Скелетные мышцы имеют форму: Скелетные мышцы имеют форму : А)Лентовидную Б)Веретеновидную В)Шаровидную Г)Круговую

Скелетные мышцы — Skeletal muscle

Один из трех основных типов мышц

Скелетная мышца (также называемая поперечно-полосатой мышцей — хотя сердечная мышца также имеет поперечно-полосатую форму) — это один из трех основных типов мышц , другие — это сердечная мышца и гладкая мышца . Это форма поперечно-полосатой мышечной ткани, которая находится под произвольным контролем соматической нервной системы . Большинство скелетных мышц прикреплены к костям пучками коллагеновых волокон, известных как сухожилия .

Скелетная мышца состоит из множества пучков мышечных пучков мышечных клеток, известных как мышечные волокна. Волокна и мышцы окружены слоями соединительной ткани, называемыми фасциями . Мышечные волокна образуются в результате слияния миобластов развития в процессе, известном как миогенез . Мышечные волокна имеют цилиндрическую форму и имеют более одного ядра . У них также есть несколько митохондрий для удовлетворения энергетических потребностей.

Мышечные волокна, в свою очередь, состоят из миофибрилл . Миофибриллы состоят из актиновых и миозиновых нитей, повторяющихся в единицах, называемых саркомерами , которые являются основными функциональными единицами мышечного волокна. Саркомер отвечает за поперечнополосатый вид скелетных мышц и образует основной механизм, необходимый для сокращения мышц .

Скелетные мышцы

Соединительная ткань присутствует во всех мышцах в виде фасции . Каждую мышцу окружает слой соединительной ткани, известный как эпимизий ; Каждый пучок окружен слоем, называемым перимизием , а каждое мышечное волокно — слоем соединительной ткани, называемым эндомизием .

Мышечные волокна

Мышечные волокна — это отдельные сократительные клетки внутри мышцы. Одна мышца, такая как двуглавая мышца плеча, содержит множество мышечных волокон.

Другая группа клеток, миосателлитные клетки, находятся между базальной мембраной и сарколеммой мышечных волокон. Эти клетки обычно находятся в состоянии покоя, но могут быть активированы упражнениями или патологией, чтобы предоставить дополнительные миоядра для роста или восстановления мышц.

Разработка

Отдельные мышечные волокна образуются в процессе развития в результате слияния нескольких недифференцированных незрелых клеток, известных как миобласты, в длинные цилиндрические многоядерные клетки. Дифференциация в это состояние в основном завершается до рождения, после чего клетки продолжают увеличиваться в размерах.

Микроанатомия

Скелетные мышцы демонстрируют характерный рисунок полос при просмотре под микроскопом из-за расположения цитоскелетных элементов в цитоплазме мышечных волокон. Основными цитоплазматическими белками являются миозин и актин (также известные как «толстые» и «тонкие» филаменты соответственно), которые расположены в повторяющейся единице, называемой саркомером . Взаимодействие миозина и актина отвечает за сокращение мышц.

Каждая отдельная органелла и макромолекула мышечного волокна устроена так, чтобы обеспечивать выполнение желаемых функций. Клеточная мембрана называется сарколеммой с цитоплазмой , известной как саркоплазмы . В саркоплазме находятся миофибриллы . Миофибриллы представляют собой длинные пучки белков диаметром около 1 микрометра, каждый из которых содержит миофиламенты. К внутренней части сарколеммы прижаты необычные уплощенные миоядра. Между миофибриллами расположены митохондрии .

Хотя мышечное волокно не имеет гладких эндоплазматических цистерн, оно содержит саркоплазматический ретикулум . Саркоплазматический ретикулум окружает миофибриллы и содержит запас ионов кальция, необходимых для сокращения мышц. Периодически у него появляются расширенные концевые мешочки, известные как терминальные цистерны . Они пересекают мышечные волокна с одной стороны на другую. Между двумя терминальными цистернами находится трубчатая складка, называемая поперечным канальцем (Т-канальцем). Т-канальцы — это пути для потенциалов действия, которые сигнализируют саркоплазматическому ретикулуму о высвобождении кальция, вызывая сокращение мышц. Вместе две терминальные цистерны и поперечный каналец образуют триаду .

Расположение мышечных волокон

Архитектура мышц относится к расположению мышечных волокон относительно оси создания силы мышцы. Эта ось представляет собой гипотетическую линию от начала мышцы до прикрепления. Для некоторых продольных мышц, таких как двуглавая мышца плеча , это относительно простая концепция. Для других, таких как прямая мышца бедра или дельтовидная мышца , все усложняется. В то время как мышечные волокна пучка лежат параллельно друг другу, сами пучки могут различаться по своему отношению друг к другу и к своим сухожилиям. Различные механизмы волокна производят широкие категории скелетных мышц архитектур , включая продольный, пеннатный , unipennate , bipennate и multipennate . Из-за этой разной архитектуры напряжение, которое мышца может создавать между своими сухожилиями, зависит не только от размера и типа волокон.

Продольная архитектура

Пучки продольно расположенных, параллельных или веретенообразных мышц проходят параллельно оси генерирования силы, таким образом, эти мышцы в целом функционируют подобно одному большому мышечному волокну. Существуют вариации, и разные термины часто используются более конкретно. Например, веретенообразная форма относится к продольной архитектуре с расширенным мышечным животом ( двуглавая мышца ), а параллельная может относиться к более ленточной продольной архитектуре ( прямая мышца живота ). Менее распространенным примером может быть круговая мышца, такая как orbicularis oculi , волокна которой расположены продольно, но образуют круг от начала до места прикрепления.

Однородная архитектура

Все волокна одноплодных мышц ориентированы под одним и тем же (но ненулевым) углом по отношению к оси генерации силы. Этот угол снижает эффективную силу любого отдельного волокна, поскольку оно эффективно вытягивается вне оси. Однако из-за этого угла большее количество волокон может быть упаковано в один и тот же объем мышц, увеличивая физиологическую площадь поперечного сечения (PCSA). Этот эффект известен как упаковка волокна, и — с точки зрения генерации силы — он более чем преодолевает потерю эффективности внеосевой ориентации. Компромисс заключается в общей скорости сокращения мышц и в общем движении. Общая скорость укорочения мышц снижается по сравнению со скоростью укорочения волокон, как и общее расстояние укорочения. Все эти эффекты масштабируются в зависимости от угла перистости; большие углы приводят к большей силе из-за увеличенной упаковки волокна и PCSA, но с большими потерями в скорости укорачивания и отклонении. В широкой латеральной является примером unipennate архитектуры.

Многопользовательские архитектуры

Волокна в многоплодных мышцах расположены под разными углами по отношению к оси генерации силы и представляют собой наиболее общую и наиболее распространенную архитектуру. В эту категорию попадают несколько ориентаций волокон; двуплодные, конвергентные и многоплодные. Хотя определение PCSA становится более трудным в этих мышечных архитектурах, применяются те же компромиссы, что и перечисленные выше.

Бипеннатные структуры представляют собой, по существу, буквы «V» волокон, уложенных друг на друга, например, в прямой мышце бедра .

Сходящиеся конструкции имеют треугольную или веерную форму, с широким началом и более узкими вставками. Широкий диапазон углов перистости в этой архитектуре может фактически обеспечивать выполнение множества функций. Например, трапециевидная мышца, прототип сходящейся мышцы, может помочь как при подъеме, так и при депрессии плеча.

Множественные аранжировки не ограничиваются конкретным расположением, но — при конкретном использовании — обычно относятся к тому, что по существу является комбинацией двупенатных или монопородных расположений со сходящимися аранжировками. Примером такой архитектуры может быть дельтовидная мышца человека .

Типы мышц по действию

Многие мышцы названы по их действию. Это включает:

Сгибатель и разгибатель ; отводящий и приводящий ; леватор и депрессор ; супинатор и пронатор ; сфинктерные , тензорные и вращающие мышцы.

Сгибателей мышц уменьшает угол переднего на стыке; разгибателей увеличивает передний угол в суставе.

Похититель перемещает кость от средней линии;

Поднимающий поднимает структуру; депрессорные перемещает структуру вниз.

Супинатор поворачивает ладонь руки вверх; пронатор поворачивается ладонью вниз.

Сфинктера уменьшает размер отверстия; тензор напрягается часть тела; ротатор поворачивает кость вокруг своей оси.

Функция

Клеточная физиология и сокращение

В дополнение к компонентам актина и миозина, которые составляют саркомер , волокна скелетных мышц также содержат два других важных регуляторных белка, тропонин и тропомиозин , которые необходимы для сокращения мышц. Эти белки связаны с актином и взаимодействуют, чтобы предотвратить его взаимодействие с миозином. Каркасные мышечные клетки являются возбудимыми и подвержены деполяризациям по нейротрансмиттер ацетилхолин , выпущенный в нервно — мышечном соединении с помощью моторных нейронов .

Как только клетка достаточно стимулирована, саркоплазматический ретикулум клетки высвобождает ионный кальций (Ca ²⁺ ), который затем взаимодействует с регуляторным белком тропонином. Связанный с кальцием тропонин претерпевает конформационные изменения, которые приводят к перемещению тропомиозина, впоследствии обнажая миозин-связывающие сайты на актине. Это позволяет миозину и актину, зависимому от АТФ, переключаться между мостиками и сокращать мышцы.

Физика

Сила мышц пропорциональна площади физиологического поперечного сечения (PCSA), а скорость мышц пропорциональна длине мышечных волокон. Однако крутящий момент вокруг сустава определяется рядом биомеханических параметров, в том числе расстоянием между прикреплениями мышц и точками поворота, размером мышц и архитектурным передаточным числом . Мышцы обычно расположены напротив друг друга, так что, когда одна группа мышц сокращается, другая группа расслабляется или удлиняется. Антагонизм в передаче нервных импульсов мышцам означает, что невозможно полностью стимулировать сокращение двух антагонистических мышц одновременно. Во время баллистических движений, таких как метание, мышцы-антагонисты действуют, чтобы «тормозить» мышцы-агонисты на протяжении всего сокращения, особенно в конце движения. В примере с броском грудь и передняя часть плеча (передняя дельтовидная мышца) сокращаются, чтобы тянуть руку вперед, в то время как мышцы задней и задней части плеча (задняя дельтовидная мышца) также сокращаются и подвергаются эксцентрическому сокращению, чтобы замедлить движение вниз. чтобы избежать травм. Часть тренировочного процесса — это научиться расслаблять мышцы-антагонисты, чтобы увеличить нагрузку на грудь и переднюю часть плеча.

Сокращающиеся мышцы производят вибрацию и звук. Медленно сокращающиеся волокна производят от 10 до 30 сокращений в секунду (от 10 до 30 Гц). Быстро сокращающиеся волокна производят от 30 до 70 сокращений в секунду (от 30 до 70 Гц). Вибрация может быть засвидетельствована и ощутима, сильно напрягая мускулы, как при сжатии в кулак. Звук можно услышать, прижав сильно напряженную мышцу к уху, твердый кулак — хороший тому пример. Этот звук обычно описывается как урчание. Некоторые люди могут произвольно издавать этот рокочущий звук, сокращая тензорную барабанную мышцу среднего уха. Урчание также можно услышать при сильном напряжении мышц шеи или челюсти.

Пути передачи сигнала

Фенотип скелетных мышц по типу волокон у взрослых животных регулируется несколькими независимыми сигнальными путями. К ним относятся пути, вовлеченные в путь Ras / митоген-активируемой протеинкиназы ( MAPK ), кальциневрин, кальций / кальмодулин-зависимая протеинкиназа IV и коактиватор 1 пролифератора пероксисом (PGC-1). В Рас / МАРК сигнальный путь связывает моторные нейроны и системы сигнализации, муфта возбуждения и транскрипции регулирования для продвижения нерва-зависимой индукции медленной программы регенерации мышц. Calcineurin , Са ²⁺ / кальмодулин -активированных фосфатазы замешаны в нервной зависимой от активности волокна типа спецификации в скелетных мышцах, непосредственно управляет состоянием фосфорилирования фактора транскрипции NFAT , что позволяет его транслокацию в ядро и приводят к активации медленно мышечные белки -типа во взаимодействии с белками фактора усиления миоцитов 2 ( MEF2 ) и другими регуляторными белками. Активность Ca2 + / кальмодулин-зависимой протеинкиназы также регулируется медленной активностью моторных нейронов, возможно, потому, что она усиливает медленные реакции, генерируемые кальциневрином, за счет усиления функций трансактиватора MEF2 и повышения окислительной способности за счет стимуляции биогенеза митохондрий .

Вызванные сокращением изменения внутриклеточного кальция или активных форм кислорода предоставляют сигналы различным путям, которые включают MAPK, кальциневрин и кальций / кальмодулин-зависимую протеинкиназу IV, для активации факторов транскрипции, которые регулируют экспрессию генов и активность ферментов в скелетных мышцах.

PGC1-α ( PPARGC1A ), коактиватор транскрипции ядерных рецепторов, важных для регуляции ряда митохондриальных генов, участвующих в окислительном метаболизме, напрямую взаимодействует с MEF2 для синергетической активации селективных генов медленных сокращений (ST) мышц, а также служит мишенью для передача сигналов кальциневрина. Опосредованный рецептором δ ( PPARδ ) активируемый пролифератором пероксисом путь транскрипции участвует в регуляции фенотипа волокон скелетных мышц. Мыши, несущие активированную форму PPARd, демонстрируют фенотип «выносливости» с координированным увеличением окислительных ферментов и митохондриального биогенеза и увеличенной долей ST волокон. Таким образом, посредством функциональной геномики кальциневрин, кальмодулин-зависимая киназа, PGC-1α и активированный PPARδ образуют основу сигнальной сети, которая контролирует трансформацию волокон скелетных мышц и метаболические профили, защищающие от инсулинорезистентности и ожирения.

Переход от аэробного к анаэробному метаболизму во время интенсивной работы требует быстрой активации нескольких систем для обеспечения постоянного снабжения АТФ работающими мышцами. К ним относятся переход от топлива на основе жиров к топливу на основе углеводов, перераспределение кровотока от неработающих к тренированным мышцам и удаление некоторых побочных продуктов анаэробного метаболизма, таких как углекислый газ и молочная кислота. Некоторые из этих ответов регулируются транскрипционным контролем гликолитического фенотипа быстрых сокращений (FT). Напр., Перепрограммирование скелетных мышц из гликолитического фенотипа ST в гликолитический фенотип FT включает комплекс Six1 / Eya1, состоящий из членов семейства белков Six. Более того, индуцируемый гипоксией фактор 1-α ( HIF1A ) был идентифицирован как главный регулятор экспрессии генов, участвующих в основных гипоксических ответах, которые поддерживают уровни АТФ в клетках. Удаление HIF-1α в скелетных мышцах было связано с увеличением активности ограничивающих скорость ферментов митохондрий, что указывает на то, что цикл лимонной кислоты и повышенное окисление жирных кислот могут компенсировать снижение потока через гликолитический путь у этих животных. Однако опосредованные гипоксией ответы HIF-1α также связаны с регуляцией митохондриальной дисфункции через образование избыточных активных форм кислорода в митохондриях.

Другие пути также влияют на характер мускулов взрослых. Например, физическая сила внутри мышечного волокна может высвободить фактор ответа сывороточного фактора транскрипции из структурного белка тайтина, что приведет к изменению роста мышц.

Клиническое значение

Заболевания скелетных мышц называются миопатиями , а болезни нервов — невропатиями . Оба могут влиять на функцию мышц или вызывать мышечную боль и подпадать под действие нервно-мышечных заболеваний . Миопатии были смоделированы с помощью систем клеточных культур мышц, взятых из биопсий здоровой или больной ткани . Другим источником скелетных мышц и клеток — предшественников обеспечивается направленной дифференцировки из плюрипотентных стволовых клеток .

Исследовать

При исследовании свойств скелетных мышц используется множество методов. Электрическая стимуляция мышц используется для определения силы и скорости сокращения при различных частотах стимуляции, которые связаны с составом волокон и их сочетанием в отдельной группе мышц. Тестирование мышц in vitro используется для более полной характеристики свойств мышц.

Электрическая активность, связанная с сокращением мышц, измеряется с помощью электромиографии (ЭМГ). ЭМГ — это распространенный метод, используемый во многих дисциплинах в области физических упражнений и реабилитации. У скелетных мышц есть два физиологических ответа: расслабление и сокращение. Механизмы, вызывающие эти реакции, генерируют электрическую активность, измеряемую с помощью ЭМГ. В частности, ЭМГ может измерять потенциал действия скелетных мышц, который возникает из-за гиперполяризации моторных аксонов от нервных импульсов, посылаемых в мышцу (1). ЭМГ используется в исследованиях для определения того, активируется ли интересующая скелетная мышца, количества создаваемой силы и индикатора мышечной усталости . Два типа ЭМГ — это внутримышечная ЭМГ и наиболее распространенная поверхностная ЭМГ. Сигналы ЭМГ намного сильнее, когда скелетные мышцы сокращаются и расслабляются. Однако для более мелких и глубоких скелетных мышц сигналы ЭМГ уменьшаются и поэтому рассматриваются как менее ценный метод измерения активации. В исследованиях с использованием ЭМГ максимальное произвольное сокращение (MVC) обычно выполняется на интересующей скелетной мышце, чтобы иметь справочные данные для остальных записей ЭМГ во время основного экспериментального тестирования той же самой скелетной мышцы.

Б.К. Педерсен и ее коллеги провели исследования, показывающие, что скелетные мышцы функционируют как эндокринный орган, секретируя цитокины и другие пептиды , которые теперь называются миокинами . Считается, что миокины, в свою очередь, способствуют пользе для здоровья физических упражнений .

Смотрите также

Рекомендации

Презентация на тему: Вопросы для самоконтроля

Из каких отделов состоит скелет человека?

Какие отделы включает позвоночник и каково количество позвонков в каждом отделе?

Назовите части строения позвонка.

В чем заключаются особенности строения позвонков из разных отделов позвоночника?

Назовите физиологические изгибы позвоночника и их значение.

Назовите группы ребер. Какими по классификации костями являются ребра?

Каковы функции черепа? Назовите и найдите на рисунке парные и непарные кости мозгового и лицевого черепа.

Назовите и найдите на рисунке кости верхней конечности.

Назовите и найдите на рисунке кости нижней конечности.

Перечислите особенности скелета человека в связи с прямохождением.

Дайте объяснения понятиям:

костный позвоночный канал, лордоз, кифоз, сколиоз, крестец, рудиментарный орган, предплечье, кисть, голень, стопа.

Активный двигательный аппарат

Мышцы, которых более 400, покрывают скелет и совместно с костями и их соединениями делают возможным движение, однако некоторые из них, например мышцы вен и артерий, обеспечивающих ток крови, нагнетаемой сердцем, выполняют функции, не

ВСЕ ли мышцы одинаковы? Классификация мышц

Мышцы подразделяются на группы в зависимости от их формы или разновидности волокон, из которых они

состоят.

По форме можно выделить следующие группы:

Широкие и плоские: это грудные и брюшные мышцы. Они защищают внутренние органы и принимают участие в движениях дыхания

Длинные, или веретенообразные: являются частью опорно-двигательного аппарата (мышцы ног и рук).

Короткие, или круговые: представляют собой маленькие мышцы со специфическими функциями (мышцы рта, глаз и т.д.).

Кольцевые: имеют форму кольца и закрывают различные каналы тела (сфинктер мочевого пузыря).

По направлению волокон различают мышцы:

с прямыми параллельными волокнами

с косыми волокнами

с круговыми волокнами (окружают отверстия).

По местоположению мышцы делятся на:

поверхностные и глубокие; наружные и внутренние

мышцы туловища

мышцы головы

мышцы шеи; мышцы конечностей.

По функциям мышцы бывают:

сгибатели — разгибатели

приводящие — отводящие

вращатели внутрь или наружу

замыкатели (сфинктеры) — расширители

поднимающие — опускающие

синергисты (работающие совместно) — антагонисты (работающие в противоположных направлениях).

Особой группой скелетных мышц являются мимические мышцы. Они не имеют двойного прикрепления к костям, а обязательно одним концом прикреплены к коже, поэтому, сокращаясь, приводят в движение кожу. Мимические мышцы, располагающиеся вокруг естественных отверстий головы ( рот, глаза, нос), участвуют в замыкании или расширении отверстия, поэтому подразделяются на мышцы-замыкатели и мышцы- расширители. Первые — круговые, вторые — радиальные. Работа мимических мышц определяет мимику лица, участвуют в жевании, речи.

Строение мышц

Каждая мышца состоит из пучков поперечно-полосатых мышечных волокон (т.е. мышечных клеток), идущих параллельно друг другу. Некоторое количество таких волокон объединяются рыхлой соединительной тканью в мышечные пучки первого порядка. Несколько таких пучков объединяются в мышечные пучки второго порядка, и т.д. Соединительнотканные оболочки мышечных пучков выполняют опорную функцию; кроме того, в них расположены кровеносные капилляры, питающие мышцу, двигательные и чувствительные нервы. В целом мышечные пучки всех порядков объединяются общей соединительнотканной оболочкой, составляя мышечное брюшко. Соединительная ткань, ограничивающая мышечные пучки, на концах мышечного брюшка образует сухожилия. Отдельные мышцы и группы мышц окружены плотными и прочными соединительнотканными оболочками, которые называются фасциями. Фасции облегчают скольжение при сокращении мышц и выполняют защитную функцию.

Каждая мышца обильно снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами, что обеспечивает нормальный обмен веществ в мышечных клетках.

В функциональном отношении в каждой мышце есть активная часть, способная сокращаться — брюшко, и пассивная часть — сухожилия, посредством которых мышца прикрепляется к костям. Мышечное брюшко имеет темно-красный цвет из-за огромного количества кровеносных сосудов в нем и особой формы гемоглобина, содержащегося в мышцах — миоглобина. Сухожилия состоят из плотной соединительной ткани, поэтому обладают большой прочностью, имеют блестящий светло-золотистый цвет. В большинстве случаев сухожилия находятся по обоим концам брюшка. Т.к. сухожилия не являются активно работающей частью мышцы, то они значительно менее снабжены кровеносными сосудами.

Таким образом, скелетные мышцы состоят не только из

мышечной ткани, но также из различных видов соединительной ткани, нервной ткани, гладкой мышечной ткани сосудов. Но преобладающей является поперечно-полосатая скелетная мышечная ткань, свойство которой — сократимость и определяет свойства мышц как органа сокращения.

Каждая мышца является отдельным органом, т.е. целостным образованием, имеющим свою определенную форму, строение, функцию, развитие, местоположение в теле и состоит из разных тканей.

Скелетные мышцы входят в аппарат движения, они являются его активной частью.

Функции скелетных мышц :

-обеспечивают движение тела в целом и отдельных его частей относительно друг друга;

-поддерживают форму тела;

-способствуют крово- и лимфообращению;

-обеспечивают специфические движения: дыхательные движения, жевание, глотание, мимику, артикуляцию звуков;

-оказывают влияние на форму и развитие костей;

-преобразуют химическую энергию в тепловую, являясь органами теплопродукции в организме;

-накапливают запасное энергетическое вещество — животный крахмал гликоген.

Масса скелетных мышц взрослого мужчины равна в среднем 42%, женщин — 36% массы тела и насчитывает около 400 мышц.

Обзор скелетных мышц

Поверхностные мышцы спины:

-трапециевидная мышца

-широчайшая мышца -ромбовидная мышца.

Какую форму имеют скелетные мышцы?

1. Высокоупорядоченное строение. Живые организмы имеют определенный план строения — клеточный или неклеточный (вирусы) , состоят из химических веществ более высокого уровня организации, чем вещества неживой природы. 

2. Обмен веществ и энергии. Для живых организмов характерна совокупность процессов дыхания, питания, выделения, посредством которых они получают из внешней среды необходимые вещества и энергию, преобразуют и накапливают их в организме, выделяют в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности. 

3. Раздражимость. Организмы способны специфически реагировать на изменения окружающей среды, адаптироваться и выживать в изменяющихся условиях. 

4. Размножение. Все живое способно к самовоспроизведению. Размножение связано с процессом передачи наследственной информации и является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена, но за счет размножения живая материя «бессмертна» . 

5. Рост и развитие. Живые организмы растут, увеличиваются в размерах, развиваются, изменяются за счет поступления питательных веществ. 

6. Движение. Организмы способны к более или менее активному движению. Это один из ярких признаков живого. Движение характерно как для организма, так и для клетки. 

7. Саморегуляция. Одним из самых характерных свойств живого является постоянство внутренней среды организма при изменении внешних условий. Регулируется температура тела, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. д. Явление саморегуляции осуществляется не только на уровне всего организма и на уровне клетки. За счет деятельности всех живых организмов саморегуляция присуща и биосфере в целом. Саморегуляция связана с такими свойствами живого, как наследственность и изменчивость. 

8. Наследственность — это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения. 

9. Изменчивость — это способность организма изменять свои признаки при взаимодействии со средой. 

10. Эволюция. Все живое развивается от простого к сложному. В результате исторического развития возникло все многообразие живых организмов.

Клетки скелетной мышечной ткани

Есть три вида мышечной ткани: поперечнополосатая, гладкая и сердечная мышца.

Скелетные мышцы — поперечнополосатые и состоят из огромного ко­личества мышечных волокон цилиндрической формы, расположенных парал­лельно. Их диаметр — 0,01-0,1 мм, а длина может достигать нескольких сантиметров (рис.). Ко­личество таких волокон неодинаково в разных мышцах: в мелких — несколько сотен, в больших — несколько тысяч. Их сила определяется площадью поперечного сечения всех волокон мышцы, то есть их количеством и толщиной.

Считается, что у взрослого человека численность мышечных волокон постоянная, а их диаметр зави­сит от тренированности мышц. Чем чаще и интен­сивней работает мышца, тем её волокна толще, а, следовательно, она более сильная. Постоянные тренировки, физический труд способствуют увели­чению диаметра мышечного волокна иногда даже вдвое.

Многоядерные клетки скелетных мышц — миоци­ты — имеют специфические органеллы — сократи­тельные волокна, или миофибриллы (с гр. мышца и латин. волокно, нить), двух видов — толстые и тон­кие. Это они придают мышце поперечную исчерчённость, которую можно увидеть под микроскопом. Миофибриллы образуют сократительные белковые молекулы чрезвычайно сложного строения, которые называются актином (образует тонкие волокна) и миозином (образует толстые волокна).

В клетках мышцы есть огромные запасы гликоге­на. Он нужен ей как источник энергии во время со­кращения (после превращения в глюкозу). Посколь­ку работа мышечной клетки очень напряжённая и требует много энергии и кислорода, в ней содержит­ся много митохондрий.

Мышечные волокна образуют пучки, окружён­ные соединительной оболочкой — фасцией (с ла­тин. повязка, связка). Она отделяет разные группы мышц, что обеспечивает уникальные сложные дви­жения разных частей тела.

Электронно-микроскопическое исследование скелетных мышц при миастеническом синдроме Ламберта–Итона | Бабакова

1. Lambert E.H., Eaton L.M., Rooke E.D. Defect of neuromuscular conduction associated with malignant neoplasms. Am J Physiol 1956;187:612– 3.

2. Eaton L.M., Lambert E.H. Electromyography and electrical stimulation of nerves in diseases of the motor unit: observations on a myasthenic syndrome associated with malignant tumours. JAMA 1957;163:1117–24.

3. Seneviratne U., de Silva R. Lambert–Eaton myasthenic syndrome. Postgrad Med J 1999;75:516–20.

4. Kim J.-A., Lim Y.-M., Jang E.-H., Kim K.-K. A patient with coexisting myasthenia gravis and Lambert–Eaton myasthenic syndrome. J Clin Neurol (Seoul, Korea), 2012; 8 (3):235–7.

5. Newsom-Davis J. Lambert–Eaton myasthenic syndrome. Rev Neurol (Paris). 2004;160(2):177–80;

6. Donald B. Sanders, Vern C. Juel. Chapter 9 The Lambert–Eaton myasthenic syndrome. Handbook of Clinical Neurology 2008;91:273–83.

7. van Sonderen A., Wirtz P.W., Verschuuren J.J., Titulaer M.J. Paraneoplastic syndromes of the neuromuscular junction: therapeutic options in myasthenia gravis, lambert-eaton myasthenic syndrome, and neuromyotonia. Curr Treat Options Neurology 2013;15 (2):224–39.

8. Wu X., Wang J., Liu Y., Liu K. Clinical presentation and differential diagnosis of Lambert– Eaton myasthenic syndrome. Neurosciences (Riyadh, Saudi Arabia) 2013;18(2):169–72.

9. Engel A.G., Santa T. Histometric analysis of the ultrastructure of the neuromuscular junction in myasthenia gravis and in the myasthenic syndrome. Ann N Y Acad Sci 1971;183:46–63.

10. Santa T., Engel A.G., Lambert E.G. Histometric study of neuromuscular junction ultrastructure. II. Myasthenic syndrome. Neurology 1972;22(4):370–6.

11. Бабакова Л.Л., Коломенская Е.А., Островская Н.В., Поздняков О.М. Исследование ультраструктуры нервно-мышечных синапсов при миастеническом синдроме Ламберта–Итона. Бюлл экспер биол и мед 1976;1:79–80.

12. Tsujihata M., Kinoshita I., Mori M. et al. Ultrastructural study of the motor end-plate in botulism and Lambert–Eaton myasthenic syndrome. J Neurol Sci 1987;81(2–3):197– 213.

13. Hesselmans L.F., Jennekens F.G., Kartman J. et al. Secondary changes of the motor endplate in Lambert–Eaton myasthenic syndrome: a quantitative study. Acta Neuropathol 1992;83(2):202–6.

14. Бабакова Л.Л., Коломенская Е.А., Кузьмин Н.В., Поздняков О.М. Ультраструктурная характеристика трубчатых агрегатов в скелетных мышцах человека. Арх патол 1974;36(4):50–6.

15. O’Neill J.H., Murray N.M., Newsom-Davis J. The Lambert–Eaton myasthenic syndrome. A review of 50 cases. Brain 1988;111:577–96.

16. Snutch T.P., Reiner P.B. Ca2+ channels: diversity of form and function. Curr Opin Neuorbiol 1992;2:247–53.

17. Varadi G, Mori Y, Mikala G, Schwartz A. Molecular determinants of Ca2+ channel function and drug action. Trends Pharmacol Sci 1995;16:43–9.

18. Hong S.J., Chang C.C. Inhibition of ace — tylcholine release from mouse motor nerve by a P-type calcium channel blocker omega-agatoxin IVA. J Physiol (Lond) 1995;482: 283–90.

19. Bowersox S.S., Miljanich G.P., Sugiura Y. et al. DiVerential blockade of voltage-sensitive calcium channels at the mouse neuromuscular junction by novel omega-cono peptides and Aga IVA. J Pharmacol Exp Ther 1995;273:248–56.

20. Lennon V.A., Kryzer T.J., Griesmann G.E. et al. Calcium-channel antibodies in the Lambert– Eaton syndrome and other paraneoplastic syndromes. N Engl J Med 1995;332:1467–74.

21. Oguro-Okano M., Griesmann G.E., Wieben E.D. et al. Molecular diversity of neuronal- type calcium channels identified in small cell lung carcinoma. Mayo Clin Proc 1992;67:1150–9.

22. Meriney S.D., Hulsizer S.C., Lennon V.A., Grinnel A.D. Lambert–Eaton myasthenic syndrome immunoglobulins react with multiple types of calcium channels in small-cell lung carcinoma. Ann Neurol 1996;40:739–49.

Строение скелетной мышцы

Структурно-функциональной единицей скелетной мышцы является симпласт или мышечное волокно — огромная клетка, имеющая форму протяженного цилиндра с заостренными краями (под наименованием симпласт, мышечное волокно, мышечная клетка следует понимать один и тот же объект).

Длина мышечной клетки чаще всего соответствует длине целой мышцы и достигает 14 см, а диаметр равен нескольким сотым долям миллиметра.

Мышечное волокно, как и любая клетка, окружено оболочкой — сарколемой. Снаружи отдельные мышечные волокна окружены рыхлой соединительной тканью, которая содержит кровеносные и лимфатические сосуды, а так же нервные волокна.

Группы мышечных волокон, образуют пучки, которые, в свою очередь, объединяются в целую мышцу, помещенную в плотный чехол соединительной ткани переходящей на концах мышцы в сухожилия, крепящиеся к кости (рис.1).

Рис. 1. Строение скелетной мышцы

Усилие, вызываемое сокращением длины мышечного волокна, передается через сухожилия костям скелета и приводит их в движение.

Управление сократительной активностью мышцы осуществляется с помощью большого числа мотонейронов (рис. 2) — нервных клеток, тела которых лежат в спинном мозге, а длинные ответвления — аксоны в составе двигательного нерва подходят к мышце. Войдя в мышцу, аксон разветвляется на множество веточек, каждая из которых подведена к отдельному волокну.

Рис. 2. Строение мотонейрона

Таким образом, один мотонейрон иннервирует целую группу волокон (так называемая нейромоторная единица), которая работает как единое целое.

Мышца состоит из множества нервно моторных единиц и способна работать не всей своей массой, а частями, что позволяет регулировать силу и скорость сокращения.

Для понимания механизма сокращения мышцы необходимо рассмотреть внутреннее строение мышечного волокна, которое, как вы уже поняли, сильно отличается от обычной клетки. Начнем с того, что мышечное волокно многоядерно. Связано это с особенностями формирования волокна при развитии плода. Симпласты (мышечные волокна) образуются на этапе эмбрионального развития организма из клеток предшественников — миобластов.

Миобласты (неоформленные мышечные клетки) интенсивно делятся, сливаются и образуют мышечные трубочки с центральным расположением ядер. Затем в мышечных трубочках начинается синтез миофибрилл (сократительных структур клетки см. ниже), и завершается формирование волокна миграцией ядер на периферию. Ядра мышечного волокна к этому времени уже теряют способность к делению, и за ними остается только функция генерации информации для синтеза белка.

Но не все миобласты идут по пути слияния, часть из них обособляется в виде клеток-сателлитов, располагающихся на поверхности мышечного волокна, а именно в сарколеме, между плазмолемой и базальной мембраной — составными частями сарколемы. Клетки-сателлиты, в отличие от мышечных волокон, не утрачивают способность к делению на протяжении всей жизни, что обеспечивает увеличение мышечной массы волокон и их обновление. Восстановление мышечных волокон при повреждении мышцы возможно благодаря клеткам-сателлитам. При гибели волокна, скрывающиеся в его оболочке, клетки-сателиты активизируются, делятся и преобразуются в миобласты.

Миобласты сливаются друг с другом и образуют новые мышечные волокна, в которых затем начинается сборка миофибрилл. То есть при регенерации полностью повторяются события эмбрионального (внутриутробного) развития мышцы.

Помимо многоядерности отличительной чертой мышечного волокна является наличие в цитоплазме (в мышечном волокне ее принято называть саркоплазмой) тонких волоконец – миофибрилл (рис.1), расположенных вдоль клетки и уложенных параллельно друг другу. Число миофибрилл в волокне достигает двух тысяч.

Миофибриллы являются сократительными элементами клетки и обладают способностью уменьшать свою длину при поступлении нервного импульса, стягивая тем самым мышечное волокно. Под микроскопом видно, что миофибрилла имеет поперечную исчерченность — чередующиеся темные и светлые полосы.

При сокращении миофибриллы светлые участки уменьшают свою длину и при полном сокращении исчезают вовсе. Для объяснения механизма сокращения миофибриллы около пятидесяти лет назад Хью Хаксли была разработана модель скользящих нитей, затем она нашла подтверждение в экспериментах и сейчас является общепринятой.

ЛИТЕРАТУРА

1. МакРоберт С. Руки титана. – М.: СП » Уайдер спорт», 1999.
2. Остапенко Л. Перетренированность. Причины возникновения перетренированности при силовом тренинге // Ironman, 2000, № 10-11.
3. Солодков А. С., Сологуб Е. Б. Физиология спорта: Учебное пособие. – СПб: СПбГАФК им. П.Ф. Лесгафта, 1999.
4. Физиология мышечной деятельности: Учебник для институтов физической культуры / Под ред. Коца Я. М. – М.: Физкультура и спорт, 1982.
5. Физиология человека (Учебник для институтов физической культуры. Изд. 5-е). / Под ред. Н. В. Зимкина. – М.: Физкультура и спорт, 1975.
6. Физиология человека: Учебник для студентов медицинских институтов / Под ред. Косицкого Г. И. — М.: Медицина, 1985.
7. Физиологические основы спортивной тренировки: Методические указания по спортивной физиологии. – Л.: ГДОИФК им. П.Ф. Лесгафта, 1986.

fizkulturaisport.ru

форм скелетных мышц — TeachPE.com

Какие бывают формы мышц? В человеческом теле есть множество различных форм мышц, включая круглые, сходящиеся, параллельные, перистые и веретенообразные. Здесь мы объясняем, где они находятся в теле и какова их функция или предназначение.

Круговые мышцы

Эти мышцы кажутся круглыми по форме и обычно представляют собой мышцы сфинктера, которые окружают отверстие, такое как рот, окруженные Obicularis Oris и Obicularis Oculi, окружающие глаза

Конвергентные мышцы

Это мышцы, у которых начало (прикрепление к неподвижной кости, обычно проксимальное прикрепление) шире, чем место прикрепления.Такое расположение волокон позволяет создавать максимальное усилие. Примером является большая грудная мышца. Сходящиеся мышцы также иногда называют треугольными мышцами.

Параллельные мышцы

Параллельные мышцы имеют волокна, которые, как следует из названия, проходят параллельно друг другу и иногда называются ремешковыми мышцами .

• Обычно это длинные мышцы, которые вызывают большие движения, не очень сильные, но обладают хорошей выносливостью.
• Примеры включают Sartorius и Sternocleidomastoid.
• Некоторые учебники включают веретеновидные мышцы в параллельную группу.

Пеннатные мышцы

Пеннатные мышцы имеют большое количество мышечных волокон на единицу и поэтому очень сильны, но легко утомляются. Их можно разделить на:

• Unipennate : Волокна этих мышц расположены так, чтобы вставляться в сухожилие в диагональном направлении, что обеспечивает большую силу. Примеры включают Lumbricals (глубокие мышцы кисти) и Extensor Digitorum Communis (разгибатели запястья и пальцев)
• Bipennate : Двупенистые мышцы имеют два ряда мышечных волокон, направленных в противоположных диагональных направлениях, с центральным сухожилием, похожим на перо.Это обеспечивает еще большую мощность, но меньший диапазон движения. Примером может служить Rectus Femoris
• Multipennate: Как следует из названия, многополюсные мышцы имеют несколько рядов диагональных волокон с центральным сухожилием, которое разветвляется на два или более сухожилий. Примером может служить дельтовидная мышца, которая состоит из трех частей: переднего, заднего и среднего.

Веретенообразные мышцы

Иногда, входящие в группу параллельных мышц, эти мышцы имеют более веретенообразную форму, при этом брюшко мышцы шире, чем место начала и прикрепления.Примеры: двуглавая мышца плеча и большая поясничная мышца.

Связанные тесты

SIU SOM Гистология GI

Гладкие мышцы

Гладкая мускулатура (в отличие от скелетной мышца) состоит из отдельных клеток (лейомиоцитов), каждая клетка со своим собственное ядро.

Функция гладкой мускулатуры также существенно отличается от функции поперечнополосатых мышц. мышца.

Нейротрансмиттерная активация гладкой мускулатуры достаточно высока. размытый.Нет дискретных, четко определенных нервно-мышечных соединений. Моторные окончания вегетативных аксонов, в которых высвобождается нейромедиатор, не тесно связаны с отдельными гладкими мышечными волокнами.

Электрическая активация гладкой мускулатуры передается от ячейка к ячейке щелевыми соединениями.

Гладкая мышца кишечника может генерировать собственный ритмичный сокращение, не зависящее от прямого нервного контроля. Вклад вегетативная нервная система увеличивает или снижает уровень этого спонтанного Мероприятия.(В некоторых других местах, например на радужной оболочке глаза, нейронный контроль более прямой и точный.)

Обратитесь к своему учебнику за дополнительной информацией, включая молекулярную детали механизмов сжатия и управления.

Каждая гладкомышечная клетка (или «мышечное волокно») всего несколько микрон в диаметре, но может достигать двухсот микрон в длину. В ядро тоже удлиненное, часто сигарообразное.

На гистологических срезах вся гладкая мышца ядра проявляются только тогда, когда плоскость сечения совмещена с длинным ось ячеек.

Потому что клетки, составляющие гладкие мышечные волокна, обычно плотно упакованы вместе отдельные клетки обычно трудно разрешить, особенно при малом увеличении (как здесь).

Напротив, при том же увеличении отдельные полосатые мышечные волокна выделяются как отдельные единицы. В каждом волокне так много ядер, что любое случайное поперечное сечение обычно отображает как минимум один, а часто и несколько, обычно расположенных по периферии волокна.

внешний вид или визуальная текстура гладкой мускулатуры сильно различается в зависимости от от ориентации волокон относительно плоскости сечения. Примечание особенно появление ядер гладких мышц.

Когда на разрезе в продольном разрезе ядра гладких мышц выглядят очень длинными, а иногда и покачиваясь (из-за сжатия).

В На поперечном срезе гладкой мускулатуры только часть волокон отображает ядра.Напомним, что каждое гладкомышечное волокно представляет собой отдельную клетку, каждая со своим собственное ядро. В каждой такой клетке ядро ​​занимает лишь небольшой доля от общей длины ячейки. Итак, ядра появляются только в так же малая доля волокон, разрезанных на любой отдельный участок.

Очень маленький пучок гладкой мускулатуры может быть особенно незаметен в разрезе. Однако один Ключ к разгадке состоит в том, что ядра клеток выглядят как маленькие круглые точки, кажущийся размер которых (около 3-4 мкм) и однородная форма не похожи на большинство других клеток.(Лимфоциты, самые маленькие клетки, которые обычно встречаются в соединительная ткань, имеет ядра около 5-6 мкм в диаметре.)

Гладкая мускулатура также может быть трудно распознать если разрезать наискось, так что ядра не кажутся ни маленькими, круглыми, ни длинными и в форме сигары.

В большинстве гистологических образцов в стенках можно обнаружить гладкую мускулатуру. артерий и более крупных вен, как в примерах ниже.

Коллаген похож на гладкую мускулатуру, будучи фиброзный и эозинофильный (т. е. розовое окрашивание H&E). Однако в большинстве случаев соединительную ткань можно легко различить. неправильным размером и ориентацией коллагеновых волокон, а также случайным форма и распределение ядер фибробластов. .

В то время как гладкомышечные волокна обычно образуют пучки в которые все волокна (и связанные с ними ядра) имеют примерно одинаковые размер и ориентация…

Коллаген волокна, напротив, имеют тенденцию быть разных по размеру и ориентации (кроме в специализированных случаях, таких как сухожилия).

Тонкие различия в цвете иногда позволяют различить гладкие мышца из коллагена в образцах, окрашенных H&E, но качество различия варьируется от образца к образцу. К установить это различие на любом конкретном образце, найти существенное артерия и сравните ее оболочку media (мышечный слой) с окружающей адвентициальной соединительной тканью.

Текстура (размер, форма, ориентация волокон и связанные ядра клеток) обычно более полезен, чем цвет. Однако когда это важно провести быстрое и надежное различие между гладкими мышцами и коллаген, может быть выбрано пятно, которое является селективным для коллагена (например, один из трихромов).

6.3: Типы мышечной ткани

Работайте с мышцами глаз!

Поверните глаза — крошечное движение, учитывая заметно большие и сильные внешние глазные мышцы, которые контролируют движения глазного яблока.Эти мышцы были названы самыми сильными мышцами человеческого тела в отношении выполняемой ими работы. Однако на самом деле внешние мышцы глаза выполняют удивительный объем работы. Движение глаз происходит почти постоянно в часы бодрствования, особенно когда мы сканируем лица или читаем. Глазные мышцы также тренируются каждую ночь во время фазы сна, называемой сном с быстрым движением глаз. Внешние мышцы глаза могут двигать глазами, потому что они состоят в основном из мышечной ткани.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Глаза

Что такое мышечная ткань?

Мышечная ткань — это мягкая ткань, которая составляет большую часть тканей мускулов мышечной системы человека.Другие ткани в мышцах — это соединительные ткани, такие как сухожилия, которые прикрепляют скелетные мышцы к костям, и оболочки соединительных тканей, которые покрывают или выстилают мышечные ткани. Однако только мышечная ткань сама по себе имеет клетки, способные сокращаться.

В организме человека есть три основных типа мышечных тканей: скелетные, гладкие и сердечные. На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показано, как три типа мышечной ткани выглядят под микроскопом. Прочитав ниже о каждом типе, вы узнаете, почему эти три типа выглядят именно так.

Ткани скелетных мышц

Скелетная мышца — это мышечная ткань, прикрепленная к костям сухожилиями , которые представляют собой пучки коллагеновых волокон. Двигаете ли вы глазами или пробегаете марафон, вы задействуете скелетные мышцы. Сокращения скелетных мышц являются произвольными или находятся под сознательным контролем центральной нервной системы через соматическую нервную систему. Ткань скелетных мышц — наиболее распространенный тип мышечной ткани в организме человека. По весу средний взрослый мужчина составляет около 42 процентов скелетных мышц, а средняя взрослая женщина — около 36 процентов скелетных мышц.Некоторые из основных скелетных мышц человеческого тела обозначены на рисунках \ (\ PageIndex {3} \) и \ (\ PageIndex {4} \).

Пары скелетных мышц

Чтобы перемещать кости в противоположных направлениях, скелетные мышцы часто состоят из мышечных пар, которые работают в противовес друг другу.Например, когда мышца двуглавой мышцы (в передней части плеча) сокращается, это может привести к сгибанию или сгибанию руки в локтевом суставе, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {5} \). Когда мышца трехглавой мышцы (на тыльной стороне плеча) сокращается, это может заставить локоть выпрямиться или выпрямить руку. Мышцы бицепса и трицепса являются примерами пары мышц, в которой мышцы работают в противовес друг другу.

Структура скелетных мышц

Каждая скелетная мышца состоит из сотен — или даже тысяч — волокон скелетных мышц, которые представляют собой длинные, похожие на струны клетки. Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {6} \), волокна скелетных мышц индивидуально обернуты соединительной тканью, называемой endomysium . Волокна скелетных мышц собраны вместе в единицы, называемые мышечных пучков , окруженные оболочками соединительной ткани, называемыми перимизий .Каждый пучок содержит от десяти до 100 (или даже больше!) Волокон скелетных мышц. В свою очередь, пучки соединяются вместе, образуя отдельные скелетные мышцы, которые обернуты соединительной тканью, называемой эпимизий . Соединительные ткани в скелетных мышцах выполняют множество функций. Они поддерживают и защищают мышечные волокна, позволяя им противостоять силам сокращения, распределяя силы, приложенные к мышцам. Они также обеспечивают нервы и кровеносные сосуды пути к мышцам.Кроме того, эпимизий прикрепляет мышцы к сухожилиям.

Та же самая структура пучков внутри пучков повторяется в каждом мышечном волокне. Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {7} \), мышечное волокно состоит из пучка миофибрилл, которые сами по себе представляют собой пучки белковых нитей. Эти белковые волокна состоят из тонких волокон белкового актина, прикрепленных к структурам, называемым Z-дисками, и толстых волокон белкового миозина. Нити расположены вместе внутри миофибриллы в повторяющихся единицах, называемых саркомерами , , которые проходят от одного Z-диска к другому.Саркомер — это основная функциональная единица скелетных (и сердечных) мышц. Он сокращается, когда филаменты актина и миозина скользят друг по другу. Ткань скелетных мышц считается полосатой, потому что она кажется полосатой. Он имеет такой вид из-за регулярных чередующихся A (темных) и I (светлых) полос нитей, расположенных в саркомерах внутри мышечных волокон. Другие компоненты волокна скелетных мышц включают несколько ядер и митохондрий.

Медленно- и быстро сокращающиеся волокна скелетных мышц

Волокна скелетных мышц можно разделить на два типа: медленные (или тип I) мышечные волокна и быстро сокращающиеся (или тип II) мышечные волокна.

• Медленно сокращающиеся мышечные волокна плотны с капиллярами и богаты митохондриями и миоглобином, белком, который накапливает кислород до тех пор, пока он не понадобится для мышечной активности. По сравнению с быстро сокращающимися волокнами, волокна с медленным сокращением могут переносить больше кислорода и поддерживать аэробную (потребляющую кислород) активность. Медленно сокращающиеся волокна могут сокращаться в течение длительного времени, но не с большой силой. На них полагаются в первую очередь в соревнованиях на выносливость, таких как бег на длинные дистанции или езда на велосипеде.
• Быстро сокращающиеся мышечные волокна содержат меньше капилляров и митохондрий и меньше миоглобина. Этот тип мышечных волокон может быстро и сильно сокращаться, но он очень быстро утомляется. Быстро сокращающиеся волокна могут выдерживать только короткие анаэробные (не использующие кислород) всплески активности. По сравнению с медленно сокращающимися волокнами, быстро сокращающиеся волокна вносят больший вклад в мышечную силу и имеют больший потенциал для увеличения массы. На них полагаются в первую очередь в коротких, напряженных упражнениях, таких как спринт или поднятие тяжестей.

Пропорции типов волокон значительно различаются от мышцы к мышце и от человека к человеку. Люди могут быть генетически предрасположены к большему процентному содержанию одного типа мышечных волокон, чем другого. Как правило, человек, у которого больше медленно сокращающихся волокон, лучше подходит для занятий, требующих выносливости. Напротив, человек, у которого больше быстро сокращающихся волокон, лучше подходит для занятий, требующих коротких всплесков энергии.

Гладкие мышцы

Гладкая мышца — мышечная ткань в стенках внутренних органов и других внутренних структурах, таких как кровеносные сосуды.Когда гладкие мышцы сокращаются, они помогают органам и сосудам выполнять свои функции. Когда гладкие мышцы стенки желудка сокращаются, они сжимают пищу внутри желудка, помогая перемешивать и взбивать пищу и разбивать ее на более мелкие кусочки. Это важная часть пищеварения. Сокращения гладких мышц непроизвольны, поэтому они не контролируются сознанием. Вместо этого они контролируются вегетативной нервной системой, гормонами, нейротрансмиттерами и другими физиологическими факторами.

Структура гладкой мускулатуры

Клетки, из которых состоят гладкие мышцы, обычно называются миоцитами . В отличие от мышечных волокон поперечно-полосатой мышечной ткани, миоциты гладкой мышечной ткани не имеют волокон, расположенных в виде саркомеров. Следовательно, гладкая ткань не имеет бороздок.Однако миоциты гладкой мускулатуры содержат миофибриллы, которые содержат пучки миозиновых и актиновых филаментов. Нити вызывают сокращение, когда они скользят друг по другу, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {8} \).

Функции гладких мышц

В отличие от поперечно-полосатой мышцы, гладкая мышца может выдерживать очень длительные сокращения. Гладкая мышца также может растягиваться и при этом сохранять свою сократительную функцию, в отличие от поперечно-полосатой мышцы. Внеклеточный матрикс, секретируемый миоцитами, повышает эластичность гладких мышц. Матрикс состоит из эластина, коллагена и других эластичных волокон. Способность растягиваться и при этом сокращаться — важный атрибут гладких мышц в таких органах, как желудок и матка (рис. \ (\ PageIndex {9} \)), которые должны значительно растягиваться, поскольку они выполняют свои обычные функции.

В следующем списке указано, где находится много гладких мышц, а также указаны некоторые их специфические функции.

• Стенки желудочно-кишечного тракта (например, пищевода, желудка и кишечника), перемещающие пищу по тракту за счет перистальтики.
• Стенки дыхательных путей дыхательных путей (например, бронхов), контролирующие диаметр проходов и объем воздуха, который может проходить через них
• Стенки органов мужского и женского репродуктивного тракта; в матке, например, выталкивая ребенка из матки в родовые пути
• Стенки структур мочевыделительной системы, включая мочевой пузырь, позволяют мочевому пузырю расширяться, чтобы он мог удерживать больше мочи, а затем сокращаться по мере выделения мочи.
• Стенки кровеносных сосудов, контролирующие диаметр сосудов и тем самым влияющие на кровоток и кровяное давление
• Стенки лимфатических сосудов, выдавливающие жидкость, называемую лимфой, по сосудам.
• Радужная оболочка глаз, регулирующая размер зрачков и тем самым количество света, попадающего в глаза
• Arrector pili в коже, поднимая волосы в волосяных фолликулах в дерме.

Сердечная мышца

Сердечная мышца находится только в стенке сердца. Его еще называют миокардом. Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {10} \), миокард заключен в соединительные ткани, включая эндокард внутри сердца и перикард снаружи сердца.Когда сердечная мышца сокращается, сердце бьется и качает кровь. Сокращения сердечной мышцы непроизвольные, как и сокращения гладких мышц. Они управляются электрическими импульсами от специализированных клеток сердечной мышцы в области сердечной мышцы, называемой синоатриальным узлом.

Как и скелетная мышца, сердечная мышца имеет поперечнополосатую форму, поскольку ее волокна расположены в виде саркомеров внутри мышечных волокон. Однако в сердечной мышце миофибриллы разветвлены под неправильными углами, а не расположены параллельными рядами (как в скелетных мышцах).Это объясняет, почему ткани сердца и скелетных мышц выглядят по-разному.

Клетки сердечной мышечной ткани организованы в взаимосвязанные сети. Такое расположение обеспечивает быструю передачу электрических импульсов, которые стимулируют практически одновременное сокращение клеток. Это позволяет клеткам координировать сокращения сердечной мышцы.

Сердце — это мышца, которая выполняет наибольший объем физической работы за всю жизнь. Хотя выходная мощность сердца намного меньше максимальной выходной мощности некоторых других мышц человеческого тела, сердце непрерывно выполняет свою работу в течение всей жизни без отдыха.Сердечная мышца содержит множество митохондрий, которые производят АТФ для получения энергии и помогают сердцу сопротивляться усталости.

Характеристика: Человеческое тело в новостях

Человеческое сердце развивается в результате последовательности событий, которые контролируются посредством взаимодействия между различными типами клеток, включая клетки, которые станут миокардом (сердечная мышца, формирующая стенку сердца), и клетки, которые станут эндокардом (соединительная ткань, которая покрывает внутреннюю поверхность миокарда).Если связь между клетками нарушена, это может привести к различным порокам сердца, таким как гипертрофия сердца или аномальное увеличение сердечной мышцы. Гипертрофия сердца приводит к тому, что сердце со временем утолщается и ослабевает, поэтому оно менее способно перекачивать кровь. В конце концов может развиться сердечная недостаточность, в результате чего жидкость будет скапливаться в легких и конечностях.

Аномальная клеточная коммуникация — это механизм, с помощью которого мутация, называемая PTPN11, приводит к гипертрофии сердца при заболевании, называемом NSML (синдром Нунана с множественными лентиго).Новое исследование, проведенное учеными из медицинского центра Beth Israel Deaconess в Бостоне, определило, какой тип клеточных аномалий приводит к NSML. В ходе исследования ученые сконструировали модели мышей для выражения мутации PTPN11 по мере их развития. Исследователи манипулировали моделями мышей так, чтобы мутация проявлялась только в клетках, которые у некоторых мышей разовьются в миокард. Напротив, у других мышей мутация экспрессировалась только в клетках, которые могли развиться в эндокард.Неожиданно гипертрофия сердца произошла только у мышей, которые экспрессировали мутацию в эндокардиальных клетках, а не в клетках миокарда, которые долгое время считались пораженными клетками. Результаты исследования указывают на потенциальные цели для лечения NSML. Они также могут помочь ученым понять причины других сердечных заболеваний, которые встречаются гораздо чаще, чем NSML.

Обзор

1. Что такое мышечная ткань?

2. Где находится скелетная мышца и какова ее общая функция?

3.Почему многие скелетные мышцы работают в парах?

4. Опишите строение скелетной мышцы.

5. Соотнесите структуру мышечных волокон с функциональными единицами мышц.

6. Почему скелетная мышечная ткань имеет поперечно-полосатую форму?

7. Сравните и сопоставьте медленно сокращающиеся и быстро сокращающиеся волокна скелетных мышц.

8. Где находится гладкая мышца? Что контролирует сокращение гладких мышц?

9. Сравните и сопоставьте гладкие мышцы и поперечно-полосатые мышцы (например, скелетные мышцы).

10. Где находится сердечная мышца? Что контролирует его сокращения?

11. Ткани сердечной и скелетной мускулов имеют поперечнополосатую форму, но внешне они отличаются друг от друга. Почему?

12. Сердечная мышца меньше и менее мощна, чем некоторые другие мышцы тела. Почему сердце — это мышца, которая выполняет наибольший объем физической работы в жизни? Как сердце сопротивляется переутомлению?

13. Расположите следующие единицы внутри скелетной мышцы в порядке от наименьшего к наибольшему: пучок; саркомер; мышечное волокно; миофибрилла

14.Приведите один пример соединительной ткани, которая находится в мышцах. Опишите одну из его функций.

15. Верно или неверно: волокна скелетных мышц — это клетки с множественными ядрами.

Узнать больше

Вы можете узнать больше о трех типах мышечной ткани, посмотрев это видео Khan Academy:

Гладкие мышцы — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите плотное тело
• Объясните, как гладкие мышцы взаимодействуют с внутренними органами и проходами в теле
• Объясните, чем гладкие мышцы отличаются от скелетных и сердечных мышц
• Объясните разницу между единичными и множественными единицами гладкой мускулатуры

Гладкая мышца (названная так, потому что клетки не имеют бороздок) присутствует в стенках полых органов, таких как мочевой пузырь, матка, желудок, кишечник, и в стенках проходов, таких как артерии и вены кровеносных сосудов. система, а также тракты дыхательной, мочевыделительной и репродуктивной систем ((Рисунок) ab ).Гладкие мышцы также присутствуют в глазах, где они изменяют размер радужной оболочки и форму хрусталика; и в коже, где волосы встают дыбом в ответ на холод или страх.

Гладкая мышечная ткань

Гладкая мышечная ткань находится вокруг органов пищеварительного, дыхательного, репродуктивного трактов и радужной оболочки глаза. LM × 1600. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Гладкие мышечные волокна имеют веретенообразную форму (широкие посередине и суженные на обоих концах, как футбольный мяч) и одно ядро; они колеблются от 30 до 200 мкм, м (в тысячи раз короче, чем волокна скелетных мышц), и они производят свою собственную соединительную ткань, эндомизий.Хотя у них нет полос и саркомеров, гладкие мышечные волокна содержат сократительные белки актина и миозина, а также толстые и тонкие волокна. Эти тонкие нити скреплены плотными телами. Плотное тело аналогично Z-образным дискам волокон скелетных и сердечных мышц и прикреплено к сарколемме. Ионы кальция поставляются SR в волокнах и выводятся из внеклеточной жидкости через углубления на мембране, называемые калвеолами.

Поскольку гладкомышечные клетки не содержат тропонин, образование поперечных мостиков регулируется не комплексом тропонин-тропомиозин, а регулирующим белком кальмодулином.В гладкомышечном волокне внешние ионы Ca ⁺⁺ , проходящие через открытые кальциевые каналы в сарколемме, и дополнительный Ca ⁺⁺ , высвобождаемый из SR, связываются с кальмодулином. Комплекс Ca ⁺⁺ -кальмодулин затем активирует фермент, называемый киназой миозина (легкой цепи), который, в свою очередь, активирует головки миозина, фосфорилируя их (превращая АТФ в АДФ и P _i , с P _i крепление к голове). Затем головки могут прикрепляться к участкам связывания актина и натягивать тонкие нити.Тонкие нити также прикреплены к плотным телам; структуры, расположенные во внутренней мембране сарколеммы (в местах соединения сращений), которые также имеют прикрепленные к ним шнуровидные промежуточные нити. Когда тонкие волокна проходят мимо толстых волокон, они натягивают плотные тела, структуры, привязанные к сарколемме, которые затем натягивают промежуточные сети волокон по всей саркоплазме. Это расположение приводит к тому, всему мышечному волокну к договору таким образом, в результате чего концов тянутся к центру, в результате чего миделя выпирать в штопоре движения ((рис)).

Сокращение мышц

Плотные тела и промежуточные волокна связаны через саркоплазму, что заставляет мышечные волокна сокращаться.

Хотя сокращение гладких мышц зависит от присутствия ионов Ca ⁺⁺ , волокна гладких мышц имеют гораздо меньший диаметр, чем клетки скелетных мышц. Т-канальцы не обязательны для достижения внутренней части клетки и, следовательно, не являются необходимыми для передачи потенциала действия глубоко в волокно.Гладкие мышечные волокна имеют ограниченный запас кальция SR, но имеют кальциевые каналы в сарколемме (аналогичные волокнам сердечной мышцы), которые открываются во время потенциала действия вдоль сарколеммы. Приток внеклеточных ионов Ca ⁺⁺ , которые диффундируют в саркоплазму, чтобы достичь кальмодулина, составляет большую часть Ca ⁺⁺ , который запускает сокращение гладкомышечной клетки.

Сокращение мышц продолжается до тех пор, пока АТФ-зависимые кальциевые насосы не будут активно транспортировать ионы Ca ⁺⁺ обратно в SR и из клетки.Однако в саркоплазме остается низкая концентрация кальция для поддержания мышечного тонуса. Этот оставшийся кальций заставляет мышцы слегка сокращаться, что важно в определенных трактах и ​​вокруг кровеносных сосудов.

Поскольку большинство гладких мышц должны функционировать в течение длительных периодов времени без отдыха, их выходная мощность относительно мала, но сокращения могут продолжаться без использования большого количества энергии. Некоторые гладкие мышцы также могут поддерживать сокращения, даже если Ca ⁺⁺ удаляется, а миозинкиназа инактивирована / дефосфорилирована.Это может происходить в виде подмножества поперечных мостиков между головками миозина и актина, называемых защелкивающимися мостиками, которые удерживают толстые и тонкие филаменты связанными вместе в течение длительного периода и без необходимости в АТФ. Это позволяет поддерживать мышечный «тонус» гладких мышц, выстилающих артериолы и другие внутренние органы, с очень небольшими затратами энергии.

Гладкая мышца не находится под произвольным контролем; таким образом, это называется непроизвольной мышцей. Триггеры сокращения гладких мышц включают гормоны, нервную стимуляцию ВНС и местные факторы.В определенных местах, например на стенках внутренних органов, растяжение мышцы может вызвать ее сокращение (реакция релаксации стресса).

Аксоны нейронов в ВНС не образуют высокоорганизованных НМС с гладкими мышцами, как это видно между двигательными нейронами и волокнами скелетных мышц. Вместо этого существует серия заполненных нейротрансмиттерами выпуклостей, называемых варикозным расширением, когда аксон проходит через гладкие мышцы, свободно формируя двигательные единицы ((Рисунок)). Варикозное расширение вен высвобождает нейротрансмиттеры в синаптическую щель.Также висцеральная мышца в стенках полых органов (кроме сердца) содержит клетки кардиостимулятора. Клетка-кардиостимулятор может спонтанно запускать потенциалы действия и сокращения мышц.

Моторные агрегаты

Серия аксоноподобных опухолей, называемых варикозными расширениями или «бутонами», от вегетативных нейронов, образующих двигательные единицы через гладкие мышцы.

Гладкая мышца устроена двумя способами: как единичная гладкая мышца, что встречается гораздо чаще; и как многоэлементная гладкая мускулатура.Эти два типа имеют разное расположение в теле и разные характеристики. Единичная мышца имеет мышечные волокна, соединенные щелевыми соединениями, так что мышца сокращается как единое целое. Этот тип гладкой мускулатуры находится в стенках всех внутренних органов, кроме сердца (в стенках которого находится сердечная мышца), поэтому его обычно называют висцеральной мышцей. Поскольку мышечные волокна не ограничены пределами организации и растяжимости саркомеров, висцеральные гладкие мышцы обладают реакцией на расслабление стресса.Это означает, что по мере того, как мышца полого органа растягивается при заполнении, механическое напряжение растяжения вызывает сокращение, но за этим сразу же следует расслабление, чтобы орган не опорожнял свое содержимое преждевременно. Это важно для полых органов, таких как желудок или мочевой пузырь, которые постоянно расширяются по мере наполнения. Гладкие мышцы вокруг этих органов также могут поддерживать мышечный тонус, когда орган опорожняется и сжимается, что предотвращает «дряблость» пустого органа.Как правило, гладкие висцеральные мышцы вызывают медленные, устойчивые сокращения, которые позволяют веществам, таким как пища в пищеварительном тракте, перемещаться по телу.

Множественные гладкомышечные клетки редко имеют щелевые соединения и, следовательно, электрически не связаны. В результате сокращение не распространяется от одной клетки к другой, а вместо этого ограничивается клеткой, которая была первоначально стимулирована. Стимулы для многокомпонентной гладкой мускулатуры исходят от вегетативных нервов или гормонов, но не от растяжения.Этот тип ткани находится вокруг крупных кровеносных сосудов, в дыхательных путях и в глазах.

Гиперплазия гладких мышц

Подобно клеткам скелетных и сердечных мышц, гладкие мышцы могут подвергаться гипертрофии, увеличиваясь в размерах. В отличие от других мышц, гладкие мышцы также могут делиться, чтобы производить больше клеток, и этот процесс называется гиперплазией. Наиболее очевидно это можно наблюдать в матке в период полового созревания, которая реагирует на повышение уровня эстрогена производством большего количества гладких мышечных волокон матки и значительно увеличивает размер миометрия.

Сводка по разделам

Гладкие мышцы встречаются по всему телу вокруг различных органов и трактов. Гладкомышечные клетки имеют одно ядро ​​и имеют веретенообразную форму. Клетки гладкой мускулатуры могут подвергаться гиперплазии, митотически делясь с образованием новых клеток. Гладкие клетки гладкие, но их саркоплазма заполнена актином и миозином, а также плотными телами в сарколемме, которые закрепляют тонкие волокна и сеть промежуточных волокон, участвующих в притяжении сарколеммы к середине волокна, укорачивая его в процессе.Ионы Ca ⁺⁺ запускают сокращение, когда они высвобождаются из SR и попадают через открытые потенциалозависимые кальциевые каналы. Сокращение гладких мышц инициируется, когда Ca ⁺⁺ связывается с внутриклеточным кальмодулином, который затем активирует фермент, называемый миозинкиназой, который фосфорилирует миозиновые головки, чтобы они могли образовывать поперечные мостики с актином, а затем тянуть за тонкие нити. Гладкая мускулатура может стимулироваться кардиостимуляторами, вегетативной нервной системой, гормонами, спонтанно или растяжением.Волокна в некоторых гладких мышцах имеют защелкивающиеся мостики, поперечные мостики, которые медленно циклируются без потребности в АТФ; эти мышцы могут поддерживать сокращение на низком уровне в течение длительного времени. Единичная гладкая мышечная ткань содержит щелевые соединения для синхронизации деполяризации и сокращений мембраны, так что мышца сокращается как единое целое. Единичная гладкая мышца в стенках внутренних органов, называемая висцеральной мышцей, обладает реакцией на расслабление стресса, которая позволяет мышцам растягиваться, сокращаться и расслабляться по мере расширения органа.Многокомпонентные гладкомышечные клетки не имеют щелевых соединений, и сокращение не распространяется от одной клетки к другой.

Множественный выбор

Гладкие мышцы отличаются от скелетных и сердечных мышц тем, что ________.

1. без миофибрилл
2. находятся на добровольном контроле
3. отсутствие миозина
4. недостаток актина

Какое из следующих утверждений описывает клетки гладких мышц?

1. Устойчивы к усталости.
2. У них быстрое начало схваток.
3. Столбняк не проявляется.
4. В основном они используют анаэробный метаболизм.

Вопросы о критическом мышлении

Почему гладкие мышцы могут сокращаться в более широком диапазоне длин в состоянии покоя, чем скелетные и сердечные мышцы?

Гладкие мышцы могут сокращаться в более широком диапазоне длин в состоянии покоя, потому что актиновые и миозиновые нити в гладких мышцах не так жестко организованы, как в скелетных и сердечных мышцах.

Опишите различия между гладкими мышцами, состоящими из одной единицы, и гладкой мышцей, состоящей из нескольких единиц.

Единичная гладкая мышца находится в стенках полых органов; Гладкие мышцы, состоящие из нескольких единиц, находятся в дыхательных путях, ведущих к легким и крупным артериям. Одноблочные гладкомышечные клетки сокращаются синхронно, они связаны щелевыми контактами и проявляют потенциал спонтанного действия. Многоэлементные гладкие клетки лишены щелевых контактов, и их сокращения не синхронны.

Глоссарий

кальмодулин

регуляторный белок, облегчающий сокращение гладких мышц

плотное тело

саркоплазматическая структура, которая прикрепляется к сарколемме и укорачивает мышцу, поскольку тонкие волокна скользят мимо толстых волокон

гиперплазия

процесс, в котором одна ячейка делится, чтобы произвести новые ячейки

защелка-перемычка

подмножество поперечного мостика, в котором актин и миозин остаются заблокированными вместе

кардиостимулятор

Клетка, запускающая потенциалы действия в гладких мышцах

реакция релаксации напряжения

Расслабление гладкой мышечной ткани после растяжения

варикозное расширение вен

Увеличение нейронов, высвобождающих нейротрансмиттеры в синаптические щели

висцеральная мышца

гладких мышц в стенках внутренних органов

типов мышечных клеток человека | Интерактивное руководство по анатомии

Мышечная ткань, один из четырех основных типов тканей, играет жизненно важную роль в обеспечении движения и выработки тепла в органах тела.Внутри мышечной ткани есть три отдельные группы тканей: скелетных мышц , сердечных мышц и гладких мышц . Каждая из этих групп тканей состоит из специализированных клеток, которые придают ткани ее уникальные свойства. Продолжайте прокрутку, чтобы узнать больше ниже …

Нажмите, чтобы просмотреть большое изображение

Скелетные мышцы

Скелетная мышца — самая распространенная и широко распространенная мышечная ткань в организме, составляющая около 40% общей массы тела. Он формирует все скелетные мышцы, такие как двуглавая мышца плеча и большая ягодичная мышца, и находится в глазах, горле, диафрагме и анусе. Клетки скелетной мускулатуры определяют четыре характеристики: произвольные, поперечно-полосатые, неразветвленные и многоядерные.

Ткань скелетных мышц — единственная мышечная ткань, находящаяся под прямым сознательным контролем коры головного мозга, что дает ей обозначение как произвольная мышца.Все сознательные движения тела, включая движения конечностей, мимику, движения глаз и глотание, являются продуктами ткани скелетных мышц. Сокращение скелетных мышц также производит большую часть тепла тела в качестве побочного продукта клеточного метаболизма.

Структура клеток скелетных мышц также делает их уникальными среди мышечных тканей. Клетки скелетных мышц развиваются в результате слияния множества более мелких клеток во время внутриутробного развития плода, в результате чего образуются длинные прямые мышечные волокна, содержащие множество ядер.При рассмотрении под микроскопом клетки скелетных мышц кажутся полосатыми или полосатыми узорами из светлых и темных областей. Эти полосы вызваны регулярным расположением белков актина и миозина внутри клеток в структуры, известные как миофибриллы. Миофибриллы отвечают за огромную силу скелетных мышц и их способность тянуть с невероятной силой и двигаться по телу.

Сердечная мышца

Клетки сердечной мышцы находятся только в сердце и специализируются на мощном и эффективном перекачивании крови на протяжении всей нашей жизни.Клетки сердечной мускулатуры определяют четыре характеристики: они непроизвольные и внутренне контролируемые, поперечнополосатые, разветвленные и одноядерные.

Сердечная мышца считается непроизвольной тканью, потому что она бессознательно контролируется областями ствола головного мозга и гипоталамусом. Это также считается внутренней или самоконтролируемой тканью, потому что нормальный сердечный ритм задается специализированными клетками кардиостимулятора в самом сердце. Клетки сердечной мышечной ткани короче скелетной мышечной ткани и образуют сеть из множества ветвей между клетками.Между клетками сердечной мышцы образуются интеркалированные диски перекрывающейся клеточной мембраны, чтобы плотно соединять их вместе и обеспечивать быстрое прохождение электрохимических сигналов между клетками. Клетки не сливаются во время развития, оставляя каждую клетку с одним ядром. Одна общая черта между скелетной и сердечной мышцами — наличие полос из-за расположения актина и миозина в регулярных миофибриллах. Присутствие миофибрилл и множества митохондрий в клетках сердечной мышцы дает им большую силу и выносливость для перекачивания крови на протяжении всей жизни.

Висцеральная мышца

Висцеральные мышечные клетки находятся в органах, кровеносных сосудах и бронхиолах тела, перемещая вещества по всему телу. Висцеральные мышцы также широко известны как гладкие мышцы из-за отсутствия штрихов. Клетки гладкой мускулатуры определяют четыре характеристики: они непроизвольно управляются, не имеют поперечно-полосатых, не разветвленных и одноядерных структур.

Бессознательные области мозга контролируют висцеральные мышцы через вегетативную и кишечную нервные системы.Таким образом, висцеральная мышца невольно контролируется. Об этом свидетельствует наша неспособность сознательно контролировать многие физиологические процессы, такие как кровяное давление или пищеварение. Каждая клетка висцеральной мышцы длинная и тонкая, с одним центральным ядром и множеством белковых волокон. Белковые волокна организованы в нити, называемые промежуточными волокнами, и массы, известные как плотные тела. Промежуточные волокна сокращаются, стягивая плотные тела вместе и сокращая клетку висцеральных мышц. Каждая клетка висцеральной мышцы очень слаба, но, работая вместе, эти клетки могут производить сильные и продолжительные сокращения.Например, многие клетки висцеральных мышц в матке способны сокращаться вместе, чтобы вытолкнуть плод из матки во время родов.

Систематический обзор достоверности и надежности

Аннотация

Цели

Целью этого исследования было сообщить о метрологических качествах методов, используемых в настоящее время для количественной оценки объема скелетных мышц и трехмерной формы здоровых и патологических мышц.

Методы

Был проведен систематический обзор (Prospero CRD42018082708).Поиск в базах данных PubMed, Web of Science, Cochrane и Scopus проводился с использованием соответствующих ключевых слов и критериев включения / исключения. Качество статей оценивалось по индивидуальной шкале.

Результаты

Было включено 30 статей, 6 из которых касались патологических мышц. Наиболее оцениваются мышцы нижних конечностей. Частично или полностью автоматические и ручные методы оценивались в 10 и 24 статьях соответственно. Надежность ручной послойной сегментации была от хорошей до отличной (n = 8 статей), а достоверность в отношении рассечения была от умеренной до хорошей (n = 1).Ручная сегментация по срезу использовалась в качестве золотого стандарта в других статьях. Уменьшение количества сегментированных вручную срезов (n = 6) обеспечивало достоверность от хорошей до отличной, если было выбрано достаточное количество подходящих срезов. Сегментация на одном срезе (n = 11) увеличивала объемные ошибки. Метод деформации параметрического конкретного объекта (DPSO) (n = 5) уменьшил количество сегментированных вручную срезов, необходимых для любого выбранного уровня ошибки. Другие автоматические методы в сочетании с другой статистической формой или методами на основе атласа / изображений (n = 4) имели хорошую валидность.Были выделены некоторые особенности для конкретных мышц. За исключением ручной сегментации срезов, о надежности сообщалось редко.

Выводы

Результаты этого систематического обзора помогают выбрать подходящие методы сегментации в соответствии с целью измерения. В здоровых популяциях методы, которые значительно упростили процесс ручной сегментации, приводили к большим ошибкам при оценке объема и формы. Уменьшение количества сегментированных вручную срезов стало возможным с помощью правильно выбранных сегментированных срезов или с помощью DPSO.Другие автоматические методы были многообещающими, но данных было недостаточно для их проверки. Требуются дополнительные данные о метрологическом качестве методик, применяемых при мышечной патологии.

Образец цитирования: Pons C, Borotikar B, Garetier M, Burdin V, Ben Salem D, Lempereur M, et al. (2018) Количественная оценка объема и формы скелетных мышц у людей с помощью МРТ: систематический обзор достоверности и надежности. PLoS ONE 13 (11): e0207847. https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0207847

Редактор: Антуан Нордез, Нантский университет, ФРАНЦИЯ

Поступила: 23 мая 2018 г .; Принята к печати: 7 ноября 2018 г .; Опубликовано: 29 ноября 2018 г.

Авторские права: © 2018 Pons et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Авторы не получали специального финансирования на эту работу.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Объем и форма мышцы во многом зависят от ее функции [1–4]. Структурные различия между мышцами, являющиеся результатом разной архитектуры мышечных волокон, являются хорошими предикторами способности генерировать силу [1].Физиологическая площадь поперечного сечения является основным фактором, определяющим крутящий момент сустава [1]. Было показано, что объем мышц, который тесно связан с физиологической площадью поперечного сечения, тесно связан с крутящим моментом в суставах как в здоровых, так и в патологических популяциях [2–5]. Изменения объема и формы мышц могут быть нормальными, например, гипертрофия после программы укрепления или атрофия, связанная со старением [6,7]. Изменения также могут быть патологическими из-за нервно-мышечного заболевания или травмы [5,8,9].

Оценка объема и формы мышц важна как для клинической практики, так и для исследований.Измерение мышечного объема облегчает наблюдение за прогрессированием нервно-мышечного заболевания [10,11] и эффектами лечения [12,13], а также является полезным для диагностических целей [14,15]. Формы мышц можно использовать для различения патологий [16,17], а моделирование отдельных мышц может быть полезно при планировании операции [18], оценке изменений с течением времени [6,19] и для улучшения понимания конкретных симптомов или заболеваний [ 16,17,20–22].

Магнитно-резонансная томография (МРТ) является золотым стандартом для оценки объемов мышц и трехмерных (3D) форм и используется в качестве справочного материала для проверки других методов визуализации для этой цели [23,24].Многие ручные и автоматические методы сегментации были разработаны для оценки объемов мышц и трехмерных форм по данным МРТ [25–29]. Однако, несмотря на широкое использование этих измерений как в клинической практике, так и в исследованиях, на сегодняшний день ни их метрологические качества, ни их применимость в повседневной практике не подвергались особому анализу.

Знание достоверности и надежности методов измерения важно при выборе метода, чтобы гарантировать точную интерпретацию результатов [30,31].Достоверность — это степень, в которой метод измеряет то, что он предназначен для измерения, и степень, в которой полученные значения аналогичны истинным значениям. Надежность — это степень, в которой методика дает те же результаты при повторных испытаниях на стабильных испытуемых [31,32]. Простым в использовании методам может не хватать валидности или надежности, тогда как действенные и надежные методы не всегда применимы в исследовательских или клинических условиях, если они требуют слишком много времени. Таким образом, может потребоваться компромисс между (I) требуемой метрологической точностью и (II) практическими соображениями использования.

Основная цель этого систематического обзора состояла в том, чтобы сообщить о валидности и надежности методов, используемых для оценки объемов скелетных мышц и трехмерных форм мышц на основе данных МРТ здоровых и патологических мышц человека. Вторичные цели заключались в том, чтобы определить осуществимость этих методов и предоставить рекомендации для будущих исследований.

Наша первая гипотеза заключалась в том, что ручная сегментация по срезу будет иметь хорошие метрологические свойства, но потребует много времени.Во-вторых, методы автоматической сегментации, обеспечивающие достоверные и надежные результаты, потребуют меньше времени.

Материалы и методы

Этот систематический обзор соответствует рекомендациям PRISMA. Контрольный список PRISMA был заполнен (таблица S1), а протокол обзора был опубликован в Prospero (CRD42018082708).

Процесс поиска и выбора в базе данных

статей были идентифицированы путем всестороннего поиска в следующих онлайн-библиографических базах данных: PubMed, Web of Science, Кокрановская библиотека и Scopus.Чтобы обеспечить исчерпывающий поиск, были использованы следующие медицинские предметные заголовки (MeSH) и комбинации ключевых слов (I) МРТ, магнитно-резонансная томография, (II) мышцы, скелетные мышцы, мускулы * (III) (ключевые слова, относящиеся к сегментации) объем *, площадь поперечного сечения, трехмерность *, 3D, форма, сегментация, размер органа и (IV) (ключевые слова, относящиеся к метрологическим свойствам) надежность, воспроизводимость, повторяемость, достоверность, точность, измерение *, метрологический *, валидационный стержень *. Строки поиска были сформулированы и адаптированы к синтаксису поиска каждой базы данных, чтобы обеспечить общую стратегию поиска (текст S1).Ни год публикации, ни языковые ограничения не применялись. Последний поиск проводился в январе 2018 года.

Критериями включения были: I) исследования, основной целью которых было описание и / или оценка метода определения объема и / или формы скелетных мышц (или функциональных групп) с использованием данных МРТ, II) исследование проводилось на людях и III ) исследование включало оценку метрологических качеств метода. Исследования, которые оценивали мышцы головы и шеи или группы мышц, которые не были функционально сгруппированы [33,34], и доклады конференций были исключены.Статьи, которые сравнивали ультразвуковое исследование (УЗИ) с МРТ для оценки достоверности МРТ, также были исключены [35]. Ссылки на выбранные статьи были проверены, чтобы завершить процесс обзора. Заголовки, аннотации и целые тексты статей, выявленных в результате поиска, были независимо оценены двумя экспертами (CP и ML). Любые разногласия разрешались путем обсуждения между двумя экспертами.

Оценка качества выбранных исследований

Поскольку не существует стандартизированных инструментов для определения качества статей в области радиологии, индивидуальная шкала оценки качества была разработана на основе других шкал, описанных в литературе [36,37].Целью шкалы было оценить как внутреннее качество каждого изделия (максимальный балл 30), так и метрологические качества оцениваемого метода (максимальный балл 11). Общая оценка была названа Q-оценкой и была из 100. Первая (качественная) часть шкалы была основана на ранее опубликованных контрольных листах качества для систематических обзоров, а также шкалах для оценки качества исследований, включенных в систематические обзоры. Эти шкалы включали вопросы, касающиеся дизайна исследования и качества представления методологий и результатов [38–40], например, «были ли четко сформулированы цели» или «было ли описание набора пациентов ясным» (таблица S2).Вторая (метрологическая) часть шкалы была основана на опубликованных шкалах, которые были специально разработаны для оценки метрологических исследований в других областях, кроме радиологии [31,36,37,41,42]. Он включал такие вопросы, как «оценивалась ли одновременная валидность?» или «Была ли описана мера золотого стандарта?». Оценки за вопросы варьировались от 0 до 2. Эта шкала использовалась только для целей настоящего исследования. Оценка качества проводилась независимо двумя экспертами (CP и BB), и разногласия разрешались консенсусом.

Извлечение и анализ данных

Информация о включенных образцах, оцененных мышцах, напряженности магнитного поля и протоколах МРТ была собрана для каждой статьи. Оцениваемый метод, использованный эталонный метод, операторы и показатели результатов (валидность, надежность и осуществимость) также регистрировались (таблица 1 и таблица S3). В этой статье валидность относится к концепции одновременной валидности [31], а надежность относится к корреляциям между различными измерениями в пределах одного и того же стабильного объекта, а также к ошибке измерения [30,43].Для оценки достоверности и надежности результатов, представленных в каждой статье, были рассмотрены следующие значения: стандартная ошибка оценки (SEE) и среднеквадратичная ошибка (RMSE), значения> 10% = плохо, 5–10% = умеренно. , 1–5% = хорошо и <1% = отлично. Те же ограничения были использованы для коэффициента вариации. Средние различия, результаты> 5% = плохо, 2–5% = умеренно, 1–2% = хорошо и <1% = отлично. Для средних расстояний результаты с расстояниями> 6 мм = плохие, 3–6 мм = умеренные, 1–3 мм = хорошие и <1 мм = отличные.Коэффициенты внутриклассовой корреляции (ICC) и r ² значения из 0–0,49 = плохо, 0,5–0,69 = умеренно, 0,7–0,89 = хорошо и> 0,9 = отлично [44]. Такие же пределы использовались для индекса сходства игральных костей (DSI). DSI — это размер перекрытия двух сегментов, деленный на общий размер двух объектов. Если в одном и том же исследовании были доступны разные статистические анализы, для классификации в первую очередь использовались худшие результаты. Хотя мы признаем, что для этой категоризации нет ссылок или заявленных рекомендаций, она использовалась для обеспечения ясности и стандартизации иерархии результатов, представленных в выбранных статьях.Результаты валидности и надежности также были извлечены, поскольку они были представлены в каждой исходной статье (таблица S4). Когда были выполнены аналогичные оценки, например двусторонняя оценка поясничной мышцы у здорового субъекта с использованием одной и той же техники для каждой стороны [45], были указаны только самые низкие значения достоверности или надежности. Осуществимость метода определялась как время, необходимое для выполнения сегментации вручную, или как время, необходимое для выполнения автоматических методов.

Результаты

Процесс отбора

Поиск литературы выявил 2160 ссылок в PubMed, 324 ссылок в Кокрановской библиотеке, 3911 ссылок в Scopus, 2302 ссылок в Web of Science.После удаления дубликатов осталось 4631. После просмотра заголовков и аннотаций было обнаружено, что 86 статей потенциально подходят для участия в конкурсе. Наконец, 30 человек соответствовали критериям включения и были включены (рис. 1).

Оценка качества

Средний балл Q включенных статей составил 64,1 / 100 (стандартное отклонение: 9,7). Основной целью семнадцати статей было определение метрологических свойств измерительной техники. Десять статей имели оценку выше 70/100 [9,27,28,45–51], пятнадцать статей имели оценку от 60 до 70/100 [25,26,52–64] и пять статей имели оценку ниже 60 / 100 [29,65–68].Подробная информация об оценках каждой статьи представлена ​​в таблице S2.

Описание исследований

Методологические характеристики (образцы, конструкции и методы измерения) каждой статьи представлены в Таблице 1 и Таблице S3.

Включенные статьи в основном посвящены методам сегментации. Ручные методы (включая сегментацию площади поперечного сечения (CSA) среза за срезом, сегментацию CSA в уменьшенном количестве срезов, сегментацию CSA на одном срезе и использование длины мышцы) были оценены в двадцати четырех статьях [9,25 –28,45–58,60–64] и частично или полностью автоматические методы сегментации (деформация параметрического конкретного объекта, полуавтоматическая и автоматическая на основе атласа, на основе изображения и на основе формы, на основе атласа и статистической формы- основанная и интерактивная сегментация с использованием априорных значений формы и статистических методов моделирования формы) были оценены в десяти статьях [27,29,48,53,59,64–68].

Объем мышц оценивался в двадцати шести статьях [9,25–28,45–54,56–64,66,68], изменения объема мышц оценивались в трех статьях [26,50,55], а трехмерные формы были оценено в семи статьях [29,48,59,64,65,67,68].

В семнадцать статей были включены только здоровые субъекты [26,27,45–50,52,53,57–60,62,64,67], а в шести были включены субъекты с мышечной патологией, из которых пять были посвящены взрослым с: болью в пояснице, тотальная односторонняя артропластика, реконструкция передней крестообразной связки, хроническая обструктивная болезнь легких или остеоартроз коленного сустава [9,28,61,63,65]; пятая статья была о детях с церебральным параличом [51].В трех статьях оценивались трупы [25,54,56].

Было исследовано 40 различных мышц: мышцы верхних конечностей оценивались в шести статьях [25,29,50,54,56,62], а мышцы нижних конечностей — в двадцати четырех статьях [9,26–28,45–49,51– 53,55,57–61,63–68]. Чаще всего оценивалась прямая мышца бедра (n = 13 статей). Использовали разные функциональные группы (n = 18 статей). Например, для четырехглавой мышцы ее можно рассматривать как единое целое, или можно было бы сгруппировать широкую мышцу латеральной мышцы бедра и промежуточную мышцу или широкую латеральную мышцу, медиальную и промежуточную мышцы, или все мышцы можно было бы сегментировать отдельно.

Что касается параметров МРТ, наиболее часто использовались сканеры 1,5 Тл (n = 22 статьи), взвешенные последовательности T1 использовались в двадцати четырех статьях, а 3D-последовательности использовались в семи статьях [9,29,46,47,52, 54,66]. Чаще всего сегментировались осевые срезы.

Ручные методы (таблицы 1 и 2, таблицы S3, S4 и S5)

Послойная сегментация CSA.

Оценка объема мышц с использованием сегментации CSA по срезу была проведена в 11 статьях (диапазон значений Q: 61–73, средний балл Q: 68.5 [25,27,45–49,61–64]). Толщина срезов варьировалась от 1,5 мм [25] до 10 мм [45]. В семи из этих статей не было промежутков между срезами [25,27,46,47,49,61,64]. После сегментации для оценки объема мышц использовались семь различных методов расчета.

Достоверность от умеренной до хорошей была обнаружена между ручной сегментацией CSA срезов и измерениями на трупах (n = 1 статья, [25]). Внутриэкспертная надежность была от хорошей до отличной (n = 4 [25,27,62,63]). Надежность между экспертами была от умеренной до хорошей (n = 8 [25,27,44,45,60–63]).Надежность повторного тестирования была хорошей (n = 2, [48,62]). Результаты были менее надежными для объема внешней запирательной мышцы [63] или объема малой ягодичной мышцы. Результаты для объема четырехглавой мышцы были более надежными, чем результаты для отдельных мышц, составляющих его [27,46,48,64]. В статьях, которые включали как здоровые, так и патологические мышцы, результаты были более надежными для здоровых мышц, чем для патологических мышц [61,63]. Средние различия менее 1% были обнаружены между различными методами оценки объема (конус, цилиндр, 3 ^ряд и 4 уравнения полиномиальной регрессии ^{порядка} ) (n = 2, [47,49]).

Сегментация CSA на уменьшенном количестве срезов.

Оценка объема мышц с использованием сегментации CSA на уменьшенном количестве срезов была проведена в 6 статьях (диапазон Q: 66–73; средний Q-балл: 70,2 [9,26,27,47,49,55]). Выбор срезов для сегментации основывался на различных элементах, таких как количество срезов [27,49], расстояние между срезами [9,26,47,55], конкретные характеристики срезов (например, срезы с наибольшим CSA или срезы, сделанные в определенной части мышцы [55]).Сообщалось о шести различных методах оценки объема: метод цилиндра [49], метод конуса [26,27,49], метод Кавальери [27], интерполяция кубическим сплайном [27] и 3 ^rd и 4 ^{th Полиномиальные уравнения порядка} [47]. Сравнение данных сегментации от методов, использующих уменьшенное количество срезов и сегментации по срезу (n = 5 [26,27,47,49,55]), показало, что достоверность варьировалась от плохой до отличной. Достоверность была превосходной, когда было сегментировано достаточное количество срезов. Уменьшение количества срезов систематически увеличивало ошибку.Количество и выбор срезов для сегментации, а также выбор метода расчета объема для получения заранее определенной ошибки были специфичны для каждой мышцы. Метод сегментации CSA на уменьшенном количестве срезов имел ICC от умеренной до хорошей как внутри, так и между экспертами (n = 2 [9,49]).

Сегментация CSA или толщины мышцы с использованием одного среза и длины мышцы.

Восемь статей оценивали использование сегментации CSA или толщины мышц с использованием одного среза и длины мышцы для оценки объема мышц (диапазон оценок Q: 61–78; средний балл Q: 67.4) [50–53,57,58,60]. Для измерений использовались либо срез с наибольшей CSA [51–53,57,58,60], либо срезы, сделанные в определенных местах (например, на 50% длины кости) [28,50,60]. Для оценки объема мышц использовались уравнения с использованием длины мышцы, CSA и факторов формы. Достоверность этих методов оценивалась путем сравнения с ручной сегментацией по срезу во всех исследованиях, кроме одного. Результаты показали, что валидность варьировалась от плохой до хорошей, но в основном была средней (n = 8 [50–53,57,58,60]).Наименьшие ошибки были обнаружены для CSA, измеренной на расстоянии 60% от дистального конца бедра или плечевой кости для четырехглавой мышцы, сгибателей колена и трехглавой мышцы плеча (n = 3 [28,50,60]), при толщине мышц 50% бедренная кость для четырехглавой мышцы (n = 1 [28]). Некоторые объемы мышц оказалось сложнее получить с помощью сегментации CSA с использованием одного среза, например, малой ягодичной мышцы и квадратной мышцы поясницы, для которых достоверность была недостаточной. Нет исследований, оценивающих надежность.

Сегментация CSA на одном срезе без длины мышцы.

Оценка объема мышц с использованием сегментации CSA на одном срезе без длины мышцы была оценена в трех статьях (диапазон Q: 68–72; средний Q-балл: 69,3 [9,26,56]). Были выбраны определенные срезы: либо с наибольшим CSA [26], либо срезы, сделанные в определенных местах [9,56]. Ручная сегментация по срезу использовалась в качестве контрольного эталона для оценки валидности и показала, что она была от плохой до умеренной (n = 3 [9,26,56]). Плохие результаты были обнаружены для надостной и подлопаточной мышц [56].Надежность внутри и между экспертами была хорошей (n = 1 [56]).

Методы автоматической сегментации (таблицы 1 и 2, таблицы S3, S4 и S5)

Деформация параметрического метода конкретного объекта с ручной сегментацией.

Оценка объема мышц и / или трехмерной формы с использованием метода деформации параметрического конкретного объекта (DPSO) с ручной сегментацией оценивалась в пяти статьях (диапазон Q: 46–71; средний Q-балл: 62,2 [27,53, 59,64,68]). Этот метод включает ручное контурирование на сокращенном наборе изображений с последующей параметрической интерполяцией на основе формы в сочетании с техникой кригинга для получения модели поверхности без использования промежуточных срезов [68,69] .Валидность была от умеренной до хорошей по сравнению с ручной сегментацией по срезу (n = 4 [27,59,64,68]). Уменьшение количества срезов увеличивало ошибку (n = 1 [53]). В зависимости от мышцы надежность была плохой или хорошей (n = 2, [59,64]). Количество сегментированных вручную срезов, необходимых для получения заранее определенной ошибки, было индивидуальным для каждой мышцы. Большее количество срезов требовалось для малой ягодичной мышцы, средней ягодичной мышцы, косой мышцы и подвздошной кости.

Другие методы автоматической сегментации.

Были оценены четыре других метода оценки трехмерных форм мышц: полуавтоматическая и автоматическая сегментация на основе атласа [48], сегментация на основе изображений и форм [29], сегментация на основе атласа и статистическая сегментация на основе формы [67] и интерактивная сегментация с использованием априорных значений формы и статистического моделирования формы [65] (диапазон оценок Q: 49–73: средний балл Q: 55,5). Эндрюс и др. использовали вероятностное представление формы, называемое обобщенным логарифмическим представлением, которое включало информацию о смежности вместе с инвариантным относительно вращения детектором случайных границ леса для автоматического сегментирования мышц бедра [65].Kim et al. использовали метод активной контурной сегментации с подходом наборов уровней для автоматического извлечения надостной мышцы из МРТ изображения [29]. Энгстром и др. Использовали статистическую модель формы (SSM) для автоматического сегментирования квадратной мышцы поясницы [67]. В процессе подгонки деформируемый SSM был ограничен с помощью вероятностных МР-атласов. Ле Троттер и др. использовали метод автоматической сегментации на основе мультиатласа для количественной оценки объема четырехглавой мышцы бедра [48]. Валидность по сравнению с ручной сегментацией срезов была от умеренной до превосходной, и большинство результатов показали хорошую достоверность.Исследования надежности не обнаружены.

Техника выполнимости (таблица S4)

Продолжительность сегментации оценивалась в восьми исследованиях [25,26,46,56,59,64–66]. Использование уменьшенного количества срезов для получения объема мышц, разделенного на время сегментации на 4, использование только одного или двух срезов, разделение времени сегментации на 26 и 15 соответственно [56]. Использование метода DPSO для оценки трехмерной формы вдвое сократило время, затраченное на одну статью [59], и разделило его на 12 в другой [27]. В одной статье с использованием методов автоматической сегментации сообщается, что время выполнения без вмешательства человека составляло около 50 минут на изображение [65].Никакие другие исследования не оценивали осуществимость.

Обсуждение

В этот обзор вошли 30 статей, в основном посвященных методам сегментации. Он сообщил о доступных в настоящее время данных о метрологических качествах ручных и автоматических методов сегментации, которые оценивают объем и форму мышц, а также о возможности их использования в клинических или исследовательских целях. Большинство рассмотренных исследований включали здоровых субъектов, оценивали мышцы нижних конечностей и использовали ручную сегментацию срезов в качестве золотого стандарта.Было обнаружено, что большие ошибки в оценке объема и формы вызываются методами, упрощающими и сокращающими ручной процесс сегментации. Было доступно достаточно доказательств, подтверждающих обоснованность метода DPSO. Отсутствие надежных исследований означало, что другие методы автоматической сегментации не могли быть проверены, но имеющиеся в настоящее время доказательства были сочтены обнадеживающими, и указана дальнейшая работа над этими методами. Были выделены некоторые особенности конкретных мышц и техники сегментации.

Метрологические характеристики ручной и автоматической техники

Ручные методы сегментации.

Пошаговая сегментация вручную была наиболее оцениваемым методом, но ее валидность оценивалась только в одном исследовании (на мышцах вращающей манжеты). Поскольку ручная сегментация по срезу широко используется в качестве эталонного метода, необходимы дальнейшие исследования для подтверждения ее достоверности. Что касается надежности, результаты различались для разных мышц. Использование различных методов расчета объема, похоже, не изменило ошибок, указывая на то, что ошибки, обнаруженные между измерениями, вероятно, были связаны с сегментацией.Качество результатов было ниже для глубоких мышц, таких как малая ягодичная мышца, и для мышц, границы которых нечеткие, таких как отдельные мышцы четырехглавой мышцы. Выявление их внешних границ представляется сложной задачей. Мы считаем, что для ограничения этих ошибок сегментации важно разработать и внедрить стандартизированные процедуры с использованием четких анатомических ориентиров на каждую мышцу [46]. Несмотря на то, что несколько исследований оценивали методы получения изображений, они, по-видимому, являются ключевыми для ограничения ошибок сегментации [70].Что касается исследований, в которых сравнивались данные субъектов со здоровыми или патологическими мышцами, более слабая надежность патологических мышц может быть связана с изменениями формы и границами, которые труднее идентифицировать [65]. Ручная сегментация по срезу также требует много времени, поэтому ее нелегко использовать в клинической практике.

Методы, основанные на ручной сегментации уменьшенного количества срезов, достигли хорошей или отличной достоверности, когда было сегментировано достаточное количество срезов.Соответствующее количество срезов варьировалось для разных мышц. В большинстве случаев необходимо вручную сегментировать менее половины от общего количества срезов с толщиной срезов 10 мм и расстоянием между срезами 5 мм, что позволяет сократить время обработки при сохранении почти эквивалентного уровня производительности по сравнению с сегментацией срезов. . Результаты могут быть дополнительно улучшены путем выбора подходящих срезов для сегментации [55]. Однако при уменьшении количества сегментированных срезов могут возникнуть ошибки в оценке объема [26,27,47,49,55].Нам не удалось определить какие-либо общие правила, основанные на форме или размере мышц, поэтому необходимы дальнейшие исследования для оценки этих методов в мышцах, которые не были оценены в этом систематическом обзоре, особенно в мышцах верхних конечностей и туловища. Наконец, были подчеркнуты важные различия между методами расчета объема. Например, метод конуса не подходил для веретенообразных мышц [27,47].

Использование даже более быстрых методов, таких как сегментация одного среза с длиной мышцы или без нее, может быть связано с потерей точности.Из-за скорости их реализации эти методы могут использоваться в клинической практике, если целью является, например, оценка степени потери мышечной массы при заболеваниях, вызывающих тяжелую атрофию, где обычно можно ожидать различий в объеме более 10%. . Однако следует уделять особое внимание при использовании этих методов для негибридных мышц. Хотя руководящие принципы, используемые для выбора каждого среза, были подробно описаны для каждого метода, оценок надежности было мало. Ранее сообщалось, что оптимальное расположение измерений может быть трудным как для определения, так и для воспроизведения [61], поэтому существует вероятность возникновения ошибок из-за ручной сегментации CSA.Необходимы дальнейшие исследования для оценки надежности.

Автоматические методы сегментации.

Метод DPSO, который включает автоматическую сегментацию промежуточных срезов, имел хорошую валидность, если вручную сегментировалось достаточное количество срезов. Для негибридных и мелких мышц необходимо вручную сегментировать большее количество срезов, чтобы обеспечить хорошую точность. Если этот метод окажется надежным, его можно будет использовать вместе с ручными методами, чтобы уменьшить количество сегментированных вручную срезов и сэкономить время.Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, какой метод является наиболее точным и быстрым, между ручной сегментацией уменьшенного количества срезов с различными методами оценки объема и ручной сегментацией с помощью DPSO [27]. Результаты могут отличаться в зависимости от мышц, из-за их специфической формы и локализации.

Достоверность других четырех проанализированных частично или полностью автоматических методов (полуавтоматическая и автоматическая сегментация на основе атласа, сегментация на основе изображений и форм, сегментация на основе атласа и статистическая сегментация на основе форм) не могла быть подтверждена в этом обзоре из-за в настоящее время доступно небольшое количество некачественных исследований, однако важно отметить, что результаты были обнадеживающими.Эти методы оказались многообещающими с точки зрения применимости. Таким образом, для их подтверждения необходимы высококачественные дополнительные метрологические исследования. У каждого метода были свои особенности: сегментация с использованием преобразования обобщенного логарифмического отношения может налагать мягкие ограничения, тогда как деформируемые статистические модели формы и сегментации на основе атласа используют жесткие ограничения. Однако метод представления обобщенного логарифмического отношения не может эффективно очертить изменчивость позы по сравнению с другими методами и, следовательно, требует предварительной обработки изображения в качестве дополнительного шага.Таким образом, некоторые методы могут быть более подходящими, чем другие, в зависимости от мышц и их свойств, а также от характеристик населения (дети, люди с мышечной патологией и т. Д.). Другие результаты показали, что такие методы, как сегментация случайным блужданием [71,72], сегментация на основе вейвлетов [73] или сегментация на основе глубокого обучения [74], должны быть дополнительно исследованы, чтобы определить, могут ли они обеспечить быстрое и точное достоверные и надежные измерения объема и формы мышц для использования в повседневной клинической практике.

Патологические мышцы

Методы оценки объемов скелетных мышц и / или трехмерных форм мышц с использованием данных МРТ используются в клинической практике для диагностики [14], оценки эффектов лечения [12] и в качестве помощи в предоперационном планировании [18]. В случае мышечной патологии изменения формы мышц и сигналов происходят из-за дегенерации мышц, что может затруднить идентификацию границ мышц на МРТ (из-за жировой и фиброзной инфильтрации) [16,17]. Следовательно, может потребоваться модификация анатомических ориентиров, используемых для сегментации CSA, методов, основанных на факторах формы, и методов оценки объема.Однако в настоящее время это неизвестно из-за отсутствия исследований, посвященных оценке патологических мышц. Это открытие предполагает, что требуются специальные метрологические исследования в зависимости от исследуемой патологии, чтобы избежать ошибок измерения, и что следует соблюдать осторожность при экстраполяции результатов методов, используемых в здоровых мышцах, на те, у которых есть патологии.

Получение изображения

Протокол МРТ, используемый для получения изображений, может иметь огромное влияние на результаты сегментации [70].В исследованиях, включенных в этот обзор, в основном использовались последовательности, взвешенные по T1, предполагая, что эти анатомические последовательности подходят для сегментации из-за их способности обеспечивать хорошее качество изображений мышц, различать границы между ними и из-за их способности противопоставлять кости и мышцы. [9,27,29,64]. Однако другие последовательности также могут быть использованы, и различия в метрологических свойствах между последовательностями были показаны в одной статье [59]. Никакие другие исследования не сравнивали разные последовательности в включенных статьях.Таким образом, данные относительно достоверности различных последовательностей являются подтвержденными [59]. Что касается проблемы получения 2D- или 3D-изображений, из семи статей, в которых использовались 3D-последовательности, ни одна не показала, что 3D-последовательности дают лучшие результаты, чем 2D-последовательности. Большинство из них оценили методы ручной сегментации. Поскольку для получения 3D-последовательностей требуется больше времени, они имеют более низкий контраст и более чувствительны к восприимчивости и неоднородностям B0 [75], не было никаких доказательств, чтобы рекомендовать получение 3D-изображений для ручной сегментации.Непрерывное получение срезов, позволяющее отслеживать мышцы, может быть интересным методом [55]. При определении разрешающей способности следует учитывать размер мышцы, чтобы избежать артефактов частичного объема [49,66]. Для маленьких мышц требуется большее разрешение. Мы предлагаем использовать последовательность T1, двухмерное сканирование с непрерывными срезами толщиной от 1 до 10 мм, ориентированными перпендикулярно большой оси мышц, с разрешением, которое позволяет избежать эффектов частичного объема. Однако недостаток данных в статьях, включенных в систематический обзор, не позволяет дать четкие рекомендации.Наконец, в настоящее время отсутствуют данные, показывающие влияние типа сканера МРТ и катушки на получение данных и качество метрологических параметров, несмотря на то, что все эти элементы могут повлиять на точность и надежность объема и формы мышц [54 , 65,76,77]. Поэтому необходимы дальнейшие исследования для прояснения этих вопросов.

Возможности МРТ могут быть ограничены доступностью сканеров МРТ и стоимостью устройств МРТ и оценок. Таким образом, некоторые другие методы, например, с помощью ультразвукового исследования, могут быть интересны для оценки объемов скелетных мышц и трехмерных форм мышц [78].

Совершенствование методологии будущих метрологических исследований

Мы считаем, что будущая работа должна включать оценку надежности повторного тестирования, поскольку мы нашли только две статьи, в которых оценивалась эта оценка [48,62]. Надежность повторного тестирования относится к степени, в которой оценка одной выборки лиц одним наблюдателем в двух или более отдельных случаях с использованием одного и того же теста дает аналогичные результаты, при этом все условия тестирования остаются как можно более постоянными [31]. Это очень важно, потому что такие факторы, как положение пациента, могут повлиять на точность и надежность объема и формы мышц, определяемых с помощью МРТ [54,65,76,77].Вторая оценка, имеющая большое значение в будущей работе, — это отзывчивость. Отзывчивость относится к качеству измерения при отображении изменений [32], а также является очень важным качеством для оценки прогрессирования нервно-мышечного заболевания [10,11] и эффектов лечения [12,50]. Мы не смогли сообщить о быстродействии техник в настоящем обзоре, так как оно оценивалось только в двух статьях.

Кроме того, для метрологических исследований необходимо точное описание используемого метода статистического анализа.В результате работы, проделанной в этом обзоре, мы рекомендуем, чтобы следующие оценки были включены в качестве стандарта в будущую работу, в дополнение к обычному анализу корреляции для улучшения внутренней валидности, в исследованиях методов измерения [30,79]. Первая рекомендуемая оценка — погрешность измерения. Чтобы продемонстрировать надежность метода, должна быть известна стандартизованная ошибка измерения, включая пределы согласия или наименьшее обнаруживаемое изменение [30], поскольку они указывают, является ли наблюдаемое различие результатом истинного изменения объема или размера мышц. или если это просто ошибка измерения.

Ограничения

При рассмотрении наших выводов и рекомендаций важно отметить, что сила любых выводов зависит от качества исходных статей [43]. Статьи были оценены от среднего до хорошего качества, однако только две включали статистические расчеты мощности, что уменьшало выводы, которые можно сделать на основании результатов. Этот аспект дизайна исследования должен быть включен во все будущие исследования по этой теме. Вторым ограничением этого исследования является неоднородность включенного исходного материала, в частности, различные параметры МРТ, использованные в исследованиях, и различные оцениваемые мышцы препятствовали проведению объединенного анализа и усложняли синтез результатов.Что касается МРТ, даже при использовании одинаковых последовательностей параметры оставались неоднородными, поскольку они зависели от устройства. Что касается мышц, некоторые мышцы были в центре внимания многих исследований, в то время как другие игнорировались. Клиницисты и исследователи должны помнить об этом при использовании техники, которая ранее не оценивалась для рассматриваемой мышцы. Таким образом, результаты этого исследования имеют отношение только к методам оценки объема и формы мышц, оцененным в включенных исследованиях, и должны с осторожностью обобщаться на другие методы и другие мышцы.Наконец, статистические методы, используемые в различных исследованиях, также значительно различались, что, в свою очередь, еще больше не позволило сделать более определенные выводы в этом обзоре. Различные статистические методы, используемые для сообщения об одновременной достоверности (включая r ² , ICC, индекс сходства игральных костей), коэффициент Таннимото, средние различия, SD, SEE, RMSE и расстояние от точки до поверхности) и надежности (например, ICC, среднее различия, RMSE, коэффициент вариации и стандартное отклонение) ограничили синтез данных количественным объединенным анализом.Дальнейшая работа должна быть направлена ​​на преодоление, насколько это возможно, такого разнообразия, чтобы как улучшить результаты, так и улучшить обобщаемость результатов, полученных с помощью различных методов.

Заключение

Результаты этого систематического обзора дают обоснование для выбора подходящих методов сегментации в зависимости от мышцы, потребности в точности и доступного времени. Такое использование может включать диагностику заболевания, оценку реакции на лечение, мониторинг прогрессирования заболевания или измерение в исследовательских целях.Требуются дальнейшие исследования для подтверждения валидности ручной сегментации по срезу и автоматических методов, за исключением DPSO, для которого имеются достаточно веские подтверждающие доказательства. Надежность большинства методов, используемых в настоящее время, также требует подтверждения, за исключением ручной сегментации по срезу, которая оказалась достаточно надежной (если требует много времени). Необходимы исследования для оценки различных протоколов МРТ. Для правильного применения таких методов в повседневной клинической практике также необходимы специальные исследования патологических мышц.

Вспомогательная информация

S3 Таблица. Описание населения и техники МРТ в статьях.

F: самка, M: самец, SD: стандартное отклонение, NR: не сообщается

RF: прямая мышца бедра, VI: большая мышца бедра, VL: латеральная широкая мышца бедра, VM: vatsus medialis, Qua: quadriceps, Pir: Piriformis, GlMi: Gluteus Minimus, GlMe: Gluteus Medius, GlMa: Gluteus Maximus, FCU: flexor carpi ulnar ЭКЮ: локтевый разгибатель запястья, Sspi: Supraspinatus, Ssca: Subscapularis, Ispi + Tmin: Infraspinatus and Teres minor, ES: Erector Spinae, M: multifidus, RA: rectus abdominis, Пс: поясничная мышца, Sar: Sartorius, Gra: Gracilis : Adductor Magnus, Add L: Adductor longus, BFL: Biceps Femoris Long head, BFS: Biceps Femoris Short head, ST: Semi Tendinosus, SM: Semi Membranosus, GL: Gastrocnemius Lateralis, GM: Gastrocnemius Medialis, Sole + FHL: Solemus Medialis и Sole + FHL: flexor hallucis longus, TP: Tibialis Posterior, FDL: flexor digitorum longus, Per LBT: Peroneus (Longus, Brevis, Tertius), TA + EDL + EHL: передняя большеберцовая мышца и длинный разгибатель пальцев и длинный разгибатель большого пальца стопы, So: Soleus, TS: triceps surae, TB: triceps brachii, TA: Tibialis Anterior, VLMI: Vastus Lateralis и Medius и Intermedius , TFL: tenor Fascia Lata, Add BLM: adductor (brevis, longus, magnus), Il: Iliacus, Obl: Obliquus (transversus abdominis, internus и externus obliquus), QL: Quadratus Lumborum, VLI: Vastus Lateralis и Intermedius вместе, VLMI : Vastus Lateralis, Medialis и Intermedius, BF: Biceps Femoris, SMT: Semi Membranosus и Tendinosis, ESM: erector spinae и multifidus, PT: pronator teres, ECRB: Extensor Carpi Radialis Brevis, EPL: Extensor Pollicis Longus5000, Br: Brachio000

FOV: поле зрения, NEX: количество возбуждений, TR: время повторения, TE: время до эха.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0207847.s003

(DOCX)

S4 Таблица. Метрологические свойства методик.

ICC: коэффициент внутриклассовой корреляции, средняя разница: средняя разница, SD: стандартное отклонение, CV: коэффициент вариации, SDD: наименьшая обнаруживаемая разница, RMSE: среднеквадратичная ошибка, SEE: стандартная ошибка оценки, DSI: игра в кости. индекс, средний прибой D: среднее расстояние до поверхности, макс. прибой D: максимальное расстояние до поверхности, TC: коэффициент Таннимото, FNVF: объемная доля ложноотрицательных результатов, FPVF: объемная доля ложноположительных результатов, MVSF: фракция сходства объема мышц

RF: прямая мышца бедра, VI: большая мышца бедра, VL: латеральная широкая мышца бедра, VM: vatsus medialis, Qua: quadriceps, Pir: Piriformis, GlMi: Gluteus Minimus, GlMe: Gluteus Medius, GlMa: Gluteus Maximus, FCU: flexor carpi ulnar ЭКЮ: локтевый разгибатель запястья, Sspi: Supraspinatus, Ssca: Subscapularis, Ispi + Tmin: Infraspinatus and Teres minor, ES: Erector Spinae, M: multifidus, RA: rectus abdominis, Пс: поясничная мышца, Sar: Sartorius, Gra: Gracilis : Adductor Magnus, Add L: Adductor longus, BFL: Biceps Femoris Long head, BFS: Biceps Femoris Short head, ST: Semi Tendinosus, SM: Semi Membranosus, GL: Gastrocnemius Lateralis, GM: Gastrocnemius Medialis, Sole + FHL: Solemus Medialis и Sole + FHL: flexor hallucis longus, TP: Tibialis Posterior, FDL: flexor digitorum longus, Per LBT: Peroneus (Longus, Brevis, Tertius), TA + EDL + EHL: передняя большеберцовая мышца и длинный разгибатель пальцев и длинный разгибатель большого пальца стопы, So: Soleus, TS: triceps surae, TB: triceps brachii, TA: Tibialis Anterior, VLMI: Vastus Lateralis и Medius и Intermedius , TFL: tenor Fascia Lata, Add BLM: adductor (brevis, longus, magnus), Il: Iliacus, Obl: Obliquus (transversus abdominis, internus и externus obliquus), QL: Quadratus Lumborum, VLI: Vastus Lateralis и Intermedius вместе, VLMI : Vastus Lateralis, Medialis и Intermedius, BF: двуглавая мышца бедра, SMT: Semi Membranosus и Tendinosis, ESM: erector spinae и multifidus, PT: pronator teres, ECRB: Extensor Carpi Radialis Brevis, EPL: Extensor Pollicis Longus, Br.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0207847.s004

(DOCX)

Благодарности

Мы искренне благодарим Johanna Robertson и Jennifer Dandrea Palethorpe за английскую редакцию. Мы искренне благодарим Элизабет Бруян, Себастьяна Кердраона и Винсента Хосса за их помощь, связанную с методами МРТ.

Ссылки

1. 1. Либер Р.Л., Фриден Дж. Функциональное и клиническое значение архитектуры скелетных мышц. Мышечный нерв.2000, 1 ноября; 23 (11): 1647–66. pmid: 11054744
2. 2. Фукунага Т., Миятани М., Тачи М., Кузаки М., Каваками Ю., Канехиса Х. Объем мышц является основным фактором, определяющим крутящий момент суставов у людей. Acta Physiol Scand. 2001 август; 172 (4): 249–55. pmid: 11531646
3. 3. Хольцбаур KRS, Delp SL, Gold GE, Murray WM. Моментогенетическая способность мышц верхних конечностей у здоровых взрослых. J Biomech. 2007. 40 (11): 2442–9. pmid: 17250841
4. 4. Trappe SW, Trappe TA, Lee GA, Costill DL.Сила икроножных мышц у человека. Int J Sports Med. 2001 апр; 22 (3): 186–91. pmid: 11354521
5. 5. Pons C, Sheehan FT, Im HS, Brochard S, Alter KE. Атрофия плечевой мышцы и ее связь с потерей силы при акушерском параличе плечевого сплетения. Clin Biomech Бристоль Эйвон. 2017 Октябрь; 48: 80–7.
6. 6. Наричи М.В., Маганарис С.Н., Ривз Н.Д., Каподаглио П. Влияние старения на архитектуру мышц человека. J Appl Physiol Bethesda Md 1985. Дек 2003, 95 (6): 2229–34.
7. 7.Матур С., Такай К.П., Макинтайр Д.Л., Рид Д. Оценка мышечной массы бедра с помощью магнитно-резонансной томографии у пожилых людей и людей с хронической обструктивной болезнью легких. Phys Ther. 2008 Февраль; 88 (2): 219–30. pmid: 18056754
8. 8. Layec G, Venturelli M, Jeong EK, Richardson RS. Обоснованность антропометрической оценки объема мышц ног в широком спектре: от здоровых взрослых до людей с травмой спинного мозга. J Appl Physiol Bethesda Md 1985. 1 мая 2014 г .; 116 (9): 1142–7.
9. 9. Marcon M, Ciritsis B, Laux C, Nanz D, Nguyen-Kim TDL, Fischer MA и др. Измерения площади поперечного сечения в сравнении с объемной оценкой четырехглавой мышцы бедра у пациентов с реконструкциями передней крестообразной связки. Eur Radiol. 2015 фев; 25 (2): 290–8. pmid: 25358592
10. 10. Jenkins TM, Burness C, Connolly DJ, Rao DG, Hoggard N, Mawson S и др. Проспективное пилотное исследование по измерению изменения объема мышц при боковом амиотрофическом склерозе.Amyotroph Lateral Scler Front Degener. 2013 Сен; 14 (5–6): 414–23.
11. 11. Годи С., Амбрози А., Никастро Ф., Превитали С.К., Сантароза С., Наполитано С. и др. Продольная количественная оценка мышечной дегенерации при мышечной дистрофии Дюшенна с помощью МРТ. Энн Клин Перевод Нейрол. 2016 август; 3 (8): 607–22. pmid: 27606343
12. 12. Wu EX, Tang H, Tong C, Heymsfield SB, Vasselli JR. Количественная оценка объема мышц и органов in vivo с помощью МРТ для оценки эффектов роста анаболических стероидов.Стероиды. 2008 Апрель; 73 (4): 430–40. pmid: 18241900
13. 13. Попадич Гасеса Дж.З., Козич Д.Б., Драгнич Н.Р., Яковлевич Д.Г., Броди Д.А., Груич Н.Г. Изменения функционального статуса и объема трехглавой мышцы плеча, измеренные с помощью магнитно-резонансной томографии после тренировки с максимальным сопротивлением. J Магнитно-резонансная визуализация JMRI. 2009 Март; 29 (3): 671–6. pmid: 19243050
14. 14. Кольценбург М., Юсри Т. Магнитно-резонансная томография скелетных мышц. Curr Opin Neurol. 2007 Октябрь; 20 (5): 595–9. pmid: 17885451
15. 15.Андерсен Х, Гьерстад, доктор медицины, Якобсен Дж. Атрофия мышц стопы: показатель диабетической невропатии. Уход за диабетом. 2004 Октябрь; 27 (10): 2382–5. pmid: 15451904
16. 16. Kaick O van, Hamarneh G, Ward AD, Schweitzer M, Zhang H. Изучение дескрипторов Фурье для компьютерной диагностики надостной мышцы. Acad Radiol. 2010 август; 17 (8): 1040–9. pmid: 20605487
17. 17. HajGhanbari B, Hamarneh G, Changizi N, Ward AD, Reid WD. Трехмерный анализ формы мышц бедра пациентов с хронической обструктивной болезнью легких на основе МРТ по сравнению со здоровыми взрослыми.Acad Radiol. 2011 Февраль; 18 (2): 155–66. pmid: 21111639
18. 18. Блемкер СС, Delp SL. Трехмерное представление сложной архитектуры и геометрии мышц. Энн Биомед Eng. 2005 Май; 33 (5): 661–73. pmid: 15981866
19. 19. de Boer MD, Maganaris CN, Seynnes OR, Rennie MJ, Narici MV. Динамика адаптации мышц, нервов и сухожилий к 23-дневному одностороннему подвешиванию нижних конечностей у молодых мужчин. J. Physiol-Lond. 2007 15 сентября; 583 (3): 1079–91.
20. 20.Belavy DL, Ohshima H, Bareille M-P, Rittweger J, Felsenberg D. Ограниченный эффект контрмер упражнений с маховиком и мобилизацией позвоночника на разрушение поясничного отдела позвоночника во время 90-дневного постельного режима в исследовании Toulouse LTBR. Acta Astronaut. Октябрь 2011 г.; 69 (7–8): 406–19.
21. 21. Энгстром CM, Уокер Д.Г., Кипперс В., Менерт AJH. Асимметрия Quadratus lumborum и травма части L4 у быстрых боулеров: проспективное МРТ-исследование. Медико-спортивные упражнения. 2007 июнь; 39 (6): 910–7. pmid: 17545879
22. 22.Инан М., Алкан А., Харма А., Эртем К. Оценка средней ягодичной мышцы после остеотомии с опорой на таз для лечения врожденного вывиха бедра. J Bone Jt Surg-Am Vol. Октябрь 2005 г .; 87A (10): 2246–52.
23. 23. Тотхилл П., Стюарт А.Д. Оценка объема мышц бедра и жировой ткани с помощью магнитно-резонансной томографии и антропометрии. J Sports Sci. Июль 2002; 20 (7): 563–76. pmid: 12166882
24. 24. Накатани М., Такай Й., Акаги Р., Вакахара Т., Сугисаки Н., Охта М. и др.Достоверность уравнения прогнозирования на основе толщины мышц для объема четырехглавой мышцы бедра у мужчин и женщин среднего и старшего возраста. Eur J Appl Physiol. 2016 декабрь; 116 (11–12): 2125–33. pmid: 275
25. 25. Тингарт MJ, Апрелева M, Lehtinen JT, Capell B, Palmer WE, Warner JJP. Магнитно-резонансная томография в количественном анализе объема мышц вращающей манжеты. Clin Orthop. Октябрь 2003 г .; (415): 104–10. pmid: 14612636
26. 26. Трейси Б.Л., Айви Ф.М., Джеффри Меттер Э, Флег JL, Сигел Э.Л., Херли Б.Ф.Более эффективная стратегия измерения объема четырехглавой мышцы на основе магнитно-резонансной томографии. Медико-спортивные упражнения. Март 2003 г., 35 (3): 425–33. pmid: 12618571
27. 27. Nordez A, Jolivet E, Südhoff I, Bonneau D, de Guise JA, Skalli W. Сравнение методов оценки объема четырехглавой мышцы с использованием магнитно-резонансной томографии. J Магнитно-резонансная визуализация JMRI. 2009 ноябрь; 30 (5): 1116–23. pmid: 19856445
28. 28. Ямаути К., Йошико А., Судзуки С., Като С., Акима Х, Като Т. и др.Оценка индивидуальных объемов мышц бедра по площади поперечного сечения и толщины мышц с помощью магнитно-резонансной томографии у пациентов с остеоартритом коленного сустава. J Orthop Surg Гонконг. 2017 декабрь; 25 (3): 230949
    43101. pmid: 29212436
29. 29. Kim S, Lee D, Park S, Oh K-S, Chung SW, Kim Y. Автоматическая сегментация надостной мышцы на МРТ путем подгонки внутренней формы и автокоррекции. Вычислительные методы Программы Biomed. Март 2017; 140: 165–74. pmid: 28254072
30. 30.de Vet HCW, Terwee CB, Knol DL, Bouter LM. Когда использовать соглашение по сравнению с мерами надежности. J Clin Epidemiol. 2006 Октябрь; 59 (10): 1033–9. pmid: 16980142
31. 31. Brink Y, Louw QA. Клинические инструменты: критическая оценка надежности и валидности. J Eval Clin Pract. 2012 декабрь; 18 (6): 1126–32. pmid: 21689217
32. 32. Mokkink LB, Terwee CB, Patrick DL, Alonso J, Stratford PW, Knol DL и др. В исследовании COSMIN был достигнут международный консенсус в отношении таксономии, терминологии и определений свойств измерения для связанных со здоровьем результатов, сообщаемых пациентами.J Clin Epidemiol. Июль 2010 г.; 63 (7): 737–45. pmid: 20494804
33. 33. Бруннер Г., Намби В., Ян Э., Кумар А., Вирани С.С., Когиас П. и др. Автоматическая количественная оценка объема мышц при магнитно-резонансной томографии нижних конечностей. Магнитно-резонансная томография. 2011 Октябрь; 29 (8): 1065–75. pmid: 21855242
34. 34. Мициопулос Н., Баумгартнер Р.Н., Хеймсфилд С.Б., Лайонс В., Галлахер Д., Росс Р. Кадавер подтверждение измерения скелетных мышц с помощью магнитно-резонансной томографии и компьютерной томографии.J Appl Physiol Bethesda Md 1985. Июль 1998 г .; 85 (1): 115–22.
35. 35. Esformes JI, Narici MV, Maganaris CN. Измерение объема мышц человека с помощью УЗИ. Eur J Appl Physiol. 2002 Май; 87 (1): 90–2. pmid: 12012082
36. 36. Borotikar B, Lempereur M, Lelièvre M, Бурдин V, Бен Салем D, Brochard С. Динамическое MRI для количественного определения опорно-двигательного аппарата движения: систематический обзор параллельной валидности и надежности, а также перспективы для оценки опорно-двигательного аппарата.PloS One. 2017; 12 (12): e0189587. pmid: 29232401
37. 37. Pons C, Rémy-Néris O, Médée B, Brochard S. Валидность и надежность радиологических методов оценки проксимальной геометрии бедра у детей с церебральным параличом: систематический обзор. Dev Med Child Neurol. 2013 декабрь; 55 (12): 1089–102. pmid: 23731365
38. 38. Whiting P, Rutjes AWS, Reitsma JB, Bossuyt PMM, Kleijnen J. Разработка QUADAS: инструмент для оценки качества исследований диагностической точности, включенных в систематические обзоры.BMC Med Res Methodol. 10 ноя 2003; 3:25. pmid: 14606960
39. 39. Даунс С.Х., Блэк Н. Возможность создания контрольного списка для оценки методологического качества как рандомизированных, так и нерандомизированных исследований медицинских вмешательств. J Epidemiol Community Health. 1998 июн; 52 (6): 377–84. pmid: 9764259
40. 40. фон Эльм Э., Альтман Д.Г., Эггер М., Покок С.Дж., Гётше П.С., Ванденбруке Дж. П. и др. Заявление об усилении отчетности по наблюдательным исследованиям в эпидемиологии (STROBE): руководство по отчетности по наблюдательным исследованиям.Int J Surg Lond Engl. 2014 декабрь; 12 (12): 1495–9.
41. 41. Lempereur M, Brochard S, Leboeuf F, Rémy-Néris O. Валидность и надежность анализа движений лопатки на основе трехмерных маркеров: систематический обзор. J Biomech. 2014 18 июля; 47 (10): 2219–30. pmid: 24856913
42. 42. Terwee CB, Mokkink LB, Knol DL, Ostelo RWJG, Bouter LM, de Vet HCW. Оценка методологического качества в систематических обзорах исследований свойств измерения: система баллов для контрольного списка COSMIN.Qual Life Res Int J Qual Life Asp Treat Care Rehabil. 2012 Май; 21 (4): 651–7.
43. 43. Mokkink LB, Terwee CB, Knol DL, Stratford PW, Alonso J, Patrick DL и др. Контрольный список COSMIN для оценки методологического качества исследований свойств измерения: уточнение его содержания. BMC Med Res Methodol. 2010 18 марта; 10:22. pmid: 20298572
44. 44. Аткинсон Г, Невилл AM. Статистические методы оценки ошибки измерения (надежности) переменных, относящихся к спортивной медицине.Sports Med Auckl NZ. 1998 Октябрь; 26 (4): 217–38.
45. 45. Валентин С., Йейтс Т.Д., Лика Т., Эллиотт Дж. Межэкспертная надежность морфометрического анализа мышц туловища. J Back Musculoskelet Rehabil. 2015; 28 (1): 181–90. pmid: 25628042
46. 46. Барнуин И., Батлер-Браун Дж., Войт Т., Реверсат Д., Аззабу Н., Леру Дж. И др. Ручная сегментация отдельных мышц четырехглавой мышцы бедра с использованием МРТ: переоценка. J Магнитно-резонансная визуализация JMRI. Июль 2014 г .; 40 (1): 239–47. pmid: 24615897
47. 47.Barnouin Y, Butler-Browne G, Moraux A, Reversat D, Leroux G, Behin A и др. Сравнение различных методов оценки объема четырехглавой мышцы бедра с помощью МРТ. J Med Imaging Health Inform. 2015 Октябрь; 5 (6): 1201–7.
48. 48. Ле Тротер А., Фуре А., Гай М., Конфорт-Гуни С., Маттей Дж. П., Гондин Дж. И др. Измерение объема отдельных мышц четырехглавой мышцы бедра человека с использованием подходов сегментации на основе атласа. Magma N Y N. 2016 Апрель; 29 (2): 245–57.
49. 49.Лунд Х., Кристенсен Л., Савник А., Боесен Дж., Даннескиолд-Самсе Б., Блиддал Х. Оценка объема мышц-разгибателей голени на основе МРТ. Eur Radiol. 2002 декабрь; 12 (12): 2982–7. pmid: 12439580
50. 50. Popadic Gacesa J, Dragnic NR, Prvulovic NM, Barak OF, Grujic N. Достоверность оценки объема трехглавой мышцы плеча по одной площади поперечного сечения МРТ до и после тренировки с отягощениями. J Sports Sci. 2011 Март; 29 (6): 635–41. pmid: 213
51. 51.Ванмехелен И.М., Шортленд А.П., Благородный Дж. Дж. Оценка объема мышц нижних конечностей по максимальной площади поперечного сечения и длине мышц при церебральном параличе и у типично развивающихся людей. Clin Biomech Бристоль Эйвон. 2017 14 ноября; 51: 40–4.
52. 52. Альбрахт К., Арампацис А., Бальцопулос В. Оценка объема мышц и физиологической площади поперечного сечения трехглавой мышцы бедра человека in vivo. J Biomech. 19 июля 2008 г.; 41 (10): 2211–8. pmid: 18555257
53. 53. Амабиле С., Моал Б., Чтара О.А., Пиллет Х., Рая Дж. Г., Яннесси А. и др.Оценка объемов позвоночно-тазовых мышц у молодых бессимптомных субъектов: количественный анализ. Хирург Радиол Анат. 2017; 39 (4): 393–403. pmid: 27637762
54. 54. Eng CM, Abrams GD, Smallwood LR, Lieber RL, Ward SR. Геометрия мышц влияет на точность определения объема предплечья с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). J Biomech. 2007. 40 (14): 3261–6. pmid: 17521657
55. 55. Белави Д.Л., Миокович Т., Риттвегер Дж., Фельзенберг Д. Оценка изменений объема отдельных мышц нижних конечностей с помощью магнитно-резонансной томографии (во время постельного режима).Physiol Meas. 2011 Янв; 32 (1): 35–50. pmid: 21098908
56. 56. Лехтинен Дж. Т., Тингарт М. Дж., Апрелева М., Зураковски Д., Палмер В., Уорнер Дж. Дж. П.. Практическая оценка объемов мышц вращающей манжеты плеча с помощью МРТ. Acta Orthop Scand. 2003 декабрь; 74 (6): 722–9. pmid: 14763706
57. 57. Мерсманн Ф., Бом С., Шролл А., Арампацис А. Валидация упрощенного метода оценки объема мышц. J Biomech. 2014 г. 11 апреля; 47 (6): 1348–52. pmid: 24607005
58. 58. Мерсманн Ф., Бом С., Шролл А., Боэт Х., Дуда Г., Арампацис А.Прогнозирование согласованности формы мышц и объема мышц бедра. Scand J Med Sci Sports. 2015 Апрель; 25 (2): e208–213. pmid: 24975992
59. 59. Моал Б., Рая Дж. Г., Жоливе Э., Шваб Ф., Блондель Б., Лафаж В. и др. Валидация трехмерных реконструкций позвоночно-тазовых мышц на основе специальных последовательностей МРТ для количественного определения содержания жира в воде. Ирбм. 2014 июн; 35 (3): 119–27.
60. 60. Морс К.И., Дегенс Х., Джонс Д.А. Достоверность оценки объема четырехглавой мышцы на одном поперечном срезе МРТ у молодых мужчин.Eur J Appl Physiol. 2007 июнь; 100 (3): 267–74. pmid: 17342544
61. 61. Скорупска Э., Кечмер П., Лоховски Р.М., Томал П., Рычлик М., Самборски В. Надежность объемного трехмерного анализа мышц таза на основе МРТ среди субъектов с поясницей с болями в ногах и здоровых добровольцев. PloS One. 2016; 11 (7): e0159587. pmid: 27459688
62. 62. Smeulders MJC, van den Berg S, Oudeman J, Nederveen AJ, Kreulen M, Maas M. Надежность определения объема мышц предплечья in vivo с использованием 3.0 Тл магнитно-резонансной томографии. J Магнитно-резонансная визуализация JMRI. 2010 Май; 31 (5): 1252–5. pmid: 20432364
63. 63. Спрингер И., Мюллер М., Хамм Б., Дьюи М. Вариабельность магнитно-резонансной томографии внутри и между наблюдателями для количественной оценки изменений отводящих и внешних вращающих мышц после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. Eur J Radiol. 2012 Май; 81 (5): 928–33. pmid: 21354740
64. 64. Südhoff I, de Guise JA, Nordez A, Jolivet E, Bonneau D, Khoury V и др. Трехмерная геометрия мышц, участвующих в движении колена, с учетом выбранных МРТ-изображений.Med Biol Eng Comput. 2009 июнь; 47 (6): 579–87. pmid: 19277749
65. 65. Эндрюс С., Хамарнех Г. Обобщенное преобразование логарифмического отношения: форма обучения и приоритеты смежности для одновременной сегментации мышц бедра. IEEE Trans Med Imaging. 2015 сентябрь; 34 (9): 1773–87. pmid: 25700442
66. 66. Эллиотт М.А., Уолтер Г.А., Гулиш Х., Сади А.С., Лоусон Д.Д., Яффе В. и др. Измерение объема икроножной мышцы человека с помощью магнитно-резонансной томографии. Magma N Y N. 1997 июн; 5 (2): 93–8.
67. 67. Engstrom CM, Fripp J, Jurcak V, Walker DG, Salvado O, Crozier S. Сегментация квадратной мышцы поясницы с использованием статистического моделирования формы. J Магнитно-резонансная визуализация JMRI. 2011 июн; 33 (6): 1422–9. pmid: 215
68. 68. Jolivet E, Dion E, Rouch P, Dubois G, Charrier R, Payan C, et al. Сегментация скелетных мышц из набора данных МРТ с использованием модельного подхода. Comput Methods Biomech Biomed Eng Imaging Vis. 2014 17 февраля; 2.
69. 69. Jolivet E, Daguet E, Bousson V, Bergot C, Skalli W, Laredo JD.Вариабельность объема мышц бедра определяется компьютерной томографией. Biocybern Biomed Eng. 2009 Февраль; 30 (1): 14–9.
70. 70. Ван Л., Читибой Т., Майне Х, Гюнтер М., Хан Х. К.. Принципы и методы автоматической и полуавтоматической сегментации тканей по данным МРТ. Magma N Y N. 2016 Апрель; 29 (2): 95–110.
71. 71. Боден П.Ю., Аззабу Н., Карлье П.Г., Парагиос Н. Предыдущие знания, случайные прогулки и сегментация скелетных мышц человека. Med Image Comput Comput-Assist Interv MICCAI Int Conf Med Image Comput Comput-Assist Interv.2012; 15 (Pt 1): 569–76.
72. 72. Baudin P-Y, Goodman D, Kumrnar P, Azzabou N, Carlier PG, Paragios N и др. Оценка дискриминационных параметров для сегментации случайных блужданий. Med Image Comput Comput-Assist Interv MICCAI Int Conf Med Image Comput Comput-Assist Interv. 2013; 16 (Pt 3): 219–26.
73. 73. Essafi S, Langs G, Paragios N. Иерархические трехмерные диффузионные вейвлеты формы априорных точек. В: 12-я Международная конференция IEEE по компьютерному зрению, 2009 г. 2009. с. 1717–24.
74. 74. Лю F, Чжоу Z, Джанг Н, Самсоны А, Чжао G, Kijowski Р. Глубокого сверточного нейронная сеть и 3D деформируемый подход к сегментации ткани в опорно-двигательном аппарате магнитно-резонансной томографии. Magn Reson Med. 21 июля 2017 г .;
75. 75. Фаллах Ф., Мачанн Дж., Мартиросян П., Бамберг Ф., Шик Ф., Ян Б. Сравнение взвешенных по T1 2D TSE, 3D SPGR и двухточечной 3D Dixon MRI для автоматизированной сегментации висцеральной жировой ткани при 3 теслах. Magma N Y N. 2017 Апрель; 30 (2): 139–51.
76. 76. Фишманн А., Морроу Дж. М., Синклер CDJ, Рейли М.М., Ханна М.Г., Юсри Т. и др. Улучшенная анатомическая воспроизводимость при количественной МРТ мышц нижних конечностей. J Магнитно-резонансная визуализация JMRI. 2014 Апрель; 39 (4): 1033–8. pmid: 24123788
77. 77. Мелке Г.С. де Ф, Коста Альф, Лопес SLP де С, Фузий А, Феррейра-Сантос, Род-Айленд. Трехмерный объем латеральной крыловидной мышцы: анализ МРТ с корреляцией схем прикрепления. Анн Анат Анат Анз Орган Анат Гес. 2016 ноя; 208: 9–18.
78. 78. Nakatani M, Takay Y, Wakahara T., Sugisaki N, Ohta M, Kawakami Y, Fukunaga T., Kanehisa H. Достоверность уравнения прогнозирования на основе толщины мышц для объема четырехглавой мышцы бедра у мужчин и женщин среднего и старшего возраста. Eur J Appl Physiol. 2016 декабрь; 116 (11–12): 2125–2133. pmid: 275
79. 79. Mokkink LB, Terwee CB, Patrick DL, Alonso J, Stratford PW, Knol DL и др. Контрольный список COSMIN для оценки методологического качества исследований измерительных свойств инструментов измерения состояния здоровья: международное исследование Delphi.Qual Life Res. 2010 Май; 19 (4): 539–49. pmid: 20169472

Мышечная система | Медицинская терминология рака

Медицинская терминология рака

© Авторское право 1996-2013

7: Мышечная система

Содержание

Функции мышц

Характеристики мышечной ткани

Раздражительность

(возбудимость) мышцы получают стимуляцию и реагируют на нее.

Сжимаемость

позволяет мышцам изменять форму, становясь короче и толще.

Растяжимость

живые мышечные клетки можно растягивать и растягивать; длиннее и тоньше.

Эластичность

после снятия растягивающей силы живая мышечная клетка сохраняет свою первоначальную форму.

Типы мышц

Различные типы мышц реагируют, сокращаются и расслабляются при разные ставки.

Скелетные мышцы

— бороздчатые (имеют отчетливые полосы), состоящие из волокон (длинные ячейки). Клетки многоядерные (много ядер клеток), сокращаются и расслабляются быстро.Это произвольных мышц, прикрепленных к скелет, помогающий перемещать кости. Их около 700 скелетные мышцы распространяются по всему телу.

Висцеральные мышцы

гладкие и без полос. Они имеют короткие волокна и одноклеточные ядра. Это непроизвольные мышцы например обнаруживается в стенках кровеносных сосудов и внутренних органов (органов в брюшной полости).

Сердечные мышцы

— бороздчатые (но меньше отличны от скелетных мышц), и являются непроизвольными .

Примеры мышц

Диафрагма

— основная мышца для дыхания (дыхание). Диафрагма расположена в грудной клетке внизу. легкие. Это куполообразная мышца, которая втягивает / выталкивает воздух. и из легких. Икота — это спазм диафрагмы.

Интеркосталс

также способствует дыханию. Ребра (ребра). Внутренние межреберные ребра приподнимают ребра во время дыхания, в то время как внешних межреберных ребра вместе во время выдоха, чтобы уменьшить объем ребра клетка и грудная полость, чтобы вытолкнуть воздух из легких.

Бицепс и трицепс

являются антагонистами (имеют противоположные функции). Трицепс (с тремя головками) вытяните предплечье так, чтобы его можно было держать прямо, а бицепс (два « головы ») согните предплечье и вытяните его вверх.

Сухожилия

соединяют мышцы с костью, они образуются из соединительной ткани, покрывающей мышцу. Они плотные белые шнуры из ткани, прочные и гибкие, они служат прикрепить мышцы к кости.

Мышечные движения

В большинстве движений задействованы несколько скелетных мышц. все вместе. Большинство скелетных мышц расположены в противоположных парах. в суставах, например, одна мышца напрягается, а другая расширяется.

Сгибатели

затяните, чтобы уменьшить угол шарнира

Разгибатели

расслабляются для увеличения угла сустава

Абдукторы

отводят кость от средней линии

Приводящие мышцы

перемещают кость к средней линии

Леваторы

совершают движение вверх

Депрессоры

совершают движение вниз

Супинаторы

поверните ладонь вверх или внутрь

Пронаторы

поверните ладонь вниз или наружу

Сфинктеры

уменьшают размер отверстия

Тензоры

делают часть тела более жесткой

Вращатели

перемещают кость вокруг

Корни, суффиксы и префиксы

Большинство медицинских терминов состоит из корневого слова плюс суффикс (окончание слова) и / или префикс (начало слова).Вот несколько примеров, связанных с мышцами. Для получения дополнительной информации см. Глава 4: Понимание компонентов медицинской терминологии

Cancer Focus

Рабдомиосаркома

Рабдомиосаркома — злокачественная опухоль поперечно-полосатой мышцы. встречается у детей и молодых людей.На рабдомиосаркому приходится около двух третей детской мягкой болезни. тканевые саркомы. Существует 3 широких гистологических подтипа:

1. Эмбриональная рабдомиосаркома встречается в основном у младенцев и маленькие дети, обычно возникающие в области головы, шеи или мочеполовой системы (особенно яичка, простаты, влагалища, и мочевой пузырь).
2. Альвеолярная рабдомиосаркома чаще всего встречается у у подростков и молодых людей, в основном в периферических мышцах.
3. Плеоморфная рабдомиосаркома чаще всего встречается у взрослые, обычно обнаруживаются в мышцах конечностей в Взрослые.

Интернет-ресурсы по рабдомиосаркоме

Другие типы сарком мягких тканей

Другие типы рака, поражающие мышцы и мягкие ткани, включают:
фибросаркома (начинается в фиброзной ткани рук и ног)
нейрофибросаркома (начинается в нервах у поверхности рук, ног и туловища)
лейомиосаркома (мышцы туловища)
липосаркома (начинается с жира на руках и ногах)
синовиальная саркома (начинается в слизистой оболочке сустава). полости и влагалища сухожилий)
гемангиоперицитома (начинается в кровеносных сосудах в руки, ноги, туловище, голова и шея).
Саркома мягкой альвеолярной части (начинается в нервах мышцы рук и ног)
злокачественная фиброзная гистиоцитома (начинается в фиброзной ткань).

Интернет-ресурсы по саркоме мягких тканей

Возможные побочные эффекты лучевой терапии на мышцы

Мышцы могут быть повреждены лучевой терапией, что может вызвать фиброз, укорочение и атрофия мышц. Любые потенциальные побочные эффекты будут зависит от локализации опухоли, возраста пациента и дозы лучевой терапии.Например, лучевая терапия высокими дозами в мае приведет к падению ноги , что является условием, при котором парализованы передние мышцы голени. Секунда злокачественные новообразования , особенно фибросаркомы, также могут развиваться в ранее облученные участки.

Связанные аббревиатуры и акронимы

Дополнительные ресурсы (4 ссылки)

2 Мышцы

Обучающие имена 936 912 912

Мышцы достаточно сложно, не имея дела с этими сумасшедшими запутанными латинскими именами.Но если вы обратите внимание на эти имена, вы обнаружите, что на самом деле это фразы, которые помогают вам найти мышцы и помогают запомнить их надолго. Узнайте, как это работает … и где найти списки, которые помогут вам понять значение распространенных названий мышц.

Мышечная система

SEER, Национальный институт рака
Часть учебного модуля SEER для сотрудников онкологического регистра.

Мышечная система — вопросы для самопроверки

WebAnatomy, University of Minnesota
Проверьте свои знания анатомии с помощью этих интерактивных вопросов.Включает в себя разные типы вопросов и ответов.

Мышечная система


Пол Андерсен
Пол Андерсен объясняет три типа мышц, обнаруженных у людей; поперечно-полосатая, гладкая и сердечная мышца. Он объясняет, как актин и миозин взаимодействуют, сокращая саркомер в мышце. Теория скользящей нити объясняет, как АТФ и кальций используются для сокращения z-дисков.