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 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. dwustronne – obie 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 płaski – siły 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)
Veroniczka001Fizjoterapia