Stopnie swobody ruchu

• Jeden stopień – stawy zawiasowe

• Dwa stopnie – staw kolanowy

• Trzy stopnie – staw barkowy,

biodrowy

Łańcuchy kinematyczne

• Otwarty

• Zamknięty

Dźwignie

Prosta maszyna do przekazywania energii.

Działa na zasadzie sztywnego drążka,
na który działają siły przejawiające
tendencję do obracania drążka wokół
punktu jego podparcia, w jednym
kierunku.

Elementy dźwignia: punkt podparcia,

ramię siły (wysiłku), ramię oporu
(ciężaru)

Dźwignia I klasy

Punkt przyłożenia siły działania i siły

oporu znajdują się po obu stronach
podparcia dźwigni, np.staw
szczytowo-potyliczny

F

W

A

Dźwignia II klasy

Punkt przyłożenia siły oporu znajduje

się zawsze między punktem
przyłożenia siły działania i
punktem podparcia dźwigni, np.
taczka

A

W

F

Dźwignia III klasy

Punkt przyłożenia siły działania

znajduje się zawsze między
punktem przyłożenia siły oporu i
punktem podparcia dźwigni, np.
wędka. U człowieka kończyny.

A

F

W

Bloczek

Bloczek nieruchomy – ścięgno

m.czworogłowego, zginacza głębokiego
palców

10kg

F=10kG (około 100N)

Bloczek ruchomy

F=5kG około 50N

10kg

Jednostka motoryczna

Gęstość unerwienia a precyzja ruchu

Absolutna siła mięśnia (10kg/cm

2

,

3,6kg/cm

2

, średnio 3-4kg/cm

2

Niektóre zagadnienia fizjologii mięśni

Zasady skracania i

napięcia mięśnia

•

Skurcze izometryczne mają wyższe wartości

napięcia niż skurcze skracające mięśnie

•

Jeżeli szybkość skracania się mięśnia

wzrasta, to jego napięcie zmniejsza się

•

W czasie skurczu wydłużającego mięsień

może wytworzyć jego większe napięcie niż

podczas skurczów izometrycznych lub

skracających

•

Do pewnego punktu, gdy wzrasta szybkość

rozciągania mięśnia, wzrasta także jego

napięcie

Typy przyśpieszenia

podczas pracy mięśni

• Przyspieszenie styczne (tangencjalne)

a

t

= V/t

• Przyśpieszenie normalne (prostopadłe)

a

n

= V

2

/r

Przyśpieszenia te powodują

powstanie w mięśniu siły złożonej
ze składowej obrotowej (sinα) i
stabilizującej (cosα).
Gdy mięsień jest pod kątem 90 to
cała siła będzie przeznaczona na
wykonanie obrotu ramieniem
dźwigni
Gdy mięsień jest pod kątem 0 to
cała siła będzie przeznaczona na
stabilizację stawu

Elementy wpływające na

siłę i szybkość skurczu

mięśnia

1.

Anatomiczna budowa mięśnia:

– Siła – włókna mięśniowe krótkie,

liczne, o układzie pierzastym

•Szybkość – włókna długie i mniej

liczne, o układzie równoległym
(wrzecionowatym)

2.

Dźwignia mięśnia:

– Siła – przyczep daleko od osi ruchu
– Szybkość – przyczep bliżej osi ruchu

Skurcz izotoniczny z powodu stałego

spadku napięcia podczas pracy

wymaga 1/3 maksymalnego zużycia

tlenu.

Skurcz izometryczny wywołuje

maksymalne napięcie.

Stąd ćwiczenia izometryczne mięśnia

znajdującego się w optymalnym

rozciągnięciu są najbardziej użyteczne

w fizjoterapii i wychowaniu fizycznym.

Zmęczenie

• Biochemiczne – wzrost stężenia

kwasu mlekowego i innych
produktów ubocznych w takim
stężeniu, które uszkadza
kurczliwość mięśnia.

• Fizjologiczne – zaburzenia

rekrutacji poszczególnych
jednostek motorycznych

Efekty zmęczenia mięśnia

•

Sztywność mięśni – występuje po
długotrwałym i intensywnym wysiłku w
wyniku nagromadzenia się głównie
kwasu mlekowego i niedostatecznym
ukrwieniu pracującego mięśnia

•

Bolesne skurcze mięśnia –
prawdopodobnie są wynikiem wzrostu
kwasowości płynów tkankowych, mają
charakter miogenny

Odnowa po zmęczeniu

• Wczesna – szybki spadek zużycia

tlenu oznaczający szybkie usunięcie
kwasu mlekowego z tkanek

• Późna – częściowa odbudowa i

uzupełnienie magazynów
węglowodanów

Leczenie zmęczenia

mięśnia

• Odpoczynek

• Rozluźnienie mięśnia

• Przywrócenie normalnego lub

zwiększonego krążenia krwi w
mięśniu

Czynniki wpływające na

zmęczenie

•

Stany utrudniające wymianę gazową –

nieżyt oskrzeli, rozstrzenia oskrzeli,

dychawica oskrzelowa, gruźlica płuc.

•

Osłabienie przedniej ściany brzucha

•

Zaburzenia krążenia – miażdżyca, wady

zastawkowe, zapalenia mięśnia

sercowego, niedokrwistość

•

Zaburzenia wewnątrzwydzielnicze –

niedoczynność tarczycy, choroba

Addisona, gruźlicza nadnerczy

•

Choroby metaboliczne - cukrzyca

Przykurcze stawowe

Przykurcz to patologiczny, trwały

stan charakteryzujący się
długością mięśnia, różną od jego
długości normalnej

Przykurcze mięśniowo-

pochodne

•

Przykurcz w wyniku braku równowagi

dynamicznej mięśni wokół stawu

•

Przykurcz na tle zaburzeń o podłożu

nerwowym

•

Przykurcz rezultatem zmian w strukturze

samego mięśnia, zmian

zwyrodnieniowych, nacieków zapalnych

i zwłóknień

•

Przykurcz powstały w wyniku

odruchowego napięcia mięśni i jego

zmian zwyrodnieniowo-zapalnych

Wpływ przykurczu na

ścięgno

Maksymalna siła mięśnia –

0,036kg/mm2

Wytrzymałość ścięgna na rozciąganie –

2,18 kg/mm2

W ścięgnie następują wcześniej zmiany

zwyrodnieniowe niż w mięśniach.

Całkowity przekrój poprzeczny ścięgna

jest mniejszy niż mięśnia.

Wpływ przykurczu na

więzadła

Silne rozciąganie więzadeł uszkadza

ich elastyczność i doprowadza do
ich trwałego wydłużenia i
zwiotczenia

Uwagi do terapii

przykurczów

•

Czysto skurczowe deformacje są podatne
na korekcję przez siły mechaniczne
mniejsze niż siła absolutna tych mięśni

•

Siła korygująca musi działać ciągle, gdyż
zmęczony mięsień poddaje się łatwiej
rozciąganiu

•

W przykurczach zapalno-włóknistych
należy oczekiwać o wiele mniej od
działania sił korygujących

Biomechanika stawu

biodrowego

Staw biodrowy jest łańcuchem

kinematycznym składającym się z
dwóch elementów, kości miednicznej
i kości udowej połączonych ze sobą i
tworzących staw. Połączenie to
sprawia, że jest to połączenie o
trzecim stopniu ruchliwości (W=3).

1. Kość miedniczna
2. Więzadło kulszowo-
udowe
3. Więzadło biodrowo-
udowe
4. Kość udowa

Siły działające na staw

biodrowy

Na staw biodrowy działają

jednocześnie dwie grupy sił,
zewnętrzne i wewnętrzne. Do sił
zewnętrznych zaliczamy przede
wszystkim siły grawitacji na ciało,
do sił wewnętrznych zaliczamy siły
wywołane pasmami mięśni
regulujących pracę stawu.

Siły wewnętrzne

• Mięśnie pośladkowe – obciążenia

boczno-przyśrodkowego zginania

• Mięsień dwugłowy uda – obciążenia

przednio-tylne

• Pasmo biodrowo-piszczelowe –

obciążenia boczne (ruch odwodzenia)

• Mięśnie przywodzące uda
• Grupa mięśni rotatorów

cd. sił wewnętrznych

• Więzadła
• Ciśnienie wewnątrz stawu

biodrowego (do 25kg)

Siły działające na kość

udową

• Działające w stawie, w tym na

głowę kości udowej oraz z drugiej
strony na kłykcie stawu
kolanowego

• Oddziaływanie mięśni
• Więzi więzadeł
• Siły bezwładności

Budowa kości a jej

wytrzymałość

Zróżnicowane właściwości

wytrzymałościowe części zewnętrznej
kości (istota zbita) oraz wewnętrznej
(istota gąbczasta) z pustą rurą w
środku (szpik kostny) daje efekt dużej
wytrzymałości połączonej ze
sprężystością

Obciążenie głowy kości

udowej podczas stania na

jednej nodze

R – wypadkowa siła przyłożona
pod kątem 16

0

do punktu

pokrywającego się z
anatomicznym środkiem głowy
kości udowej
F – siła mięśni odwodzących w
stawie biodrowym
G – zredukowany ciężar ciała
(około 81%)

Mechanika chodu

Chód jest pogonią kończyn dolnych

za przesuwanym do przodu
środkiem ciężkości ciała.

Rozpoczyna się od wytrącania

równowagi przez przesunięcie
środka ciężkości ciała przed
czworobok podparcia nachyleniem
miednicy i tułowia

Fazy chodu

• Faza wykroku

• Faza podparcia

• Faza odbicia

• Faza przenoszenia

Składowe chodu

analizowane podczas

diagnozowania

•

Czas trwania poszczególnych faz chodu

(wydłużony, skrócony, nieobecny)

•

Czas trwania całych kroków

•

Ich symetrię

•

Ustawienie stóp i wyższych odcinków

•

Zachowanie się kończyn dolnych

•

Zachowanie się miednicy, tułowia i

kończyn górnych

•

Rytmiczność, symetria, harmonia i

sprawność narządu ruchu

Postacie chodu

patologicznego

•

Chód spastyczny jedno – i obustronny

•

Chód defiladowy (uszkodzenie ukł.

pozapiramidowego)

•

Chód ataktyczny (uszkodzenie dróg i ośrodków

móżdżku)

•

Chód podskakujący (niedowłady pochodzenia

piramidowego i pozapiramidowego)

•

Koguci (porażenie prostowników stopy palców)

•

Szczudłowy (porażenie zginaczy stopy, brak

przodostopia, np. po amputacji)

Koszący (przy kolanie usztywnionym w
wyproście)
Zapadający (przykurcz zgięciowy kolana)
Kłaniający (przykurcz lub zesztywnienie
stawu biodrowego w dużym zgięciu przy
jednoczesnym ograniczeniu ruchów
kręgosłupa)
Kołyszący (duża koślawość i szpotawość
kolan, ud, goleni)
Kaczkowaty (obustronne zwichnięcie
stawów biodrowych)