肌肉的力學特性不同於其他軟組織，傳統上把肌肉作為單獨的一類進行研究。人體肌肉分骨肌，心肌和平滑肌三類。它們不但能承載，還能興奮而產生力。肌肉力學的任務就是要認識肌肉收縮的力學規律，建立興奮狀態肌肉的本構關係。
基本介紹
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概述
人體肌肉分骨肌、心肌和平滑肌三種。它們不但能承載，還能興奮而產生力。肌肉力學的主要任務就是要認識肌肉收縮的力學規律，建立興奮狀態肌肉的本構關係。研究得最早的是骨肌。1938年，英國學者A.V.希爾根據他所做的蛙縫匠肌的大量實驗，提出了肌肉收縮的力學模型（希爾模型），建立了著名的希爾方程，為整個肌肉力學奠定了基礎。由於微結構研究的深入，H.E.赫克斯利於1957年提出關於肌肉收縮的纖維滑移假說。近年來，不少學者由此出發，把肌肉的力學性能當作肌漿球蛋白纖維和肌動蛋白纖維之間關係的動力學問題來研究。近年來，不少學者把肌肉的力學性能當做肌漿球蛋白纖維與肌動蛋白纖維之間關係的動力學問題來研究。
就力學性能而言，心肌和骨肌的不同之處有二：一是靜休狀態下骨肌的應力與興奮態下相比可以忽略，心肌則不能忽略；二是心肌不能攣縮。
平滑肌的研究最為困難。從現有的有限實驗結果看，平滑肌力學性能具有以下特點：①靜休狀態下，平滑肌的張力可等於或大於興奮態主動張力；②靜休狀態平滑肌的力學性能與它的興奮狀態有關；③有些平滑肌在機械刺激或有利環境下會自發地、節律地收縮。
總之，肌肉力學研究中最大的困難在於不易得到適宜的肌肉試樣和實驗方法，以保證試樣的活性。目前關於骨肌收縮特性的知識，幾乎完全來自蛙縫匠肌實驗結果；對心肌的認識，則來自貓、兔等小動物的乳突肌實驗；而平滑肌的實驗僅限於輸尿管和帶狀結腸肌等少數幾種。
希爾方程
描述骨肌力學性質的著名方程。希爾以蛙縫匠肌為試樣，保持長度為L0，加電刺激使其攣縮產生張力T0，然後將試樣一端鬆開，肌纖維以速率v縮短，張力T也隨之降低。根據測量，希爾得出如下經驗關係：（a+T）（v+b）=b（T0+a）。這就是著名的希爾方程。式中a、b、T為獨立參數；T0強烈地依賴於L0、
希爾模型
肌肉收縮的力學模型。假設靜休狀態下的張力與興奮狀態相比可忽略不計，則肌肉收縮過程可以用圖a所示的力學模型表征。它由收縮元和串聯彈性元構成。收縮元滿足張力—速度關係，從等長攣縮狀態下快速釋放時，服從希爾方程；串聯彈性元則表征肌肉收縮過程中的張力—長度關係。兩者均通過實驗確定。
當靜休狀態下肌肉張力不可忽略時，若謾靜休狀態張力與興奮狀態無關，則可將肌肉的張力分解為主動張力和被動張力，後者用一併聯彈性元表示，它和收縮元，串聯彈性元組成三元素模型(圖b)。並聯彈性元服從靜休肌肉的應力－應變關係；收縮元用希爾方程和表示興奮程度的活化因子表示，串聯彈性元的性質則通過快速釋放實驗。等長收縮—等張收縮過渡實驗而確定。希爾三元素模型的根本弱點是：各元素之間，力和應變的分配是任意的，由實驗確定的各元素的性質依賴於所取模型的形式，不是肌肉的固有性質，因而不是唯一的。實踐證明，如果靜休狀態應力可以忽略，希爾二元素模型能獲得良好近似；如果靜休狀態應力不可忽略，希爾三元素模型不能滿足要求。
參考書目
1. 馮元楨著：《生物力學》，科學出版社，北京，1983。
2 Y. C. Fang, Biomechanics，Mechanical Properties of Living Tissues, Springer-Verlag, New York,1991.
3. Y.C Fung. N. Perrone and M.Anliker, Biomechanics, Its Foundations and Objectives，Prentice-Hall, Englewood Cliffs，New Jersey, 1972.
