Pennattilihakset

Fysiologinen poikkileikkausala (PCSA) Muokkaa

Yksi pennaattilihasten etu on, että enemmän lihaksia kuidut voidaan pakata yhdensuuntaisesti, jolloin lihas voi tuottaa enemmän voimaa, vaikka kuidun kulma toiminnan suuntaan tarkoittaa, että suurin voima siihen suuntaan on hieman pienempi kuin suurin voima kuidun suunnassa. (sininen viiva kuvassa 1, joka tunnetaan myös nimellä anatominen poikkileikkausalue tai ACSA) ei kuvaa tarkasti lihaskuitujen määrää lihaksessa. Paremman arvion antaa lihasten kuituihin kohtisuorien poikkileikkausten kokonaispinta-ala (vihreät viivat kuvassa 1). Tämä mitta tunnetaan fysiologisena poikkileikkausalueena (PCSA), ja se lasketaan ja määritetään yleisesti seuraavalla kaavalla (vaihtoehtoinen määritelmä on pääartikkelissa):

PCSA = lihasten tilavuus kuidun pituus = lihasmassa ρ ⋅ kuidun pituus, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {lihasten tilavuus}} yli {\ text {kuidun pituus}}} = = {{\ text {lihasmassa}} \ yli {\ rho \ cdot {\ text {kuidun pituus}}}}},}

missä ρ on lihaksen tiheys:

ρ = lihasmassan lihasten määrä. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {lihasmassa}} \ yli {\ text {lihasvoima}}}.}

PCSA kasvaa pennation kulman ja lihaksen pituuden mukaan. Pennate-lihaksessa PCSA on aina suurempi kuin ACSA. Muun kuin pennaattilihaksen se on sama kuin ACSA.

PCSA: n ja lihasvoiman suhdeMuokkaa

Kokonaisvoima kuitujen viistosuunnassa on verrannollinen PCSA: han. Jos lihassäikeiden ominaisjännitys on tiedossa (kuitujen aiheuttama voima PCSA-yksikköä kohti), se voidaan laskea seuraavasti:

Kokonaisvoima = PCSA ⋅ Ominaisjännitys {\ displaystyle {\ text {Total force} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Specific voltage}}}}

Kuitenkin vain kyseisen voiman komponenttia voidaan käyttää jänteen vetämiseen haluttuun suuntaan. Tämä komponentti, joka on todellinen lihasvoima (jota kutsutaan myös jänteen voimaksi), kohdistuu lihaksen toimintasuuntaan:

Lihasvoima = Kokonaisvoima ⋅ cos ⁡ Φ {\ displaystyle {\ text {Lihasvoima} } = {\ text {Total force}} \ cdot \ cos \ Phi}

Muita komponentteja, kohtisuorassa lihaksen toiminnan suuntaan (Ortogonaalinen voima = Kokonaisvoima × sinΦ), ei kohdisteta jänteeseen, mutta yksinkertaisesti puristaa lihaksia vetämällä sen aponeurooseja toisiaan kohti.

Huomaa, että vaikka PCSA on käytännössä kätevä laskea tilavuuden, massan ja kuidun pituuden perusteella, PCSA (ja siten koko kuituvoima, joka on verrannollinen PCSA: han) ei ole verrannollinen pelkästään lihasmassaan tai kuidun pituuteen. Lihaksen suurin (tetaninen) voima riippuu yksinkertaisesti sen paksuudesta (poikkileikkauspinta-ala) ja tyypistä. Se ei missään tapauksessa riipu pelkästään sen massasta tai pituudesta. Esimerkiksi kun lihasmassa kasvaa fyysisen kehityksen vuoksi lapsuuden aikana, tämä voi johtua vain lihassyiden pituuden kasvusta ilman, että kuidun paksuus (PCSA) tai kuidutyyppi muuttuisi. Tällöin massan kasvu ei lisää voimaa.

Lyhentämisen pienempi nopeusMuokkaa

Pennate-lihaksessa niiden järjestelyn seurauksena kuidut ovat lyhyempiä kuin ne olisivat, jos he juoksisivat lihaksen toisesta päästä toiseen. Tämä tarkoittaa, että jokainen kuitu koostuu pienemmästä määrästä N saromeereja sarjassa. Lisäksi mitä suurempi pennation kulma on, sitä lyhyemmät kuidut ovat.

Nopeus, jolla lihaskuitu voi lyhentyä, määräytyy osittain lihass kuidun pituuden (ts. N) avulla. Siten lihas, jolla on suuri vetokulma, supistuu hitaammin kuin vastaava lihas, jolla on pienempi kulma.

Architectural gear ratioEdit

Arkkitehtoninen välityssuhde, myös kutsutaan anatomiseksi välityssuhteeksi (AGR) on piirikortti lihakselle, joka määritetään lihaksen pituussuuntaisen rasituksen ja lihaskudoksen rasituksen suhteen. Se määritetään joskus myös lihasten lyhentämisen nopeuden ja kuidun lyhentämisen nopeuden välisenä suhteena:

AGR = εx / εf

missä εx = pitkittäinen rasitus (tai lihaksen lyhentämisen nopeus) ja εf on kuitukanta (tai kuidun lyhentämisnopeus).

Alun perin ajateltiin, että aponeuroosien välinen etäisyys ei muuttunut pennaattilihaksen supistumisen aikana, mikä vaati kuitujen kiertymistä lyhentyessään. Viimeaikainen työ on kuitenkin osoittanut, että tämä on väärä ja että kuidun kulman muutosaste vaihtelee erilaisissa kuormitusolosuhteissa. Tämä dynaaminen vaihteisto vaihtuu automaattisesti, jotta saadaan aikaan joko suurin nopeus pienillä kuormilla tai suurin voima suurilla kuormilla.