Fyziologická průřezová plocha (PCSA) Upravit

Jednou výhodou svalů pennate je, že více svalů vlákna mohou být balena paralelně, což umožňuje svalu produkovat více síly, ačkoli úhel vlákna ve směru působení znamená, že maximální síla v tomto směru je o něco menší než maximální síla ve směru vlákna. (modrá čára na obrázku 1, známá také jako oblast anatomického průřezu nebo ACSA) nepředstavuje přesně počet svalových vláken ve svalu. Lepší odhad poskytuje celková plocha průřezů kolmých na svalová vlákna (zelené čáry na obrázku 1). Toto opatření je známé jako fyziologická průřezová plocha (PCSA) a je běžně vypočítáváno a definováno následujícím vzorcem (alternativní definice je uvedena v hlavním článku):

PCSA = svalový objem délka vlákna = svalová hmota ρ ⋅ délka vlákna, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {svalový objem}} \ přes {\ text {délka vlákna}}} = {{\ text {svalová hmota}} \ přes {\ rho \ cdot {\ text {délka vlákna}}}},}

kde ρ je hustota svalu:

ρ = svalová hmota svalový objem. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {svalová hmota}} \ nad {\ text {svalový objem}}}.}

PCSA se zvětšuje s úhlem sklonu a se délkou svalu. V pennate svalu, PCSA je vždy větší než ACSA. V nepeňaženém svalu se shoduje s ACSA.

Vztah mezi PCSA a svalovou silouEdit

Celková vyvíjená síla vlákny podél jejich šikmého směru je úměrná PCSA. Pokud je známé specifické napětí svalových vláken (síla vyvíjená vlákny na jednotku PCSA), lze ji vypočítat takto:

Celková síla = PCSA ⋅ Specifické napětí {\ displaystyle {\ text {Celková síla} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Specifické napětí}}}

K vytažení šlachy v požadovaném směru však lze použít pouze součást této síly. Tato složka, která je skutečnou svalovou silou (také se nazývá síla šlachy), je vyvíjena ve směru působení svalu:

Svalová síla = Celková síla ⋅ cos ⁡ Φ {\ displaystyle {\ text {Svalová síla} } = {\ text {Celková síla}} \ cdot \ cos \ Phi}

Druhá složka, kolmá ke směru působení svalu (Ortogonální síla = Celková síla × sinΦ) není na šlachu vyvíjena, ale jednoduše stlačí sval tím, že přitáhne jeho aponeurózy k sobě.

Všimněte si, že i když je prakticky vhodné vypočítat PCSA na základě objemu nebo hmotnosti a délky vlákna, PCSA (a tedy celková síla vlákna, která je úměrná PCSA) není úměrná samotné svalové hmotě nebo délce vláken. Konkrétně maximální (tetanová) síla svalového vlákna jednoduše závisí na jeho tloušťce (ploše průřezu) a typu. V žádném případě to nezávisí na samotné jeho hmotnosti nebo délce. Například, když se svalová hmota zvyšuje v důsledku fyzického vývoje v dětství, může to být způsobeno pouze zvětšením délky svalových vláken bez změny tloušťky vláken (PCSA) nebo typu vlákna. V takovém případě zvýšení hmotnosti nevede ke zvýšení síly.

Nižší rychlost zkráceníEdit

V pennovém svalu jsou v důsledku jejich uspořádání vlákna kratší než byly by, kdyby běhaly z jednoho konce svalu na druhý. To znamená, že každé vlákno je složeno z menšího počtu N sarkomér v sérii. Čím větší je úhel penationu, tím kratší jsou vlákna.

Rychlost, kterou může svalové vlákno zkrátit, je částečně určena délkou svalového vlákna (tj. N). Sval s velkým úhlem pennace se tedy bude stahovat pomaleji než podobný sval s menším úhlem.

Architectural Gear RatioEdit

Architectural Gear Ratio, also nazývaný anatomický převodový poměr, (AGR) je rys pennate svalu definovaný poměrem mezi podélným napětím svalu a napětím svalových vláken. Někdy se také definuje jako poměr mezi rychlostí zkracování svalů a rychlostí zkracování vláken: kde εx = podélná deformace (nebo rychlost zkracování svalů) AGR = εx / εf

a εf je deformace vláken (nebo rychlost zkracování vláken).

Původně se předpokládalo, že vzdálenost mezi aponeurózami se během kontrakce pennového svalu nezměnila, což vyžaduje, aby se vlákna při zkracování otáčela. Nedávná práce však ukázala, že je to nepravdivé a že stupeň změny úhlu vlákna se mění za různých podmínek zatížení. Toto dynamické ozubení se automaticky posouvá, aby produkovalo buď maximální rychlost při nízkém zatížení, nebo maximální sílu při vysokém zatížení.