13,901 matches
-
sunt clasificate în două categorii generale: materiale și structurale. Din punct de vedere material, ligamentele se împart în: -ligamente capsulare; -ligamente tendinoase, rezultate prin transformarea unor tendoane (exemplu, ligamentul patelar al genunchiului); -ligamente musculare, care provin prin atrofierea unor fascicule musculare; -ligamente fibrozate. Din punct de vedere structural, toate ligamentele sunt rezistente și inextensibile. În același timp, ele sunt suficient de flexibile încât să nu împiedice executarea mișcărilor fiziologice. Rigiditatea ligamentelor variază neliniar cu forța, așa cum se observă în figura 2
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
spontane (patologice) apar ca urmare a unor defecte structurale ale articulației, datorate unor boli distructive. Este cazul șoldului luxat care complică o artrită, a articulațiilor interfalangiene sau coloanei. Luxațiile voluntare implică deplasarea voluntară a unei extremități articulare printr-o contracție musculară voluntară. Deplasarea poate urma direcții diferite. Pe lângă laxitatea ligamentară, în etimologia luxațiilor voluntare este incriminată și o modificare nevrotică a personalității. Entorsa reprezintă acel traumatism care produce modificări mecanice la nivel articular, cu substrat anatomopatologic, cu implicații vasculonervoase asupra capsulei
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
-întindere ligamentară; -ruptură parțială a capsulei sau a ligamentelor; -ruptură totală ligamentară sau smulgerea inserției osoase. Din punct de vedere biomecanic, deficitul funcțional al unui ligament poate fi compensat, până la o anumită limită, prin creșterea solicitării celorlalte elemente capsulo-ligamentare și musculare, fără ca stabilitatea articulației să fie afectată. La nivelul articulației gleznei, întrucât în stabilitatea acestei articulații rolul funcțional fundamental îl au mușchii, entorsele sunt cele mai frecvente și această leziune predomină la nivelul fasciculelor ligamentelor peroneo-astragalian anterior și peroneo-calcanean. Din punct
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
mișcării, sunt relevate legăturile dintre anumite mărimi antropometrice și parametrii mișcării etc.; - modelele dinamice, care încearcă să exprime matematic corelația dintre mișcările corpului uman și sistemul fizic de încărcări ce se exercită asupra corpului, pornind de la încărcările interne, precum forțele musculare, rezistențele ligamentare etc., terminând cu încărcările externe, precum efectul gravitației, a rezistențelor externe etc.; datorită complexității fenomenelor biologice și gradul de precizie pentru modelele dinamice este relativ scăzut, ele răspunzând doar unor anumite cerințe bine precizate. Modelele experimentale găsite în
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
de libertate, iar funcția articulației genunchiului a fost înlocuită printr-o lungime variabilă a gambei. Mc Mahon [93] a studiat principiile energetice și mecanice ale mersului și alergării folosind informații provenind de la traductori de forță așezați pe podea. Înregistrările activității musculare au arătat că mușchii sunt în principali activi în timpul fazei de dublu suport. În timpul balansului a considerat piciorul ca un pendul. Pentru cercetările sale, a folosit teoria mersului balistic, care consideră drept model structural două pendule, dintre care unul este
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
cercetările sale, a folosit teoria mersului balistic, care consideră drept model structural două pendule, dintre care unul este așezat invers (figura 2.33). Modelele cu mai multe segmente masive au permis aplicarea articulațiilor interioare și prin aceasta, introducerea elementelor active musculare care să permită schimbarea poziției segmentelor unele în raport cu altele. Hemani și colaboratorii săi au folosit în egală măsură modele structurale multisegment plane, pentru a studia controlul posturii în prezența diferitelor tipuri de restricții. Ei au simulat mișcări simple, precum balansul
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
nivelul pieptului. Fiecare segment este legat de următorul print-o singură articulație de rotație așa cum se observă în figura 2.37. Pentru o mai bună apropiere de realitatea mișcării corpului uman, modelele structurale trebuie să aibă înglobate și lanțuri motoare musculare. Astfel, Handra-Luca și Brișan propun, în [65], modele structurale spațiale complexe în care se ține cont de principalele grupe musculare care pun în funcție locomoția membrului inferior. În figura 2.38 este reprezentat un model structural al membrului inferior[67
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
37. Pentru o mai bună apropiere de realitatea mișcării corpului uman, modelele structurale trebuie să aibă înglobate și lanțuri motoare musculare. Astfel, Handra-Luca și Brișan propun, în [65], modele structurale spațiale complexe în care se ține cont de principalele grupe musculare care pun în funcție locomoția membrului inferior. În figura 2.38 este reprezentat un model structural al membrului inferior[67], format din 4 elememte (coxal, femur, tibie și picior) considerate a fi asimilate mecanismelor paralele, în care apar și grupele
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
care pun în funcție locomoția membrului inferior. În figura 2.38 este reprezentat un model structural al membrului inferior[67], format din 4 elememte (coxal, femur, tibie și picior) considerate a fi asimilate mecanismelor paralele, în care apar și grupele musculare, într-un număr mai mic, reprezentate prin cuple de translație. Pentru articulația gleznei, considerată separat, reprezentată în figura 2.39, au fost avute în vedere două grade de libertate, date de articulația propriu-zisă a gleznei și articulația meta - tarso - falangiană
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
vedere două grade de libertate, date de articulația propriu-zisă a gleznei și articulația meta - tarso - falangiană. Ceea ce caracterizeză aceste modele nu este numărul de elemente și articulații, ci modul în care elementele sunt interconectate prin intermediul cuplelor motoare, date de grupele musculare. Pe baza reprezentărilor articulare și musculare s-au dezvoltat programe specializate de calculator (software specializat) sau module ale unor programe CAD, care pornesc mai întâi de la modelarea structurală a corpului uman. Astfel, în tabelul 2.7 sunt precizate câteva dintre
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
de articulația propriu-zisă a gleznei și articulația meta - tarso - falangiană. Ceea ce caracterizeză aceste modele nu este numărul de elemente și articulații, ci modul în care elementele sunt interconectate prin intermediul cuplelor motoare, date de grupele musculare. Pe baza reprezentărilor articulare și musculare s-au dezvoltat programe specializate de calculator (software specializat) sau module ale unor programe CAD, care pornesc mai întâi de la modelarea structurală a corpului uman. Astfel, în tabelul 2.7 sunt precizate câteva dintre software-urile existente în momentul de
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
mișcare, analiza cinematică este una de evaluare și de sugestie în vederea unui tratament posibil. În această ultimă situație, modelul cinematic analitic trebuie realizat numai după ce s-au efectuat măsurători specifice pe pacient (viteza de mers, amplitudinile unghiulare ale articulațiilor, activitatea musculară prin EMG etc). Deficiențele de mișcare sunt evaluate de către medic, prin intermediul a trei direcții principale de investigare: istoricul deficienței, examinarea fizică și investigații speciale. În această ultimă categorie de investigații este necesar specialistul în biomecanică, atât pentru a efectua măsurători
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
după cum se observă în figura 2.44, se obțin 3 corpuri solicitate în felul următor: oasupra piciorului (I) acționează forțele exterioare (de rezistență utilă, de exemplu, acțiunea piciorului asupra unei mingi, la fotbal) și (activă, ca de exemplu o forță musculară), forța de legătură exterioară (din reazemul simplu A) și forța de legătură interioară din articulația gleznei B, notată (indicii reprezintă acțiunea corpului I asupra corpului II); oasupra gambei (II) acționează forțele exterioare , și forțele de legătură interioare și ; oasupra coapsei
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
fizic al problemei. 2.2.5. Modele dinamice Modelele dinamice se împart în două mari categorii: directe și inverse. Într-un model dinamic direct sunt precizate ca „date de intrare“ caracteristicile antropometrice ale sistemului analizat, precum și valorile estimative ale forțelor musculare și se cer a fi determinate ca „date de ieșire“, pe baza ecuațiilor de mișcare, parametrii cinematici ai mișcării (poziții, viteze, accelerații) și reacțiunile legăturilor exterioare ale sistemului biomecanic [23, 106, 107, 125, 126]. În figura 2.46 este reprezentată
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
ca „date de intrare“caracteristicile inerțiale segmentare, parametrii cinematici ai mișcării și reacțiunile legăturilor exterioare și se cer a fi determinate drept „ieșiri“ din sistem, pe baza ecuațiilor de mișcare, forțele și momentele de reacțiune din legăturile interioare, precum și forțele musculare. O schemă bloc a problematicii dintr-un model dinamic invers este reprezentat în figura 2.48. Într-un astfel de model, datorită organelor senzoriale se poate stimula comanda neurală, schemei de producere a mișcării din fig. 2.47, corespunzându-i
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
structural format din două articulații și șase mușchi, așa cum este reprezentat în figura 2.50, Kuo, în lucrarea [96], precizează că vectorul moment articular dat de mușchiul „j“ are expresia: , (2.41) unde: f jmax este valoarea maximă a forței musculare izometrice, fj este o constantă care variază între 0 și 1 funcție de nivelul de activare musculară, iar r(j) reprezintă vectorul moment al muschiului „j“ acționând asupra articulațiilor sistemului biomecanic (în număr de n), respectiv . (2.42) Momentul articular total
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
în lucrarea [96], precizează că vectorul moment articular dat de mușchiul „j“ are expresia: , (2.41) unde: f jmax este valoarea maximă a forței musculare izometrice, fj este o constantă care variază între 0 și 1 funcție de nivelul de activare musculară, iar r(j) reprezintă vectorul moment al muschiului „j“ acționând asupra articulațiilor sistemului biomecanic (în număr de n), respectiv . (2.42) Momentul articular total, dat de toți cei „n“ mușchi este: , (2.43) unde: . Ecuația de mișcare are în acest
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
model dinamic asemănător celui de mai înainte este analizat de McGeer în lucrarea [104], cu deosebirea că se consideră o structură cinematică pentru ambele membre inferioare, iar mișcarea este de tip pasiv, adică fără a ține cont de componenta motoare musculară. Reprezentarea structurală pentru acest model dinamic pasiv este dată în figura 2.51. În timpul mersului numai câte un singur picior este considerat a fi în contact permanent cu solul, faza dublului suport realizându-se instantaneu (la modelul reprezentat în figura
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
realizându-se instantaneu (la modelul reprezentat în figura 2.51). Datorită faptului că, matematic, există soluții θ și pentru un domeniu larg al pantei γ a solului, modelul dinamic este recomandat a fi luat în considerare și pentru cazul acționărilor musculare. Problematica acestei categorii de modele dinamice, în care mersul se desfășoară „la vale“, pe o pantă, are aplicații la o întreagă clasă de mecanisme bipede, cu referire în robotică, în special, la care n-ar mai fi nevoie de un
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
privind caracteristicile mișcării care, experimental, nu sunt observabile prin definiție, ca, de exemplu, traiectoria centrului de masă al corpului funcție de timp. De asemenea, se pot determina parametri dinamici precum momentul articular, forțele normale și tangențiale din articulații, energie mecanică, puterea musculară etc. Hatze, în lucrarea [68], analizează un model dinamic invers aplicat unei structuri musculo-scheletale, așa cum este reprezentat în figura 2.53. Ecuația de mișcare a sistemului de corpuri are o expresie generală de forma [68]: , (2.51) unde: q = (q1
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
68]: , (2.51) unde: q = (q1,q2, ....., qf) - este vectorul coordonatelor generalizate, C - reprezintă matricea de inerție, B - este vectorul gravitației și dacă este cazul reprezintă forțele și momentele centrifugale și Coriolis, QM, QL, QE, QC - reprezintă forțele sau momentele musculare interne, forțele sau momentele pasive tisulare, forțele sau momentele exterioare negravitaționale și respectiv forțele sau momentele de legătură cu exteriorul, ca, de exemplu, forța de reacțiune cu solul a piciorului. Prin rearanjarea termenilor în relația (57), se obține vectorul ecuației
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
excitanți sau perturbatori. Mișcările diverselor puncte ale sistemului real și eforturile dinamice din structura acestuia reprezintă efectele, de natură biomecanică ale acestor perturbații, fiind denumite, în mod obișnuit, răspunsuri dinamice. Astfel, kinemograma mersului normal reprezintă efectul sau răspunsul activității neuro- musculare a aparatului locomotor uman. În kinemograma mersului sunt reprezentate traiectoriile șoldului, genunchiului și articulației gleznei. În patologia deficiențelor musculare, mecanismele de deplasare se modifică atât segmentar, cât și în totalitate, determinând o reacție de adaptare a locomotorului pentru utilizarea unor
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
biomecanică ale acestor perturbații, fiind denumite, în mod obișnuit, răspunsuri dinamice. Astfel, kinemograma mersului normal reprezintă efectul sau răspunsul activității neuro- musculare a aparatului locomotor uman. În kinemograma mersului sunt reprezentate traiectoriile șoldului, genunchiului și articulației gleznei. În patologia deficiențelor musculare, mecanismele de deplasare se modifică atât segmentar, cât și în totalitate, determinând o reacție de adaptare a locomotorului pentru utilizarea unor forțe musculare restante și punerea în joc a mecanismelor de stabilitate pasivă. Aceasta este posibilă deoarece mersul pretinde o
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
aparatului locomotor uman. În kinemograma mersului sunt reprezentate traiectoriile șoldului, genunchiului și articulației gleznei. În patologia deficiențelor musculare, mecanismele de deplasare se modifică atât segmentar, cât și în totalitate, determinând o reacție de adaptare a locomotorului pentru utilizarea unor forțe musculare restante și punerea în joc a mecanismelor de stabilitate pasivă. Aceasta este posibilă deoarece mersul pretinde o utilizare minimă de forță, în care, un mare rol, după încetarea mișcării, îl au forțele exterioare și în special forța de inerție. Modele
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]
-
ale mersului, cum sunt proprietățile inerțiale și geometria musculo-scheletală. În aceste condiții se poate estima energia consumată în timpul mersului de forma: (2.61) unde: și D’ sunt parametrii care depind de corespondența lor din ecuația (2.57) și de eficiența musculară. În lucrare s-au estimat acești coeficienți folosind metoda regresiei neliniare și ecuațiile (2.60) și (2.61). Ca și la modelele analitice și modelele experimentale sunt utilizate pentru studiul deficiențelor locomotorii. De exemplu, o analiză statistică a mersului este
Cercetări privind modelarea biomecanică a sistemului locomotor uman cu aplicabilitate în recuperarea medicală şi Sportivă by Mihai-Radu IACOB () [Corola-publishinghouse/Science/100990_a_102282]