ŁAŃCUCH BIOKINEMATYCZNY OTWARTY I ZAMKNIĘTY \(definicja, [tryb zgodności]

Pojęcie łańcucha kinematycznego wprowadził w 1875 roku

rca wsp

łczesnej kinematyki maszyn, Franciszek

Reuleux opisał go, Ŝe łańcuch kinematyczny jest zwykle

zamkniętym systemem ogniw połączonych razem w taki

spos

b, Ŝe ruch jednego ogniwa przy ustabilizowaniu

innego powoduje ruch pozostałych ogniw w

przewidywalny spos

Natomiast pojęcie łańcucha kinematycznego wprowadził

do kinezjologii człowieka Steindler w 1955 roku. Według

niego łańcuch kinematyczny

–

to kombinacja kilku kolejno

rozmieszczonych staw

w stanowiących kompleksowy

układ ruchowy. Podzielił on łańcuchy kinematyczne na

otwarte i zamknięte. To sp

jny zesp

ł człon

połączonych w pary biokinematyczne.

Trochę biomechaniki

•

Para kinematyczna

–

to ruchome połączenie

ch lub więcej człon

w wzajemnie

ograniczających ich ruchy względne.

•

Człon

- to sztywny element ciała ludzkiego w

postaci kości

•

Ruchliwość łańcucha kinematycznego

- to

określona liczba stopni swobody tego łańcucha
względem podstawy, kt

rą jest człon stanowiący

nieruchomy układ odniesienia np. dla kończyny
dolnej

–

miednica; a dla kończyny g

rnej

–

łopatka.

•

Liczba stopni swobody ciała sztywnego

nazywamy liczbę niezaleŜnych wsp

łrzędnych

określających jednoznacznie jego połoŜenie w
przestrzeni względem wybranego układu
odniesienia. Swobodny człon zawieszony w
przestrzeni posiada 6 stopni swobody ruchu :
trzy ruchu postępowego wzdłuŜ osi x,y,z i trzy
ruchu obrotowego względem teŜ osi x,y,z.

•

Stopień swobody

–

to niezaleŜny ruch względem

człon

w w stawie.

Staw ramienny -

swobody ruchu

Staw łokciowy -

swobody ruchu

Staw promieniowo-łokciowy -

swobody ruchu

Stawy nadgarstka -

swobody ruchu

Staw śródręczno-paliczkowy kciuka -

swobody ruchu

Stawy śródręczno-paliczkowe palców II-V -

swobody ruchu

Staw międzypaliczkowy kciuka -

swobody ruchu

Stawy międzypaliczkowe palców II-V-

swobody ruchu

Kończyna dolna

Staw biodrowy

- 3

swobody ruchu

Staw biodrowy

- 3

swobody ruchu

Staw kolanowy -

swobody ruchu

Staw skokowo-goleniowy -

swobody ruchu

Staw skokowo-piętowy -

swobody ruchu

Staw skokowo-sześcienny -

swobody ruchu

Staw skokowo-łódkowaty -

swobody ruchu

Staw śródstopno-palcowy palucha -

swobody ruchu

Staw międzypaliczkowy palucha -

swobody ruchu

Stawy śródstopno-palcowe palców II-V -

swobody ruchu

Stawy międzypaliczkowe palców II-V-

swobody ruchu

Układy stawowe , zwane łańcuchami biokinematycznymi, tworzą

w narządzie ruchu pięć łańcuch

w stawowych: jeden szyjno-

tułowiowy i cztery kończynowe

ŁAŃCUCH SZYJNO-TUŁOWIOWY

–

jest utworzony przez

stawy szczytowo-potyliczne, szczytowo-obrotowe, oraz połączenia

międzykręgowe odcinka szyjnego, piersiowego i lędźwiowego; aŜ

do staw

w lędźwiowo-krzyŜowych

ŁAŃCUCH KOŃCZYNY G

RNEJ

–

tworzą stawy:

ŁAŃCUCH KOŃCZYNY G

RNEJ

–

tworzą stawy:

obojczykowo-mostkowy, obojczykowo-barkowy, ramienny,

łokciowy, promieniowo-łokciowy, oraz stawy nadgarstka ułoŜone

w postaci trzech pięter, stawy śr

dręczno-palcowe,

międzypaliczkowe.

ŁAŃCUCH KOŃCZYNY DOLNEJ

–

rozpoczyna się stawem

krzyŜowo-biodrowym, następnie biegnie staw biodrowy,

kolanowy, skokowe i kończy się stawami międzypaliczkowymi

stopy

Ciało człowieka składa się gł

wnie z otwartych

łańcuch

w kinematycznych, poniewaŜ ogniwa

końcowe, czyli stopa i ręka pozostają wolne.

MoŜna r

wnieŜ wyodrębnić w ciele człowieka dwa

zamknięte łańcuchy. Jednym z nich jest klatka

piersiowa i wszystkie jej struktury ruchowe

zaangaŜowane w proces oddychania.

ruchy Ŝeber wymuszają określone ruchy mostka i

kręgosłupa piersiowego i r

wnieŜ odwrotnie

wymienia się 56 staw

w sprzęŜonych, kt

wsp

łdziałają przy ruchach całej klatki piersiowej

Drugim takim łańcuchem jest miednica, gdzie

niewielka ruchomość w stawach krzyŜowo-biodrowych

powoduje przy ruchu w jednym z tych staw

określony ruch drugiego.

Struktura szkieletu człowieka

•

Na rysunku przedstawiono schemat strukturalny
biernego układu ruchu człowieka, potraktowanego
jako łańcuch biokinematyczny. Składa się on

•

143 par kinematycznych o ruchliwości:

•

°°°°

swobody, czyli III klasy ( 29 par)

•

°°°°

swobody, czyli IV klasy ( 33 pary)

•

°°°°

swobody, czyli V klasy ( 81 par)

•

Struktura ta uwzględnia wszystkie stawy
występujące w układzie ruchu człowieka, spełniające
następujące warunki:

•

–

za ruchowe połączenie człon

w uwaŜa się

takie, w kt

rym między członami występuje stale

takie, w kt

rym między członami występuje stale

przynajmniej jeden punkt styku

•

–

zakres ruchu człon

w względem siebie

wynosi, co najmniej 5

°°°°

kątowych

•

III

–

zakres ruchu postępowego człon

względem siebie nie mniejszy niŜ 3 mm

•

Analiza własności ruchowych staw

w człowieka,

przeprowadzona z punktu widzenia wyŜej
wymienionych kryteri

w, pozwala stwierdzić, Ŝe:

•

w układzie ruchu człowieka brakuje staw

spełniających warunek III, co oznacza, Ŝe ruchy
części ciała w stawach nie zawierają składowych
postępowych, zatem ich ruchliwość, wynikająca z
wyłącznie z ruch

w obrotowych nie moŜe

przekraczać 3 stopni swobody

Stawy w układzie ruchu człowieka tworzą obrotowe pary, zatem ich ruchomość moŜe wynosić

najwyŜej trzy stopnie swobody, podczas gdy za maksymalną liczbę uwaŜa się 6 stopni swobody.

Ruchomością łańcucha kinematycznego nazywamy, więc liczbę stopni swobody człon

ruchomych łańcucha, względem nieruchomej podstawy, za kt

rą uwaŜa się jeden dowolnie

wybrany człon

Liczbę stopni swobody moŜemy obliczyć według następującego wzoru

( dotyczy par klasy od 3 do 5)

W = 6n -

ΣΣΣΣ

Pi x i

gdzie:

–

ruchomość łańcucha kinematycznego

–

liczba ruchomych człon

w bez podstawy

–

klasa pary kinematycznej

–

liczba par i-tej klasy

Dodatkowo naleŜy stwierdzić, Ŝe nie wszystkie połączenia kości uznawane są za pary

kinematyczne. MoŜna wymienić tu połączenia za pomocą więzozrost

w i chrząstkozrost

w, a

takŜe stawy p

łścisłe, kt

re nie są uznawane za pary kinematyczne.

Ruchomość staw

w jest związana z typem jego budowy oraz kształtem powierzchni stawowych

Kończyna g

rna człowieka składa się z:

•

22 człon

w ruchomych

( względem

łopatki) tworzących 22 pary o ruchliwości
3 stopni swobody ( jedna para III klasy)

•

2 stopnie swobody ( sześć par klasy IV)

•

1 stopień swobody ( 15 par klasy V)

•

Ruchomość kończyny g

rnej wynosi,

zatem

: ( według wzoru)

W = 6x22

–

( 3x1+4x6+5x15)=132-

W = 6x22

–

( 3x1+4x6+5x15)=132-

(3+24+75)=132-102=

30stopni swobody

•

W podobny spos

b moŜemy obliczyć

ruchliwość całego układu ruchu
człowieka

, kt

ra względem czaszki (

traktowanej jako podstawa) wynosi:

W=6x144-(3x29+4x33+5x81)=864-

(87+132+405)=864-624=

240 stopni

swobody

Ćwiczenia w otwartych łańcuchach

kinematycznych

•

Ćwiczenia te są najczęściej do tej
pory stosowanym środkiem
terapeutycznym, stanowią
specyficzne, efektywne i izolowane
ćwiczenie pojedynczych grup
mięśniowych, odtwarzając
pojedyncze wzorce ruchowe i
charakteryzują się zwiększeniem

charakteryzują się zwiększeniem
komponenty sił ścinających w
stosunku do kompresujących.

•

W mniejszym stopniu stymulują
one priopriocepcję, przede
wszystkim aktywizuja mięśnie
antagonistyczne i synergistyczne i
nie są odpowiednie do treningu
czynności dnia codziennego i
aktywności sportowej

Ćwiczenia w zamkniętych łańcuchach

kinematycznych

•

Na przestrzeni kilku ostatnich lat ćwiczenia te
stały się jednym z podstawowych i najbardziej
popularnych środk

w terapeutycznych, poniewaŜ

angaŜują duŜe zespoły dynamiczne, odtwarzają
najbardziej funkcjonalny wzorzec ruchowy i
charakteryzują się zwiększeniem komponenty siły
kompresujących w stosunku do ścinających

•

Część z tych ćwiczeń zapewnia lepszą stabilizację
staw

w poprzez uaktywnienie zespoł

w mięśni

otaczających dany staw

•

Ćwiczenia te zapewniają r

wnieŜ lepszą

dynamiczną stabilizację-pripriorecepcję,
aktywizują jednocześnie mięśnie agonistyczne,
synergistyczne i antagonistyczne.

•

Są takŜe bezpieczniejsze od niekt

rych ćwiczeń w

otwartych łańcuchach kinematycznych

•

Istotną zaletą ćwiczeń w zamkniętych łańcuchach
kinematycznych jest to, Ŝe poprzez działanie
wielostawowe i angaŜowanie większej grupy
mięśni w duŜym stopniu poprawiają one