Mgr Anna
Szwaczko

1.

Błaszczyk J. W. , Biomechanika kliniczna , PZWL.

2.

Bober T., Zawadzki J. , Biomechanika układu ruchu człowieka, Wyd. BK, Wrocław
2001.

3.

Czarkowska – Pęczek X., Przybyski X., Zarys fizjologii wysiłku fizycznego, Wyd.
Urban & Partner

4.

Felten X. , Juzefowicz X., Szczudlik X., Atlas neuroanatomii i neurofizjologii
Nettera, Wyd. Urban & Partner.

5.

Nowotny A., Edukacja i reedukacja ruchowa, Wyd. Kasper.

6.

Nowotny J., Podstawy fizjoterapii, cz. 1, 2, 3. , Wyd. Kasper.

7.

Spodarczyk K., Patologia narządu ruchu, PZWL.

8.

Straburzyński G. , Straburzyńska – Lupa A., Fizjoterapia z elementami klinicznymi,
PZWL.



„Kinezjologia" wywodzi się od greckiego słowa "kinesis"

oznaczającego ruch, logos – nauka, czyli jest to nauka o

ruchu.



Kinezjologia zajmuje się badaniem ruchu ciała ludzkiego.

Mechanika obejmuje statykę i dynamikę

Dynamikę możemy podzielić na kinetykę i kinematykę.



Kinetyka - dział dynamiki zajmujący się badaniem ruchu układów

mechanicznych (np. ciał) pod wpływem działających na nie sił;



energia kinetyczna - energia ciała będącego w ruchu;



Kinematyka fiz. dział mechaniki, zajmujący się badaniem ruchu

ciał bez uwzględnienia sił wywołujących ten ruch.



kinestezja czucie pozycji i ruchów części ciała wzgl. siebie,

czucie mięśniowe, stawowe, powięziowe i ścięgnowe; zmysł

kinestetyczny



Narząd ruchu stanowi złożony mechanizm składający się

z elementów biernych i czynnych.



Do elementów biernych zaliczamy kości połączone za

pomocą stawów i wzmocnione poprzez więzadła.



Elementami czynnymi są mięśnie szkieletowe.

Kości



Kości stanowią szkielet będący rusztowaniem dla
wszystkich narządów organizmu. Szkielet młodego
człowieka zbudowany jest z 206 kości

Z uwagi na kształt wyróżniamy:



kości długie



kości krótkie



kości płaskie



różnokształtne



pneumatyczne

KOŚCI

- tworzą szkielet kończyn i kręgosłupa

- bierna stabilizacja ciała

- przyczep mięśni i ścięgien

- określa kształt i wielkość ciała

- ochrona narządów

- dźwiganie masy ciała

- bierne narządy ruchu

- czynność krwiotwórcza



Głównym bodźcem mechanicznym działającym na kości są siły

zewnętrzne związane z działaniem pola grawitacyjnego oraz

siły wewnętrzne powstające w trakcie wykonywania ruchu.



Do realizacji ruchu niezbędna jest aktywność mięśni, których

skurcz jest ważnym źródłem mechanicznych bodźców

działających na system kostny.



Charakterystyka mechaniczna kości zależy nie tylko od

materiału z którego jest zbudowana, ale również od jej kształtu,

rozmiarów i struktury.



Kości długie wykazują największą wrażliwość na skręcanie i

zginanie.



Działanie sił zginających powoduje powstawanie naprężeń

rozciągających po jednej stronie , natomiast po stronie

przeciwnej naprężeń ściskających.



Rodzaj naprężeń związany jest z kierunkiem
działających sił.



Wewnątrz struktury kostnej istnieje obszar , w którym
naprężenia są równe zero – tzw. mechaniczna oś
neutralna.

Działanie siły naciskającej na głowę kości

długiej.

W ścianach kości powstają naprężenia

ściskające i rozciągające.

Siły mogące działać na kości, w

zmieniających się sytuacjach życia

codziennego

warunkuje stałą dla danej kości prawidłowość budowy ( układ blaszek i

beleczek kostnych)

maximum wytrzymałości + minimum materiału

przystosowanie do czynnościowych obciążeń narządu ruchu ( znacznie

lepsze niż mięśni, ścięgien i więzadeł - ich przeciętna odporność na

granicy wytrzymałości

jest wynikiem wzajemnego konsensusu przenoszonych zadań

( obciążanie ) i działania otaczających

mięśni

CZYNNOŚCIOWA ARCHITEKTONIKA KOŚCI

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE KOŚCI

duża sprężystość

wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie (kompresję)

mniejsza odporność na zginanie

WŁAŚCIWOŚCI BIOLOGICZNE KOŚCI



zdolność regeneracji ( gojenia)



dostosowywanie do warunków ( obciążeń)

Na szybkość wzrostu kości mają wpływ:



Czynniki mechaniczne – ucisk, rozciąganie



Czynność chrząstek nasadowych



Stopień ukrwienia przynasad

Dotyczy remodelowania kości



Obciążenia małe i umiarkowane – pobudzają wzrastanie tkanek

(kości, chrząstki stawowej)



Obciążenia nadmierne działają szkodliwie – złamania

zmęczeniowe, zwyrodnienia stawów



Długotrwały nacisk na rosnącą kość w jej osi długiej
przekraczający stopień tolerancji powoduje zahamowanie
rośnięcia kości na długość

Stopień zahamowania wzrostu kości jest proporcjonalny do

fizjologicznej szybkości jej wzrastania, do wieku, do
wielkości nacisku oraz do czasu przeciążenia.

Nadmierny lub niesymetryczny ucisk chrząstki nasadowej

powoduje nierównomierne zahamowanie rośnięcia –
wygięcie kończyn.

Pod wpływem odkształceń mechanicznych w kościach

generowany jest potencjał elektryczny. Zjawisko to

zaobserwował w kości suchej Yasuda i określił mianem

„piezoelektryczności kości”. W wyniku zginania kości

długich powierzchnia rozciągana staje się elektrododatnia,

a ściskana elektroujemna.

.



Stąd kierunek wygenerowanego pola jest prostopadły do

neutralnej powierzchni

.

W kości żywej oprócz zmiennego potencjału

elektromechanicznego występuje stały potencjał

spoczynkowy. Dla trzonu kości piszczelowej jest dodatni

w stosunku do nasady. W wyniku złamania potencjał

spoczynkowy kości przesuwa się w stronę potencjałów

ujemnych, a w miejscu urazu pojawia się ujemny

potencjał zwany potencjałem złamania.



Reakcji zapalnej (ziarninowania)

powstanie krwiaka



Rozplemowa (powstawanie tkanki łącznej właściwej,

powstawanie tkanki chrzęstnej)



Dojrzewania kostniny niezmineralizowanej

powstaje kość włóknista (splotowata) o

chaotycznym układzie włókien i niskiej

wytrzymałości mechanicznej ZROST KLINICZNY



Przebudowy (zastępowanie kości włóknistej kością

blaszkowatą przy udziale osteoklastów resorbującą

kość niepełnowartościową i osteoblastów

wydzielających osteoid)



przeszczep kości gąbczastej,



aplikacja czynników wzrostu, fale
ultradźwiękowe, zmienne pole magnetyczne
wykorzystujące efekt piezoelektryczny w
kości



W układzie kostno – stawowym człowieka istnieją 3 rodzaje

połączeń kości między sobą:

1.

ścisłe – nieruchome

2.

półścisłe – słabo ruchome

3.

wolne – czyli stawy właściwe

POŁĄCZENIA KOSTNE



Stawy są ruchomym połączeniem kości. Każdy staw

zawiera powierzchnie stawowe, torebkę stawowa i jamę

stawową, a ponadto składniki niestałe: obrąbek, łąkotki,

więzadła stawowe



Staw prosty – zbudowany z dwóch kości



Staw złożony – zbudowany co najmniej z trzech kości

Schemat

typowego

połączenia

stawowego.



Elementy główne:



Dwa lub większa liczba końców kostnych, których
powierzchnie stawowe pokryte są chrząstkami stawowymi



Torebka stawowa tworząca jamę stawu (z błoną maziową)



Elementy niestałe:



Więzadła (wolne, związane z torebką stawu lub międzykostne
- przebiegające przez jamę stawu, wpuklające błonę maziową)



Obrąbki - pierścieniowate chrzęstne przedłużenia panewki
stawowej



Krążki stawowe i łąkotki stawowe (zrośnięte na obwodzie z
torebka stawową, dzielące całkowicie lub częściowo staw dwie
komory

1. Stawy jednoosiowe –



Staw zawiasowy - ruchy zgięcia i prostowania

- główka ma kształt bloczka z rowkiem
- międzypaliczkowy



Staw obrotowy - główka stawowa jak czop w łożysku

- oś stawu wzdłuż długiej osi kości

- ruchy obrotowe
- promieniowo-łokciowy bliższy



Staw śrubowy - ruch obrotowy dookoła osi podłużnej z

ruchem wzdłuż tej osi
- ząb obrotnika

2. Stawy dwuosiowe



Staw kłykciowy lub elipsoidalny - zgięcie dłoniowe i

grzbietowe
- przywodzenie i odwiedzenie
- obwodzenie
- staw promieniowo - nadgarstkowy



Staw siodełkowy - przywodzenie, odwodzenie,

- przeciwwstawianie

- nadgarstkowo - śródręczny kciuka

3. Stawy wieloosiowe

Staw kulisty wolny- ramienny

Staw kulisty panewkowy - biodrowy

4. Stawy płaskie – krzyżowo – biodrowy

5. stawy nieregularne - krążki międzykręgowe

Podstawowe typy

połączeń
stawowych:

a - staw
zawiasowy o
jednym
stopniu
swobody,

b - staw
siodełkowy o
dwóch
stopniach
swobody,

c - staw
kulowy z
trzema
stopniami
swobody

.



Zakres ruchów każdego z wymienionych stawów jest

uzależniona od wiotkości lub napięcia torebki stawowej, od

układu i sił więzadeł.



Ruchomość stawu jest bezpośrednio związana z działaniem

mięśni.



Strukturami pomocniczymi w funkcjonowaniu stawów są:

krążki stawowe, obrąbki stawowe, łąkotki stawowe,

więzadła i kaletki maziowe.



Prawidłowa ruchomość

Prawidłowa fizjologiczna ruchomość

zależna od budowy ciała, płci i wieku

Płaszczyzny

Płaszczyzny

ciała

ciała

A.

S

AGITTAL

F

RONTAL

T

RANSVERSE

A.

R

OTATION

A . strzałkowa

B. czołowa

C. poprzeczna

rotacja

Osie anatomiczne

Osie anatomiczne leżą w miejscu przecięcia się dwóch

anatomicznych płaszczyzn, co powoduje, że każda oś

leży jednocześnie na przebiegu dwóch płaszczyzn.

Wokół tych osi odbywają się anatomiczne ruchy kości.



Oś PIONOWA (podłużna)- ós główna

biegnie przez szczyt głowy, prostopadła

do podłoża na którym stoimy - wykonywane

ruchy w płaszczyźnie poprzecznej



Oś CZOŁOWA - oś przechodząca

z boku do boku – ruch w płaszczyźnie

strzałkowej



Oś STRZAŁKOWA - biegnie od przodu

ku tyłowi – ruch w płaszczyźnie czołowej



S – zgięcie, wyprost, unoszenie tylne, przednie, prostowanie

(zgięcie grzbietowe), zgięcie (dłoniowe, podeszwowe),

kyfoza, lordoza, tyłozgięcie;



F – odwodzenie, przywodzenie, unoszenie boczne,

przyśrodkowe, odchylenie promieniowe, łokciowe, koślawe,

szpotawe, zgięcia boczne;



T – poprzeczne odwodzenie i przywodzenie ramienia,

odwodzenie i przywodzenie uda przy zgięciu biodra do 90˚;



R – ruchy obrotowe (rotacje), odwracanie (supinacja),

nawracanie (pronacja);



Jest to metoda pomiaru i zapisu ruchów w stawach

00 - 0 - 00

•

Ruchy wyprostu i od ciała jako pierwszy człon

•

Ruchy zgięcia i do ciała jako ostatni człon

•

Pozycja wyjściowa – zero neutralne (pozycja anatomiczna)

(środkowy człon) – inna niż zero świadczy o patologii

•

Skłony i skręty tułowia w lewo jako pierwsze, w prawo jako ostatnie

•

Rotacja zewnętrzna jako pierwsza, wewnętrzna jako ostatnia.



określenie pozycji członu (np. podudzia) w wybranym

układzie odniesienia,



określenie pozycji członów sąsiednich (np. dla podudzia

względem uda, pozycji uda względem miednicy, stopy

względem podudzia), wymaganie to obowiązuje z uwagi

na mięśnie dwustawowe. Ich długość decyduje o zakresie

ruchu 3 członów, czyli półtorej pary łańcucha

biokinematycznego,



określenie w jakiej płaszczyźnie odbywa się ruch, co jest

konieczne dla stawów dwu i trzyosiowych (IV i III klasy),



określenie innego układu odniesienia, np. narzędzie

pracy, element stanowiska pracy, itp.

Anatomiczne ruchy kości

Anatomiczne ruchy kości – to rotacje (czynne lub bierne)

wokół zdefiniowanych wcześniej osi.

Ruchy te rozpoczynają się z pozycji zerowej i odbywają się w

płaszczyznach anatomicznych.



W stawach ramiennym

W stawach ramiennym

możliwe jest wykonanie

ruchu w

8 kierunkach

8 kierunkach;



Zgięcie przednie (80°),



Wyprost ku tyłowi (50 -

60°).

80°

50 - 60°

Staw barkowy

Staw barkowy;



Odwiedzenie- 180°



Przywiedzenie - 30°

90°

90°

180
°

30°

Staw barkowy

Staw barkowy;



poziome zgięcie do

przodu - 130°,



poziome prostowanie

ramienia ku tyłowi -

45°

90°

180
°

30°

130°

45°

Staw barkowy

Staw barkowy;



Rotacja zewnętrzna –

50°



Rotacja wewnętrzna

tzw. sięganie do

kieszeni – 80 -95°

50°

80 95°

W stawach łokciowych

W stawach łokciowych

wykonywane są ruchy;



zgięcia 140 – 160°



przeprost – do 10°

10°

140 - 160°

W stawach łokciowych

W stawach łokciowych

wykonywane są ruchy;



nawracanie - 90°



odwracania - 70°

70°

90°

W stawach nadgarstkowych

W stawach nadgarstkowych

możliwe jest wykonanie ruchu w

możliwe jest wykonanie ruchu w

czterech kierunkach:

czterech kierunkach:



zgięcie dłoniowe - 80°



zgięcie grzbietowe - 70°



odgięcie łokciowe - 45 °



promieniowe- 20°

45°

70°

80°

20°

Ruchomość stawów międzypaliczkowych

Ruchomość stawów międzypaliczkowych

rąk

rąk mierzy się najczęściej orientacyjnie,

polecając badanemu wykonanie

następujących ruchów;



zaciskanie i otwieranie pięści,



maksymalne rozstawienie palców i

odwiedzenie kciuka



przywiedzenie kciuka (dotkniecie opuszką kciuka nasady
piątego palca.

Można również dokonywać precyzyjnych pomiarów ruchomości.

20°

W stawach biodrowych

W stawach biodrowych możliwe jest

wykonanie następujących ruchów:



zgięcie 120 – 135 °



przeprost 20 – 30 °



odwiedzenie 30 – 40°



przywiedzenie 25°

W stawach biodrowych

W stawach biodrowych

możliwe jest wykonanie

następujących ruchów:



Rotacja wewnętrzna 20 -

35°,



Rotacja zewnętrzna - 45°,



Rotacja w pozycji

zgięciowej;



wewnętrzna i

zewnętrzna - 35°

W stawach kolanowych

W stawach kolanowych

możliwe jest wykonanie;



zgięcia 130 -150°,



przeprostu 5 - 10°,



rotacji wewnętrznej i
zewnętrznej w pozycji
zgięciowe - 20°.

130 -150°

5 - 10°

20°



odwracanie - 30°.



nawracanie - 20°.

W stawach skokowych

W stawach skokowych możliwe jest wykonanie następujących ruchów;



zgięcie grzbietowe 20 -30°,



podeszwowe 40 - 50°,



Zakres ruchów w stawach wykazuje

bardzo duże różnice indywidualne, co

stanowi przyczynę różnych „wartości

prawidłowych” podawanych w podręcznikach.



Ruchomość stawów bada się w odniesieniu

do tzw.

pozycji zerowej

pozycji zerowej, mierząc zakres każdego

ruchu za pomocą kątomierza.



Punkt obrotu kątomierza

Punkt obrotu kątomierza musi być zgodny z punktem obrotu
stawu.

Punkt zerowy



W odcinku szyjnym możliwy jest ruch zgięcia (zbliżenie brody do

mostka- ok. 60%), wyprost (odchylenie głowy do tyłu – 50 -60%).

Ok. 60°

50° - 60°



W odcinku szyjnym możliwy jest ruch; skręcenie w stronę

lewa i prawą (zbliżenie brody do barku – 60 - 80°).

60°- 80°

60° - 80°



W odcinku szyjnym możliwy jest ruch; zgięcie w stronę lewa

i prawą (zbliżenie ucha do barku 45°).

45°

45
°



Długość względna (funkcjonalna)

– wraz ze stawem



Długość bezwzględna (absolutna)

– bez stawu



Długość absolutną

– tzn. z ręką w kończynie górnej,

i odcinkowej, która określa długości

poszczególnych części kończyn



pomiar ramienny krótki



pomiar ramienny długi



pomiar na wysokości fałdu pachowego



pomiar w połowie ramienia



pomiar przez staw łokciowy



pomiar w bliższej jednej trzeciej

przedramienia



pomiar przez staw promieniowo-

nadgarstkowy



W biokinematyce rozpatruje się możliwości ruchowe,

czyli ruchliwość poszczególnych członów opisaną

stopniami swobody.

Podstawowe typy

połączeń
stawowych:

a - staw
zawiasowy o
jednym
stopniu
swobody,

b - staw
siodełkowy o
dwóch
stopniach
swobody,

c - staw
kulowy z
trzema
stopniami
swobody

.



Ciało swobodne posiada 6 stopni swobody – niezależnych

ruchów w przestrzeni:



3 ruchy postępowe



3 ruchy obrotowe



Stopnie swobody (trzy postępowe i trzy obrotowe).

Mc Conaill wyróżnia 4 strukturalne typy stawów, które warunkują

sposoby wykonywania ruchu oraz stopnie swobody ruchu. Są to

stawy:



tzw. niezmieniony ovoidalny (articulatio spheroidea) - stawy

kuliste, trzy-osiowe (np. staw biodrowy czy ramienny);



tzw. zmieniony ovoidalny (articulatio ellipsoidea) - stawy
elipsoidalne, dwuosiowe (np. stawy śródręczno-paliczkowe II-V);



tzw. niezmieniony siodełkowaty (articulatio sellaris) - stawy
siodełkowate, dwuosiowe (np. staw nadgarstkowo-śródręczny
kciuka);



tzw. zmieniony siodełkowaty (articulatio ginglymus) stawy
zawiasowe, jednoosiowe (np. stawy międzypaliczkowe).

Połączenia stawowe występujące w układzie ruchu

człowieka spełniają następujące warunki:



I – za ruchowe połączenie członów uważa się takie , w

którym między członami występuje stale przynajmniej

jeden punkt styku



II – zakres ruchu członów względem siebie wynosi co

najmniej 5º (kątowych)



III – zakres ruchu postępowego członów względem

siebie nie mniejszy niż 3 mm.



Ślizganie



Toczenie



Obracanie



Mogą występować w jednym stawie



Rzadko tylko w poszczególnym stawie może się

odbywać jeden rodzaj ruchu.



Stawy w układzie ruchu człowieka tworzą obrotowe pary

kinematyczne – ruchliwość ich może wynosić 3º

swobody.



Prawidłowe ruchy czynne i bierne w stawie wymagają

kątowego ruchu ślizgowego.



Mogą one być opisane jako ruchy tocząco-ślizgowe,

które są połączeniem ruchów toczenia i ślizgowego

poruszającego się elementu stawu, ze stałą osią

obrotu



Toczenie z poślizgiem w stawie – to określenie ruchu, na

który składa się ruch ślizgu i ruch toczenia.



Występuje ono pomiędzy dwiema nieprzystającymi

powierzchniami stawowymi podczas wykonywania wszystkich

czynnych i biernych ruchów rotacyjnych

.



Toczenie jest pomiędzy dwiema powierzchniami stawowymi,

gdzie nowe punkty jednej powierzchni wchodzą w kontakt z

ciągle nowymi punktami drugiej powierzchni



Ślizg jest pomiędzy dwoma ciałami – jeden punkt ciała wchodzi

w kontakt z ciągle nowymi punktami drugiego ciała.



Czysty ślizg to jedynie taki rodzaj ruchu, który odbywa się

między powierzchniami przystającymi. Powierzchnie te mogą

być płaskie jak i łukowate.



Translacja lub ruch translatoryczny to prostoliniowe

przesunięcie ciała.



Wszystkie punkty ciała poruszają się wzdłuż linii prostej o tę

samą odległość, z taką samą prędkością i w tym samym

kierunku. Nie jest to więc ruch wokół osi.

Mniejsze ciało na ryc. A wykonuje „prostopadłą” translację w

stosunku do ciała większego. Pomiędzy obu ciałami dochodzi do

oddzielenia

Mniejsze ciało na ryc. B wykonuje translację „paralelną” w

stosunku do ciała większego. Dochodzi do prostoliniowego ślizgu

pomiędzy płaskimi, przystającymi powierzchniami.



W przypadku translacji prostopadłej, prostoliniowy

(translatoryczny) ruch kości będzie oznaczony jako trakcja, a

w przypadku translacji paralelnej jako paralelne

przesunięcie.



Trakcję można wykonać tylko biernie (pasywnie), niemożliwe

jest wykonanie jej siłą mięśni.



Ruch toczenia bez równoczesnego poślizgu mógłby

spowodować w stawie tendencję do zwichnięcia



Może on doprowadzić do jednostronnego zwiększenia

napięcia torebki stawowej, powodując nierównomierny

odstęp powierzchni stawowych z nierównomiernym ich

obciążeniem – prowadzi do kompresji



Ruchy tocząco - ślizgowe zapewniają prawidłowy odstęp

oraz przyleganie powierzchni stawowych i przez to

równoległy poślizg powierzchni stawowych z

niewielkim tarciem i niewielką utratą energii –

zapobiegają kompresji w stawie podczas ruchów

czynnych i biernych



Równoległy ruch ślizgowy (ruch przesunięcia) jest

nieodzowną częścią każdego niezaburzonego ruchu

stawu i najważniejszym testem przy badaniu zaburzeń

ruchowych w stawie



Kierunek ruchu ślizgowego dla powierzchni ślizgowych

wklęsłych jest taki sam jak kątowych ruchów

ślizgowych.



Przy wypukłych powierzchniach kierunek ten jest

przeciwny



Płaszczyzna lecznicza w terapii manualnej przebiega

przez małą powierzchnię styczną dwóch członów stawu.



Jest ona ustawiona pod kątem prostym do linii, która

biegnie od osi rotacyjnej do środka tej płaszczyzny

stycznej.



Pozycja zerowa – określana w międzynarodowym nazewnictwie

neutralną zerową pozycją wyjściową, została opisana po raz

pierwszy w 1936 roku przez Caveʹa i Robertsa. Potem opisywali

ją w 1957 roku – Chapchal, a w 1966 roku – Debrunner.



Od pozycji zerowej mierzy się zakres ruchu kości.



Pozycja spoczynkowa to takie ustawienie stawu, w którym

torebka stawowa jest maksymalnie rozluźniona, dając dużą

przestrzeń śródstawową.



Powierzchnie stawowe obu członów stawu mają ze sobą

najmniejszy kontakt, a gra stawowa jest największa



Pozycja zaryglowana została określona przez McConailla

przy zastosowaniu następujących kryteriów:

1.

Mała, wklęsła powierzchnia stawowa posiada pełen kontakt

z częścią większej , wypukłej powierzchni stawowej. W

warunkach prawidłowych kontakt ten we wszystkich innych

ustawieniach jest bardzo mały.

1.

Torebka stawowa oraz więzadła są mocno napięte

2.

Stosując trakcję jeden człon stawu odchodzi od drugiego

tylko w niewielkim stopniu. Translatoryczny ślizg stawowy

dalej w kierunku pozycji zryglowanej jest upośledzony. W

kierunku przeciwnym jest on możliwy.

Fizjologiczne czynniki ograniczenia ruchu w stawach:



Ograniczony (fizjologiczny) zakres skracania się bądź
rozciągania mięśni



Spadek elastyczności mięśni



Spadek elastyczności aparatu więzadłowego



Przerost mięśni

W zależności od budowy stawu oraz struktur go otaczających

wyróżnia się trzy jakościowo różne, fizjologiczne rodzaje oporu
końcowego, często zwanego też końcowym czuciem ruchu



miękko-elastyczny opór, kiedy to dalszy ruch ogranicza
bezpośredni kontakt tkanek miękkich dwóch sąsiednich
członów łańcucha biokinematycznego , lub ograniczają go
rozciągnięte mięśnie i ich ścięgna



twardo-elastyczny opór, występujący wówczas, gdy dalszy
ruch hamowany jest przez rozciągniętą torebkę stawową i/lub
więzadła (np. rotacja zewnętrzna i wewnętrzna stawu
biodrowego albo ramiennego, czy też wyprost w stawie
kolanowym);



twarde zakończenie ruchu, typowe dla stawów, w których
dalszy ruch jest blokowany przez elementy chrzęstno-kostne
(np. wyprost w stawie łokciowym).



O globalnych możliwościach ruchowych człowieka
decyduje zatem łączna ruchomość wielu stawów
tworzących powyższe łańcuchy, dysponujące na ogół
znaczną liczbą stopni swobody.

W – ruchliwość łańcucha kinematycznego

n – liczba ruchomych członów (bez podstawy)

i – klasa pary kinematycznej,

Pi – liczba pary i-tej klasy



Z punktu widzenia mechaniki kości połączone

ruchomo w stawach są dźwigniami.



Staw stanowi punkt podparcia dźwigni.



Do kości przyłożonych jest wiele sił, które

można podzielić na dwie przeciwdziałające

grupy – każda z grup stara się odwrócić

dźwignię w przeciwnym kierunku..

SIŁY DZIAŁAJĄCE NA

UKŁAD RUCHU

WEWNĘTRZNE

ZEWNĘTRZNE

czynne

Opory

(bierne)

czynne

Reakcje

(bierne)



Jeżeli siły mięśniowe i siły oporu są sobie równe,

żadna z grup nie uzyskuje przewagi i część ciała

jako dźwignia pozostaje w równowadze

Równowaga momentów sił mięśniowych i

momentów sił zewnętrznych (np. siły ciężkości,

sił oporu).



Dla zapoczątkowania ruchu niezbędne jest, aby

jeden z momentów był większy od drugiego.



Siły zewnętrzne – przyciąganie ziemskie,
partner/przeciwnik, wiatr, prądy wody, tarcie, reakcje podłoża



Siły wewnętrzne – siły wytwarzane przez mięśnie, opór
tkanek biernych, bezwładność



Siły czynne – siły pobudzonych mięśni, przyciąganie
ziemskie, partner/przeciwnik, wiatr, prądy wody



Siły bierne – reakcja podłoża, tarcie, opór wody, opór
powietrza, opór tkanek biernych, bezwładność, siły bierne
mięśni

DŹWIGNIE :

Dźwignie dwustronne są to dźwignie ułatwiające

zachowanie równowagi statycznej i kinetycznej.



I klasa – dźwignie dwustronne - siła wewnętrzna mm

oraz obciążenie - ciężar znajdują się po przeciwnych

stronach osi obrotu (np.: utrzymanie postawy stojącej)

Dźwignie jednostronne to dźwignie występujące najczęściej w

stawach kończyn



II klasa – dźwignie jednostronne –ramię działania siły

mięśniowej jest zawsze krótsze od ramienia obciążenia



III klasa – dźwignie jednostronne

–

ramię przyłożenia siły

mięśniowej jest dłuższe od ramienia siły obciążenia



Pamiętać należy, że ramię siły największe jest

wtedy, gdy kąt przyłożenia siły wynosi 90°.

Wtedy ramię siły i ramię dźwigni pokrywają się.

W przypadku przyłożenia siły pod kątem ostrym

bądź rozwartym ramię siły jest mniejsze od

ramienia dźwigni, co oznacza, że moment siły

zmniejsza



 Siła człowieka jest zwykle przyłożona do kości

pod kątem różnym od prostego, dodatkowo w

czasie ruchu kąt ten ulega zmianom. Oznacza to

również zmiany momentu siły i najczęściej jest

on mniejszy od maksymalnego.

Do charakterystyki dźwigni należą:



punkt podparcia (oś obrotu),



punkty przyłożenia sił oraz



ramię każdej siły.

Mówiąc zaś o sile, która jest wielkością wektorową, trzeba

określić jej punkt przyłożenia, kierunek, zwrot i wartość



Jeżeli suma momentów działających sił wynosi zero, to

dźwignia pozostaje w stanie równowagi.



W stanie równowagi stosunek sił działających na dźwignię jest

równy odwrotności stosunku długości ramion działania tych sił.



W biomechanice stosunek ten nazywany jest zyskiem

mechanicznym (ZM) dźwigni.

Staw łokciowy z dwoma
antagonistycznymi
mięśniami jako przykład
dźwigni dwustronnej
równoważnej

F

tb

x r

tb

= F

bb

x r

bb



W pozycji wyprostowanej pionowe położenie

ciała względem powierzchni podparcia

zapewniają mięśnie:

1) m. TRÓJGŁOWY ŁYDKI – przyczepiony

ścięgnem Achillesa do guza, ma dość krótkie

ramie działania siły

2) m. PISZCZELOWY PRZEDNI – jego ścięgno

kończy się na powierzchni dolnej kości

klinowatej przyśrodkowej i na podstawie

pierwszej kości śródstopia.

STAW SKOKOWY



OS OBROTU DZWIGNI: staw SKOKOWO –

GOLENIOWY



Rzut środka ciężkości znajduje się kilka cm.

do przodu od osi stawu skokowo-goleniowego=

długości ramienia siły obciążenia.



Moment działania siły obciążenia jest

równoważony przez napięcie mięsni

trójgłowych łydki. Wraz z pochyleniem ciała do

przodu moment obciążenia gwałtownie rośnie i

aby utrzyma równowagę musimy odpowiednio

zwiększyć napięcie m. trójgłowego.



Odchylenie ciała do tyłu może spowodować,

że rzut środka ciężkości przekroczy oś

podparcia dzwigni i wówczas role

stabilizującą na staw skokowo-goleniowy

przyjmie m.piszczelowy przedni.



Jednak dopuszczony zakres przemieszczenia

rzutu środka ciężkości do tyłu jest niewielki

(ograniczony jest odl. guza piętowego od osi

stawu skokowego) i dlatego stosunkowo



niewielki jest maksymalny moment oraz siła

skurczu mięśnia piszczelowego.



Tutaj w systemie dzwigni dwustronnych pracują

poszczególne kręgi.



W postawie stojącej ciężar tułowia, stanowiący główne

obciążenie kręgów, jest równoważony napięciem

mięsni prostowników grzbietu.



O ile jednak ramię działania siły mięsni prostowników

jest stałe i wynosi ok. 5cm (licząc od środka krążka

międzykręgowego), o tyle ramie obciążenia łączące

środek krążka ze środkiem ciężkości tułowia może się

zmieniać, np. w zależności od położenia kkg czy głowy.



Im dłuższe ramie działania siły obciążenia tym

większą prace mięsnie prostowniki musza wykonać



Do tej klasy zaliczamy dzwignie
jednostronne, w których ramie przyłożenia
siły mięśniowej jest dłuższe od ramienia siły
obciążenia.



Taka konfiguracja dzwigni powoduje, ze siła
skurczu mięsni niezbędna do zrównoważenia
siły obciążenia jest odpowiednio od niej
mniejsza, a dokładnie tyle razy, ile razy
dłuższe jest ramie działania siły mięśniowej w
stosunku do ramienia siły obciążenia.



Taki wyjatek pojawia sie w dzwigni
przedramienia, w przypadku niedowładu
(porażenia) miesnia dwugłowego i
ramiennego.



Wtedy zgiecie w stawie łokciowym
mona osiagnac poprzez skurcz mm
synergistycznych: ramienno-
promieniowego i prostowników
nadgarstka.



Mamy wówczas do czynienia z dzwignia III
klasy, ponieważ przyczepy dalsze tych miesni
znajduja sie odpowiednio na wyrostku
rylcowatym kosci promieniowej dla m
ramiennopromieniowego oraz na II i III kosci
sródrecza dla prostowników nadgarstka. SA
one połoone dalej w stosunku do ramienia
siły obciaenia , która jest przyłoona w
połowie długosci przedramienia

Do oceny skutków działania sił mięśniowych na dźwignie kostne

potrzebna jest znajomość momentów siły które decydują o
zachowaniu się dźwigni



MOMENT SIŁY - iloczyn wektorowy ramienia siły (r) i siły (F)



Jednostką miary jest niutonometr [Nm].



Moment siły jest wektorem niezrównoważonym powoduje obrót

masy wokół punktu (osi obrotu). Ramię siły (r) jest prostą

prostopadłą od osi obrotu do kierunku działania siły

I zasada dynamiki Newtona



Jeżeli na ciało działają siły , których wypadkowa jest równa zero

to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem

jednostajnym prostoliniowym

II zasada dynamiki



Jeżeli na ciało działa nie zrównoważona siła wypadkowa to ciało

będzie poruszać się ruchem zmiennym

III zasada dynamiki AKCJI I REAKCJI



Jeżeli ciało A działa na ciało B siła (Fab) , to ciało B działa na

ciało A siła ( Fba).



Siły te maja te same kierunki i wartości , a przeciwne zwroty i

przyłożone są do różnych punktów.



1.Jeżeli na ciało zawieszonego obrotowo na osi działają

momenty, których wypadkowa momentu jest równa zero to

ciało takie pozostaje w spoczynku.



2.Niezrównoważony moment obrotowy działający na ciało

osadzony obrotowo na osi nadaje mu przyspieszenie , które jest

wprost proporcjonalne do momentu siły, a odwrotnie

proporcjonalne do momentu bezwładności



PARA BIOKINEMATYCZNA – to ruchome połączenie (staw)

dwóch lub więcej członów (sztywnych elementów ciała

ludzkiego, w postaci kości).



W zależności od kształtu powierzchni tworzących staw i

elastyczności połączenia określamy jego ruchomość i

ruchliwość.

RUCHOMOŚĆ – to maksymalny, fizjologiczny zakres ruchu

w stawie (czynny, bierny).

RUCHLIWOŚĆ – możliwość wykonania ruchu wokół jednej z trzech osi

lub po jednej z płaszczyzn (strzałkowa, czołowa, horyzontalna)
mierzona stopniami swobody (6 stopni – człon swobodny, 0 stopni –
połączenie nieruchome)

Połączenia:



V klasa (1 stopień swobody)



IV klasa (2 stopnie swobody) – możliwość ruch wokół 2 osi.



III klasa (3 stopnie swobody) – możliwy ruch sweryczny wokół 3 osi

ŁAŃCUCH BIOKINEMATYCZNY – połączenie dwóch i więcej par

biokinematycznych.



Układ ruchu człowieka składa się ze 144 członów ruchomych
(względem podstawy czaszki), połączonych w 143 pary
kinematyczne o ruchliwości:



29 par – III klasa (3º)



33 pary – IV klasa (2º)



81 par – V klasa (1º)



Ruchliwością łańcucha kinematycznego nazywamy liczbę

stopni swobody członów ruchomych łańcucha względem

nieruchomej podstawy, za którą się uważa jeden dowolnie

wybrany człon.



Łańcuch kinematyczny otwarty

to łańcuch o konfiguracji szeregowej,

którego ogniwa nie tworzą

struktur zamkniętych.



Łańcuch kinematyczny zamknięty

to taki, w którym występuje połączenia

ruchów między wszystkimi członami,

co oznacza że brakuje w nim członu

o wolnej końcówce



dla celów ogólnej oceny zakresu ruchu danego odcinka ciała
w odpowiednim stawie:

POZYCJA WYJŚCIOWA - jest to pozycja członu w momencie

zapoczątkowania ruchu.

POZYCJA ZEROWA - jest to umowna pozycja wyprostna dla

wszystkich stawów, z pośrednim ustawieniem np.

przedramion między nawróceniem i odwróceniem oraz dla

kończyn dolnych z ustawieniem długiej osi rzepki w płaszczyźnie

strzałkowej.

ZAKRES RUCHU - jest to kąt o jaki został przemieszczony dany człon

ciała (ręka, przedramię, ramię, stopa, podudzie itd.)
zawarty między jego długą osią a prostą, jaką ta oś
wyznaczała w pozycji zerowej lub wyjściowej.



Obie osie przecinają się w punkcie osi obrotu w stawie.

POMIAR GEOMETRYCZNY - kąt płaski zawarty między długimi

osiami członów pary kinematycznej z wierzchołkiem w osi
obrotu danego stawu.

GONIOMETRIA - to mierzenie zakresu ruchu odcinka ciała

(członu) odpowiednim kątomierzem
(goniometrem).

GONIOGRAFIA - jak wyżej, tylko z zapisem przy użyciu

odpowiedniego rejestratora. Zwykle stosuje się elektro-
goniometry działające na zasadzie potencjometru
elektrycznego, stąd zw. - elektrogomiografia.



STABILNOŚĆ układu człowieka to zdolność tego

układu do powrotu do równowagi (w razie zakłócenia),

jest ona związana ściśle z procesami sterowania w

ośrodkowym układzie nerwowym.



ŚRODEK MASY jest to punkt, w którym suma sił i suma

momentów jest równa zeru, czyli zarówno siły, jak i

momenty sił w tym punkcie się równoważą.



Środek masy jest równoznaczny ze środkiem ciężkości - do

niego przyłożony jest wypadkowy wektor siły ciężkości

.



OGÓLNY ŚRODEK MASY - OSM (ciężkości - OSC) - jest to

punkt do którego przyłożony jest wypadkowy wektor siły

ciężkości poszczególnych członów biomechanizmu.



Jest zatem punktem

geometrycznym, niematerialnym

o zmiennym położeniu, które

zależy od przestrzennego

rozłożenia poszczególnych

mas ciała.



OCENA RÓWNOWAGI CIAŁA - zależy od oporu

środowiska, od podparcia ciała, zawieszenia lub

zanurzenia w wodzie.



W rehabilitacji najczęściej dotyczy podparcia ciała

(posiada opór przyłożony do dołu poniżej OSC i od

zanurzenia w wodzie.

Równowaga ciała człowieka przy dolnym oporze:



rzut OSC musi padać w obrębie pola płaszczyzny

podparcia.



Płaszczyznę tę wyznaczają linie łączące zewnętrzne

obrysy części układu stykających się z podłożem,



Płaszczyzny podparcia: a — postawa na „baczność"; b —

zakroczno-wykroczna, szeroka; c — idzie z laską.



STATECZNOŚĆ CIAŁA człowieka - jako układ mechaniczny -

jest to mechaniczny stan jego równowagi opisany

parametrami geometrycznymi oraz mechanicznymi.



stateczność ciała jest wprost proporcjonalna do wielkości pola

płaszczyzny podparcia,



stateczność ciała względem danej krawędzi płaszczyzny

podparcia jest wprost proporcjonalna do odległości rzutu

OSC od tej krawędzi (wysokość OSC),



stateczność ciała jest wprost proporcjonalna do kąta

równowagi (γ) i kątów stateczności (α i β),



Geometryczne parametry stateczności ciała podpartego.

OSC — ogólny środek ciężkości, y — kąt równowagi, ᾳ i

β

kąty stateczności.



stateczność ciała jest odwrotnie proporcjonalna do odległości

(wysokości h) OSC od płaszczyzny podparcia,



stateczność ciała jest wprost proporcjonalna do wielkości

masy.

Metoda składania momentów sił wg Varignona:



„suma momentów sił danego układu względem

dowolnego punktu równa jest momentowi sumy sił

tego układu w stosunku do danego punktu”

Należy wyznaczyć:



osie obrotu w stawach,



pomiary długości członów



położenie punktów środków mas tych członów

(wyliczenie na podstawie wskaźników proporcji

liniowych - długość członu w mm mnoży się przez

wskaźnik z odpowiednich tablic a uzyskany wynik jest

odległością środka masy od stawu bliższego).