A MOZGATÓRENDSZER BIOMECHANIKÁJA

AZ ÍZÜLETEK BIOMECHANIKÁJA

SUGGESTED READINGS Nordin, M., Frankel, V.H. Basic biomechanics of the musculoskeletal system, Lea & Febiger 1989. Norkin, C.C, Levangie, P.K. Joint structure & function. Davis Company, Philadelphia.1992. Zatsiorsky, V.M. Kinematics of human movement. Human Kinetics, 1998. Enoka, R. Neuromechanical basis of kinesiology Human Kinetics, 1994.

Transzverzális v. vízszintes Az emberi test síkjai Koronális v. frontális Transzverzális v. vízszintes Szagittális v. oldal

Tengelyek Longitudinális – Szagittális és frontális Anteroposterior – Szagitális és transzverzális Lateromediális – Frontális és transzverzális

Kardinális síkok és tengelyek Helyi referencia rendszer

kifelé – befelé forgatás Lateromedial v. szélességi KARDINÁLIS SÍKOK TENGELYEK Izületi mozgás FRONTÁLIS Közelítés - távolítás OLDAL feszítés - hajlítás TRANSZVERZÁLIS kifelé – befelé forgatás Hosszúsági Jobbra -balra Anteroposterior v. mélységi jobbra -balra Lateromedial v. szélességi Előre - hátra

Szélességi tengely (térdfeszítés – hajlítás )

Mélységi tengely (oldalra hajlítás, közelítés-távolítás )

Hosszúsági tengely (törzsforgatás, everzió-inverzió )

Kettő vagy több csont összeköttetése inak, szalagok és izmok által Ízület Kettő vagy több csont összeköttetése inak, szalagok és izmok által 148 Mozgatható csont 147 izület

Izületi szög Kiegészítő (belső) 100° Kiegészítő (belső) 180° Anatómiai (külső) 80° Anatómiai (külső) 0°

IZÜLETI SZÖGELFORDULÁS

MOZGÁSTERJEDELEM (ROM) ROM = dmax - dmin ROM A mozgásterjedelem azt a legnagyobb izületi szögelfordulást jelenti egy ízületi tengely körül, amely anatómiailag még lehetséges

Passzív mozgásterjedelem > aktív mozgásterjedelem Aktív mozgásterjedelm Passzív mozgásterjedelem Passzív mozgásterjedelem > aktív mozgásterjedelem

A mozgásterjedelmet befolyásoló tényezők 1. Az izületek típusa 2. Az izületi szalagok mechanikai tulajdonságai nyúlékonyság merevség 3. Az izmok és inak anatómiai és biomechanikai jellemzői Izom és ínhosszúság illetve a kettő aránya Izom architektúra

Az izületek típusai 1. Két csont (térd) 2. Több csont (lábközép csontjai) egy tengelyű (henger) Két tengelyű (elliptikus, tojás) Három tengelyű ( gömb)

Rostos szövetek által kapcsolt Az izületek típusai típus leírás funkció mozgás példák semmi v. kicsi tibia/ fibula fej Rostos szövetek által kapcsolt stabil Rostos sterno costalis Porcos összeköttetés hajlás kicsi Porcos Szalagokkal összekapcsolt Kicsi transzláció nagy rotáció térd, csípő Szinoviális mozgás

DOF = a koordináták száma minusz a megkötöttségek száma SZABADSÁGFOK ( DOF) DOF a változóknak az a száma, amely a test mozgásának leírásához szükségesen elegendő DOF = a koordináták száma minusz a megkötöttségek száma transzláció rotáció 3 + 3 6

Két dimenzió (2D)  DOF = 3N - C Három dimenzió (3D)  DOF = 6N - C N = a testszegmentek száma, C = a megkötöttség száma

Megkötöttség Anatómiai adjunctus (független) Conjunctus vagy összekötött ( az izületek mozgása egymástól függ)

Aktuális (pedálozás) Mechanikai (egyensúly, megcsúszás) Motoros feladat ( instrukció)

A kinematikai lánc mobilitása F = 6N - å i • ji 5 I=3 F = mobilitás, I = az izület osztálya, ji = az izületek száma az I osztályban i = 6 -f, f= a szabadságfok száma

F = (6•148) - [(3 •29) + (4 •33) + (5 •85)] = 244 Harmadosztályú izület: 29 (3 DOF) Negyedosztályú izület: 33 ( 2 DOF) Ötödosztályú izület: 85 ( 1 DOF) F = (6•148) - [(3 •29) + (4 •33) + (5 •85)] = 244 Maneuverability = 238

MOZGÁSOK AZ ÍZÜLETEKBEN

FORGÁS

Csúszás (lineáris és nem lineáris transzláció)

Gördülés = rotáció + transzláció

nem állandó csúszó henger állandó rotaciós DOF transzlációs DOF Érintkezési felület izület gömb 3 2 1 1 2 állandó nem állandó tojás nem csúszó henger állandó csúszó henger állandó állandó nyereg

AZ IZÜLETEKRE HATÓ ERŐK

1. Nyomó (kompressziós) 2. Húzó (tenzilis) 3. Nyíró 4. Reakció

A nyomóerő mindig merőleges a transzverzális síkra A nyírőerő mindig párhuzamos a transzverzális síkkal A húzóerő mindig merőleges a transzverzális síkra Transverzális sík

Reakcióerő Fr = Ft Nyomóerő (Fc) Reakcióerő (Fr) (Fc) (Ft) Nyíróerő (Fs) (Fs)

Reakcióerő Fr (Fc1) Fc1 Fs1 Fs2 Fc2 Fc Fc2 Fs1 Fs2 Fs

AZ ERŐK MEGHATÁROZÁSÁNAK MÓDSZEREI 1. GRAFIKUS 2. SZÁMÍTÁS 3. MÉRÉS 4. MÉRÉS ÉS SZÁMÍTÁS statikus és dinamikus direkt és inverz

Nyomaték egyensúly Tiszta nyomaték = (Fm x dF) – (W1 x dW1) + (W2 x DW2) = 0 (Fm x dF) = (W1 x dW1) + (W2 x DW2) Mm = M1 + M2  izometriás Mm > M1 + M2  koncentrikus Mm < M1 + M2  excentrikus

Erőkar rendszer

Első osztályú emelő Másodosztályú emelő

Harmadosztályú emelő

1st 2nd 3rd

NYOMÓERŐ HÚZÓERŐ G1+ G2 G1 Fk = G1 G2 Fh = G2 G1+ G2

Fk = G1 +F1 +F2 G1+ G2 NYOMÓERŐ HÚZÓERŐ F1 F2 G1 G2 Fk =(F1 +F2) -G2

NYÍRÓERŐ G = Gny G Gny Gh Gny G

A G súlyerő húzó-, és nyíróerő komponenseinek meghatározása Fh G Fny

A G erő nyomó-, és nyíróerő komponenseinek meghatározása Fk Fny G

A végtagok súlyerejének hatása az ízületekre d =mért  = 180 - d  d Gh Transzverzális sík  Gny G

A G súlyerő húzó- és nyíróerő komponens értékeinek kiszámítása d =megmért  = 180 - d  = ’  = ’ Gny = FG cos  Gh= FG sin   d Gh ’  G Gny

Gk Transzverzális sík Gny G

A forgatónyomaték kiszámítása dinamikus erőkifejtés során

Forgatónyomaték (M) Statikus helyzetben mg k Erő(teher) kar= a forgáspontból az erő hatásvonalára bocsátott merőleges egyenes hossza m= 5 kg r= 0,2 m  = 45 k = 0,14 m

Forgatónyomaték (M) Dinamikus körülményben m= 5 kg r= 0,2 m t= 0,05 s  = 45 = 0,785 rad  = 900/s = 15,7 rad/s m r 2011. 02. 23

Fi = Fmért • k / ki Fmért • k = Fi • ki Erőmérés M = Fmért • k Mi = Fi • ki Fi Fmért • k = Fi • ki Fi = Fmért • k / ki ki k Fmért

Erőmérés ki k Fmért Fi F F= Fmért · sin ϴ M= F · k Mi= Fi · ki Fi=F · k/ ki

Erőmérés k1 ki Fmért M= Fmért · k1

F

Az izomerő (Fm) kiszámítása FG · lG = Fi · ki Fi Fi = G · kG / ki ki kG G

Az Fi erő nyomó- és nyíróerő komponens értékek kiszámítása Fi = FG · kG / ki Fi Fik = Fi · cosa Fik Finy Finy = Fi · sin a a G Fik – az izom által kifejtett erő nyomó vagy kompressziós (k) erő komponense; Finy - az izom által kifejtett erő nyíróerő (ny) komponense

Az Fi erő nyomó- és nyíróerő komponensének kiszámítása Finy = Fi · sin a Fi Fik = Fi · cos a Fik Gny = G · cos  Finy a Gh= G · sin  åFny = Finy +(- Gny) Gh  Gny åFk = Fik + (- Gh) G

A REAKCIÓERŐ KISZÁMÍTÁSA åFny = Finy +(- FGny) Fi åFk = Fik + (- FGh) Fik Finy Fr Gh Gny G

åFny = Finy + (-Gny) åFk = Fik + Gk Transzverzális sík Finy Fi Fik Gk

A G erő húzó- és nyíróerő komponens értékeinek kiszámítása d =mért e = 180 - d e = e’ b = e’ Gny = G cos b Gk= G sin b e d e’ Gh b Gny G

Az izomerő (Fm) kiszámítása G · lG = Fm · lFm Fm Fm = G · lG / lFm lFm lG G

Az Fm erő nyomó- és nyíróerő komponens értékek kiszámítása Fm = G lG / lFm Fm Fmk = Fm cosa Fmk Fmny Fmny = Fm sin a a G

Az Fm erő nyomó- és nyíróerő komponensének kiszámítása Fmny = Fm sin a Fm Fmk = Fm cos a Fmk Gny = G cos b Fmny Gh= G sin b åFny = Fmny +(- Gny) Gh Gny åFk = Fmk + (- Gh) G

A REAKCIÓERŐ KISZÁMÍTÁSA åFny = Fmny + (-Gny) Fm åFk = Fmk + (-Gh) Fmk Fmny Fr Gh Gny G