BIOMECHANIKA

1. Biomechanika - jest nauką o ruchu organizmów żywych, a w szczególności człowieka, oraz o obciążeniu, skutkach i mechanice wywołującej te skutki. Biomechanika wykorzystuje prawa mechaniki, ponadto opiera się na biologii i medycynie. Obejmuje ona tymi zagadnieniami postawę ciała, badanie ruchu, właściwości biochemiczne tkanki. Zainteresowanie biomechaniką wzrosło w ostatnich kilku latach. Związane to było z rozwojem chirurgii i ortopedii - w szczególności chodzi tutaj o różnego rodzaju implanty, które mają na celu przywrócenie funkcji określonego narządu. Ostatnio prowadzi się badania nad przyczynami zaburzeń funkcjonalnych układu kostno-stawowego bowiem okazało się, że wiele niepewności związanych jest z obciążeniem.

2. Układ ruchu:

• kostno - stawowy

• mięśniowy

3. Układ nerwowy:

• układ sterowania ruchami

• bodźce ruchowe są przesyłane do mięśni szkieletowych

• są one źródłem sił dla ruchów w stawach

• kości i mięśnie stanowią układ dźwigniowy, który w mechanice odpowiada układowi dźwigowemu i sprężynowemu

• mięśnie wyzwalają czynną siłę podczas skurczu, dlatego też wykonanie każdego ruchu związane jest z działaniem dwóch układów mięśni - zginaczy i prostowników (działają one antagonistycznie)

4. Właściwości mechaniczne tkanki:

• na stronę chemiczną kości składa się część organiczna - stanowi ona 30% suchej masy oraz część mineralna - stanowi 70% masy suchej

• 90-96% naszego organizmu stanowi kolagen

• pozostałą część stanowi woda i inne białka

• część mineralną tworzą hydroksyfosforany wapnia oraz domieszki fluoru, potasu i sodu

• kość ma beleczkową strukturę

• wyraźnie widać to w części gąbczastej

• struktura ta sprawia, że kość ma odpowiednie właściwości i ortotropową symetrię

• rozkład beleczek kostnych charakteryzuje struktura architektoniczna

• beleczki kostne odgrywają rolę łuków, słupów i dźwigni, które są podstawą działania w mechanice

• przez to łącznie z rurową konstrukcją kość zyskuje na oszczędności materiału i lekkości konstrukcji nie tracąc przy tym wytrzymałości

• składowe kośćca jako bierne narządy ruchu wykonywane przez mięśnie z punktu widzenia mechaniki można porównać do dźwigni

5. Fizyczno - mechaniczne właściwości mięśni:

a) sprężystość:

• każdy żywy mięsień jest sprężysty

• daje się rozciągać i szybko powraca do stanu spoczynkowego

• sprężystość zmienia się w ciągu pracy mięśnia

b) napięcie:

• każde żywe włókno mięśniowe wykonuje nieznany stan napięcia

• to napięcie nie podlega naszej woli i znajduje się pod wpływem AUN

• napięcie to wpływa na ustalanie stawów w czasie spoczynku i na postawę ciała

c) skurcz:

• włókna mięśniowe reagują na różnorodne bodźce skracaniem się na skutek skurczu

• zdolność skracania się mięśni pozwala na zmniejszenie się długości spoczynkowej do połowy

• podczas pracy mięsień działa jak pompa ssąca

• w tym stanie przez mięsień przechodzi prąd krwi - doprowadza on potrzebny do pracy tlen i glikogen

• tylko część energii mięśnia przemienia się w pracę mechaniczną - druga część wyzwala się w postaci ciepła

• ta wewnętrzna praca mięśnia stanowi źródło ciepła w ustroju

• dynamiczna praca mięśnia zachodzi wówczas, gdy obie powierzchnie przyczepów mięśni zbliżają się do siebie, natomiast praca statyczna występuje wtedy, gdy oba przyczepione mięśnie pozostają w tej samej odległości

• mięsień pracuje statycznie przy ustalaniu stawów

6. Rozkład sił i natężeń w dźwigni kostno-mięśniowej:

A B

a b

F - siła

R C

punkt podparcia