1. 1. Zdefiniuj pojęcie biomechaniki.
Biomechanika- (bios- życie, mechane- narzędzie pracy, mechanizmu) nauka badająca właściwości mech. tkanek i narządów oraz ruch mechaniczny żywych organizmów- jego przyczyny i skutki. Biomechanika jest interdyscyplinarną nauką zajmującą się badaniem struktury ruchu organizmów żywych- w szczególności człowieka- głównie przy pomocy metod stosowanych w mechanice, rozszerzonych o oryginalne metody z innych dziedzin. Biomechanika jest nauką o ruchu, o związanych z nim obciążeniach i ich skutkach, mechanizmach ruch ten wywołujących, ze szczególnym uwzględnieniem człowieka i zwierząt.
2. Podstawowymi bądź pokrewnymi naukami dla biomechaniki są:
1. mechanika ( przyczyny ruchu i ich skutki muszą być opisywane wielkościami fizycznymi)
2. anatomia ( opisuje strukturę układu kostno- mięśniowego)
3. fizjologia ( daje podstawę do interpretacji funkcji mięśni i procesów sterowania nimi przez układ nerwowy )
Biomechanika ogólna- zajmuje się ogólnymi zagadnieniami ruchu, może badać zarówno ruchy człowieka jak również zwierząt. W biomechanice ogólnej bada się zasady budowy i funkcji aparatu ruchowego, jak również ogólne pojęcia i zasady ruchu.
Biomechanika stosowana:
Biomechanika sportu- zajmuje się badaniem, modelowaniem ruchu zawodnika.
Biomechanika medyczna( rehabilitacyjna)- zajmuje się głównie neurofizjologicznymi aspektami układu mięśniowo- stawowego, elektromiografią, klinicznymi aspektami przepływu płynów biologicznych, funkcjonalną stymulacją elektryczną mięśni, nerwów, kości.
Biomechanika ergonomiczna- jest nauką o ruchu oraz związanych z nim obciążeniach i ich skutkach, mechanizmach ruch ten wywołujących ze szczególnym uwzględnieniem człowieka i zwierząt.
Biomechanika inżynierska- zajmuje się modelowaniem ruchu, badaniem postawy ciała, właściwości mechanicznych i elektrycznych mięśni, tkanki łącznej, ścięgien, płynów biologicznych, właściwości mechanicznych i regulacyjnych.
3. Akcelerometria (ALM) –metoda badania przyśpieszeń liniowych i kątowych
Dynamometria (DNM) – metoda badania sił generowanych przez mięśnie ( funkcjonalne zespoły mięśniowe) lub sił reakcji rozwijanych w środowisku zewnętrznym.
Elektrogoniometria (EGM) – metoda badania przemieszczeń kątowych głównie w stawach kończyn i ich pochodnych.
Elektromiografia powierzchniowa sEMG (powierzchniowe EMG) - do zbierania informacji o czynności elektrycznej mięśni wykorzystuje się powierzchniowe elektrody naklejane na skórę. sEMG w rehabilitacji wykorzystuje się w celu podniesienia efektywności wykonywanych ćwiczeń, mających na celu zwiększenie lub zmniejszenie napięcia mięśni - metoda biofeedback.
Elektromiografia ( EMG)- metoda badania czynności bioelektr. mięśni szkieletowych; polega na graf. rejestracji zmian potencjałów elektr. mięśni, np. podczas wykonywania ruchów (dowolnych lub stymulowanych).
Elektrostymulacja funkcjonalna ( FES) – metoda badania charakterystyki tkanek i narządów (mięśni) pod wpływem pobudzenia z generatora zewnętrznego (stymulatora elektrycznego)
Fotokinemetria (FKM) – metoda rejestracji ruchu człowieka przy pomocy kamer filmowych (analogowych- cyfrowych) i systemów optoelektrycznych, równocześnie metoda analizy ruchu na podstawie jego zapisu techniką światłoczułą/ elektroniczną.
Kinemetria ( KM)
Fotometria (FM)
Modelowanie (MDL) - metoda badawcza polegająca na zastąpieniu realnego układu (złożonego) poprzez układ prostszy (model) odzwierciedlający właściwości ( strukturę i funkcję) badanego układu realnego.
Spirometria (SDM) – metoda badania prędkości liniowych i kątowych( mechaniczna, mech.- elek., fotokinematyczna, fotodiodowa, radarowa, laserowa)
4. EMG - metoda pomiaru potencjału czynnościowego mięśni. Jest to wykorzystywane jako narzędzie diagnostyczne do oceny przewodnictwa nerwu i reakcji mięśni, w chorobowo zmienionych tkankach, oraz do identyfikacji i pomiaru aktywności mięśni podczas pobudzenia w statyce i diagnostyce. Ma to zastosowanie w fizjoterapii, ponieważ dzięki EMG jesteśmy w stanie określić, czy w danym mięśniu będzie potencjał czynnościowy czy też nie. Dostarcza informacji pośrednio związanych z mechanicznymi przejawami działania mięśni. W biomechanice istotnym problemem jest np. określenie udziałów mięśni w danym mechanizmie, koordynacja napięć między antagonistami, określenie rodzaju czynności mięśni, a w niektórych przypadkach np. w statyce służy do określania związku pomiędzy sygnałem EMG a siłą wyznaczoną przez mięśnie. Rejestrując sygnał EMG z pojedynczego rozkurczu mięśni mierzymy zmianę potencjału elektrycznego przewodzącego przez jego błonę. W spoczynku potencjał elektryczny w błonie wynosi – 90 mV, przy pobudzeniu w komórce wzrasta chwilowo do 30 – 40 mV. Ta zmiana reprezentowana dla potencjału czynnościowego włókna jest odbierana elektrodami umieszczonymi wew. lub na zew. mięśni. W mięśniu żywym pojedyncze włókno nigdy nie jest stymulowane samo, lecz ze wszystkimi włóknami tworzącymi jednostkę motoryczną. Zmianę potencjału elektrycznego przechodzącego przez błonę podczas jej stymulacji ponadprogowej, nazywamy potencjałem czynnościowym jednostki motorycznej. Elektromiografia polega na pomiarze i rejestracji potencjału między dwoma obszarami mięśni zlokalizowanymi w pobliżu obu biegunów użytych elektrod. Na wartość zmiennego sygnału EMG w głównej mierze będą wpływać potencjały czynnościowe jednostek motorycznych, znajdujących się najbliżej biegunów użytych elektrod. EMG jest to suma czasowo- przestrzenna potencjału czynnościowego jednostek motorycznych podczas pobudzenia , mierzona specjalnymi elektrodami.
Goniometria( pomiar zakresu ruchu ) Terapeucie pomaga przede wszystkim ocena funkcji ruchowej pacjenta. Pomiar zakresu ruchu wymaga przyjęcia określonego ukł. odniesienia, konwencji nazw kierunków ruchu i wreszcie zasad samej procedury pomiarowej. Stawem nazywamy ruchome połączenia dwóch sztywnych członów, stanowiących elementy uk. ruchu. Pojęcie stawu obejmuje powierzchnia stawowa kości, torebki stawowej i więzadła. Zakres ruchu wyznaczony jest poprzez kąt, jaki zawiera się miedzy skrajnymi położeniami jednego z członów względem drugiego, unieruchomionego, zatem pomiar zakresu ruchu stawu w drugiej płaszczyźnie będzie polegał na pomiarze kąta, którego wierzchołek leży w osi stawu zaś stanowią dwa skrajne położenia tego samego odcinka leżące na członie ruchu. Zakres ruchu w stawie def. się jako przed ( zakres zmian) kąta stawowego między krańcowymi położeniami członów w stawie w danej płaszczyźnie ruchu. Należy wiec wyznaczyć przedział zmian kata stawowego, w tej płaszczyźnie wymagać to będzie pomiaru dwóch skrajnych wartości kąta stawowego α max. i α min. w interesującej nas płaszczyźnie, a ruchomość stawu wyniesie α 2 = αmax. – αmin. Pomiar ten prowadzi do użycia goniometru. Nazwa to oznacza kątomierz wyposażony najczęściej w 2 linijki ruchome, ma skale do odczytania pomiaru.
FES- czynnościowa elektrostymulacja stosowana w fizjoterapii w celu przywrócenia, zastąpienia lub podtrzymania funkcji ruchowych utraconych w następstwie choroby lub wypadku. Podział na FESE (kończyn) i FESO (narządów). Np. stymulacja przepony- porażenie wskutek uszkodzenia rdzenia kręgowego, stymulacja pęcherza moczowego w pęcherzu neurogennym.
EMG- wykorzystanie w fizjoterapii do badania potencjałów bioelektrycznych mięśni w różnych stanach chorobowych, np. porażenia, uszkodzenia rdzenia, zaniki mm., osłabienia.
FKM- w fizjoterapii, biomechanice klinicznej do oceny i analizy ruchu pacjenta. W sporcie do analizy ruchu i nauki poprawnej techniki.
5. CZŁON – sztywny element ciała ludzkiego w postaci kości.
STOPNIE SWOBODY - jest to wielkość określająca możliwość wykonywania niezależnych ruchów członów względem siebie w stawie.
RUCHLIWOŚĆ PAR BIOKINEMATYCZNYCH – jest to liczba stopni swobody łańcucha względem przyjętej podstawy. Podstawą nazywamy ten człon, z którym umownie wiążemy nieruchomy układ odniesienia. Dla kończyny górnej jest to łopatka.
PARA BIOKINEMATYCZNA – jest to ruchowe połączenie dwóch lub więcej członów, wzajemnie ograniczające ich ruchy względne. Ruchowe połączenie członów występuje wówczas, gdy istnieje między nimi stale co najmniej jeden punkt wspólny oraz gdy ruch względny członów wynosi co najmniej 5 stopni kątowych lub 1-. Za pary kinematyczne uznaje się stawy, a nie uznaje się połączeń kości za pomocą więzozrostów oraz chrząstkozrostów. Parami biokinematycznymi nie są również tzw. Stawy półścisłe.
| Klasyfikacja par biokinematycznych |
|---|
| klasa pary |
| III |
| IV |
| V |
ŁAŃCUCH BIOKINEMATYCZNY - jest to spójny zespół członów połączonych w pary biokinematyczne. Taki łańcuch może stanowić np. palec, ręka, czy tez cała kończyna. Możemy wyróżnić łańcuch biokinematyczny :
otwarty – ruchy przemieszczania w stawach są niezależne
zamknięty- ruchy przemieszczania w stawach są zależne od innych stawów, ruch w jednym stawie powoduje ruchy w sąsiednich.
ZAKRES RUCHU – zakres, zmiana kąta stawowego pomiędzy krańcowymi położeniami segmentów ciała w danej płaszczyźnie.
Czynny- taki, który jest wykonany przy pomocy sił (momentów) własnych mięśni
Bierny- to taki, który jest wykonany przy pomocy sił (momentów) zewnętrznych ( przy biernym zachowaniu się mięśni)
9. Akton mięśniowy:(Am) mięsień lub jego część , którego włókna mięśniowe rozwijające siłę mają jednakowy lub zbliżony kierunek przebiegu względem osi obrotu stawu, na który działają
Klasa aktonu:(Ka) liczba określona przez liczbę stawów ponad którymi dany akton przebiega( rozwija w nich swoje funkcje)
Funkcja aktonu:(Fa) to liczba dodatnich i ujemnych składowych momentów sił jakie dany akton rozwija względem osi obrotu stawu, ponad którym przebiega
Funkcja antagonistyczna aktonu:(Aa) to liczba przeciwstawnych funkcji aktonu w jednym stawie, spowodowana zmianą kierunku przebiegu włókien mięśniowych aktonu w stosunku do osi obrotu tego stawu w wyniku zmiany kąta stawowego.
10. Scharakteryzuj parametry funkcyjne aktonów mięśniowych dla KG (gdzie dla Fa: I oznacza zginanie, II prostowanie, III przywodzenie, IV odwodzenie, V supinacja, VI pronacja)
St. Ramienny: (R)
Piersiowy wiekszy:
Czesc brzuszna: Ka-1, Fa-4 (I ,II ,III, VI), Aa-1;
Cz. Zebrowo-mostkowa: Ka-1, Fa-4 (jak wyzej), Aa- 1
Cz. Obojczykowa: Ka-1, Fa-3(I,III,IV),Aa 0
Nadgrzebieniowy: Ka-1,Fa-3(IV,V,VI)Aa-1
Podgrzebieniowy: Ka-1,Fa-2(IV,V)Aa-0
ST. Łokciowy: (Ł)
Biceps: Glowa dluga: Ka-3 (dziala na staw ramienny-I,IV,VI, Ł/Pr VI) Fa-5 (st. Ł I) Aa-0
Glowa krotka Ka-3(st.R-I,III, st. Ł/Pr-I) Fa-4 (na Ł-I) Aa-0
Triceps: głowa dluga: Ka-3(st.R I,IV,V, st Ł/Pr- I) Fa-5 (II) Aa-0
Glowa boczna: Ka-1, Fa-1 (II)
Glowa przysrodkowa: Ka-1,Fa-1 (II)
St. Łokciowo-promieniowy: (Ł/Pr)
Biceps glowa krotka i dluga (jak wyzej)
Ramienno-promieniowy: Ka-2 (Ł-I), Fa-3(Ł/Pr-V,VI), Aa-1
Nawrotny obły: Ka-2 (Ł-I), Fa-2 (Ł/Pr- VI)
Nawrotny czworoboczny: Ka-1,Fa-1 (VI)
11. Dla KD
Staw biodrowy: (B)
Posladkowy sredni: czesc przednia: Ka-1,Fa-3 (I,IV,VI)
Czesc tylna: Ka-1, Fa-3 (II,IV,V)
Posladkowy maly: Czesc przednia: Ka-1, Fa-3 (I,IV,V)
Czesc tylna: Ka-1, Fa-3 (II,IV,V)
Pośladkowy wielki czesc gorna: Ka-1, Fa-3 (II,IV,V)
Staw Kolanowy (K):
naprezacz powiezi szerokiej: Ka-2 (dla B- I,IV,VI), Fa-3 (K- I,II), Aa-1
Krawiecki: Ka-2 (B-I,IV,V), Fa-5 (K-I,VI)
Smukly: Ka-2 (II,III,V) Fa-5 (K-I,VI)
Prosty uda: Ka-2 (B-I,IV,V) Fa-4 (K-II)
Dwugłowy, Glowa dluga: Ka-2 (B-II,III,V,VI), Fa-6 (K-I,V), Aa-1
12. MASA- ilość materii ciała mierzona jego bezwładnością, określa przyśpieszenie ciała przy działaniu na nie danej siły, określa siły przyłożone do ciała w polu grawitacyjnym np. Ziemi
ŚRODEK MASY– punkt skupienia masy całego układu, środek masy pod wpływem sił zew. porusza się tak jakby w nim była skupiona cała masa i jakby w nim przyłożona była siła F, równa sumie geometrycznej wszystkich sił zew. działających na układ. Siły wew. nie mogą zmieniać ruchu środka masy.
Twierdzenie o środku masy: jeśli dwa ciała będące w spoczynku zaczną poruszać się wyłącznie pod wpływem sił wzajemnego oddziaływania wówczas ich środek mas pozostaje nadal w spoczynku. Jeżeli w układzie dwóch ciał działają tylko siły wew. wówczas środek mas układu porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
środek ciężkości pręta o jednakowym przekroju ( jednorodny) leży w połowie jego długości.
Środek ciężkości płaskich regularnych figur leży w ich środku geometrycznym.
Środek ciężkości płaskiej figury w postaci trójkąta leży na przecięciu się linii środkowych.
Środek ciężkości równoległoboku, w szczególności prostokąta leży na przecięciu się przekątnych.
Środek ciężkości brył mających środek symetrii, jak np. kula ,elipsa, walec, cylinder, obręcz, sześcian, prostopadłościan, leży na środku symetrii tych brył.
W jednorodnym polu grawitacyjnym śr. ciężk. i śr. masy znajdują się w tym samym punkcie.
ŚRODEK WYPORU – to punkt, w którym przyłożona jest wypadkowa siła wyporu. Wartość tej siły równa się ciężarowi cieczy, wypartej przez zanurzone ciało. Ma zwrot przeciwny do siły ciężkości.
PROMIEŃ ŚRODKA MASY – odległość środka ciężkości od któregoś z końców odcinka będącego jego długością
BEZWŁADNOŚĆ- suma wszystkich punktów masy i wszystkich odległości od osi ruchu.
13. SIŁA –oddziaływanie zmierzające do zmiany stanu spoczynku ciała lub jego ruchu. Wypadkowa momentów sił grup mięśniowych.
SIŁA CIĘŻKOŚCI- ciężar ciała jaki działa na podłoże, siła z jaką ciało przyciągane jest do ziemi.
SIŁA BEZWŁADNOŚCI- siła występująca w nieinecjalnym uk. odniesienia, nie związana z oddziaływaniem żadnych konkretnych ciał.
SIŁA WEWNĘTRZNA- występująca w układzie, pochodzi od ciał tworzących ten układ, siły wytwarzane prze mięśnie, opór tkanek bierny, bezwładność.
SIŁY ZEWNĘTRZNE- będą to wszystkie siły działające na zewnątrz układu, nie wchodzące w skład tego układu, pochodzące od ciał spoza tego układu. Zaliczamy do nich przyciąganie ziemskie, siły oporu, wywołane przez partnera lub przeciwnika, wiatry, prądy, tarcie.
SIŁA TARCIA- siła działająca między powierzchniami dwóch stykających się ciał, działa zawsze równolegle do powierzchni a jej zwrot jest przeciwny do kierunku ruchu ciała.
SIŁA REAKCJI- siła o równej wielkości ale przeciwnym zwrocie do siły działającej, pojawia się zawsze gdy jedno ciało działa na drugie.
SIŁA CZYNNA – siła wytworzona przez mięśnie, przyciąganie ziemskie, przeciwnika, wiatr, prądy wody.
SIŁA BIERNA- reakcje podłoża, tarcie, opór wody, opór powietrza, bezwładność, siły bierne mięśni, opór tkanek biernych
SIŁA OPORU- siła działająca na ciało poruszające się w płynie lub gazie ukierunkowana przeciwnie do prądu.
SIŁA AERODYNAMICZNA- siły występujące w powietrzu.
SIŁA HYDRODYNAMICZNA- siła występująca w wodzie.
14. Scharakteryzuj sposoby wyznaczania położenia ogólnego środka masy (OSM) człowieka
1. metoda bezpośrednia w oparciu o dźwignię jednostronną
Osoba badana ułożona na dźwigni w ten sposób, że powierzchnia podeszwowa jej stóp znajduje się nad punktem podparcia dźwigni. Współrzędna r ( mierzona od osi obrotu dźwigni) określa jednocześnie odległość środka ciężkości mierzoną wzdłuż osi długiej ciała od powierzchni stóp). Koniec dźwigni jest oparty na wadze – stąd łatwo możemy wyznaczyć moment siły Mr. Waga wskaże wartość siły R ( siła reakcji), ramię tej siły jest równe długości dźwigni(l)
2. metoda pośrednia – metoda analityczna ,metoda sumy momentów sił
Twierdzenie Varginowa- suma momentów sił względem dowolnego punktu równa się momentowi sił względem tego samego punktu.
Aby wyznaczyć ogólny środek ciężkości ciała człowieka musimy znać ciężar i położenie środków ciężkości segmentów ciała np. Ręka:
Środek ciężkości : w okolicy głowy III k. śródręcza
Ciężar: 1 % masy ciała
Głowa:
Środek ciężkości : gładyszka („glabella’’) powyżej nasady nosa
Z boku – górny brzeg otworu słuchowego
Ciężar: 7 % ciężaru ciała
Wyznaczamy współrzędne poszczególnych środków ciężkości dla wszystkich segmentów ( x, y ), wyznaczamy momenty sił ( Px i Py), wyznaczamy współrzędne ogólnego środka ciężkości:
$$X = \frac{\sum Px}{P}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ Y = \frac{\sum Py}{P}$$
17. Siła mięśniowa : jest to max. siła jaką rozwija mięsień podczas skurczu. Mierzymy ją na wyizolowanym mięśniu za pomocą dynamometru F = m × a
Siła bezwzględna : jest to rzeczywistość momentu siły mięśnia względem dowolnego punktu, jest równa iloczynowi modułu siły( f) i odległości od linii działania siły do tego punktu U = F × r
Siła względna : moment siły względnej to rzeczywistość momentu siły bezwzględnej. Przeliczamy na jednostkę masy (N/kg), daje to możliwość porównania osób o różnej masie
18. Jednostka ruchowa : ( motoryczna) pewna liczba włókien mięśniowych unerwionych przez te same włókna nerwowe. Pewna liczba włókien mięśniowych do których dochodzi wypustka włókna nerwowego – akson, mająca swój początek, komórkę nerwową w przednim rogu struktury szarej rdzenia kręgowego. Jednostki motoryczne małych mięśni, mogą składać się z kilku włókien mięśniowych, a dużych mięśni z kilkuset, nawet 5000 włókien mięśniowych.
Zasada „ wszystko albo nic” – pojedyncze włókno mięśniowe podlega prawu wszystko albo nic. Tzn. ze pobudzone włókna mięśniowe skracają się zawsze maksymalnie. Wysokość skurczu pojedynczego włókna mięśniowego nie jest uzależniona od siły bodźca, wówczas gdy są one ponadprogowe. Prawo to bazuje na specjalnych właściwościach błony komórkowej a nie elementów kurczliwych. Prawu temu podlega mięsień sercowy.
Struktura włókien mięśniowych
włókna mięśniowe poprzecznie prążkowane to długa cylindryczna zespolona komórka, z licznymi jądrami komórkowymi na obwodzie
otoczone jest sarkolemmą, która pokryta jest śródmięsną ( cienką warstwą tkanki łącznej)
sarkoplazma zawiera organelle komórkowe i włókienka kurczliwe – miofibryle, składają się z miofilamentów
miofilamenty zbudowane są z kurczliwego białka aktomiozyny
aktomiozyna zbudowana z aktyny( cieńka) i miozyny ( grubsza) obie substancje ułożone na przemian w obrazie mikroskopowym, występowanie prążków ciemniejszych (anizotropowych), jaśniejszych ( izotropowych)
w odcinku izotropowym, błonki graniczne dzielą miofibryle na sarkomery.
19. Przekrój poprzeczny ( fizjologiczny ) mięśnia- powierzchnia przekroju poprzecznego wszystkich jego włókien. W przypadku mięśnia wrzecionowatego o równoległym do osi długiej przebiegu włókien, przekrój fizjologiczny występuje poprzecznie do osi długiej w najgrubszym miejscu. W przypadku mięśnia pierzastego przecinamy miesień poprzecznie do jego włókien, niekiedy trzeba tego dokonać w kilku miejscach, by uzyskać informację o całkowitej powierzchni przekroju fizjologicznego wszystkich włókien( tzn. całego mięśnia)
Długość mięśnia – to powierzchnia między przyczepem początkowym a końcowym mięśnia
Kąt działania siły mięśnia – kąt działania mięśnia to kąt który tworzy linia łącząca punkt przyczepu mięśnia z osią obrotu w stawie oraz linia styczna do ścięgna mięśniowego w punkcie jego przyczepu.
Kąt stawowy- to kąt utworzony przez dwie proste będące osiami symetrii dwóch sąsiednich segmentów ciała.
20. Skurcz mięśnia – to skracanie się włókien kurczliwych, spowodowane to jest łączeniem się aktyny z miozyną. Pierwsza reakcją mięśnia jest pobudzenie przez skuteczny bodziec w następstwie którego mięsień się kurczy ( reakcja wtórna). Określenie skurcz nie zawsze oznacza skracanie się, gdyż odróżniamy zróżnicowanie formy uczynnienia mięśnia :
Skurcz izotoniczny – zmiana długości ( skracanie), napięcie pozostaje bez zmian
Skurcz izometryczny – zmiana ( wzrost) napięcia, długość pozostaje bez zmian
Skurcz auksotoniczny- łączy komponent izometryczny z izotonicznym
Skurcz tężcowy – przy działaniu bodźców z dużą częstotliwością pierwsze bodźce powodują sukcesywny wzrost skracania ( skurczu) po czym mięsień pozostaje w trwałym skurczu a rozkurcza się dopiero po ustaniu działania bodźców. Stan charakteryzuje się trwałym skurczem w wyniku działania bodźców z dużą częstotliwością nazwany został skurczem tężcowym.
Skurcz tężcowy niezupełny- Jeżeli rytmiczne bodźce będą drażniły mięsień w odstępach krótszych niż cały okres skurczu, ale dłuższych niż jego połowa. Jego krzywa posiada charakterystyczny przebieg: ramię wstępujące i linia pozioma z ząbkami ( poszczególne skurcze) oraz linia zstępująca. Mięsień ma czas na skurcz i niezupełny rozkurcz.
Skurcz tężcowy zupełny- powstaje na skutek działania bodźców ze znaczną częstotliwością ( kolejne bodźce drażnią mięsień w odstępach krótszych niż połowa czasu skurczu i rozkurczu). Wykres : ramię wstępujące, linia pozioma, ramię zstępujące) Miesień nie ma czasu na rozkurcz.
Czynność statyczna – na gruncie biomechaniki nie można używać pojęcia „praca statyczna”, często stosowanego w fizjologii.
Warunki równowagi w statyce: ∑ Fi=0, ∑ Mi=0
Pobudzony mięsień nie zmienia swojej długości ( f. stabilizacyjna mięśnia ) ∆l = 0, ∑ Mm = ∑ Mz (nie zmienia się odległość między przyczepami).
Czynność dynamiczna –( zmienna, izokinetyczna) mięsień zmienia swoją długość.
Praca koncentryczna ∆l ≠ 0, ∆l ‹ 0 pokonująca , positive work, skracanie włókien mięśniowych. ∑ Mm › ∑ Mz
Praca ekscentryczna ∆l ≠ 0, ∆l › 0 ustępująca, negative work, wydłużanie mięśnia ∑ Mm ‹ ∑ Mz
21.Funkcja stabilizacyjna – polega na zrównoważeniu, utrzymaniu sił zewnętrznych i wzmocnieniu układu biernego np. unieruchomienie jednego segmentu ciała np. stawu ramiennego by stworzyć stabilną postawę oparcia dla mm. mających przyczepy początkowe na ramieniu, a działający na przedramię. Mm. otaczające staw ramienny, unieruchamiające go, pełnią funkcję stabilizacyjną. Wyraża się to w skutecznym przeniesieniu momentu siły mięśni na przedramię. Jeśli unieruchomiony jest przyczep początkowy to ruch wywołany działaniem mięśnia ujawnia się w miejscu przyczepu końcowego. Ustabilizowanie stawu ramiennego pozwoli innym mięśniom np. zginaczom stawu łokciowego, skuteczniej działać na przedramię.
Funkcja dynamiczna – przemieszczanie fragmentów ciała. Czynność koncentryczna, ekscentryczna związana ze zmianą długości mięśnia. Unoszenie kończyny ( odwodzenie) do poziomu, czynności koncentryczne dla mm. naramiennego, powolne opuszczanie KG, czynność ekscentryczna- mm. aktywny, aby zapowiedz niekontrolowanemu opadaniu KG wywołanemu przez moment siły ciężkości.
22. Zdefiniuj i scharakteryzuj ogólne czynniki wpływające na siłę mięśnia ( od czego zależy siła mięśnia)
Zależność siły ( momentu) mm. od parametrów :
Strukturalnych – liczba kości, stawów
Geometrycznych – wymiary liniowe
Informacyjnych – wspól, czę. somatycznej uk. sterującego i uk. ruchu
Energetycznych – wspól. działanie miedzy uk. zasilania i ruchu
Zależy od :
Budowy mięśnia ( struktury włókien mięśniowych ST, FT )
Przekroju fizjologicznego mięśnia
Długości mięśnia (l)
Prędkości skracania włókien mięśniowych ( F- V, F – t)
Stanu energetycznego organizmu i mięśnia.
Temperatury mięśnia i otaczających go tkanek (t)
Stopnia pobudzenia m. (Ui/Uimax)
Wieku (max 25-30 r.ż.)
płci
Stopnia wytrenowania
Kontuzji, dysfunkcji, schorzeń.
23. Scharakteryzuj zależność typu: siła – długość mięśnia F=F(L)
Pojedyncze włókienko wyzwala max siłę przy długości sarkomeru 2 do 2,5µm (gdy wszystkie połączenia między mostkami miozynowymi i nitkami aktyny są związane). Siła maleje wraz z jego rozciąganiem (malenie liczby połączeń mostkowych) przy długości 3,65µm, siła = 0. siła maleje wraz ze skracaniem sarkomeru, gdy długość 1,27µm, siła = 0. elementy bierne mięśnia mają też wpływ na jego siłę. Elementy sprężyste (ścięgna, powieź) równoległe elementy sprężyste. Mięsień zawierający brzusiec, ścięgna jest zdolny do wyzwolenia większej siły, gdy jest rozciągnięty, niż wtedy gdy jest skrócony. Siła mięśnia pochodząca od elementów kurczliwych jest największa w pośrednim stanie jego długości (dł. Spoczynkowej). Gdy uwzględnimy ponadto udział elementów sprężystych, to największą siłą dysponuje mięsień częściowo wydłużony. (Fa – siła pochodząca od elementów kurczliwych, Fb – siła pochodząca od elementów sprężystych, F – wypadkowa siła mięśni, suma Fa i Fb)
24. Scharakteryzuj zależność typu siła – czas F=F(t)
Moment siły mięśniowej narasta od wartości 0 do wartości max, początkowo łagodnie, później dość gwałtownie i w końcowej fazie prędkość narastania siły stopniowo maleje i spada do zera, gdy krzywa osiągnie max. Wniosek: na wyzwolenie momentu maksymalnego mięsień potrzebuje pewnego czasu. Czas od t0 do max może być dość zróżnicowany np. od 0,15 (mięśnia stawu łokciowego) do 0,55 (prostownika stawu kolanowego). Zależy od grupy i rodzaju mięśni a także od aktualnej temp. mięśnia, składu włókien, pobudzenia i rekrutacji włókien(stan wytrenowania). Poszczególne fazy:
- początkowo faza narastania siły mm. Jako pierwsze pobudzane są włókna należące do jednostek materii. Jako ostatnie te których droga pobudzania powoduje początkowo wolne narastanie.
- okres gwałtownego narastania siły – szybkie jej wyzwolenie. Wartość ta często jest opisywana jako gradient czyli nachylenie krzywej siły względem osi czasu.
- spadek może być spowodowany zmęczeniem.
26. Scharakteryzuj zasady pomiaru siły mięśni( momenty siły ) w warunkach statyki lub quasi-statyki
Warunki pomiaru momentu sił mięśniowych w statyce :
Zlokalizować położenie osi badanego stawu ( oś stawu musi pokrywać się z osią dźwigni momentomierza) Należy uniemożliwić zmianę położenia osi obrotu badanego stawu co najprościej można uzyskać poprzez unieruchomienie i ustabilizowanie jednego z członów ( najczęściej proksymalnego) pary kinematycznej tworzącej staw.
Ustalić wartość kątów w stawach sąsiednich
Ustabilizować pozycję ciała ( stawy sąsiednie)
Podać wartość kąta w stawie obsługiwanym przez badaną grupę mięśni, przy której dokonuje się pomiaru
Zasady pomiarów:
Ergonomiczność, bezpieczeństwo stanowisk pomiarowych
Standardowe pozycje pomiarowe
Eliminacja momentu siły ciężkości segmentu ciała napędzanego przez badane momenty mięśniowe
Motywacja
Rozgrzewka
Stabilizacja
Przeniesienie siły z segmentu ciała na czynnik siły prostopadle
Przerwy odpoczynkowe
W warunkach statyki wykorzystując warunek równowagi dźwigni kostnej można wyznaczyć wartość działającego w stawie wypadkowego momentu sił mięśniowych mierząc wartość równoważącego go momentu sił zew. Mz + Mm = 0
28. Zdefiniuj pojęcie udziału mięśnia. Przedstaw i scharakteryzuj równanie udziałów mięśniowych K. Fidelusa.
Udziałem mięśniowym nazywamy liczbową wartość funkcji aktonu mięśniowego w stawie, czyli wielkość rozwijanego momentu siły. ΣFi=0, Σmi=0, ΣMz=ΣMw, Mz=MSYN-MANT-Mp-Mt
* mamy wpływ na niego treningiem leczniczym, sportowym czy też bezruchem.
~ nie podlega wpływowi, jest wrodzony
Mz – moment sił zew. po odjęciu Mp i Mt
MW – moment sił wew.
Msyn – moment składowej aktywnej siły synergentów
MANT – moment składowej aktywnej siły antagonistów
Mp – moment siły elementów pasywnych części miękkich
Mt – moment siły tarcia w stawie
Pi – pole przekroju fizjologicznego i – tego mięśnia (cm²)
Ri – ramię siły tego mięśnia (m)
L- kąt stawowy
29. Zdefiniuj pojęcie topografii momentów sił mięśniowych i wyjaśnij jej znaczenie w fizjoterapii i w sporcie.
Nie wszystkie włókna mięśniowe mają jednakową długość i siłę. Część włókien jest krótsza, gdyż nie rozciąga wzdłuż całych brzuśców mm. może to być następstwem tego, iż tylko jednym końcem przyczepiają się do kości a drugim do wnikających do brzuśców ścięgien( m. pierzaste) i dopiero za ich pośrednictwem oddziałują na drugą kość. Np. mięsień najszerszy grzbietu. Przyczep początkowy rozciąga się od wyrostków kolczystych 6 dolnych kręgów piersiowych, za pośrednictwem powięzi piersiowo –lędźwiowej wszystkich kręgów lędźwiowych zstępując aż na grzebień krzyżowy pośladkowy i na tylną cześć grzebienia kości biodrowej. Część jego włókien głębokich zaczyna się na 3 lub 4 dolnych żebrach. W wyniku tego rozległego przyczepu początkowego jego włókna są nie tylko rozmaitej długości, lecz ich topografia jest bardzo zróżnicowana a tym samym bardzo zróżnicowane są liczne działania jego jednostek ruchowych. Wszystkie różnice uk. geometrycznego mają duży wpływ na kierunek działania i wytwarzania siły, ujawnia się to między innymi w różnych fazach wykonywanej czynności. Części m. działających jednakowo na stawy nazywamy aktonami. M. najszerszy ma wiele aktonów. Oddziałuje on na podłoża 6 dolnych kręgów piersiowych i 5 kręgów lędźwiowych na miednicę, pomocniczy miesien wdechowy. A przede wszystkim obniża je, nawraca i prostuje. Wł. m. w obrębie poszczególnych m. różnią się też swoją głębokością Zależy to od intensywności wysiłku, sposobu odżywiania.