3462403308

4

Biomechanika - nauka o ruchu i mechanizmach ruch ten wywołujących, ze szczególnym uwzględnieniem człowieka i zwierząt [24].

Biomechanika - jest to mechanika zastosowana do biologii [10].

Ogólnie, biomechanika jest dziedziną obejmującą badania oraz analizą mechaniki żywych organizmów. Badania i analiza mogą być prowadzone na wielu poziomach, od molekularnego, czyli najmniejszej cząstki substancji chemicznej, składającej się z jednego lub kilku atomów, gdzie rozważane są biomateriały molekularne, do poziomu makroskopowego, tj. poziomu tkanki i organów. Niektóre proste zastosowania mechaniki Newtonowskiej (ciało i siły na nie działające) mogą dostarczyć bezpośrednich przybliżeń na każdym poziomie, ale precyzyjne detale wymagają użycia zasad mechaniki ciągłej, które obejmują zarówno bryły, jak i ciecze. Proste przykłady badań biomechaniki obejmują poszukiwania sil, które działają na stawy, aerodynamikę, hydrodynamikę pływania lub lokomocji przez ogólnie wszystkie formy życia, od pojedynczych komórek do całych organizmów . Biomechanika człowieka jest centralną częścią kinczjologii (rys. 1.1), nauki o anatomii, fizjologii i mechaniki, szczególnie u człowieka. Ponadto w badaniach biomechanicznych bardzo ważną rolę odgrywa mechanika stosowana, a szczególnie termodynamika, mechanika ciągła i dyscypliny inżynierii mechanicznej, jak mechanika płynów i mechanika ciał stały ch. Stosując prawa fizyki, można symulować i badać mechanizmy biomechaniczne. Odpowiednie narzędzia matematyczne to: algebra liniowa, równania różniczkowe, obliczenia tensorowe i wektorowe, techniki obliczeniowe i numeryczne takie, jak np. metoda elementów skończonych. Bardzo ważne w biomechanice są również aspekty biomaterialowe, np. różnych tkanek w organizmie, takie jak skóra, kość i arterie, które posiadają specyficzne własności materiałowe. Pasywna odpowiedź mechaniczna odpowiedniej tkanki może być powiązana z różnymi proteinami, takimi jak kolagen czy elastyna, żyjącymi komórkami różnych substancji oraz orientacją włókien w tkance. Jeżeli przykładowo ludzka skóra jest w większości zbudowana z protein innych niż kolagen, wiele własności mechanicznych, takich jak moduły elastyczności (moduł Younga), staje się różne.

Chemia, biologia molekularna i biologia komórki mają dużo do zaoferowania w sposobie wyjaśnienia biernych i aktywnych własności tkanek żywych. Przykładowo, powiązanie miozyny z aktyną (białkiem mięśniowym), które bazuje na reakcji biochemicznej, gdzie Ca²⁺ i ATP przesuwają troponinę i tropomyosinę w celu powiązania mostów dla aktywacji po stronie aktyny.

Wykazano, że zastosowanie obciążenia i odkształcenia może wpływać na własności tkanek żywych. Wielokrotnie badano wzrost i modelowanie jako odpowiedź na zastosowane obciążenia, jak np. wpływ podwyższonego ciśnienia krwi na mechanikę ścian arterii, zachowanie kardiomiozyny w sercu z zawałem oraz wzrost kości w odpowiedzi na ćwiczenia fizyczne, badane jako przykłady modelowania żywej tkanki jako efekty zastosowanego obciążenia.