Biomecanică

1.1 INTRODUCERE

Biomecanica miscarii umane poate fi definita ca interdisciplina care descrie, analizeaza si evalueaza miscarea umana. Miscarile fizice implicate sunt de o mare diversitate: mersul handicapatilor, ridicarea unei greutati de catre un muncitor sau performantele unui atlet.

Principiile fizice si biologice care se aplica sunt aceleasi in toate cazurile, ceea ce se schimba este doar specificul miscarii si nivelul de detaliu care se cere in privinta performantelor fiecarei miscari.

Lista specialistilor interesati in aspectele miscarii umane este lunga: ortopezi, chirurgi antrenori de atletism, ingineri din domeniul recuperarii functionale, terapeuti, kineziologi, specialisti in ortezare si protezare, psihiatrii, proiectanti de echipament sportiv.

La nivel fundamental numele dat stiintei care se ocupa de problematica diversa a miscarii umane este cel de KINEZIOLOGIE.

Aceasta disciplina , in plina evolutie combina aspecte ale fiziologiei, ale invatarii motorii, ale fiziologiei exercitiilor fizice precum si multe cunostiintede biomecanica.

BIOMECANICA, ca dezvoltare a stiintelor vietii si a celor fizice, este construita pe corpul cunostiintelor de baza ale fizicii, chimiei, matematicii, fiziologiei si anatomiei. Ea poate fi definita ca stiinta care studiaza caracteristicile raspunsului in timp si spatiu ale materialelor biologice, solide, lichide si visco-elastice , si ale corpului uman in ansamblu cind sunt supuse actiunii unor sisteme de fortele interne si externe. Cu alte cuvinte ea aplica legile mecanice la studiul sistemelor biologice, umane si animale.

1.2. ISTORICUL CERETARILOR PRIVIND LOCOMOTIA UMANA

Cercetarile privind producerea locomotiei umane dateaza din antichitate.

Aristotel a aplicat analiza geometrica a actiunii mecanice a muschilor atit la nivel unor parti ale corpului cit si la nivelul intregului corp.

Leonardo Da Vinci a descris in desenele sale anatomice mecanica sorijinului, a urcarii, coboririi, ridicarii din pozitia sezind , precum si realizarea sariturii.

Functiile fiziologice au fost analizate matematic de Galileo Gallilei(1564-1643) si de William Harvey (1578-1657), care s-a remarcat prin eforturile sale de pionerat privind definirea circulatiei sanguine, fiind creditat ca parintele biomecanicii fluidelor.

Alfonso Borelli (1608-1679) a explorat cantitativ forta dezvoltata de muschi si a definit oasele drept pirghii actionate si controlate de muschi. El este considerat fondatorul biomecanicii solidelor.Contributii remarcabile le-au adus si Newton(1642-1727), Bernoulli(1700-1782), Poiseuille(1799-1869), Thomas Young(1773-1829), Euler(~1862).

Incercarile de studiere si explicare a functiilor si structurilor fiziologice din punct de vedere al legilor fizicii si ingineriei au fost realizate la inceput de medici, fizicieni si de specialisti din domeniu medical. I prezent cercetarile de acest gen cad cu precadere in sarcina specialistilor din domeniul ingineriei biomedicale sau bioingineriei.

Obiectivele cercetarilor din domeniul biomecanicii sunt in general bidirectionate. In primul rind biomecanica urmareste intelegerea aspectelor fundamentale ale functiilor fiziologice, scopul fiind medical. In al doilea rind ea cauta sa elucideze aceste functii in scopul aplicarii rezultatelor in domenii nemedicale.

Corespunzator primei situatii au fost si continua sa fie realizate si dezvoltate tehnici sofisticate de monitorizare a functiilor fiziologice, datele acumulate sunt prelucrate si sunt prezentate teorii care sa explice aceste date, scopul fiind diagnosticarea “ motorului uman”, pentru a gasi cauzele functionarii ineficiente a acestuia , ca urmare a imbolnavirii( patologie), imbatrinirii, uzurii prin oboseala sau distrugerii prin accident(medicina de urgenta).

Munca nu se opreste aici pentru ca ea furnizeaza baza necesara dezvoltarii tehnologiilor de tratare si mentinere( terapie) a organismului uman afectat de boala, analiza biomecanica fiind dirijata in directia imbunatatirii sistemului de ingrijire a sanatatii. Se realizeaza astfel o imbunatatire a stilului de viata prin fiziologia exercitiului fizic si biomecanicii sportului, creste abilitatea de a “repara” si recupera parti ale organismului uman, se dezvolta tehnologii de sustinere a organelor cu functionare defectoasa, deci se creaza conditii de creare de orteze sau de inlocuire a acestor segmente prin elemente de protezare.

1.3 EVOLUTIA TEHNICILOR SI ECHIPAMENTELOR DE INREGISTRARE A MISCARII

Interesul sporit fata de studiul miscarii umane a impus punerea la punct si dezvoltarea unor tehnici de inregistrare si in paralel s-au creat echipamente pentru inregistrarea acesteia.

Acestea au permis analiza miscarii din punct de vedere calitativ ( aspectul miscarii) sau cantitativ (viteze,acceleratii, forte) contribuind considerabil la intelegerea mecanismelor fundamentale ce stau la baza miscarii umane.

Primele realizari in domeniul inregistrarii miscarii umane ii apartin fotografului englez Edward J.Muybridge(1830-1904) care prin utilizarea unui set de pina la 36 de camere sincronizate a fost capabil sa detecteze secvente de imagini egal distantate in timp corespunzatoare locomotiei umane sau animale, anticipind astfel camerele de filmat(fig.1,2 )