Biomecanica reprezinta studiul mecanicii  sistemului locomotor prin analiza forțelor și  a efectelor acestora asupra structurilor anatomice,  precum: oasele, mușchii, tendoanele și

ligamentele.

               Studiul forțelor care acționează asupra structurilor musculo-scheletice poate fi împărțit

între examinarea corpurilor în repaus (statica) și examinarea lor în mișcare (dinamica).

               În ortopedie, biomecanica se referă la efectele sarcinilor/forțelor care acționează asupra elementelor componente ale sistemului locomotor precum și asupra dispozitivelor implantate chirurgical pentru tratarea unor patologii acute traumatice sau cornice degenerative.

Mecanica și, prin urmare, biomecanica, este împărțită în două domenii principale:

 

• Statica

- se aplică atunci când corpul este staționar sau la un moment dat în timpul activității dinamice a acestuia dar fara sa studieze comportamentul lui in timp.

• Dinamica

- Abordează efectele încărcărilor în timp si este împărțită în două subiecte principale:

               • Cinematica descrie mișcarea unui corp în timp și include analize precum deplasarea, viteza și accelerația. – efectul sau caracteristicile mișcării.

               • Cinetica studiaza forțele responsabile de mișcăriea unui corp. Cauza care stă in spatele miscării

 

               Principalele funcții ale sistemului musculo-scheletic sunt de a susține sarcini și de a asigura mișcarea segmentelor corpului.

               Aceste două funcții se reunesc pentru a atinge cel de-al treilea scop principal al sistemului musculo-scheletic și anume locomoția sau mișcarea dintr-un loc în altul.

               Biomecanica este domeniu vast și reunește un număr mare de noțiuni teoretice . Pentru intelegerea acestui subiect este suficient dacă ne reamintim cateva notiuni elementare de mecanica.

 

1. FORȚA

            Forța este o modalitate simplă de reprezentare a acțiunii unui corp asupra altui corp. Prin urmare, trebuie să existe interacțiune între două obiecte pentru a produce o forță. Forța poate avea două efecte asupra obiectul: poate modifica starea de mișcare sau forma obiectului uneori  le poate modifica pe amandoua.

            Forța este o mărime vectorială și are trei caracteristici: magnitudine, direcție și punct de aplicare. Direcția este împărțită în continuare în „linie de acțiune a forței”/ traiectorie sau pe unde vine forța și „sensul forței” sau din ce parte vine forța . Toți acești factori determină efectul unei forțe asupra unui obiect.

            Când există mai multe forțe care acționează asupra unui obiect, acestea pot fi compuse într-o singură forță  numită rezultantă.

 

Unul dintre efectele principale al fortei asupra unui corp este reprezentat de modificarea stării de mișcare.         

 

Newton prezintă cele mai importante aspecte legate de mișcare sumarizate în 3 legi.

            Prima lege a lui Newton sau principiul inerției spune că o forță rezultantă trebuie să acționeze asupra unui obiect pentru a-i schimba starea de mișcare. Prin urmare, un obiect staționar rămâne staționar și un obiect în mișcare își menține viteza și direcția, până când o forță rezultantă acționează asupra lui.

               A doua lege a lui Newton sau principiul dinamicii spune că o forță rezultantă duce la o schimbare a impulsului unui obiect. Prin urmare, o forță rezultantă face ca un obiect să accelereze (sau să decelereze), in functie de directia, magnitudinea si punctul de actiune al fortei, în concluzie forța este proporțională cu accelerația. Asta inseamna ca cu cat o forta este mai mare cu atat franarea sau accelerarea este mai mare.

               A treia lege a lui Newton sau principiul acțiunii și reacțiunii spune că, pentru fiecare forță, există o forță egală și opusă. Deoarece forța este practic o „acțiune”, așadar fiecare acțiune are o reacție egală și opusă numită reacțiune.

              

Există două tipuri de forțe care acționează asupra componentelor sistemului locomotor: forțe interne și forțe externe.

               Forțele interne sunt forțele moleculare găsite în interiorul obiectului sau al structurii, de ex. În interiorul oaselor a mușchilor sau daca ne gandim la structuri, a articulațiilor, contribuind la menținerea formei acestora și la buna lor funcționare.

               Cea de-a doua categorie este reprezentată de Forțele externe sunt forțele care acționează asupra unui obiect din exteriorul acestuia.

. Forțele externe sunt produse în doar trei moduri în sistemul musculoscheletal:

• acţiunea unei părţi a corpului asupra altei părți a corpului, de ex. Prin contractia musculara

• acțiunea gravitației Pământului, sau greutatea

• forța de reacția altor obiecte sau corpuri la acțiuinea unei parți a corpului , de ex. Reactiunea produsa de pamant asupra piciorului în timpul mersului  si uneori a nasului.

               O varianta atipică este forța compusă sau forța de reacție a articulației , care este atît forță internă pentru că acționează în interiorul unei structuri si anume articulatia dar și externă acționând între două sau mai multe  structuri, la punctul de contact dintre oase.

 

               Inainte să trec mai  departe vreau să vă aduc aminte că biomecanica este extrem de coplexă și merită atenție din partea voastră. Forțele sunt extrem de importante și studierea modului în care acționează asupra sistemului locomotor ne ajută să înțelegem afecțiunile noastre sau ale pacienților noștrii.

               In continuare o sa va reamintezc cateva noțiuni elementare , care vă vor ajuta sa întelegeți mecanismele simple care stau la bazele celei mai complexe masinarii, corpul uman.

 

MOMENTUL FORȚEI

            O forță care acționează asupra unui obiect îl poate determina să se rotească. Acest efect de rotire al unei forțe se numește moment sau cuplu.

Momentul unei forte (M(f)) depinde de mărimea forței (F) și de distanța perpendiculară de la forță la axă (cunoscut și ca brațul forței (b)  ):   M (f) = F x b

     

     Cuplu de forte

            Un cuplu de forte se formează atunci când două forțe care acționează asupra unui obiect sunt opuse ca direcție, având linii de acțiune diferite dar paralele. Un cuplu nu produce nici o forță rezultantă, produce doar un moment asupra obiectului. Pentru a întelege acest concept gandește-te la următorul exemplu: când vrei să rotești volanul, o manâ impinge în sus cealaltă trage în jos iar volanul se rotește în jurul axului.

 

            Am amintit mai devreme de mașinării și mecanisme , ce este un mecanism sau cum am putea să definim acest termen.

           Mecanismul  reprezintă un sistem tehnic alcătuit din piese cu mișcări determinate, care transformă o formă de energie în altă formă de energie sau în lucru mecanic util)

            Mecanismele  sunt împărțite în două mari categorii : mecanisme simple despre care vom discuta în continuare și mecanisme compuse sau complexe care sunt formate din două sau mai multe mecanisme simple. O sa vedeți de ce piciorul este un mecanism complex.

 

 

1.1.Pârghii

            O pârghie este un mecanism simplu  format dintr-o bară rigidă care se poate roti în jurul unui punct fix numit punct de sprijin și asupra căreia acționează trei forțe: forța care trebuie învinsă, numită forță rezistentă, forța cu ajutorul căreia este învinsă forța rezistentă, numită forță activă și reacțiunea din punctul de sprijin.

 

            Există trei tipuri de pârghii:

·        de ordinul l : punctul de sprijin se află între punctele de acțiune ale celor două forțe.

·        Exempledin viata de zi cu zi : levierul, foarfecele, balansoarul, brațul balanței

·        Exemple din anatomie funcțională : Articulația capului cu coloana cervicală

·        de ordinul II : punctul de acțiune al forței rezistente se află între punctul de sprijin și cel al forței active. Exempledin viata de zi cu zi: roaba, pedala de frână, cleștele de spart nuci.

·        Exemple din anatomie funcțională : Glezna

·        de ordinul III : punctul de acțiune al forței active este situat între cel al forței rezistente și punctul de sprijin.

·        Exemple din viata de zi cu zi: lopata, penseta, capsatorul,

·        Exemple anatomie funcoțională : articulatia cotului flexia datorată acțiunii bicepsului.

                   Pârghiile se găsesc în mod obișnuit în sistemul musculo-scheletic: oasele reprezintă bare rigide, articulațiile reprezintă axe ,sarcinile externe reprezintă forța de rezistență și contracția musculară forța activa.

 Majoritatea pârghiilor anatomice sunt de clasa a treia;  deoarece sistemul locomotor este  proiectat cu scopul creșterii vitezei și amplitudinii de mișcare în detrimentul forței.

 

1.3.Scripeți

            Un scripete este un mecanism simplu format dintr-o roată canelată de-a lungul periferiei, care servește la schimbarea direcției unei forțe și transmiterea ei prin intermediul unui cablu sau a unui lanț. In cazul sistemului locomotor prin intermediul tendoanelor.

            Scripetele poate să fie fix sau mobil

Ex. Articulația genunchiului, Maleolele care schimba direcția tendoanelor.

 

1.4.Planul inclinat – dispozitive si interventii

            Planul înclinat este o suprafață plană care formează un anumit unghi cu orizontala. Aplicații curente ale planului înclinat sunt  suruburile și penele. Penele sunt formate din 2 planuri inclinate pozitionate spate in spate.

1.5 Roata si axul – cu o mai mica aplicabilitate in anatomie

Piciorul este cu siguranță un mecanism complex care are in structura sa parghii , scripeți și planuri inclinate. In episodul urmator voi prezenta teoriile biomecanice cu aplicabilitate clinică. Până atunci dă un share clipurilor mele și nu uita să te abonezi la canalul meu de youtube. Zile vesele și picioare fericite!