Anatomy of joints and Basic Biomechanics – DEMO

KLJUČNE TOČKE:

• Razumevanje klasifikacije vzvodov
• Razumevanje zakona ravnovesja
• Identifikacija ravnin in osi gibanja

---

Sedaj, ko imamo fundamentalno razumevanje skeletne funkcije in strukture, lahko pričnemo spoznavati relevantnost tega znanja iz vidika programiranja veliko bolj podrobno.

Za mnoge izmed vas je matematični in inženirski poudarek  v biomehaniki lahko videti preveč obsežen, zato se bomo tega področja lotili z minimalnim matematičnim poudarkom.

Biomehanika je aplikacija mehanskih zakonov na živ organizem oz. živo strukturo in v primeru človeškega telesa, sodelovanje med skeletom, mišičevjem in sklepi. Z razumevanjem teh zvez se lahko naučimo, kako aplicirati silo in obremenitev v bolj precizni obliki in prav tako interpretirati, kje v tej enačbi lahko prihaja do težav.

VZVODI, TEČAJI IN SILE

Kosti tvorijo vzvode, ligamenti, ki obdajajo sklepe, tvorijo tečaje in mišice producirajo silo za iniciacijo gibanja.

Kasneje bomo potrebneje pogledali v skeletne mišice, za zdaj bo naš fokus na vzvodih in tečajih.

V osnovi ločimo tri tipe vzvodov; 1. tip, 2. tip in 3. tip vzvodov. Za ugotovite tipa vzvoda moramo upoštevati naslednje pojme.

Sila (F) To je točka aolikacije sile; v biomehaniki je ta sila proizvedena iz strani mišične akcije.

Breme (R) To je stran obremenitve, ki se mora premakniti.

Os (A) Prav tako označeno kot vrtišče. To je točka, na katero se upre vzvod, ko je aplicirana sila.

Na osnovi razmerja med silo (F) osjo/vrtiščem (A) in bremenom (R), klasificiramo tipe vzvodov. 

VZVODI TIPA 1

Pri vzvodih tipa 1 se nahaja os med točko sile in točko bremena (F-A-R). Pravimo, da gre za dvokraki vzvod.

Proporcija vzvoda, ki se nahaja med točko proizvedene sile in osjo se imenuje ročica sile. Proporcija med točko bremena in osjo je ročica bremena. Prav tako moramo upoštevati ročico navora, ki se nanaša na dolžino med sklepno osjo in linijo sile, ki deluje na sklep.

Ročica navora = Pravokotna razdalja med osjo in linijo aplicirane sile.

Daljša kot je ročica navora večja obremenitev bo aplicirana skozi vzvod.

Pomislite na to, kako razrahljate zataknjen zatič. Navor je ustvarjen, ko je aplicirana sila na ročico, ki je oddaljena od centra rotacije objekta (zatiča).

Navor je izmerjen kot: Navor = Sila mišične akcije x dolžina navorne ročice

Daljša ročica nam omogoča uporabo manjše sile za doseganje večjega navora (navor je sposobnost sile, da povzroči rotacijo na vzvodu). Ta vzvod si lahko predstavljamo kot nihajno gugalnico, pri čemer bo potrebna večja aplicirana sila (F) kot je breme (R), da bomo doseglji zadosten navor za premik ročice.

VZVOD TIPA 2

Vzvod tipa 2 je enokraki vzvod, pri katerem sta sila (F) in sila bremena (R) nasprotno usmerjeni. Sila bremena se tako nahaja med osjo in silo (A-R-F). Primer vzvoda tipa 2 bi bila uporaba “landmine” vaj, skleci ali mrtvi dvig s talnim vpetjem. 

VZVOD TIPA 3

Vzvodi tipa 3 so najpogostejši v človeškem telesu.

Tokrat je sila postavljena med os in silo bremena (A-F-R).

ZAKON RAVNOVESJA

Vzvod je v ravnovesju, ko sta sila in sila bremena izenačeni. Predstavljajte si nihajno gugalnico, ki je uravnotežena.

Zakon ravnovesja, ki velja za vse vzvode govori:

Sila multiplicirana s pripadajočo razdaljo od osi je enaka sili bremena multiplicirani z razdaljo od osi.

10 kg sile, ki je aplicirana 5 m od osi, bo dvignila 50 kg bremena 1 m od osi.

SAGITALNO RAVNOVESJE

Vračamo se nazaj na prvo lekcijo anatomije in sagitalno ravnovesje. Ko se center gravitacije posameznika prevesi naprej v razmerju do kolka in medenice, morajo hrbtne mičice kontraktirati in kolena postaviti v fleksijo, da ostanemo pokončno. Ta preves težišča ne le povzroči prilagajanje navornih ročic in vzvodov, hkrati močneje obremeni muskoloskeletni sistem in sklepe. Prav to daje osnovo za korekcijo drže in poudarja njeno nujnost.

Vsako posamezno vretence v hrbtenici deluje kot vzvod tipa 1 (Slika 1.4). Ko je to sagitalno ravnovesje prekinjeno, splošno gledano skozi fleksijo hrbtenice naprej, se bo posledično povečala obremenitev anteriornega (sprednjega) dela vretenc. Spinalni erektorji in posteriorna muskulatura mora temu primerno konstantno opravljati delo, da lahko balansira to silo in vzdržuje ravnovesje. (Ref. 2) Telo nekako ta pojav kompenzira s prej omenjenim “nihanjem” medenice, nagib medenice za ohranjanje pokončne drže. (Ref. 3, 4, 5)

KAKO TO VSE POSTANE RELEVANTNO ?

Gibi, ki vključujejo več kot en sklep (večsklepni gibi), delujejo kot vrsta vzvodov, vrtišč in točk obremenitve. Združeni dajejo osnovo človeškega gibanja in nam dajejo boljše razumevanje razbremenitve človeškega telesa.

To postane relevantno za trenerja, ker s premikanjem točke obremenitve, krajšanjam ali daljšanjem navornih ročic, spreminjamo delovanje obeh sil, ter razporeditve bremena skozi mišice in sklepe. Prav to, kot je razvidno iz primera vretenc, lahko spreminja mišično mehaniko. V prihajajočih lekcijah bomo podrobneje pogledali kako izgledajo deviacije drže in kako to ravnovesje vpliva na mišično aktivnost.

Enostaven primer za razmislek, je boksar pri udarcu. V kolikor bi dovolili zapestju, da preide v fleksijo ali ekstenzijo, bi s tem ustvaril novo vzvodno ročico in s tem spremenil razporeditev in usmeritev sile udarca. To je razlog, zakaj se pri boksu povija zapestje in se s tem preprečuje ustvarjanje teh dodatnih ročic in hkrati zagotovi dodatno stabilnost. Podobno naredijo powerlifterji pri izvajanju potiska s prsi – bench press. Na to lekcijo se bomo navezali še kasneje, ko bomo obdelovali specifično vadbeno mehaniko.

GIBALNE RAVNINE

Za to, da bomo lažje razumeli in opisali gibanje, moramo najprej razumeti v katerih ravninah se telo giblje. Te ravnine nam omogočajo boljši opis strukturne pozicije in smer funkcionalnega gibanja.

Poznamo tri ravnine, ki potekajo skozi telo.

SAGITALNA RAVNINA

Sagitalna ravnina poteka vertikalno skozi telo in deli telo na levo in desno stran. Gibi kot so fleksija in ekstenzija se izvajajo v tej ravnini.

Gibi celega telesa

• Gibanje naprej in nazaj kot npr. tek.

Segmentni gibi

• Fleksija
• Ekstenzija
• Hiperekstenzija
• Dorzifleksija (gleženj)
• Plantarna fleksija (gleženj)

KORONALNA (FRONTALNA) RAVNINA

Koronalna ravnina je prav tako vertikalna, pri čemer deli telo na anteriorni (sprednji) in posteriorni (zadnji) del. Gibi, kot so abdukcija in adukcija (lateralna fleksija), se izvajajo v tej ravnini.

Segmentni gibi

• Abdukcija
• Adukcija
• Lateralna fleksija
• Radialna deviacija  (zapestje)
• Ulnarna deviacija (zapestje)
• Elevacija in depresija skapule (lopatic)
• Rotacija skapule navzgor in navzdol

TRANSVERZNA (HORIZONTALNA-PREČNA) RAVNINA

Transverzna ravnina poteka horizontalno in deli telo na superiorni (zgornji) in inferiorni (spodnji) del. Gibi medialne in lateralne rotacije se izvajajo v tej ravnini.

Gibi celega telesa

• Vsako gibanje, ki pomeni rotacijo okoli centralne osi – piroute kot primer. 

Segmentni gibi

• Horizontalna abdukcija (transverzna fleksija)
• Horizontalna adukcija (transverzna ekstenzija)
• Medialna rotacija (navznoter)
• Lateralna rotacija (navzven)
• Supinacija (podlaket)
• Pronacija (podlaket)
• Leva/desna rotacija aksialnega skeleta (trup, vrat ali glava)

GIBALNE OSI

Poznamo tri gibalne osi človeškega telesa. To so imaginarne rotacijske smeri, ki gredo skozi sklepe.

Sagitalna ali anterioposteriorna os (os Z)

Kot nam nakazuje ime, poteka horizontalno od spredaj (anteriorno) nazaj (posteriorno) in se tvori iz preseka sagitalne in koronalne ravnine.

Frontalna ali mediolateralna os (os X)

Ta poteka horizontalno od leve proti desni in je presek frontalne in transverzne ravnine.

Vertikalna ali longitudinalna os (os Y)

Poteka inferiorno proti superiornemu delu in je presek sagitalne in frontalne ravnine, ter je kot premica skozi središče telesa.

Vse gibalne ravnine in osi se sekajo v sredini telesnega težišča. Deviacije drže bodo tako vplivale na gibalne osi.

REFERENCE

1. Serway, R. A. and Jewett, Jr. J. W. (2003). Physics for Scientists and Engineers. 6th Ed. Brooks Cole.
2. Claus AP1, Hides JA, Moseley GL, Hodges PW. Different ways to balance the spine: subtle changes in sagittal spinal curves affect regional muscle activity. Spine (Phila Pa 1976). 2009 Mar 15;34(6):E208-14. doi: 10.1097
3. Boulay C, Tardieu C, Hecquet J, Benaim C, Mouilleseaux B, Marty C, et al. Sagittal alignment of spine and pelvis regulated by pelvic incidence: standard values and prediction of lordosis. Eur Spine J. 2006;15(4):415–22.
4. Schwab F, Lafage V, Patel A, Farcy JP. Sagittal plane considerations and the pelvis in the adult patient. Spine (Phila Pa 1976). 2009;34(17):1828–33.
5. Glassman SD, Bridwell K, Dimar JR, Horton W, Berven S, Schwab F. The impact of positive sagittal balance in adult spinal deformity. Spine (Phila Pa 1976). 2005;30(18):2024–9.