Fysiologisk tverrsnittsareal (PCSA) Rediger
En fordel med pennatmuskulatur er at flere muskler fibre kan pakkes parallelt, slik at muskelen kan produsere mer kraft, selv om fibervinkelen til virkningsretningen betyr at den maksimale kraften i den retningen er noe mindre enn den maksimale kraften i fiberretningen. (blå linje i figur 1, også kjent som anatomisk tverrsnittsareal, eller ACSA) representerer ikke nøyaktig antall muskelfibre i muskelen. Et bedre estimat er gitt av det totale arealet av tverrsnittene vinkelrett på muskelfibrene (grønne linjer i figur 1). Dette tiltaket er kjent som det fysiologiske tverrsnittsarealet (PCSA), og beregnes ofte og defineres av følgende formel (en alternativ definisjon er gitt i hovedartikkelen):
PCSA = muskelvolum fiberlengde = muskelmasse ρ ⋅ fiberlengde, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {muskelvolum}} \ over {\ text {fiberlengde}}} = {{\ text {muskelmasse}} \ over {\ rho \ cdot {\ text {fiberlengde}}}},}
der ρ er tettheten til muskelen:
ρ = muskelmasse muskelmengde. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {muskelmasse}} \ over {\ text {muskelvolum}}}.}
PCSA øker med pennasjonsvinkel, og med muskellengde. I en pennatmuskel er PCSA alltid større enn ACSA. I en ikke-pennat muskel faller den sammen med ACSA.
Forholdet mellom PCSA og muskelkraftEdit
Den totale kraften som utøves av fibrene langs skrå retning er proporsjonal med PCSA. Hvis den spesifikke spenningen til muskelfibrene er kjent (kraft som utøves av fibrene per PCSA-enhet), kan den beregnes som følger:
Total kraft = PCSA ⋅ Spesifikk spenning {\ displaystyle {\ text {Total force} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Spesifikk spenning}}}
Imidlertid kan bare en komponent av den kraften brukes til å trekke senen i ønsket retning. Denne komponenten, som er den sanne muskelkraften (også kalt senekraft), utøves i retning av muskelens handlingsretning:
Muskelkraft = Total kraft ⋅ cos Φ {\ displaystyle {\ text {Muscle force} } = {\ text {Total kraft}} \ cdot \ cos \ Phi}
Den andre komponenten, ortogonal i retning av muskelens virkningsretning (Orthogonal force = Total force × sinΦ) utøves ikke på senen, men bare klemmer muskelen ved å trekke aponeurosen mot hverandre.
Legg merke til at selv om det er praktisk å beregne PCSA basert på volum eller masse og fiberlengde, PCSA (og derfor den totale fiberkraften, som er proporsjonal med PCSA) er ikke proporsjonal med muskelmasse eller fiberlengde alene. Den maksimale (tetaniske) kraften til en muskelfiber avhenger nemlig ganske enkelt av dens tykkelse (tverrsnittsareal) og type. På ingen måte avhenger det av massen eller lengden alene. For eksempel når muskelmasse øker på grunn av fysisk utvikling i barndommen, kan dette bare skyldes en økning i lengden på muskelfibrene, uten endring i fibertykkelse (PCSA) eller fibertype. I dette tilfellet gir ikke en økning i masse en økning i kraft.
Lavere hastighet på shorteningEdit
I en pennatmuskel, som en konsekvens av deres arrangement, er fibrene kortere enn det ville de gjort hvis de løp fra den ene enden av muskelen til den andre. Dette innebærer at hver fiber består av et mindre antall N sarkomerer i serie. Dessuten, jo større pennasjonsvinkelen er, desto kortere er fibrene.
Hastigheten som en muskelfiber kan forkorte, bestemmes delvis av muskelfiberens lengde (dvs. av N). Dermed vil en muskel med stor pennasjonsvinkel trekke seg langsommere enn en lignende muskel med en mindre pennasjonsvinkel.
Figur 2 Arkitektonisk girforhold
Arkitektonisk girforholdEdit
Arkitektonisk girforhold, også kalt anatomisk girforhold, (AGR) er et trekk ved pennatmuskulatur definert av forholdet mellom den langsgående belastningen av muskelen og muskelfiberstammen. Noen ganger er det også definert som forholdet mellom muskel-kortere hastighet og fiber-kortere hastighet:
AGR = εx / εf
der εx = langsgående belastning (eller muskel-kortere hastighet) og εf er fiberstamme (eller fiberforkortende hastighet).
Det ble opprinnelig antatt at avstanden mellom aponeuroser ikke endret seg under sammentrekningen av en pennatmuskel, og dermed krevde fibrene å rotere når de forkorter. Nyere arbeid har imidlertid vist at dette er falskt, og at graden av fibervinkelendring varierer under forskjellige belastningsforhold. Denne dynamiske giringen skifter automatisk for å produsere enten maksimal hastighet under lave belastninger eller maksimal kraft under høye belastninger.