肌肉力学性质课件

肌肉除了具有一般软组织材料力学性质以外，还具有其独特的性质——主动收缩产生主动张力。肌肉分为三类：骨骼肌、心肌、平滑肌。这三类肌肉组织组成要素相同，收缩的生化机理也相似。但结构、功能及力学性质有很大差别。1肌肉除了具有一般软组织材料力学性质以外，还具有其独特的性质—第一节骨骼肌特点、构成及收缩原理在电刺激或化学刺激下骨骼肌收缩产生张力。其最大特点是刺激频率越高，产生张力越大另一特点：在松弛态下应力很小，可忽略不计2第一节骨骼肌特点、构成及收缩原理在电刺激或另一特点：在松弛骨骼肌基本构造平行排列之肌束构成肌束包含平行排列的肌纤维（基本单位），是细胞，含有多个细胞核，肌原纤维(d=10-60微米，长数毫米至数厘米，有时长30厘米)3骨骼肌基本构造平行排列之肌束构成3一、骨骼肌细胞(skeletalmuscle)

形态：长圆柱形LM结构：肌核多个，位于肌膜下；肌质中含大量与细胞长轴平行的肌原纤维(myofibril)，有横纹

相邻两条Z线之间的一段肌原纤维称为肌节明带（I带）Z线暗带（A带）H带M线4一、骨骼肌细胞(skeletalmuscle)5566EM结构：1、肌原纤维2、肌膜：横小管(transversetubule)，又称T小管

可将肌膜的兴奋迅速同步地传导至肌纤维内部3、肌质网

结构：是肌纤维内高度发达的滑面内质网，形成

纵小管(longitudinaltubule)，又称L小管；

终池(terminalcisternae)；三联体(triad)

功能：浓缩、储存、释放Ca2+

7EM结构：788肌原纤维的构成肌丝的分子结构粗肌丝：由许多肌球蛋白(myosin)分子按特定规律排列而成肌动蛋白(actin)细肌丝：原肌球蛋白(tropomyosin)

肌原蛋白(troponin)9肌原纤维的构成肌丝的分子结构肌原蛋白(troponin)9粗肌丝：由肌球或称肌凝蛋白组成，其头部有一膨大部--横桥：①能与细肌丝上的结合位点发生可逆性结合；②具有ATP酶的作用，与结合位点结合后,分解ATP提供横桥扭动(肌丝滑行)和作功的能量。细肌丝：肌动蛋白：表面有与横桥结合的位点，静息时被原肌球蛋白掩盖；原肌球蛋白：静息时掩盖横桥结合位点；肌钙蛋白：与Ca2+结合变构后,使原肌球蛋白位移，暴露出结合位点。10粗肌丝：由肌球或称肌凝蛋白组成，其头部有一膨大部--横桥：①肌原纤维11肌原纤维11肌肉的纤维滑移理论松弛时：头部匍匐受刺激：头部凸起12肌肉的纤维滑移理论松弛时：头部匍匐12第二节Hill方程上世纪30年代,Hill的经典性的工作,奠定了骨骼肌力学的基础.他取青蛙的缝匠肌为试样,两端夹紧,保持长度为L0.以足够高的频率和电压加电刺激,使挛缩产生张力T0.然后将肌肉的一端松开,使其张力降为T(T<T0）,则肌肉纤维以速度v缩短.Hill不仅测定T、v与T的关系,还测定了肌肉缩短时产生的热量,以及维持挛缩状态所需的热量.13第二节Hill方程上世纪30年代,Hill的经典性

Hill方程表明：在挛缩状态下,单位时间内从化学反应获得的机械能是常量.从力学观点来看,Hill方程描述了骨骼肌收缩时的力一速度关系.Hill方程可写成如下形式：

或

T=0时，V达到最大值V0=bT0/a14Hill方程表明：在挛缩状态下,单位时间内从化学反挛缩状态的蛙缝匠肌快速释放实验中测得的等张收缩时T,v数据与Hill方程相比较（引自Hill,1938年）15挛缩状态的蛙缝匠肌快速释放实验中测得的等张收缩时T,v第三节Hill三元素模型16第三节Hill三元素模型16松弛态下肌肉力学性质两种肌丝、横桥、Z盘激活态下肌肉力学性质17松弛态下肌肉力学性质两种肌丝、横桥、Z盘激活态下肌肉力学性质1.收缩元,代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝,其张力与它们之间的横桥数目有关.松弛状态下,张力为零；2．串联弹性元,它表示肌浆球蛋白纤维、肌动蛋白纤维、横桥、z线以及结缔组织的固有弹性,设它是完全弹性体；3．并联弹性元,它表示静息状态下肌肉的力学性质.181.收缩元,代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝Hill模型的发展状况几十年来的实践表明,对于骨骼肌的性质来说,Hill方程和Hill模型仍然是一种良好的近似.而且,到目前为止,这也是唯一可操作的模型.从实际应用的需要来看,对于骨骼肌来说,当务之急不在于新的、更完善的理论的探索和更完备的本构关系的寻求,而在于肌肉（肌群）力的在体无创监测方法的研究,这无论对于骨和关节的受力分析、骨折的治疗的方法选择和参数优化,以及运动生物力学等都有重大的实用意义.在这方面,Hill模型理论有可能发挥它的独特的作用.19Hill模型的发展状况几十年来的实践表明,对于骨骼肌的性质骨骼肌的解剖结构肌原纤维肌纤维小肌束大肌束肌肉肌群20骨骼肌的解剖结构肌原纤维肌纤维小肌束大肌束肌肉肌群2心肌的构造形态：分支短杆状LM结构：胞核1～2个，位于心肌纤维中央；有闰盘；可见横纹EM结构特点：终池扁小；形成二联体（diad）；T小管位于Z线水平；闰盘的横位有中间连接和桥粒纵位有缝隙连接第四节心肌的力学性质21心肌的构造第四节心肌的力学性质2122222323与骨骼肌相比心肌的特点时刻不能缺氧节律性强，不允许挛缩（不能处于强直状态）松弛状态心肌静息张力具有重要性心肌长度工作范围有限24与骨骼肌相比心肌的特点时刻不能缺氧24未受刺激时心肌力学性质心肌瞬时张力和伸长比有下列关系对心肌一定的应变率进行循环加载和卸载时，应力-应变曲线稳定显示滞后环dTe/dλ=α(Te+β)25未受刺激时心肌力学性质心肌瞬时张力和伸长比有下列关系dTe/平滑肌结构

形态：梭形LM结构：核一个，位于中央；特点：无横纹，无明暗相间的条纹第五节平滑肌的力学性质具有自