Волокна различных типов распределены пропорционально во всех четырех головках мышцы. Доля медленно сокращающихся (типа 1) и быстро сокращающихся (типа 2) волокон примерно одинаковая.

ДЕЙСТВИЯ

По данным исследований с проведением стимуляции, прямая мышца бедра, в соответствии с характером ее прикрепления, тянет надколенник в проксимальном направлении, медиальная широкая мышца бедра смещает надколенник в проксимальном и медиальном направлениях, а латеральная широкая мышца бедра — в проксимальном и латеральном направлениях [34]. Вывих надколенника (всегда в латеральном направлении) происходит лишь при изолированном сокращении латеральной широкой мышцы бедра [34]. Для нормального перемещения надколенника (и нормального функционирования четырехглавой мышцы бедра) необходимо его сбалансированное натяжение, обеспечиваемое косыми волокнами медиальной и латеральной широких мышц бедра [92].

Прямая мышца бедра может участвовать в отведении бедра в положении лежа на спине, однако почти не проявляет активности при ротации ноги в коленном суставе [8, 15, 92].

По данным электромиографии при разгибании в коленном суставе участвуют все четыре головки мышцы, при этом отмечаются значительные индивидуальные различия в их деятельности, от незначительного повышения до максимальных усилий [16, 32]. При переходах из вертикального положения в положение сидя и наоборот четыре головки мышцы вовлекаются в эти движения без какой-либо строгой последовательности [16].

При максимальном усилии выполнить разгибание в коленном суставе изометрически в восьми положениях от 0 до 90°, ЭМГ-активность отмечалась во всех четырех головках мышцы в каждом из положений. При любом угле активность косых волокон медиальной широкой мышцы бедра была в 2 раза выше, чем в других головках четырехглавой мышцы бедра [71].

В публикациях, представленных ортопедами, последние 15° разгибания в коленном суставе обеспечиваются дистальными косыми волокнами медиальной широкой мышцы бедра (косой медиальной широкой мышцей бедра), описанными выше в разделе «Анатомия». Однако данные некоторых исследований этого не подтвердили [70, 71, 81], и был сделан вывод о том, что основной функцией этих косых волокон являются стабилизация надколенника и предотвращение его латерального смещения [23, 59, 94].

ФУНКЦИИ

Положение стоя и смена поз

В положении стоя с сохраненным равновесием четырехглавая мышца бедра находится в неактивном состоянии вне зависимости от распределения нагрузки: на передние отделы бедра или на мышцы спины [14].

Duarte и соавт. [33] подтвердили и расширили данные, представленные в более раннем исследовании Basmajian и соавт. [18], в котором изучили активность всех четырех головок мышцы при различных движениях и в различных позах. Используя игольчатые электроды, эти исследователи [33] обнаружили одновременную ЭМГ-активность в трех широких мышцах бедра с преимущественным вовлечением медиальной и промежуточной широких мышц. Более поздняя активация прямой мышцы бедра происходила во время сгибания в тазобедренном суставе, при наклонах назад, приседаниях и в положении сидя. Основная нагрузка на широкие мышцы бедра отмечалась при вставании из положения сидя на корточках. ЭМГ-активность в прямой мышце бедра была наиболее выраженной при быстрых движениях, тогда как широкие мышцы были максимально активными при оказании сопротивления в фиксированном положении.

При быстрых движениях туловища в положении стоя четырехглавая мышца бедра действует вместе с прямой мышцей живота [89].

Ходьба

При обычной ходьбе активность четырехглавой мышцы бедра носит двухфазный характер [17, 110]. Электрическая активность достигает пика сразу же после касания стопой земли» но до того, как стопа полностью опустится на землю, что обусловлено участием мышцы в контроле сгибания в коленном суставе, возникающего в раннюю фазу установки стопы [55]. Второй пик активности отмечается при отрыве стопы от земли и обусловлен стабилизацией коленного сустава в разогнутом состоянии. Удивительно, что четырехглавая мышца бедра остается неактивной во время ранней фазы разгибания в коленном суставе в фазу подъема стопы. Таким образом, разгибание ноги в коленном суставе происходит, по-видимому, в результате ее пассивного подъема [17].

Yang и Winter [121] при исследовании 11 здоровых добровольцев обнаружили, что второй пик электрической активности был наиболее высоким во время быстрой ходьбы и наиболее выраженным в прямой мышце бедра по сравнению с боковой широкой мышцей бедра. В другом исследовании [79] отметили резкое усиление активности при увеличении скорости ходьбы с 0,9 до 1,2 м/с. ЭМГ-активность в боковой широкой мышце оставалась более длительной в фазу установки стопы при ношении на спине тяжестей, масса которых равна 50 % от массы тела [46].

При подъеме по ступенькам ЭМГ-активность в прямой мышце бедра появляется в начале фазы установки стопы и продолжается до второго периода двойной опоры, когда противоположная стопа устанавливается на шаг вперед. При спускании по ступенькам прямая мышца бедра обычно остается активной в течение всей фазы установки стопы, с максимальной активностью в самом начале и самом конце [110].

У 19 больных, из которых 12 были спортсменами, при ЭМГ выявили различную активность в прямой мышце бедра, медиальных мышцах — сгибателях голени, передней большеберцовой и икроножной мышцах во время ходьбы по ровной поверхности и по ступенькам. Наиболее стойким было сокращение прямой мышцы бедра [110].

У 6 молодых женщин обнаружили значительно более выраженное усиление ЭМГ — активности в четырехглавой мышце бедра в фазу установки стопы при ношении обуви с высокими каблуками, чем при ходьбе в обуви на низких каблуках [57].

При изучении ходьбы у 5 здоровых добровольцев, которым провели блокаду большеберцового нерва, Sutherland и соавт. обнаружили, что после блокады нерва активность в четырехглавой мышце бедра в фазу установки стопы отмечалась в течение более длительного времени из-за необходимости компенсации слабости подошвенных сгибателей для обеспечения стабильности коленного сустава [107].

Поднятие тяжестей

При подъеме тяжестей с выпрямленной спиной и согнутыми коленями значительная часть нагрузки, которую обычно принимают на себя околопозвоночные мышцы, ложится на четырехглавую мышцу бедра. Если ноги согнуты в тазобедренных и выпрямлены в коленных суставах, группа четырехглавой мышцы бедра остается неактивной [47, 82], но по мере сгибания ног в коленных суставах, чтобы присесть, происходит усиление активности в прямой мышце бедра [47], а также в медиальной и боковой широкой мышце [90]. При попытке поднять груз, вставая из положения сидя, электрическая активность в прямой мышце бедра увеличивается более чем в 2 раза, если груз держат впереди на вытянутых руках, по сравнению с тем, когда его поднимают, прижав к телу.

Занятия спортом и прыжки

При ударах или бросках, производимых правой рукой во время занятий спортом, наибольшая электрическая активность всегда отмечается в левой прямой мышце бедра, исключение составляет лишь промежуточная широкая мышца бедра. Мощная двусторонняя активация всех головок четырехглавой мышцы возникает при энергичных прыжках во время игры в волейбол или баскетбол [25]. При подробном исследовании мышечной деятельности во время прыжков наиболее выраженная активность прямой мышцы бедра отмечается в ранние фазы поднятия и установки стопы [58].

Четырехглавая мышца бедра выполняет важную тормозящую функцию (играя роль мартингала при сгибании в коленном суставе) при приземлении после прыжка. Она также служит в качестве амортизатора во время бега. Эти мощные сокращения с удлинением мышцы могут спровоцировать посленагрузочную болезненность (см. «Приложение»).