引起收缩。在离心收缩时肌肉受到强烈的牵张，因此会反射性地引起肌肉强烈收缩。是离心收缩时肌肉中的弹性成分被拉长而产生阻力，同时肌肉中的可收缩成分也产生最大阻力。,2.代谢 在输出功率相同的情况下，肌肉离心收缩时所消耗的能量低于向心收缩，其耗氧量也低于向心收缩。肌肉离心收缩对其他与代谢有关的生理指标的反应(如心率、心输出量、肺通气量、肺换气效率、肌肉的血流量和肌肉温度等)均低于向心收缩。,3.肌肉酸疼,很早就发现，肌肉做退让工作时容易引起肌肉酸疼和损伤。近来研究表明，大负荷肌肉离心收缩比向心收缩更容易引起肌肉酸疼和肌纤维超微结构以及收缩蛋白代谢的变化。,离心收缩、等长收缩和向心收缩后的肌肉酸疼之比较离心收缩导致的肌肉酸疼最明显，向心收缩导致的肌肉酸疼最不明显,肌肉三种收缩形式的比较,工作形式 肌肉长度 外力与肌 在运动中 肌肉对外 能量供给率 变 化 张力的变化 的功能 所作的功缩短收缩 缩 短 小于肌张力 加 速 正 增 加拉长收缩 拉 长 大于肌张力 减 速 负 减 少等长收缩 不 变 等于肌张力 固 定 未 小于缩短收缩,二、肌肉收缩的力学特征,(一)后负荷对肌肉收缩的影响张力速度曲线 张力大小：取决于活化的横桥数目；收缩速度：取决于能量释放速率和肌球蛋白ATP酶活性，与活化的横桥数目无关。,肌肉收缩的张力速度关系,2.肌肉力量与运动速度,肌肉力量增加可以提高运动速度。,握推力量不同的人在不同负荷下的运动时间,3.不同训练负荷对张力速度曲线的影响,（二）前负荷对肌肉收缩的影响长度与张力关系,1.前负荷：是指在肌肉收缩前就加在肌肉上的负荷，它使肌肉收缩前就处于某种被拉长状态。2.适宜初长度：把引起肌肉收缩张力最大的初长度。3.当肌肉初长度处于适宜水平时，肌节长度2.02.2um，粗、细肌丝正处于最理想的重叠状态，起作用的横桥数目最多，收缩张力最大。,4.肌肉收缩的长度张力关系,三、结缔组织的组成及运动对其影响,（一）结缔组织的组成1.肌肉两端的肌腱和肌内膜、肌束膜、肌外膜及肌节中的Z线和M线。2.结构特点：细胞少、基质多，基质中含有胶原、弹性蛋白、蛋白多糖等。胶原时结缔组织最主要成分，它以胶原纤维形式存在。,（二）运动对肌肉结缔组织的影响,1.长期运动可提高肌腱的抗张力量和抗断裂力量 运动训练可提高肌腱的抗张应力，增强肌腱与骨结合区的结合能力和力量，从而使肌腱能承受更大的拉力。2.长期运动可使肌中结缔组织肥大 肌肉肥大的同时，结缔组织也增加。主要是肌中胶原蛋白的增加。,四、肌电的研究与应用,（一）利用肌电测定神经的传导速度 如果在神经通路的两个或两个以上的点上给予电流刺激，从该神经所支配的肌肉上记录诱发电位，然后根据下列公式可计算出神经的传导速度。V=S/t 式中:V为神经传导速度，单位为米/秒；t为两刺激点从刺激开始到肌肉开始收缩的时间差，单位为秒；S为两刺激点之间的距离，单位为米。,（二）利用肌电图研究肌肉疲劳,肌肉疲劳对其肌电活动也会发生变化，因此可以用肌电来研究肌肉疲劳的发生及机制。(1)肌肉工作过程中肌电幅值的变化 肌电幅值是指肌电信号的振幅大小。在肌电研究过程中，反应肌电幅值的指标有积分肌电(EMG)和均方根振幅(RMS)。,(2)肌肉工作过程中肌电信号的频谱变化,研究表明，在肌肉工作过程中，肌电信号的频率特性可随着肌肉的机能状态的改变而发生变化。反应肌电信号的频率特性的指标有平均功率频率(MPF)和中心频率(FC)。,肌肉疲劳前后肌电频率谱变化,（三）利用肌电图评价肌力,当肌肉以不同的负荷进行收缩时，其肌电信号的积分值(IEMG)同肌力成正比关系，即肌肉产生的张力越大IEMG越大。柯菲因(Chaffin)等人发现当肌肉用40%MVC以下强度收缩时，肌力与肌电呈线性关系。60%MVC以上强度时，肌力与肌电也呈线性关系，但此时的直线斜率较大。而肌力在40%-60%MVC时，肌力与肌电之间的线性关系往往就不存在了。,在匀速屈肘运动中肌张力与IEMG的关系 A 的心收缩 B 离心收缩,（四）利用肌电进行动作分析,在运动过程中可用多导肌电记录仪将肌电记录下来。然后，根据运动中每块肌肉的放电顺序和肌电幅度，结合高速摄像等技术，对运动员的动作进行分析诊断。分析某项运动技术，找出在完成该项动作时有哪些肌肉参加；各个肌肉用力程度怎样；顺序如何；直接为科学地安排教学与训练提供依据。,上肢竖直作主动起蹲时股四头肌的肌电图（2毫伏、400毫秒）1.股外肌；2.股直肌；3.股内肌,（五）利用肌电图分析肌纤维类型,不同类型的肌纤维在疲劳时的肌电图特征也不同。慢肌纤维百分数较高的受试者（ST%59）,在各种负荷(30%MVC、50%MVC及79%MVC)至疲劳的工作中,MPF下降斜率比慢肌纤百分数较低的受试者(ST49)要低，当负荷增加时更明显。,
