Biomechanika

Jest interdyscyplinarną dziedziną nauki o ruchach żywych organizmów, o obciążeniach i wynikających z tego skutkach.

Tematy badań biomechaniki obejmują ogromny obszar nauki, poczynając od mechaniki roślin, a kończąc na skomplikowanym układzie sterowania u wysoko rozwiniętych organizmów (w tym człowieka).

Jest nauką o ruchach żywych organizmów, obciążeniach, siłach działających na człowieka, o wynikających z tego konsekwencjach oraz o przeciwdziałaniu skutkom działania tych sił.

Wykonywane przez człowieka ruchy są następstwem działania sił zew i wew.

Siły zewnętrzne
Przyśpieszenie i przyciąganie ziemskie, od osoby współćwiczącej – terapeuty, uderzenie przez osobę drugą.

Siły wewnętrzne

Są to siły, głównie rozwijane przez mm i przenoszone przez układ kostny.

Konsekwencją działania sił zew i wew są odkształcenia ciała człowieka, w tym jako najgroźniejsze złamanie i zwichnięcie stawu.

W następstwie działania sił na organizm człowieka dochodzi do:

1) zmiany położenia całego ciała – chód, bieg, skok, jazda rowerem

2) zmiany położenia poszczególnych części ciała, co pozwala na wykonanie określonych czynności – siedzenie, pisanie, jedzenie

3) zmiany położenia ciała podczas wykonywania ćwiczeń biernych, prac fizycznych. Zmiany występujące w narządzie ruchu są bardzo złożone i nie do końca poznane.

Termin mechanika

Wywodzi się od greckiego Mechane – maszyna/narzędzie. Przedrostek bio- wskazuje, że jest to nauka zajmująca się żywym organizmem.

Działy biomechaniki

1. b. ogólna – zajmuję się metodologią prowadzonych badań, zbieraniem danych

2. b. inżynierska – obejmuje modelowanie ruchu, badanie lokomocji, prowadzenie technik pomiaru modelami i układami „człowiek-maszyna”. Zajmuje się anatomią, funkcją dla celów ortopedii, rehabilitacji, badaniem postawy ciała i układu kostno-stawowego, mięśniowego, stymulacją mięśni, implantami, elektromiografią.

3. b. sportu – zajmuje się modelem ruchu zawodników wykonujących ćwiczenia podczas uprawiania określonej dyscypliny sportowej

Biomechanika związana jest z ruchem i z bezruchem i dzieli się na:

1. b. statyczna – przedmiotem badań jest oddziaływanie sił na ciało znajdujące się w b

bezruchu.

2. b. kinetyczna – przedmiotem badań jest opisywanie ruchu bez analizowania jego przyczyny

3. b. dynamiczna – przedmiotem badań jest przyczyna ruchu, przykładem jest chód.

Człon

Jest to sztywny element (kość) przystosowany do połączenia z innymi członami, w modelach przyjmuje się, że człony są sztywne tzn. takie, które pomimo działania sił nie doznają żadnych odkształceń.

Para biokinematyczna

Jest to ruch połączony dwóch lub więcej członów. Aby dwa człony można było nazwać parą biokinematyczną muszą spełniać warunki (w rozważaniach pomija się chrząstkę)

- człony muszą mieć wspólny punkt ruchomy między sobą (staw)

- między członami musi istnieć ruchome połącznie

Łańcuch biokinematyczny

Jest to spójny układ kilku członów (od 2 i więcej) połączonych ruchowo.

1. ł. otwarty – połączenie szeregowe członów posiada wolne zakończenie (kkg, kkd)

2. ł. zamknięty – połączenie szeregowe członów nie posiada wolnego zakończenia (kręgosłup, miednica)

Ruchy w otwartych łańcuchach biokinematycznych char. się większą prędkością i swobodą ruchu.

Ruchy w zamkniętym łańcuchu biokinematycznym char. się większą stabilnością i mniejszą prędkością.

Większość wykonywanych przez człowieka czynności jest to kombinacja otwartych i zamkniętych ruchów łańcuchów biokinematycznych.

Biomechanika

Jest to łańcuch biokinematyczny zdolny do przekazania określonego ruch, w którym przy jednym członie nieruchomym (tzw. podstawowym) powstałe człony wykonują określone ruchy.

Stopień swobody

Jest to niezależny względem ruchu członu w stawie liczba płaszczyzn lub osi, w których możliwy jest ruch do wykonania w danym połączeniu.

Człowiek posiada stopnie swobody, które mają:

1. Trzy stopnie swobody – staw biodrowy, staw łopatkowo-ramienny

2. Dwa stopnie swobody – staw łokciowy, staw kolanowy (podczas zgięcia ruchy rotacyjne), stawy nadgarstka

3. Jeden stopień swobody – stawy płaskie, stawy dłoni i stóp, połączenia między C1-C2

Ruchliwość

Liczba stopni swobody ruchomych biomechanicznie względem podstawy

Narząd ruchu człowieka stanowi nierozerwalną całość anatomiczną i musi być traktowany jako jeden łańcuch kinematyczny. Jakakolwiek zmiana anatomiczna lub czynnościowa w jednym elemencie narządu ruchu powoduje zaburzenie funkcji i biomechaniki oraz wtórne zmiany anatomiczne elementów układu kostno-stawowego i mięśniowego (najczęściej są to zmiany zwyrodnieniowe) na skutek przyśpieszonego zużycia spowodowanego asymetrycznym obciążeniem.

Przy planowanych korekcjach narząd ruchu należy traktować jako całość, a nie leczyć jego elementy.

Narząd ruchu człowieka podlega ciągłym obciążeniom statycznym i dynamicznym o charakterze przewlekłym i nagły, gdyż nie jest ciałem idealnie sztywnym.

Następstwem działania nagłego obciążenia (po przekroczeniu wytrzymałości tkanki kostnej) może być złamanie lub zwichnięcie stawu. Natomiast przewlekłe przeciążenia odpowiedzialne są za powstawanie zmian zwyrodnieniowych stawów oraz tkanek miękkich (łokieć tenisisty, zespół bolesnego barku, ostroga piętowa), powolne złamanie (marszowe)

Narząd ruchu składa się z kości, stawów, więzadeł i mm poprzecznie prążkowanych

1) Części bierne narządu ruchu:

- kości (szkielet)

- ruchome połączenia międzykostne (stawy-biołożyska), wraz z elementami biernymi stawów (torebka stawowa, więzadła, łąkotki), stawy stanowią punkt podporu dźwigni i tworzą ruchome połączenia pomiędzy kościami.

2) Części czynne narządu ruchu

- mm poprzecznie prążkowane ich ścięgna obdarowane są możliwością skurczu i wywołania ruchu szkieletu.

Część bierna narządu ruchu człowieka

Szkielet (kości) spełnia następujące funkcje bierne u człowieka:

a) funkcję podporową – jest rusztowaniem i podtrzymuje narządy wewnętrzne człowieka,

a z mm zabezpiecza pionową postawę ciała.

b) funkcję ruchową – przenosi ruch i siły wytwarzane przez mm poprzecznie prążkowane,

przez co pozwala na przemieszczanie się człowieka

c) funkcję ochronną – sztywne elementy kostne chronią mózg z rdzeniem kręgowym,

narządy wewnętrzne KLP i JB przed urazami bezpośrednimi (uderzenia) oraz pośrednimi

(podczas chodu, biegu)

d) funkcję amortyzującą – osłabienie drgań i wstrzymanie działających szkodliwie na

narządy wewnętrzne, podczas przemieszczania się człowieka (krzywizny kręgosłupa,

sklepienie stóp, chrząstka stawowa, naprzemienne ruchy kkd)

e) wytwarza elementy morfotyczne krwi

Średnia waga szkieletu człowieka u kobiety wynosi około 10 kg, a u mężczyzny około 12 kg. Kości w ciągu życia podlegają ciągłej przebudowie i są doskonale przystosowane do funkcji jakie mają pełnić. Na niektórych z nich występują hypocholiony. Są to wyniosłości kostne (krętarz mniejszy i większy, wyrostek łokciowy, guzek większy kości ramiennej) lub inne elementy łąkotki, które powodują zwiększenie ramienia działania dźwigni mięśnia.

Część czynna narządu ruchu

Elementami czynnymi (siłownikami) człowieka są mm szkieletowe poprzecznie prążkowane

Podlegające naszej woli. Pobudzenie mięśnia do pracy następuje za pośrednictwem nerwów ruchowych, które przekazują impulsy elektryczne z mózgu, przez rdzeń kręgowy i nerw obwodowy do włókna mięśniowego i jest podległy naszej woli.

Powstająca w siłownikach energia mechaniczna przenoszona jest przez bierny układ ruchu (człony i węzły ruchowe) czego efektem są ruchy kk i tułowia. Mięśnie działają z obu końców, mogą tylko ciągnąć człon, nie mogą go……..

Mięśnie pracują również w bezruchu (utrzymują pionową postawę ciała, jak również podczas snu)

Skurcz mm gładkich (jelit, naczyń krwionośnych) oraz mięśnia sercowego nie podlegają naszej woli, mimo, że stan psychiczny człowieka wyriera wpływ na częstotliwość
i zmniejszenie siły skurczu mięśni gładkich gwarantuje wzrost ciśnienia tętniczego, występowanie ataków kamicy nerkowej lub woreczka żółciowego podczas zdenerwowania oraz mięśnia sercowego z wystąpieniem objawów niedokrwienia m. sercowego, niekiedy zawału.

Mm nie działają pojedynczo, w każdym ruchu biorą udział co najmniej podstawowe grupy mięśni. Jedne grupy wywołują ruch (mm. antagonistyczne), druga przeciwstawia się wykonywanemu ruchowi. Dzięki temu ruchy są płynne.

Jeden mięsień obsługuje średnio 3 stawy, jeden stopień swobody obsługuje średnio około 8 mm.

Typowy mięsień szkieletowy szkarada się z brzuśca (siłownika) otoczonego powięzią, które przechodzi w ścięgno/a. Niektóre mięśnie mają kilka brzuśców i kilka przyczepów.

Energia, z której korzysta mięsień zawarta jest w glikogenie (wielocukier) lub w glukozie (cukier prosty), które są dostarczane do mięśnia przez układ krwionośny. Po spaleniu cukru do H2O i CO2 energia chemiczna zostaje przetworzona w energię mechaniczną oraz w ciepło i wymuszają ruchy szkieletu.

Sprawność energetyczna mięśni jest niewielka i wynosi od 20 do 25%, silników napędzanych przez ropę do 40%.

Połączenia bierne człowieka (stawy/biołożyska)

Człowiek posiada około 240 ruchomych połączeń międzykostnych:

1. połączenie maziowe – muszą posiadać jamę stawową, torebkę i maź,

2. połączenia włókniste – szwy czaszki. Połączenia włókniste nie tworzą par kinematycznych, ponieważ ich zakres jest mniejszy o 5% kątowych lub 1:2 mm liniowego przemieszczenia.

3. połączenia chrząstkowe – chrząstkozrosty (spojenie łonowe). Połączenia te nie tworzą par kinematycznych. Ich zakres ruchu jest mniejszy o 5% kątowych lub 1:2 mm linowego przemieszczenia.

- stawy proste – 2 kości

- stawy złożone – 3 i więcej kości

Szkielet człowieka składa się ze:

- szkieletu osiowego: kręgosłupa z czaszką,

- szkieletu parzystego: kkg, kkd, KLP i miednica,

Łącznie ruchliwość szkieletu wynosi 210 stopni, z 3 kosteczkami ucha i kością gnykową krtani 250 stopni.

Ruchliwość kkg biorąc za podstawę mostek wynosi 72 stopnie swobody, biorąc za podstawę obręcz barkową 60 stopni swobody. Ruchliwość kkd biorąc za podstawę miednicę wynosi 60 stopni swobody.

Różnice w kg i kd:

1) redukcja ruchliwości obręczy biodrowej w porównaniu z obręczą barkową,

2) zmniejszenie zakresu ruchu stopy w porównaniu z dłonią.

Pogłębienie kifozy piersiowej u człowieka powoduje:

a) zagięcie oskrzeli ze wzrostem oporu dla wdychanego i wydychanego powietrza,

b) zagięcie dużych naczyń krwionośnych – ze wzrostem oporów dla tłoczonej przez serce krwi,

c) najczęściej wtórne pogłębienie lordozy lędźwi, zwiotczenie jelit z zaparciami, ze względu na zaleganie papy pokarmowej w jelitach wtórne ograniczenie apetytu.

Funkcje mięśni:

1) czynności statyczna – długość nie ulega zmianie (zmienia się jego napięcie),

Wykonuje pracę:

a) stabilizacyjną – poprzez stabilizację kości i stawów stwarza warunki do pracy grup mięśniowych (stabilizacja barku pozwala na pracę mięśni stawu łokciowego)

b) wzmacnia układ bierny narządu ruchu (torebki stawowe, więzadła) podczas obciążenia wzdłuż osi kończyny (noszenie ciężaru, zwisy na drążku)

2) czynność dynamiczna

Podczas pracy mięśni występuje zmiana ich długości oraz napięcie:

a) koncentryczne – kiedy siła mięsni jest większa od przeciwstawianej siły zewnętrznej poprzez skrócenie długości mięsień pokonuje upór zewnętrzny i wykonuje ruch,

b) ekscentryczne – następuje rozciągnięcie mięśnia pod wpływem działania sił zewnętrznych zapobiega to niekontrolowanemu opadaniu kończyny wywołanemu przez siłę ciężkości.

Podczas pracy statycznej i dynamicznej pobudzony mięsień działa z jednakową siłą na przyczep początkowy i końcowy.

Trzy rodzaje mięśni

1) Mięśnie czerwone (wolne)

Przystosowane do wysiłków wytrzymałościowych, zaopatrzone w większą ilość mioglobiny (w związku z tym są czerwone). Mają mniejszą ilość glikogenu w porównaniu z mięśniami białymi. Dlatego pracują wolniej i wolniej się męczą. Ten rodzaj włókien występuje w mięśniach utrzymujących postawę ciała, w dużych mięśniach kończyn (dwugłowe, czworogłowe, przywodziciele)

2) Mięśnie białe

Posiadają większą ilość włókien kurczliwych oraz większą ilość zgromadzonego glikogenu i enzymów niezbędnych do uwalniania energii w warunkach pracy beztlenowej, mniejsza ilość mioglobiny. Ten typ mięśni kurczy się szybciej i silniej lecz szybko tracą rezerwy energetyczne i ulegają zmęczeniu. Przy krótkotrwałych wysiłkach o duzym nasileniu organizmu używa tych właśnie mięśni. Ten rodzaj włókien występuje w mięśniach wykonujących ruchy precyzyjne, w mięśniach łydek

3) Mięśnie mieszane

JEDNOSTKA MOTORYCZNA (zwana jednostką ruchu)

Jest to zespół komórek mięśni szkieletowych (miocytów) unerwionych przez jedna komórkę nerwową (motoneuron) mającą swój początek w komórkach ruchowych rdzenia kręgowego.

Akson rozczepia się na wiele gałązek, które unerwiają włókna mięśniowe nie zawsze sąsiadujące ze sobą.

Skurcz obejmuje różne włókna mięśniowe wchodzące w skład jednostki motorycznej.

Jednostka ruchowa jest najmniejszą częścią mięśnia, która może się kurczyć niezależnie od pozostałych fragmentów mięśnia szkieletowego.

Gałązki jednej wypustki nerwowej przeplatają się z gałązkami innych wypustek nerwowych tworząc sieć. Dzięki temu pobudzenie dochodzi różnymi włóknami nerwowymi do sąsiadujących ze sobą włókien mięśniowych. Siła skurczu zależy od jednostek motorycznych biorących udział w skurczu.

TYPY JEDNOSTEK MOTORYCZNYCH

Liczba włókien mięśniowych w jednostce motorycznej jest różna w różnych mięśniach. Od liczby włókien przechodzących przez jeden neuron zależy precyzja ruchu.

U człowieka znajdują się dwa typy jednostek motorycznych wykonujących:

a) skurcz toniczny – jeżeli jest powolny i długotrwały,

b) skurcz fazowy – jeżeli jest szybki i krótkotrwały.

Obie jednostki dominują w określonych w określonych grupach mięśni.

1) Jednostki toniczne (wolnokurczliwe)

Przeważają w czerwonych włóknach mięśniowych odpowiedzialnych za powolny i długotrwały ruch i skurcz (utrzymanie pionowej postawy ciała, biegi długodystansowe, kolarstwo), włókna wolnokurczliwe energię czerpią z procesów przebiegających w obecności tlenu, wolniej się męczą.

2) Jednostki dynamiczne (szybkokurczliwe)

Przeważają w białych włóknach mięśniowych i odpowiedzialne są za szybki i krótkotrwały skurcz mięśni. Włókna te biorą udział w podnoszeniu ciężarów, skokach, biegach na krótkich dystansach, szybko się męczą. W metabolizmie komórek szybkich przeważają procesy beztlenowe i zużywają energię zmagazynowaną w kwasie ATP. Prawo wszystko albo nic.

Jeżeli bodziec z układu nerwowego jest wystarczająco silny (nadprożowy) kurczy się cała komórka mięśniowa a nie jej część. Kiedy bodziec jest zbyt słaby (podprogowy) nie wywołuje żadnej reakcji ze strony komórki mięśniowej.

Wielkość jednostkach motorycznej

Liczba unerwionych włókien mięśniowych przez motoneuron nie jest identyczna w mięśniach człowieka. Od liczby włókien mięśniowych przez jeden neuron zależy precyzja ruchu. W mięśniach grzbietu o niewielkiej precyzji ruchu jeden neuron unerwia wiele włókien mięśniowych. Najmniejsza liczba włókien mieśniowych przypada na jednostkę motoryczną w obrębie mięśni zewnętrznych oka, ust gdzie niezbędna jest znaczna precyzja ruchów. Wielkość jednostki motorycznej uzależniona jest od wykonywanej pracy.

1) W dużych mięśniach wykonują pracę mało precyzyjną (mięśnie grzbietu, mięśnie czworogłowe, mięśnie dwugłowe). Akson unerwia od 400 do 5000 włókien mięśniowych.

2) W mięśniach wykonujących pracę precyzyjną akson unerwia:

- w mm krótkich dłoni, około 100 włókien mięśniowych,

- w mm gałki ocznej, w mm okrężnych ust około 10 włókien mięśniowych.

Chód człowieka

Jest podstawową formą przemieszczania się człowieka jest indywidualny dla każdego z nas, mało poznany i bardzo skomplikowany sposób poruszania się w przestrzeni. Człowiek jest jedyną istotą na ziemi zdolną do chodzenia w pozycji wyprostowanej. Samodzielny i prawidłowy chód warunkuje realizację wielu stawianych celów. Chód jest sposobem przemieszczania się człowieka. Istotą chodu jest przekształcenie obrotowych ruchów stawów na linijne przemieszczenie ciała. Jest to rytmiczne gubienie i odzyskiwanie równowagi w zmieniających się na przemian fazach podporu i przenoszenia.

Chód człowieka (również bieg) jest czynnością naturalną i jedną z podstawowych funkcji ruchowych, który nam się wydaje, że jest czymś naturalnym, tak naprawdę są to bardzo złożone czynności ruchowe kształtujące się w rozwoju ontogenetycznym.

Prawidłowy chód wymaga precyzyjnego współdziałania układu nerwowego, mięśniowego i części biernej narządu ruchu (szkielet, stawy) oraz potrzebuje stałej kontroli ze strony układu nerwowego przy równoczesnym zapewnieniu jak najmniejszego wydatku energetycznego. Najekonomiczniejszy jest chód z pięty na palce (naturalny chód, na palcach z uniesionymi piętami wymaga około 50% większego wydatku energetycznego) od chodu naturalnego.

Czynność chodu sterowana jest przez mózg i ślimak w uchu, które przekazują impulsy do mózgu i korygują chód. Chód człowieka jest ruchem systematycznym. Jedna i druga kończyna wykonuje podobny ruch z przesunięciem fazowym w stosunku do siebie.

Zmiany modelu chodzenia człowieka

Podobnie jak sylwetka, równie model chodzenia człowieka zmienia się w zależności od stanu zdrowia, obciążenia chorobowego i wieku. Chód jest jedną z pierwszych czynności ruchowych, dla dziecka jest trudnym zadaniem ruchowym, jednak gdy się nauczy staje suię czynnością automatyczną. Podstawowym modelem chodu małego dziecka jest tzw. model zgięciowy. Dziecko z powodu braku pełnego pełnego wyprostu stawów biodrowych i kolanowych, chodzi na „ugiętych nóżkach” wykonuje drobne kroki. Przedstawiona postawa powoduje obniżenie środka ciężkości i zwiększa powierzchnię czworoboku podparcia przez co chód staje się bezpieczny.

Sposób chodzenia utrwala się około 7 roku życia. Po tym okresie chód ulega dalszym zmianom, ale jego ewolucja nie jest tak intensywna jak w pierwszych latach po urodzeniu. U dorosłych do pogorszenia chodu dochodzi w następstwie występowania zmian w obrębie narządu ruchu (złamania, przykurcze, osłabienie siły mięśniowej, RZS, ból, skrócenie kd, oraz w wieku podeszłym – osteoporoza, niepełnosprawność).

Metody badania chodu:

1) subiektywne – polegają na wzrokowej obserwacji chodu, stosowany wyjątkowo, mają znaczenie historyczne, obarczone są znacznym błędem, wymagaja dużego doświadczenia i obiektywizmu,

2) obiektywne – podoskopowe tory do badania chodu z torami wizyjnymi. Pozwala na skuteczny sposób ilościowego i jakościowego określenia parametru chodu w zdrowiu i chorobie oraz postępowanie lecznicze. Trudne są do wykrycia niewielkie odchylenia od normy.

3) pośrednie – z pogranicza subiektywnego i obiektywnego, np.: metoda punktowa.

Chód z pogranicza fizjologicznego i patologicznego:

- chód kaczkowaty (nadmierne kołysanie bioder, częsty u kobiet)

- chód marynarski (szeroko rozstawione stopy z nadmiernymi współruchami obręczy biodrowej i barkowej)

-chód podskakujący (podczas odbicia stopy od podłoża występuje nadmierne zgięcie podeszwowe stóp)

- chód kłaniający (z pochyleniem tułowia do przodu)

- chód królewski, bociani (z wysokim unoszeniem stawów kolanowych, sposób dostojnego kroczenia pierwszego szeregu podczas ważnych uroczystości)

- chód przyspieszony, drobnym krokiem, kelnerski (również w wyniku przesunięcia środka ciężkości ku przodowi, przy znacznej nadwadze ciała. Podczas chodzenia w szpilkach).

Fazy chodu

I Faza podporu – rozpoczyna się w momencie zetknięcia się pięty z podłożem, a kończy w chwili oderwania palucha od podłoża i składa się z 4 podfaz

a) kontakt stopy z podłożem,

b) przenoszenie ciężaru ciała przez stopę,

c) oderwanie piety od podłoża,

d) odbicie palucha od podłoża

II Faza przenoszenia kończyny – rozpoczyna się w momencie oderwania palucha od podłoża, a kończy w chwili zetknięcia pięty tej kończyny. Składa się z podfaz

a) przyspieszenie ruchu kończyny, rozpoczyna się w momencie, gdy paluch kończyny zakrocznej, odrywa się od podłoża,

b) wyhamowanie ruchu kończyny – kiedy kończyna znajdzie się przed tułowiem następuje zwolnienie tempa ruchu kończyny do przodu i przygotowanie jej do kontaktu piety z podłożem,

III Faza podwójnego podparcia – występuje kiedy paluch kończyny zakrocznej jeszcze się nie oderwał od podłoża a pięta kończyny wykrocznej już oparta jest o podłoże.

Podczas swobodnego chodu faza podporu jednej kd zajmuje około 60% czasu cyklu, faza przenoszenia jednej kd zajmuje około 40% czasu cyklu chodu.

Czas trwania fazy podwójnego podparcia zależy od szybkości chodu. Im szybszy chód tym faza podwójnego podparcia jest krótsza.

Różnica między chodem a biegiem

Bieg naturalny oraz chód SA podstawową formą poruszania się człowieka. Bieg jest przedłużeniem chodzenia. Najekonomiczniejszy bieg występuje wtedy, kiedy biegnący odbija się z palców i ląduje na przedniej części stopy. Należy unikać kontaktu pięty z podłożem.

Podczas chodu występuje naprzemienna:

- faza podwójnego podporu ze stabilizacja kkd,

- faza jednostronnego podporu z przenoszeniem drugiej kd

Podczas biegu występuje:

- faza lotu, podczas której biegnący traci kontakt z podłożem (podwójne wznoszenie), faza lotu jest dłuższa niż faza podparcia.

Wyznaczniki chodu

1) Izochroniczny (Chronos – czas)

Polega na jednakowym w czasie obciążeniu lewej i prawej kd podczas chodzenia

2) Izometryczny (Metr – długość)

Polega na wykonywaniu równej długości kroków prawą i lewą kd

3) Izotoniczny (Tonus – napiecie)

Polega na prawidłowej koordynacji ruchów kkg i tułowia z pracą kkd i poczuciem utrzymania równowagi.

4) Barwa chodu

Każdy z nas ma inny sposób chodzenia, ruch kkg i kkd oraz bioder i tułowia są charakterystyczne i niepowtarzalne dla każdej osoby. Sposób poruszania się jest innych dla kobiet i mężczyzn. Na podstawie chodu można rozpoznać płeć danej osoby, po sposobie chodzenia można określić stan emocjonalny człowieka.

Utykanie

Jest to asymetria chodu związana z wydłużeniem lub skróceniem fazy podparcia jednej kończyny

1) Ból – faza podparcia skrócona,

2) Skrócenie kd – faza podparcia wydłużona

3) Niedowłady mięśniowe:

- zwiększone napięcie (spastyczność), przedłużona faza podparcia (chód koszący),

- zmniejszone napięcie (niedowład wiotki)

Jednostką funkcjonalną mięśnia z punktu widzenia biomechaniki to akton mięśniowy, których mamy ponad 2 tysiące.

Akton

Jest to część mięśnia lub zespół mm o jednakowym lub bardzo podobnym przebiegu włókien mięśniowych umożliwiających wykonywanie samodzielnej jednakowej funkci względem stawu, nad którym przebiega (moment obrotowy)

Jeżeli wiele mm wykonuje ten sam ruch mówi się o zespole aktonów współpracujących (aktony synergistyczne)

Często jeden mięsień posiada wiele głów wykonujących różne funkcje. W jednym mięśniu występuje wiele aktonów ( np.: m. ramienny).

Każdy akton może działać tylko w jednym kierunku (w którym kurczy się – ciągnie się, nie może pchać członów). Aby wykonać ruch w stawie potrzebne są co najmniej dwie grupy aktonów. Przy rozpoczęciu ruchu jeden akton musi rozwijać większą siłę od drugiego aktonu.

Klasa aktonu

Podając klasę aktonu uwzględnia się liczbę stawów, w którym akton wykonuje ruch. Pozwala to na wyróżnienie następujących klas aktonów:

1) klasa I – akton przebiega nad jednym stawem i wykonuje ruch w jednym stawie – m. podkolanowy – zgina staw kolanowy.

2) klasa II – akton przebiega nad dwoma stawami, głowa długa m. czworogłowego – zgina staw biodrowy – prostuje staw kolanowy,

3) klasa III – akton przebiega co najmniej nas trzema stawami, m. zginacz długi palców, wykonuje ruch zgięcia w stawach łokciowych, zgina dłoniowo nadgarstek, zgina w stawach śródręczno-paliczkowych i międzypaliczkowych bliższych oraz dalszych.

Funkcje aktonów:

Zależy od kierunku przebiegu włókien aktonu nad osią stawu. Wyróżnia się następujące ruchy wykonywane przez akton.

W obrębie kończyn:

- zginanie i prostowanie,

- przywodzenie i odwodzenie,

- probacja i supinacja,

W obrębie tułowia i głowy:

- wykonuje ruch do przodu (zginanie) i do tyłu (prostowanie),

- wykonuje ruchy w płaszczyźnie czołowej (pochylenie w prawo i w lewo),

- wykonuje ruchy obrotowe w prawo i w lewo.

Zazwyczaj mięśnie przebiegają skośnie w stosunku do osi stawu, co daje im dodatkową funkcję. Głowa długa m. czworogłowego uda zgina staw biodrowy i prostuje staw kolanowy.

Mm nasze nie są jednofunkcyjne, ale dwu i wielofunkcyjne. Każdy akton pracuje zgodnie z prawem wszystko albo nic, co oznacza, że kurczą się wszystkie włókan równocześnie, wszystkie wykonują wyznaczoną funkcję, i ściskają elementy tworzące staw.

Sterowanie ruchami

Dwa rodzaje sterowania ruchami występuje w organizmie człowieka.

1) sterowanie nadążne

Podążamy za impulsami (chód, wolny bieg), możliwe sterowanie i korygowanie błędów podczas wykonywania danej czynności. Najczęściej podczas wykonywania ruchu występują małe prędkości.

2) sterowanie przed faktem

Realizujemy ruch bez możliwości jego zmiany, podczas wykonywania czynności (kopnięcie piłki, skok, rzut, podnoszenie ciężaru itp). Ruchy są bardzo szybkie i nie można wykonać ich naprawienia. Korekcja możliwa jest przy powtórzeniu ruchu.