biomechanika - rownowaga, Biomechanika, biomechanika calosc


Równowaga ciała ludzkiego, stabilność.

Ruch ciała ludzkiego jest szczególnym przypadkiem mechaniki, podlegającym działaniu tych samych praw fizycznych.

Wpływ praw fizyki na równowagę i stabilność ciała ludzkiego:

I prawo Newtona - ciało pozostaje w stanie równowagi jeżeli nie działa na nie żadna siła ( jeżeli jest w spoczynku - pozostaje w spoczynku; jeżeli jest w ruchu jednostajnym - nadal porusza się tym ruchem )

II prawo Newtona - siła ( F ) działająca na ciało nadaje mu przyśpieszenie ( akcelerację ) ( a ), która jest odwrotnie proporcjonalne do masy ciała i wprost proporcjonalne do wartości działającej siły [ a = F/m }

Masa w warunkach ziemskich się nie zmienia [ m = F/a ];

Siła ( F = am ) w warunkach ziemskich wynika z ciężaru ciała - jest iloczynem przyśpieszenia ziemskiego ( przyciągania ziemskiego - 980 cm/s ) i masy ciała

III prawo Newtona - ciało pozostaje w równowadze jeżeli wszystkie działające na niego siły się równoważą ( każda siła jest „neutralizowana” przez równą co do wielkości siłę, działającą w jednej linii , lecz w przeciwnych kierunkach, tak że ich suma wynosi zero; akcja i reakcja )

Dla celów obliczeniowych przyjmuje się, że masa ciała jest skoncentrowana w jednym punkcie i punkt ten nazywamy środkiem ciężkości ( grawitacji )

Środek cięzkości - punkt wokół którego przedmiot pozostaje w równowadze w każdym kierunku.

Linia ciężkości ( grawitacji ) - linia przebiegająca przez środek ciężkości do środka ziemi danego ciała.

Linia ciężkości ( grawitacji ) ciała ludzkiego - to linia pionowa przechodząca przez środek ciężkości.

Na powierzchni ciała można zaznaczyć linię ciężkości poprzez linie pionową biegnącą ku dołowi od punktu tuz za małżowina uszną ( I ), przez wyrostek barkowy łopatki ( II ), przez staw biodrowy, tuż za wyniosłością krętarza większego ( III ), przez przednią część stawu kolanowego ( IV ), tuż przed kostką boczną stawu skokowego. ( jest to jej zewnętrzna projekcja ) [ skan 152 Zagrobelny ]

Warunki równowagi biernej ( grawitacyjnej ):

  1. linia grawitacji przebiega przez środki ciężkości wszystkich segmentów ciała

  2. linia grawitacji przebiega przez środki ruchu w stawach

  3. linia ciężkości całej struktury pada na powierzchnię ( polę podparcia )

[skan 151 Zagrobelny]

W pozycji wyprostnej siła grawitacji działając w pewnej odległości od środka ruchu w stawie wywołuje, oprócz efektu prostolinijnego, działanie rotacyjne na wiele stawów (składowa rotacyjna, obrotowa ).

Dla zachowania równowagi składowe rotacyjne siły grawitacji muszą zostać „zrównoważone” przez działanie sił mięśniowych.

Czynniki wpływające na stabilność:

Ciało ludzkie można potraktować jako strukturę wysoce niestabilną :

Szkielet ludzki można opisać jako segmentowaną kolumnę deseczek ( kregów ), do której szczytu przytwierdzone są obręcze barkowe, a do nich podwieszone kończyny górne; struktury te transmitują swój ciężar na tylną część skośnie ustawionej miednicy, która kołysze się na dwóch kończynach dolnych. Cała ta struktura opiera się o podłoże na dwóch segmentach ( stopach ), których długość i szerokość jest stosunkowo niewielka w odniesieniu do wysokości ciała ( odpowiednio 1/6 i 1/18 wysokości ciała ) - niewielka powierzchnia podparcia

Przystosowania człowieka do utrzymania równowagi i stabilnej, wyprostowanej postawy ciała :

  1. siła mięśni prostowników jest znacznie większa od siły zginaczy - siła grawitacji zawsze próbuje zginać ciało ku przodowi - prostowniki muszą wykonać większą pracę → znacząca funkcja „szyny” mięśni krzyżowo - grzbietowych dla tułowia, mm. pośladkowego dla stawu biodrowego i czworogłowego ud dla stawu kolanowego oraz mięśni stabilizujących staw skokowy ( brzuchate łydki i w szczególności mm. płaszczkowaty [skan ]

  2. napięcie mięśni posturalnych i antygrawitacyjnych ( tonicznych ) jest większe niż mięśni kinetycznych ( fazowych )

  3. elastyczność ( ruchomość ) kręgosłupa i wytworzenie się fizjologicznych krzywizn sprawia, że linia grawitacji pada na powierzchnie podparcia

  4. powierzchnia podparcia może być rozszerzona w każdym kierunku poprzez zmianę ułożenia kończyn dolnych ( np. rozstawienie stóp poszerza powierzchnie podparcia - strategia zwiększająca stabilność postawy; zabezpieczenie przed upadkiem - wykrok, zakrok, rozkrok )

Podstawowe pojęcia.

Równowaga - określony stan układu posturalnego cechujący się pionowa orientacja ciała osiągniętą dzięki zrównoważeniu działających na ciało sił oraz ich momentów.

Stabilność posturalna ( pojęcie szersze ) - zdolność do odzyskiwania stanu równowagi ; zdolność do przywracania typowej pozycji ciała w przestrzeni, utraconej w wyniku działania czynników destabilizujących.

Czynniki destabilizujące - własna aktywność ruchowa lub siły zewnętrzne pojawiające się wyniku interakcji z otoczeniem ( np. siły reakcji podłoża )

Stabilność funkcjonalna - wrażliwość postawy na działanie bodźców destabilizujących.

Stabilność strukturalna - badanie stabilności przy zmianach struktury sterowania ( kontroli ); badanie w jaki sposób zaburzenie struktury ( i funkcji ) układu kontroli równowagi wpływa na stabilność postawy.

- badania stabilności w czasie których poprzez zamierzoną zmianę warunków badania staramy się zmniejszyć sprawność układu kontroli równowagi - np. ograniczenie bodźców wzrokowych - porównanie stabilności postawy w czasie próby swobodnego stania z otwartymi i zamkniętymi oczami; modyfikacja płaszczyzny podparcia - stabilność postawy w czasie stania jednonóż ( porównanie symetrii prawa - lewa noga ); ocena stabilności postawy i równowagi przy niestabilnym podłożu ( organizacja sensoryczna w zakresie percepcji pozycji oraz ruchu ciała poszczególnych jego części, czucia pionu i percepcji zmiany nachylenia płaszczyzny podparcia ).

Kontrola postawy ciała.

wychwiania - drobne mimowolne ruchy ciała ( przemieszczenia ogólnego środka ciężkości ) oraz ich aktywne korekcje

Rola układów sensorycznych w kontroli postawy ciała :

Najprostszy model postawy stojącej - model odwróconego wahadła.

Sposoby kontroli stabilności postawy w pozycji pionowej :

  1. kontrola kąta nachylenia wahadła względem płaszczyzny podparcia zapewniona przez propriorecepcje z okolicy stawu skokowego → odchylenie postawy od pionu → sygnał o zmianie napięcia i długości mięśni, zmianie kątów stawie i zmianie rozkładu nacisku na powierzchni stóp

  2. kontrola położenia górnego końca wahadła ( głowy ) w przestrzeni → wzrok oraz narząd równowagi w uchu wewnętrznym jest źródłem informacji dla utrzymania prawidłowej ( najwyższej ) pozycji głowy → położenie głowy steruje przez odruch szyjne napięciem mięśni tułowia i kończyn

Założenie :

Te 2 typy sterowania zapewniają stabilną, pionową postawę ciała w czasie spokojnego stania oraz podczas lokomocji.

→ istotna rola treningu propriocepcji i koordynacji w profilaktyce urazów oraz w procesie rehabilitacji po urazach stawu skokowego ( i nie tylko )

Metody oceny i kontroli równowagi stabilności postawy

Posturografia ( stabilometria ) - zespół metod badawczych mających na celu ocenę jakości kontroli postawy z wykorzystanie różnych sposobów, technik i narzędzi badawczych

Posturografia statyczna - ocena równowagi na podstawie analizy drobnych, spontanicznych, mimowolnych ruchów środka ciężkości ciała ( tzw. wychwiania, z ang. postural sway ) w czasie spokojnego stania.

Rejestracja wychwiań może odbywac się za pomocą nowoczesnych systemów optoelektronicznych lub specjalnych platform ( z ang. force plate ) rejestrujących momenty sił i siły nacisku stóp na podłoże ( platformy stabilometryczne, platformy siłowe )

Posturografia z wykorzystaniem platform ( z ang. force - plate posturography; np. platforma Cosmogamma )

Platforma wyposażona w 4 czujniki tensometryczne lub piezoelektryczne rejestrujące siły nacisku oraz momenty sił wywierane na podłoże przez stopy badanego w czasie spokojnego stania; na podstawie tych parametrów komputer wylicza położenie środka nacisku stóp na podłoże ( z ang. COP - center of foot pressure ), który w warunkach statycznych jest rzutem ogólnego środka ciężkości ciała na płaszczyznę podparcia.

Główna składowa sygnału COP w warunkach statycznych są wychwiania ( czyli przemieszczenia ogólnego środka ciężkości - zgodność obydwu sygnałów około 97 %.

Zaletą tego badania jest jego względna łatwość wykonania - nie wymaga specjalnego przygotowania pacjenta i trwa kilka minut; po zakończeniu rejestracji system automatycznie przeprowadza podstawowe analizy zarejestrowanych sygnałów oraz podaje wynik badania.

Badania posturograficzne na niestabilnym podłożu z wykorzystanie platform balansowych - rejestracja zmian kąta nachylenia ( położenia ) platformy ( płaszczyzny podparcia ) w czasie próby ( np. spokojne stanie, stanie z otwartymi i zamkniętymi oczami, stanie jednonóż i inne )

Zaletą tych badań jest możliwość pośredniej oceny kontroli nerwowo - mięśniowej, propriocepcji i elementów organizacji sensorycznej kontroli równowagi i stabilności postawy odpowiedzialnych za percepcje pozycji oraz ruchu całego ciała i poszczególnych jego części, czucie pionu ( wertykalność ) oraz percepcje nachylenia płaszczyzny podparcia

Metody oceny stabilności postawy - badanie i analiza wychwiań.

Wychwiania ( ruchy środka ciężkości ciała i skorelowane z nimi przemieszczenia środka nacisku stóp na podłoże ) maja charakter zmian chaotycznych - wykazują znaczna zmienność osobniczą i nawet u tej samej osoby mogą się zmieniać z próby na próbę ( brak powtarzalności wyników w kolejnych badaniach ); zapis wychwiań COP rejestrowanych w czasie badań na platformach przypomina błądzenie przypadkowe.

Wniosek:

Pytania w badania stabilometrycznych :

CEL BADAŃ RÓWNOWAGI I STABILNOŚCI :

NAJCZĘŚCIEJ BADANE I OCENIANE PARAMETRY WYCHWIAŃ:

Platforma stabilometryczna Cosmogamma.

Oprogramowanie do platformy balansowej Cosmogamma pozwala na rejestrację, przetwarzanie, archiwizację oraz ocenę i analizę następujących parametrów COP ( między innymi ) ( dla każdego z badań ) :

oraz:

Platforma Libra

Wyniki badania na platformie balansowej Libra

  1. powierzchnia całkowita ( total area ) - [ ] zsumowana powierzchnia po prawej i lewej stronie środka ścieżki

  2. powierzchnia zewnętrzna (external area ) - [ ]zsumowana powierzchnia po prawej i lewej stronie poza obszarem profilu ścieżki

  3. czas zewnętrzny - ( external time ) [ s ] suma czasów przebywania poza ścieżka po prawej i lewej stronie

  4. czas powrotu - ( recovery time ) - [ s ] najdłuższy czas w którym wykres pozostaje poza profilem ścieżki

  5. ocena globalna ( global ) - średnia ważona ( cyfra od 1 do 100 ) z 8 parametrów danego testu ( ćwiczenia ) - 0 oznacza wynik najlepszy, 100 - najgorszy

System balansowy Biodex

Platforma Biodex pozwala między innymi na ocenę kontroli nerwowo - mięśniowej pacjenta ( stabilności postawy ) na niestabilnym podłożu.

- slajd ze zdjęciem z badania

Konstrukcja platformy umożliwia jej ruch wielopłaszczyznowy. Możliwa zmiana kąta nachylenia platformy wynosi 20 stopni we wszystkich kierunkach. Stopień niestabilności jest kontrolowany przez sterowany mikroprocesorem siłownik.

Platforma umożliwia przeprowadzenie testów w warunkach statycznych ( ustawienie statyczne - platforma zablokowana ) oraz w warunkach dynamicznych na różnych poziomach niestabilności; platforma posiada 12 poziomów, poziom 1 jest najmniej stabilny; poziomy od 12 do 1 zapewniają pełne 20 stopni pochylenia platformy we wszystkich kierunkach.

W testach dynamicznych ocenia się zdolność pacjenta do kontroli kąta nachylenia platformy ( w odniesieniu do jej poziomego ustawienia - pozycji zablokowanej ) Można go przeprowadzić w pozycji stania obunóż lub w pozycji stania na prawej i lewej nodze, co daje możliwość porównania obustronnego i wykrycia różnic między kończynami.

Raport z przeprowadzonego testu pozwala na ocenę następujących parametrów ( wartości średnie i odchylenia standardowe dla wszystkich zapisów, zarówno w pozycji stania obunóż jak i osobno dla testów dla prawej i lewej nogi ) :

Ogólny Indeks Stabilności ( overall stability index) - odzwierciedla odchylenie położenia platformy od płaszczyzny poziomej wyrażoną w stopniach w czasie testu.

Przednio - Tylny Indeks Stabilności ( AP index ) - odzwierciedla zmienność położenia platformy dla ruchów w płaszczyźnie strzałkowej wyrażona w stopniach

Przyśrodkowo - Boczny Indeks Stabilności ( ML index )- odzwierciedla zmienność położenia platformy dla ruchów w płaszczyźnie czołowej

Odchylenia standardowe (STD Dev.; dla wszystkich indeksów ) - określa stopień zmienności w pomiarach statystycznych; niska wartość odchylenia standardowego świadczy o tym, że wartości na podstawie których został on wyliczony są do siebie zbliżone ( duża powtarzalność w kolejnych próbach, stabilna postawa ??? )

W raporcie przedstawiona jest również różnica procentowa wartości poszczególnych indeksów dla prawej i lewej kończyny ( percent difference ).

6



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Podstawy wytrzymałości tkanek układu ruchu człowieka, Biomechanika, biomechanika calosc
Biomechanika I, Biomechanika, biomechanika calosc
Chód, Biomechanika, biomechanika calosc
BIOMECHANIKA TKANEK, Biomechanika, biomechanika calosc
Notatka z biomechaniki - staw kolanowy, Biomechanika, biomechanika calosc
sciaga z biomechaniki - egzamin, Biomechanika, biomechanika calosc
Biomechanika II, Biomechanika, biomechanika calosc
BIOMECHANIKA, Biomechanika, biomechanika calosc
Biomechanika i właściwości fizyczne mięśni Rodzaje pracy mięśniowej, Biomechanika, biomechanika calo
Labolatoryjna analiza chodu dok[1], Biomechanika, biomechanika calosc
staw kolanowy i biodrowy - biomechenika, Biomechanika, biomechanika calosc
egzamin forma tabelki, Biomechanika, biomechanika calosc
Patobiomechanika, Biomechanika, biomechanika calosc
1Labolatoryjna analiza chodu dok, Biomechanika, biomechanika calosc
Podstawy wytrzymałości tkanek układu ruchu człowieka, Biomechanika, biomechanika calosc
sciaga calosc, dokumenty, biomechanika
Stabilność a równowaga prezentacja biomechanika

więcej podobnych podstron