ระบบกลามเนื้อโครงราง (Skeletal Muscle System) ระบบโครงกระดกูและกลามเนื้อ(Skeletal and Muscle System)

Skeletal system มีจํานวน 206 ชิ้น แบงออกเปน 4 กลุมใหญๆ ตามรูปทรงคือ

1.) กระดกูลํายาว (long bone) อยูบริเวณ แขน ขา นิ้วมือและนิ้วเทา

2.) กระดกูลําสั้น (short bone) เปนทรงกระดูกหรือขอเรียบสั้นๆ อยูบริเวณขอมือและขอเทา

3.) กระดกูแบน (flat bone) รูปรางแบนหรือเปนแผน อยูบริเวณ สวนลําตัว หนาอก และศรีษะ

4.) กระดกูทรงไมแนนอน (irregular bone) อยูบริเวณสะโพกและลําตัว ไดแกvertebrae, sacrum เปนตน

รูปที่ 3.1 โครงกระดกูของมนุษย

แบงตามโครงสรางและหนาที่ได 2 กลุม คือ

1.) โครงกระดูกสวนแกน (axial skeleton) ไดแก กระโหล ก กระดูกโคนลิ้น กระดูกสันหลัง กระดูกซี่โครง และกระดูกเชิงกราน

2.) โครงกระดูกสวนยื่น (appendicular skeleton) เปนสวนที่ยื่นออกจากกระดูกสวนแกน ไดแก แขนกับมือ (the upper extremities) และ ขากับเทา (the lower extremities)

คาทิเลจ (cartilage)

1. เปนเนื้อเยื่อที่ถูกสรางขึ้นบริเวณขอตอกระดูก จะยึดติดแนนกับสวนกระดูก2. มีความยืดหยุน ทนทาน สามารถเปลี่ยนรูป และสรางขึ้นใหมได3. มีหนาที่สําคัญชวยรับแรงกระทําที่สงผานจากโครงกระดูก4. คาทิเลจ ที่สําคัญไดแก หมอนรองกระดูก (intervertebral disc)5. แบงออกเปน 3 ชนิด คือ hyaline cartilage tissue ทนตอแรงกระแทก, fibrous cartilage tissue ทนตอแรงดึง และ elastic cartilage tissue มีความยืดหยุนสูง

ขอตอและการเคลื่อนไหว

สามารถแบงได 3 ประเภทตามความสามารถในการเคลื่อนที่ รูปที่ 3.2 3.3 และ 3.41.) Diarthroses : ขอตอที่ยอมใหมีการเคลือ่นไหวไดอยางอิสระ เชน หัวไหล สะโพก2.) Amphiarthroses : ขอตอที่มีการเคลื่อนไหวไดบางสวน เชน แขนสวนลาง3.) Synarthroses : ขอตอที่ไมยอมใหเกิดการเคลือ่นไหว เชน กระโหลกศรีษะ

ประเภทของขอตอแบงตามรูปแบบพื้นผิวที่ตอเชื่อม และ ประเภทของเนื้อเยื่อ

1. Fibrous joints ไมสามารถขยับไดเนื่องจากไมมีชองวาง2. Cartilaginous joints หอหุมและยกึดวย Cartilage เคลือ่นที่ไดเล็กนอย3. Synovial joinrs มีชองวางและของเหลวและสามารถเกิดการเคลื่อนที่ไดในชวงกวาง

การเคลื่อนไหวของขอตอ รูปที่ 3.4

1. การเคลือ่นที่แบบแกนเดียว (uniaxial) เชน ขอศอก และขอเขา และขอเทา

2. การเคลือ่นที่แบบสองแกน (biaxial) เชน ขอมือ ขอนิว้

3. การเคลือ่นที่แบบหลายแกน (multiaxial) เชน หัวไหล และสะโพก

Uniaxial

Biaxial

ระบบกลามเนื้อโครงราง (Skeletal Muscle System) การแบงกลุมกลามเนือ้สามารถแบงออกเปนกลุมใหญๆ ได 3 กลุม

1. กลามเนื้อเรียบ (Smooth muscles)2. กลามเนื้อหัวใจ (Cardiac muscles)3. กลามเนื้อโครงราง (Skeletal muscles)

โครงสรางทางกายภาพ

1.มีน้ําหนัก 40% ของนน. รางกาย

2. ประกอบดวยเสนไยขนาด 5-14 ประมาณ 10,000- 1,000,000 เสน

3.ปลายเสนใยเรียกวา Sinew รวมตัวกันเรียกวา เอ็น “Tendon”

4. ประกอบดวยเสนใย 2 ชนิด เอคติน (actin) และ ไมโอซิน (myosin)

โครงสรางของกลามเนื้อ รูปที่ 3.5

1. Myofibrils เปนโครงสรางยอยของเสนไยกลามเนื้อ ประกอบดวย filaments สองชนิดคือ actin และ myosin ดังแสดงในภาพขยายใน รูปที่ 3.6

2. เสนใยกลามเนื้อ (muscle fibers) หรือเซลกลามเนื้อ ประกอบดวย หลายๆ myofibrils ที่ถูกลอมรอบดวย Endomysium

2. กลุมเสนใยกลามเนื้อ (Muscle fascicle) คือกลุมของ muscle fibers ซึ่งถูกลอมรอบดวย perimysium กลุมเสนใยกลามเนื้อหลายๆ กลุมถกูรวมเขาดวยกันและลอมรอบดวย Epimysium ซึ่งทั้งหมดถูกเรียกรวมกันวา กลามเนื้อ (muscle)

รูปที่ 3.7 ก.) กลามเนื้อและการยึดติดกับโครงกระดกู ข.) กลามเนื้อสวนตางๆ ของรางกายในมมุมองดานหนาค.) มุมมองดานหลัง

Myofibrils

Muscle fiber (cell)

Actin and Myosin filaments

Muscle fascicle

Muscle

การทาํงานของกลามเนื้อ (Muscle Work)

วัตถุประสงค- เพื่อศกึษาลักษณะโครงสรางพื้นฐานทางกายภาพของกลามเนื้อ- เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางสรีระของกลามเนื้อ เชน การหดตัว การแลกเปลี่ยน

พลังงาน - เพื่อศึกษาผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นกับกลามเนื้อ และสวนอื่นของรางกาย ภายใตการใช

งานที่ไมเหมาะสม

กําลังของกลามเนื้อกําลังของกลามเนื้อเกิดจากการหดตัวของกลามเนื้อ (muscular contraction)

รูปที่ 3.8 แบบจําลองแสดงใหเหน็การหดตัวของกลามเนื้อที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของเสนใย แอคตินและไมโอซนิ

ความแข็งแรงของกลามเนื้อ

- ความแข็งแรงจะมากหรือนอยขึ้นอยูกับปริมาณเสนใยกลามเนื้อ- ความแข็งแรงสูงสุดอยูระหวาง 0.3-0.4 N/mm2

- เพศหญิงจะนอยกวาเพศชายประมาณ 30%- จะใหแรงมากที่สุดในชวงเริ่มตนของการหดตัวจากภาวะการพัก- รอบระยะเวลาในการหดและคลายตัวของกลามเนื้อมีความแตกตางๆ กัน ในสวนตางๆ ของรางกาย ดังแสดงในรูปที่ 3.9 และ 3.10

การหดตัวของกลามเนื้อ (muscle contraction)เปนการเคลื่อนตัวเขาหากันของเสนใย สองชนิด

สามารถหดตัวไดประมาณ ครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับความยาวเดิมดูในรูป แสดงใหเห็น muscle contraction model

รูปที่ 3.9 แรงดงึและเวลาที่เกิดการหดตัวของกลามเนื้อ

ลักษณะการใชแรงของกลามเนื้อในการทํางานแบงเปน 2 กลุม คือ

1.) การใชแรงแบบสถิต (static load)2..) การใชแรงแบบพลวตั (dynamic load)

รูปที่ 3.11 แบบจําลองการไหลของเลือดเขาออกจากกลามเนื้อของการใชแรงในแบบสถิตและพลวัต

กําลังของกลามเนื้อมาจากไหน มากนอยขึ้นอยูกับ1. เพศ 2. ทาทางหรือภาวะเริ่มตน3. ความเร็วในการหดตัวของกลามเนื้อ

กระบวนการสรางพลังงานที่กลามเนื้อใช และการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของรางกาย1. ลักษณะของสารใหพลังงาน

1.1 Adenosine triphosphate (ATP) พลงังาน + Adenosine diphosphate(ADP)1.2 Phosphocreatine (phosphagen) พลังงาน + phosphoric acid + creatine

2. การเปลี่ยนแปลงเคมีของรางกาย จากสารอาหาร ไปเปนพลังงานPyruvic acid สารใหพลงังาน + อื่นๆ

with and with out O2

2.1 Arobic glycolysis2.2 Anaerobic glycolysis

3. สารอาหารกับการใหพลังงาน บทบาทของกูลโคส ไขมัน และโปรตีน3.1 กูลโคส (glucose) เปนแหลงพลังงานหลักเมื่อรางกายทํางาน3.2 ไขมัน (fat) และ โปรตีน (proteins) เปนแหลงพลังงานหลักเมื่อรางกายพักหรือ

ทํางานที่ไมหนักมากนัก โดยอยูในรูปของ fatty acid และ amino acid

การใชพลังงานของกลามเนื้อกับการเปลี่ยนแปลงทางสรีระของกรางกายระบบไหลเวียนของโลหิต

ชวยนําสารอาหารและออกซิเจนไปยังกลามเนื้อ (รูปที่ 3.12)

ระบบการหายใจชวยแลกเปลี่ยนออกซิเจนผานเขาระบบเลือด รวมถงึการผานออกของ CO2

การเปลี่ยนแปลงความรอนถกูสรางขณะที่กลามเนื้อทํางาน สามารถแบงเปน 3 ระดับ Resting heat, Initial heat

และ Recovery heat ในขณะพักความรอนที่เกิดขึ้นประมาณ 1.3 kJ/min (70kg-man)

การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟาของกลามเนื้อ (Action potential)ความตางศักยที่เกิดขึ้นขณะพัก-90 mV และมากที่สุดประมาณ +35 mV

ปญหาที่เกิดขึ้นจากการใชแรงของกลามเนื้อในภาวะสถิต

1. ใชแรงมาก และอยูในภาวะสถิตนานกวา 10 วนิาที2. ใชแรงปานกลาง และนานกวา 1 นาที3. ใชแรงนอย และนานกวา 4 นาที

ลักษณะของงานที่มักจะพบวามีการใชแรงของกลามเนื้อในภาวะสถิต- งานส่วนที่เกี่ยวข้องกับการก้มตัวไปข้างหน้าหรือด้านข้าง- การถือของไว้ในมือ- การขนย้ายหรือเคลื่อนย้ายสิ่งของส่วนที่แขนเคลื่อนที่อยู่ในแนวระดับ- การใช้แรงของขาเพื่อกดคันบังคับด้วยเท้า- ยืนในตำแหน่งหนึ่งๆ เป็นเวลานาน- การผลักหรือลากวัตถุหนักๆ - การทำงานที่ต้องโน้มศรีษะไปด้านหน้าหรือดานหลง- การทำงานที่ต้องยกไหล่อยู่เป็นเวลานาน

ผลกระทบและขอบเขตของการใชแรงในภาวะสถิต- ถ้าแรงที่ใช้เป็น 60% ของค่าสูงสุด การไหลเวียนของเลือดจะถูกข ัดขวางโดยสิ้นเชิง- ถ้าแรงที่ใช้น้อยกว่า 15-20% ของคาสูงสุด การไหลเวยีนของเลอืดจะเปนปกติ- เมื่อแรงที่ใช้มากความล้าของกล้ามเนื้อจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

ผลการศึกษาวิจัย Nemecek et. al. 1971 และ van Wely 1970 ยังพบวาการใชแรงในภาวะสถติ 15-20% ของคาสูงสุดอยางตอเนื่องเปนเวลานานๆ

ตลอดวนั เปนเดือนๆ จะนําไปสูความลาและอาการเจ็บปวดของกลามเนื้อ

ความรุนแรงของการใชแรงของกลามเนื้อในภาวะคงที ่ อาจนําไปสู1. การใชพลังงานที่สูงขึ้น2. อัตราการเตนของหัวใจเพิ่มขึ้น 3. ตองการระยะเวลาในการพักที่ยาวนาน

ลักษณะของ musculoskeletal disorders ทีพ่บจากการศึกษามีดังนี้1. ขออักเสบ (arthritis) เกิดขึ้นบรเิวณขอตอเนื่องจาก mechanical stress2. การอักเสบของเสนเอ็น (tendon sheaths) ที่เรยีกวา tendinitis or

peritendinitis3. การอักเสบของบริเวณจุดยึดเอน็ (the attachment-points of tendons)4. อาการเสื่อมของขอ (Symptoms of arthrosis; chronic degeneration of the

joints)5. การกระตกุและเจ็บปวดของกลามเนื้อ (Painful muscle spasms)6. ปญหาของหมอนรองกระดูก (intervertebral disc trobules)

Musculoskeletal troubles สามารถแบงออกเปน 2 กลุมหญๆ คอื1.) ปญหาแบบชั่วคราว (reversible musculoskeletal troubles)2.) ปญหาแบบถาวร (presistent musculoskeletal troubles)

♦ ปญหาที่คาดวาจะเปนผลของการใชแรงของกลามเนื้อในภาวะคงที่สามารถพิจารณาไดจากลักษณะตางๆ ตอไปนี้

ทาทาง ผลการที่เปนไปได การยืนในสถานที่หนึ่งๆ เทาและขา เกิดเสนโลหิตพอง (varivose

veins) การนั่งตัวตรงโดยปราศจากที่พิงหลัง การยืดตัวของกลามเนื้อหลัง การนั่งเกาอี้ที่มีที่นั่งสูงเกินไป หัวเขา, นองขา และเทา การนั่งเกาอี้ที่มีที่นั่งต่ําเกินไป หัวไหล และคอ ลําตัวโคงไปดานหนาในขณะนั่งหรือยืน บริเวณเอว และ สวนของหมอนรองกระดูก แขนยืนไปดานหนา ดานหลัง หรือดานขาง หัวไหลและแขนสวนบน เนื้อที่หุมบริเวณ

หัวไหล (periarthritis of shoulders) ศรีษะกลมไปดานหนาหรือเงยหลัง คอ และหมอนรองกระดูก การบีบจับเครื่องมือหรือ อุปกรณที่ไมเปนธรรมชาติ

ขอมือ การอักเสบที่เปนไปไดของเอ็น