Łodziana Jacek Gr.21 B
Biomechaniczna analiza upadków
Upadek definiowany jest jako niekontrolowane przemieszczenie ciała, które nie
może byc skorygowane w ściśle określonym czasie. Medyczna definicja uznaje upadek
za nagła, niezamierzona zmianę pozycji ciała, polegającą na utracie równowagi
podczas chodzenia lub innych czynności i prowadzącą do sytuacji, w której
poszkodowany znajdzie sie na ziemi, podłodze lub innej nisko położonej powierzchni.
Upadki mogą powodowac znaczne urazy ciała a nawet śmierc. Wielkośc i rodzaj urazu związanego z upadkiem wyznaczają dwie grupy czynników. Z jednej strony są to siła i związane z nią momenty podczas uderzania o ziemie. Druga grupę stanowi wytrzymałość tkanek na przeciążenia spowodowane upadkiem.
Upadek można podzielic na dwie fazy: przeduderzeniową, zwana także zstępująca, oraz uderzenie. Pierwsza z nich jest stosunkowo długa i trwa około 0,7- 1 sekundy. W fazie zderzenia z ziemia maksymalne przeciążenie tkanek pojawia się z opóźnieniem wynoszącym od pojedynczych do kilkudziesięciu milisekund. Powyższe relacje czasowe pozwalają przypuszczac, ze głownie trwająca dłużej faza zstępującą determinuje odpowiedz nerwowo-mięśniową, a tym samym właściwości biomechaniczne (sztywność i tłumienie) układu ruchowego w momencie zderzenia z podłożem. Chociaż większość upadków występuje w lokomocji, stwierdzono, ze w zakresie używanych przez ludzi szybkości poruszania się prędkość chodu w zasadzie nie ma wpływu na energie zderzenia.
Badania naukowe nad kontrolowany upadkiem do przodu na wyprostowane konczyny górne pozwoliły stwierdzi, że w takich warunkach obciążenia każdej z konczyn jest rzędu 1800 N. Maksymalną wartość osiąga siła zderzenia po 10-20 ms, a całkowity czas niezbędny do zamortyzowania zderzenia mieści się w granicach 200-300ms. Tak wielkie przeciążenie mechaniczne może spowodowac złamanie kości przedramienia. Stwierdzono, ze u kobiet przeciążenia w granicach 1580-3180 N wystarcza do złamania kości promieniowej przedramienia. U mężczyzn wartość przeciążeń powodujących złamanie jest znacznie wieksza i wynosi 2370-3770 N. Maksymalna siła zderzenia, a tym samym jej skutki zaleza miedzy innymi od twardości podłoza , objętości tkanki miękkiej w obszarze zderzenia oraz kinematyki ciała. Nauczenie pacjenta, jak zachowac się w czasie upadku pozwala mu na znaczne zredukowanie maksymalnego przeciążenia a tym samym może zmniejszyc prawdopodobieństwo złamania konczyny górnej. Jedna z zasad, która wpaja się pacjentom jest: „nigdy nie padaja na sztywno wyprostowane ręce, ponieważ zwiększa to ryzyko zlamania”. Ugiecie konczyn górnych i stawów łokciowych pozwala łatwo zamortyzowac siłe zderzenia. Ochrona przed skutkami upadku przez przyjecie siły zderzenia na ugięte ręce wymaga jednak określonej siły prostownikow stawu łokciowego. Dlatego w procesie uczenia takiej reakcji obronnej musimy uwzględnić trening zwiększający siłe tych miesni. W przeciwnym wypadku wyuczona reakcja zabezpieczajaca przed uszkodzeniem kosci może spowodowac uraz miesni. W czasie amortyzacji upadku napięty miesien trójgłowy ramienia jest gwałtownie rozciagany i wówczas pojawia się niebezpieczeństwo rozerwania miesnia.
Wraz z wiekiem pojawiaja się zmiany w organizmie człowieka powodujące, ze wytrzymałość narzadu ruchu na impulsowe przeciążenia maleje. Zmienia się zarówno kształt kosci, jak i gęstość tkanki kostnej. W wyniku tych zmian podatność kosci na zlamania wzrasta dwukrotnie. Na tej podstawie szacuje się, ze np. ryzyko zlamania biodra na kazda dekade zycia wzrasta dwukrotnie. Upadki, nawet te które nie powoduja znacznych obrazen ciala, wywołuja u takich pacjentów długotrwałe stany lękowe rzutujace na ich dalsza aktywność zyciową. Zaburzenia równowagi są wiec waznym problemem społecznym. Wczesna diagnoza niestabilności polaczona z odpowiednia rehabilitacja moga ograniczyc jej negatywne skutki oraz poprawic jakość zycia osob w podeszłym wieku.
Problem stabilności dynamicznej
Postawę stojąca jak i lokomocyjna człowieka charakteryzuje pionowa orientacja ciała. Sterowania lokomocja i kontrole posturalna łączy przede wszystkim wspólny aparat wykonawczy. Dlatego duże znaczenie dla skuteczności lokomocji a wspołdzialanie czyli koordynacja mechanizmów posturalnych i lokomocyjnych. W warunkach dynamicznych oprócz siły grawitacji i momentów z nią związanych pojawiają się inne siły i momenty, które mogą mieć istotny wpływ na stabilność lokomocyjną. Utrzymanie stałej prędkości chodu wymaga ciągłego uzupelniania energii traconej na skutek ruchów środka ciężkości, wymachów konczyn oraz sił tarcia oraz oporów powietrza.Uzupełnianie energii odbywa się przez cykliczne wytwarzanie siły napędowej i podporowej, co z kolei wymaga okresowego naprzemiennego odrywania kończyn od podłoża. Oderwanie konczyny od podłoza niezbędne dla wykonania wymachu powoduje utratę jednego punktu podparcia, a w konsekwencji pogarsza warunki stabilności. Również skrócenie czasu trwania faz podparcia i podwójnego podparcia, które nastepuje wraz ze wzrostem szybkosci lokomocji, uposledza kontrole stabilności. Należy jednak pamiętać ze wraz ze wzrostem szybkości poruszania się zwieksza się ilość ruchu czyli pęd, który stanowi dodatkowy czynnik stabilizujący - ułatwia utrzymanie płaszczyzny ruchu oraz zminiejsza wahania prędkości. Bezwładnosc masy ciala wydatnie zmniejsza wrażliwość na boczne zakłócenia.
Warunkiem stabilnosci dynamicznej lokomocji jest zrównoważenie wszystkich sił i ich momentów zarówno działających w sposób ciagły, jak i chwilowych zakłóceń. Zmniejszenie stabilności dynamicznej w wyniku skrócenia fazy podparcia lub chwilowy brak kontaktu konczyny z podłożem nie powoduja natychmiastowej utraty równowagi. W lokomocji człowieka wystepuje także pewien margines stabilności związany miedzy innymi ze zjawiskiem bezwładnosci. Utrata równowagi może się jednak pojawic w czasie lokomocji po nierównym lub śliskim podłozu oraz przy szybkich zmianach kierunku poruszania się. Waznym elementem kontroli lokomocyjnych ruchów nóg jest korekcja wzrokowa miejsca postawienia nogi. Pozwala ona na unikanie przeszkod które mogą stac się przyczyna upadku. Dlatego u osób w starszym wieku utrata ostrości widzenia może mieć istotny wpływ na stabilność lokomocji. W kontekście stabilności lokuje się inny wskaźnik kinematyczny tzw. ryzyko upadku. W literaturze mowi się o dwoch typach upadkow w czasie lokomocji, które mogą być spowodowane potknieciem się lub poślizgiem. Obydwa typy związane są z jakości podloza oraz zalezą od parametrów biomechanicznych kończyny w fazach przejściowych: wymach- podparcie- wymach. Można również wydzielic grupę upadków związanych z potraceniem danej osoby przez inna osobę lub maszyne oraz upadki związane z niestabilności funkcjonalna. Tę ostatnia może spowodowac niewydolność układu ruchowego wywołana np. niedokrwieniem mozgu lub dysfunkcje o podłozu neurologiczny. Podstawowy wspomniany już podział (potkniecie i poślizg) związany jest także z innym parametrami przemieszczenia stopy. Pierwszy z nich związany jest ze wspomnianym już prześwitem pod stopa w czasie fazy przeniesienia. Poslizgniecie związane jest ze zbyt duza szybkością stopy lub niewystarczającym wyhamowaniem prędkości stopy w momencie zętkniecia się piety z podłozem. Upadek może także wywołac dezorientacja przedsionkowa spowodowana nieprawidłowym przenoszeniem przyspieszenia z konczyny dolnej na tułow i głowe. Często wprowadza się parametr określony stosunkiem przyspieszeń biodra i głowy pokazujacy sprawność przenoszenia a dokładniej wytłumiania przez tułów niepożądanych przyspieszeń mogących zakłócać działanie układu równowagi.