Anna Janikowska Strona 1 2010-01-19
Znaczenie biomechaniki klinicznej w rehabilitacji
Biomechanika jest nauką zajmującą się działaniem wewnętrznych i zewnętrznych sił na ciało tj. strukturę biologiczną organizmów żywych, oraz mechanicznymi skutkami działania tych sił. Biomechanika człowieka natomiast to odniesienie zasad mechaniki do żywego organizmu
zdrowego człowieka, z kolei biomechanika kliniczna obejmuje zagadnienia mechaniki ciała człowieka w różnych dysfunkcjach ruchowych. Biomechanika jest więc częścią fizjologii ruchu, biomechanika kliniczna częścią patologii ruchu.
Zadaniem biomechaniki jest badanie zasad i warunków, w jakich siły powodują wykonanie ruchu w organizmach żywych. Każdy akt ruchowy ma swoją określoną strukturę. Strukturą ruchu nazywamy powiązanie w jedną całość poszczególnych części ruchu oraz charakterystycznych wielkości. Biomechanika bada strukturę ruchu a także w zależności od warunków środowiskowych, w jakich dany ruch zachodzi. Poznanie struktury ruchu pozwala na ocenę jego prawidłowości, przeciwdziałanie rezultatu ruchowego, doskonalenie i usuwanie „błędów". Badając mechanikę ciała ludzkiego, należy przestrzegać zasady obiektywnej, niefałszowanej obserwacji i wiarygodnego zapisu ruchu oraz obiektywnej analizy sił wywołujących ten ruch. Biomechanika różni się od anatomii opisowej tym, że analizuje ruch w rzeczywistych warunkach życia, który jest wykonywany wbrew działaniu grawitacji i bezwładności oraz innym oporom. Znajomość struktury i funkcji aparatu ruchu i poszczególnych jego części, zakresów ruchu, działania mięśni na dźwignie kostne, oraz znajomość specyfiki działania sił wewnętrznych i zewnętrznych na ciało człowieka wpływa na prawidłowe wykonywanie ćwiczeń ruchowych, a co za tym idzie, prawidłowy przebieg procesu leczenia ruchowego. Poznanie biomechaniki ludzkiego ciała pozwala nam także zrozumieć, czy organizm działa prawidłowo, spełniając swoje wszystkie funkcje, czy pacjent porusza się prawidłowo, prawidłowo siedzi stoi i wykonuje czynności poste i te bardziej złożone, czy może występuje jakaś patologia, którą należy wyeliminować. Kiedy dojdziemy do wniosku, że jednak w organizmie dzieje się coś złego, coś co odbiega od normy możemy przystąpić do rehabilitacji.
Pierwszym i najważniejszym elementem rehabilitacji jest prawidłowa diagnoza występującego u pacjenta schorzenia. U chorej osoby będzie występował szereg różnych dolegliwości, wskazujących na daną dysfunkcję. Zaczynając rehabilitację nie możemy jednak skupić się na niwelowaniu objawów, tylko na znalezieniu przyczyny danego stanu rzeczy i jej zlikwidowaniu. Tutaj zaczyna się rola biomechaniki. Często dany objaw wynika z uszkodzenia, bądź dysfunkcji czegoś całkiem innego. W ciele człowieka występują bowiem tzw. Łańcuchy kinematyczne, czyli części mechanizmu w postaci kilku połączonych ze sobą członów, tworzących jedną lub wiele par kinematycznych, realizujący zdefiniowane przeniesienie ruchu. Oznacza to, że poszczególne elementy ciała ludzkiego wpływają na siebie nawzajem. Podobnie jest z dysfunkcjami. To, co widzimy na pierwszy rzut oka może mieć swą przyczynę znacznie „wcześniej” w łańcuchu kinematycznym i być jedynie skutkiem kompensacji występującej wady. Trzeba jednak dobrze wiedzieć, co jest przyczyną a co skutkiem, stad też należy szukać, testować i oglądać.
Przykłady takiego stanu rzeczy można mnożyć i mnożyć: znany wielu osobom ból krzyża może wynikać z następujących zmian: nadmierna obustronna pronacja stawu skokowo-piętowego (skokowy tylny), rotuje do wewnątrz kość piszczelową oraz udową, prowadząc do przodo- pochylenia miednicy. W konsekwencji dochodzi do przesunięcia środka ciężkości do przodu i zwiększenia lordozy w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. Wzrost napięcia mięśni w okolicy lędźwiowo- krzyżowej jest wynikiem zwiększenia się krzywizny odcinka lędźwiowego powoduje ból nasilający się podczas długiego stania lub siedzenia, uczucie sztywności, napięcia mięśni. Aby pozbyć się dolegliwości wcale nie należy ćwiczyć miejsca bólu, czyli kręgosłupa, tylko należy zająć się nieprawidłowym ustawieniem stóp, a po jego wyeliminowaniu dolegliwości związane z kręgosłupem znikną.
Możliwości płynące z występowania łańcuchów kinematycznych dotyczą także wykonywania skomplikowanych ruchów. Każdy staw z osobna ma swoją ograniczoną ruchomość i ilość stopni swobody. Stopnie swobody poszczególnych stawów działających w łańcuchu kinematycznym sumują się, co pozwala na realizację dowolnie skomplikowanych ruchów przestrzennych. Jakie to ma znaczenie w aspekcie klinicznym? Nadmiarowość stopni swobody łańcucha pozwala na kompensowanie pewnych niedoborów powstałych układzie ruchu na skutek niewydolności funkcjonalnej lub zmian patologicznych np. osoba ze sztywnym biodrem może sprawnie chodzić, kompensując upośledzenie dodatkowymi ruchami w sąsiednich stawach: kręgosłupa i kolanowym. Podczas rehabilitacji powinniśmy pamiętać o tym, że nie możemy pracować tylko nad uruchomieniem pojedynczego stawu ale nad wszystkimi stawami i w każdej płaszczyźnie, aby dążyć do uzyskania jak najbardziej skomplikowanych i złożonych ruchów.
Znajomość biomechaniki przydatna jest także w doborze ćwiczeń koniecznych do usprawnienia danego pacjenta. Tutaj nadal obowiązuje zasada łańcuchów kinematycznych np. przy przybieraniu prawidłowej pozycji wyjściowej, jeżeli będzie ona nieprawidłowa to zgodnie ze stwierdzeniem, że kiedy uszkodzone jest jedno ogniwo to cały łańcuch pracuje źle, błędnie dobrana pozycja, bez zwracania uwagi nawet na najmniejsze szczegóły spowoduje nieprawidłową pracę kolejnych odcinków, co w rezultacie objawi się brakiem oczekiwanych po ćwiczeniu efektów.
Aby móc prawidłowo ćwiczyć z pacjentem należy zrozumieć skąd w ogóle bierze się ruch. W ciele człowieka wszystko dzieje się, choć może trudno w to uwierzyć, dzięki zwykłym dźwigniom. W każdej dźwigni możemy wyróżnić następujące elementy:
1) punkt podparcia (os obrotu), wokół którego sztywny drążek obraca się. W ciele
ludzkim odpowiednikiem punktu podparcia jest staw, w którym występuje ruch.
2) ramie siły (wysiłku), czyli odległość pomiędzy punktem podparcia i punktem
przyłożenia siły wewnętrznej (pokonującej ,siły mm).Punktem tym jest przyczep mięśnia.
3) ramie oporu ( ciężaru), czyli odległość pomiędzy punktem podparcia i punktem, w
którym działa opór czy ciężar (siła zew ), jaki ma być przezwyciężony czy podniesiony przez
to ramie. Dźwignie możemy podzielić na dwu- i jednostronne. Te pierwsze (I typu) w ciele człowieka działają zazwyczaj jako stabilizatory postawy ciała np. mięśnie przykręgosłupowe. Jeżeli ulegną one osłabieniu możemy to od razu zaobserwować np. w postaci skolioz. Dzięki znajomości biomechaniki możemy się domyślić, że to schorzenie jest spowodowane brakiem równowagi między mięśniami z jednej i z drugiej strony kręgosłupa. Możemy je więc leczyć poprzez zwiększenie siły mięśni osłabionych i rozciągnięcie przykurczonych- przywrócenie między nimi równowagi.
Drugi rodzaj dźwigni- jednostronne możemy podzielić na II i III typu. II typu jest w ciele człowieka najwięcej. W tym przypadku ramie działania siły mięśniowej jest zawsze krótsze od ramienia obciążenia. Działanie takiej dzwigni można zilustrować, posługując się przykładem systemu przedramienia i stawu łokciowego, na który działa m. dwugłowy ramienia.
Oś obrotu: staw łokciowy
Siła obciążenia: siła ciężkości przedramienia, przyłożona mniej więcej w połowie jego długości
Siła mięśniowa: m. dwugłowy ramienia, jego przyczep końcowy na guzowatości kości
Promieniowej.
Dźwignie II typu Są bardzo nieliczne. Taki wyjątek pojawia się w dzwigni przedramienia, w przypadku niedowładu (porażenia) mięśnia dwugłowego i ramiennego. Wtedy zgięcie w stawie łokciowym można osiągnąć poprzez skurcz mm synergistycznych: ramienno-promieniowego i prostowników nadgarstka. Mamy wówczas do czynienia z dzwignia III klasy, ponieważ przyczepy dalsze tych mięśni znajdują się odpowiednio na wyrostku rylcowatym kości promieniowej dla m. ramienno- promieniowego oraz na II i III kości śródręcza dla prostowników nadgarstka. Są one położone dalej w stosunku do ramienia siły obciążenia , która jest przyłożona w połowie długości przedramienia. Zysk mechaniczny dzwigni zaliczany do III klasy dzwigni jest zawsze większy od 1. Oznacza to, ze przemieszczenia przedramienia wymagane jest znacznie większe skrócenie mięśni. Ze względu na położenie dalszego przyczepu mięśnia kąt działania siły mięśniowej jest niewielki i dlatego mimo długiego ramienia siły mięśniowej, dzwignie tej klasy mogą wytwarzać bardzo niewielkie momenty napędowe. Mimo iż używanie tego typu dźwigni nie jest doskonałe może okazać się niemalże zbawienne, podczas gdy niemożliwe jest przywrócenie pracy mięśniom, które pełnią funkcję zginaczy łokcia w warunkach fizjologicznych.
Tak dzięki wykorzystaniu biomechaniki znajdujemy sposób kompensacji kolejnego ubytku.
Dźwignie są też wykorzystywane w samej pracy fizjoterapeuty. W trakcie wykonywania ćwiczeń musimy wiedzieć co oznacza praca na krótkiej dźwigni, możemy je wykorzystywać do pracy w UGULu, przy dźwiganiu pacjenta, przenoszeniu ciężarów, rozciągania mięśni, w niektórych z tych przypadków stosujemy zasady biomechaniki nie tylko w odniesieniu do ciała pacjenta ale także swojego własnego, co ma ogromne znaczenie dla ergonomicznej pracy, co jest kolejną z najważniejszych zasad rehabilitacji.
Ruch w stawach nie polega jednak na pracy tylko pojedynczych mięśni. Żeby został wykonany prawidłowo, precyzyjnie i w sposób kontrolowany, musimy zwrócić uwagę na to, iż oprócz mięśni pracujących koncentrycznie w ruchu biorą także udział mięśnie pracujące ekscentrycznie i to właśnie one kontrolują płynność ruchów. Przykładem takiej pracy może być np. para mięśni: biceps i triceps. Kiedy skraca się jeden z nich (praca koncentryczna) to drugi się wydłuża (praca ekscentryczna) i odwrotnie. Fizjologicznie ważniejsza nawet jest kontrola wyprostuj niż aktywne zgięcie. Informacja taka przydatna jest nam podczas rehabilitacji, ponieważ nie popełnimy błędu polegającego na wzmacnianiu tylko i wyłącznie mięśni np. zginających staw łokciowy. Należy, bowiem w równym stopniu ćwiczyć aktywnie zginacze i prostowniki danego stawu. Podobne zasady dotyczą ruchów we wszystkich innych płaszczyznach.
Jak widzimy każdy nawet najmniejszy proces czy ruch ma swoje wytłumaczenie w biomechanice. Żeby więc w pełni zrozumieć wszystkie funkcje i zmiany zachodzące w organizmie warto jest nauczyć się jej zasad. Jest ich tak wiele, że nie sposób je tutaj wymienić. Starałam się opisać to co wydaje mi się najważniejsze dla samego procesu rehabilitacji, pomijając szczegóły dotyczące takich zagadnień jak wytłumaczenie pracy mięśni, wpływ budowy stawów na ruch itp. Biomechanika jest tak szeroką dziedziną nauki, że często nawet nie zdajemy sobie sprawy kiedy z niej korzystamy. W procesie rehabilitacji dotyczy ona zarówno ciała pacjenta, jak i naszego- fizjoterapeuty.