羽状筋

大腿直筋
腸骨部と大腿前部の筋肉。（大腿直筋は赤で強調表示されています。）
詳細
起源	前下腸骨棘と寛骨臼の腸骨部を形成する骨隆起の外面
挿入	4つの大腿四頭筋の1つとして膝蓋腱に挿入される
動脈	外側大腿回旋動脈
神経	大腿神経
アクション	膝 伸展、股関節 屈曲
敵対者	ハムストリング
筋肉の解剖学用語 [Wikidataで編集]

羽状筋（または羽状筋とも呼ばれる）は、腱に斜めに（斜めの位置で）付着する筋束を持つ骨格筋の一種である。このタイプの筋肉は、一般的に高い力を発揮できるが、可動域は狭い。 ^{[1] [2]} 筋肉が収縮して短くなると、羽状角は増加する。^[3]

「羽状」という用語は、ラテン語のpinnātus (羽毛のある、翼のある) から来ており、これはpinna (羽毛、翼) から来ています。

骨格筋組織では、10～100 本の筋内膜鞘状筋線維が、筋周膜に包まれた束（束）に組織化されています。各筋肉は、筋外膜と呼ばれる結合組織のスリーブでまとめられた多数の束で構成されています。羽状筋では、腱膜が筋肉の両側に沿って走り、腱に付着します。束は腱膜に付着し、筋肉の負荷軸に対して角度（羽状角）を形成します。すべての束が腱に対して同じ側にある場合、羽状筋は単羽状と呼ばれます（図 1A）。手の特定の筋肉がその一例です。中心腱の両側に束がある場合、羽状筋は二羽状と呼ばれます（図 1B）。大腿四頭筋の大きな筋肉である大腿直筋が典型です。中央腱が羽状筋内で分岐する場合、その筋肉は肩の三角筋に見られるように多羽状筋と呼ばれます（図 1C）。

羽状筋の利点の 1 つは、より多くの筋線維を平行に詰め込むことができるため、筋肉がより大きな力を発揮できることですが、作用方向に対する線維の角度により、その方向の最大力は線維方向の最大力よりもいくらか小さくなります。^{[4] [5]} 筋肉の断面積 (図 1 の青線、解剖学的断面積または ACSA とも呼ばれる) は、筋肉内の筋線維の数を正確に表すものではありません。より正確な推定値は、筋線維に垂直な断面積の合計 (図 1 の緑線) によって得られます。この測定値は生理学的断面積 (PCSA) として知られており、通常、次の式で計算および定義されます (別の定義はメイン記事に記載されています)。^{[6] [7] [8]}

${\displaystyle {\text{PCSA}}={{\text{筋肉の体積}} \over {\text{繊維の長さ}}}={{\text{筋肉の量}} \over {\rho \cdot {\text{繊維の長さ}}}},}$

ここでρは筋肉の密度です。

${\displaystyle \rho ={{\text{筋肉量}} \over {\text{筋肉体積}}}.}}$

PCSA は、羽状角と筋肉の長さとともに増加します。羽状筋では、PCSA は常に ACSA よりも大きくなります。非羽状筋では、PCSA は ACSA と一致します。

斜め方向に沿って繊維が及ぼす全力はPCSAに比例する。筋繊維の特定の張力（PCSAの単位あたりの繊維が及ぼす力）がわかっている場合、次のように計算できる： ^[9]

${\displaystyle {\text{総力}}={\text{PCSA}}\cdot {\text{比張力}}}$

しかし、その力の一部だけが腱を望ましい方向に引っ張るために使われます。この成分が真の筋力（腱力とも呼ばれる^[8]）であり、筋肉の作用方向に沿って発揮されます。^[8]

${\displaystyle {\text{筋力}}={\text{総力}}\cdot \cos \Phi }$

筋肉の作用方向に対して直交する他の成分（直交力 = 合計力 × sinΦ）は腱には作用せず、単に腱膜を互いに引っ張ることで筋肉を圧迫します。

実際には、体積または質量と繊維長に基づいて PCSA を計算するのが便利ですが、PCSA (および PCSA に比例する全繊維力) は筋肉量または繊維長のみに比例するわけではないことに注意してください。つまり、筋繊維の最大 (テタニー) 力は、単にその太さ (断面積) とタイプによって決まります。質量や長さのみによって決まるわけではありません。たとえば、子供の頃の身体的発達により筋肉量が増加した場合、これは筋繊維の長さの増加のみによるものであり、繊維の太さ (PCSA) や繊維のタイプには変化がない可能性があります。この場合、質量が増加しても力は増加しません。

羽状筋では、その配置の結果として、繊維は、筋肉の一方の端からもう一方の端まで走っている場合よりも短くなります。これは、各繊維が、より少ない数のN個の筋節の連続で構成されていることを意味します。さらに、羽状角が大きいほど、繊維は短くなります。

筋繊維が短縮する速度は、筋繊維の長さ（つまりN）によって部分的に決まります。したがって、羽根角が大きい筋肉は、羽根角が小さい同様の筋肉よりもゆっくりと収縮します。

構造的ギア比（AGR）は、解剖学的ギア比とも呼ばれ、筋の縦方向の歪みと筋線維の歪みの比によって定義される羽状筋の特徴である。また、筋短縮速度と線維短縮速度の比として定義されることもある： ^[10]

AGR = ε _x /ε _f

ここでεx_は縦方向のひずみ（または筋短縮速度）、εf_は繊維のひずみ（または繊維短縮速度）である。^[10]

もともと、腱膜間の距離は羽状筋の収縮中には変化しないと考えられていたため^[5] 、筋繊維が短くなるにつれて回転する必要があると考えられていました。しかし、最近の研究では、これは誤りであり、筋繊維の角度の変化の程度は異なる負荷条件によって異なることが示されています。この動的ギアは、低負荷で最大速度を生み出すか、高負荷で最大の力を生み出すために自動的にシフトします。^{[10] [11]}