background image

1

BIOMECHANIKA 
POSTAWY STOJĄCEJ

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

2

Kontrola stabilności postawy



Systemową ocenę kontroli  stabilności 
postawy  mo
żna  rozpatrywać w  trzech 
kategoriach: 



biomechanicznej,



koordynacyjnej 



organizacji sensorycznej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

3

Kontrola stabilności postawy



Systemową ocenę kontroli  stabilności 
postawy  mo
żna  rozpatrywać w  trzech 
kategoriach: 



biomechanicznej,



koordynacyjnej 



organizacji sensorycznej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

4

Kontrola stabilności postawy



Systemową ocenę kontroli  stabilności 
postawy  mo
żna  rozpatrywać w  trzech 
kategoriach: 



biomechanicznej,

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

5

Ocena biomechaniczna

W  ocenie  biomechanicznej  badający 
koncentruje 

się

na 

sprawności 

narządu ruchu. 

Oceniane są:



tonus



siła skurczu mięśni  



zakres ruchomości stawów.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

6

Kontrola stabilności postawy



Systemową ocenę kontroli  stabilności 
postawy  mo
żna  rozpatrywać w  trzech 
kategoriach: 



biomechanicznej,



koordynacyjnej



organizacji sensorycznej.

background image

2

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

7

Kontrola stabilności postawy



Systemową ocenę kontroli  stabilności 
postawy  mo
żna  rozpatrywać w  trzech 
kategoriach: 



koordynacyjnej

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

8

Koordynacja ruchowa

Koordynacja  ruchowa  podlega  ocenie  w 
aspekcie 

zarówno 

czasowym, 

jak 

przestrzennym. 

Ocenia się:



szybkość wykonywanych przez pacjenta ruchów. 



precyzję wykonywanych ruchów.



Ocenie  systemowej  podlegają również wrodzone 
i  nabyte  wzorce  ruchowe  oraz  ich  mo
żliwości 
adaptacyjne.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

9

Kontrola stabilności postawy



Systemową ocenę kontroli  stabilności 
postawy  mo
żna  rozpatrywać w  trzech 
kategoriach: 



biomechanicznej,



koordynacyjnej 



organizacji sensorycznej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

10

Kontrola stabilności postawy



Systemową ocenę kontroli  stabilności 
postawy  mo
żna  rozpatrywać w  trzech 
kategoriach: 



organizacji sensorycznej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

11

Ocena organizacji 

sensorycznej

Integralną

częścią

diagnostyki 

systemowej 

jest 

ocena 

organizacji 

sensorycznej. 

Oceniane są:



progi 

czułości 

wejść

sensorycznych 

zaangażowanych  w  percepcji  pozycji  i  ruchu 
poszczególnych cz
ęści ciała. 



Tę grupę testów diagnostycznych uzupełnia ocena 
wertykalno
ści,  czyli  poczucia  pionu,  i  ocena 
percepcji nachylenia płaszczyzny podparcia.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

12

Stabilność a równowaga



W  wyniku  zaburzeń kontroli  równowagi  pojawia 
si
ę niestabilność postawy,  która  w  skrajnych 
warunkach mo
że doprowadzić do upadku.



W  raporcie  międzynarodowego  zespołu  roboczego 
Kellogg  (1987  r.)  skatalogowano  ponad  sto  ró
żnych 
przyczyn utraty równowagi.



Wśród  nich  znaczną grupę stanowią przyczyny  o 
podłożu nerwowym

powodujące zaburzenia biomechaniki 

ciała.

background image

3

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

13



Zaburzenia  orientacji  przestrzennej  i 
utrata  równowagi  prowadz
ą często  do 
upadków,  które  mog
ą spowodować
znaczne urazy ciała.



Dotyczy 

to 

szczególności 

wykrywania deficytu równowagi u osób 
w starszym wieku.

Stabilność a równowaga

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

14

Również

-

potrzeba 

obiektywnej 

oceny  stabilności  u  ludzi,  których 
aktywno
ść

zawodowa 

wymaga 

szczególnie 

sprawnego 

układu 

równowagi i orientacji przestrzennej. 



Do  tej  grupy  należą sportowcy,  piloci 
samolotów 

osoby 

pracujące 

na 

wysokościach.

Stabilność a równowaga

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

15



Równowaga  to  pewien  określony  stan 
układu posturalnego. 



Stan 

ten 

charakteryzuje 

pionowa 

orientacja 

ciała 

osiągnięta 

dzięki 

zrównoważeniu  działających  na  ciało 
sił oraz ich momentów. 

Równowaga

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

16

Równowagę

zapewnia 

układ 

nerwowy 

przez 

odruchowe 

napięcie 

odpowiednich 

grup 

mięśni 

nazywanych 

mięśniami 

posturalnymi

lub antygrawitacyjnymi.

Równowaga

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

17

Równowaga



Tak  zdefiniowana  równowaga  opisuje  stan 
narz
ądu ruchu w warunkach statycznych. 



Można  rozszerzyć pojęcie  równowagi na  sytuacje 
dynamiczne. 



W trakcie lokomocji przez fazową aktywność mięśniową
utrzymywana  jest  typowa  dla  postawy  człowieka 
pionowa orientacja głowy i tułowia.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

18

Stabilno

Stabilno

Stabilno

Stabilność

ść

ść

ść

Stabilność

jest pojęciem szerszym i 

oznacza zdolność do odzyskiwania 
stanu równowagi. 

background image

4

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

19

Stabilno

Stabilno

Stabilno

Stabilność

ść

ść

ść

przypadku 

postawy 

człowieka 

stabilnością

nazywamy  zdolność

do 

aktywnego  przywracania  typowej  pozycji 
ciała  w  przestrzeni,  utraconej  w  wyniku 
działania czynników destabilizuj
ących. 



Czynnikiem 

destabilizującym 

moż

być

własna  aktywność ruchowa  organizmu  lub 
te
ż siły  zewnętrzne  pojawiające  się wskutek 
interakcji z otoczeniem.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

20

Wielkość zakłócenia  równowagi  zależy  od  siły 
bod
źca zakłócającego. 



Stopniowo 

zwiększają

siłę

bodźca, 

możemy 

spowodować takie  zaburzenie  równowagi,  że  osoba 
badana  nie  b
ędzie  w  stanie  odzyskać stabilnej 
pozycji  i  je
śli  nie  będzie  asekurowana,  upadnie. 

Wrażliwość postawy  na  działanie  bodźców 
destabilizuj
ących określa się mianem stabilności 
funkcjonalnej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

21

Stabilno

Stabilno

Stabilno

Stabilność

ść

ść

ść strukturalna

strukturalna

strukturalna

strukturalna

O  stabilności  strukturalnej mówimy    jeśli
analizujemy 

stabilność

układu 

przy 

zmianach  struktury  sterowania a  ocena 
jako
ści  sterowania  sprowadza  się tutaj  do 
odpowiedzi na nast
ępujące pytanie: 



jakim 

stopniu 

możemy 

zaburzyć

funkcjonowanie  układu  kontroli  równowagi,  aby 
system (postawa) pozostał stabilny? 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

22

W  tym  przypadku  zaburzamy  równowagę
działaj
ąc stałym  bodźcem  zakłócającym,  a 
przez  zmian
ę warunków  doświadczalnych 
staramy  si
ę zmniejszyć sprawność układu 
kontroli równowagi. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

23



Do  takich  działań można  zaliczyć zmianę lub  ograniczenie 
bod
źców  wzrokowych  -

porównujemy  stabilność postawy 

pacjenta  w  warunkach  swobodnego  stania  przy  otwartych  i 
zamkni
ętych oczach. 



Kolejną metodą zmiany  struktury  sterowania  jest  modyfikacja 
powierzchni  podparcia,  np.  stanie  na  jednej  nodze  lub  w 
wykroku. 



warunkach 

doświadczalnych 

upośledzamy 

kontrolę

stabilności  przez  zakłócenie  pracy  układów  sensorycznych 
zaanga
żowanych w kontrolę równowagi. 



Stosuje  się między  innymi  blokady  nerwowe,  drażnienie  błędnika 
pr
ądem galwanicznym oraz wibracje mechaniczne ścięgien. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

24



Upośledzenie stabilności spowodowane 
chorob
ą

lub 

starzeniem 

się

jest 

zaliczane do zmian strukturalnych.

background image

5

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz 

ady referencyjne oraz 

ady referencyjne oraz 

ady referencyjne oraz 

sygna

sygna

sygna

sygnałłłły kontroluj

y kontroluj

y kontroluj

y kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę

stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

26

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygnałłłły 

kontroluj

kontroluj

kontroluj

kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

Pionowa orientacja ciała przy stosunkowo 
małym  polu  podparcia  powoduje,  
ż
postawa  stoj
ąca  człowieka  jest  bardzo 
wra
żliwa  na  zakłócenia  stabilności.  Za 
wyznacznik  stabilności  postawy  stojącej
można  przyjąć np.  położenie  ogólnego 
ś

rodka  ciężkości  ciała

(COG) względem 

granic pola podparcia. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

27

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygnałłłły 

kontroluj

kontroluj

kontroluj

kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

Położenie COG, a tym samym stabilną
postawę

stojącą, zapewnia ciągła kontrola 

obejmująca 

swym 

zasięgiem 

żne 

poziomy układu nerwowego. 

Specyficznych 

układów 

odniesienia: 

zewnętrznych i wewnętrznych. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

28

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygnałłłły 

kontroluj

kontroluj

kontroluj

kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

System  kontroli  równowagi  ma  3  podstawowe 
wej
ścia  sterujące  związane  z  różnymi  układami 
sensorycznymi:



przedsionkowym,



wzrokowym, 



proprioceptywnym. 



System ten możemy uzupełnić o mechanoreceptory skórne. 

Sygnały  z  powyższych  wejść sensorycznych  są źródłem 
informacji  o  pozycji  ciała  oraz  jego  orientacji  wzgl
ędem 
specyficznych  układów  odniesienia:  zewn
ętrznych  i 
wewn
ętrznych. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

29

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygnałłłły 

kontroluj

kontroluj

kontroluj

kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

Dwa układy referencyjne



Układ  posturalny  posługuje  się

zewnętrznym 

układem  referencyjnym  tworzonym  na  podstawie 
pola grawitacyjnego oraz bod
źców wzrokowych. 



Drugim 

systemem 

odniesienia 

jest 

układ 

wewnętrzny. 



Nie jest to pojedynczy układ, lecz ich zespół tworzony na 
podstawie 

poszczególnych 

wzorców 

aktywności 

sensorycznej, 

odpowiadających 

tzw. 

prawidłowej 

postawie.



Tworzą

go 

ośrodkowym 

układzie 

nerwowym 

polimodalne reprezentacje, tzw. schematy ciała.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

30

Stabilna, ośrodkowa reprezentacja ciała 
jest 

częściowo 

zdeterminowana 

genetycznie,  a  częściowo  nabywana  w 
procesie  uczenia  si
ę w  trakcie  rozwoju 
osobniczego. 

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne

ady referencyjne

ady referencyjne

ady referencyjne

background image

6

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

31

Reprezentacja taka pozwala na pionową orientację ciała 
oraz  wzajemne  prawidłowe  poło
żenie  poszczególnych 
jego cz
ęści. 



Zawiera  ona  informacje  na  temat  indywidualnych  cech 
morfologicznych  (kształt  i  rozmiary)  oraz  o  charakterystyce 
dynamicznej poszczególnych cz
ęści ciała. 



Tworzona  na  podstawie  sygnałów  z  receptorów  mięśniowych, 

ś

cięgnowych, stawowych i skórnych. 



Receptory  te  przekazują do  mózgu  informacje  o  wzajemnym 
poło
żeniu  i  o  ruchach  poszczególnych  części  ciała,  a  takż
zwrotnie  przekazuj
ą

do  układów  wykonawczych  (mięśni) 

sygnały utrzymujące równowagę.

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne

ady referencyjne

ady referencyjne

ady referencyjne

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

32

Oba 

układy 

odniesienia 

pozwalają

na 

monitorowanie 

odchyleń

od 

stanu 

równowagi.



Wzrok  oraz  system  przedsionkowy  są układami 
lokalnymi  monitoruj
ącymi  położenie  głowy  w 
przestrzeni. 



Proprioceptory 

tworzą

sieć

czujników 

obejmujących zasięgiem całe ciało.

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygnałłłły 

kontroluj

kontroluj

kontroluj

kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

33

Narzą

równowagi, 

czyli 

układ 

przedsionkowy,  służy  do  utrzymania 
wła
ściwego  położenia  głowy  względem 
kierunku działania siły ci
ężkości. 



Realizuje  wię

bezpośrednio 

zadanie 

orientacji przestrzennej sylwetki. 

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygnałłłły 

kontroluj

kontroluj

kontroluj

kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

34

Podobną funkcję pełni również układ wzrokowy. 



W  jego  przypadku  orientacja  przestrzenna  ciała 
ustalana  jest  na  podstawie  poło
żenia  innych  obiektów 
znajduj
ących się w bezpośrednim otoczeniu człowieka. 



Orientacja  przestrzenna  takich  obiektów  jest  również zależna 
od siły grawitacji. 



W układzie wzrokowym znajdują się wyspecjalizowane zespoły 
neuronów  wra
żliwych  na  pionową i  poziomą orientację
bodźców i na tej podstawie ustalana jest prawidłowa orientacja 
ciała.

Uk

Uk

Uk

Ukłłłłady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygna

ady referencyjne oraz sygnałłłły 

kontroluj

kontroluj

kontroluj

kontrolują

ą

ą

ące postaw

ce postaw

ce postaw

ce postawę

ę

ę

ę stoj

stoj

stoj

stoją

ą

ą

ąc

c

c

ą

ą

ą

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

35

Model postawy stojącej jako 

wahadła odwróconego

Stabilność

w  pozycji  pionowej 

najprostszego  modelu  postawy 
stoj
ącej 

modelu 

wahadła 

odwróconego 

można 

zapewnić

dwoma sposobami. 



Pierwszy  z  nich  sprowadza  się do 
monitorowania 

kąta 

nachylenia 

wahadła  względem  płaszczyzny 
podparcia. 



Drugi  rodzaj  kontroli  stabilności 
mo
że  wykorzystywać sygnały  o 
poło
żeniu górnego końca wahadła. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

36

Model postawy stojącej jako 

wahadła odwróconego

Stabilność

w  pozycji  pionowej 

najprostszego  modelu  postawy 
stoj
ącej 

modelu 

wahadła 

odwróconego 

można 

zapewnić

dwoma sposobami. 



Pierwszy  z  nich  sprowadza  się do 
monitorowania 

kąta 

nachylenia 

wahadła  względem  płaszczyzny 
podparcia. 



Drugi  rodzaj  kontroli  stabilności 
mo
że  wykorzystywać sygnały  o 
poło
żeniu górnego końca wahadła. 

background image

7

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

37

Model postawy stojącej jako 

wahadła odwróconego

Pierwszy  - monitorowanie  kąta 
nachylenia 

wahadła 

względem 

płaszczyzny podparcia.



U  człowieka  kąt  ten  kontrolowany 
jest 

przede 

wszystkim 

przez 

czucie 

ębokie, 

czyli 

propriocepcję z  obszaru  stawu 
skokowego. 



Odchylenia  postawy  od  pionu 
sygnalizowane  s
ą

jako  zmiany 

napięcia i długości mięśni, zmiany 
k
ątów 

stawowych 

rozkładu 

nacisku na powierzchni stóp. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

38

Model postawy stojącej jako 

wahadła odwróconego

Stabilność

w  pozycji  pionowej 

najprostszego  modelu  postawy 
stoj
ącej 

modelu 

wahadła 

odwróconego 

można 

zapewnić

dwoma sposobami. 



Pierwszy  z  nich  sprowadza  się do 
monitorowania 

kąta 

nachylenia 

wahadła  względem  płaszczyzny 
podparcia. 



Drugi  rodzaj  kontroli  stabilności 
mo
że  wykorzystywać sygnały  o 
poło
żeniu górnego końca wahadła.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

39

Model postawy stojącej jako 

wahadła odwróconego

Drugi  - sygnały  o  położeniu 
górnego ko
ńca wahadła.

przypadku 

człowieka 

sprowadza  się to  do  kontroli 
poło
żenia głowy w przestrzeni. 



Wzrok  oraz  znajdujący  się 
uchu 

wewnętrznym 

narzą

równowagi 

dostarczają

niezbędnych 

sygnałów 

do 

utrzymania  właściwej  pozycji 
głowy w przestrzeni. 



Położenie  głowy  steruje  przez 
odruchy 

szyjne 

napięciem 

mięśni tułowia i kończyn.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

40

Równowagę

zapewnia 

integracja 

układzie 

nerwowym  sterowania  obwodowego,  wstępującego, 
nazywanego  umownie  sterowaniem  staw  skokowy-
głowa oraz zst
ępującego głowa-staw skokowy. 



Te    dwa  typy  sterowania  zapewniają stabilną pionową
postawę w czasie spokojnego stania oraz podczas lokomocji. 



Obydwa  sterowania  uzupełniają się wzajemnie  i  dlatego 
niesprawno
ść jednego  z  nich  może  być skompensowana 
aktywno
ścią drugiego.

Model postawy stojącej jako 

wahadła odwróconego

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

41

Skuteczny wysiłek człowieka w 
przezwyci
ężeniu niestabilności 
zapewniaj
ą :

1.

Siła mięśni prostowników jest znacznie 
wi
ększa niż zginaczy. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

42

Siła  grawitacji  próbuje  zginać ciało  ludzkie  ku  przodowi,  ale  funkcja  mięśnia 
krzy
żowo-grzbietowego  (rn.  sacrospinalis)  w  szczególności,  podobnie  jak 
funkcja  mi
ęśnia  pośladkowego  większego  (m.  gluteus  maximuś)  dla  stawu 
biodrowego, a mi
ęśnia czworogłowego uda (rn. ąuadriceps femoris) dla stawu 
kolanowego zapobiegaj
ą takiemu zginaniu ciała. 



Mięśnie te są wzmocnione i otoczone masywnymi powięziami, mającymi w przypadku 
ud  własne  mi
ęśnie  napinające,  np.  mięsień naprężacz  powięzi  szerokiej  (m.  tensor 
fasciae latea), 

które łączą się z mięśniem pośladkowym wielkim (m. gluteus maximus) 

przez posiadanie wspól-nych przyczepów do pasma biodrowo-piszczelowego {tractus 
iliotibialis). 

Ogólnym  efektem  ich  działania  jest  utworzenie  elastycznej  klamry 
zapobiegaj
ącej zgięciu się ciała. 

Jest  to  zabezpieczenie  skuteczne  - człowiek  może  się obciążać dodatkowym 
ci
ężarem, przekraczającym ciężar własny. 

background image

8

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

43

2.

Napięcie mięśni postawy i antygrawitacyjnych 
jest wi
ększe niż mięśni kinetycznych. 



Mięśnie  postawy  i  antygrawitacyjnye  są w  stanie 
tonicznego skurczu. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

44

3.

Elastyczność kręgosłupa  i  wytworzenie  się jego  krzywizn 
fizjologicznych,  które  tak  się dostosowują,  że  linia  grawitacji 
pada zwykle na powierzchnię podparcia całej struktury.

3.

Podstawa  podparcia  może  być rozszerzona  w  każdym 
kierunku  przez  odwiedzenie,  zgięcie  lub  wyprost  w  stawie 
biodrowym, co zmienia ułożenie kończyn dolnych. 

Przy staniu ze stopami złączonymi podstawą podparcia ciała jest 
powierzchnia  dwóch  podeszw,  lecz  przy  rozstawieniu  stóp 
podstawa ta rozszerza się, a jej powierzchnia na tyle wzrasta, że 
linia ciężkości trafia na nią.

Zmysł równowagi

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

46

Orientacja  usytuowania  ciała  człowieka  w  przestrzeni     
i zachowanie jego prawidłowej postawy oraz równowagi 
statycznej  i  kinetycznej  w  stosunku  do  otoczenia  jest 
zależna od ośrodkowej integracji informacji płynących z:



receptorów narządu przedsionkowego, narządu wzroku 



receptorów  czucia głębokiego  (proprioreceptorów)  w  obrębie 
mięśni, ścięgien i stawów, 



skórnych eksteroreceptorów, zwłaszcza dotyku i uścisku. 

Rola uk

Rola uk

Rola uk

Rola ukłłłład

ad

ad

adó

ó

ó

ów sensorycznych w 

w sensorycznych w 

w sensorycznych w 

w sensorycznych w 

kontroli postawy

kontroli postawy

kontroli postawy

kontroli postawy

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

47

Narząd  przedsionkowy  (organum

vestibulare) 

stanowi  więc  tylko  jeden  z    elementów    złożonego  
układu    zapewniaj
ące  równowagę,  choć jego 
znaczenie jest dominuj
ące.



Jest  to  narząd  parzysty,  czyli  dwa  identyczne  układy 
rozmieszczone s
ą symetrycznie po obu stronach głowy. 



Dzięki  parzystości  narządu  przedsionkowego  wzrasta 
jego czuło
ść i może on  bardzo  precyzyjnie  kontrolować
przestrzenne położenie i ruchy głowy.



W zachowaniu  równowagi  statycznej  główną rolę odgrywa 
narz
ąd  otolitowy  (łagiewka  i  woreczek),  a  w  zachowaniu 
równowagi kinetycznej układ kanałów półkolistych.

Narz

Narz

Narz

Narzą

ą

ą

ąd przedsionkowy

d przedsionkowy

d przedsionkowy

d przedsionkowy

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

48

Narząd przedsionkowy

Każdy  narząd  przedsionkowy  zbudowany  jest  z 
trzech  kanałów  półkolistych  poło
żonych  w  trzech 
wzajemnie prostopadłych płaszczyznach. 

Receptory 

rozmieszczone 

tych 

kanałach 

przekazują do mózgu informacje o ruchach głowy w 
przestrzeni. 

Neurony 

receptorowe, 

nazywane 

komórkami 

włosowatymi,  skupione  są w  specjalnym  nabłonku, 
ponad który wystaj
ą żnej długości rzęski. 

background image

9

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

49

Ruchy  głowy  powodują przemieszczenia  płynu  -
ś

ródchłonki - wypełniającego kanały półkoliste. 



Przepływ śródchłonki powoduje odkształcenie rzęsek. 



Szybkość ruchu  śródchłonki  w  poszczególnych  kanałach 
zale
ży od szybkości i kierunku ruchu głowy. 



Sygnały  z  kanałów  półkolistych  uczestniczą w  kontroli 
przedsionkowo-okoruchowej 

-

ich 

zadaniem 

jest 

odruchowe  dostosowanie  pozycji  gałek  ocznych  do 
ruchów głowy w przestrzeni. 



Odruchowa stabilizacja pola widzenia ma także istotny wpływ 
na utrzymanie równowagi.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

50

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

51

U  nasady  zespołu  kanałów  półkolistych  znajdują się dwie  wypełnione 

ś

ródchłonką niewielkie komory - woreczek i łagiewka. 

W  ich  wnętrzu  na  dolnej  ścianie  rozmieszczone  są skupiska  komórek 
włosowatych.



Bodźców  mechanicznych  dla  tych  komórek  dostarczają przemieszczające 
si
ę pod  wpływem  siły  grawitacji,  a  także  innych  sił powodujących  ruchy 
głowy, niewielkie pływa-j
ące w śródchłonce nierozpuszczalne kryształy soli 
wapnia - statolity. 



Woreczek 

łagiewką

wchodzą

skład 

narządu 

otolitowego, 

uczestniczącego w kontroli równowagi ciała. 



Sygnały  z  narządów  otolitowych  przekazują do  mózgu  informację 
statycznym poło
żeniu głowy w przestrzeni. 



Receptory  woreczka  i  łagiewki  reagują na  odchylenia  głowy  od  położenia 
pionowego,  a  ich  aktywno
ść utrzymuje  się przez  cały  czas  zmienionej  pozycji 
głowy. 



Receptory łagiewki odgrywają rolę czujników przyspieszenia liniowego. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

52

Sygnały  o  położeniu  i  ruchach  głowy  przekazywane  są do  rdzenia  za 
po
średnictwem 

jąder 

przedsionkowych

zlokalizowanych 

rdzeniu 

przedłużonym. 

Boczne  jądra  przedsionkowe  (Deitersa) są miejscem  integracji  sygnałów  z 
narz
ądów otolitowych oraz z móżdżku i rdzenia kręgowego. 



Na  tej  podstawie  komórki  nerwowe  tych  struktur  generują odpowiednie  sygnały 
pobudzaj
ące bezpośrednio motoneurony alfa i gamma mięśni antygrawitacyjnych: 
zginaczy ko
ńczyn górnych i prostowników kończyn dolnych. 



Dzięki temu zwiększa się napięcie tych zespołów mięśniowych. 

Neurony  jądra  Deitersa  odpowiadają selektywnie  na  pochylenie  głowy; 
aktywno
ść spontaniczna tych komórek rośnie przy pochyleniu głowy w jedną
stronę,  a  maleje  przy  pochyleniu  w  przeciwnym  kierunku,  a  wielkość tych 
zmian aktywno
ści jest proporcjonalna do kąta pochylenia głowy.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

53

Zmiany  położenia  głowy  uruchamiają także  odruchy 
szyjne, lecz ich działanie na mi
ęśnie antygrawitacyjne 
jest odwrotne ni
ż odruchów przedsionkowych. 



Taka  interakcja  tych  odruchów  pozwala  na  swobodne  ruchy 
głowy bez nara
żania organizmu na utratę równowagi. 



Działanie  obydwu  łuków  odruchowych  jest  kontrolowane 
przez  mó
żdżek,  który  zapewnia  dostosowawcze  korekcje 
postawy ciała w trakcie wykonywania ruchów dowolnych.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

54

W  błędniku  kostnym  wypełnionym przychłonką,  poza  ślimakiem, 
znajduje si
ę przedsionek oraz trzy kanały półkoliste, z których górny 
i  tylny  le
żą w  płaszczyźnie  pionowej,  boczny  — w  płaszczyźnie 
poziomej. 

W  błędniku  błoniastym  wypełnionym śródchłonką wyróżnia  się
przewód ślimakowy, woreczek (sacculus) łagiewkę (utriculus) oraz 
przewody  półkoliste  (ductus  semicirculareś),  które  na  swych 
ko
ńcach 

mają

rozszerzenia 

zwane 

bańkami 

(ampullae 

membranaceae). 

background image

10

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

55

W  każdej  bańce  znajdują się komórki  podporowe  i 
komórki zmysłowe (rz
ęsate) typu I i II.

Rzęski komórek zmysłowych, z których jedna grubsza i 
najdłu
ższa  nosi  nazwę kinetocylium,  tworzą w  bańce 
kanału przesłon
ę i są zlepione substancją galaretowatą
zwan
ą osklepkiem (cupula). 

Osklepek  ustawiony  jest  w  bańce  prostopadle  do 
kanału i zamyka j
ą niemal szczelnie. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

56

Woreczek  i  łagiewka  mają na  swoich  powierzchniach 
zagł
ębienia,  zwane  plamką

woreczka  (macula  sacculi), 

umieszczoną w  płaszczyźnie  prawie  pionowej,  i  plamką
łagiewki (macula utriculi) usytuowaną w płaszczyźnie prawie 
poziomej. 

Utworzone  są one  przez  komórki  podporowe  i  komórki
rz
ęsate. 

Plamki 

te 

pokrywa 

błona 

kamyczkowa 

(membrana 

statoconiorum) 

zawierająca  kryształki  fosforanu  i  węglanu 

wapnia, zwane kamyczkami błędnikowymi (statoconia). 

W  błonie  kamyczkowej  zanurzone  są wypustki  komórek
rz
ęsatych.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

57

Pod  wpływem  przyspieszeń kątowych  lub  liniowych  rzęski  komórek 
zmysłowych  w  ba
ńkach  oraz  plamkach  łagiewki  i  woreczka  ulegają
chwilowemu  uginaniu,  czego  następstwem  jest  depolaryzacja  lub 
hiperpolaryzacja komórek rz
ęsatych.

Receptory te reagują również na siłę grawitacji.

Aferentne włókna  nerwowe  otaczające  komórki  zmysłowe  baniek, 
woreczka  i  łagiewki  przewodz
ą

wówczas  impulsy  do  zwoju 

przedsionkowego 

(ganglion

vestibularis) 

dalej 

do 

jąder 

przedsionkowych (nuclei vestibulares).

Natomiast unerwienie eferentne zapewnia  receptorom  hamującą 
kontroluj
ącą

czynność

ze  strony  ośrodkowej  części  układu 

nerwowego.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

58

Narząd  przedsionkowy  ma  bardzo  liczne  połączenia.  Do 
najwa
żniejszych należą

1)  droga  przedsionkowo-móżdżkowa,  biegnąca  z  4  jąder  przedsionkowych 

do  móżdżku,  mająca  istotne  znaczenie  w  zachowaniu  równowagi 
statycznej i kinetycznej ciała człowieka; 

2)  droga  przedsionkowo-rdzeniowa,  przewodząca  impulsy  od  jąder 

przedsionkowych  do  jąder  ruchowych  rdzenia  kręgowego,  oddziałująca 
mi
ędzy innymi na regulację postawy ciała; 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

59

3)  droga  przedsionkowo-podłużna,  którą biegną impulsy  pęczkiem 

przyśrodkowym  podłużnym  do  jąder  ruchowych  zawiadujących 
mi
ęśniami  gałek  ocznych  (nerwy  III,  IV  i  VI),  warunkująca 
wzrokow
ą

kontrolę

położenia  ciała  w  przestrzeni  oraz 

występowanie oczopląsu; 

4)  droga  przedsionkowo-siatkowa,  tworząca  wiele  rozproszonych 

połączeń z różnymi częściami tworu siatkowatego;

5) droga wstępująca do wzgórza i kory mózgowej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

60

Najmniejsze odchylenie osklepka prowadzi natychmiast do pojawienia się
potencjałów czynnościowych typu pobudzenia po jednej, a hamowania po 
drugiej  stronie,  zale
żnie  od  tego,  czy  ruch  odbył się w  kierunku 
przedsionka, czy w kierunku kanału. 

Ma  to  związek  z  rozmieszczeniem  na  górnej  powierzchni  każdej  z 
komórek  zmysłowych  kilkudziesi
ęciu  rzęsek,  zwanych stereocyliami i 
jednej najdłu
ższej usytuowanej z boku, a zwanej kinetocylium. 

Jeżeli  ruch  rzęsek  odbywa  się w  kierunku  do kinetocylium,  to  powstaje 
depolaryzacja i zwi
ększenie częstotliwości potencjałów, jeżeli zaś rzęski są
odchylane  od kinetocylium,  pojawia  się hiperpolaryzacja i  zmniejszenie 
cz
ęstotliwości potencjałów.

background image

11

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

61

W przewodach półkolistych poziomych kinetocylia umiejscowione są
na komórkach od strony łagiewki. 

Natomiast  w  obu  przewodach  półkolistych  pionowych  umieszczone 
s
ą one od strony kanału. 

Powoduje  to  występowanie  pobudzeń

komórek

rzęsatych w 

przewodach  poziomych  i  pionowych  przy  odwrotnym  kierunku 
przepływu 
śródchłonki. 

W  plamkach  woreczka  i  łagiewki  struktura  kierunkowa  ustawień
kinetocyliów komórek rzęsatych jest różna. 

Ustawienie  komórek kinetocyliami ku  sobie  jest  rozłożone  po  obu 
stronach hipotetycznej linii dziel
ącej plamkę na dwie części. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

62

Układ  ten  zapewnia  wielokierunkową polaryzację
tych komórek. 

Możliwość

tej 

wielokierunkowej 

polaryzacji 

powoduje,  że  różne  zmiany  położenia  głowy 
wywołuj
ą

pobudzenie 

komórek 

zmysłowych 

kolejno z różnych części plamki. 

Receptory  łagiewki  reagują na  przyspieszenie 
liniowe  w  płaszczy
źnie  poziomej,  a  woreczka  w 
płaszczy
źnie pionowej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

63

W warunkach fizjologicznych impulsy nerwowe z prawego i lewego 
błędnika 

równoważą

się

wzajemnie 

na 

poziomie 

jąder 

przedsionkowych w pniu mózgu. 

Całkowite  uszkodzenie  jednego  błędnika  powoduje  w  strukturze 
j
ąder  nie tylko zakłócenia wynikające z braku dopływu  impulsów 
pobudzaj
ących,  ale  także  wyzwala  pobudzenia  płynące  z 
przeciwnego zdrowego bł
ędnika. 

Występują

wtedy  zawroty  głowy,  zaburzenia  postawy  i 

równowagi,  które  z  czasem  zmniejszają się i  ustępują całkowicie 
po 2 - 3 miesi
ącach w wyniku kompensacji przedsionkowej. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

64

Istotą

pobudzenia 

komórek 

zmysłowych

rzęsatych

rozmieszczonych 

na 

grzebieniach 

baniek  (cristae  ampullares)  jest  w 
warunkach 

fizjologicznych 

ruch

ś

ródchłonki, 

wyzwolony 

bodźcami 

cieplnymi lub kinetycznymi. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

65

Reakcja na przyspieszenie kątowe

Ruch  doprowadza  podczas  pojawiającego  się
przyspieszenia  do  przepływu

śródchłonki

stronę przeciwną do przyspieszenia. 

Istotą tego  zjawiska  jest  występowanie  momentu 
bezwładno
ści

śródchłonki

stosunku 

do 

obracającego się ciała. 

Podczas  działającego  przyspieszenia  kątowego 
osklepek  jest  tak  długo  odchylony,  jak  długo  to 
przyspieszenie działa. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

66

Jeśli  obroty  dokonywane  są po  ustaniu  przyspieszenia  ze 
stał
ą prędkością kątową, to osklepek po 15—25 s powraca 
do poło
żenia wyjściowego. 

Każdemu  odchyleniu  osklepka  towarzyszy  subiektywne 
odczucie  zawrotu  głowy  oraz  zjawiska  obiektywne,  takie 
jak oczopl
ąs, chwianie się, zbaczanie kończyn lub reakcje 
wegetatywne  (nudno
ści,  wymioty,  zmiany  ciśnienia 
t
ętniczego krwi, pocenie się, bladość) o różnym nasileniu. 

Próg  pobudliwości  na  przyspieszenie  kątowe  wynosi  u 
zdrowych ludzi od 0,3 do 0,8 rad/s

2

.

background image

12

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

67

Podobnie  przedstawia  się mechanizm  pobudzenia  podczas 
przyspieszeń liniowych. 

Statokonia leżące na plamkach woreczka i łagiewki zostają na 
skutek  bezwładno
ści  przemieszczone,  a  rzęski  uginają się 
powstaje pobudzenie komórek rz
ęsatych.

Przemieszczenie  otolitów  następuje  w  kierunku  przeciwnym 

do przyspieszenia, a wynika to z faktu, że ich gęstość względna 
jest trzykrotnie wi
ększa od masy śródchłonki. 

Próg  odczucia  dla  przyspieszeń liniowych  w  kierunku  poziomym 
wynosi u zdrowych ludzi 0,15-0,20 m/s

2

, a w kierunku pionowym 

0,12-0,15 m/s

2

.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

68

Habituacja przedsionkowa

Adaptacja  w  odniesieniu  do  narządów  przedsionkowych  nosi 
nazw
ę tzw. habituacji przedsionkowej.

Jest  to  proces  zmniejszonej  odpowiedzi  receptorów  na 
powtarzaj
ące  się pobudzenia  kinetyczne  czy  cieplne  o  takiej 
samej 

charakterystyce 

bodźca 

odpowiednio 

stałej 

rytmiczności. 

W  zjawiskach  adaptacyjnych  dochodzi  do  zmniejszenia 
odpowiedzi  receptorów  w  wyniku  o
środkowego  hamowania 
przekazywanego przez włókna eferentne. 

Stanowi  to  ważny  mechanizm  obronny  ustroju  przed 
uci
ążliwymi  (męczącymi)  bodźcami,  które  najczęściej  nie 
zawieraj
ą istotnej informacji biologicznej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

69

A. Zmiany

potencjale 

błonowym  komórki rzęsatej
prowadzą

do 

zmian 

uwalnianiu

neurotransmittera

pobudzającego 

synapsie 

pomiędzy  komórką rzęsatą a 
wyrostkiem 

neuronu 

czuciowego 

łączącego 

komórkę rzęsatą z mózgiem. 

Odpowiedź komórki rzęsatej na 
odchylenie rz
ęsek.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

70

B.

Odpowiedź w  sytuacji,  gdy  rzęski 
zostają

odchylone 

kierunku 

najdłuższej  rzęski.  Kolejne  zapisy 
przedstawiają

odchylenie,  zmiany 

potencjału  błonowego  w  komórce
rzęsatej,  potencjały  czynnościowe  w 
neuronie 

czuciowym. 

Każde 

wychylenie 

górę

zapisie 

aktywności 

neuronu 

czuciowego 

wskazuje 

obecność

potencjału 

czynnościowego. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

71

C.

Odpowiedź uzyskana  w  sytuacji, 
gdy rzęski odchylają się w kierunku 
najdłuższej 

rzęski. 

tym 

przypadku 

błonie 

komórki

rzęsatej występuje hiperpolaryzacja i 
spada 

częstość

potencjałów 

czynnościowych 

neuronie 

czuciowym.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

72

Rzęski zwiększają swoją długość, począwszy od jednego 
ko
ńca komórki do drugiego.

Odchylenie  rzęsek  w  kierunku  najdłuższych  rzęsek 

depolaryzuje komórkę rzęsatą, podczas gdy odchylenie 
w  kierunku  przeciwnym  (od  najdłu
ższych  rzęsek)
hiperpolaryzuje komórk
ę

Wielkość depolaryzacji  lub hiperpolaryzacji zależy  od 
wielko
ści odchylenia. 

Komórka  rzęsata tworzy  połączenie  synaptyczne  z 
neuronem czuciowym, daj
ącym projekcję do mózgu.

background image

13

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

73

Podobnie jak inne synapsy, komórka czuciowa 
uwalnia  wi
ęcej neurotransmittera podczas 
depolaryzacji  i  hamuje  jego  uwalnianie  w 
stanie hiperpolaryzacji. 

Częstość

potencjałów 

czynnościowych  w 

neuronie  czuciowym  zwiększa  się,  gdy  rzęski 
odchylaj
ą się w  kierunku depolaryżującym
komórk
ę rzęsatą,  i  zmniejsza  się,  gdy  rzęski 
odchylaj
ą się w kierunku przeciwnym.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

74

A. Jeżeli  zwierzę znajduje 

się

płaszczyźnie 

poziomej, 

otolity 

rozmieszczone 
równomiernie w okolicy 
wierzchołków  komórek
rzesatych. 

Neurony

czuciowe 

narządów 

otolitowych 

po 

obu 

stronach 

wysyłają

potencjały 

czynnościowe z tą samą, 
stałą częstością.

Odpowiedź neuronów czuciowych narządu otolitowego na 
pochylenie u prymitywnego kr
ęgowca.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

75

Tę samą częstość wyładowań obserwuje się
po obu stronach (A). 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

76

B. 

Jeżeli  zwierzę pochyla  się w 

prawo,  otolity  przesuwają się w 
pokazanym na rycinie kierunku. 

Rzęski

komórek 

rzęsatych

odchylają się w  przeciwnym 
kierunku,  w stronę najdłuższej 
rzęski. 

W tym  przypadku  komórki
rzęsate po lewej stronie zostają
zdepolaryzowane,  a  po  stronie 
prawej 

wykazują

hiperpolaryzację. 

Neurony czuciowe  po  stronie 
lewej  wyładowują potencjały 
czynnościowe 

większą

częstością, 

analogiczne 

neurony  po  stronie  prawej  - z 
mniejszą

.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

77

1. Jeżeli głowa  obraca  się w 

lewo,  to  labirynt  obraca  się
również, wywołując przepływ 
endolimfy 

przeciwnym 

kierunku w obrębie kanału. 

Odpowiedź kanałów półkolistych 
na ruch rotacyjny głowy.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

78

2. Przepływ przechyla  osklepek 

w  bańce,  co  z  kolei  odchyla 
rzęski  komórek rzęsatych i 
zmienia  częstość potencjałów 
czynnościowych  w  neuronie 
czuciowym, 

którym 

kontaktuje 

się

komórka

rzęsata.

Odpowiedź kanałów półkolistych 
na ruch rotacyjny głowy.

background image

14

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

79

Lokalizacja jąder 
przedsionkowych w pniu 
mózgu.

A. Widok z boku.

B. Widok z góry.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

80

Obwód neuronalny odruchu przedsionkowo-ocznego.

Obrót głowy w lewo wywołuje ruch gałek ocznych w prawo. Informacja czuciowa 

z  poziomego  kanału  półkolistego  dociera  do  odpowiednich motoneuronow za 

pośrednictwem interneuronów jąder przedsionkowych.

Postawa ciała

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

82

Postawa ciała

Przez  postawę ciała  rozumie  się
ustawienie 

poszczególnych 

segmentów  ciała  względem  siebie
oraz wzgl
ędem wektora siły ciężkości, 
podczas

niewymuszonej 

pozycji 

stojącej. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

83

Utrzymanie równowagi -
morfologia i czynno
ść układów: 



Kostnego,



mięśni szkieletowych,



nerwowego. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

84

Człowiek – istota dwunożna - w pozycji nieruchomej 
stoi podparty na dwóch stopach.

punktu 

widzenia 

mechaniki

utrzymania 

równowagi, układ cechuje niekorzystna konstrukcja 
budowy - ok. 70% masy ciała zlokalizowane jest na 

2

/

3

jego wysokości.

W

komputerowej 

symulacji 

ruchu

człowieka  przyjmuje  się

model  fizyczny  ciała

jako  wahadło  odwrócone,  z  punktem zaczepienia w 
punkcie  podparcia  i  mas
ą uogólnioną a  końcu
wahadła. 

background image

15

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

85

Utrzymanie  takiej  pozycji wymaga  zrównoważenia 
momentów

sił

zewnętrznych,  działających  na 

poszczególne segmenty ciała przez elementy pasywne 
(ko
ści, więzadła,  ścięgna)  oraz  elementy  aktywne 
(mi
ęśnie) aparatu ruchowego człowieka. 

O  zachowaniu  równowagi  w  pozycji  stojącej 
decyduje, mi
ędzy innymi, pole powierzchni podstawy 
oraz wysoko
ść położenia środka masy. 

Powierzchnię pola podstawy wyznaczają brzegi stóp 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

86

Kąt  zawarty  między

rzutem 

środka  masy  na  płaszczyznę
podparcia

oraz  linią

łączącą

środek  masy  ciała  z  brzegiem 
pola

podstawy  nazywany  jest 

kątem stabilności.

Przy  rozkroku  zwiększa się pole 
powierzchni podstawy  i  obni
ża
poło
żenie 

środka

masy, 

co 

poprawia stabilność.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

87

Przez  indywidualną postawę należy
rozumie
ć ustawienie  poszczególnych
odcinków  tułowia

i  kończyn  w 

pozycji  stojącej  oraz  ukształtowanie
ciała. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

88

Najprostszy  system  badania  postawy 
opracowany  został w  1923  roku  na 
Uniwersytecie  Harvard  w  Bostonie. 
Autorami tego systemu byli Lee i Brown.

System

harwardzki 

polega 

na 

porównywaniu  bocznych,  profilowych 
sylwetek  osób  badanych  z  czterema 
wzorcowymi sylwetkami 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

89

Brown  badając  postawę ciała  wyróżnił cztery 
podstawowe wzorce :



"  A"  – postawa  doskonała  – głowa  wprost  nad  klatką
piersiową,  biodrami  i  stopami,  klatka  piersiowa  podana  ku 
przodowi, brzuch płaski, plecy łagodnie wygi
ęte.



"  B"  – postawa  dobra  – głowa  podana  nieco  ku  przodowi, 
klatka piersiowa miej wzniesiona, brzuch nieco wypukły, plecy 
bardziej wygi
ęte. 



"  C"  – postawa  wadliwa  – głowa  wysunięta  przed  klatką
piersiową,  klatka  piersiowa  płaska,  brzuch  wypukły,  plecy 
zgarbione.



" D" – postawa bardzo zła – głowa silnie wysunięta do przodu, 
klatka  piersiowa  bardzo  płaska,  brzuch  zwiotczały,  wisz
ący, 
plecy bardzo zgarbione.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

90

System  harwardzki  pozwala  ocenić postawę
jedynie  w  płaszczyźnie  strzałkowej  i  wiąże  ją 
wielko
ścią

kształtem 

przednio-tylnych 

krzywizn kręgosłupa.



Nie uwzględnia  on  zupełnie  zmian  występujących  w 
płaszczy
źnie czołowej. 



System został opracowany do badań studentów i jego 
wzorce  wytypowano  z  przeci
ętnych  postaw  ludzi  w 
wieku 20-30 lat. 



System  harwardzki  obecnie  posiada  już raczej 
znaczenie historyczne.

background image

16

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

91

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

92

Ocena postawy metodą

sferosomatometryczną

W  Polsce  do  badań postawy  została      opracowana   
metoda sferosomatometryczn
ą (Wolański). 

Metoda  ta  pozwala  przeprowadzać

dokładne 

badania masowe i uzyskiwać ścisłe pomiary. 

Polega  ona  na  równoczesnym  wykorzystaniu  do 
pomiarów  trzech  antropometrów  zmontowanych  na 
specjalnej ramie i statywie.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

93

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

94

Na  podstawie  badań sferosomatometrycznych
Wola
ński  wyróżnił wśród  młodzieży  9  różnych 
typów postaw. 



Postawy  te  podzielił na  trzy  grupy:  kifotyczną (K), 
równowa
żną (R) oraz lordotyczną (L). 



grupie

kifotycznej

wielkość

tyłowygięcia

piersiowego przeważa  nad  wielkością przodowygięcia
l
ędźwiowego, a w grupie lordotycznej jest odwrotnie. 



Grupa  równoważna  wykazuje  zbliżenie  wielkości
tyłowygi
ęcia

piersiowego 

przodowygięcia

lędźwiowego.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

95

Metoda 

sferosomatometryczna

wymaga  odpowiedniej  aparatury 
oraz 

wnikliwych 

żmudnych 

obliczeń



Autor  metody  opracował

również

bardziej  prosty  sposób  badania,  który 
zbli
żony jest do metody harwardzkiej.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

96

W  metodzie  tej  podobnie  jak  w  systemie 
harwardzkim  porównuje  si
ę

profile  osób 

badanych z sylwetkami wzorcowymi.

Sylwetki  wzorcowe  opracowane  zostały  za 

pomocą badań sferosomatometrycznych. 

W  uproszczonej  metodzie  liczba  sylwetek 
wzorcowych  została  zredukowana  do  7  z 
zachowaniem  podziału  na  grupy: kifotyczn
ą
równowa
żną i lordotyczną

background image

17

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

97

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

98

W  zależności  od  przyjętej  postawy 
zmienia  si
ę liczba  aktywnych  zespołów
mi
ęśniowych 

stopień

ich 

zaangażowania.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

99

Na 

rycinie 

przedstawiono

schematycznie 

współdziałanie 

momentów

sił

ciężkości 

momentów  sił

mięśniowych  w 

poszczególnych 

stawach 

sylwetce  typu  A  i  D (klasyfikacja 
Browna).

Zasadnicze  różnice  uwidaczniają
się

przebiegu

rzutu 

na 

płaszczyznę podparcia środków 
mas  kolejno sumowanych cz
ęści 
ciała.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

100



W  postawie  typu  A rzut 
pionowy 
środka  masy  ciała, 
znajduj
ącego 

się

powyżej 

stawów 

biodrowych,

przechodzi  przez oś obrotu, 
za
ś w postawie D znajduje się
z  tyłu względem  osi  obrotu 
tego stawu.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

101



W

postawie 

typu

do 

ustabilizowania

całego 

układu 

muszą

być

zaangażowane 

prostowniki  i zginacze,  zaś 
postawie D wystarczy, 
że do pracy 
ączone

będą

tylko  zginacze 

stawu biodrowego. 



żnica 

kącie 

nachylenia 

miednicy wynosi ok. 15°.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

102

Im bardziej  sylwetka  ciała  będzie  zbliżona  do
postawy  „na  baczność",  tym  mniejszy  jest  udział
elementów 

biernych 

utrzymaniu 

postawy.

Zwiększenie  liczby  pracujących  mięśni  i  wartości
rozwijanych  przez  nie  sił powoduje  wzrost  wydatku 
energetycznego 

na 

utrzymanie 

postawy

„na

baczność" w porównaniu z postawą swobodną.

background image

18

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

103

Ocena poprawności postawy jest szacunkowa.

Duże utrudnienie stanowią chwilowe zmiany postawy ciała 
zwi
ązane  ze  zmęczeniem  fizycznym,  stanem  psychicznym, 
niedyspozycj
ą itp.

Aby  zobiektywizować badania  postawy,  skonstruowano 
specjalne  systemy  pomiarowe,  oparte

na  metodzie 

fotogrametrii komputerowej.

Pozwalają na ocenę ponad  50  parametrów  postawy  w 
trzech płaszczyznach,  wraz  z  mo
żliwością graficznego
przedstawienia wyników. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

104

Alternatywnym  rozwiązaniem  są
skomputeryzowane  urządzenia, w 
których  podstawowym  elementem 
pomiarowym 

są

pantografy, 

wodzące po krzywiznach kręgosłupa

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

105

W  ostatnim  czasie  rozwinęły  się systemy  do pomiaru  sił
reakcji 

podłoż

za 

pomocą

tzw.

platform 

dynamometrycznych.



Służą one,  między innymi,  do  badania  umiejętności  utrzymania 

równowagi ciała. 



Posługując  się

tego  typu  aparaturą

można  zmierzyć wartość

wszystkich  trzech  składowych  siły  reakcji  podłoża  w  chodzie,  biegu i 
wyskoku,  a  tak
że  wartość chwilową wypadkowej  siły  nacisku  na 
podło
że. 



Jeśli  badany  znajduje  się w  postawie stojącej,  to  mierzona  jest 
wypadkowa sił reakcji obu nóg.

Posturografia

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

107

Posturografia

Pojęciem 

posturografia  określa  się cały  zespół metod 

badawczych pozwalających ocenić

jakość kontroli postawy. 

Badania  takie  można  przeprowadzać wieloma  sposobami, 
posługując się różnymi technikami. 

W posturografii statycznej ocenę równowagi przeprowadza się
najczęściej  na  podstawie  analizy  drobnych  mimowolnych 
ruchów środka ciężkości ciała w czasie spokojnego stania. 

Ruchy  te,  nazywane 

wychwianiami (ang.  postural  sway), 

mogą

być

np. 

rejestrowane 

za 

pomocą

systemu 

wideokomputerowego  lub  specjalnej  platformy  rejestrującej 
siły i momenty nacisku stóp na podłoże.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

108

background image

19

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

109

Sygnał środka  nacisku  stóp 
(COP), 

zaznaczony 

na 

wykresie 

cieńszą

linią

oscyluje  wokół pogrubionej 
linii 

reprezentującej 

przemieszczenia 

ś

rodka 

ciężkości ciała (COG). 

żnica 

tych 

dwóch 

sygnałów 

(COP-COG) 

stanowi 

główny 

sygnał

sterujący  odpowiedzialny  za 
utrzymanie 

stabilnej 

postawy. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

110

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Stabilność mechaniczną postawy  stojącej  zapewnia  takie 
uło
żenie  przestrzenne  ciała,  że  rzut  środka  ciężkości  mieści 
si
ę w centrum pola podparcia. 

przypadku 

zakłócenia, 

powodującego 

niewielkie 

przemieszczenie  środka  ciężkości,  równowagę ciała  można 
przywróci
ć, działając niewielką siłą uzyskiwaną przez napięcie 
okre
ślonej grupy mięśni. 

Momenty  sił towarzyszące  niewielkim  odchyleniom  środka 
ci
ężkości  od  położenia  równowagi  są na  tyle  małe,  że  mogą
być

skorygowane 

przez 

słabe 

pobudzenie 

mięśni 

stabilizujących staw skokowy. 

Taka  właśnie  minimalna  aktywność tych  mięśni  pozwala  nam 
w warunkach statycznych utrzyma
ć pionową postawę.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

111

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

W czasie spokojnego stania każda 
aktywno
ść organizmu,  łącznie  z 
oddychaniem, 

biciem 

serca            

krążeniem 

krwi, 

powoduje 

niewielkie  zakłócenia  równowagi 
obserwowane  jako  przypadkowe 
oscylacje  
środka  ciężkości  ciała 
wokół jego normalnego poło
żenia. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

112

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Wychwiania postawy

Drugim  źródłem  niekontrolowanych  przemieszczeń COG 
jest toniczna aktywno
ść mięśni antygrawitacyjnych.



Do  utrzymania pionowej  postawy  ciała  potrzebne  jest  niewielkie, 
lecz stałe napi
ęcie tych mięśni. 



Główne  mięśnie  stabilizujące  staw  skokowy:  płaszczkowaty  i 
piszczelowy  przedni  wykazuj
ą niewielką naprzeminną aktywność
w czasie spokojnego stania. 



Mięśnie  przeznaczone  są do  dynamicznej  aktywności  - przy 
dłu
ższym  wysiłku  izotonicznym  siła  napięcia  mięśniowego 
zaczyna  oscylowa
ć wokół pewnej  wartości  średniej,  co  w 
konsekwencji  prowadzi  do  wzrostu  ruchów  ogólnego  
środka 
ci
ężkośći

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

113

Oprócz  typowej  funkcji  motorycznej  mięśnie  nóg 
uczestniczą w regulacji krążenia krwi. 



Skurcze 

mięśni 

napędzają

system 

zastawek 

ż

ylnych 

przepompowujących krew z kończyn dolnych do serca. 

Dłuższe pozostawanie  w  pozycji stojącej  w całkowitym 
bezruchu  może  spowodować niedokrwienie  mózgu  i 
tym samym doprowadzić do utraty równowagi. 



Nawet  spokojnemu  staniu  towarzyszy  szczątkowa  aktywność
mięśni nasilająca mimowolne ruchy ciała.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

114

Przykład 

przemieszczeń

ś

rodka 

nacisku  stóp  w  czasie  spokojnego 
stania 

osoby 

młodej 

sprawnej 

fizycznie 

(zapis 

pokazujący 

wędrówkę COP  w  dwuwymiarowej 
płaszczyźnie 

podparcia 

posturogram

lub 

statokinezjogram). 

Kierunki 

na 

tej 

płaszczyźnie 

oznacza się literami y, przy czym 

x  (lub  AP)  oznacza  wychwiania  w 
płaszczyźnie  strzałkowej,  a  y  (lub 
ML) 

wychylenia 

boczne 

płaszczyźnie czołowej.

background image

20

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

115

Analiza rozkładu przestrzennego 

punktów statokinezjogramu

Dokładność,  z  jaką utrzymywane 
jest  to  referencyjne  położenie 

ś

rodka 

ciężkości 

czasie 

spokojnego  stania,  jest  czułym 
wskaźnikiem 

jakości 

kontroli 

postawy.

W  badaniach  posturograficznych 
takiej 

informacji 

może 

nam 

dostarczyć

analiza 

rozkładu 

przestrzennego 

punktów 

statokinezjogramu

oraz 

wartość

szczytowa 

takiego 

rozkładu. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

116

Posturografia dynamiczna

Ciało  człowieka  wraz  z  aktywnym 
systemem 

kontroli 

równowagi 

można  traktować

jako  system  z 

określonym wejściem i wyjściem. 

Sygnałem 

wejściowym 

jest 

na 

przykład 

siła 

odpychająca 

wytwarzana 

przez 

kontrolowany 

ruch  ramion,  natomiast  sygnałem 
wyjściowym  są siły  reakcji  podłoża 
wywołane ruchem ramion. 

Platforma  posturograficzna  pozwala 
precyzyjnie  mierzyć poszczególne 
składowe reakcji podłoża.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

117

Analiza charakterystyki sterowania na 

na 

na 

na 

podstawie 

podstawie 

podstawie 

podstawie modeli autoregresji

Analiza charakterystyki sterowania na podstawie modeli 
autoregresji.



U osób z niestabilnością posturalną, np. ludzi w starszym wieku, nie 
można wykonać większości testów dynamicznych bez narażania ich 
na upadek.



Posturogram  statyczny  zawiera  informacje  na  temat  dynamiki 
systemu kontroli równowagi. 



Oceny  dynamicznej  można  dokonać,  zakłócając  równowagę
naszego modelu wirtualnego pacjenta. 



W tym celu komputer generuje impuls zakłócający, który podawany 
jest na wejście układu opisanego modelem autoregresji.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

118

Analiza charakterystyki sterowania na 

na 

na 

na 

podstawie 

podstawie 

podstawie 

podstawie modeli autoregresji

Analiza charakterystyki sterowania na podstawie modeli 
autoregresji.



Najczęściej  stosowanymi  wymuszeniami  są impuls  jednostkowy 
(mówimy  wówczas  o 

charakterystyce  impulsowej)  oraz  skok 

jednostkowy, dający 

charakterystykę skokową



W  odpowiedzi  układu  posturalnego  na  zakłócenie  można  wyróżnić
trzy przypadki: 



tzw. 

aperiodyczny,  charakteryzujący  się ekspotencjalnym  zanikiem 

niezrównoważenia, 



aperiodyczny krytyczny, o znacznie szybszym zaniku, 



oscylacyjny charakteryzujący się oscylacyjnymi zanikami odpowiedzi.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

119

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

120

W  pozycji  stojącej  ciało  człowieka nieustannie
wychyla si
ę w różnych kierunkach. 

dużym

uproszczeniu 

-

pozycji

stojącej  ciało  człowieka  to  wiele

segmentów

ułożonych  jeden  na  drugim,  stanowiących  zbiór
wahadeł

odwróconych, 

znajdujących 

się

równowadze chwiejnej.

Zatem, w tej pozycji nie ma stanu równowagi, można 
jednak mówi
ć o stabilności, tj. o dochodzeniu do stale
traconej równowagi.

Podsumowanie

background image

21

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

121

Przyczyną

odchyleń

są

ruchy 

oddechowe

klatki piersiowej (0,3-0,5 Hz), tremor mięśniowy (7-
14  Hz),  praca  serca  (0,9-1,3  Hz) oraz  ruchy
koryguj
ące utrzymanie postawy (0,05-0,2 Hz).

Aby  rzut  środka  masy  nie  wysunął się poza  obręb
pola podstawy - co oznaczałoby utrat
ę równowagi -
mi
ęśnie 

stopy 

podudzia 

są

odpowiednio

pobudzane, 

co 

powoduje 

korektę

postawy 

człowieka. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

122

Pracy  tych  zespołów  mięśniowych  towarzyszą
zmiany  kątów  stawowych  oraz przemieszczanie  się
wypadkowej siły reakcji podłoża.

Regulacja  postawy  jest  odpowiedzią (z pewnym
opó
źnieniem)  układu nerwowego  na mimowolne
zachwiania ciała człowieka. 

Z  tego  powodu  krzywe  przebiegu  zmian  rzutu 

środka  masy  na  pole

podparcia  oraz  zmian 

położenia wypadkowej siły nacisku na podłoże nie są
identyczne. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

123

Utrzymanie  położenia  i  równowagi  ciała  zależ
głównie  od  współdziałania  zmysłów  równowagi, 
czucia gł
ębokiego i wzroku. 

Receptory zmysłu  równowagi  mieszczą się 
ędniku: w  woreczku,  łagiewce  i  przewodach 
półkolistych.

Woreczek  i  łagiewka  stanowią narząd  równowagi
statycznej,  a  trzy  przewody  półkoliste  narz
ąd
równowagi dynamicznej. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

124

Receptory  zmysłu  czucia  głębokiego  znajdują
się w  mięśniach  i  stawach (proprioreceptory 
mi
ęśniowe, 

stawowe 

ścięgnowe) 

są

kontrolowane  przez  pola  czuciowe  kory
mózgowej.  Informuj
ą one  o  położeniu  kończyn
i stanie napi
ęcia mięśni. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

125

Wzrok dostarcza informacji o położeniu ciała w 
stosunku do otoczenia.

Prawidłowe  współdziałanie  wzroku  i  czucia 
ębokiego  umożliwia  utrzymanie  równowagi 
nawet

przy 

braku 

czynności 

narządu 

przedsionkowego.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

126

Impulsy  ze  wszystkich  proprioreceptorów  trafiają

do 

żdżku. 

Zasadniczą rolą żdżku  jest  koordynacja  pobudliwości 
neuronów  ruchowych rdzenia  kr
ęgowego  za  pośrednictwem 
j
ąder przedsionkowych i tworu siatkowatego. 

Napięcie mięśni  szkieletowych,  utrzymujących  postawę ciała, 
jest stale regulowane. 

Oprócz  koordynacji współdziałania  mięśni  podczas  chodu  i 
utrzymywania  postawy  stoj
ącej,  móżdżek  steruje  także
napi
ęciem 

mięśni 

podczas 

wykonywania 

ruchów

precyzyjnych.

background image

22

Kliniczne testy oceny 

Kliniczne testy oceny 

Kliniczne testy oceny 

Kliniczne testy oceny 
stabilno

stabilno

stabilno

stabilnoś

ś

ś

ści postawy

ci postawy

ci postawy

ci postawy

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

128

Kliniczne testy oceny stabilno

Kliniczne testy oceny stabilno

Kliniczne testy oceny stabilno

Kliniczne testy oceny stabilnoś

ś

ś

ści 

ci 

ci 

ci 

postawy 

postawy 

postawy 

postawy ---- testy funkcjonalne

Testy  funkcjonalne  pozwalają na  określenie  stanu  systemu  kontroli  równowagi  i 
ewentualnych zmian spowodowanych działaniami terapeutycznymi. 

Proste  zadania  ruchowe,  których  wykonanie  ocenia  terapeuta  w  skali  3- 5-
stopniowej.



Np.  ocena  mobilności  (ang.  Performance-OrientedAssessmentofMobility,  POAM)  oraz  test 
Tinnettiego.  Obydwa  testy  zostały  opracowane  w  celu  funkcjonalnej  oceny  równowagi  u 
osób w starszym wieku. 



Test Tinnettiego składa się z zadań ruchowych, których wykonanie punktowane jest w skali 
trzystopniowej 0-2. 



Wynik oceny nazywa się wskaźnikiem mobilności Tinnettiego.



Stosujemy  próby,  jak  wstawanie  z  krzesła,  obrót  o  360  stopni,  reakcja  posturalna  na  popychanie 

przez słaby nacisk na mostek pacjenta. 



Oceniana jest również stabilność lokomocyjna pacjenta.



Zaletą testów  Tinnettiego  jest  duża,  sięgająca  aż 85%  zgodność wyników  w  przypadku 
żnych  osób  oceniających.  Pozwala  ona  wykryć u  badanych  pacjentów  skłonność do 
upadku z prawdopodobie
ństwem 93%.

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

129

PERFORMANCE-ORIENTED MOBILITY 

ASSESSMENT:

TINETTI BALANCE TEST

Highest possible score = 16/16
1. Sitting balance

0

Leans or slides in chair

1

Steady, safe

2. Arises

0

Unable without help

1

Able, uses arms to help

2

Able without using arms

3. Attempts to arise

0

Unable without help

1

Able, requires more than 1 attempt

2

Able to rise, 1 attempt

4. Immediate standing balance (first 5 seconds)

0

Unsteady (staggers, moves feet, trunk sway)

1

Steady but uses walker or other support

2

Steady without walker or other support

5. Standing balance

0

Unsteady

1

Steady but wide stance (medial heels more than 4 inches apart) and uses cane or other 

support

2

Steady without walker or other support

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

130

6. Nudged (subject at maximum position with feet as close together as 

possible; examiner pushes lightly on subject's sternum with palm of 

hand three times)

Begins to fall

1

Staggers, grabs, catches self

2

Steady

7. Eyes closed

0

Unsteady

1

Steady

8. Turning 360 degrees

0

Continuous steps

1

Discontinuous steps

2

Unsteady steps (grabs, staggers)

9. Sitting down

0

Unsafe (misjudges distance, falls into chair)

1

Uses arms or not a smooth motion

2

Safe, smooth motion

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

131

Funkcjonalna  Skala  Równowagi  Berga  (ang.  Berg  Functional 
Balance Scal
ę, BFBS). 



Skala Berga składa się z 14 zadań ocenianych w skali 5-stopniowej. 



W jej skład w większości  wchodzą podobne testy jak stosowane przez 
Tinnettiego,  poszerzone  o  ocen
ę

zasięgu  funkcjonalnego  (test 

Duncana),  podnoszenie  drobnych  przedmiotów  z  podłogi,  zwroty 
głowy, wchodzenie na stopie
ń, stanie na jednej nodze. 



Skala  Berga  ma  jeszcze  wyższy  stopień zgodności  (98%  zgodności 
wyniku testu mi
ędzy różnymi osobami oceniającymi). 



Ma  niższą czułość,  pozwala  w  53%  wykryć pacjentów  z  tendencją do 
upadku. 



Ma  wysoką specyficzność sięgającą 96%  w  przewidywaniu,  kto  nie 
upadnie.

Kliniczne testy oceny stabilno

Kliniczne testy oceny stabilno

Kliniczne testy oceny stabilno

Kliniczne testy oceny stabilnoś

ś

ś

ści 

ci 

ci 

ci 

postawy 

postawy 

postawy 

postawy ---- testy funkcjonalne

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

132

TABLE 3 BERG FUNCTIONAL BALANCE SCALE
Highest possible score = 56/56
1. ______ Sit unsupported

4

able to sit safely and securely for 2 minutes

3

able to sit 2 minutes with supervision

2

able to sit for 30 seconds

1

able to sit for 10 seconds

0

unable to sit unsupported

2. _____ Sit to stand

4

able to stand, no hands, stabilize independently

3

able to stand independently using hands

2

able to stand using hands more than 1 try

1

minimal assist to stand or stabilize

0

moderate to maximum assist

3. _____ Stand unsupported

4

able to stand safely for 2 minutes

3

able to stand 2 minutes with supervision

2

able to stand 30 seconds unsupported

1

able to stand 30 seconds after several tries

0

unable to stand 30 seconds unassisted

4. _____ Stand eyes closed

4

able to stand safely for 10 seconds

3

able to stand 10 seconds with supervision

2

able to stand for 3 seconds

1

able to stand for less than 3 seconds

0

needs help to keep from falling

5. _____ Stand with feet together

4

able to place feet together and stand for 1 minute

3

able to place feet together and stand 1 minute with supervision

2

able to place feet together and stand for 30 seconds

1

needs help to attain position but can hold for seconds

0

can't perform

6. _____ Forward reach (Arm at 90 degrees)( ____ number of inches)

4

can reach forward confidently >10 inches

3

can reach forward safely >5 inches

2

can reach forward safely >2 inches

1

can reach forward but needs supervision

0

needs help to keep from falling

background image

23

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

133

7. _____ Retrieve object from floor

4

able to pick up an object and stand safely and easily

3

picks up object but needs supervision

2

unable to retrieve, but within 1-2" and maintains balance

1

unable to retrieve, needs supervision while trying

0

can't perform

8. _____ Turn to look behind left and right shoulders

4

looks behind both sides, good weight shift

3

looks behind one side only

2

turns sideways only, but maintains balance

1

needs supervision when turning

0

needs assistance to keep from falling

9. _____ Turn 360 degrees

4

able to turn 360 safely in <4 seconds, either direction

3

able to turn 360 safely in <4 seconds, one direction only

2

able to turn 360 safely but >4 seconds

1

needs close supervision or verbal cueing

0

can't perform

10. _____ Alternating stool touch

4

safely completes 8 steps in <20 seconds

3

safely completes 8 steps in >20 seconds

2

safely completes 4 steps

1

completes 2 steps, needs supervision or minimal assist

0

can't perform

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

134

11._____ Heel/toe stance

4

able to independently place feet in tandem, hold 30 seconds

3

able to get one foot in front of the other, hold 30 seconds

2

able to take small step independently, hold 30 seconds

1

needs help to place feet, holds for 15 seconds

0

can't perform

12._____ Stand on one foot

4

able to lift one leg and hold >10 seconds

3

able to lift one leg and hold 5-10 seconds

2

able to lift one leg and hold for 3-5 seconds

1

able to lift leg but can't hold for 3 seconds

0

can't perform

13._____ Stand to sit

4

sits safely with minimal or no use of hands

3

controls descent with use of hands

2

uses back of legs against chair to control descent

1

sits independently but has uncontrolled descent

0

needs assistance to sit

14._____ Transfers

4

able to transfer safely with minor use of hands

3

able to transfer safely, must use hands

2

able to transfer with verbal cues or supervision

1

one person to assist

0

two person assist

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

135

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilnoś

ś

ś

ści postawy u 

ci postawy u 

ci postawy u 

ci postawy u 

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

Niewydolność

dostępnych  mechanizmów 

kompensacyjnych,  jak  to  ma  miejsce  w 
źnej 

starości, 

powoduje 

gwałtowny 

spadek stabilności postawy.

Głównym 

objawem 

niestabilności 

są

zaburzenia równowagi, powodujące upadki. 

Upadki  te  mogą powodować znaczne  urazy 
ciała, a nawet 
śmierć

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

136

Niestabilność posturalna  występuje  u  około 
14% osób od 50. do 60. roku 
życia, w  kolejnej 
dekadzie  
życia  prawdopodobieństwo  upadku 
wzrasta  
średnio  do  22%,  a  w  grupie 
osiemdziesi
ęciolatków  problem  ten  dotyczy 
ju
ż ponad jednej trzeciej liczby osób.

Starsze kobiety upadają 1,3 - 2,2 raza częściej 
ni
ż mężczyźni

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilnoś

ś

ś

ści postawy u 

ci postawy u 

ci postawy u 

ci postawy u 

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

137

Większość upadków  u  osób  starszych  występuje  w 
czasie lokomocji. 



W takich  warunkach  przeważają upadki  w  kierunki  do  przodu 
(60% 

wszystkich 

upadków), 

powodujące 

najczęściej 

uszkodzenia górnych kończyn. 



Prawdopodobieństwo  upadku  do  tyłu  lub  na  boki  jest 
podobne i wynosi dla ka
żdego kierunku około 20%. 



Mężczyźni  częstej  upadają

w  wyniku  poślizgnięcia  się

(zazwyczaj upadek na bok). 



Wśród  starszych  kobiet  przeważają upadki  spowodowane 
potkni
ęciem się i w konsekwencji upadają one do przodu. 

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilno

Zaburzenia stabilnoś

ś

ś

ści postawy u 

ci postawy u 

ci postawy u 

ci postawy u 

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

ludzi w starszym wieku

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

138

Upadki

5%  upadków  kończy  się złamaniem,  ale  około  87%  złamań 
osób starszych spowodowanych jest upadkiem. 

Prawdopodobieństwo  upadku  zakończonego  śmiercią jest  w 
grupie  ludzi  starszych  (>65  lat)  siedmiokrotnie  wy
ższe  niż 
osób w młodym wieku. 

Złamania  dotyczą

zazwyczaj  kończyn  górnych,  stawu 

biodrowego, żeber i kręgosłupa.

U  kobiet  połowa,  a  u  mężczyzn  jedna  trzecia  urazów 
zwi
ązanych  z  upadkiem  dotyczy  złamań kończyny  górnej, 
natomiast prawdopodobie
ństwo urazów biodra wynosi 18%  u 
kobiet i 24% u m
ężczyzn.

background image

24

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

139

Upadki – ocena ryzyka

Rubenstein; Powers & MacLean.  (2001).  Quality indicators for the management and prevention of falls and mobility 
problems in vulnerable elders.  Annals of Internal Medicine

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

140

Upadki – czynniki ryzyka

Fizykalne



Wiek (>65 roku zycia)



Zaburzenia poznawcze



Zaburzenia widzenia



Osłabienie siły mięśniowej



Zaburzenia chodu, równowagi



Historia poprzednich upadków

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

141

Medyczne



Polipragmazja



Niedociśnienie ortostatyczne (dotyczy 5 % 
osób powy
żej 70 lat i 10 % powyżej 80)



Przebyty udar mózgowy, zawał mięśnia 
sercowego



Choroba Parkinsona



Choroby stawów



Osteoporoza



Zaburzenia psychiatryczne



Zaburzenia urologiczne

Upadki – czynniki ryzyka

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

142

Risk Factors

Ś

rodowiskowe



Oświetlenie



Lużne dywaniki, chodniki



Łóżka, toalety itp. bez poręczy 



Posadzki, schody



Przeszkody

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

143

Upadki

Wielkość i rodzaj urazu związanego z 
upadkiem wyznaczaj
ą dwie grupy 
czynników. 



siła i związane z nią momenty podczas 
uderzenia o ziemi
ę



wytrzymałość tkanek na przeciążenia 
spowodowane upadkiem 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

144

Upadki

Upadek - dwie fazy: 

1.

przeduderzeniowa, 

zwana 

też

fazą

zstępującą

2.

zderzenie. 

background image

25

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

145

Upadki

Pierwsza  - przeduderzeniowa - jest  stosunkowo 
długa,  trwa około 0,7-1 sekundy. 

W fazie zderzenia z ziemią maksymalne przeciążenie 
tkanek  pojawia  si
ę z  opóźnieniem  wynoszącym  od 
pojedynczych do kilkudziesi
ęciu milisekund. 

Trwająca 

dłużej 

faza 

zstępująca

determinuje 

odpowiedź

nerwowo-mięśniową,  a  tym  samym 

właściwości 

biomechaniczne 

(sztywność

tłumienie) układu ruchowego w momencie zderzenia 
z podło
żem. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

146

Podczas  kontrolowanego  upadku  do  przodu  na 
wyprostowane ko
ńczyny górne, obciążenie każdej z nich 
jest rz
ędu 1800 N. 

Maksymalną wartość osiąga siła zderzenia po 10-20 ms, 
a  całkowity  czas  niezb
ędny  do  zamortyzowania 
zderzenia mie
ści się w granicach 200-300 ms. 



Tak  wielkie  przeciążenie  mechaniczne  może  spowodować
złamanie kości przedramienia. 



Stwierdzono,  że  u  kobiet  przeciążenia  w  granicach  1580-3180  N 
wystarczaj
ą do złamania kości promieniowej przedramienia. 



U  mężczyzn  wartość przeciążeń powodujących  zła-manie  jest 
znacznie wi
ększa i wynosi 2370-3770 N. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

147

Upadki

Maksymalna  siła  zderzenia,  a  tym  samym  jej 
skutki,  zale
żą

między  innymi  od  twardości 

podłoża,  objętości  tkanki  miękkiej  w  obszarze 
zderzenia oraz kinematyki ciała. 

Nauczenie  pacjenta,  jak  zachować się w  czasie 
upadku  pozwala  mu  na  znaczne  zredukowanie 
maksymalnego  przeci
ążenia,  a  tym  samym  moż
zmniejszy
ć

prawdopodobieństwo 

złamania 

kończyny górnej. 

05/05/2007

Biomechanika wykład 7

148

Upadki

Wraz  z  wiekiem  pojawiają się zmiany  w  organizmie 
człowieka powoduj
ące, że wytrzymałość narządu ruchu 
na impulsowe przeci
ążenia maleje.

Zmienia się zarówno kształt kości, jak i gęstość tkanki 
kostnej  -

wyniku  tych  zmian  podatność kości  na 

złamania wzrasta dwukrotnie. 

Upadki,  nawet  te  które  nie  powodują znacznych 
obra
żeń ciała, wywołują u pacjentów długotrwałe stany 
l
ękowe rzutujące na ich dalszą aktywność życiową

Zaburzenia 

równowagi 

są

ważnym 

problemem 

społecznym.