肌肉的形状与力量:为什么有些肌肉能产生更大的力量?

肌肉架构是指肌肉纤维在宏观层面的物理排列,这直接影响肌肉的机械功能。肌肉的架构定义通常分为三种类型:平行肌肉、羽状肌肉和肌肉水气状体。同时,不同的肌肉参数如肌肉长度、纤维长度、羽状角和生理横截面面积(PCSA)也会影响力量的产生及传递。

架构类型

平行肌肉和羽状肌肉是两大主要类型,而肌肉水气状体则可以视为第三种子类型。肌肉架构类型由肌纤维朝向力量生成轴的排列方向所决定。根据不同的肌肉架构,肌肉所产生的力量与其横截面面积成比例,这意味着横截面面积越大,产生的力量越强。

平行肌肉

平行肌肉是指肌纤维沿着力量生成轴排列的肌肉,通常用于快速或广泛的运动,并可通过解剖横截面面积(ACSA)来量测。平行肌肉可以进一步分为三大类别:带状肌、纺锤肌和扇形肌。

带状肌

带状肌形状像带子,纤维沿着收缩方向纵向排列。这类肌肉的宽附着相对于其他肌肉类型较广,且能缩短至约40%至60%的静息长度。带状肌如喉头肌,在语音及歌唱方面扮演重要角色。

纺锤肌

纺锤肌在中央呈圆柱形,末端逐渐变细,这类型的线性作用在附着点之间是直线的。由于形状,纺锤肌所产生的力量集中于小面积。人类的二头肌便是这一类型的例子。

会聚肌

会聚肌,即三角形肌肉,纤维在一方会聚(通常是一根腱)并在另一方以扇形扩展。人类的胸大肌便是会聚肌的例子,这类肌肉的拉力相对于其他平行肌纤维较弱,却具变化的拉力方向的特性。

羽状肌肉

与平行肌肉不同,羽状肌肉纤维与力量生成轴呈角度排列(羽状角),通常插入于中央腱。这种结构使得羽状肌的纤维数量相对较多,进而产生较大的力量。羽状肌可分为单羽、双羽和多羽。

单羽

单羽肌肉的纤维以单一角度排列在腱的一侧,如外侧腓肠肌即属于此类。

双羽

双羽肌肉的纤维位于腱的两侧,例如人类中的听小骨肌和股直肌。

多羽

多羽肌如人类的三角肌,纤维沿着多个角度排列于力量生成轴上。

水气状肌肉

水气状肌肉独立于硬性的骨骼系统运作,通常由结缔组织所支持,呈现稳定的体积。肌纤维会沿着三个一般的作用线进行收缩:平行、垂直和螺旋。这些收缩使得水气状肌能进行多样而复杂的运动。

力量生成

肌肉架构直接影响力量产生,透过肌肉体积、纤维长度、纤维类型和羽状角的变数,力量与横截面面积有直接相关性。生理横截面面积(PCSA)相较于解剖横截面面积(CSA)更能准确地描述肌肉的力量产生。

不同的肌肉纤维类型同时影响力量的生成,Type I、IIa和IIb纤维各有其独特的特征与发力方式。

羽状角与力量关系

羽状角关系到整个肌肉的收缩速度与单一纤维的收缩速度,通过改变羽状角,我们可在不同的运动状况下获得变动的力量生成能力,这使得不同的肌肉设计可适应不同的运动需求。

架构齿轮比

架构齿轮比(AGR)将整个肌肉的收缩速度与单纤维的收缩速度进行比较。调整羽状角可以导致羽状肌肉的变速及力量生成效率变化,从而影响肌肉的整体运动表现。

究竟在我们的日常生活中,如何利用这些肌肉的特性来增强运动表现,成为健身训练的关键呢?

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