肌肉生物力学.ppt

第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日肌肉（骨骼肌）是人体运动系统重要的组成部分，是人体运动的动力来源。可以说肌肉在生物力学研究中是最具吸引力、最有挑战性的研究领域。肌肉的力学性质十分复杂，它跟组成肌肉各种成份的力学特性有关，迄今为止人们仍然在不断的研究和探索之中。第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日6.1离体肌肉的生物力学基础肌肉的组织结构和生物学性质决定了肌肉的机能，肌肉机能的变化亦会对其结构产生影响。因此，对肌肉组织结构和生物学的研究是对肌肉生物力学特性的基础研究之一，为反映肌肉的生物力学特性，建立用于描述肌肉力学特性的模型。第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日肌肉的组织结构肌肉的组织结构和生物学性质决定了肌肉的机能，肌肉机能的变化亦会对其结构产生影响。因此，对肌肉组织结构和生物学的研究是对肌肉生物力学特性的基础研究之一，为反映肌肉的生物力学特性，建立用于描述肌肉力学特性的模型。第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日肌纤维的显微结构第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日1、?肌肉结构力学模型Hill（1950）提出一个由三个元素组成的肌肉结构力学模型（图3-2），即收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC），用此反映肌肉的功能。CC代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝，其张力与它们的横桥数目有关；SEC表示肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维、横桥、Z盘以及结缔组织的固有弹性，设它为完全弹性体；PEC表示肌纤维膜、肌束膜等结缔组织，表现松弛状态下肌肉的力学性质。Hill三元素肌肉模型（Hill,1950）第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日骨骼肌的结构模型肌动蛋白（细）收缩成分肌球蛋白（粗）骨骼肌的结构模型并联弹性成分弹性成分串联弹性成分第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日2、?肌肉结构力学模型性质1.肌肉力（F）—长度（L）关系根据肌肉结构力学模型，肌肉力的构成是收缩元（CC）、串联弹性元（SEC）和并联弹性元（PEC）叠加的结果。概念:肌肉平衡长度（自由长度）：肌肉无被动张力时的最大长度。肌肉的净息长度：收缩元（CC）表现出最大张力时的肌肉长度。约为平衡长度1.25倍。被动张力:是指肌肉工作时并联弹性成分的张力。肌肉净收缩力:指收约缩成分收缩时产生的张力。总张力:被动张力与净收缩力之和。第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日收缩元（CC）力——长度曲线Gorden（1966）得到了肌肉精确数据，他对蛙单个肌纤维肌节长度在1.27μ和3.65μ（μ为微米）之间变化与其产生力的变化关系进行调查（图3-3）。运用肌纤维“横桥理论”（Huxley1957）对这一关系进行解释。肌肉在静息长度下收缩元表现出的肌力最大（③-④），此时肌微丝之间的横桥联系数目最多。随肌肉长度增加肌微丝被拉开，横桥联系数目减少，张力随之下降（④-⑤）。达到4μm时，横桥无联系，张力下降为零。当肌肉缩短小于静息长度时，横桥重叠产生干扰，使其联系数目减少，导致张力下降（③-②-①），这一过程将一直继续的全部重叠为止。虽然这一过程中肌肉张力明显下降，但张力不可能降为零。图3-3肌节长度与等长张力关系（Gordon1966）第9页，共26页，星期日，2025年，2月5日并联弹性元（PEC）力——长度曲线

肌肉总张力——长度曲线

（A为平衡长度；B为净息长度）第10页，共26页，星期日，2025年，2月5日2、肌肉力（F）—速（V）关系1938年Hill的经典工作奠定了肌肉力学基础，他按照热力学定律建立了反映肌肉收缩力－速度特性的方程：方程中F0为肌肉挛缩时的张力，F为松