BIOMECHATRONIKA 02.12.2011

W analizie obciążenia układu ruchu człowieka istotne jest opracowanie modeli umożliwiających wyznaczenie nawet przybliżonych wartości momentów sił mięśniowych działających na poszczególne jego części.

Zwykle zastosowanie znajdują modele uproszczone, bo odtworzenie pełnego rzeczywistego modelu obciążeń ruchu człowieka jest niemożliwe.

Kilka informacji o równowadze:

• utrzymanie stojącej postawy ciała jest złożonym procesem biomechanicznym,

• w zachowaniu równowagi bierze udział ok. 300 mięśni,

• z pkt. Widzenia fizjologii postawa ciałą jest nawykiem ruchowym przesądzonym genetycznie i utrwalonym systemem określonych odruchów warunkowych,

• sposób utrzymania równowagi może świadczyć o zdolnościach koordynacyjnych pacjenta,

• badania polegające na rejestrowaniu wielkości wychwiań oraz częstotliwości zmian położenia wypadkowej pionowej siły reakcji podłoża podczas stania to stabilografia - inaczej mówiąc, jest to analiza położenia wypadkowej siły nacisku stóp na podłoże podczas stania. Częstotliwość zmian kierunku działania szacuje się przeważnie na 2-5 Hz, jednak

w niektórych przypadkach może to by wartość <1 Hz.

Zakres przemieszczeń wypadkowej siły parcia działającej na stopy w kierunku pionowym w normalnej, niczym niezakłóconej pozycji szacuje się na 20 mm w kierunkach: przednio-tylnym oraz bocznym. Wzajemne oddziaływanie momentów sił mięśniowych i grawitacyjnych powoduje, że każdy segment ciała jest w ciągłym ruchu.

Sterowanie ruchu człowieka należy rozpatrywać na gruncie neurofizjologii i cybernetyki.

Koordynacja - w naukach o wychowaniu fizycznym to po prostu sterowanie.

Propriocepcja - czucie głębokie impulsów, jest to zmysł orientacji ułożenia części własnego ciała. Receptory propriocepcji umieszczone są w mięśniach i ścięgnach, dzięki nim znamy ułożenie części naszego ciała bez patrzenia na nie.

Lokomocja człowieka - naturalna, uwarunkowana genetycznie czynność ruchowa; ruch traktuje się jako najwydajniejszy sposób lokomocji, polegający na przekształceniu ruchów obrotowych

w stawach na posuwisto-zwrotny ruch całego ciała.

Dotychczas nie wyznaczono uniwersalnego opisu ruchu nóg w czasie chodu (biegu).

Dość przejrzysty, ale nie do końca precyzyjny opis ruchu podano w 1953 r. (Saanders, Imman, Eberhardt).

W opisie tym wyróżniono 6 czynników charakteryzujących lokomocję. Każdy z czynników

zależy od 1 stopnia swobody w 1 wyróżnionym stawie:

• czynnik chodu typu „ruch cyrkla” (każdy ruch końca nogi jest poprzedzony obrotem i przesunięciem się stawu biodrowego. Cała noga jest traktowana jako człon sztywny. Miednica przesuwa się po trajektorii złożonej z łuków koła o promieniu równym długości nóg),

• obroty miednicą (wielkość obrotów względem osi pionowej jest rzędu +/-3^o w czasie chodu z przeciętną prędkością ok. 5 km/h i rośnie ze wzrostem prędkości. Obroty te powodują wydłużenie długości kroku),

• przemieszczanie kolana nogi opierającej się o podłoże (ruch ten dodaje się do ruchów wymienionych wcześniej, powoduje on dalsze spłaszczanie łuków trajektorii ruchów miednicy),

• przemieszczanie się kostki w fazie podparcia (przed oderwaniem palców od podłoża kostka przemieszcza się do przodu i do tyłu. Ten składnik ruchu nogi powoduje płynne przejście z fazy podparcia do fazy przenoszenia, udo i podudzie uzyskują prędkość początkową fazy przenoszenia),

• boczne ruchy miednicy (ruchy te są spowodowane przenoszeniem ciężaru ciała

przy stąpaniu z nogi na nogę. Częstotliwość ruchów jest równa połowie częstotliwości pionowych przemieszczeń miednicy. W efekcie środek miednicy przemieszcza się

w kierunku ruchu po trajektorii sinusoidalnej).

Prawidłowy chód cechuje się tym, że czasy trwania fazy podporu i przenoszenia kończyn dolnych w normie są odpowiednio zachowane. Jednak równowaga ruchu może zostać zachwiana w wyniku przebytych chorób i urazów.

Aby przywrócić prawidłowy cykl chodu, często stosuje się proces społeczno-medyczny, jakim jest rehabilitacja. Ma on na celu przywrócenie osobom z upośledzonym aparatem ruchów możliwie najwięcej z utraconych czynności, zapewnienie im godziwego życia oraz poczucia bycia obecnym w społeczeństwie.

Obciążenie pięty:

Podczas normalnego chodu ciało człowieka opada swobodnie w końcowej części fazy ruchu

z wysokości 1 cm, czego rezultatem jest silne uderzenie o podłoże.

- stanowi 0-10% cyklu chodu,

- amortyzuje wstrząsy,

- stabilizuje środek ciężkości.

---