10,807 matches
-
condiții precizate ale acestuia. Cele mai multe dintre modelele din literatura de specialitate răspund ca cerință scopurilor medicale, acestea având prioritate celorlalte cerințe. 2.2.1.Modele analitice ale aparatului locomotor Modelarea analitică comportă, în general, parcurgerea următoarelor etape: -modelarea fizică; -modelarea matematică. Modelarea fizică presupune realizarea unui model fizic, a cărui comportare să aproximeze cât mai bine pe cea a sistemului real. Modelul fizic se aseamănă cu sistemul real în ceea ce privește caracteristicile de bază, dar este mai simplu și deci mai abordabil analizei
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]
-
parametri „concentrați” similari; -liniarizarea relațiilor „cauză- efect“ între variabilele fizice; -evaluarea variației în timp a unor parametri. Pe măsură ce modelul fizic se îmbunătățește și se definește mai precis problematica care trebuie analizată, se renunță la o parte dintre aproximațiile făcute. Modelarea matematică este o cale proprie automaticii [142] care pleacă de la observația fundamentală că modelul matematic nu este decât echivalentul conceptual al modelului fizic. Stabilitatea modelului matematic al unui sistem, adică determinarea ecuațiilor care guvernează procesele dinamice ale acestuia, poate fi făcută
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]
-
a unor parametri. Pe măsură ce modelul fizic se îmbunătățește și se definește mai precis problematica care trebuie analizată, se renunță la o parte dintre aproximațiile făcute. Modelarea matematică este o cale proprie automaticii [142] care pleacă de la observația fundamentală că modelul matematic nu este decât echivalentul conceptual al modelului fizic. Stabilitatea modelului matematic al unui sistem, adică determinarea ecuațiilor care guvernează procesele dinamice ale acestuia, poate fi făcută din mai multe puncte de vedere, dintre care, cel puțin două, sunt fundamentale. Primul
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]
-
mai precis problematica care trebuie analizată, se renunță la o parte dintre aproximațiile făcute. Modelarea matematică este o cale proprie automaticii [142] care pleacă de la observația fundamentală că modelul matematic nu este decât echivalentul conceptual al modelului fizic. Stabilitatea modelului matematic al unui sistem, adică determinarea ecuațiilor care guvernează procesele dinamice ale acestuia, poate fi făcută din mai multe puncte de vedere, dintre care, cel puțin două, sunt fundamentale. Primul presupune că atât parametrii sistemului, cât și semnalele (excitația) care acționează
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]
-
sistemului, cât și semnalele (excitația) care acționează asupra acestuia reprezintă mărimi deterministe, adică mărimi a căror evoluție în timp poate fi stabilită dacă se cunoaște evoluția lor anterioară. Un sistem guvernat de astfel de legi este descris printr-un model matematic determinist și este evident că el va putea fi studiat cu o mai mare ușurință decât un sistem care ar asculta de legile întâmplării. Al doile punct de vedere presupune că un sistem nedeterminist nu poate fi descris decât 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]
-
decât un sistem care ar asculta de legile întâmplării. Al doile punct de vedere presupune că un sistem nedeterminist nu poate fi descris decât de mărimi statistice sau probabilistice. Ecuațiile care exprimă în acest caz comportarea sistemului reprezintă un model matematic probabilistic. Un sistem dinamic poate fi caracterizat prin: -una sau mai multe mărimi de intrare (comandă), variabile în timp, um(t), care formează „intrarea“ sistemului; -una sau mai multe mărimi de ieșire, variabile în timp, ys(t), care formează „ieșirea
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]
-
și de mărimile de intrare; -o ecuație de ieșire care „leagă“ mărimile de ieșire ys(t) de variabilele de stare xn(t) și de mărimile de intrare um(t). Ecuația difențială de stare și ecuația de ieșire formează împreună modelul matematic al sistemului dinamic. Un astfel de sistem este capabil să descrie orice sistem dinamic cu parametri constanți, cu singura condiție ca ecuația diferențială propiu-zisă să surprindă corect legile fizice ce guvernează sistemul. Această ecuație diferențială este punctul de plecare 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]
-
trebuie determinată din studiul cinematic al mecanismului piciorului. Acest mecanism este constituit din doua membre inferioare, fiecare format din trei segmente. O abordare structurală asemănătoare este realizată și de Cristian Pop [125, 126] însă analiza mișcării este făcută folosind modelarea matematică cu ajutorul grafurilor cu legături (bondgraf). În acest ultim caz, s-a considerat un model structural format din 8 segmente, de forma unui mecanism plan, simplu articulat, în care câte trei segmente reprezintă fiecare membru inferior iar două segmente reprezintă pelvisul
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]
-
cu 5 elemente; -model cu 9 elemente solide: este același lucru ca și în cazul precedent, însă aplicat celor două membre inferioare, așa cu se observă în figura 2.35. Moreynis și Gritsenko (1974) au propus un model structural și matematic al mersului pentru a obține informații comparative asupra caracteristicilor dinamice ale persoanelor sănătoase și ale celor care folosc proteze la membrul inferior. Modelul structural multisegment este format din 9 elemente și prezintă 11 grade de libertate. S-au determinat accelerația
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]
-
directe și modele cinematice inverse. Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, se cer să fie determinate pozițiile unor puncte date ale lanțului cinematic și, de asemenea, vitezele și accelerațiile acelor puncte. O exprimare matematică mai simplă pentru analiza cinematică directă este dată în [54], respectiv: x = f(θ), (2.7) unde: θ reprezintă coordonatele generalizate cunoscute iar x pozițiile punctelor ce trebuie obținute. In cazul piciorului, cunoscând unghiurile de rotație ale genunchiului și șoldului
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]
-
mărginesc elementul cinematic [94]. Cu aceste notații pot fi scrise matriceal relații de legătură între elementele cinematice. Modele cinematice inverse, în care, cunoscându-se numai pozițiile unui elememt final efector, se cer să fie determinate poziția și orientarea tuturor articulațiilor; matematic, cinematica inversă se poate exprima prin relația [107]: θ = f -1(x), (2.8) unde: x este cunoscut iar θ se cere să fie determinat, cu aceleași semnificații ca mai înainte. Cinematica inversă furnizează informații pentru controlul mișcării elementului final
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 plan); ni și ne - numărul necunoscutelor introduse de legăturile interioare, respectiv exterioare (0 ≤ ni + ne ≤ 6l, în spațiu și 0 ≤ ni + ne ≤ 3l, în plan). După rezolvarea și verificarea sistemului de ecuații obținut, se interpretează rezultatele. Dacă problema admite matematic mai multe soluții, se alege, pe considerații practice, soluția reală care corespunde sensului 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
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]
-
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 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
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]
-
AL ARTICULAȚIEI GLEZNEI CU APLICAȚIE ÎN RECUPERAREA MEDICALĂ ȘI ANTRENAMENTUL SPORTIV Modelarea sistemelor biomecanice se poate realiza prin folosirea unuia din cele două tipuri de modele, și anume: modele analitice și modele experimentale. Datorită complexității fenomenelor biomecanice, precum și datorită dificultăților matematice care apar la scrierea și rezolvarea ecuațiilor de mișcare ale aparatului locomotor, pentru studiul dinamicii corpului uman se folosesc, adesea, modele experimentale, fie în mod direct, fie după o modelare analitică prealabilă. Modelarea analitică comportă, în general, parcurgerea următoarelor etape
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]
-
scrierea și rezolvarea ecuațiilor de mișcare ale aparatului locomotor, pentru studiul dinamicii corpului uman se folosesc, adesea, modele experimentale, fie în mod direct, fie după o modelare analitică prealabilă. Modelarea analitică comportă, în general, parcurgerea următoarelor etape: -modelarea fizică; -modelarea matematică. Modelarea fizică presupune formularea unui “model fizic”, a cărui comportare să aproximeze cât mai bine pe cea a sistemului real. Modelul fizic se aseamănă cu sistemul real în ceea ce privește caracteristicile de bază, dar este mai simplu și deci mai abordabil analizei
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]
-
caracteristicilor “distribuite” prin parametri “concentrați” similari; -liniarizarea relațiilor cauză - efect între variabilele fizice; -neglijarea variației în timp a unor parametri. Pe parcursul îmbunătățirii modelului și a definirii mai precise a problemei analizate, se renunță la o parte dintre aceste aproximații. Modelarea matematică presupune elaborarea unui “model matematic” care să reprezinte modelul fizic, respectiv scrierea ecuațiilor de stare (cinematice, statice, dinamice) ale sistemului fizic. Trecerea de la modelul fizic la modelul matematic se realizează în câteva etape succesive: -alegerea variabilelor care descriu starea sistemului
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]
-
similari; -liniarizarea relațiilor cauză - efect între variabilele fizice; -neglijarea variației în timp a unor parametri. Pe parcursul îmbunătățirii modelului și a definirii mai precise a problemei analizate, se renunță la o parte dintre aceste aproximații. Modelarea matematică presupune elaborarea unui “model matematic” care să reprezinte modelul fizic, respectiv scrierea ecuațiilor de stare (cinematice, statice, dinamice) ale sistemului fizic. Trecerea de la modelul fizic la modelul matematic se realizează în câteva etape succesive: -alegerea variabilelor care descriu starea sistemului la un moment dat; -stabilirea
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]
-
a problemei analizate, se renunță la o parte dintre aceste aproximații. Modelarea matematică presupune elaborarea unui “model matematic” care să reprezinte modelul fizic, respectiv scrierea ecuațiilor de stare (cinematice, statice, dinamice) ale sistemului fizic. Trecerea de la modelul fizic la modelul matematic se realizează în câteva etape succesive: -alegerea variabilelor care descriu starea sistemului la un moment dat; -stabilirea ecuațiilor de stare (de exemplu, ecuațiile de echilibru, static sau dinamic) pentru sistemul analizat; -stabilirea ecuațiilor de compatibilitate, care exprimă legătura dintre mișcările
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 echilibru, static sau dinamic) pentru sistemul analizat; -stabilirea ecuațiilor de compatibilitate, care exprimă legătura dintre mișcările subsistemelor interconectate; -scrierea legilor fizice, adică a relațiilor constitutive pentru fiecare element component al sistemului. Uneori nu este posibil să fie scrise ecuațiile matematice de stare ale sistemului biofizic, datorită complexității fenomenelor fizice din interiorul sistemului analizat. În acest caz, se utilizează analiza dimensională, determinându-se pe această cale relațiile matematice care descriu fenomenul fizic analizat. Analiza dimensională a apărut ca rezultat al extinderii
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]
-
fiecare element component al sistemului. Uneori nu este posibil să fie scrise ecuațiile matematice de stare ale sistemului biofizic, datorită complexității fenomenelor fizice din interiorul sistemului analizat. În acest caz, se utilizează analiza dimensională, determinându-se pe această cale relațiile matematice care descriu fenomenul fizic analizat. Analiza dimensională a apărut ca rezultat al extinderii noțiunii de asemănare geometrică la fenomenele fizice. Analiza dimensională presupune a fi stabilite, mai întâi, de regulă pe cale experimentală, mărimile fizice care intervin în fenomenul analizat. Apoi
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]
-
sprijin unipodal), piciorul este poziționat fie pentru sprijinul pe o singură latură, internă sau externă, a plantei piciorului, fie pentru sprijinul într-un singur punct dintre cele două puncte anterioare (din față) de sprijin a bolții plantare. Pentru elaborarea modelului matematic static articular se poate aplica una din cele trei metode de echilibru static a corpurilor solide (metoda izolării corpurilor, metoda solidificării și metoda echilibrului părților) sau combinații ale acestora. În general, la aplicarea metodelor de echilibru static a sistemelor 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]
-
în plan); ni și ne - numărul necunoscutelor introduse de legăturile interioare, respectiv exterioare (0 ≤ ni + ne ≤ 6l, în spațiu și 0 ≤ ni + ne ≤ 3l, în plan). După rezolvarea și verificarea sistemului de ecuații obținut, se interpretează rezultatele. Dacă problema admite matematic mai multe soluții, se alege, pe considerații practice, soluția reală care corespunde sensului fizic al problemei. Prin rezolvarea problemei de echilibru static se pot determina forțele care apar în articulație, în tendonul lui Achile și într-unul dintre ligamentele laterale
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 ligamentelor sau tendonului lui Achile, amplitudinile unghiulare personalizate prin mărimile antropometrice ale subiecților analizați. Funcțiile de influență au expresiile generice de forma: , (3.5.2) . (3.5.3) Funcțiile de influență ale modelului analitic propus fac legătura dintre modelul matematic și sistemul tehnic de recuperare medicală sau antrenament sportiv. Variația acestor parametri geometrici unghiulari ai modelului este necesar să fie cunoscută în cazul reabilitării articulare a gleznei întrucât ei depind de forțele admisibile din ligamente sau tendonul lui Achile. Atunci când
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]
-
mușchiului gastrocnemius este solicitat, cu o valoare considerabilă, tendonul corespunzător acestui mușchi, respectiv tendonul lui Achile. Astfel, evaluarea forței musculare la nivelul acestui mușchi reprezintă și forța din tendon, forță ce poate fi comparată cu valorile calculate analitic cu ajutorul modelului matematic propus. 4.1. Tipuri de măsurători experimentale Pentru determinarea forței musculare pot fi folosite următoarele tipuri de măsurători indirecte: determinarea suprafeței de secțiune fiziologică, înregistrarea presiunii intramusculare și electromiografia[ 13, 23, 47, 69]. Astfel, măsurarea suprafeței de secțiune fiziologică se
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]
-
cu cea obținută analitic, din modelul analitic propus, pentru fiecare subiect în parte. Unghiurile flexiei plantare și a flexiei gambei realizate de fiecare subiect uman testat, determinate experimental, au fost folosite, împreună cu datele antropometrice, drept date „de intrare” în modelul matematic propus. Pentru fiecare subiect analizat s-au determinat unghiurile flexiei plantare și flexiei gambei, respectiv unghiurile și , folosind imaginile videografice și prelucrările ulterioare pe calculator cu ajutorul a două software-uri specializate (MicroImage, VirtualDub). Caracteristicile unghiulare și electromiografice În figurile 4
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]