7,623 matches
-
două mari articulații: o articulație superioară, formată din extremitățile inferioare ale oaselor gambei (tibia și fibula) și din fața superioară a talusului și o articulație inferioară, formată din talus și calcaneu, așa cum se observă în figura 3.1. Prima dintre aceste articulații permite mișcarea de flexie-extensie a piciorului (numită și flexie dorsală-flexie plantară), iar a doua permite mișcarea de pronație-supinație (o mișcare compusă din flexie-extensie și abducție-adducție). Poziția relativă dintre oasele articulației gleznei este menținută de ligamente, în principal de ligamentele calcaneo-fibular
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]
-
așa cum se observă în figura 3.1. Prima dintre aceste articulații permite mișcarea de flexie-extensie a piciorului (numită și flexie dorsală-flexie plantară), iar a doua permite mișcarea de pronație-supinație (o mișcare compusă din flexie-extensie și abducție-adducție). Poziția relativă dintre oasele articulației gleznei este menținută de ligamente, în principal de ligamentele calcaneo-fibular, talo-fibular și deltoidian (trei fascicule, între tibie și talus, calcaneu și navicular), relevate parțial în figura 3.2. Suprafața articulară a tibiei este reprezentată de fața inferioară a extremității inferioare
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]
-
corpului din alergare, se datorează, în principal, mușchiului triceps sural (format din mușchii gemeni și solear), cel mai voluminos mușchi al gambei, care se inseră inferior pe calcaneu prin intermediul tendonului lui Achile. Definirea modelului fizic Un model geometric simplificat al articulației gambei, în care sunt relevate ligamentele și tendonul lui Achile, este reprezentat în figura 3.3 [10, 23, 28, 30, 79, 7180]. Funcție de talia (înălțimea) subiectului uman, evidențiată prin cota “H”, se pot calcula antropometric toate dimensiunile necesare studiului biomecanic
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 care sunt relevate ligamentele și tendonul lui Achile, este reprezentat în figura 3.3 [10, 23, 28, 30, 79, 7180]. Funcție de talia (înălțimea) subiectului uman, evidențiată prin cota “H”, se pot calcula antropometric toate dimensiunile necesare studiului biomecanic al articulației gleznei, așa cum se prezintă în figura 3.3 (b). În figurile 3.3(a) și 3.3(b) s-au notat următoarele puncte: A reprezintă punctul de sprijin al piciorului pe capul oaselor metatarsiene I, II și III sau, altfel
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 ligamentelor lateral interior (deltoid) cu oasele tarsiene și lateral exterior (calcaneo-fibular) cu osul calcaneu, respectiv dintre punctele D și P, considerând că există simetrie geometrică pentru aceste puncte de inserție față de axa verticală ce trece prin centru geometric al articulației gleznei; c - reprezintă distanța dintre punctul de inserție a tendonului lui Achile pe calcaneu, notat cu B și punctul distal de legătură a ligamentului deltoid cu oasele tarsiene, notat cu D; d - reprezintă distanța măsurată pe verticală, dintre centrul geometric
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]
-
c - reprezintă distanța dintre punctul de inserție a tendonului lui Achile pe calcaneu, notat cu B și punctul distal de legătură a ligamentului deltoid cu oasele tarsiene, notat cu D; d - reprezintă distanța măsurată pe verticală, dintre centrul geometric al articulației gleznei și punctul de inserție pe tibie a mușchiului solear, notat cu C, știut fiind faptul că acest mușchi face legătura între gambă și picior folosind ca terminație pe calcaneu tendonul lui Achile; e - reprezintă distanța măsurată pe verticală, 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 inserție pe tibie a mușchiului solear, notat cu C, știut fiind faptul că acest mușchi face legătura între gambă și picior folosind ca terminație pe calcaneu tendonul lui Achile; e - reprezintă distanța măsurată pe verticală, dintre centrul geometric al articulație gleznei și punctul proximal de legătură a celor două ligamente laterale (deltoid și calcaneo-fibular) cu gamba, respectiv tibia și fibula; h - reprezintă înălțimea piciorului, măsurată pe verticală între sol și centrul geometric al gleznei; l - reprezintă lungimea totală a gambei
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 punctul proximal de legătură a celor două ligamente laterale (deltoid și calcaneo-fibular) cu gamba, respectiv tibia și fibula; h - reprezintă înălțimea piciorului, măsurată pe verticală între sol și centrul geometric al gleznei; l - reprezintă lungimea totală a gambei (între articulațiile genunchiului și gleznei). Toate lungimile, a, b, c, d, e, h, l descrise anterior au fost determinate prin măsurători antropometrice directe pe un lot de 10 subiecți umani voluntari. Totodată, pentru aprecierea centrului geometric articular, a punctelor de inserție ligamentară
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]
-
acestora. Parametrii rotației piciorului Pentru a putea scrie ecuațiile de echilibru, trebuie determinate coordonatele punctelor A, B, C, D, E, P și H, definite anterior. În acest scop, se consideră un sistem triortogonal de axe de referință, cu originea în articulația sferică, cu axele z în plan vertical, x în plan sagital și y în plan frontal, așa cum se observă în figura 3.7. Pentru a determina coordonatele punctelor A, B, D și P se consideră mai întâi un sistem triortogonal
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]
-
e”, în relația (25), cu “d” și respectiv “l”; rezultă așadar: , (3.26) . (3.27) Vectorii de poziție ai punctelor E, C și H, vor fi folosite în continuare pentru scrierea ecuațiilor de echilibru ale gambei. Modelul biomecanic static al articulației gleznei Modelul biomecanic static al articulației gleznei este util pentru studiul recuperării medicale sau pentru creșterea mobilității unghiulare a articulației gleznei. Mișcarea pasivă a piciorului are loc atunci când coapsa este sprijinită pe un reazem, segmentele gambă și picior sunt într-
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 respectiv “l”; rezultă așadar: , (3.26) . (3.27) Vectorii de poziție ai punctelor E, C și H, vor fi folosite în continuare pentru scrierea ecuațiilor de echilibru ale gambei. Modelul biomecanic static al articulației gleznei Modelul biomecanic static al articulației gleznei este util pentru studiul recuperării medicale sau pentru creșterea mobilității unghiulare a articulației gleznei. Mișcarea pasivă a piciorului are loc atunci când coapsa este sprijinită pe un reazem, segmentele gambă și picior sunt într-o stare de semirelaxare iar asupra
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]
-
E, C și H, vor fi folosite în continuare pentru scrierea ecuațiilor de echilibru ale gambei. Modelul biomecanic static al articulației gleznei Modelul biomecanic static al articulației gleznei este util pentru studiul recuperării medicale sau pentru creșterea mobilității unghiulare a articulației gleznei. Mișcarea pasivă a piciorului are loc atunci când coapsa este sprijinită pe un reazem, segmentele gambă și picior sunt într-o stare de semirelaxare iar asupra acestora acționează o forță exterioară, individul neparticipând activ la mișcare, adică fără a-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]
-
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 care este solicitat la întindere, atunci când piciorul este poziționat defectuos, așa cum sugerează reprezentarea din figura 3.11. Pentru a rezolva problema de echilibru static, se consideră faptul că piciorul a
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 forțe care pot acționa asupra sa: forțele exterioare (de rezistență utilă) și (activă, de exemplu forța din tendonul lui Achile, dintr-un ligament, mușchi etc.), forța de legătură exterioară (din reazemul simplu A) și forța de legătură interioară din articulația gleznei B, notată (indicii “12” reprezintă acțiunea piciorului asupra gambei), așa cum se observă schematizat în figura 3.12. Încărcările mecanice care se consideră că acționează asupra piciorului, conform modelului fizic propus, sunt: forțele din ligamentul lateral solicitat (Fe1) și respectiv
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]
-
asupra piciorului, conform modelului fizic propus, sunt: forțele din ligamentul lateral solicitat (Fe1) și respectiv tendonul lui Achile (Fe2), reacțiunea normală din punctul de contact, notată cu N, forța de frecare Ff și forța de legătură interioară sau reacțiunea din articulația gleznei, notată cu R. În figura 3.13 este reprezentat schematizat piciorul, cu încărcările mecanice considerate mai înainte. S-a considerat forța Fe1 dintr-un singur ligament lateral deoarece, în cazul unui “pas greșit” este solicitat doar unul din cele
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]
-
din ansamblul articular al gleznei, se pot considera, următoarele categorii de forțe care pot acționa asupra sa: forțele exterioare (de exemplu, forța de greutate) și (activă, de exemplu forța dintr-un ligament, mușchi etc.) și forța de legătură interioară din articulația gleznei B, notată (indicii “21” reprezintă acțiunea gambei asupra piciorului), așa cum se observă schematizat în figura 3.14. La fel ca în cazul piciorului, în figura 3.15 este reprezentată simplificat, conform modelului fizic propus, gamba cu încărcările mecanice 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]
-
ca în cazul piciorului, în figura 3.15 este reprezentată simplificat, conform modelului fizic propus, gamba cu încărcările mecanice în cazul unui “pas greșit”. Cu “mg” s-a notat forța de greutate a corpului care se transmite prin intermediul gleznei asupra articulației gambei. Tot la fel ca la picior, forțele Fe1 și Fe2 sunt forțele din ligamentul lateral solicitat și respectiv tendonul lui Achile. Ecuațiile echilibrului static Pentru cele două corpuri, picior și gambă, se scriu ecuațiile corespunzătoare de echilibru static, 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]
-
direcția celor trei axe de referință, Ox, Oy și Oz; -Fe2x, Fe2y, Fe2z sunt componentele forței din tendonul lui Achile pe direcția celor trei axe de referință, Ox, Oy și Oz; -Rx, Ry, Rz sunt componentele forței de reacțiune din articulația gleznei pe direcția celor trei axe de referință, Ox, Oy și Oz; -Ffx, Ffy sunt componentele forței de frecare din punctul de contact cu solul al piciorului pe direcția celor trei axe de referință, Ox, Oy și Oz; -N 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]
-
unipodal. Pentru scrierea ecuațiilor de echilibru de momente, se calculează, mai întâi, momentele în raport cu polul O ale forțelor care acționează asupra primului corp, respectiv piciorul. Momentele forțelor N, Fe1 și Fe2 în raport cu originea sistemului de axe de referință amplasat în articulația gleznei (fig. 3.13) sunt: (3.35) unde xA, yA și zA sunt coordonatele punctului A, ,(3.36) unde xD, yD și zD sunt coordonatele punctului D, , (3.37) unde xB, yB și zB sunt coordonatele punctului B. Rezultă următoarele
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]
-
scris pentru întregul sistem conține 9 ecuații și are următoarele 9 necunoscute: . Sistemul de ecuații scalare de echilibru static are forma următoare: , , , , , (3.47) , , , . unde sunt forțele din ligamentul lateral solicitat (Fe1), tendonul lui Achile (Fe2) și respectiv reacțiunea din articulația gleznei (R), toate trei descompuse în componentele corespunzătoare proiecțiilor față de cele trei axe ale sistemului de referință fix considerat, (xOyz). Sistemul de ecuații (3.47) are coeficienții celor 9 necunoscute și termenii liberi evidențiați în tabelul 3.1. Coordonatele punctelor
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 rezultă din relațiile (3.8), (3.11), (3.14), (3.25), (3.26) și (3.27). 3.2.4. Definirea funcțiilor de influență în recuperarea medicală și antrenamentul sportiv Primul dintre unghiurile variabile evidențiate în modelul biomecanic propus al articulației gleznei este unghiul flexiei plantare și dorsale a piciorului, notat cu , obținut prin oscilația piciorului în jurul axei medio-laterale ce trece prin centrul geometric al articulației, așa cum este reprezentat în figura 3.37. Pentru a obține și mișcarea de inversie-eversie a
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]
-
recuperarea medicală și antrenamentul sportiv Primul dintre unghiurile variabile evidențiate în modelul biomecanic propus al articulației gleznei este unghiul flexiei plantare și dorsale a piciorului, notat cu , obținut prin oscilația piciorului în jurul axei medio-laterale ce trece prin centrul geometric al articulației, așa cum este reprezentat în figura 3.37. Pentru a obține și mișcarea de inversie-eversie a piciorului, din poziția anterioară (figura 3.36), are loc o rotație în jurul axei O, respectiv axa antero-posterioară, cu unghiul , așa cum este reprezentat în figura 3
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]
-
c, h reprezintă mărimi constante antropometrice ale individului analizat. Din sistemul de ecuații se pot impune ca necunoscute unghiurile , , ale piciorului și , , ale gambei (unghiurile de flexie-extensie, respectiv abducție-adducție), precum și 4 dintre componentele forțelor din ligamente, tendonul lui Achile sau articulația gleznei. Dintre cele 9 componente ale forțelor, dacă 4 vor fi considerate necunoscute, doar 5 vor deveni variabile independente, putându-se calcula, funcție de forțele critice ale ligamentelor sau tendonului lui Achile, amplitudinile unghiulare personalizate prin mărimile antropometrice ale subiecților analizați
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]
-
lui Achile dintre toți subiecții, însă curba de variație a acestei forțe este cea mai puțin „abruptă” dintre toate toate cele prezentate anterior. 3.2.6. Analiza pozițiilor critice Situațiile critice ale pozițiilor piciorului ce pot provoca traumatisme la nivelul articulației gleznei, apar la sprijinul piciorului pe laturile laterale ale plantei piciorului, respectiv de-a lungul direcțiilor care trec prin punctele D sau P, așa cum se observă în figura 3.26. Cea mai gravă entorsă este cea de gradul III, 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]
-
pot interveni traumatisme. Rezultatele numerice pot contribui la determinarea pragului critic, individualizat fiecărui sportiv, începând de la care se pot produce traumatisme. Comparațiile cu valorile experimentale ale forțelor care provoacă ruptura într-un ligament contribuie la definirea “toleranței” de solicitare a articulației, specifică fiecărei persoane în parte. Expresiile analitice ale forțelor din ligamente și tendonul lui Achile pun în evidență o serie de parametri, care influiențează valorile forțelor (din tendonul lui Achile și ligamentul calcaneo-fibular), precum: •dimensiunile oaselor componente ale articulației; •dimensiunile
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]