Biomecanică

Introducere

Analiza mişcării în kinesiologie înregistrează în perioada actuală mari progrese. La datele de bază de ordin anatomic şi mecanic se adaugă cu rezultate din ce în ce mai semnificative analizele biomecanice bazate pe metodele moi de neurofiziologie clinică şi de electromiografie.

Ideea de a studia mişcările corpului uman analizând acţiunea fiziologică a anumitor muşchi nu este nouă. Duchene şi Boulogne au fost iniţiatorii lucizi în acest domeniu încă din secolul XIX. Cercetările recente precum şi reînnoirea interesului în aplicarea metodelor electrofiziologice au permis înregistrarea activităţilor electrice ale muşchilor sinergici şi antagonişti angajaţi în mişcări simple şi complexe ( activităţi profesionale, sportive etc.). În plus, dispozitivele de telemetrie permit înregistrarea de la distanţă a subiectului care îşi face liber mişcările sale fără a fi conectat direct la aparate .

Analiza mişcărilor corpului uman sau biomecanica a evoluat considerabil în ultima perioadă, graţie datelor ştiinţifice noi şi a utilizării tehnicilor de înregistrare mult mai precise, ca EMG. Cunoştinţele recente în domeniul mecanismelor de contracţie musculară şi a comenzii nervoase motrice au fost modificate considerabil prin rezultatele cercetărilor obţinute prin aplicarea metodelor de electromiografie şi analiza mişcării. Aceste metode permit o mai bună înţelegere a activităţii musculare precum şi interacţiunea diferitelor grupe de muşchi implicate în realizarea mişcărilor umane.

Scopul acestei lucrări este acela de a prezenta principiile biomecanice şi de a obţine o interpretare raţională a gestului locomotor. Problematica abordată prezintă interes nu numai la nivel teoretic ci şi practic. Analiza integrală a mişcărilor umane nu este limitată doar la un simplu studiu articular ci trebuie să ţină seama de:

- raporturile funcţionale cu segmentele osoase mobilizate de muşchii care dezvoltă forţa motrică

- sistemul nervos, care asigură controlul mişcării.

În cadrul acestor note de curs vom face apel şi la principiile fundamentale ale acelor discipline care prezintă interes în biomecanică.

În prima parte vom trece în revistă, succesiv, cele trei componente esenţiale ale aparatului locomotor: lanţul osos, muşchii - centrele de mişcare şi comanda nervoasă.

Cea de-a doua parte va fi consacrată elementelor de mecanică care sunt aplicate la maşina umană. A treia parte va include o scurtă prezentare a tehnicilor de înregistrare şi în fine în concluzie prezentăm o metodă de analiză biomecanică care va furniza o vedere de ansamblu care să ne permită să realizăm un studiu coerent şi raţional al gesturilor umane.

Această lucrare este o sinteză a datelor de bază din biomecanică şi este destinată tuturor celor, care pe parcursul studiilor sau în viaţa lor profesională au implicaţii în mecanica locomotorie. Este vorba de probleme de interacţiune musculară, de coordonarea mişcărilor şi de execuţia corectă a acestora, noţiuni de presiune şi de alunecare etc.

Capitolul 1

1.1. Generalităţi

Biomecanica este ştiinţa care studiază mişcările fiinţelor vii, ţinând seama de caracteristicile lor mecanice. Ea poate fi considerată o mecanică aplicată la statica şi dinamica vieţuitoarelor în general şi a omului în special. Are un domeniu de cercetare apropiat de al anatomiei, fiziologiei şi mecanicii. La acestea se mai poate adăuga biochimia, care furnizează date asupra metabolismului, legate de procesul de mişcare, de efortul fizic în procesul de recuperare.

Biomecanica studiază modul cum iau naştere forţele musculare, analizându-le din punct de vedere mecanic, cum intră în relaţie cu forţele exterioare care acţionează asupra corpului. Pornind de la aceste relaţii de interdependenţă, biomecanica exerciţiilor fizice stabileşte eficienţa lor mecanică şi indică metodele practice pentru creşterea randamentului în funcţie de scopul antrenamentului fizic.

De la studiile biomecanice se aşteaptă soluţii ştiinţifice, în vederea însuşirii unor tehnici raţionale. Totodată, cercetările biomecanice mai au şi scopul de a constata în mod obiectiv, greşelile care apar în decursul efectuării exerciţiilor fizice, de a descoperi cauzele mecanice şi de a prevedea consecinţele în procesul însuşirii mişcărilor din cadrul procesului de recuperare. În acest fel, biomecanica poate indica măsurile ce se impun pentru însuşirea corectă a unei tehnici, poate formula indicaţii metodice preţioase, poate contribui la perfecţionarea tehnicilor. Biomecanica exerciţiului fizic terapeutic studiază atât mişcările active, cât şi poziţiile corpului, condiţionate de organele de sprijin şi de mişcare ale corpului.

Conţinutul biomecanicii poate fi împărţit în:

A) biomecanica generală, care studiază legile obiective, generale ale mişcărilor;

B) biomecanica specială, care studiază particularităţile mişcărilor din diferite domenii ale activităţii motrice. Din acest punct de vedere, în afara biomecanicii speciale a exerciţiilor fizice, mai există biomecanica specială a muncii, a deficienţilor fizici etc.

Biomecanica mai contribuie, prin însuşirea noţiunilor de spaţiu, timp, mişcare, a celor cu privire la proprietăţi şi forme fundamentale ale existenţei materiei, a noţiunilor despre interdependenţa între forţele care concură la efectuarea mişcărilor, la o justă înţelegere a fenomenelor vieţii.

1.2. Mişcarea ca formă de existenţă a materiei

Mişcarea, în sensul cel mai înalt, filozofic, este forma de existenţă a materiei, însuşirea esenţială şi inseparabilă a materiei. Mişcarea nu poate exista fără materie, după cum nici materia nu există fără mişcare. NU există, deci, mişcare "pură", imaterială.

Mişcarea, ca şi materia, este veşnică. Nu poate fi creată şi nu poate fi distrusă. Descartes exprima astfel acest adevăr: "cantitatea de mişcare existentă în lume este totdeauna aceeaşi". Izvorul mişcării se află în materia însăşi, impulsul interior al oricări mişcări constituindu-l contradicţiile, lupta contrariilor. Chiar forma cea mai simplă de mişcare, deplasarea corpurilor în spaţiu, este o contradicţie; despre corpul în mişcare se poate spune că, în aceeaşi clipă, el se află şi nu se află în acelaşi loc.

Mişcarea este absolută, iar repausul o măsură, o expresie a mişcării, opusul mişcării. Repausul este relativ şi are sens numai în raport cu forma individuală de mişcare.

Mişcarea în sens filozofic, nu reprezintă o simplă deplasare în spaţiu a obiectelor materiale, ci, orice schimbare, orice transformare, observată în natură şi societate.

Există o scară largă a posibilităţilor de mişcare:

- Mişcarea microparticulelor materiei (automişcarea) - deplasările protonilor, electronilor, cu alte cuvinte a particulelor elementare.

- Mişcarea mecanică- deplasarea corpurilor în spaţiu - este forma cea mai veche de mişcare cunoscută şi se referă la mişcarea corpurilor inerte.

- Mişcarea fizică - mişcarea moleculară sub formă de căldură, lumină, electricitate

- Mişcarea chimică - combinarea şi dezagregarea atomilor.

- Mişcarea biologică - viaţa celulei şi a organismelor vii, metabolismele, locomoţia lor.

- Mişcarea socială - viaţa socială.

Între formele principale ale mişcării există o legătură reciprocă, ele putându-se transforma una în alta. Mişcarea mecanică se transformă, în anumite condiţii, în mişcare fizică etc. Dar, între diferitele forme de mişcare sunt şi deosebiri fundamentale, legate de natura purtătorului unei forme de mişcare, de legile specifice ale fiecărei forme şi de contradicţiile proprii care generează mişcarea în cadrul fiecărei forme.

Mişcarea biologică (viaţa şi locomoţia organismelor vii) este o formă superioară de mişcare, care dispune de calităţi şi mecanisme speciale, ce nu pot fi explicate numai prin aplicarea legilor mişcărilor mecanice, fizice sau chimice, considerate forme inferioare. Formele inferioare sunt, în acest caz numai auxiliare şi nu pot epuiza esenţa formei superioare a mişcării biologice. Ex: natura biocurenţilor nervoşi şi musculari nu este identică naturii curenţilor electrici. Segmentele osoase nu acţionează ca nişte simple pârghii şi forţa lor de acţiune nu se poate determina matematic, apelând la formulele clasice de determinare a funcţiilor mecanice ale pârghiilor, deoarece intervin o serie de factori, care nu pot fi încadraţi (componenta articulară, momentul muşchiului, intervenţia scripetelor de flexie, existenţa muşchilor poliarticulari).

Iată de ce, în înţelegerea şi interpretarea mişcării biologice, aplicarea legilor din mecanică, din fizică şi chimie, nu reuşeşte să redea întreaga complexitate a fenomenelor. Aplicarea acestor legi poate prezenta, schematic şi mecanicist, numai aspecte singulare ale complexului proces biologic, care este locomoţia animală sau umană.

1.3. Corpul omenesc ca un tot unitar

Organismul uman, în mişcare, trebuie privit ca un întreg, nu ca o manifestare izolată a unor mecanisme ale anumitor aparate şi sisteme care ar acţiona complet independent. În acelaşi timp, studiul analitic al factorilor morfo-funcţionali, care stau la baza exerciţiilor fizice nu este semnificativ, decât dacă este urmat de reintegrarea acestor factori şi a caracteristicilor în "totul" organismului. Pe lângă această integrare, este necesară şi stabilirea relaţiilor obiective dintre organismul ca întreg şi mediul în care se mişcă.