Physiologische Querschnittsfläche (PCSA) Bearbeiten

Ein Vorteil von Pennate Muskeln ist, dass mehr Muskeln vorhanden sind Fasern können parallel gepackt werden, wodurch der Muskel mehr Kraft erzeugen kann, obwohl der Faserwinkel zur Wirkrichtung bedeutet, dass die maximale Kraft in dieser Richtung etwas geringer ist als die maximale Kraft in der Faserrichtung. Die Muskelquerschnittsfläche (blaue Linie in Abbildung 1, auch als anatomische Querschnittsfläche oder ACSA bezeichnet) gibt die Anzahl der Muskelfasern im Muskel nicht genau wieder. Eine bessere Schätzung liefert die Gesamtfläche der Querschnitte senkrecht zu den Muskelfasern (grüne Linien in Abbildung 1). Dieses Maß ist als physiologische Querschnittsfläche (PCSA) bekannt und wird üblicherweise durch die folgende Formel berechnet und definiert (eine alternative Definition wird im Hauptartikel bereitgestellt):

PCSA = Muskelvolumen Faserlänge = Muskelmasse ρ ⋅ Faserlänge, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {Muskelvolumen}} \ über {\ text {Faserlänge}}} = {{\ text {Muskelmasse}} \ über {\ rho \ cdot {\ text {Faserlänge}}}},}

wobei ρ die Dichte des Muskels ist:

ρ = Muskelmasse Muskelvolumen. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {Muskelmasse}} \ über {\ text {Muskelvolumen}}}.}

PCSA nimmt mit dem Pennationswinkel und der Muskellänge zu. In einem Pennatmuskel ist PCSA immer größer als ACSA. In einem nicht pennierten Muskel fällt es mit ACSA zusammen.

Beziehung zwischen PCSA und MuskelkraftEdit

Die insgesamt ausgeübte Kraft durch die Fasern entlang ihrer schrägen Richtung ist proportional zu PCSA. Wenn die spezifische Spannung der Muskelfasern bekannt ist (Kraft, die von den Fasern pro Einheit PCSA ausgeübt wird), kann sie wie folgt berechnet werden:

Gesamtkraft = PCSA ⋅ Spezifische Spannung {\ displaystyle {\ text {Gesamtkraft} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Spezifische Spannung}}}

Es kann jedoch nur eine Komponente dieser Kraft verwendet werden, um die Sehne in die gewünschte Richtung zu ziehen. Diese Komponente, die die wahre Muskelkraft (auch Sehnenkraft genannt) ist, wird entlang der Wirkrichtung des Muskels ausgeübt:

Muskelkraft = Gesamtkraft ⋅ cos ⁡ Φ {\ displaystyle {\ text {Muskelkraft} } = {\ text {Gesamtkraft}} \ cdot \ cos \ Phi}

Die andere Komponente, orthogonal zur Wirkrichtung des Muskels (orthogonale Kraft = Gesamtkraft × sinΦ), wird nicht auf die Sehne ausgeübt, sondern drückt einfach den Muskel zusammen, indem er seine Aponeurosen gegeneinander zieht.

Beachten Sie, dass PCSA (und damit die gesamte Faserkraft), obwohl es praktisch praktisch ist, PCSA basierend auf Volumen oder Masse und Faserlänge zu berechnen ist proportional zu PCSA) ist nicht proportional zu Muskelmasse oder Faserlänge allein. Die maximale (tetanische) Kraft einer Muskelfaser hängt nämlich einfach von ihrer Dicke (Querschnittsfläche) und ihrem Typ ab. Es hängt keineswegs nur von seiner Masse oder Länge ab. Wenn beispielsweise die Muskelmasse aufgrund der körperlichen Entwicklung im Kindesalter zunimmt, kann dies nur auf eine Zunahme der Länge der Muskelfasern zurückzuführen sein, ohne dass sich die Faserdicke (PCSA) oder der Fasertyp ändert. In diesem Fall führt eine Zunahme der Masse nicht zu einer Zunahme der Kraft.

Niedrigere Geschwindigkeit der VerkürzungEdit

In einem Pennatmuskel sind die Fasern aufgrund ihrer Anordnung kürzer als Sie wären es, wenn sie von einem Ende des Muskels zum anderen rennen würden. Dies impliziert, dass jede Faser aus einer kleineren Anzahl N von Sarkomeren in Reihe besteht. Darüber hinaus sind die Fasern umso kürzer, je größer der Pennationswinkel ist. Die Geschwindigkeit, mit der sich eine Muskelfaser verkürzen kann, wird teilweise durch die Länge der Muskelfaser (d. H. Durch N) bestimmt. Daher zieht sich ein Muskel mit einem großen Pennationswinkel langsamer zusammen als ein ähnlicher Muskel mit einem kleineren Pennationswinkel.

Übersetzungsverhältnis für ArchitekturEdit

Übersetzungsverhältnis für Architektur Das so genannte anatomische Übersetzungsverhältnis (AGR) ist ein Merkmal des Pennatmuskels, das durch das Verhältnis zwischen der Längsdehnung des Muskels und der Muskelfaserdehnung definiert wird. Es wird manchmal auch als das Verhältnis zwischen Muskelverkürzungsgeschwindigkeit und Faserverkürzungsgeschwindigkeit definiert:

AGR = εx / εf

wobei εx = Längsdehnung (oder Muskelverkürzungsgeschwindigkeit) und & epsi; f ist die Faserdehnung (oder die Faserverkürzungsgeschwindigkeit). Es wurde ursprünglich angenommen, dass sich der Abstand zwischen Aponeurosen während der Kontraktion eines Pennatmuskels nicht änderte, so dass sich die Fasern drehen müssen, wenn sie sich verkürzen. Neuere Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass dies falsch ist und dass der Grad der Faserwinkeländerung unter verschiedenen Belastungsbedingungen variiert. Dieses dynamische Getriebe schaltet automatisch, um entweder maximale Geschwindigkeit bei geringer Last oder maximale Kraft bei hoher Last zu erzeugen.