Biomeccanica - Appunti (esclusa la parte di fisica)

MUSCOLI SCHELETRICI

I muscoli scheletrici sono organi formati da una parte contrattile (VENTRE) e

dai tendini, con i quali si inseriscono sulle ossa.

Gli elementi cellulari che costituiscono il MUSCOLO SCHELETRICO, prendono il

nome di fibre muscolare. Ogni fibra è circondata da un sottile strato di

tess.connettivo lasso detto ENDOMISIO, che contiene capillari sanguigni e

fibre nervose. L’ENDOMISIO separa le varie FIBRE (cellule) MUSCOLARI e

costituisce la sede degli scambi metabolici con il sangue.

Più fibre si raccolgono a formare un FASCETTO MUSCOLARE, avvolto da uno

strato di connettivo detto PERIMISIO. L’intero MUSCOLO è ricoperto da una

guaina connettivale ricca di fibre elastiche che riveste la superficie del

muscolo e viene detta EPIMISIO.

La sua fisiologia e dimensione, si modifica rapidamente durante l’infanzia

e raggiunge il massimo tra i 20 e 30 anni di età e dopo, gradualmente,

perde, con gli anni, la sua capacità funzionale.

TENDINE

Sono di colore biancastro, hanno forma di cordone e la sue dimensioni variano

nei diversi muscoli.

Sono formati internamente da tess.connettivo fibroso, costituito da fibre di

collagene parallele tra loro e da fibroblasti che prendono il nome di tenociti.

Esternamente i tendini sono avvolti da una lamina connettivale, detta guaina

peritendinea esterna, rivestita in superficie da un sottile strato di connettivo

lasso, il perite nonio, il quale aderendo alle strutture vicine, facilita il

movimento del tendine. Sempre dalla guaina peritendinea esterna si

dipartano, penetrando nel tendine, sottili sepimenti ( setti fibrotici di natura

lasso) i quali andranno a circondare i gruppi di fibre di collagene e

connettivale

tenociti, costituendo la guaina peritendinea interna.

Giunzione muscolo-tendinea

L’endomisio, perimisio e epimisio si fondono tra loro e si continuano nel

tess.connettivo fibroso del tendine. Il sarcolemma della fibra muscolare, in

corrispondenza della giunzione con il tendine, presenta delle introflessioni nelle

quali penetrano le fibre di collagene del tendine, che vanno a connettersi

saldamente al sarcolemma attraverso micro fibrille giunzionali. La guaina

peritendinea esterna del tendine, si continua con il connettivo del muscolo

(PERIMISIO).

In questo modo, quando le fibre muscolari contratte tirano le guaine del

tess.connettivo, trasmettono la forza alle ossa, che vengono spostate.

Giunzione osso-tendinea

In prossimità della giunzione con il segmento osseo, la guaina peritendinea

esterna, si continua con il PERIOSTIO.

FORZA MUSCOLARE

È influenzata dalle dimensione e struttura del muscolo. In particolar modo

essa è influenzata da diversi fattori come:

Spessore muscolo (circonferenza)

• Età (diminuisce con l’età)

• Disposizione delle FIBRE MUSCOLARI  L’azione che ciascun muscolo

• svolge dipende (in parte) proprio dalla disposizione delle fibre.

In base alla disposizione delle fibre m., possiamo distinguere:

M. a fibre CIRCOLARI (sfintere)  esemp. i muscoli circolari

o come lo sfintere anale, i quali presentano delle fibre che si

dispongono a circondare un’apertura, regolandone il diametro.

M. a fibre PARALLELE (img.pag.53 anatomia II)  sono in genere

o lunghi e sottili, sviluppano una forza di contrazione piuttosto

bassa, ma rispetto ai m.pennati presentano una disposizione tale

da consentire l’accorciamento di tutto il muscolo,

determinando anche movimenti di grande ampiezza e velocità

di contrazione maggiore. Si distinguono in:

Quadrilateri (esemp.pronatore quadrato)

 Nastriformi: (esemp.muscolo retto addome)

 Fusiformi: (esemp.muscolo brachiale)



Nella maggior parte dei m. fibre parallele, ci sono delle fibre che

non si estendono x tutta la lunghezza del muscolo, ma

terminano in qualche parte del ventre muscolare. Queste

fibre hanno una funzione strutturale che provvedono a formare

interconnessioni con le fibre vicine in molti punti,

consentendo la distribuzione di tensione quando la fibra

viene stimolata.

Vedi DIAPO 6  m. a fibre parallele con una LUNGHEZZA minore ma

con una SUP.TRASVERSA maggiore (B), sviluppano, rispetto ad un

m. fibre parallele con LUNGHEZZA maggiore e SUP.TRASVERSA

minore:

maggiore forza, in seguito alla presenza di più fibre

 disposte in parallelo piuttosto che in serie (DIAPO 7 lez.9).

Minore velocità (DIAPO 8 lez.9)

 Minore range di movimento, in seguito alle fibre più

 corte.

Uguale picco di potenza (DIAPO 9 lez.9)



M. a fibre OBLIQUE (img.pag.53 anatomia II)  permettono di

o sviluppare forze di contrazione elevate ma in genere

determinano movimenti di ampiezza minore rispetto ai muscoli

a fibre parallele, x il fatto di avere delle fibre più corte.

Possono essere a forma (img.pag.53 anatomia II):

Triangolare (esemp. grande pettorale)

• Pennata (img.pag.53 anatomia II) costituiscono la maggior

• parte dei m.scheletrici:

Uni pennati (esemp. estensore lungo dita): fibre m.

o disposte obliquamente su un solo lato del tendine.

Bipennati (esemp. flessore pollice): fibre m. disposte

o obliquamente sui 2 lati del tendine.

Circumpennati (esemp. tibiale anteriore): tendine

o centrale sul quale si inseriscono a 360° le fibre m.

Multi pennato (esemp. deltoide): composti da

o numerosi tendini sui quali si estendono obliquamente le

fibre m.

Ogni fibra di un muscolo pennato si inserisce in uno o più tendini,

ma alcune fibre si estendono x tutta la lunghezza del m.

Inoltre in un muscolo pennato si possono avere fibre che si

inseriscono nei tendini con angoli diversi.

Forza in relazione alla PENNAZIONE

L’ANGOLO PENNAZIONE definisce l’angolo compreso tra la fibra

muscolare e la linea d’azione del muscolo, cioè l’asse su cui si genera la

forza. L’angolo di pennazione è sempre compreso tra 0 - 30° e tende ad

aumentare con il movimento; quando l’angolo supera i 60°, la quantità di F

trasferita al tendine è meno della metà della F effettivamente prodotta

dalle fibre musc.. La F delle FIBRE MUSCOLARI PENNATE TRASMESSE AL

TENDINE è rappresentata dalla forza stessa moltiplicata per il coseno

dell’angolo di pennazione.

Se la fibra muscolare è PARALLELA all’asse che genera la forza (come avviene

ad esempio nei

muscoli lunghi fusiformi) l’angolo di pennazione è pari a 0 e il coseno

dell’angolo = 1.

Quindi tutta la forza viene trasmessa efficacemente ed effettivamente

sull’asse di trazione del

tendine.

Se la fibra muscolare è orientata OBLIQUAMENTE all’asse che genera la forza

(come nei muscoli

pennati), l’angolo di pennazione > 0 e il suo coseno < 1.

Quindi solo una parte della forza della fibra muscolare è trasmessa al

tendine.

Nei muscoli pennati la forza trasmessa al tendine sarà minore della somma

delle forze sviluppate dalle singole fibre muscolari e in generale rappresenta il

90% della forza effettiva.

Da quanto esposto in precedenza, la pennazione potrebbe risultare come

una perdita di forza rispetto alla forza generata da un muscolo

fusiforme. In realtà:

la pennazione è un eccellente sistema per concentrare in poco spazio

un grande numero di elementi contrattili lungo il tendine. I muscoli

pennati presentano, infatti, a parità di spazio, una maggior

concentrazione di fibre rispetto ai muscoli fusiformi, proprio per

effetto dell’angolazione rispetto al tendine.

Come valutare la F di un muscolo: ACSA e PCSA –Sezione Trasversa

Anatomica e Sezione Trasversa Fisiologica  Per valutare la forza

potenziale di un muscolo si misura la

sezione trasversa anatomica (ACSA), ovvero il punto medio in cui

normalmente il diametro è più largo. Questo è possibile soprattutto nei M.

FIBRE PARALLELE.

Per quanto riguarda i M.PENNATI, visto l’obliquità delle loro fibre, non è

possibile verificare con un’unica misurazione il diametro del muscolo. Si fa

pertanto ricorso alla  non è una vera

sezione trasversa fisiologica (PCSA= )

Physiological Cross Section Area

sezione trasversale del muscolo, ma è ottenuta sommando la lunghezza

delle linee che tagliano perpendicolarmente le fibre di un muscolo. Per

sapere la FORZA di tale muscolo, si moltiplica il risultato ottenuto per lo

spessore medio del muscolo (ottenuto valutando la sua ACSA, cioè la

sezione anatomica): F = F x ACSA

m.pennato PCSA

Possiamo quindi dire che la PCSA è direttamente proporzionale alla

F m.pennato

La PCSA è maggiore nel M.PENNATO rispetto alla ACSA di quello a

FIBRE PARALLELE  Questo è un altro aspetto che giustifica la maggior

espressione di F del M.PENNATO rispetto a quello a FIBRE PARALLELE.

Al contrario, un muscolo con una maggior ACSA sviluppa una F maggiore

rispetto ad un muscolo con PCSA minore.

Riepilogando….

possiamo riassumere il concetto dicendo che, un M.PENNATO presenta una

minore forza trasmessa al tendine rispetto ad un M.FUSIFORME,

tuttavia la sua forza reale è comunque superiore perché:

il M.PENNATO ha una maggior concentrazione del numero di fibre

 la PCSA del PENNATO è più grande rispetto alla ACSA del

 fusiforme

il PENNATO presenta un maggior numero di elementi contrattili

 (sarcomeri) disposti in parallelo (uno a fianco dell’altro)

piuttosto che in serie (uno dietro l’altro).

Velocità in relazione PENNAZIONE

La VELOCITA’ di accorciamento tende a diminuire con l’aumento

dell’angolo di pennazione. Di conseguenza i M.FIBRE PARALLELE

presenteranno una velocità di accorciamento maggiore rispetto ai M.FIBRE

OBLIQUE (DIAPO 12 lez.9).

È stato trovato che nei VELOCITSTI  i muscoli delle gambe hanno angoli di

pennazione minori rispetto ai MARATONETI. L'angolo di pennazione

minore favorisce una maggiore velocità di accorciamento e quindi una velocità

di esecuzione di corsa maggiore.

POTENZA MUSCOLO  dipende dal num.tot. di fibre in esso contenuti.

TENSIONE  La si definisce come la F esercitata dal muscolo su di una

sezione: 2

Fmuscolo/A sezione (N/m )

le FORZE ESTERNE che agiscono sul corpo sono contrastate da FORZE

INTERNE e causano deformazione del corpo.

La tensione che il muscolo sviluppa durante la contrazione dipende dalla

lunghezza a cui si trovano le fibre muscolari quando inizia la

contrazione.

La tensione sviluppata da un muscolo prende il nome di TENSIONE TOTALE

(diapo 11 l.11) in quando è data dalla somma di 2 tipologie di tensione:

tensione ATTIVA  tensione generata dal muscolo quando si contrae. La

• MAX TENSIONE ATTIVA viene ad essere sviluppata quando il muscolo

vi