421 matches
-
creștere a amplitudinii articulare în sportul de performanță. Astfel, aplicațiile modelării biomecanice a aparatului locomotor au în vedere fie aspectele medicale ale omului, respectiv situațiile patologice ortopedice și posibilitățile de reabilitare locomotorie, fie aspectele de performanță ale omului, respectiv parametrii biomecanici care pot conduce la obținerea performanțelor sportive. Din punct de vedere medical, studiile de biomecanică pot fi folosite atât în profilaxia unor posibile traumatisme (sunt cunoscute, de exemplu, efectele benefice preventive ale centurilor de siguranță și air-bag-urilor la autoturisme, ale
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]
-
au în vedere fie aspectele medicale ale omului, respectiv situațiile patologice ortopedice și posibilitățile de reabilitare locomotorie, fie aspectele de performanță ale omului, respectiv parametrii biomecanici care pot conduce la obținerea performanțelor sportive. Din punct de vedere medical, studiile de biomecanică pot fi folosite atât în profilaxia unor posibile traumatisme (sunt cunoscute, de exemplu, efectele benefice preventive ale centurilor de siguranță și air-bag-urilor la autoturisme, ale ortezelor etc., obținute ca urmare și a analizelor biomecanice), cât și în tratamentul medical (proteze
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]
-
urmare și a analizelor biomecanice), cât și în tratamentul medical (proteze, tije de osteosinteză a fracturilor etc.) sau de recuperare medicală (cum ar fi, aparatura de reabilitare a funcțiilor motrice), aplicabile mai ales în ortopedie. Cele mai multe astfel de studii de biomecanică abordează, într-o formă sau alta, modelarea fenomenului analizat iar posibilele soluții tehnice rezultă prin simulările efectuate pe modelele biomecanice. În privința sportului, biomecanica poate ajuta la atingerea performanței, atât în sporturile individuale, cât și în cele de echipă, prin analizele
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]
-
fi, aparatura de reabilitare a funcțiilor motrice), aplicabile mai ales în ortopedie. Cele mai multe astfel de studii de biomecanică abordează, într-o formă sau alta, modelarea fenomenului analizat iar posibilele soluții tehnice rezultă prin simulările efectuate pe modelele biomecanice. În privința sportului, biomecanica poate ajuta la atingerea performanței, atât în sporturile individuale, cât și în cele de echipă, prin analizele cinematice sau dinamice care pot fi realizate, acestea oferind soluții pentru creșterea performanțelor fizice individuale și îmbunătățirea tehnicii sportive. Studiile analitice de biomecanică
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]
-
biomecanica poate ajuta la atingerea performanței, atât în sporturile individuale, cât și în cele de echipă, prin analizele cinematice sau dinamice care pot fi realizate, acestea oferind soluții pentru creșterea performanțelor fizice individuale și îmbunătățirea tehnicii sportive. Studiile analitice de biomecanică aplicată în sport se efectuează după ce a fost creat modelul matematic al evenimentului și după ce au fost realizate simulările numerice aferente. În acest fel, modelul analitic reprezintă componenta de bază, fundamentală, a oricărei considerații biomecanice analitice cu efect în dezvoltarea
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]
-
echilibru. Valoarea forței medii de impact cu solul depinde de durata în care se produce contactul, de viteza cu care piciorul lovește solul, de masa corpului și de coeficientul de restituire care, la rândul său, depinde de tipul ciocnirii. Modelarea biomecanică a articulației gleznei se poate dovedi utilă atât pentru domeniul medical, cât și pentru cel sportiv, în contextul motivațiilor anterioare. Obținerea unor sisteme mecanice sau mecatronice performante, folosite în medicină sau antrenamentul sportiv, depinde în momentul de față, într-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]
-
un model mai mult sau mai puțin complet al realității. Complexitatea sistemului locomotor uman, alcătuit din 26 de segmente osoase, 430 de mușchi striați, 310 articulații, la care se adaugă întreaga structură formată din tendoane și ligamente, face ca modelarea biomecanică structurală, cinematică și dinamică să fie foarte dificilă. Modelele biomecanice sunt create, în multe situații, doar pentru a răspunde, într-o mai mică sau mai mare măsură, unor cerințe, care pot fi: -medicale, de tipul afecțiunilor articulare sau ale scheletului
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]
-
sau ale scheletului osos, având cauze patologice sau datorate unor accidente care necesită tratamente chirurgicale sau kinetoterapeut ice sau de tip profilactic, pentru a putea analiza efectul echipamentelor tehnice asupra corpului uman [17, 23, 39, 72]; -sportive, de tipul parametrilor biomecanici musculo-scheletali care pot fi influențați în scopul creșterii performanțelor motrice [14, 23, 39, 72]; -tehnice, în scopul realizării fie a unor echipamente folosite în domeniul medical sau sportiv - pentru antrenament, fie a unor roboți cât mai apropiați funcțional de modelul
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]
-
inginerești clasice și moderne, de calcul și experimentale [14, 114, 135, 138, 139]. Astfel, sistemul osteo-articular poate fi privit de către inginer ca fiind o structură spațială deformabilă, având o complexitate apreciabilă în ceea ce privește geometria, proprietățile elastice și sarcinile. Deși modelarea în biomecanica sistemului osteo-articular se supune acelorași legi și principii generale care se utilizează în inginerie, totuși trebuie avut în vedere că există și unele deosebiri care limitează posibilitățile acestei metode de cercetare. Astfel, în biomecanică numai rareori și numai într-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]
-
elastice și sarcinile. Deși modelarea în biomecanica sistemului osteo-articular se supune acelorași legi și principii generale care se utilizează în inginerie, totuși trebuie avut în vedere că există și unele deosebiri care limitează posibilitățile acestei metode de cercetare. Astfel, în biomecanică numai rareori și numai într-o mică măsură se pot verifica rezultatele obținute prin studiul unui model cu cele obținute pe sistemul original, care este organismul uman; pentru aceasta ar trebui efectuate determinări in vivo. Suplinire a acestui inconvenient 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]
-
a fenomenului real. Deși fiecare model este obținut prin simplificarea fenomenului original, diversele variante sunt comparabile între ele (variantele au fost concepute în acest sens) și se poate determina care variantă modelează mai bine problema investigată. Progresele înregistrate prin aplicarea biomecanicii în domeniul medical sau tehnic sunt datorate, într-o anumită măsură și modelelor create pentru sistemul locomotor uman. Astfel, protezele articulare, protezele spinale, protezele de membre amputate, tijele de osteosinteză, protezele segmentelor osoase, grefele osoase, aparatura pentru reabilitarea funcțiilor motrice
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]
-
articulare, protezele spinale, protezele de membre amputate, tijele de osteosinteză, protezele segmentelor osoase, grefele osoase, aparatura pentru reabilitarea funcțiilor motrice, aparatura pentru fitness și antrenament sportiv etc., au cunoscut o evoluție ascendentă. Cercetarea de față are ca obiectiv general modelarea biomecanică a aparatului locomotor uman, cu aplicații în recuperarea medicală și sport, iar în particular, obiectivul principal îl reprezintă modelarea articulației gleznei și folosirea acestui model pentru conceperea și analiza unui mecanism utilizat în reabilitarea sau îmbunătățirea performanței articulare a gleznei
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]
-
pentru mecanismul propus și gama parametrilor funcționali obținuți. Pentru a realiza obiectivul principal descris anterior, cercetarea a luat în discuție și obiective secundare, precum: -analiza critică a cercetărilor privind modelarea sistemelor biomecanice; -sinteza metodelor de investigare experimentală a unor parametri biomecanici de interes; -analiza caracteristicilor biomecanice ale țesuturilor conjunctive osoase, fibroase și cartilaginoase; -aspecte privind deficiențele sistemului osteo-articulară din punct de vedere calitativ ca urmare a simulărilor numerice efectuate pe modelele analitice. În raport cu obiectivele prezentate, cercetarea este structurată în următoarele coordonate
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]
-
evidențiind efectul benefic al implementării dispozitivului construit în recuperarea post-traumatică. Capitolul 7 prezintă concluziile finale, evidențiază contribuțiile autorului și sugerează posibile direcții de cercetare ulterioară în domeniul abordat. 2. ASPECTE PRIVIND STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR ÎN DOMENIU Cercetările privind modelarea biomecanică a aparatului locomotor uman, cu aplicații în recuperarea medicală și antrenamentul sportiv, au fost structurate, în urma analizei rezultatelor publicate în literatura de specialitate, în două mari categorii, și anume: -studii privind caracteristicile biomecanice intrinseci ale diferitelor țesuturi anatomice componente, ale
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]
-
experimentală propriu-zisă a unor părți sau întregului aparat locomotor (cu referire la modelele fizice, matematice, experimentale deterministe sau nedeterministe, în care sunt evidențiate îndeosebi caracteristicile biomecanice extrinseci referitoare la cinematică, statică sau dinamică). Caracteristici biomecanice ale țesuturilor Într-o analiză biomecanică pot exista următoarele categorii de caracteristici: a.de material - rezistența, deformabilitatea biomaterialului etc.; b.structurale și artrologice - tipul legăturii, gradul de libertate etc.; c.cinematice - poziția, viteza, accelerația; d.dinamice - scalare (lucrul mecanic și puterea mecanică) și vectoriale (forța și
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]
-
fundamentală adăpostite în niște cavități numite condroplaste. Substanța fundamentală conține 70 % apă, restul fiind format din săruri minerale și substanțe organice, iar fibrele țesutului cartilaginos sunt de natură colagenă. Există trei varietăți de țesut cartilaginos: hialin, elastic și fibros. Funcționarea biomecanică a unei articulații este influențată de două caracteristici principale, și anume: -forma anatomică a suprafețelor articulare, aceasta fiind dată de tipul mișcării (de rostogolire, de alunecare sau combinată); -grosimea stratului de cartilaj care, împreună cu proprietățile de material și încărcarea aplicată
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]
-
-modele experimentale deterministe descriptive, care prezintă doar experimentul și valorile măsurătorilor efectuate, concluziile referindu-se la aceste valori și la posibilele cauze care au condus la efectul măsurat; -modele experimentale deterministe de tip analitic, care, pe baza valorilor unor parametrii biomecanici determinate experimental, încearcă să determine exprimări analitice, legături analitice între acei parametri, pentru a putea obține valori apropiate de realitate, în aceleași condiții ca ale experimentului, pentru simulări ulterioare; -modele experimentale nedeterministe sau statistice, care prezintă comparativ valori ale 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]
-
în evoluția parametrilor analizați; -modelele experimentale tehnice, care își propun să reproducă anumite fenomene biomecanice cu ajutorul similitudinii, folosind sisteme tehnice fizice sau virtuale; în această categorie se pot menționa: sistemele tehnice (roboții bipezi, mușchii artificiali etc.), modelele software specializate în biomecanică, sistemele tehnice de antrenament, de kinetoterapie etc. Modelele corpului uman se ocupă fie de problematica posturii, stabilității și controlul acestuia, fie de problematica mișcării generale sau particulare, pentru condiții precizate ale acestuia. Cele mai multe dintre modelele din literatura de specialitate răspund
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]
-
precizate câteva dintre software-urile existente în momentul de față care sunt folosite inclusiv pentru modelarea structurală a corpului uman [66, 67, 125]. Dintre programele specializate date în tabelul 2.7, SIMM, MADYMO și ATB sunt utilizate în special în biomecanică iar SIMM și MADYMO au module speciale de reconstrucție anatomică care permit modelarea structurală tridimensională. 2.2.3. Modele cinematice Modelele cinematice în biomecanică se împart, funcție de datele de intrare și necunoscutele care trebuie determinate, în două mari categorii: 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]
-
programele specializate date în tabelul 2.7, SIMM, MADYMO și ATB sunt utilizate în special în biomecanică iar SIMM și MADYMO au module speciale de reconstrucție anatomică care permit modelarea structurală tridimensională. 2.2.3. Modele cinematice Modelele cinematice în biomecanică se împart, funcție de datele de intrare și necunoscutele care trebuie determinate, în două mari categorii: modele cinematice directe și modele cinematice inverse. Modele cinematice directe, în care cunoscându-se coordonatele generalizate ale articulațiilor modelului structural, se cer să fie determinate
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]
-
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 specifice, cât și pentru a furniza informații în urma simulării unor situații posibile pe modelul cinematic sau dinamic analitic, care să-l conducă pe medic, în final, la prescrierea tratamentului cel mai adecvat. 2.2.4
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]
-
unor corecții la legile stabilite analitic, fie rezolvarea directă a unor probleme complexe, care nu pot fi soluționate pe cale teoretică [7, 58]. Multe dintre modelele experimentale folosesc metode mixte de investigare, analitice și experimentale, care sunt deosebit de utile aplicațiilor din biomecanică. Teoria similitudinii constituie baza teoretică a metodelor experimentale și împreună cu analiza dimensională folosește la interpretarea și generalizarea rezultatelor experimentărilor efectuate pe modele fizice la scală redusă sau mărită. Avantajele cele mai importante care rezultă din utilizarea metodelor experimetale sunt, conform
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 timpul alergării, se poate concepe un model experimental, asemenea geometric sistemului real și apoi, pe baza principiilor modelării, se pot efectua cercetările dorite. Scara geometrică a modelului este, în general, subunitară, dar poate fi, în unele cazuri și supraunitară. În biomecanică există foarte multe situații în care nu poate fi respectată similitudinea geometrică completă dintre model și structura reală. În aceste cazuri se realizează modele distorsionate sau deformate, caracterizate de faptul că au lungimile orizontale și cele verticale reduse la scări
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]
-
clinice. Cauza răspunsului unui sistem dinamic o constituie, în general, sarcinile dinamice sau deplasările impuse sistemului, variabile în timp, denumite și 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
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]
-
conform [61]. Deși măsurătorile s-au efectuat pe două tipuri de sol, unul realtiv moale iar celălalt tare, n-au fost evidențiate diferențe importante ale proprietăților de amortizare ale încălțămintei asupra alergării. În lucrarea [90] Marshall și Elliott clasifică analiza biomecanică experimentală în: -analiză calitativă, -analiză obiectivă, -analiză predictivă. Astfel, analiza calitativă, implică evaluări ne-numerice ale parametrilor biomecanici, cum ar fi observațiile asupra caracterului mișcării. Acest tip de analiză poate fi schematizat, la modul general, printr-o succesiune logică 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]