Anatomie und Physiologie (Fach) / Muskelmechanik (Lektion)

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VL Henry Schulz

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  • Kraftentfaltung in Abhängigkeit von der Ausgangslage der Muskulatur - Graph (x: Sarkomerlänge (1,5-3,5 μm, y: %Fmax): fängt bei 50% an steigt bis 100, Plateau bei 2μm, dann fällt es stetig bis 0% - Anstieg: Überlappung Myosin- & Aktinfilamenten, nicht alle Aktomyosinreaktionen sind mehr möglich (unter 1,3 μm stoßen Myosinfilamente gegen Z-Streifen) - Plateau: optimale Sarkomerlänge (alle Aktomyosin-Reaktionsstellen werden ausgenutzt) - Abstieg: Myosinfilament wird aus Aktinfäden gezogen (Reaktionsstellen nehmen ab) - 0%: bei >3,5μm sind Filamentreihen auseinandergezogen (Muskel ist überdehnt-keine Kraft)
  • Kraft-Muskellängen-Diagramm - Kontraktion kann zu Kraftentwicklung bei Verkürzung, Verlängerung oder Konstanz führen - Graph (x: Länge, y: Kraft) - von x-Achse in grad:     -> 60: exzentrisch     -> 90: statisch     -> 135: konzentrisch
  • Kontraktionsformen - Isometrisch - Isotonisch - Auxotonische - Unterstützungs - Anschlags
  • Isometrische Kontraktion - Muskelenden sind fest - keine Verschiebung/Verkürzung der kontraktilen Myofibrillen - nur Kraft-/Spannungsänderung
  • Isotonische Kontraktion - Muskel verkürzt sich ohne Kraftänderung - Bsp: Belastungen mit einem frei zu hebendem Gewicht
  • Auxotonische Kontraktion - Muskellängen- & Spannungsänderung - bei fast allen Körperbewegungen
  • Unterstützungskontraktion - iosmetrische Kontraktion, dann auxotone Kontraktion - Bsp Gewichtheben
  • Anschlagskontraktion - auxotone Kontraktion, dann iosmetrische Kontraktion - Bsp Pressschlag beim Fußball/ Boxschlag gegen fixierten Boxsack
  • Arbeitsbedingungen der Muskulatur - statische Haltearbeit (isometrische Kontraktionsform):     -> Bsp. Kreuzhand an Ringen     -> wegenfehlender Verkürzung physikalisch keine Arbeit     -> schnelle Ermüdung bei <15%/ >50% der max Kraft (Durchblutungsstop) - dynamische Arbeit (auxotonische):    -> azyklisch (Sprung, Stoß, wurf)    -> zyklisch (Laufen, Schwimmen)    -> dynamisch pos-konzentrisch (Anheben von Gewichten)    -> dynamisch neg-exzentrisch (Absetzen Gewicht) - dynamische Arbeit (isokinetisch):    -> mit Apparatur Winkelgeschwindigkeit konstant halten
  • Durchblutung der Muskulatur in Abhängigkeit der Muskelkraft - Graph: (x:Haltekraft der Maximalkraft %, y: max Haltezeit(bis 10 min))   -> exponentieller Abfall von 10 min(große Muskelweite) zu 0 min (kleine Größe)   -> <15% volle Durchblutung   -> >50% Durchblutungsstopp
  • Mechanische Eigenschaften des Muskels - durch einwirkende Kräfte mehr als 150% gedehnt werden (ohne Schaden) - Erst durch geringe Kraft starke Verlängerung, dann immer größere Kräfte zur Dehnung - Modell: elastische & plastische Elemente sind parallel & hintereinandergeschaltet    -> elastisch: Sehnen, Bindegewebe zwischen Muskeln, Sarkolemm, Titin (im Sarkomer)    -> plastisch: Myofibrillen (kein Gegenstand gegen Kräfte, Verformungsrückstand bei ausbleibender Kraft)
  • Beziehung zwischen Verkürzungsgeschwindigkeit & Kraft - Verkürzungsgeschwindigkeit (bis zu 10m/s): anhängig von mechanischen Belastung    -> minimale Last: maximal    -> hängt von Zahl der verfügbaren Querbrücken im Sarkomer ab    -> ergibt eine muskelspezifische nichtlineare Verkürzung vs Kraft Hyperbel - maximale Leistung (P =F*v) bei 33% der max Belastung
  • Messung der Muskelkraft - F= m*a - Dynamometer = Kraftmessgerät (Federwaage, Piezoelemente) - Muskelkraft führt zu Rotationen um Gelenkachsen -> Messung von Drehmomenten    -> Drehmoment = F*Hebelarm(m) - am Hebel herrscht Gleichgewicht, wenn angreifende Drehmomente = 0
  • Unterarm als einarmiger Hebel g* l1 (Lastarm) = F* l2(Kraftarm) Bsp  Unterarm: Lastarm, ABstand Drehpunkt(Gelenk) zur Haut: Kraftarm
  • Änderung der Drehmomente bei der Beugung im Ellbogengelenk - M. biceps brachii verkürzt sich bei konstanter Last - kleine Muskelverkürzung -> großer Bewegungsausschlag der Last - bei Beugung ist Lastarm kürzer -> Drehmoment der Last wird kleiner, der Kraft größer
  • Messung der Muskelkraft Bsp Muskelkraft des Oberschenkels:     Kraftarm von Kniegelenk nach außen = 0,05m     Unterschenkelknochen (tibia) = 0,4m     gemessene Kraft in Richtung 90° zu Wade = 200 N     Fm * 0,05 N = Fgemessen * 0,4m     -> Fm = 1600 N
  • Kraftanstiegskurve - Schnellkraftindex = Fmax/tmax - Startkraft = F30 - Explosivkraft = ΔF/Δt  - Graph (x: Zeit, y: Fmax%): Leichte S-Kurve
  • Maximalkraft - Kraft, die ein Muskel/ Muskelgruppe willkürlich gegnüber einem Widerstand entwickeln kann - isometrisch/dynamisch
  • Absolutkraft - Kraft, die ein Muskel bei maximaler elektrischer Reizung der zugehörigen NERVEN entwickeln kann - 30-40% hoher als Maximalkraft
  • Kraftdefizit - Differenz Absolut - Maximalkraft - bei Arm größer als bei Beinmuskulatur - bei Trainierten kleiner (Trainingsreserve) - von Psyche abhängig (Bouchard)
  • Schnellkraft - Fähigkeit des neuromuskulären Systems einen möglichst großen Kraftstoss(Impuls) in Zeit zu produzieren - Bsp Kugelstoßen F*t = m*a*t = m*v ->Stoßweite
  • Explosivkraft - größte Kraftzunahme pro Zeiteinheit - entspricht steilsten Anstieg der Kraft-Zeit-Kurve
  • Startkraft - der nach 30 ms aktualisierte Kraftwert
  • Kraftausdauer - Zeit, über die Kraftentwicklung statisch/dynamisch, zyklisch/azyklisch, bei möglichst geringem Abfall der Kraftwerte aufrechterhalten werden kann

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