第四章肌肉关节解剖生理学.doc

第四章 肌肉關節解剖生理學 綱要 基礎肌肉關節生理學 肌肉關節系統 骨骼肌構造及骨骼肌肌纖維的生化分類 肌肉增長的基本原理 身體主要肌群基礎肌肉關節生理學肌肉系統 人體約有600條肌肉，約佔人體體重50%，而其中骨骼肌佔人體體重之40%，而肌肉因其功能不同在尺寸、型態及肌纖維走向也有很大差異。 肌纖維的特徵：具延展性、彈性、可興奮性、可收縮性，綜合以上特徵可負責提供人體所需之關節活動。 彈性的起源: 並聯彈性組織(Parallel elastic component): 被動彈性，由 肌膜而來(epimysium, perimysium, endomysium, sarcolemma) 。 串聯彈性組織(Series elastic component): 被動彈性，由 肌腱而來。 收縮組織(Contractile component): 由肌肉收縮而來 (actin and myosin) 。 肌肉的分類 隨意肌(Voluntary muscle)：隨意肌是受運動神經支配來產生肌肉收縮，是可隨著人體的自由意識來操控而稱為隨意肌。隨意肌兩端肌肉末點附著在骨骼上，又稱為骨骼肌，在顯微鏡下看到的隨意肌是呈現橫紋走向，所以也稱為橫紋肌。例外的是，心肌（cardiac muscle）雖屬於橫紋肌，但由心肌所構成的心臟，因為主管心臟跳動，它是接受自主神經的操控，無法透過意識來支配，因而屬於不隨意肌。 不隨意肌(Unvoluntary muscle)：不隨意肌是接受自主神經的操控，無法透過我們的意識來支配，因而稱為不隨意肌。例如腸、胃、血管等。不隨意肌在顯微鏡下呈現的是平滑的現象，所以也稱為平滑肌。人體的關節 - 依據可活動的程度分類 不可動關節（Synarthroses, Immovable Joint） 頭蓋骨之間就是靠這種關節緊密結合，牢固的保護著裡面的重要器官。 少動關節（Amphiarthroses, Partially Movable Joint） 最典型的例子就是脊椎骨之間的連結，雖然允許有限度的活動，然其穩定度對保護裡面的脊髓是更重要的。 可動關節（Diarthroses, Freely Movable Joint） 大部分的關節屬於這一類，又分為以下六種： 鉸鏈型（Hinge Joint）、樞軸型（Pivot Joint）、球臼型（Ball and Socket Joint）、滑動型 （Gliding Joint）、馬鞍型（Saddle-shaped Joint）、橢圓關節 (ellipsoidal joint。 可動關節種類 球臼型（Ball and Socket Joint）: 有最大的自由活動度，如肩關節及髖關節。 樞軸型（Pivot Joint）: 容許旋轉的動作，如第一及第二頸椎關節使頭部能旋轉；前臂之橈尺骨關節讓手掌能做翻轉的動作。 鉸鏈型（Hinge Joint）: 只能做伸屈方向的運動，如肘關節、膝關節、踝關節及手指間的關節。 橢圓關節 (ellipsoidal joint): 又稱髁狀關節，具有圓形或橢圓形關節頭的關節，如腕關節；能完成屈、內收、外展及迴轉等動作。 滑動型 （Gliding Joint）: 如脊椎骨間的關節，允許少量的活動度。 馬鞍型（Saddle-shaped Joint）: 可做前後左右的活動，但無法旋轉，如腕關節及拇指之基底關節。 肌肉關節系統 肌肉骨骼系統在人體扮演槓桿的角色，三種槓桿搭配六種關節型式，可提供人體各種活動的可能性 例如: 肩關節 (ball and socket joint): 三個自由度活動動作大。 例如: 肘關節 (hinge joint): 一個自由度活動動作小，只允許肘關節屈伸活動。肌肉關節系統 - 附著點部位不同的肌肉 單關節肌群（Single-Joint Muscle）：例如臀大肌、胸大肌是屬單關節肌群。 雙關節肌群（Double-Joint Muscle）：例如橫跨兩個關節的大腿內側縫匠肌與上臂肱二頭肌為雙關節肌群。 多關節肌群（Multi-Joint Muscle）：多關節肌群能做比較複雜的關節運動，例如伸指肌與屈趾長肌.等。肌纖維走向 肌肉肌纖維的走向不同，會形成不同形狀的肌肉，不同形狀的肌肉在功能上也會有很大的不同。 平行狀肌：此肌肉的肌纖維與肌肉長軸呈平行方向排列。平行狀肌的主要功能是伸展動作的角度範圍，而不在於力量的呈現，例如肱二頭肌。 羽狀肌與雙羽狀肌：此肌肉的肌纖維與肌肉長軸產生角度，因而形成羽狀肌或雙羽狀肌，此種肌纖維較短，主要功能為力量的呈現，例如腓腸肌。 肌力的大小與肌肉生理學橫斷面積成正比，由此論點可看出，平行狀肌所產生的力量是最小的，羽狀肌次之，雙羽狀肌能產生最大的力量。 生理學橫截面面積(Physiologic cross-section area)：與肌束垂直方向的截面積，所以包含肌肉的所有肌纖維(羽狀肌肉)。與肌肉所能產生的最大力量呈正相關。 解剖學橫截面面積(Anatomic cross-section area)：與肌肉垂直方向的截面積，所以不包含羽狀肌肉所有的肌纖維。由每平方公分約可產生3040N的力量可推算絕對肌肉強度。肌肉間的交互作用（Interactions of Skeletal Muscles in the Body） 當肌肉群一起作用收縮時，每一肌肉都有其扮演的角色，一般而言，根據肌肉之功能可分為主作用肌(agonist)、拮抗肌(antagonist)及協同作用肌(synergist)三種。 主作用肌: 主要造成關節活動或維持姿勢的肌肉。 拮抗肌: 造成跟主作用肌相反的動作，通常拮抗肌並不主動收縮，而是被動的伸長或縮短以產生動作。 協同作用肌: 協同收縮，與主作用肌同時收縮，通常以等長收縮的方式收縮以穩定近端關節，而產生遠端關節活動。例如旋前圓肌(pronator teres)可幫助肱二頭肌(bicepts brachii)在做阻抗式肘屈曲(elbow flexion)時不必要之旋後(supination)動作。肌肉收縮的術語 等長收縮: 所謂等長收縮乃指在負荷狀態下，肌肉長度不改變的收縮。 等張收縮: 所謂等張收縮乃指在相同的負荷量，肌肉長度發生變化的收縮。其特性如下: 動作幅度中，力量有強弱 器械設計可補不足 適合大部份運動員採用等速收縮: 乃指在整個肌肉縮短產生動作的過程中，所有關節角度產生的張力是最大的，其目的在於控制肌肉收縮速度，又稱為調整阻力的運動其特性如下: 器械昂貴適合肌肉受傷的復健者使用肌肉酸痛程度較低 離心&向心收縮: 乃指肌肉在收縮時拉長或縮短，皆為等張收縮或等速收縮其特性如下: 離心收縮常與肌肉酸痛有關離心收縮可給予肌肉較大的剌激骨骼肌構造 骨骼肌經由結締組織包覆(又稱鞘膜 sheath)，而此結締組織連接肌肉於骨頭上的 部份即稱為肌腱。 包覆骨骼肌的結締組織依其位置又區分為: 肌外衣(Epimysium): 包圍整條肌肉 (entire muscle) 肌束衣(Perimysium): 包圍肌束 (fasciculus) 肌內衣(Endomysium): 包圍肌纖維 (muscle fiber) 較肌纖維更小的構造即為肌原纖維 (myofibrils) ，每一條肌原纖維 中含有很多肌節(sarcomeres) ，其頭尾相接，肌節為骨骼肌收縮基本單位，而肌節又由肌絲(myofilaments)所構成，粗肌絲稱為肌凝蛋白微絲 (myosin filament)，細肌絲稱為肌動蛋白微絲 (actin filament) 。肌凝蛋白與肌動蛋白的構造 肌凝蛋白 myosin. 又稱肌球蛋白，有兩個組成成份，即頭與尾。尾部連在一起，頭部則由肌絲伸出，具ATP活性酶，負責與肌動蛋白相互作用，引致肌肉收縮。 細肌絲蛋白是二條長的雙螺旋鏈結構，由肌動蛋白、Tropomyosin和Troponin組成，Troponin分子本身是小球形單位，沿著Tropomyosin分子間隔地分佈。Troponin分子是個複合物有三個次單元，Troponin I為抑制肌動蛋白和凝蛋白的交互作用，Troponin T的作用則是把其他的Troponin分子結合到Tropomyosin上，另外Troponin C本身會和鈣結合，引發肌肉收縮。肌節（sarcomeres） Z線（Z disc or Z line）為肌節兩端的界線。 A帶（A band）為暗帶，長度即粗絲的長度且不會隨收縮而改變。 H區（H zone）為A帶的中央沒有細絲的部位。 M 線（M line）為H區的中央。 I帶（I band）為亮帶，只具有細絲，長度隨收縮而改變。 細（肌動蛋白）絲 thin (actin) filament 附著於Z線上。 粗（肌凝蛋白）絲 thick (myosin) filament 兩端為肌凝蛋白頭（myosin head）或接駁橋（cross bridge）其內含有ATP分解酵素（ATPase enzyme）。 經由titin連接在Z線上。橫樑學說（Cross bridge theory） 橫樑學說（Cross bridge theory）:肌肉收縮的原理為粗細肌絲間形成橫樑，並產生滑動。並非粗細肌絲本身蛋白縮短的結果。骨骼肌肌纖維型式(Fiber type)的生化分類 骨骼肌依生化功能特性，可分 I型 (紅肌或慢縮肌纖維) 與II型 (白肌或快縮肌纖維) ，其中II型肌纖維又可分為 IIa與 IIb兩類。三種不同類型的肌纖維，產生張力的大小與時間不同。 慢縮肌纖維(Type I, Slow-twitch Oxidative; SO): 包含更高密度的粒線體和肌紅蛋白，而且血液的供應亦較充足，所以比快肌纖維有較高的有氧代謝和生產ATP的能力，而且亦較耐勞。 主要徵用於長時間低強度的耐力活動。 快縮肌纖維(FT, Type II): 有較高的PC和醣元儲備，而且相關的酵素活動亦較高，所以較能產生強而有力的輸出。 傾向被徵用於短時間高強度的活動。 又可細分為: Type IIa (快速-醣解纖維; Fast-twitch Oxidative Glycolytic; FOG) Type IIb (快速-有氧醣解纖維; Fast-twitch Glycolytic; FG) 總括來說，在一般的情況下，慢肌纖維會最先被徵用於活動之中，再視乎活動的強度、持續時間或疲勞的出現，快肌纖維亦會加入工作的行列。對於中等強度的活動，慢肌纖維和Type IIA纖維會一同運作，若活動持續下去，Type IIB纖維亦會加入工作。至於更高強度的活動，慢肌纖維和兩種快肌纖維（Type IIA和IIB）都會很快地按次序加入工作的行列。快和慢肌纖維的分佈 在成年人的肌肉內，不同類型肌纖維的比例有很大的差異。例如，小腿的比目魚肌（soleus）就比其他腿部的肌肉多25至40%的慢肌纖維，而三頭肌（triceps）則比其他手部肌肉多10至30%的快肌纖維。不過一般來說，大部分肌肉內都混有接近相等的慢和快肌纖維。總而言之，研究結果顯示：不論（1）在同一塊肌肉的不同區域，（2）在同一個人的不同肌肉，還是（3）在不同的人體內的同一塊肌肉，肌纖維的分佈都有分別。 耐力項目運動員傾向有較高百分比的慢肌纖維，而非耐力項目運動員則比沒有從事運動的人有較高百分比的快肌纖維。 訓練會否改變慢和快肌纖維的百分比 ？ 大部分研究仍顯示訓練只會使到各種肌纖維無論在大小和功能上均有所增長，但顯然不會令它們彼此間互相轉換。 訓練所引致最大攝氧量的增長會否先天性地受制於慢肌纖維的百分比？ 肌纖維的分佈和最大攝氧量無疑是受到遺傳因素的很大限制，但研究結果亦顯示，在相同的慢肌纖維百分比之下，運動員的最大攝氧量要比非運動員為高，這也正好闡明就算是先天受到慢肌纖維百分比的限制，後天的訓練仍可顯著地提高最大攝氧量。身體主要肌群 一、胸肌：胸大肌、胸小肌、前鋸肌等 二、肩肌：三角肌 三、臂肌：上臂前面(肱二頭肌和肱肌) 、上臂後面(肱三頭肌)及前臂肌和手肌(屈手肌群位於前臂掌側面和內側面、伸手肌群位於前臂背側面和外側面) 四、背肌：斜方肌、菱形肌、闊背肌、最長肌、最短肌 五、腹肌：腹直肌與腹內外斜肌 六、腿肌：股四頭肌(位於大腿前外側，由股直肌、股中肌、股外肌和股內肌組成)與腿後肌群等肌肉分析 (一)胸大肌 位於胸前皮下，為扇形扁肌，其範圍大，分為胸上肌和胸大肌兩部分。其功能是使上臂向內、向前；臂部向內旋轉。可透過所有角度的臥推；所有角度的擴胸運動；雙槓臂屈伸；仰臥上拉；俯臥撐；重錘雙臂側下拉來訓練。 (二)肱二頭肌 位於上臂前面皮下。其功能是彎屈肘部；掌心向上放下前臂；使前臂向前彎起至肩部。訓練方法是各種模式的彎舉；划船動作。 (三)三角肌 位於肩部皮下。它是一個呈三角形的肌肉，肩部的膨隆外形即由該肌形成。兩側肌肉纖維呈梭形，中部纖維呈多羽狀，這種架構肌肉體積小而具有較大的力量。它的功能是使手臂舉到水平位置；手臂分別向前、中、後舉到一定方向的高度。可透過各種啞鈴和槓鈴推舉、臥推（前束），啞鈴上舉到前、後和背後；引體向上來訓練。 (四)胸鎖乳突肌 這是位於頸部淺層最顯著的肌肉，其功能是使頭和頸向側曲；頭和頸部旋轉，頸向前彎屈。可透過戴練頸帽動作；摔角的角力橋；助力和自我抗力動作來鍛鍊。 (五)前臂屈指肌 位於前臂前面的內側皮下，能使手屈和外展。採用正纏重錘和正握負重腕屈伸等練習可發展此肌肉。 (六)肱三頭肌位於上臂