生物力学课程肌肉力学课件

肌肉动力学性质精选课件1肌肉动精选课件1肌肉的种类及特点动物的肌肉分三类：

骨骼肌、心肌和平滑肌。

骨骼肌、心肌是横纹肌，有明暗相间的条纹，但结构、功能以及力学性质不同。精选课件2肌肉的种类及特点精选课件2

肌肉既具有一般软组织材料的力学性质—拉伸承载、变形、松弛和蠕变，又有其独具特性—主动收缩产生张力。精选课件3肌肉既具有一般软组织材料的力学性质—拉伸承载、变形、主动张力是怎样产生的？骨骼肌：在神经、电、化学刺激下产生主动收缩。心肌：在窦房结发出的电信号下产生主动收缩。平滑肌：自发的主动收缩。不受自主神经控制。人体内脏器均由平滑肌组成，如肠、肝、脾、肾。精选课件4主动张力是怎样产生的？精选课件4

但不同的器官平滑肌的组织结构、功能及力学性质有显著差异，很难用统一标准刻画它。精选课件5但不同的器官平滑肌的组织结构、功能及力学性质有

根据肌肉产生张力时的状态不同，分为：精选课件6根据肌肉产生张力时的状态不同，分为：精选课件6松弛状态：肌肉未受到神经脉冲、电、化学等刺激时。此时肌肉的张力称为被动张力或松弛态下张力。激活状态：肌肉受到神经脉冲、电、化学等刺激时。此时肌肉主动收缩产生主动力。精选课件7松弛状态：肌肉未受到神经脉冲、电、化学等精选课件7

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。精选课件8肌肉（骨骼肌）是人体运动系统重要的组第一节骨骼肌的特点、构成及收缩原理一．骨骼肌特点骨骼肌组成动物躯体的主要部分，也是动物运动的发动机，其运动受自主神经控制。在显微镜下，可看到骨骼肌明暗相间的条纹，故又称横纹肌。精选课件9第一节骨骼肌的特点、构成及收缩原理精选课件9精选课件10精选课件10精选课件11精选课件11

神经脉冲、电脉冲或化学刺激下，肌肉收缩产生张力，每次激发可持续数十至数百毫秒。

骨骼肌的最大特点:

刺激频率越高，产生的张力越大。当频率足够高（高于100Hz）时，张力达到最大值，且不再也不随时间而改变，这种状态称为挛缩或强直。

精选课件12神经脉冲、电脉冲或化学刺激下，肌肉收缩产生张力，每次收缩力不随时间和频率变化——挛缩精选课件13收缩力不随时间和频率变化——挛缩精选课件13

骨骼肌的另一个特点是松弛态下（没有载荷）应力很小，可以忽略不计。LOAD=0精选课件14骨骼肌的另一个特点是松弛态下（没有载荷）应力很小，可二.骨骼肌的基本结构：骨骼肌由平行排列的许多肌束组成，肌束中包含着许多平行排列的肌纤维。肌纤维是构成肌肉的基本单位，它本身是个细胞，含有多个细胞核。直径10－60μ，长度从数毫米至数厘米不等，有时可长达3cm。精选课件15二.骨骼肌的基本结构：精选课件15

肌细胞核在细胞膜下方，肌细胞质内有许多成束排列的肌原纤维，直径约1μ。

肌原纤维是肌细胞特有的重要组成部分，它是肌肉细胞的收缩单位。

精选课件16肌细胞核在细胞膜下方，肌细胞质内有许多成束排列的肌原

肌原纤维的组成：由两种粗、细肌交错对插排列而成，较粗的叫肌浆球蛋白，也称肌球蛋白，直径约1.2×10-6cm。较细的叫肌动蛋白，直径约为5×10-7。

精选课件17肌原纤维的组成：精选课件17精选课件18精选课件18精选课件19精选课件19精选课件20精选课件20肌原纤维结构：精选课件21肌原纤维结构：精选课件21精选课件22精选课件22肌丝的分子组成和横桥运动精选课件23肌丝的分子组成和横桥运动精选课件23精选课件24精选课件24

粗肌丝：

由肌凝蛋白组成精选课件25粗肌丝：由肌球蛋白（肌浆蛋白）结构每一根粗肌丝上有许多细小的桥样突起，称横桥，在粗肌丝上作螺旋状成对排列。精选课件26肌球蛋白（肌浆蛋白）结构每一根粗肌丝上有许多细小的桥样突起，

细肌丝：

由肌纤蛋白、原肌凝蛋白、肌钙蛋白质组成精选课件27细肌丝：由肌纤蛋白、原肌凝蛋白、肌钙蛋白质组成精选课三.肌肉收缩的纤维滑移理论：

肌肉松弛时，肌浆球蛋白分子的头部贴近肌动蛋白纤维上，但没有接触。受刺激时，头部突起，横桥粘接于肌动蛋白纤维上，产生张力，横桥使肌浆球蛋白纤维和肌动蛋白纤维之间发生相对滑动移。然而两种纤维本身长度不变，因而肌纤维节收缩，肌肉也随之收缩作功。精选课件28三.肌肉收缩的纤维滑移理论：精选课件28精选课件29精选课件29精选课件30精选课件30第二节Hill方程

与心肌、平滑肌相比，对骨骼肌的研究较为深入，因为有：Hill方程—可描述骨骼肌的力学性质。Hill模型—可描述骨骼肌的功能状态。精选课件31第二节Hill方程精选课件31Hill方程是肌肉力学中最有名的方程，是骨骼肌力学的基础。来源：青蛙的缝匠肌实验描述：骨骼肌在强直状态下快速释放时

张力T和缩短速率V之间的关系。精选课件32Hill方程是肌肉力学中最有名的方程，是骨骼肌力学的实验方法：

一根骨骼肌固定长度为L0，张力为T0，在强直状态下将肌束突然放松到新的长度L，L＜L0，T＜T0。释放后，立即测量缩短速率V=－dL/dt，以及张力T，那么T和V之间的经验关系就是Hill方程。

精选课件33实验方法：精选课件33它的数学表达式为：

（V+b）（T+a）=b（T0+a）式中a、b、T0为三个独立的常数，这些常数都是肌肉的初始长度L0、溶液的温度和成分，钙离子浓度以及药品等因素的函数。

精选课件34它的数学表达式为：精选课件34Hill方程也可写成如下形式:V=b（T0－T）/（T＋a）T=（bT0－aV）/（V＋b）

=a（V0－V）/（V＋b）若T=0，则V达到最大值V0，且

V0=bT0/a精选课件35Hill方程也可写成如下形式:精选课件35精选课件36精选课件36Hill方程的使用条件：

1.骨骼肌

2.强直状态

3.快速释放精选课件37Hill方程的使用条件：精选课件37Hill方程不能描述：

1.肌肉未受刺激，没有主动收缩时的状况。

2.单收缩状态

3.缓慢释放精选课件38精选课件38第三节Hill的三元素模型精选课件39第三节Hill的三元素模型精选课件39收缩元素：它描述激活态下肌肉的力学性质。在静息状态时为零，但受刺激后可缩短，它能够反应粗肌丝与细肌丝相对运动形成的张力，即主动张力部分。并联弹性元：它表示松弛态下肌肉的力学性质，其本构方程可描述被动张力部分。串联弹性元：它表示二种肌丝、横桥、Z盘以及结缔组织本身固有的弹性。精选课件40收缩元素：它描述激活态下肌肉的力学性质。在静息状态时为零，但被动张力：松弛态下（不受刺激），肌肉没有收缩时的张力。主动张力：肌肉受到刺激（不是负载），由于主动收缩产生的张力。精选课件41被动张力：松弛态下（不受刺激），精选课件41Hill模型描述了Hill方程不能描述的状态。Hill模型表明了活的肌肉由三个元素组成，它可以描述一个比较真实的骨骼肌。精选课件42Hill模型描述了Hill方程不能描述的状态。HilHill模型使用条件：

1.主动张力、被动张力可分开，彼此独立，即收缩状态不影响松弛状态。

2.松弛态下的应力很小，可忽略。精选课件43Hill模型使用条件：精选课件43第四节肌肉的张力精选课件44第四节肌肉的张力精选课件44一.肌纤维长度—张力关系

肌纤维被牵拉或缩短时张力的变化主要归因于肌节结构的变化。精选课件45一.肌纤维长度—张力关系精选课件45张力精选课件46张力精选课件46

当肌节处于松弛状态，静息长度（2.0—2.25μm)时，肌肉能产生最大的张力，因为这时粗细肌丝相互重叠得最充分，横桥的数量最多。精选课件47当肌节处于松弛状态，静息长度（2.0精选课件47

如果肌肉被拉长超过了静息长度，张力也逐渐下降。因为此时肌节被拉长，肌丝间的接触少张力会降低。肌节的长度约为3.6μm时，肌丝间几乎没有重叠，所以不能产生主动张力。精选课件48如果肌肉被拉长超过了静息长度，张力也逐渐下降。因为此如果肌纤维的长度过短，张力开始慢慢下降然后迅速降低。因为肌丝过度重叠干扰了横桥的形成。肌节的长度小于1.65μm时，粗肌丝滑到了Z线，这时张力大幅度降低。精选课件49如果肌纤维的长度过短，张力开始慢慢下降然后迅速降低。因为肌丝张力精选课件50张力精选课件50二.负荷-速度关系

肌肉向心缩短或离心收缩延长的速度与恒定的负荷之间存在一定的关系。向心缩短离心收缩等长收缩肌肉缩短，产生关节运动肌肉伸长，使关节运动减慢肌肉不变，保持一定姿势精选课件51二.负荷-速度关系向心缩短离心收缩等长收缩肌肉缩短，肌肉伸长

肌肉向心收缩时缩短的速度与所受外界负荷成反比关系。精选课件52肌肉向心收缩时缩短的速度与所受外界负荷成反当外界负荷为零时，肌肉缩短的速度最快：随着负荷逐渐增加，肌肉缩短的越来越慢；当负荷与肌肉产生的最大张力相等时，肌肉缩短的速度为零，肌肉做等长收缩；如果负荷继续增加，肌肉做离心收缩，负荷越大肌肉伸长越快。精选课件53当外界负荷为零时，肌肉缩短的速度最快：随着负荷逐渐增加，肌肉三.张力与时间的关系

肌肉产生的张力与收缩的之间成正比。收缩的时间越长产生的张力越大，直到达最大张力。精选课件54三.张力与时间的关系肌肉产生的张力与收缩的之间成正比四.骨骼肌结构的影响肌肉由收缩成分即肌节组成，肌节能产生主动张力，收缩成分的排列方式显著影响了肌肉的收缩功能。精选课件55四.骨骼肌结构的影响精选课件55

越多肌节呈串联排列，肌原纤维越长；越多肌节呈并联排列，肌原纤维横截面积就越大；精选课件56越多肌节呈串联排列，肌原纤维越长；精选课件56

肌原纤维这两种基本结构（长或粗）影响肌肉的收缩功能。肌肉能产生的张力与肌原纤维的横截面积大小成正比。如股四头肌。肌肉收缩速度与范围与肌原纤维的长度成正比。如缝匠肌。精选课件57肌原纤维这两种基本结构（长或粗）影响肌肉的收五.疲劳的影响

肌肉收缩和舒张都依赖于ATP的生成。如果肌肉有足够的氧和营养供给分解产生ATP，肌肉就能维持长时间的连续低频率收缩。该收缩频率必须低至使肌肉收缩过程中ATP分解与合成的速率相等。精选课件58五.疲劳的影响精选课件58

如果刺激频率过快，超出了ATP代偿速率，肌肉的收缩反映逐渐减弱最后为零。

精选课件59如果刺激频率过快，超出了ATP代偿速率，肌肉的收缩在持续的刺激下肌肉的张力降低的现象称为肌疲劳。精选课件60在持续的刺激下肌肉的张力降低的现象称为肌疲劳。精选课件60第五节肌腱的力学性质精选课件61第五节肌腱的力学性质精选课件61

肌腱连接肌肉与骨骼，把肌肉的收缩力传至骨骼上，从而使关节运动或保持身体姿势。精选课件62肌腱连接肌肉与骨骼，把肌肉的收缩力传至骨骼上肌腱的另一个功能:

确保肌肉在其两端的附着处之间能够维持最佳的收缩长度，以免过度伸展。精选课件63肌腱的另一个功能:精选课件63一.肌腱的组成高密度的结缔组织，含有大量平行排列的纤维胶原组织。精选课件64一.肌腱的组成精选课件64

组成：

成纤维细胞（20%）细胞外基质（80%）水分（70%）固体物质（30%）:

胶原（75%或以上）基质少量的弹力蛋白精选课件65组成：胶原（75%或以上）精选课件65胶原分子：三条多肽链胶原原纤维：胶原分子交联胶原纤维:精选课件66胶原分子：三条多肽链精选课件66精选课件67精选课件67精选课件68精选课件68精选课件69精选课件69精选课件70精选课件70二.胶原纤维的排列空载荷的胶原纤维呈波浪性有载荷的胶原纤维被拉直精选课件71二.胶原纤维的排列空载荷的胶原纤维呈波浪性有载荷的胶原纤维三.肌腱在骨骼上的附着

由肌腱逐渐转化为骨质的结构变化使组织的机械性能渐渐改变，能减少应力聚集于肌腱-骨骼附着点上。1---肌腱末端2---胶原与纤维软骨混合区3---组织矿化区4---融入密质骨精选课件72三.肌腱在骨骼上的附着由肌腱逐渐转化为骨质的结构变四.生物力学性能：肌腱能承受很强的张力，将肌肉收缩力传至关节，带动关节的运动。在正常和过度负荷下承受张力，当张力过大导致受伤时，受伤的程度与张力的速度与力度有关。

精选课件73四.生物力学性能：精选课件73对肌腱组织做均匀的拉伸实验精选课件74对肌腱组织做均匀的拉伸实验精选课件74肌腱和韧带的生理负荷:

正常活体生理情况下，肌腱和韧带所承受的应力只是它们极限的1/3，一般的应变度大约是2%-5%。精选课件75肌腱和韧带的生理负荷:精选课件75植入应变器研究肌腱（趾伸）：

快步疾走，应变2.6%。速度减慢，应变相对减小。每走一步，肌腱最大应变只维持0.1秒步行时所受最大应力45N，是最大承受应力的1/4。精选课件76植入应变器研究肌腱（趾伸）：精选课件76五.粘弹性：

对应力速度的依赖性。肌腱是粘弹性体，能承受很强的张力，将肌肉收缩力传至关节，带动关节运动，但它也是柔软的组织，能绕着骨骼的外缘改变肌肉拉力方向。精选课件77五.粘弹性：精选课件77应力松弛蠕变例：以脊柱支架改善脊柱侧弯程度，这种疗法利用均匀负载加于脊柱弯曲部分，把该处的软组织拉长。

临床上，可让一个均匀的低负载荷加于软组织，这能将蠕变反应应用于治疗变形的病理。精选课件78应力松弛蠕变例：以脊柱支架改善脊柱侧弯程度，这种疗法利用均匀弹性滞后精选课件79弹性滞后精选课件79肌腱组织最大载荷为5N最大载荷为90N精选课件80肌腱组织最大载荷为5N最大载荷为90N精选课件80六.韧带断裂和肌腱受伤机制韧带精选课件81六.韧带断裂和肌腱受伤机制韧带精选课件81

肌腱附着于肌肉。当肌肉收缩时肌腱承受拉应力，肌肉发挥最大收缩时，肌腱的拉伸应力达到最大。肌肉离心收缩时，肌腱承受的应力会更大。例：快速背曲踝关节，跟腱拉力增大，超过屈服点，跟腱断裂。精选课件82肌腱附着于肌肉。精选课件82高速应力导致跟腱断裂例：马拉松长跑运动员精选课件83高速应力导致跟腱断裂例：马拉松长跑运动员精选课件83七.影响肌腱和韧带力学特性的因素:

成长及老化妊娠和产后活动和制动糖尿病类固醇等精选课件84七.影响肌腱和韧带力学特性的因素:精选课件84第四节心肌的力学性质

心肌和骨骼肌一样，也是横纹肌。因此心肌与骨骼肌在超微结构上相似，收缩的基本机制也是相似的。心肌是在电信号刺激下收缩的。精选课件85第四节心肌的力学性质精选课件85精选课件86精选课件86一.心肌与骨骼肌的不同之处（一）骨骼肌：骨骼肌纤维里线粒体和毛细血管较少。因为骨骼肌可以缺氧。骨骼肌肌纤维平行排列。

心肌：

心肌细胞含有大量的线粒体，毛细血管也较多，大约每一心肌纤维都有一毛细血管供给氧气和营养。心肌不可须臾不足。心肌纤维呈螺旋排列。

精选课件87一.心肌与骨骼肌的不同之处（一）骨骼肌：心肌：精选课件87精选课件88精选课件88心肌与骨骼肌的不同之处（二）心肌一个心脏全部心肌细胞的收缩和松弛是同步的。在通常情况下，心肌张驰节律性很强，不允许挛缩，

骨骼肌：骨骼肌收缩可不必同步。骨骼肌可以挛缩。对其力学性质的研究是在强直状态下进行的。精选课件89心肌与骨骼肌的不同之处（二）心肌骨骼肌：精选课件89心肌与骨骼肌的不同之处（三）骨骼肌骨骼肌松弛态下应力很小，可以忽略。心肌松弛状态下心肌的应力是心脏功能至关重要的因素，不容忽视。因为心博量取决于舒张末期的容积，而舒张末期的容积又取决于舒张状态时心肌的应力—应变关系。

精选课件90心肌与骨骼肌的不同之处（三）骨骼肌心肌精选课件90心肌与骨骼肌的不同之处（四）骨骼肌：

骨骼肌肌节的工作范围则可以很大

。

2.2－3.65μm

心肌：由于存在静息张力，心肌长度的工作范围是非常有限的。2.2－2.6μm精选课件91心肌与骨骼肌的不同之处（四）骨骼肌：心肌：精选课件91

二.未受刺激的心肌的力学性质

正常的心脏具有一个窦房结，它产生一个电信号使肌肉收缩，因此，一个离体的完整心脏能自身跳动。但是，分离的心室的乳突肌没有很强的起搏能力，所以能在无刺激状态下进行实验。精选课件92

二.未受刺激的心肌的力学性质

正常

从力学观点看，心肌在静息状态是一种非均匀、各向异性不可压缩的粘弹性材料，且它的特性随温度和环境状态而改变。在保持伸长时表现出应力松弛，而在保持应力时产生蠕变。在循环加载卸载时要消耗能量，具有滞后环。精选课件93

从力学观点看，心肌在静息状态是一种三．激活后心肌的力学性质

人们期望将骨胳肌的Hill方程和Hill模型用于心肌。但经实验发现，在心肌收缩情况下，当其纤维很短，以至松弛状态应力可以忽略不计时，Hill模型可用于心肌。这时由串联弹性元素和收缩元素所组成的二元素模型有效。

精选课件94三．激活后心肌的力学性质人们期望将骨胳肌的Hill

如果心肌纤维比较长，以至松弛张力必须考虑时，应采用Hill三元素模型。为了确定Hill三元素模型中各个元素的参数，做了大量实验，实验结果表明：精选课件95如果心肌纤维比较长，以至松弛张力必须考虑时弹性元素的弹性模量是肌纤维长度的函数。心肌的力-速度不能用Hill方程表示,因此Hill三元素模型就十分复杂,目前尚无有效方法能唯一确定这些元素的性质。精选课件96弹性元素的弹性模量是肌纤维长度的函数。精选课件96第五节平滑肌的力学性质一.平滑肌的特点

平滑肌不属于横纹肌，在显微镜下看不到明暗相间的条纹。

精选课件97第五节平滑肌的力学性质一.平滑肌的特点

人体除心脏外，几乎所有的脏器均由平滑肌组成。但在不同的器官里，平滑肌的组织结构、功能以及力学性质有明显差异。使得对平滑肌的研究和分析比骨骼肌和心肌复杂的多。精选课件98

人体除心脏外，几乎所有的脏器均由平滑肌组

平滑肌细胞比骨骼肌和心肌细胞小得多，呈梭形。每个细胞有一个核，核周围有模糊的纵纹。其排列不像横纹肌那样规则、平直，而是弯曲的，往往纠缠在一起。精选课件99平滑肌细胞比骨骼肌和心肌细胞小得多，呈梭形。

平滑肌与心肌和骨骼肌相比的最大特点是平滑肌收缩不受自主神经的控制，可进行自发的、节律性的收缩。

精选课件100平滑肌与心肌和骨骼肌相比的最大特点是平滑肌收

豚鼠带状结肠肌为试样观测其自发收缩的过程。

精选课件101豚鼠带状结肠肌为试样观测其自发收缩的过程。精选课件

值得注意的是，不同长度的带状结肠肌其波形和张力大小都是不同的。精选课件102值得注意的是，不同长度的带状结肠肌其波形和张力大小都

对带状结肠肌进行应力松弛实验时，也会出现自发收缩的现象。精选课件103对带状结肠肌进行应力松弛实验时，也会出现自发收缩的现二.平滑肌的被动张力和主动张力1．被动张力不可忽略骨骼肌在未激活状态下的被动张力比激活状态下产生的主动张力小得多，通常可以忽略不计；心肌的被动张力虽然不可忽略，但通常比主动张力小；而平滑肌的被动张力可等于或大于主动张力，这是平滑肌异于骨骼肌和心肌的另一特点。精选课件104二.平滑肌的被动张力和主动张力1．被动张力不可忽略精选课件12.被动张力对主动张力的依赖关系

对于骨胳肌，它的主动收缩机制并不影响它的特性，其主动张力和被动张力是独立的、可分的，在Hill模型中用收缩元和并联弹性元表示。精选课件1052.被动张力对主动张力的依赖关系对于骨胳肌，它的

对于平滑肌，要设法消除其自发活性，研究其松弛态下的被动张力。采用三种方法：1.温度降到-20度以下。2.消除自由钙。3.加肾上腺素。精选课件106对于平滑肌，要设法消除其自发活性，研究其松弛态下的被

实验结果表明：平滑肌松弛态力学性质依赖于其激活态，因此将它的张力分为主动张力和被动张力是不行的。精选课件107实验结果表明：平滑肌松弛态力学性质依赖于其精选课件108精选课件108此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！精选课件109此课件下载可自行编辑修改，供参考！精选课件109肌肉动力学性质精选课件110肌肉动精选课件1肌肉的种类及特点动物的肌肉分三类：

骨骼肌、心肌和平滑肌。

骨骼肌、心肌是横纹肌，有明暗相间的条纹，但结构、功能以及力学性质不同。精选课件111肌肉的种类及特点精选课件2

肌肉既具有一般软组织材料的力学性质—拉伸承载、变形、松弛和蠕变，又有其独具特性—主动收缩产生张力。精选课件112肌肉既具有一般软组织材料的力学性质—拉伸承载、变形、主动张力是怎样产生的？骨骼肌：在神经、电、化学刺激下产生主动收缩。心肌：在窦房结发出的电信号下产生主动收缩。平滑肌：自发的主动收缩。不受自主神经控制。人体内脏器均由平滑肌组成，如肠、肝、脾、肾。精选课件113主动张力是怎样产生的？精选课件4

但不同的器官平滑肌的组织结构、功能及力学性质有显著差异，很难用统一标准刻画它。精选课件114但不同的器官平滑肌的组织结构、功能及力学性质有

根据肌肉产生张力时的状态不同，分为：精选课件115根据肌肉产生张力时的状态不同，分为：精选课件6松弛状态：肌肉未受到神经脉冲、电、化学等刺激时。此时肌肉的张力称为被动张力或松弛态下张力。激活状态：肌肉受到神经脉冲、电、化学等刺激时。此时肌肉主动收缩产生主动力。精选课件116松弛状态：肌肉未受到神经脉冲、电、化学等精选课件7

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。精选课件117肌肉（骨骼肌）是人体运动系统重要的组第一节骨骼肌的特点、构成及收缩原理一．骨骼肌特点骨骼肌组成动物躯体的主要部分，也是动物运动的发动机，其运动受自主神经控制。在显微镜下，可看到骨骼肌明暗相间的条纹，故又称横纹肌。精选课件118第一节骨骼肌的特点、构成及收缩原理精选课件9精选课件119精选课件10精选课件120精选课件11

神经脉冲、电脉冲或化学刺激下，肌肉收缩产生张力，每次激发可持续数十至数百毫秒。

骨骼肌的最大特点:

刺激频率越高，产生的张力越大。当频率足够高（高于100Hz）时，张力达到最大值，且不再也不随时间而改变，这种状态称为挛缩或强直。

精选课件121神经脉冲、电脉冲或化学刺激下，肌肉收缩产生张力，每次收缩力不随时间和频率变化——挛缩精选课件122收缩力不随时间和频率变化——挛缩精选课件13

骨骼肌的另一个特点是松弛态下（没有载荷）应力很小，可以忽略不计。LOAD=0精选课件123骨骼肌的另一个特点是松弛态下（没有载荷）应力很小，可二.骨骼肌的基本结构：骨骼肌由平行排列的许多肌束组成，肌束中包含着许多平行排列的肌纤维。肌纤维是构成肌肉的基本单位，它本身是个细胞，含有多个细胞核。直径10－60μ，长度从数毫米至数厘米不等，有时可长达3cm。精选课件124二.骨骼肌的基本结构：精选课件15

肌细胞核在细胞膜下方，肌细胞质内有许多成束排列的肌原纤维，直径约1μ。

肌原纤维是肌细胞特有的重要组成部分，它是肌肉细胞的收缩单位。

精选课件125肌细胞核在细胞膜下方，肌细胞质内有许多成束排列的肌原

肌原纤维的组成：由两种粗、细肌交错对插排列而成，较粗的叫肌浆球蛋白，也称肌球蛋白，直径约1.2×10-6cm。较细的叫肌动蛋白，直径约为5×10-7。

精选课件126肌原纤维的组成：精选课件17精选课件127精选课件18精选课件128精选课件19精选课件129精选课件20肌原纤维结构：精选课件130肌原纤维结构：精选课件21精选课件131精选课件22肌丝的分子组成和横桥运动精选课件132肌丝的分子组成和横桥运动精选课件23精选课件133精选课件24

粗肌丝：

由肌凝蛋白组成精选课件134粗肌丝：由肌球蛋白（肌浆蛋白）结构每一根粗肌丝上有许多细小的桥样突起，称横桥，在粗肌丝上作螺旋状成对排列。精选课件135肌球蛋白（肌浆蛋白）结构每一根粗肌丝上有许多细小的桥样突起，

细肌丝：

由肌纤蛋白、原肌凝蛋白、肌钙蛋白质组成精选课件136细肌丝：由肌纤蛋白、原肌凝蛋白、肌钙蛋白质组成精选课三.肌肉收缩的纤维滑移理论：

肌肉松弛时，肌浆球蛋白分子的头部贴近肌动蛋白纤维上，但没有接触。受刺激时，头部突起，横桥粘接于肌动蛋白纤维上，产生张力，横桥使肌浆球蛋白纤维和肌动蛋白纤维之间发生相对滑动移。然而两种纤维本身长度不变，因而肌纤维节收缩，肌肉也随之收缩作功。精选课件137三.肌肉收缩的纤维滑移理论：精选课件28精选课件138精选课件29精选课件139精选课件30第二节Hill方程

与心肌、平滑肌相比，对骨骼肌的研究较为深入，因为有：Hill方程—可描述骨骼肌的力学性质。Hill模型—可描述骨骼肌的功能状态。精选课件140第二节Hill方程精选课件31Hill方程是肌肉力学中最有名的方程，是骨骼肌力学的基础。来源：青蛙的缝匠肌实验描述：骨骼肌在强直状态下快速释放时

张力T和缩短速率V之间的关系。精选课件141Hill方程是肌肉力学中最有名的方程，是骨骼肌力学的实验方法：

一根骨骼肌固定长度为L0，张力为T0，在强直状态下将肌束突然放松到新的长度L，L＜L0，T＜T0。释放后，立即测量缩短速率V=－dL/dt，以及张力T，那么T和V之间的经验关系就是Hill方程。

精选课件142实验方法：精选课件33它的数学表达式为：

（V+b）（T+a）=b（T0+a）式中a、b、T0为三个独立的常数，这些常数都是肌肉的初始长度L0、溶液的温度和成分，钙离子浓度以及药品等因素的函数。

精选课件143它的数学表达式为：精选课件34Hill方程也可写成如下形式:V=b（T0－T）/（T＋a）T=（bT0－aV）/（V＋b）

=a（V0－V）/（V＋b）若T=0，则V达到最大值V0，且

V0=bT0/a精选课件144Hill方程也可写成如下形式:精选课件35精选课件145精选课件36Hill方程的使用条件：

1.骨骼肌

2.强直状态

3.快速释放精选课件146Hill方程的使用条件：精选课件37Hill方程不能描述：

1.肌肉未受刺激，没有主动收缩时的状况。

2.单收缩状态

3.缓慢释放精选课件147精选课件38第三节Hill的三元素模型精选课件148第三节Hill的三元素模型精选课件39收缩元素：它描述激活态下肌肉的力学性质。在静息状态时为零，但受刺激后可缩短，它能够反应粗肌丝与细肌丝相对运动形成的张力，即主动张力部分。并联弹性元：它表示松弛态下肌肉的力学性质，其本构方程可描述被动张力部分。串联弹性元：它表示二种肌丝、横桥、Z盘以及结缔组织本身固有的弹性。精选课件149收缩元素：它描述激活态下肌肉的力学性质。在静息状态时为零，但被动张力：松弛态下（不受刺激），肌肉没有收缩时的张力。主动张力：肌肉受到刺激（不是负载），由于主动收缩产生的张力。精选课件150被动张力：松弛态下（不受刺激），精选课件41Hill模型描述了Hill方程不能描述的状态。Hill模型表明了活的肌肉由三个元素组成，它可以描述一个比较真实的骨骼肌。精选课件151Hill模型描述了Hill方程不能描述的状态。HilHill模型使用条件：

1.主动张力、被动张力可分开，彼此独立，即收缩状态不影响松弛状态。

2.松弛态下的应力很小，可忽略。精选课件152Hill模型使用条件：精选课件43第四节肌肉的张力精选课件153第四节肌肉的张力精选课件44一.肌纤维长度—张力关系

肌纤维被牵拉或缩短时张力的变化主要归因于肌节结构的变化。精选课件154一.肌纤维长度—张力关系精选课件45张力精选课件155张力精选课件46

当肌节处于松弛状态，静息长度（2.0—2.25μm)时，肌肉能产生最大的张力，因为这时粗细肌丝相互重叠得最充分，横桥的数量最多。精选课件156当肌节处于松弛状态，静息长度（2.0精选课件47

如果肌肉被拉长超过了静息长度，张力也逐渐下降。因为此时肌节被拉长，肌丝间的接触少张力会降低。肌节的长度约为3.6μm时，肌丝间几乎没有重叠，所以不能产生主动张力。精选课件157如果肌肉被拉长超过了静息长度，张力也逐渐下降。因为此如果肌纤维的长度过短，张力开始慢慢下降然后迅速降低。因为肌丝过度重叠干扰了横桥的形成。肌节的长度小于1.65μm时，粗肌丝滑到了Z线，这时张力大幅度降低。精选课件158如果肌纤维的长度过短，张力开始慢慢下降然后迅速降低。因为肌丝张力精选课件159张力精选课件50二.负荷-速度关系

肌肉向心缩短或离心收缩延长的速度与恒定的负荷之间存在一定的关系。向心缩短离心收缩等长收缩肌肉缩短，产生关节运动肌肉伸长，使关节运动减慢肌肉不变，保持一定姿势精选课件160二.负荷-速度关系向心缩短离心收缩等长收缩肌肉缩短，肌肉伸长

肌肉向心收缩时缩短的速度与所受外界负荷成反比关系。精选课件161肌肉向心收缩时缩短的速度与所受外界负荷成反当外界负荷为零时，肌肉缩短的速度最快：随着负荷逐渐增加，肌肉缩短的越来越慢；当负荷与肌肉产生的最大张力相等时，肌肉缩短的速度为零，肌肉做等长收缩；如果负荷继续增加，肌肉做离心收缩，负荷越大肌肉伸长越快。精选课件162当外界负荷为零时，肌肉缩短的速度最快：随着负荷逐渐增加，肌肉三.张力与时间的关系

肌肉产生的张力与收缩的之间成正比。收缩的时间越长产生的张力越大，直到达最大张力。精选课件163三.张力与时间的关系肌肉产生的张力与收缩的之间成正比四.骨骼肌结构的影响肌肉由收缩成分即肌节组成，肌节能产生主动张力，收缩成分的排列方式显著影响了肌肉的收缩功能。精选课件164四.骨骼肌结构的影响精选课件55

越多肌节呈串联排列，肌原纤维越长；越多肌节呈并联排列，肌原纤维横截面积就越大；精选课件165越多肌节呈串联排列，肌原纤维越长；精选课件56

肌原纤维这两种基本结构（长或粗）影响肌肉的收缩功能。肌肉能产生的张力与肌原纤维的横截面积大小成正比。如股四头肌。肌肉收缩速度与范围与肌原纤维的长度成正比。如缝匠肌。精选课件166肌原纤维这两种基本结构（长或粗）影响肌肉的收五.疲劳的影响

肌肉收缩和舒张都依赖于ATP的生成。如果肌肉有足够的氧和营养供给分解产生ATP，肌肉就能维持长时间的连续低频率收缩。该收缩频率必须低至使肌肉收缩过程中ATP分解与合成的速率相等。精选课件167五.疲劳的影响精选课件58

如果刺激频率过快，超出了ATP代偿速率，肌肉的收缩反映逐渐减弱最后为零。

精选课件168如果刺激频率过快，超出了ATP代偿速率，肌肉的收缩在持续的刺激下肌肉的张力降低的现象称为肌疲劳。精选课件169在持续的刺激下肌肉的张力降低的现象称为肌疲劳。精选课件60第五节肌腱的力学性质精选课件170第五节肌腱的力学性质精选课件61

肌腱连接肌肉与骨骼，把肌肉的收缩力传至骨骼上，从而使关节运动或保持身体姿势。精选课件171肌腱连接肌肉与骨骼，把肌肉的收缩力传至骨骼上肌腱的另一个功能:

确保肌肉在其两端的附着处之间能够维持最佳的收缩长度，以免过度伸展。精选课件172肌腱的另一个功能:精选课件63一.肌腱的组成高密度的结缔组织，含有大量平行排列的纤维胶原组织。精选课件173一.肌腱的组成精选课件64

组成：

成纤维细胞（20%）细胞外基质（80%）水分（70%）固体物质（30%）:

胶原（75%或以上）基质少量的弹力蛋白精选课件174组成：胶原（75%或以上）精选课件65胶原分子：三条多肽链胶原原纤维：胶原分子交联胶原纤维:精选课件175胶原分子：三条多肽链精选课件66精选课件176精选课件67精选课件177精选课件68精选课件178精选课件69精选课件179精选课件70二.胶原纤维的排列空载荷的胶原纤维呈波浪性有载荷的胶原纤维被拉直精选课件180二.胶原纤维的排列空载荷的胶原纤维呈波浪性有载荷的胶原纤维三.肌腱在骨骼上的附着

由肌腱逐渐转化为骨质的结构变化使组织的机械性能渐渐改变，能减少应力聚集于肌腱-骨骼附着点上。1---肌腱末端2---胶原与纤维软骨混合区3---组织矿化区4---融入密质骨精选课件181三.肌腱在骨骼上的附着由肌腱逐渐转化为骨质的结构变四.生物力学性能：肌腱能承受很强的张力，将肌肉收缩力传至关节，带动关节的运动。在正常和过度负荷下承受张力，当张力过大导致受伤时，受伤的程度与张力的速度与力度有关。

精选课件182四.生物力学性能：精选课件73对肌腱组织做均匀的拉伸实验精选课件183对肌腱组织做均匀的拉伸实验精选课件74肌腱和韧带的生理负荷:

正常活体生理情况下，肌腱和韧带所承受的应力只是它们极限的1/3，一般的应变度大约是2%-5%。精选课件184肌腱和韧带的生理负荷:精选课件75植入应变器研究肌腱（趾伸）：

快步疾走，应变2.6%。速度减慢，应变相对减小。每走一步，肌腱最大应变只维持0.1秒步行时所受最大应力45N，是最大承受应力的1/4。精选课件185植入应变器研究肌腱（趾伸）：精选课件76五.粘弹性：

对应力速度的依赖性。肌腱是粘弹性体，能承受很强的张力，将肌肉收缩力传至关节，带动关节运动，但它也是柔软的组织，能绕着骨骼的外缘改变肌肉拉力方向。精选课件186五.粘弹性：精选课件77应力松弛蠕变例：以脊柱支架改善脊柱侧弯程度，这种疗法利用均匀负载加于脊柱弯曲部分，把该处的软组织拉长。

临床上，可让一个均匀的低负载荷加于软组织，这能将蠕变反应应用于治疗变形的病理。精选课件187应力松弛蠕变例：以脊柱支架改善脊柱侧弯程度，这种疗法利用均匀弹性滞后精选课件188弹性滞后精选课件79肌腱组织最大载荷为5N最大载荷为90N精选课件189肌腱组织最大载荷为5N最大载荷为90N精选课件80六.韧带断裂和肌腱受伤机制韧带精选课件190六.韧带断裂和肌腱受伤机制韧带精选课件81

肌腱附着于肌肉。当肌肉收缩时肌腱承受拉应力，肌肉发挥最大收缩时，肌腱的拉伸应力达到最大。肌肉离心收缩时，肌腱承受的应力会更大。例：快速背曲踝关节，跟腱拉力增大，超过屈服点，跟腱断裂。精选课件191肌腱附着于肌肉。精选课件82高速应力导致跟腱断裂例：马拉松长跑运动员精选课件192高速应力导致跟腱断裂例：马拉松长跑运动员精选课件83七.影响肌腱和韧带力学特性的因素:

成长及老化妊娠和产后活动和制动糖尿病类固醇等精选课件193七.影响肌腱和韧带力学特性的因素:精选课件84第四节心肌的力学性质

心肌和骨骼肌一样，也是横纹肌。因此心肌与骨骼肌在超微结构上相似，收缩的基本机制也是相似的。心肌是在电信号刺激下收缩的。精选课件194第四节心肌的力学性质精选课件85精选课件195精选课件86一.心肌与骨骼肌的不同之处（一）骨骼肌：骨骼肌纤维里线粒体和毛细血管较少。因为骨骼肌可以缺氧。骨骼肌肌纤维平行排列。

心肌：

心肌细胞含有大量的线粒体，毛细血管也较多，大约每一心肌纤维都有一毛细血管供给氧气和营养。心肌不可须臾不足。心肌纤维呈螺旋排列。

精选课件196一.心肌与骨骼肌的不同之处（一）骨骼肌：心肌：精选课件87精选课件197精选课件88心肌与骨骼肌的不同之处（二）心肌一个心脏全部心肌细胞的收缩和松弛是同步的。在通常情况下，心肌张驰节律性很强，不允许挛缩，

骨骼肌：骨骼肌收缩可不必同步。骨骼肌可以挛缩。对其力学性质的研究是在强直状态下进行的。精选课件198心肌与骨骼肌的不同之处（二）心肌骨骼肌：精选课件89心肌与骨骼肌的不同之处（三）骨骼肌骨骼肌松弛态下应力很小，可以忽略。心肌松弛状态下心肌的应力是心脏功能至关重要的因素，不容忽视。因为心博量取决于舒张末期的容积，而舒张末期的容积又取决于舒张状态时心肌的应力—应变关系。

精选课件199心肌与骨骼肌的不同之处（三）骨骼肌心肌精选课件90心肌与骨骼肌的不同之处（四）骨骼肌：

骨骼肌肌节的工作范围则可以很大

。

2.2－3.65μm

心肌：由于存在静息张力，心肌长度的工作范围是非常有限的。2.2－2.6μm精选课件200心肌与骨骼肌的不同之处（四）骨骼肌：心肌：精选课件91

二.未受刺激