Езда на велоэргометре
При езде на велоэргометре медиальная и латеральная широкие мышцы бедра находятся в активном состоянии во время движения педали вниз, достигая пика, примерно равного 50 % от ее максимальной произвольной ЭМГ-активности, незадолго до среднего положения. Наиболее низкий пик в прямой мышце бедра, равный примерно 12 % от ее максимальной произвольной ЭМГ-активности, отмечается вскоре после начала движения педали вниз, а повышение активности начинает происходить примерно на полпути при движении педали вверх [37]. Снижение активности прямой мышцы бедра при движении педали вниз отражает тот факт, что при разгибании бедра в тазобедренном суставе мышца перестает участвовать в разгибании в коленном суставе. При стандартизированной велоэргометрии разгибатели ноги в коленном суставе выполняли 39 % положительной механической работы, в то время как сгибатели бедра в тазобедренном суставе обеспечивали лишь 4 %.
Vecchiet и соавт. [116] вводили гипертонический раствор в латеральную широкую мышцу бедра, чтобы исследовать ее чувствительность к возникновению отраженной боли через 30 мин после велоэргометрии при 70 % от максимальной нагрузки. При введении 10 % раствора в мышцу болезненность была значительно более выраженной сразу же после упражнения и спустя 60 мин, чем перед упражнением.
Взаимодействия
Эффект сокращения прямой мышцы бедра, пересекающей два сустава, никогда не ограничивается лишь одним суставом. Деятельность этой мышцы при движениях в одном лишь коленном суставе строго координируется с активностью широких мышц бедра. При движениях, в которых участвуют оба сустава, она имеет более сложные взаимосвязи. Как и следовало бы ожидать, активация мышцы происходит при движениях, которые приводят к укорочению мышцы в обоих суставах, например при ударе по футбольному мячу. И наоборот, движения, способствующие удлинению мышцы одновременно через оба сустава, подавляют ее сокращение. Более того, удлинение мышцы в одном суставе подавляет ее активность в плане укорочения в другом суставе. Прямая мышца бедра находится в неактивном состоянии, когда сгибание в тазобедренном суставе сопровождается сгибанием в коленном суставе, несмотря на то, что она активизируется при изолированном сгибании в тазобедренном суставе. Точно так же мышца остается электрически неактивной, когда разгибание в тазобедренном суставе сопровождается разгибанием в коленном суставе, тогда как при разгибании лишь в коленном суставе она активизируется [12].
Латеральную широкую мышцу бедра изучали при исследовании постуральной коррекции быстрых движений туловища в положении стоя [89]. При активации передней большеберцовой мышцы для обеспечения движения вперед возникающее сгибание в коленном суставе регулировалось сокращением с удлинением латеральной широкой мышцы бедра.
При избыточной пронации стопы (вследствие деформации стопы Morton, разболтанности суставов стопы, конской стопы, мышечного дисбаланса или других причин) бедра и голени отклоняются внутрь, и может развиться перегрузка медиальной широкой мышцы бедра. Мышца может контролировать угловое искривление колена, предохраняя медиальные связки колена.
Типы волокон и их характеристика
Не было отмечено какой-либо существенной разницы в распределении волокон различного типа в головках четырехглавой мышцы бедра.
Из всех головок четырехглавой мышцы бедра чаще всего проводили биопсию латеральной широкой мышцы. В отдельных исследованиях продемонстрировали значительное разнообразие распределения волокон различных типов среди больных и отдельных мышц. При исследовании легкоатлеток медленно сокращающиеся волокна (типа 1) в латеральной широкой мышце бедра составляли от 25 до 90 % [50]. В большинстве исследований количество медленно сокращающихся волокон в латеральной широкой мышце бедра насчитывало примерно 50 % [35, 45, 49–51, 54, 68, 69, 88]. В одном исследовании [68] изучили распределение волокон различных типов во всей латеральной широкой мышце у шести здоровых мужчин, погибших в результате автокатастрофы. Каждая проба содержала 1 мм2 мышечной ткани. Волокна типа 1 преобладали в пробах, взятых на большей глубине (например, на глубине 40–60 % от всего диаметра мышцы). Часто на протяжении одной и той же мышцы число волокон типа 1 варьировалось от 33 до 65 %. В данной работе особо подчеркивалась необходимость осторожного подхода к интерпретации результатов исследований, в которых не учитывается глубина взятия проб.
С возрастом (от 20 до 70 лет) сила четырехглавой мышцы бедра снижается как у мужчин, так и у женщин. Это явление объясняется гибелью двигательных единиц из-за нарушений иннервации [106]. При исследовании латеральной широкой мышцы бедра [99] у 45 здоровых мужчин и женщин в возрасте от 65 до 89 лет, ведущих малоподвижный образ жизни, также обнаружили признаки частичной денервации, снижения числа волокон типа 2 и их атрофию, изменение линий Z с образованием стержней, расширение эндоплазматического ретикулума и повышение содержания внутриклеточных жировых гранул. Изменения линии Z сходны с таковыми, описанными при восстановлении после постнагрузочной ригидности (см. «Приложение»), а увеличение внутриклеточной концентрации жировых гранул свидетельствует о нарушении аэробного метаболизма.
Безболезненное введение 10 мл стерильного изотонического раствора в здоровый коленный сустав вызывало некоторое ограничение максимальной силы четырехглавой мышцы. Введение больших доз приводило к резкому подавлению активности четырехглавой мышцы, снижая ее сокращение более чем на 50 % [122]. Удаление хронического выпота в коленном суставе не приводило к немедленному подавлению активности четырехглавой мышцы [56]. Снижение силы четырехглавой мышцы было связано в большей степени с выпотом в коленном суставе, чем с болезненностью при ее сокращении [56, 122]. Избирательную слабость и атрофию четырехглавой мышцы отмечали после травмы менисков и связок колена [122]. У 14 больных через 34 дня после удаления менисков отмечалось снижение способности к сокращению четырехглавой мышцы, однако они практически не испытывали боли. Подавление было более выраженным при разгибании в коленном суставе по сравнению с его сгибанием [100]. Подавление функции четырехглавой мышцы может быть вызвано неболевым чувствительным стимулом, например давлением в коленном суставе [13]. При проведении лечения это подавление концентрического сокращения можно преодолеть, вызвав вначале эксцентрические сокращения [2].
Хирургическое удаление одной, двух или трех головок четырехглавой мышцы бедра приводит к снижению изометрической силы на 22, 33 и 55 % соответственно, а также еще в большей степени ограничивает изокинетическую силу. При потере силы менее 50 % обычно отмечаются лишь незначительные функциональные расстройства [74]. В другом исследовании [81] описали последствия удаления всей латеральной широкой мышцы бедра и 75 % промежуточной широкой мышцы бедра: вращающий момент разгибания был снижен на стороне операции на 60 %. Несмотря на сохранность медиальной широкой мышцы бедра, у больного отмечалась задержка разгибания.
Для оценки незначительного статического сокращения четырехглавой мышцы бедра необходимо в течение 1 ч удерживать колено в состоянии разгибания, при этом усилия должны составлять 5 % от максимального мышечного сокращения. Полученные данные свидетельствовали о том, что мышца была способна обеспечивать гомеостаз в отношении энергетического обмена, но не соотношения внутри- и внеклеточной концентрации калия [105]. Стойкое сокращение, даже незначительное, вызывает нарушение деятельности мышцы.
Если допустить, что при компрессии мышцы кровоток в ней остановится, когда внутримышечное давление превысит систолическое, начало ишемии в прямой мышце бедра будет приходиться на момент кратковременного статического сокращения, равного 50 % от максимально возможного произвольного сокращения [98]. При таких усилиях этот фактор станет в значительной степени ограничивать стойкое сокращение.
