Modelo muscular de Hill
En biomecánica , el modelo muscular de Hill se refiere a las ecuaciones de Hill para la contracción muscular tetanizada o al modelo de 3 elementos. Fueron derivados por el famoso fisiólogo Archibald Vivian Hill .
Esta es una ecuación de estado popular aplicable al músculo esquelético que ha sido estimulado para mostrar la contracción tetánica . Relaciona la tensión con la velocidad con respecto a la termodinámica interna . La ecuación es
Aunque la ecuación de Hill se parece mucho a la ecuación de van der Waals , la primera tiene unidades de disipación de energía , mientras que la segunda tiene unidades de energía . La ecuación de Hill demuestra que la relación entre F y v es hiperbólica . Por tanto, cuanto mayor sea la carga aplicada al músculo, menor será la velocidad de contracción. Del mismo modo, cuanto mayor es la velocidad de contracción, menor es la tensión en el músculo. Se ha descubierto que esta forma hiperbólica se ajusta a la constante empírica solo durante las contracciones isotónicas cercanas a la longitud de reposo. [1]
La tensión muscular disminuye a medida que aumenta la velocidad de acortamiento. Esta característica se ha atribuido a dos causas principales. El mayor parece ser la pérdida de tensión a medida que los puentes cruzan en el elemento contráctil y luego se reforman en una condición acortada. La segunda causa parece ser la viscosidad del fluido tanto en el elemento contráctil como en el tejido conectivo. Cualquiera que sea la causa de la pérdida de tensión, se trata de una fricción viscosa y, por tanto, puede modelarse como un amortiguador de fluido . [2]
El modelo de músculo de Hill de tres elementos es una representación de la respuesta mecánica del músculo. El modelo está constituido por un elemento contráctil ( CE ) y dos elementos de resorte no lineales , uno en serie ( SE ) y otro en paralelo ( PE ). La fuerza activa del elemento contráctil proviene de la fuerza generada por los puentes cruzados de actina y miosina a nivel del sarcómero . Es completamente extensible cuando está inactivo, pero puede acortarse cuando se activa. Los tejidos conectivos ( fascia , epimisio ,perimisio y endomisio ) que rodean el elemento contráctil influye en la curva fuerza-longitud del músculo. El elemento paralelo representa la fuerza pasiva de estos tejidos conectivos y tiene un comportamiento mecánico de los tejidos blandos . El elemento paralelo es responsable del comportamiento pasivo del músculo cuando se estira , incluso cuando el elemento contráctil no está activado. El elemento de serie representa el tendón y la elasticidad intrínseca de los miofilamentos. También tiene una respuesta de tejido blando y proporciona un mecanismo de almacenamiento de energía. [2] [3]
Las características de fuerza-longitud neta de un músculo son una combinación de las características de fuerza-longitud de los elementos activos y pasivos. Las fuerzas en el elemento contráctil, en el elemento en serie y en el elemento paralelo , y , respectivamente, satisfacen
