biomechanika kości.doc

(70 KB) Pobierz

Biomechanika – nauka o żywych mechanizmach, nauka która zajmuje się badaniem struktury ruchu organizmów żywych,  a szczególności człowieka.

Cele biomechaniki: badanie przyczyn i skutków ruchu

 

Bierny aparat ruchu:

·                     Kości tworzą dźwignie

·                     Stawy – punkt podparcia dźwigni

·                     Funkcja lokomocyjna, podtrzymująca, ochronna, amortyzacyjna( budowa stopy, naturalne, krzywizny kręgosłupa, krążki międzykręgowe

 

 

Płaszczyzny:

Strzałkowa – zginanie i prostowanie, skłony w przód i tył

Czołowa – przywodzenie , odwodzenie, skłony boczne

Poprzeczna- rotacja

Osie

 

Tor ruchu:

§   Prostoliniowy, v = const. , a=0 , F=0

§   Krzywoliniowy , a = różne od 0

I zasada dynamiki Newtona

Ciało pozostaje w równowadze jeżeli działające na niego siły równoważą się

§                     Jeżeli ciało było w spoczynku- pozostaje w nim

§                     Jeżeli było w ruchu- porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym

§                     F=const.

 

II zasada dynamiki

Jeżeli siły działające na ciało nie równoważą się ( czyli siła wypadkowa Fwjest różna od zera) to ciało porusza się ruchem zmiennym z przyspieszeniem którego wartość jest wprost proporcjonalna do siły wypadkowej Fw

F=m x a

 

III zasada dynamiki

Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne.

Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają:

§                     Takie same wartości

§                     Taki sam kierunek

§                     Przeciwne zwroty

§                     Różne punkty przyłożenia

 

Człon – sztywny element ciała ludzkiego w postaci kości przystosowany do ruchu obrotowego. Może wykonywać 6 ruchów: posuwisto zwrotne i obrotowe – względem 3 osi współrzędnych. Ale połączenie 2 członów w parę ogranicza wykonanie ruchów obrotowych.

Para biokinematyczna ruchome połączenie 2 lub więcej członów – wzajemnie ograniczające ich ruchy względne. Ruchome połączenia występują gdy istnieje między nimi stale co najmniej 1 punkt wspólny oraz gdy ruch względny członów wynosi co najmniej 5kg. Za pary biokinematyczne uznaje się stawy, a nie uznaje się połączeń kości za pomocą więzozrostów.

 

Stopień swobody -  niezależny ruch względny danego członu w stawie.

Liczba stopni swobody – liczba niezależnych parametrow określających dowolne położenie członu łańcucha biokinematycznego lub biomechanizm.

 

Klasa pary biokinematycznej – liczba odjętych stopni swobody w ruchu względnym członów z których każdy może mieć max 6 stopni swobody w przestrzeni. Każde położenie członu jest określane w przestrzeni za pomocą 6 parametrów. 3 z nich to współrzędne dowolnego punktu względem osi x, y, z, a 3 kolejne określaja kąt obrotu α,  ß, ÿ.

Pary biokinematyczne

Ü    Postępowe

Ü    Śrubowe

Ü    Obrotowe

U człowieka w układzie kostno- stawowym wystepują tylko pary obrotowe i w niektórych stawach także śrubowe ( klasa III, IV, V )

 

Pary klasy V

 

Ü    Zginanie, prostowanie w płaszczyźnie strzałkowej

Ü    Ruch obrotowy w płaszczyźnie poprzecznej

Ü    Wystepuje w stawach zawiasowych, śrubowych, obrotowych

 

Pary klasy IV:

Ü    Zginanie i prostowanie w płaszczyźnie strzałkowej

Ü    Przywodzenie i odwodzenie w płaszczyźnie czołowej

Ü    Występują w stawach eliptycznych, siodełkowatych – nadgarstka

 

Pary klasy III:

Ü    Zginanie i prostowanie w płaszczyźnie strzałkowej

Ü    Przywodzenie i odwodzenie

Ü    Nawracanie, odwracanie

Ü    Występują w stawach kulistych wolnych, kulistych nieregularnych,

 

Łańcuch biokinematyczny – spójny zespół członów połączony w pary biokinematyczne:

Ø       Łańcuchy otwarte – jeżeli końcowe ogniwo jest wolne np. kończyny

Ø       Łańcuch zamknięty – jeżeli końcowe ogniwo nie jest wolne np. połączenia żeber z kręgosłupem

 

BIOMECHANIZM - łańcuch biokinematyczny wykonujący ruch określony względem jego podstawy. Przykłady mogą stanowić KG, KD, stopy, tułów – Łańcuchy biokinematyczne stają się biomechanizmami w wyniku działania na nie złożonej struktury mięśniowej.

 

Liczba stopni swobody dowolnego odcinka całego ciała określa się wzorem

W= 6n i pi

n- liczba członów ruchomych

W – ruchliwość

i – klasa pary

pi – liczba par danej klasy

W= 6 x 22 – [1 x 3 + 1 x 4 + 1 x 4 + 4 x 4] + 15 x 5

W = 135 – (27+15) 135

 

Dźwiganie

1.      



jednostronne – jednoramienne, jest ich najwięcej, siły mięśniowe i siły mięśniowe działają w różne strony ale przyłożone są po jednej stronie punktu podparcia. Siła reakcji w osi obrotu jest równa geometrycznej różnicy sił.

 







 

2.       dwustronneobie grupy sił działają w jednym kierunku a oś stawu znajduje się między punktami przyłożenia sił. Siła reakcji równa się sumie geometrycznej obu wypadkowych sił.

 

 

 





      

 

Układ dźwigni jest w równowadze, jeżeli siły, momenty sił działających na ten układ równoważą się, czyli ich sumy wektorowe są równe 0.

 

 

Równowaga dźwigni:

 

                                                                                            m1 =m2

Q1=mg

                                                                                        Q1=Q2

                                                                                        Qr=Q1+Q2

 

 

 

 

m2  >  m1

                                                                                                                                        Q1    <     Q2

 

 

Wyróżniamy układy sił:

Ü    liniowy – kiedy wszystkie siły leżą na jednej prostej, wartość równowagi:   Σ F=0

Ü    równoległy płaski  - wszystkie siły są równoległe , leżą w jednej płaszczyźnie, ale nie leżą na jednej prostej, wartość równowagi : Σ F=0  M=0

Ü    centralny płaski – wszystkie siły leżą w jednej płaszczyźnie i przechodzą przez początek układu współrzędnych nie wywołując momentu obrotowego, wartość równowagi ; Σ F1x = 0

                                                                                                                                Σ F1y = 0

Ü    obrotowy płaskisiły działają w jednej płaszczyźnie ale maja dowolne punkty zaczepienia

 

 

MODEL STRUKTURY KOŃCZYNY GÓRNEJ

 

Staw ramienny (kulisty)

®                  para klasy III, połączenia łopatki i kości ramiennej – połączenie to umożliwia tzry niezależne ruchy kości ramiennej względem łopatki

®                  płaszczyzna strzałkowa: zginanie i prostowanie

®                  płaszczyzna czołowa :odwodzenie i przywodzenie ( 90 * )

®                  płaszczyzna poprzeczna: skręty ramienia do wewnątrz i na zewnątrz

 

Staw łokciowy( złożony)

®                  połączenie kości ramiennej, łokciowej i promieniowej umożliwia ruch zginani i prostowania w pł. Strzałkowej, ruch nawracania i odwracania przedramienia wraz z ręką w pł. Poprzecznej(para klasy IV)

®                  w jego skład wchodzą;

a)       staw ramienno – łokciowy – (zawiasowy) , połączenia k. ramiennej i k. łokciowej( bloczek k. ramiennej i wcięcie bloczkowe k. łokciowej) umożliwia ruch zginania i prostowania w pł. Strzałkowej ( para kl V)

b)       staw ramienno – promieniowy( zawiasowo – obrotowy) – połączenia kości ramiennej i promieniowej( główka kości ramiennej i dołek głowy k. promieniowej) jest to para kl IV, umożliwia 2 niezależne ruchy: zginania i prostowania w pł. strzałkowej , obracanie głowy kości promieniowej w stosunku do główki k. ramiennej – pł. Poprzeczna

c)       staw łokciowo – promieniowy ( obrotowo – sprzężony) połączenie k. łokciowej i promieniowej)

d)       łokciowo promieniowy dalszy – obrót stawowy głowy k. łokciowej i wcięcie łokciowe k. promieniowej. Staw stanowi parę kl. V umożliwiającą ruchy nawracania przedramienia(pronacja) i odwracanie( supinacja)

Staw promieniowo – nadgarstkowy(eliptyczny)

®                  tworzą powierzchnia nadgarstkoa k. promieniowej i krążek stawowy. Głowę stanowią k. pierwszego szrzegu nadgarstka z wyjątkiem k. grochowatej. 

®                  W stawie wykonywane są 2 niezależne ruchy ( para biokinematyczne kl IV): zginanie i prostowanie ręki( pł. strzałkowa) , przywodzenie i odwodzenie ręki( pł. czołowa)

 

Połączenie 1 i 2 szeregu kości nadgarstka

Staw śródnadgarstkowy( dalszy reki)

®                  Utworzony przez 1 i 2 szereg k. nadgarstka i umożliwia on wykonywanie ruchu zginania i prostowania ręki

®                  Stawy międzynadgarstkowe – półścisłe

®                  Nadgarstkowo – śródręczne ( półścisłe)

®                  Międzyśródręczne ( półścisłe)

®                  Nadgarstkowo – śródręczny kciuka (siodełkowaty)

®                  Śródręczno – paliczkow (kuliste)

®                  Śródręczno – paliczkowy kciuka (zawiasowy)

®                  Międzypaliczkowe ( zawiasowe)

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin