Опорно-руховий апарат

М'ЯЗИ, ЇХ БУДОВА І ФУНКЦІЇ

М'язи, або мускули (musculi), — органи тіла тварин і людини, що складаються з м'язової тканини, здатної скорочуватися під впливом нервових імпульсів. М'язи як активна частина опорно-рухової системи виконують функцію руху. Вони здійснюють ди­хальні рухи, рухи очей, ковтання, забезпечують міміку й утво­рення звуків. М'язи разом із скелетом надають форму тілу, утри­мують його в рівновазі і переміщають у просторі.

Кожний скелетний м'яз складається з м'язових пучків, по­критих однією загальною гладкою сполучнотканинною оболон­кою. Між м'язовими пучками розташовані кровоносні судини і нерви. М'язові пучки у свою чергу утворені поперечно-полосатими м'язовими волокнами. М'язові волокна є циліндровими структу­рами з великою кількістю ядер, розташованих по периферії. Ха­рактерна ознака скелетних м'язових волокон — їх поперечна покресленість, тобто регулярна змінюваність темних і світлих дис­ків по довжині волокна.

У кожному м'язі розрізняють частину, що скорочується, — м'язове черевце (тіло) і частину, що не скорочується, — сухожил­ля (tendo), за допомогою якого м'язи прикріпляються до кісток. Сухожилля мають велику міцність. Скелетні м'язи обома кінця­ми прикріпляються до кісток, що забезпечує рух частин тіла. Тільки мімічні м'язи прикріплені одним кінцем до кістки, а дру­гим — до шкіри.

У людини більше 400 скелетних м'язів. Вони скла­дають близько 1/3 маси тіла дорослої людини. Серед скелетних м'язів розрізняють м'язи короткі та товсті, широкі й пласкі, роз­ташовані в основному на тулубі, а також довгі та тонкі, які знахо­дяться на кінцівках. Скелетні м'язи перекидаються через один, іноді через два і більше суглобів (згиначі передпліччя, кисті, па­льців). Скорочуючись, м'яз укорочується, потовщується і руха­ється щодо сусідніх м'язів. Укорочення м'яза супроводиться зближенням його кінців і кісток, до яких він прикріпляється. У кожному русі беруть участь звичайно декілька груп м'язів. М'язи однієї групи, наприклад передні м'язи плеча, скорочуються одно­часно. їх називають синергістами. М'язи протилежної групи в цей час розслабляються. Це м'язи — антагоністи (згинач — двого­ловий м'яз і розгинач — триголовий). У кожному русі беруть участь м'язи, виконуючи його і протидіючі йому, що додає руху точність і плавність.

Рис. 88. Скелетні м'язи тіла людини: 1 — двоголовий м'яз; 2 — трицепс; 3 — м'язи передпліччя; 4 — м'язи кисті; 5 — литковий м'яз; 6 — сідничний м'яз; 7 — м'язи потилиці; 8 — великий грудний м'яз; 9 — м'язи черевного преса; 10 — мімічні м'язи обличчя.

Нервова регуляція діяльності м'язів. Рефлекторна дуга.

Зла­годжене чергування скорочення і розслаблення різних груп м'язів забезпечується нервовою системою і носить рефлекторний харак­тер. Рефлекс — це відповідна реакція організму на подразнення, яка протікає за участю нервової системи. Шлях, по якому про­ходять нервові імпульси (збудження) від рецепторів до органу виконання, називається рефлекторною дугою. Рефлекторна дуга складається з 5 ланок: 1) сприймаючі подразнення рецептори; 2) доцентровий (чутливий) нейрон; 3) вставочний нейрон, або нерво­вий центр, де відбувається аналіз і перемикання збудження з чут­ливих клітин на рухові; 4) відцентровий нейрон (руховий), 5) ви­конавчий орган, який відповідає на подразнення. Рефлекторні дуги сухожильних рефлексів, наприклад колінного, складаються із двох нейронів: чутливого і рухового (немає вставочного нейрона).

У кожному м'язовому волокні є чутливі нервові закінчення, які сприймають інформацію про напругу м'язових волокон і ступінь їх скорочен­ня. По доцентрових волокнах збудження від рецепторів проникає в центральну нервову систему (у задні роги спинного мозку і далі — в чутливі ядра головного мозку). У центральній нервовій системі здійснюється передача збудження через вставочні нейрони на ру­хові нейрони, і по відцентрових волокнах у м'яз надходить ім­пульс, який викликає його скорочення. Одночасно в м'язах-антагоністах виникає гальмування, і вони розслабляються. При деяких положеннях тіла м'язи — антагоністи і м'язи — синергісти можуть знаходитися в однаковому стані, наприклад в розслабле­ному, коли рука звисає уздовж тіла, або в скороченому, коли рука зафіксована в ліктьовому суглобі. М'язовий рефлекс може почи­натися з подразнення зорових, слухових, дотикових рецепторів або рецепторів, що знаходяться в самому м'язі або сухожиллях.

У регуляції безумовно-рефлекторних рухів бере участь мозо­чок. Рухи, що стали автоматичними в результаті багатократного повторення протягом життя, регулюються підкірковими ядрами головного мозку. Кора здійснює умовно-рефлекторну регуляцію довільних рухів, центри яких знаходяться в передній централь­ній звивині (зона рухового аналізатора).

В організмі м'язи ніколи не бувають повністю розслабленими. Навіть коли м'язи не працюють, вони знаходяться в деякій напрузі — тонусі, завдяки чому забезпечують стійкість тіла та рівновагу.

Робота м'язів.

Робота м'язів може бути виміряна добутком маси піднятого вантажу на висоту його підняття. Робота м'яза рівна нулю, якщо вона скорочується без вантажу. При збільшенні маси вантажу робота зростає до певного рівня, а потім починає знижуватися. При своєму скороченні м'яз здатний підняти великий вантаж, який у багато разів перевищує масу самого м'яза. Сила м'яза ви­мірюється максимальною масою вантажу, який він може підняти, і залежить від числа його м'язових волокон і їх товщини. Найбі­льшу роботу по підняттю або перенесенню вантажу людина може вчинити, якщо вантаж не дуже важкий і не дуже легкий. Якщо вантаж дуже великий і м'яз не може його підняти, робота також стає рівною нулю. Велике значення має ритм роботи: і дуже шви­дка, і дуже повільна робота швидко приводить до стомлення, в результаті обсяг виконаної роботи значно знижується. При серед­ньому для даного м'яза навантаженні і різному ритмі його піднят­тя найбільшою виявиться робота м'яза при середньому ритмі ско­рочень. Вплив темпу і навантаження м'язів на їх працездатність встановлений російським фізіологом І. М. Сєченовим. Середні величини навантажень і темп неоднакові для різних людей і за­лежать від їх професії.

М'язи скорочуються у відповідь на різні подразнення. У про­цесі м'язового скорочення беруть участь АТФ, білки міофібрил та іони кальцію. При подразненні м'яза іони кальцію спрямовують­ся всередину м'язового волокна і активують білок міозин. У ре­зультаті цього АТФ розщеплюється на АДФ і фосфорну кислоту і звільняється енергія, яка йде на скорочення м'яза. Тонкі нитки міофібрил втягуються в проміжки між товстими, що приводить до укорочення міофібрилл і скорочення м'яза. Енергія, необхідна для синтезу АТФ, звільняється в результаті гліколізу — розщеп­лювання глюкози до молочної кислоти і подальшого її розпаду з участю кисню до СО₂ і Н,0. При важкій м'язовій роботі завдяки нервовій регуляції посилюються функції дихання і кровообігу, внаслідок чого поліпшується постачання м'язів киснем і глюкозою.

При тривалій роботі виникає стомлення, яке розвивається тим швидше, чим більше навантаження на м'язи і частіше їх ско­рочення. Зниження працездатності м'язів обумовлено двома ос­новними причинами. Першою є накопичення в м'язах у зв'язку з недоліком кисню недоокислених продуктів обміну (молочної кис­лоти тощо). Вони викликають стомлення нервових центрів, які управляють роботою м'язів. Другою причиною є виснаження в м'язах енергетичних запасів (в першу чергу глікогену), оскільки при тривалій інтенсивній роботі кров не встигає забезпечувати м'язи поживними речовинами. Коли м'яз припиняє роботу і зна­ходиться в стані спокою, кров виносить з нього продукти обміну, приносить кисень і поживні речовини, і працездатність м'яза від­новлюється. В основі раціональної організації фізичної праці ле­жить правильне дозування навантаження і ритму роботи.

Систематична інтенсивна робота м'язів приводить до поси­лення кровопостачання м'язів і кісток, до яких вони прикріпля­ються. У результаті збільшується маса м'язової тканини, що спричиняє за собою посилене зростання кістки. Слабкі м'язи по­гано підтримують тулуб в потрібному положенні, з'являється су­тулість, викривлення хребта, які порушують нормальну діяль­ність серцево-судинної системи, органів дихання і травлення. При хорошому розвитку м'язів міцнішим стає скелет і зміцнюється здоров'я. Для попередження розвитку плоскостопості (сплощення зведення стопи) у період зростання організму не можна носити тісне взуття, а також тривало носити взуття на високих підборах. Високі підбори сприяють розвитку патологічних відхилень у бу­дові стопи і функції нижньої кінцівки, оскільки центр тягаря пе­реноситься на більш слабу передню частину стопи. За цих умов розслабляються зв'язки стопи і передні м'язи гомілки, можливе розтягування і розриви зв'язок, вивихи. При плоскостопості у людей під час ходьби і при довгому стоянні виникає біль у зведен­ні стопи. Таким чином, фізичні вправи і дотримання гігієнічних вимог до носіння взуття сприяють правильному формуванню ске­лета і допомагають зберегти здоров'я.

Самостійна робота №3.

Тема: «Інфразвук та види його впливу на організм людини».

Питання.

1.Означення інфразвуку.

2.Джерела інфразвуку.

3.Дія інфразвуку на людину.

Теоретичні відомості.

Інфразвук.

Інфразвук (від лат. infra — нижче, під) — пружні хвилі, аналогічні звуковим, але з частотами нижче рівня сприйняття людського вуха (від 0,001 Гц до 16 Гц). Цей частотний діапазон використовується в сейсмографах для визначення землетрусів. Інфразвукові хвилі характеризуються можливістю долати великі відстані та оминати об'єкти з малим поглинанням.

Джерела інфразвуку

Природні джерела

Виникає під час землетрусу, бурі, урагану та інших стихійних лих.

Штучні джерела

Техногенним джерелом інфразвуку може бути потужне обладнання, транспорт, гірничі розробки за допомогою вибухів. Забруднення інфразвуком навколишнього середовища необхідно враховувати при будівництві вітрових електростанцій. Виробничий інфразвук виникає за рахунок тих же процесів що і шум чутних частот. Найбільшу інтенсивність інфразвукових коливань створюють машини і механізми, що мають поверхні великих розмірів, що роблять низькочастотні механічні коливання (інфразвук механічного походження) чи турбулентні потоки газів і рідин (інфразвук аеродинамічного гідродинамічного походження).

З музичних інструментів інфразвук можна відтворити на орга́ні. В одному зі старовинних лондонських театрів ставили п'єсу в середині якої дія переносилась із сучасності у далеке минуле. Режисерові-постановнику не вдавалось створити необхідну таємність дії. Відомий фізик Роберт Вуд, що знаходився на репетиції, запропонував діяти на глядачів низькочастотним нечутним звуком. Наступного дня до театру привезли трубу великих розмірів та приладнали її до органу. Незадовго до спектаклю Вуд провів короткочасний дослід по впливу інфразвуку на людей. Коли він привів у дію генератор, нічого не чекавших глядачів охопила турбота, безпричинний страх, вони стали сумно переглядатися, дивитися по сторонах, а декотрі встали зі стільців і пішли до виходу. Ніякого звуку не було чути, але кришталеві підвіски старовинного канделябра затремтіли. Навіть на вулиці почалась паніка.

Розповсюдження інфразвуку

Оскільки інфразвук слабо поглинається, він розповсюджується на великі відстані та може попереджати про стихійне лихо.

Фізіологічна дія інфразвуку

Не сприймається людським вухом. Внутрішні органи людини мають власну частоту коливань в межах від 3 до 12 Гц. В лежачому положенні - 6-12 Гц, грудної клітки - 5-8 Гц, черевної порожнини - 3-4 Гц. При дії на організм даної частоти виникає резонанс, який супроводжується неприємними відчуттями і розривом органів. Інфразвук невеликої потужності діє на барабанну перетинку вуха, викликає біль. Інфразвук є основною причиною швидкої втомлюваності при роботі в цехах, шахтах, де працюють двигуни. Інфразвук частотою від 2 до 12 Гц сповільнює зорову реакцію. Люди стають неуважні, порушується робота організму, негативний вплив відбувається на слуховий і вестибулярний аналізатори, центральну нервову та серцево-судинні системи. Тривала дія інфразвуку викликає зміни клітин міокарду і судин. Великі зміни спостерігаються в судинах кори головного мозку:капіляри судин розширюються, порушується гомеостаз. При дії 16 Гц і інтенсивності 110-120 дБ відбуваються зміни (деформації) ядер в клітині і зміни в цитоплазмі, порушується обмін мікроелементів; порушуються функції зовнішнього дихання, функціональний стан нервової системи, біоенергетичних процесів. Біологічна дія інфразвуку пояснюється дією на паренхіму внутрішніх органів внаслідок трансформації механічної енергії в енергію біохімічних і біомембранних процесів.

.

Тема №2.

«Основні поняття біореології

та гемодинаміки»

Лекція №2

Тема: «Основи біореології та гемодинаміки».

Л-ра: Ш: 11, 13, 14, 39, 40, 41, 50, 51

М. 2.3.1 – 2.3.6, 2,1,1 – 2,1,3

ст.134 – 141 ст.116 – 124

Озн. Реологією називається розділ механіки, який вивчає текучість і деформації рідин, газів і твердих тіл. Біореологія займається дослідженням біологічних тканин.

Деформаційні властивості біологічних тканин.

Озн. Деформація – зміна об’єму або розмірів тіла. Існує 2 класифікації:

Пружні – ті, що повністю зникають після завершення дії зовнішніх сил;

Пластичні – не зникають повністю після завершення дії зовнішніх сил.

Діляться на види:

стискання, розтягнення, згиб, зсув, закручення.

Деформація розтягнення і стискання характеризується:

абсолютне видовження:

Δ ℓ = ℓ – ℓ_о (м; + -)

- відносне видовження:

έ = (б.в.; + -)

- механічна напруга – відношення модуля сили пружності до площі поперечного перерізу:

σ = (Па)

Закон Гука: для пружніх деформацій

σ = Е , Е – модуль пружності або Юнга, (Па).

Фізичний смисл Е: кількісно дорівнює σ, якщо = 1, тобто довжина тіла зростає в 2 р.

Графік – діаграма розтягнення.

σ _п– границя пропорційності,

σ_пр– границя пружності (залишкові деформації < 0,1 %),

СД –тікучість матеріалу,

σ_т– межа текучості (видовження зростає

без збільшення напруження) – плинність матеріалу,

значення σ в т.Е-межа міцності.

Деформація біологічних тканин:

М. ст.120

а) Кістки – функції підтримки та захисту м’язових тканин, 18% від m тіла.

Основні матеріали – гідроксил апатит 3Са₃ (РО)₂ · Са (ОН)₂ і колаген. Кристалики гідроксил апатиту розташовані між колагеновими волокнами.

густина – 2,4 · 10³ кг/м³(як у кремнія)

модуль пружності Е = 10¹⁰ Па(у сталі 2 · 10¹¹Па, у бетона 1,2 · 10⁸ Па)

бедренна кістка (вертик.) витримує 15000 Н

велика берцова – до 18000 Н.

б) м’язова тканина – відноситься до еластомерів – речовин з великою еластичністю. До їх складу входить сполучна тканина, що складається з волокон колагену і еластину.

Мех.властивості подібні до полімерів. Деформації в’язко-пружні, Е ~ 10⁷ Па.

Еластичність різна в спокої і активному стані, тому потрібна розминка;

σ_м - як у дерева.

в) шкіра – складається з волокон колагену і еластину, розташованих в основній матриці. Це пружній матеріал з високоекопластичними властивостями;

г) судинна тканина – механічні властивості визначаються, головним чином, властивостями гладких м’язових волокон, еластину і колагену

зовн. шар– з’єдн. тканина колаген

середн. – пружній еластин, колаген і

гладком’язова тканина

внутр. – колаген, всередині ендотелій

В артеріолах – м’язових тканин 60% об’єма, в венах - 20%, артеріоли забезпечують судинний тонус.

Будова рідин. Поверхневий натяг.

Будова: відстані трохи більше діаметра молекул, молекули весь час коливаються і перестрибують. Молекули з поверхні втягуються всередину – на поверхні -мінімальна кількість молекул – вільна поверхня скорочується – Лапласівський тиск:

Δp = (R – радіус кривизни мениска)

Явища в рідинах:

капілярність

змочування

поверхневий натяг.

F_н = σℓ, σ– коефіцієнт поверхневого натягу – газова емболія.

В’язкість.

Озн. В’язкість – це властивість тікучих тіл виявляти опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії, а також коефіцієнт в законі Ньютона.

Існує 2 види течії:

Ламінарна – рідина рухається без перемішування шарів, максимальна швидкість посередині:

v = 0

Турбулентна – в рідині виникають завихрення, що супроводжуються звуком.

Ламінарна переходить у турбулентну при деякій швидкості.

Число Рейнольдса:

R_с = , ή- в’язкість,d – діаметр.

R_с < 2300 – ламінарна,

R_с > 2300 – турбулентна.

В дузі аорти на піку систоли R_с = 6000, тобто короткочасно може бути турбулентність, але, в основному, плин крові ламінарний.

Закон Ньютона: при ламінарній течії сила внутрішнього тертя пропорційна площі дотику шарів S, різниці їх швидкостей Δυ і обернено пропорційна відстані між ними ℓ:

F = ,

ή - коефіцієнт в’язкості або в’язкість.

Ф.с.: дорівнює силі тертя між шарами площею S = 1 м², що рухаються на відстані 1 м з відносною швидкістю 1 м/с. Чим більше ή, тим більше тертя.

Одиниці:

в СЈ: - Па · с

в СГС: 1 Пуаз - 1 Пз

1 Па · с = 10 Пз

для води при 20^оС - ή= 0,01 Пз = 1с Пз, цитоплазма - 2 – 50с Пз, кров - 4 – 5с Пз, у чоловіків в’язкість крові ή= (4,3 -5,3) ·сПз, у жінок ή= (3,9- 4,9) сПз.

При пневмонії, бронхіальній астмі, гіпертонічних хворобах, перитоніті тощо - ή↑, при туберкульозі, анемії - ή↓.

Озн. Ньютонівські рідини – це такі, у яких в’язкість залежить від природи рідини і t^о (вода, сеча, низькомолекулярні органічні рідини),

неньютонівські ή - залежить від υ, тиску, режиму течії (кров, нафта, суспензії).

Закони для Ньютонівських рідин.

Озн. Рух рідини називається стаціонарним, якщо швидкість руху всіх її частинок не змінюється з часом.

Рівняння неперервності (нерозривності струменя): через будь-який переріз за рівні проміжки часу проходять, однакові об’єми:

V₁ = V₂

S₁υ₁Δt = S₂υ₂Δt

↓

S₁υ₁ = S₂υ₂:

чим тонша труба, тим швидкість більша.

Озн. Об’ємна швидкість рідини – це об’єм рідини, який проходить через деякий поперечний переріз труби за 1с: Q.

Q = Sυ, υ – лінійна шв., S – площа п.п.

Закон Пуазейля: об'єм рідини, що протікає через поперечний переріз за 1с:

Q = ^{-перепад тисків на кінцях труби}

Осн. рівняння динаміки рідин Q = , W = - гідравлічний опір

Прилади для вимірювання в’язкості застосовуються віскозиметри (с-р).

Рівняння Бернуллі:

Р₁ + ρgh₁ + = Р₂ + ρgh₂ +

Р – статичний тиск

ρgh – гідростатичний тиск

– динамічний тиск.

При h₁ = h₂: Р + = const., тобто у місцях звуження, де

υ більше, там р менше.

Може утворитись аневризма – розширення ділянки судини; при пошкодженні судини може відбутись всмоктування повітря - газова емболія.

Система кровообігу людини.

Кров – неньютонівська рідина.

В стані спокою із еритроцитів утворюються монетні стовпчики або агрегати. Ці структури створюють неправильну просторову реш1тку – це гель (тверде тіло).

Озн. Ударний об'єм крові – це об'єм, який виштовхується в уже заповнену аорту або легеневий стовбур при скороченні лівого та правого шлуночків:

V = 60 – 70 мл.

Озн. Фаза скорочення м’яза серця – систола, розслаблення – діастола. В систолу кров вштовхується в аорту, в діастолу – аорта, скорочуючись, проштовхує кров далі.

Озн. Систолічний тиск – це максимальний тиск і аорті після подання в неї ударного об’єму крові:

СТ = 120 мм рт. ст.

Діастолічний тиск – тиск в аорті, перед вштовхуванням ударного об’єму:

ДТ = 80 мм рт. ст.

120/80 – артеріальний тиск.

Метод Короткова (1905 р.). На плече надівають манжетку, нагнітають повітря до стискання аорти, плин крові припиняється. Краном повільно випускають повітря з манжети. Коли тиск досягає систолічного – кров починає пробиватись через аорту і виникає складне явище – флаттер (сумісні автоколивання стінок і потоку крові), що викликає звук, який фіксується фонендоскопом.

При досягненні діастолічного тиску автоколивання припиняються.

Сфігмотонометр – з мембранним манометром;

сфігмоманометр – з ртутним манометром.

Озн. Пульсова хвиля – це розповсюдження вздовж артерій коливань тиску, які виникають в аорті після викидання в неї ударного об’єму крові.

υ = , h – товща стінок сосудів,

d – їх внутрішній діаметр,

ρ – густина крові,

Е – модуль пружності.

З віком Е зростає, а швидкість зменшується, за швидкістю можна встановити Е.

Швидкість пульсової хвилі 6-12 м/с, в 20-40 разів більше швидкості кровоплину (0,3 - 0,5 м/с). Так, пульсова хвиля досягає стопи за 0,2 с., а частинки крові за цей час дойдуть до кінця аорти.

Цікаво:

У людини 100 – 160 млрд. капілярів, їх загальна довжина 60-80 тис. км.

При підсиленій роботі ударний об'єм 200 мл (стакан).

У спокої серце перекачує 6 л крові за 1 хвилину, за 1 рік – 3 млн. л (1400 автоцистерн), за життя 150 – 250 тис.т крові.

При бігі – за 1 хвилину 35 - 40 л – 3 – 4 відра.

В’язкість крові (доповнення).

Коли кров плине, то чим більше швидкість, тим стовпчики сильніше руйнуються, в’язкість зменшується, кров наближається до ньютонівсько1 рідини.

Самий малий переріз судинної системи – в ділянці аорти, самий великий – в області капілярів.

У тоненьких судинах d ≈ d капіл. Еритроцити збираються ближче до вісі потока, а біля стінок тече плазма, в’язкість якої менша, крім того зменшується тертя між агрегатами – в артеріолах в’язкість крові зменшується - ⅔η в аорті.

В капілярах з d ≈ 5 мкм еритроцити згинаються і проштовхуються, в’язкість як би зростає в 10 – 100 р. забезпечується гарний контакт з стінками капіляра.

Дата добавления: 2015-09-03