4.2.biomehanika

8/18/2019 4.2.BIOMEHANIKA

1/38


2/38

BIOMEHANIKABiomehanika je multidisciplinarna nauka kojakoristi zakone fzike i inženjerske koncepte da biopisala pokrete različitih segmenata tela i silekoje deluju na te segmente tokom normalnihdnevnih aktivnosti.Biomehanika rada se može defnisati kao

studija fzičke interakcija čoveka sa alatom,mašinama i materijalima koje koristi, u ciljuunapređenja perormansi čoveka uz istovremenosmanjenje zamora i rizika od pojave M!.


3/38

LOKOMOTORNI APARAT"okomotorni sistem omogu#ava kretanje čoveka u prostoru.

$lementi ovog sistema su kosti, mišići i zgo!o"i.!ri kretanju organizam je izložen dejstvu spoljašnjih

%gravitacionih& sila i unutrašnjih sila kojima miši#i deluju nakosti za koje su vezani. 'osti se pod dejstvom ovih silaponašaju kao poluge koje su zglobovima povezane za

sisteme.(unkcionalna anatomija proučava aparat za kretanje u

raznim položajima, što predstavlja polaznu osnovu za daljebiomehaničke analize.

keletni sistem čoveka se može posmatrati kao skup jednogzatvorenog kinematičkog lanca i pet otvorenih lanaca sarazličitim stepenima slobode kretanja %od )*+ do ++&-proksimativno se može re#i da jedna akcija miši#a deluje

na ,+ zgloba, a jedan zglob na /,0 miši#a


4/38

Lokomotorni#

mišićnoskeetni sistemkelet čini više od )++ kosti$%, koje se prema građidele na duge, kratke i pljosnate.'osti štite organe i sisteme organa unutar ljudskog

tela. 1ako pršljen štiti kičmenu moždinu, rebra štiteplu#a, a karlica reproduktivne i abdominalne organe.'osti takođe igraju važnu ulogu u podupiranju i

nošenju težine ljudskog tela.

poj dve ili više kostiju ostvaruje se putem zgo!o"a.vi zglobovi se mogu podeliti na nepokretne,

polupokretne i pokretne zglobove.


5/38

Lokomotorni#

mišićnoskeetni sistemPokretni zgo!o"i %diarthroses s. articulationess2noviales& predstavljaju centre pokreta uaparatu za kretanje. 3ni obuhvataju najmanje

dva koštana kraja uglavnom dugih kostiju, anjihova uloga je ublažavanje udara i smanjenjetrenja koje je u zglobovima pri kretanjuneminovno.

'ost i zglob ormiraju sistem poluge, sa koskomkao polugom i zglobom kao osloncem.!ostoji sedam ti&o"a &okreta tela koja se

mogu desiti u zglobu4


6/38

Ti&o"i &okreta % zgo!%'()eksi$a %savijanje, smanjenje ugla između delova tela, kao

što je, na primer, savijanje lakta&*(Ekstenzi$a %opružanje, ispravljanje, pove#anje ugla između

delova tela, kao što je, na primer, ispravljanje noge u kolenu&

+(A!d%ki$a %odvođenje, pokretanje dela tela od središne linije

tela ili od dela tela za koji je vezan, kao što je podizanje rukunagore&

-(Ad%ki$a %privođenje, pokretanje dela tela prema središnjojliniji tela ili delu tela za koji je vezan, kao što je spuštanje rukuuz telo&

.(Rotai$a %pomeranje dela tela u kružni pokret oko zgloba, kaošto je kruženje ruke u ramenom zglobu&

/(Pronai$a %okretanje podlaktice tako da dlan bude okrenut nadole&

0(1%&inai$a %okretanje podlaktice tako da dlan bude na gore&


7/38

Lokomotorni#

mišićnoskeetni sistem• B%rza je jastuče koje služi kao tampon izmeđukostiju tako da se kosti ne taru jedna o drugu, štosprečava ose#aj bola.

• Ligamenti doprinose stabilizaciji kosti oko zgloba.• 'osti moraju biti povezane sa okolnim tkivom, štose postiže uz pomo# mišića.

• 3snovna unkcionalna odlika miši#nog tkiva je

njegova razdražljivost, koja se najčeš#e ispoljavagrčenjem, skra#ivanjem miši#nih vlakana kojenastaje pod dejstvom spoljašnjih ili unutrašnjihdraži.


8/38

Lokomotorni#mišićnoskeetni sistem• ama kontrakcija skeletnog miši#a javlja se kao

odgovor na nervne impulse koji dolaze u miši#preko specijalnih nervnih #elija5 motone%rona.

• Miši#i zajedno sa nervima koji ih inervišu čine

nervno5miši#ni aparat čoveka.• 'ao rezultat kontrakcije miši#a javlja se određeni

na&on, što je jedna od osnovnih fziološkihkarakteristika miši#a.

• am napon, sila, razvija se različito pri miši#nojkontrakciji. -ko je spoljašnji teret manji od naponamiši#a koji se kontrahuje onda se miši# skra#uje iizaziva kretanje. 3vo je tzv. konentri2ni tipkontrakcije %ili izotoni2na kontraki$a&.


9/38

Lokomotorni#mišićnoskeetni sistem

-ko je spoljašnji teret ve#i od napona koji razvijamiši# za vreme kontrakcije onda se taj miši# izdužuje,rasteže i to je eksentri2ni tip kontrakcije.

3ba ova tipa kontrakcije, kod kojih miši# menja svojudužinu spadaju u dinami2ke orme kontrakcije.Miši#na kontrakcija pri kojoj miši# razvija napon, ali

ne menja dužinu naziva se izometri$ska

kontraki$a i ona predstavlja stati2k% ormumiši#ne kontrakcije.


10/38


Miši#i se sastoje od velikog broja miši#nihvlakana.

!ostoji tipa miši#a i to voljni, nevoljni isrčani miši#.3o$ni mišići nazivaju se još i skeletni ili

prugasti miši#i i služe za povezivanje kostiju.Ne"o$ni mišići nalaze se u unutrašnjim

organima i poznatiji su kao glatki miši#i.


11/38


!ošto miši#i mogu samo da se kontrahuju %grče&,svaki miši# mora imati mehanizam za opružanje.6 srčanom miši#u mehanizam za opružanje je

povezan sa dotokom nove krvi u komore, glatkimiši#i se opružaju kada materija ulazi u organe, dokskeletni %prugasti& miši#i rade u parovima, tako da,dok je jedan miši# zgrčen drugi je opružen.

3vakvo uređenje skeletnih miši#nih parova poznato je kao antagonističko %na primer, biceps i triceps&.


12/38

Lokomotorni#

mišićnoskeetni sistemMiši#i se razlikuju međusobno &rema o!ik%.3blik miši#a zavisi od njegove uloge i mesta nakome se nalazi.7ajčeš#i oblik miši#a je vretenast. 1akođe

postoje dvoglavi miši#i %biceps&, troglavi%triceps& ili četvoroglavi %8uadriceps& miši#i,kao i miši#i lepezastog oblika, oblika pera ilikružnog oblika.Prema &oo4a$% u organizmu miši#i se mogu

podeliti na potkožne, površinske i duboke.


13/38

Lokomotorni#

mišićnoskeetni sistem• !oložaji koji se zauzimaju pri radu određuju ikoji #e se miši#i koristiti, kao i kako se sileprenose sa miši#a na objekat rukovanja.

• 7eodgovaraju#i položaj pri radu zahtevaupotrebu ve#ih miši#nih sila zato što miši#i nemogu efkasno da izvršavaju rad.

• tatičan ili neodgovaraju#i položaj doprinosizamoru miši#a i tetiva i osetljivosti zgloba kojiučestvuje u izvršenje konkretnog zadatka.


14/38

Lokomotorni#

mišićnoskeetni sistem• ile na kičmu rastu kada se nose ili podižu ve#i

tereti ili kada se rukuje predmetima sa

savijenom ili zakrenutom kičmom, jer miši#imoraju nositi težinu tela uz dodatnooptere#enje u rukama.

• ile na kičmu takođe rastu sa porastom

horizontalnog rastojanja između tereta i kičme.• 7eodgovaraju#i položaji mogu se razmatrati

posebno za svaki deo tela.


15/38

Ne%trani i ne5ziooški &oo4a$ideo"a tea

R%2ni zgo! se nalazi u neutralnom položaju kada jezglob u pravom do malo savijenom položaju, u nivouili nešto višlje u odnosu na podlakticu %kao pripozdravljanju rukovanjem&.

7eodgovaraju#i položaj ručnog zgloba odnosi se naizrazito savijanje %9eksija i ekstenzija prikazana naslici 0& i skretanje ručnog zgloba %radijalna i ulnarnadevijacija prikazana na slici )&.


16/38


7eutralni položaj akta je kada jerame relaksirano, sa šakamanadole. 7ajve#e sile bicepsapostižu se kada je podlaktica skoroparalelna sa podom, odnosno kada

podlaktica i nadlaktica čine ugaood /+;.7eodgovaraju#i položaj odnosi se

na ponavljaju#e savijanje ili

održavanje u dužem periodusavijenog položaja lakta %prikazanona slici 0&, brzo ili snažno rotiranjepodlaktice ili pronaciju ilisupinaciju podlaktica %slika )&


17/38


7eutralni položaj ramena postojikada su nadlaktica i podlakticaspuštene uz telo, sa laktovima blizutela.7eodgovaraju#i položaj ramena

uključuje podizanje ruku ispred%9eksija preko *;, slika 0& ili sastrane od tela %abdukcija ve#a od*;, slika )&.3vi pokreti nastaju pri radu sa

rukama iznad visine glave ili pri radukoji zahteva dosezanje %velikaudaljenost dohvata može dovesti dovrlo neudobnog položaja leđa iramena&.


18/38


7eutralan položaj "rata postojikada je vrat prav ili sasvim blagosavijen prema napred.7eodgovaraju#i položaj vrata

odnosi se na savijanje vrataunapred %9eksija ve#a od )+;& iliunazad %ekstenzija ve#a od ;&slika 0.7eodgovaraju#i položaj vrata

prisutan je i kada se vrat savija ustranu %bočno savijanje ve#e od)+;& ili kada se okre#e levo5desno%rotacija ve#a od )+; na levo ili nadesno, prikazano na slici )&.


19/38

6one doh"ata

=ona dohvata je geometrijsko mesto tačaka uprostoru u kome se može dohvatiti neki predmet,Maksimana zona doh"ata za gornje

ekstremitete je ograničena rontalnom ravni ipokretom ramena i lakta,)%nkionana zona doh"ata je deo maksimalne

zone u kojoj ekstremiteti mogu vršiti prirodne,fziološke pokrete,O&timana zona doh"ata je deo unkcionalne

zone u kojoj pokreti mogu da se vrše u dužemvremenskom trajanju, sa najve#om tačnoš#u inajmanjim naporom tj. zamorom,3ptimalne zone dohvata za noge i ruke defnisane

su sa po * tačke %>0,>),>,>* i 70, 7), 7, 7*&


20/38

Osno"ni !iomehani2ki&rini&i

0. 3graničene i tačno programirane pokrete bitrebalo zameniti prirodnim i slobodnimpokretima?

). @zbegavati statičko naprezanje miši#a?. !ravolinijske pokrete zameniti kružnim

pokretima?

*. =a savlađivanje ve#ih otpora koristiti balističke

i gravitacione pokrete?. 3mogu#iti da laktovi tokom rada budu u

neutralnom položaju %nisko i uz telo&?


21/38

Osno"ni !iomehani2ki&rini&i

A. @zbegavati pokrete glavom, savijanje trupa,rotacione pokrete trupa i ekstremiteta?

B. @zbegavati ve#a miši#na naprezanja priistovremenom dejstvu vibracija?

C. =a ve#a miši#na naprezanja koristiti nogeumesto ruku?

/. @zbegavati istovremeno brze i snažnepokrete?

0+.3bezbediti dovoljno prostora za radnepokrete.


22/38

Biomehani2ki modeiDiomehanički modeli služe da modeliraju

mehaničke stresove na unutrašnje strukture telapri različitim radnim zadacimaMogu se razlikovati stati2ki modei pojedinih

segmenata tela, dinami2ki modei i s&ei$animodei za analizu pojedinih oblasti tela, kao napr., model za analizu oblasti šaka5ručni zglob ilišaka5lakat

Biomehani2ki mode šaka#r%2ni zgo!'ada se optere#enje primeni na dlansku stranu

prstiju pri obuhvatanjuEstezanju alata, ručki ilimaterijala, momenti optere#enja rezultuju na

svaki zglob prstiju i ručja


23/38

Biomehani2ki mode šaka#r%2ni zgo!

-ko osoba steže nekipredmet uz maksimalninapor, tipično optere#enjeprstiju (" bilo bi oko 0+ 7!ri tome je eektivna sila

tetiva 9eksora između *)+ zadalje i A* 7 za bliže tetive.'ada se sila naprezanja

primeni na tetivu ona je

izdužuje za oko 05)F. 'adaoptere#enje prestane, akoima dovoljno vremena zaoporavak, tetiva se vra#a uprvobitno stanje.


24/38


!ri devijaciji ručnog zgloba%9eksiji ili ekstenziji& dugetetive prstiju su prisiljene dase saviju, prate#i kostiručnog zgloba ili9eGorEeGtensor retinaculum,što je prikazano na slici!rva slika, kada je šaka u

položaju 9eksije objašnjava

kako medijalni nerv možebiti direktno pritisnut kadase optere#enje primenjujena prste pri stezanjupredmeta.


25/38


-rmstrong i HhaInpredlažu jednostavanJmodel koturaK za r. zglob!oluprečnici krivine tetiva

u ovom modelu suprikazani kao konstante,preko normalnog obima9eksije i ekstenzije uručnom zglobu, sa lukom

dužine X koji zavisi odpoluprečnika > i uglomdevijacije ručnog zgloba θ ,daju#i jednačinu4 X 7R

Sile koje deluju na ručni zglob zbog devijacijetetiva feksora prstiju


26/38


@nteresantno da su poluprečnici krivina pri ekstenzijiručnog zgloba manji nego pri 9eksiji, što može ukazatina to da je ekstenzija opasniji položaj od 9eksije6koliko je ( 1 poznato, mogu#e je predvideti unutrašnje

sile. ile tetiva deluju normalno na luk kotura %(7 na

slici& zavisno od dužine luka X , koji je prikazan kaoproizvod >L. rednost sile (7 je, prema "eeau4

F N 5normalna sila oslanjanja po jedinici dužine luka %7Emm&F T 5prosečna sila tetive pri naprezanju %7& μ # koefcijent trenja između tetive i njene nose#e sinovijalne membraneΘ 5 ugao kontakta ili ugao devijacije ručnog zgloba %radijan&

R

μ

T N

F e F

θ

=


27/38


'od normalnih, zdravih sinovijalnih zglobova,vrednost μ je vrlo mala, oko +,++5+,++*-ko se pretpostavi da je μ malo, onda su i

tangencijalne sile takođe male i F T ’ = F T .

!rethodna jednačina se sada može uprostiti4F N = F T >

6kupna radijalna, nose#a sila F !, prikazana na slici

ispred, predstavlja silu koja deluje na okolnestrukture %na primer, na ligamente, kosti imedijalni nerv u karpalnom tunelu& i veličina tesile zavisi od jačine kojom je tetiva obmotana okokotura.


28/38


2 sin( / 2) R T F F θ =

>ezultuju#i odnos dat je jednačinom iz kojese može uvideti važnost ugla devijacije

ručnog zgloba L4

L 5 6gao devijacije zgloba

F T 5 ila tetivaF ! 5 6kupna radijalna sila

Od 2 i i t ! i


29/38

Od 2ega za"isi &otre!na sia&ri rad%8

3d te4ine i ras&odee tereta %ogroman teret je teži zapodizanje i nošenje u odnosu na kompaktan i manji pogabaritu&,radnog &oo4a$a %neodgovaraju#i položaji mogu zahtevati

ve#e sile&,

!rzine &okreta %za ve#e brzine pokreta kapacitet sile jesmanjen&,karakteristika &o"ršine &redmeta rukovanja %ve#a

klizavost zahteva ve#u silu držanja predmeta&,&ris%st"a "i!rai$a %vibracije ručnih alata mogu pove#ati

zahtevane sile držanja alata&,ti&a dr4an$a predmeta ili alata %držanje prstima obično stvara

5* puta ve#u silu na tetive od obuhvatanja&,koriš#enja zaštitnih rukavica %preširoke kao i pretesne rukavice

mogu zahtevati čvrš#e držanje, tj. pove#anu silu&.


30/38

Poo4a$ tea i sia!oložaj tela ili dela tela bitnoutiče na sposobnost miši#a

da generiše silu. Miši#igenerišu optimalne sile zaželjeni pokret kada jeekstremitet u neutralnompoložaju.6 položajima koji nisu

neutralni, miši#i da bi izvršiliisti radni zadatak, morajugenerisati ve#e unutrašnje

sile.=a dostizanje istog nivoa sile

pri držanju samo prstima,neophodno je primeniti do* puta ve#u silu nego pri

obuhvatanju predmeta.

"ticaj ugla ručnog zgloba nasnagu

obu#vatanjastezanja

9gao zgo!a :;<1naga

o!%h"atan$a :=<

Neutralan položaj 100 %

Fleksija 45° 60 %

Fleksija 65° 45 %

Ekstenzija 45° 75%

Ekstenzija 60° 63 %

Ulnarna deija!ija 45° 75 %

"adijalna deija!ija #5° $0 %


31/38

Poo4a$ tea i sia!oložaj utiče na miši#nu silu posredstvom

koncepta koji se odnosi na sisteme poluga i obrtnemomente kroz celo telo.3brtni momenat, torzija %1, ili sila rotacije oko

zgloba& je unkcija unutrašnje miši#ne sile %(&pomnožena normalnim %upravnim& rastojanjemizmeđu ose zgloba i mesta primene miši#ne sile%mesto pripoja tetive& N m 5 poznato i kao krak sile

T=F$% 'ada su dve kosti u neutralnom položaju %na pr.,

kao kada je lakat pod uglom od /+;&, krak sile 5 m je duži, te zbog toga miši# proizvodi najve#i obrtnimomenat.


32/38

Poo4a$ tea i sia

6 slučaju -, kada je lakatopružen, rastojanje m jemalo, sile kompresije suve#e od sila rotacije, u

slučaju D, kada je lakat poduglom od *; ove sile su jednake, dok su u slučajuH, kad je lakat u 9eksiji od/+;%m je oko cm&, silerotacije ve#e od silakompresije %što znači da jei obrtni momenat najve#i&.

@


33/38

O>EN?I3AN?E POLO@A?ATELA

aEN?I3AN?E POLO@A?A


34/38


!< Metode direktnog meren$aMerenje uglova između segmenata goniometrom,Merenje pomo#u radioaktivne pilule u cilju određivanja

leđnog optere#enja a na osnovu &romene

a!dominanog &ritiska %idd&.'oriš#enje mera2a za istezan$e pričvrš#enih na odelo

%3QDrien, !aradise&@nstrument za sniman$e &okreta ki2me i

preračunavanje putem računara,Merenje pomo#u elastičnih lakih cevi koje sadrže merne

trake pričvrš#ene za zglob ili duž kičme,nimanje miolektričnih signala miši#a pri radu

eektromiogra5$om u cilju analize nivoa aktivnosti

miši#a


35/38


< Metode &osrednog &osmatran$a

'oriš#enje "ideokamera %->D-7 metoda,

Pvedska građevinska industrija, oigt 5 )sinhronizovane kamere, Oinkel 5 snimanječoveka, analiza snimka i $MR registrovanje&,>OA metoda %koristi 'artezijanski

optoelektronski dinamički antropometar kojikoristi optički sistem sa re9ektuju#im markerimakoje računar prepoznaje i preračunava položajetela u prostoru&


36/38


d< 1%!$ekti"ne metode

Dorgova skala %subjektivna procena statičkog

napora ili subjektivna ocena zamorenosti pridinamičkom radu, sastoji se od 0 ocena&Metoda koja koristi kodove u miši#ima i

subjektivne ocene o njima i koji se prikazujuna mapi tela podeljenog u segmente7ordijski upitnik %7MS& o miši#no5skeletnim

problemima


37/38

OA1 metoda


38/38

OA1 metoda

6 tačno određenim intervalima, najčeš#e na+ sekundi, vrši se trenutno posmatranje radakoje se registruje na posebnom ormularu zasnimanje %multimoment snimanje&remenom se metoda usavršavala, tako da

sada omogu#ava kategorizaciju preporuka i

defnisanje neophodne brzine korekcija radnihpoložaja.

4.2.biomehanika

Documents