Wpływ ćwiczeń ekscentrycznych na architekturę mięśnia trójgłowego mięśnia trójgłowego, siłę mięśni i wydajność

Mięśnie szkieletowe to zorganizowane masy pęczków mięśniowych pokrytych tkanką łączną, przymocowane do kości na obu końcach za pomocą ścięgien. Objętość mięśnia zależy w dużej mierze od całkowitej liczby sarkomerów w tym mięśniu. Sarkomery mają około 1 µm średnicy i 2-3 µm długości. Te jednostki funkcjonalne są ułożone od końca do końca, tworząc miofibryle, które są upakowane równolegle, tworząc włókna mięśniowe (o średnicy około 50 µm u ludzi). Połączenie tych włókien mięśniowych równolegle tworzy pęczki (u ludzi o średnicy około 1 do 3 mm), które z kolei łączą się równolegle, tworząc mięśnie.

Architekturę mięśni definiuje się jako geometryczny układ wiązek włókien mięśniowych względem osi wytwarzającej siłę. Mięśnie z włóknami rozciągającymi się wzdłużnie na całej długości mięśnia mają podłużną architekturę mięśni, podczas gdy mięśnie z włóknami biegnącymi pod pewnym kątem na długości mięśnia i zawierającymi krótsze włókna mają budowę mięśni pennatną lub wielopienną.

Układ ten wpływa na prędkość skurczu mięśnia, zdolność wytwarzania siły i zakres ruchu zwany „wycieczką”. W mięśniach pręcikowych wiązki włókien, zwane pęczkami, są ułożone ukośnie i przyczepiają się do rozcięgien mięśnia. Kąt, pod którym pęczek łączy się z rozcięgnem, określa kąt pennacji. Odległość między nasadami (powierzchownymi i głębokimi rozcięgnami w ultrasonografii) określa anatomiczną grubość mięśnia. Te parametry architektury mięśni szkieletowych mierzy się na podstawie fizjologii mięśni i badań biomechanicznych w celu określenia cech anatomicznych i kurczliwych mięśni. Typowymi parametrami uwzględnianymi w analizie architektonicznej są długość włókna, kąt pennacji i fizjologiczne pole przekroju poprzecznego.

Ultrasonografia umożliwia badanie morfologii mięśni bez narażenia na promieniowanie. Długość pęczka, kąt pennacji i grubość mięśnia można zmierzyć in vivo za pomocą dwuwymiarowej (2D) ultrasonografii w trybie B. W obrazowaniu ultrasonograficznym prawidłowa tkanka mięśniowa jawi się jako struktura o niskim natężeniu echa. Ponieważ nasadka otaczająca mięsień jest dość odblaskowa, granice mięśnia są wyraźnie widoczne.

Podczas gdy mięśnie szkieletowe wykazują znaczne podobieństwa strukturalne na poziomie mikroskopowym, architektura mięśni jest podstawowym czynnikiem powodującym różnice w sile i możliwościach funkcjonalnych. Poznanie cech architektonicznych mięśni pozwala na skuteczną ocenę i poprawę funkcji mięśni. Obciążenia umieszczone na mięśniach powodują proces adaptacyjny prowadzący do rozwoju mięśni. Architektura mięśni pozwala na makroskopowe zrozumienie i interpretację tego procesu adaptacji.

Chociaż siła mięśni jest determinowana przede wszystkim przez strukturę genetyczną, wpływają na nią również takie czynniki, jak poziom aktywności fizycznej, wiek, płeć, motywacja i odżywianie. Wielkość pola przekroju poprzecznego mięśnia – która obejmuje liczbę zaangażowanych włókienek i wielkość tych włókienek – odpowiada za siłę mięśnia. Rozwój tych aspektów można osiągnąć poprzez ćwiczenia.

Ćwiczenia definiuje się jako planowaną, ustrukturyzowaną, zamierzoną i ciągłą aktywność mającą na celu poprawę sprawności fizycznej. Ćwiczenia siłowe mają na celu zwiększenie siły i wytrzymałości mięśni poprzez zastosowanie oporu.

Jeden rodzaj ćwiczeń, ćwiczenia ekscentryczne, polega na ruchach wbrew grawitacji przy użyciu masy ciała lub dodatkowych obciążeń. Ćwiczenia ekscentryczne służą zwiększeniu siły i masy mięśni. Dzięki tym ćwiczeniom można wygenerować większą siłę mięśni w porównaniu do ćwiczeń koncentrycznych lub izometrycznych. Trening ekscentryczny, ze względu na swoje właściwości zapobiegające kontuzjom, rehabilitację i poprawę sprawności fizycznej osób zdrowych, stał się dość popularny. Jednakże ustalenia dotyczące wpływu treningu ekscentrycznego na m.in. triceps surae są sprzeczne. Niektóre badania pokazują, że trening ekscentryczny sprzyja wzrostowi długości włókien mięśniowych, kąta pennacji i grubości mięśni, podczas gdy inne nie stwierdzają żadnych zmian w tych efektach architektonicznych. Może to wynikać z nierównomiernego rozkładu obciążeń pomiędzy mięśniami synergistycznymi oraz obserwacji różnych obciążeń mechanicznych dla różnych składowych m.in. triceps sura. Dodatkowo krótkie włókna mięśniowe są bardziej wrażliwe na uszkodzenia mięśni spowodowane treningiem ekscentrycznym w porównaniu do długich włókien mięśniowych. Biorąc pod uwagę różnice w cechach architektonicznych m.in. segmentów triceps surae (GM, GL, SO i PL), ćwiczenia ekscentryczne mogą dawać różne rezultaty.

Celem badania było zbadanie wpływu 8 tygodni ćwiczeń ekscentrycznych, wykonywanych trzy razy w tygodniu w sumie 24 sesje, na architekturę mięśni m.in. triceps surae u zdrowych kobiet. Ultrasonografia zostanie wykorzystana do pomiaru długości pęczków, kąta pennacji i grubości mięśnia brzuchatego łydki przyśrodkowego (GM), brzuchatego łydki bocznej (GL), płaszczkowatego (SO) i podeszwowego (PL) przed i po programie ćwiczeń. Przypuszcza się, że 8-tygodniowy program ćwiczeń ekscentrycznych zwiększy długość pęczków, kąt pennacji i grubość mięśni m. mięśnie trójgłowe. Aby opracować skuteczne programy ćwiczeń poprawiające siłę i funkcję mięśni, należy zrozumieć architektoniczne adaptacje ćwiczeń ekscentrycznych.