Intraoperative Messung der isometrischen Kontraktionseigenschaften von Muskeln
2023
Shirley Ryan AbilityLab, Chicago, USA
Die isometrischen kontraktilen Eigenschaften des Skelettmuskels sind eine der klassischen Struktur-Funktions-Beziehungen in der gesamten Biologie, die eine Extrapolation der mechanischen Eigenschaften einer einzelnen Faser auf die Eigenschaften des gesamten Muskels auf der Grundlage der optimalen Faserlänge und der physiologischen Querschnittsfläche (PCSA) des Muskels ermöglicht. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Eigenschaften und die Funktion des menschlichen Gracilis-Muskels direkt in situ zu messen, um diese Beziehung zu validieren. Die Autoren nutzten eine chirurgische Technik, bei der ein menschlicher Gracilis-Muskel vom Oberschenkel in den Arm verlagert wird, um die Beugung des Ellenbogens nach einer Verletzung des Plexus brachialis wiederherzustellen. Während dieses Eingriffs wurde die Kraft-Längen-Beziehung des Gracilis-Muskels in situ und die Eigenschaften ex vivo direkt gemessen. Die optimale Faserlänge jedes Probanden wurde anhand der Längen-Spannungs-Eigenschaften des Muskels ermittelt. Die PCSA jedes Probanden wurde aus dem Muskelvolumen und der optimalen Faserlänge berechnet. Anhand dieser experimentellen Daten konnte eine menschliche muskelfaserspezifische Spannung von 171 kPa ermittelt werden. Außerdem betrug die durchschnittliche optimale Faserlänge des Gracilis 12,9 cm. Mit dieser subjektspezifischen Faserlänge konnte eine hervorragende Übereinstimmung zwischen den experimentellen und den theoretischen Kurven der aktiven Länge und Spannung festgestellt werden. Diese Faserlängen entsprachen jedoch nur etwa der Hälfte der zuvor aufgrund von anderen präklinischen Forschungsergebnissen berichteten optimalen Faszikellänge von 23 cm. Der lange Gracilis-Muskel beim Menschen scheint also speziesspezifisch aus relativ kurzen, parallel verlaufenden Fasern zu bestehen.
Direct intraoperative measurement of isometric contractile properties in living human muscle
Richard L. Lieber
Eingestellt am: 26.04.2023
[1] https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1113/JP284092?emci=e30da896-5dd2-ed11-a8e0-00224832e811&emdi=617a4886-12d3-ed11-a8e0-00224832e811&ceid=2015591
