Εφαρµοσµένη Εµβιοµηχανική στα Κάτω Άκρα
Tο απόσταγµα της επιστήµης στην υπηρεσία της σύγχρονης γυναίκας
O διεθνής δόκιµος όρος της εφαρµοσµένης εµβιοµηχανικής στα κάτω άκρα είναι “Applied Lower Limb Biomechanics”. Πρόκειται για την επιστήµη που εφαρµόζει στο ιατρείο τα πορίσµατα της εργαστηριακής έρευνας της εµβιοµηχανικής.
Η Εµβιοµηχανική είναι η επιστήµη που µελετά τις δυνάµεις που αναπτύσσονται εντός και εκτός του ανθρώπινου σώµατος και των επιπτώσεων που έχουν αυτές στη φυσιολογία των βιολογικών δοµών (οστά, µύες, τένοντες, σύνδεσµοι κ.ά.).
Οι βιολογικοί παράγοντες που οδηγούν σε τραυµατισµούς και πόνο στο κάτω άκρο είναι:
α) η λάθος ανατοµική ευθυγράµµιση του κάτω άκρου στο µετωπιαίο επίπεδο (εικόνα 1), &
β) οι ασύµµετρες δυνάµεις που αναπτύσσονται κατά µήκος του κάτω άκρου σε κάθε επαφή µε το έδαφος (εικόνα 2).
Η σύγχρονη γυναίκα έχει µπει δυναµικά και στον αθλητισµό/πρωταθλητισµό. Ένα από τα φαινοµενικά ευκολότερα, αλλά και συνάµα ανέξοδα αθλήµατα, µε πολλά οφέλη για την υγεία, είναι το τρέξιµο. Κάθε χρόνο παρατηρούµε όλο και περισσότερες συµµετοχές γυναικών, όλων των ηλικιών στο κλασικό Μαραθώνιο της Αθήνας, αλλά και σε άλλες αθλητικές διοργανώσεις. Άλλες πάλι γυναίκες περπατούν µεγάλες αποστάσεις ή τρέχουν από υποχρέωση για να αντιµετωπίσουν σοβαρά θέµατα υγείας όπως οστεοπόρωση, καρδιαγγειακά νοσήµατα παχυσαρκία κ.α. ∆εν είναι λίγες επίσης οι γυναίκες που περιγράφουν οτι δίνουν το δικό τους “Μαραθώνιο” καθηµερινά στην εργασία µε πολλές ώρες ορθοστασίας, αρκετές φορές µάλιστα µε καθόλου βολικά υποδήµατα. Παράλληλα όµως, στους ίδιους πληθυσµούς παρατηρείται αύξηση µυοσκελετικών προβληµάτων στα κάτω άκρα (πέλµατα, γόνατα, ισχία) και τη µέση.
Η παγκόσµια επιστηµονική κοινότητα συµφωνεί ότι η λάθος ανατοµική ευθυγράµµιση του κάτω άκρου και η προκαλούµενη γένεση ασύµµετρων φορτίσεων κατά µήκος του µυοσκελετικού συστήµατος, οδηγεί σε πληθώρα καταστάσεων όπως:
- πρόωρη οστεοαρθρίτιδα ισχίου/γόνατος
- χονδροµαλάκυνση επιγονατίδας
- σύνδροµο τριβής λαγονοκνηµιαίας ταινίας
- χρόνια εκφύλιση µηνίσκου
- κάταγµα κόπωσης µεταταρσίων-κνήµης-πτέρνας-µηρού
- βλαισός µεγάλος δάκτυλος ή αλλιώς κότσι
- τενοντοπάθεια επιγονατιδικού συνδέσµου–Αχιλλείου–οπίσθιου κνηµιαίου
- πελµατιαία απονευρωσίτιδα
- άκανθα πτέρνας
- πτώση µεταταρσίου και µεταταρσαλγία
- νευρύνωµα του Μόρτον
- γαµψοδακτυλία/σφυροδακτυλία
- πλατυποδία – κοιλοποδία – βλαισοπλατυποδία
- πτωχές αθλητικές επιδόσεις
- αλλοπρόσαλλο βάδισµα-τρέξιµο
- πολλαπλά διαστρέµµατα
- περιστασιακοί ή µόνιµοι πόνοι στα γόνατα (Osgood Schlaters)
- πόνοι στις πτέρνες (Sever’s disease), τα ισχία ή τη µέση
- οσφυαλγία
- λειτουργική σκολίωση στη σπονδυλική στήλη
Όταν προκύπτουν θέµατα υγείας που πολλές φορές χρονίζουν και επηρεάζουν την εργασία, αλλά και τις κοινωνικές υποχρεώσεις του ασθενούς, τότε η έγκαιρη και έγκυρη διάγνωση και θεραπεία καθιστούν τη τεχνολογία να φαντάζει αναγκαία. Και όταν η ιατρική χρησιµοποιεί “προηγµένη τεχνολογία” τότε δηµιουργείται το κατεστηµένο. Πολλές φορές πίσω από το κατεστηµένο κρύβονται µύθοι, οι οποίοι όσο υπάρχει ανάγκη διαιωνίζονται. Μπορεί όµως η σηµερινή κατεστηµένη τεχνολογία να είναι πάντα επαρκής και αλάνθαστη για τη θεραπεία των παραπάνω παθήσεων που οφείλονται σε εµβιοµηχανικές παρεκκλίσεις;
Αυτό το άρθρο έχει εµπνευστεί από τις πολλές ερωτήσεις που καλούµαι να απαντήσω καθηµερινά στο γραφείο µου σε ταλαιπωρηµένους και µπερδεµένους ασθενείς. Έχει δε σκοπό, να ανασκοπήσει περιορισµούς και µύθους γύρω από τις περισσότερο διαδεδοµένες µεθόδους που χρησιµοποιούνται στην Ελλάδα για τη διάγνωση και συντηρητική αποκατάσταση στα κάτω άκρα.
Ο κλασικός πελµατογράφος
Η Εµβιοµηχανική είναι η επιστήµη που µελετά τις δυνάµεις που αναπτύσσονται εντός και εκτός του ανθρώπινου σώµατος και των επιπτώσεων που έχουν αυτές στη φυσιολογία των βιολογικών δοµών (οστά, µύες, τένοντες, σύνδεσµοι κ.ά.)
Ο όρος “πελµατογράφος” αποτελεί Ελληνική απλοποίηση του διεθνούς όρου “δυναµοδάπεδο” (Force Platform Plate). Πρόκειται για συσκευή που φέρει πολλαπλούς αισθητήρες πίεσης και αναλύει τη κατανοµή των δυνάµεων κάτω από το πέλµα στην όρθια στάση (στατικό πελµατογράφηµα) ή το βήµα (δυναµικό πελµατογράφηµα) (εικόνα 3). Συνηθέστερος στόχος της εξέτασης είναι η συνταγογράφηση ορθωτικών πελµάτων για υπόδηµα του ασθενούς.
Αυτό που θα έπρεπε να διερωτάται κανείς είναι αν τα δεδοµένα που προκύπτουν από µια δισδιάστατη ανάλυση δυνάµεων είναι επαρκή για τη κατασκευή µίας τρισδιάστατης ορθωτικής συσκευής. Επίσης, αν πολλοί από τους φέροντες τη συσκευή (ιατροί, φυσικοθεραπευτές, καταστήµατα πώλησης αθλητικών ειδών, καταστήµατα ορθοπεδικών και φαρµακεία, ακόµη και κέντρα αισθητικής/πεντικιούρ), ξέρουν πραγµατικά πώς να τη χρησιµοποιούν και το βασικότερο αν γνωρίζουν το νόηµα των µετρήσεων.
Εύλογο επίσης είναι το ερώτηµα πώς µία πίεση (δεδοµένα συσκευής πελµατογραφήµατος), µπορεί να µεταφραστεί σε γωνία υποστήριξης (βελτίωση ανατοµικής ευθυγράµµισης µε ορθωτικό πέλµα).
Η απάντηση είναι προφανής, αλλά σε αυτό το άρθρο θα περιοριστούµε σε επιστηµονικό-ηθικά θέµατα χωρίς τεχνικές λεπτοµέρειες.
Πελµατογράφος νέας γενιάς. Δίνει λύσεις;
Οποιαδήποτε συσκευή µετράει τον ασθενή όρθιο αποτυγχάνει να αντλήσει σηµαντικές πληροφορίες διότι στη πλήρη φόρτιση τα επιµέρους λειτουργικά τµήµατα του ποδιού “κλειδώνουν” και το πόδι συµπεριφέρεται σαν άκαµπτος µοχλός
Αναλογιζόµενοι τα ελλείµµατα του κλασικού πελµατογράφου, πολλοί χρησιµοποιούν το πελµατογράφηµα τελευταίας γενιάς που πραγµατοποιείται από την βύθιση ακίδων κάτω από το εξεταζόµενο πέλµα δίνοντας την αίσθηση τρισδιάστατου καλουπιού (εικόνα 4). Και εδώ όµως µπορούν να δηµιουργηθούν σοβαρά σφάλµατα.
Θεωρείται σκόπιµο να αναλυθεί µε ένα παράδειγµα το φαινόµενο του πρηνισµού (πλατυποδία) που είναι και το συχνότερο παρατηρούµενο στο γενικό πληθυσµό. Αυτό που αντιλαµβανόµαστε µε µία γρήγορη µατιά στη πλατυποδία, είναι η µετατόπιση του βάρους του ποδιού προς τα µέσα µε αποτέλεσµα τη καθίζηση της ποδικής καµάρας. Σε ένα πελµατογράφηµα αυτό θα φαινόταν ως απώλεια ποδικής καµάρας και αυξηµένες φορτίσεις στο εσωτερικό του πέλµατος (εικόνα 5). Τα δεδοµένα που αντλούνται από ένα τέτοιο πελµατογράφηµα οδηγούν στη κατασκευή ενός ορθωτικού πάτου που σκοπό έχει να υποστηρίξει και να ανορθώσει τη χαµένη ποδική καµάρα. ∆εν είναι λίγες οι φορές όπου ασθενείς που χρησιµοποιούν ορθωτικά παρουσιάζουν συµπτώµατα πελµατιαίας απονευρωσίτιδας (έντονος πόνος κατά µήκος της ποδικής καµάρας).
Ο λόγος; Οποιαδήποτε συσκευή µετράει τον ασθενή όρθιο αποτυγχάνει να αντλήσει σηµαντικές πληροφορίες διότι στη πλήρη φόρτιση τα επιµέρους λειτουργικά τµήµατα του ποδιού “κλειδώνουν” και το πόδι συµπεριφέρεται σαν άκαµπτος µοχλός. Έτσι είναι αδύνατο να διαχωριστεί η λειτουργία των επιµέρους τµηµάτων του άκρου ποδιού και να κατασκευαστεί το κατάλληλο ορθωτικό πέλµα. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα στη περίπτωση που ο πόνος στο πόδι επιδυνώνεται σε ψηλοτάκουνο υπόδηµα (γοβάκια, µπότες), µιας και το πελµατογράφηµα που γίνεται χωρίς τακούνι και ανύψωση αποτυγχάνει να καταγράψει τη λάθος στάση του ποδιού µέσα στο υπόδηµα.
Από τα παραπάνω γίνεται αντιληπτό πως η αποκλειστική “διάγνωση” πιέσεων κάτω από το πόδι δεν επαρκεί για την άντληση δεδοµένων προς συνταγογράφηση και κατασκευή ορθωτικών πελµάτων έσω υποδήµατος, κάτι µε το οποίο συµφωνεί οµόφωνα και η παγκόσµια ποδιατρική κοινότητα από το 2004 (The American College of Foot & Ankle Orthopedics & Medicine. Prescription Custom Foot Orthoses Practice Guidlines, December 2004).
Μία άλλη µεθοδολογία που χρησιµοποιείται λιγότερο συχνά πλέον, διότι είναι περισσότερο χρονοβόρα για τον επαγγελµατία, είναι η λήψη καλουπιού µε αποτύπωµα σε αφρώδες υλικό (εικόνα 6). Και εδώ οι περιορισµοί είναι παρόµοιοι µε τον πελµατογράφο τελευταίας γενιάς µε επιπρόσθετο το γεγονός ότι τις περισσότερες φορές τα αποτυπώµατα λαµβάνονται από τον τεχνικό/κατασκευαστή πελµάτων και όχι από εξειδικευµένο επαγγελµατία υγείας, µε αποτέλεσµα το ποσοστό λάθους στις µετρήσεις να αυξάνεται.
Ποιότητα υλικών κατασκευής
Μία κατασκευαστική λεπτοµέρεια που είναι αδύνατον να αξιολογηθεί αντικειµενικά από τον ασθενή, παρά µόνο εµπειρικά, µετά τη εφαρµογή είναι η ποιότητα των υλικών. Τα ορθωτικά στη πλειονότητα τους κατασκευάζονται από ένα θερµοπλαστικό πολυµερές υλικό το EVA (Ethyl Vinyl Acetate), από το οποίο κατασκευάζονται και οι σόλες των παπουτσιών τρεξίµατος.
Όποια αναγνώτρια ασχολείται και µε τη γυµναστική (ιδιαίτερα τρέξιµο) και χρησιµοποιεί αθλητικά τρεξίµατος και έχει ήδη φορέσει ορθωτικούς πάτους, κάνοντας το συνειρµό “ορθωτικό πέλµα – σόλα παπουτσιού”, µπορεί να αντιληφτεί τη διαφορά στο εύρος σκληρότητας που µπορεί να έχει EVA από EVA. Τα περισσότερα πέλµατα στην Ελληνική αγορά είναι µαλακά και άνετα. Μαλακή είναι και η αφαιρούµενη σόλα που έχουν όλα τα καλά αθλητικά παπούτσια τρεξίµατος στο εσωτερικό τους… υπάρχει πραγµατικά λόγος να αντικατασταθεί µία µαλακή σόλα από µία άλλη µαλακή σόλα που κοστίζει όσο ένα καλό ζευγάρι παπούτσια;
Με λίγα λόγια, είναι ιδιαίτερα σηµαντική η πυκνότητα των υλικών που χρησιµοποιούνται στη κατασκευή ορθωτικών πελµάτων.
Ένα “ορθοπεδικό” πέλµα, εξορισµού έχει σκοπό να “ορθώσει”, δηλαδή να ευθυγραµµίσει και όταν είναι µαλακό αποτυγχάνει να εξυπηρετεί αυτό το σκοπό. Τα µαλακά πέλµατα είναι συνήθως προϊόντα EVA ανοιχτών πόρων ή προσµίξεων αυτού που κατεβάζουν σηµαντικά το κόστος παραγωγής. Μειώνουν όµως σηµαντικά τη διάρκεια ζωής του ορθωτικού πέλµατος και καταργούν οποιαδήποτε πρόθεση “όρθωσης”/διόρθωσης από τον επαγγελµατία υγείας.
Ελλάδα 2011 στον απόηχο του κλασικού Μαραθωνίου της Αθήνας
Οι βασικότεροι περιορισµοί στη σηµερινή Ελληνική πραγµατικότητα διάγνωσης, συνταγογράφησης και κατασκευής ορθωτικών πελµάτων, προς αντιµετώπιση θεµάτων υγείας µέσω ανατοµικής ευθυγράµµισης συνοψίζονται:
α) στην έλλειψη ουσιαστικής εξειδίκευσης του επαγγελµατία υγείας και µη αποτελεσµατική κλινική εκτίµηση στο κάτω άκρο,
β) στα ανεπαρκή δεδοµένα που προκύπτουν από τεχνολογικούς εξοπλισµούς, των οποίων η αποτελεσµατικότητα τίθεται υπό αµφισβήτηση και
γ) στη ποιότητα των υλικών που χρησιµοποιούνται προς µείωση κόστους και απλοποίηση της διαδικασίας κατασκευής ορθωτικών πελµάτων.
Αξίζουν τελικά τα χρήµατα µου τα ορθωτικά έσω υποδήµατος;
Όταν η συνταγογράφηση ορθωτικών πελµάτων αφορά µεγάλο εύρος του γυναικίου πληθυσµού και δηµιουργεί µία αξιοπρόσεκτη οικονοµική επιβάρυνση στο καθένα, το µείζων ηθικό-επιστηµονικό ερώτηµα που προβάλει, ειδικά στις µέρες µας, είναι κατά πόσο µία “πρότυπη ορθωτική συσκευή” µπορεί να αλλάξει την ανατοµική ευθυγράµµιση στα κάτω άκρα και να προσφέρει ουσιαστική βοήθεια; Τα επιστηµονικά πορίσµατα εδώ είναι πολύ ενθαρρυντικά. Αποδεικνύεται και πειραµατικά από έγκυρες µελέτες ότι η “πρότυπη ορθωτική συσκευή” αλλάζει, µεταξύ άλλων, το κινητικό πρότυπο της βάδισης και του τρεξίµατος και µπορεί να προσφέρει λύση σε πολλές από τις προαναφερθείσες παθήσεις που η σύγχρονη γυναίκα αντιµετωπίζει καθηµερινά.
Φυσικά το σηµαντικότερο ερώτηµα που προκύπτει από όλα τα παραπάνω είναι ποιο είναι το “ενδεδειγµένο πρότυπο” ορθωτικό πέλµα; Είναι το ορθωτικό πέλµα που συνδυάζει συγκεκριµένα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά ως προς την σκληρότητα γόµας και την κατανοµή αυτής κατά µήκος του πέλµατος και κυρίως ως προς τη υποστήριξη γωνιών στο άκρο πόδι που πηγάζει από άντληση δεδοµένων από έγκυρα διαγνωστικά σηµεία.
το ανθρώπινο πέλµα είναι µία πολύπλοκη κατασκευή που αποτελείται από 28 οστά που δηµιουργούν µεταξύ τους 33 αρθρώσεις οι οποίες προσδίδουν µοναδικές ιδιότητες στο πέλµα
Τα σύγχρονα πορίσµατα έγκυρων µελετών, που διερευνούν την αποτελεσµατικότητα θεραπευτικών παρεµβάσεων βάσει κόστους (cost- effectiveness studies), συνηγορούν ότι στην αξιολόγηση των κάτω άκρων για κατασκευή ειδικών πάτων έσω υποδήµατος, ο ανθρώπινος παράγοντας είναι αναντικατάστατος.
Μερικές από τις σπουδαιότερες µεταβλητές, που πρέπει να αποτελούν αναπόσπαστο κοµµάτι της κλινικής εξέτασης στα κάτω άκρα και δεν µπορούν να αξιολογηθούν ακόµη στο ιατρείο από σύγχρονες τεχνολογίες αποτελούν:
- φυσιολογική γωνία συστροφής των οστών του µηρού και της κνήµης. Τα κληρονοµούµε από τους γονείς µας και πρέπει να συνεκτιµούνται. Μάλιστα σε ηλικίες 5-14 ετών µπορούµε και πρέπει να επεµβαίνουµε θεραπευτικά
- αντισταθµίσεις από τους µύες που προκαλούν στροφικές ροπές στο κάτω άκρο
- δυσλειτουργία στις ιερολαγόνιες αρθρώσεις (λεκάνη)
- δοµική ανισοσκελία. 85-90% του γενικού πληθυσµού έχει ανισοσκελία από 4 χιλιοστά και πάνω που δεν καταφέρνει να διαγνώσει ποτέ
- πρηνισµός ή υπτιασµός στο πρόσθιο άκρο πόδι
- τύπος υποδήµατος (γόβα, µπότα, µπαλαρίνα κλπ)
- βαθµός φθοράς αθλητικών υποδηµάτων
- επίπεδα σωµατικής ανάπτυξης, ιδιοδεκτικότητας & κινητικού ελέγχου
- σωµατικό βάρος και επίπεδα σωµατικής δραστηριότητας (τύπος εδάφους, διανυόµενες αποστάσεις) κ.α.
Εν κατακλείδι, το ανθρώπινο πέλµα είναι µία πολύπλοκη κατασκευή που αποτελείται από 28 οστά που δηµιουργούν µεταξύ τους 33 αρθρώσεις οι οποίες προσδίδουν µοναδικές ιδιότητες στο πέλµα. Σε έναν άτλαντα ανατοµίας θα παρατηρήσετε ότι κάτω από το πέλµα υπάρχουν πολλές σηµαντικές και ευαίσθητες δοµές, όπως αιµοφόρα αγγεία, νεύρα και σύνδεσµοι. Άρα σίγουρα, η συνταγογράφηση και κατασκευή “πρότυπων” ορθωτικών πελµάτων είναι πιο πολύπλοκη από το µοναδικό πάτηµα ενός κουµπιού.
Τη χρυσή τοµή αποτελούν διαγνωστικά τεστ από εξειδικευµένο επαγγελµατία υγείας και εξατοµικευµένη διαµόρφωση, µε συµµετοχή του ασθενούς, πρότυπων ορθωτικών πελµάτων έσω υποδήµατος σε τουλάχιστον δύο επισκέψεις. Αυτή είναι η επιστήµη και η τεχνογνωσία της “Εφαρµοσµένης Εµβιοµηχανικής Κάτω Άκρου” στην υπηρεσία της σύγχρονης γυναίκας.
http://www.womanitymag.gr/1030/http://www.womanitymag.gr/1030/
ΕΜΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΟΥ ΓΟΝΑΤΟΣ
Το γόνατο είναι µια από τις πλέον ενδιαφέρουσες και πολύπλοκες αρθρώσεις του σώµατος µας. Θεωρείται ως η µεγαλύτερη άρθρωση του ανθρώπινου σώµατος. Έχει καταταγεί στις κονδυλιαίες αρθρώσεις, οι οποίες θεωρητικά είναι µονοαξονικές εάν εξετασθούν από ανατοµικής και µόνον απόψεως. Αποτελείται από δύο αρθρώσεις , τη µηροκνηµιαία και την επιγονατιδοµηριαία. Φορτίζεται µε υψηλές δυνάµεις και παρουσιάζει µεγάλους µοχλοβραχίονες και για αυτόν τον λόγο υφίσταται µεγάλες ροπές. Στην πραγµατικότητα η κίνηση του επιτελείται ταυτοχρόνως και στα τρία επίπεδα, άρα παρουσιάζει λειτουργικά τρεις βαθµούς ελευθερίας. Παρά ταύτα η πιο εµφανής κίνηση γίνεται σ’ ένα και για αυτόν τον λόγο από ανατοµικής απόψεως θεωρείται µονοαξονική άρθρωση.
Το γόνατο οφείλει την κίνηση του σε οµάδες µυών που δρουν σ’ όλα τα επίπεδα, παρά ταύτα όµως µία από αυτές τις οµάδες είναι η πλέον ισχυρή και ως εκ τούτου η πλέον µελετηµένη. Μορφολογικά αποτελείται από τις αρθρικές επιφάνειες του κάτω άκρου του µηριαίου και του άνω άκρου της κνήµης και της επιγονατίδας. Η επιγονατίδα περιλαµβάνεται στην τενοντώδη µοίρα του εκτατικού µηχανισµού που αποτελείται κατά κύριο λόγο από τον τένοντα του τετρακέφαλου. Το κάτω άκρο του µηριαίου αποτελεί το αρσενικό τµήµα της διάρθρωσης, το οποίο σχηµατίζεται από δύο κονδύλους, τον έσω και τον έξω. Η αρθρική επιφάνεια της κνήµης είναι πεπλατυσµένη και αποτελείται από τον έσω και έξω κνηµιαίο κόνδυλο. Το γόνατο παρουσιάζει τέσσερεις κυρίους συνδέσµους: τους δύο πλαγίους και τους δύο χιαστούς.
Οι πλάγιοι σύνδεσµοι εκφύονται από τους µηριαίους κονδύλους και καταφύονται ο µεν έσω στον έσω κνηµιαίο κόνδυλο , ο δε έξω κυρίως στην κεφαλή της περόνης. Οι χιαστοί εκφύονται από τη διακονδύλια εντοµή του µηριαίου και καταφύονται , ο µεν πρόσθιος στην πρόσθια κνηµιαία άκανθα, ο δε οπίσθιος στην οπίσθια κνηµιαία άκανθα. Ο πρόσθιος χιαστός σύνδεσµος φέρεται από κεντρική, οπίσθια και έξω θέση προς εµπρόσθια, περιφερική και έσω. Αντιθέτως ο οπίσθιος χιαστός σύνδεσµος άρχεται από εµπρόσθια , κεντρική και έσω θέση και καταλήγει σε οπίσθια, περιφερική και έξω θέση. Εποµένως οι χιαστοί χιάζονται, τόσο στο οβελιαίο, όσο και στο µετωπιαίο επίπεδο. Οι εν λόγω σύνδεσµοι αποτελούνται από διαφορετικές µοίρες. Ο πρόσθιος αποτελείται από την πρόσθια- έσω µοίρα, που είναι η πλέον επιµήκης και επιφανειακή και είναι συνήθως αυτή που τραυµατίζεται πιο εύκολα, την οπίσθια- έξω µοίρα, την εν τω βάθει µοίρα που συνήθως δεν τραυµατίζεται και την µέση µοίρα. Ο οπίσθιος χιαστός παρουσιάζει την πρόσθια- έξω µοίρα, την πρόσθια- έσω µοίρα, την πρόσθια ή µοίρα του Humphrey, σπανίως παρούσα, και τον µηροµηνισκικό σύνδεσµο του Wisberg, που συνδέει το οπίσθιο κέρας του έξω µηνίσκου µε την έξω επιφάνεια του έσω κονδύλου.
Την άρθρωση συµπληρώνουν οι δύο µηνίσκοι , ο έσω και ο έξω οι οποίοι είναι δύο ηµισεληνοειδείς χονδρίνου συστάσεως σχηµατισµοί. Η άρθρωση διαιρείται από θεωρητικής απόψεως σε τρεις επιµέρους χώρους, το έσω διαµέρισµα, το έξω διαµέρισµα και την επιγονατιδοµηριαία που και αυτή παρουσιάζει υποτυπωδώς έσω και έξω χώρο. Υπάρχει επίσης και ο διακονδύλιος χώρος. Όλοι αυτοί οι χώροι διαχωρίζονται µε νοητές γραµµές. Η κίνηση της άρθρωσης έχει απασχολήσει πολλούς ερευνητές και παρά το γεγονός ότι αποτελεί µια από τις πλέον µελετηµένες αρθρώσεις, εξακολουθούν να παραµένουν ερωτηµατικά. Στο οβελιαίο επίπεδο το γόνατο εκτελεί κάµψη και έκταση που κυµαίνονται από 0-140ο ή κατ’ άλλους από 0-145ο. Εκτός από αυτήν την κίνηση το γόνατο εκτελεί στροφικές κινήσεις στο οριζόντιο επίπεδο. Σε πλήρη έκταση αυτή η στροφή δεν παρατηρείται επειδή οι αρθρικές επιφάνειες ευρίσκονται σε σταθερή θέση. Το εν λόγω γεγονός οφείλεται κυρίως στο µέγεθος του έσω µηριαίου κονδύλου που είναι µακρύτερος και µεγαλύτερος από τον έξω κόνδυλο. Εάν το γόνατο καµφθεί στις 90ο τότε παρατηρείται έξω στροφή που µπορεί να φθάσει τις 45ο. Εάν η κάµψη του γόνατος υπερβεί τις 90ο, οι στροφικές κινήσεις µειώνονται λόγω διάτασης των µαλακών µορίων.
Στο µετωπιαίο επίπεδο υπό πλήρη έκταση δεν παρατηρείται καµία κίνηση. Εάν η άρθρωση καµφθεί σε γωνία 30ο τότε είναι δυνατόν να 20 παρατηρηθεί παθητικού χαρακτήρα κίνηση προς τα έξω ή προς τα έσω ενώ εάν η κάµψη υπερβεί τις 30ο αυτές οι παθητικές κινήσεις µειώνονται εώς µηδενισµού. Η προς τα έξω παθητική κίνηση ονοµάζεται κίνηση βλαισότητος, ενώ η προς τα έσω κίνηση ραιβότητος. Το εύρος κίνησης του γόνατος κατά την κάµψη- έκταση στις καθηµερινές ασχολίες κατά κύριο λόγο φθάνει τις 93ο και ποτέ δεν ξεπερνά τις 117ο. Κατά τη µελέτη της βάδισης διαπιστώθηκε, ότι όταν το σκέλος ευρίσκεται στη φάση της στήριξης, τότε το γόνατο παρουσιάζει κάµψη, η οποία διαφέρει αναλόγως µε την ταχύτητα βάδισης. Τοιουτοτρόπως ενώ κατά τη βραδεία βάδιση το γόνατο παρουσιάζει κάµψη 0-6ο, η εν λόγω κάµψη αυξάνεται κατά τη γρήγορη βάδιση σε 12-18ο, για να φθάσει τις 18-30ο κατά το τρέξιµο. Η κίνηση του γόνατος όπως ήδη έχει αναφερθεί θεωρήθηκε αρχικά µονοαξονική, δηλαδή υποστηριζόταν ότι το γόνατο από λειτουργικής απόψεως οµοίαζε µε ‘µεντεσέ’. Αργότερα διαπιστώθηκε ότι κατά τη διάρκεια της κάµψης- έκτασης, το γόνατο εκτελεί και ολίσθηση. Αυτό σηµαίνει ότι δεν υπάρχει ένα µόνον κέντρο περιστροφής αλλά πολλαπλά, τα οποία σχηµατίζουν τον ‘γεωµετρικό τόπο των στιγµιαίων κέντρων περιστροφής’
Αρκετοί είναι αυτοί που έχουν µελετήσει το θέµα και δεν υπάρχει µεγάλη σύµπνοια απόψεων, αν και οι παραλλαγές στις οποίες καταλήγουν είναι αρκετά όµοιες µεταξύ τους. Έτσι η οµαλή κυκλική καµπύλη, που σχηµατίζουν τα κέντρα περιστροφής κατά την κίνηση κάµψης των πρώτων µοιρών παραχωρεί τη θέση της, όταν η κάµψη υπερβεί τις 15-20ο, σε ολίσθηση. Λεπτοµερέστερα η ολίσθηση αρχίζει σεδιαφορετικές µοίρες για τους δύο µηριαίους κονδύλους. Ο µεν έσω αρχίζει να ολισθαίνει µετά τις 10-15ο, ενώ ο έξω µετά τις 20ο. Αυτό 21οφείλεται στη διαφορά µεγέθους των δύο κονδύλων, δεδοµένου ότι ο έσω είναι µεγαλύτερος από τον έξω. Αυτή η διαφορά έναρξης της ολίσθησης συµβάλλει και σε µια ακόµη κίνηση που εκτελεί το γόνατο και είναι µια στροφή της κνήµης σε σχέση µε το µηριαίο. Έτσι ενώ η κνήµη σε πλήρη έκταση παρουσιάζει µια έξω στροφή, στο οριζόντιο επίπεδο , σε σχέση µε το µηριαίο από τη στιγµή που αρχίζει η κάµψη του γόνατος, η κνήµη στρέφεται προς τα έσω. Η κατάσταση αυτή εξηγείται εύκολα, αφού η ολίσθηση στο έσω διαµέρισµα είναι µεγαλύτερη. Το εν λόγω γεγονός αποδείχθηκε στα πειράµατα του Helfet το 1974, όταν το µέγεθος αυτής της στροφής είναι δυνατόν να φθάσει το ήµισυ του εύρους της επιγονατίδας. Αυτό αναφέρεται και ως βίδωµα τουγόνατος.
Όσον αφορά την επιγονατίδα, αυτή κινείται ολισθαίνουσα στην µηριαία τροχιλία των µηριαίων κονδύλων και είναι δυνατόν η κίνηση της να εξοµοιωθεί µε την απλουστευµένη µηχανική κίνηση ενός υµάντα µέσα σε µια τροχαλία. Η µετακίνησή της κατά τη διάρκεια της κίνησης από πλήρη έκταση σε πλήρη κάµψη, µετράται σε 7cm.Από τη θέση της έκτασης έως την κάµψη των 90ο, η κίνηση γίνεται επί της τροχιλίας, ενώ µετά από τη θέση αυτή µέχρι και πλήρους κάµψης η επιγονατίδα βυθίζεται στο µεσοκονδύλιο βόθρο. Κατά την κάµψη άνω των 90o, η επιγονατίδα παρουσιάζει ελαφρά στροφή προς τα έξω. Αυτό συµβαίνει διότι στην θέση αυτή βρίσκονται σε επαφή µόνον οι αρθρικές επιφάνειες του έσω µηριαίου κονδύλου και της έσω αρθρικής επιφάνειας της επιγονατίδας. Η επαφή αυτή οφείλεται και πάλι στο µέγεθος του µηριαίου κονδύλου.
Οι χιαστοί σύνδεσµοι κατά τη διάρκεια της κίνησης του γόνατος δεν παρουσιάζουν την ίδια απόκλιση και την ίδια γωνία µεταξύ τους. Έτσι ενώ ο προσθιος χιαστός σχεδόν δεν αλλάζει διεύθυνση δράσης κατά την κίνηση, ο οπίσθιος από σχεδόν οριζόντιος κατά την έκταση φθάνει σε 22πλήρη κάµψη να σχηµατίζει 60ο κλίση µε το επίπεδο των κνηµιαίων κονδύλων.Οι χιαστοί σύνδεσµοι ελέγχουν τόσο την κάµψη και την έκταση όσο και την στροφή.Έτσι ο οπίσθιος χιαστός διατείνεται κατά τη διάρκεια της κάµψης ενώ ο πρόσθιος κατά τη έκταση για να βοηθήσει τον έλεγχο της υπερέκτασης. Κατά τις στροφικές κινήσεις οι χιαστοί διαπλέκονται. Έτσι στην έσω στροφή της κνήµης επίτου µηριαίου, οι χιαστοί διασταυρώνονται και συστρέφονται ο ένας µε τον άλλο. Με αυτόν τον τρόπο οι αρθρικές επιφάνειες συµπλησιάζουν µε τρόπο ώστε να αποφευχθεί περαιτέρω έσω στροφή. Επειδή ο άξονας στροφής βρίσκεται όχι στο κέντρο του γόνατος αλλά στην περιοχή του έσω κνηµιαίου κονδύλου, ο πρόσθιος χιαστός διατείνεται ενώ ο οπίσθιος χαλαρώνει.
Εάν γίνει η αντίθετη στροφική κίνηση, δηλαδή έξω στροφή της κνήµης επί του µηριαίου οστού, τότε χαλαρώνει ο πρόσθιος χιαστός ενώ διατείνεται ο οπίσθιος . Εποµένως ο πρόσθιος χιαστός ελέγχει την έσω στροφή, ενώ ο οπίσθιος την έξω. Ρόλο συνεργών του οπίσθίου χιαστού ασκούν και οι πλάγιοι σύνδεσµοι ο έσω και ο έξω επειδή συστρέφονται κατά την έξω στροφή της κνήµης. Αντιθέτως κατά την έσω στροφή της κνήµης αυτοί γίνονται παράλληλοι και άρα είναι αδύνατη η αποθήκευση διατατικής ενέργειας από αυτούς, εγκαταλείποντας µόνο του τον πρόσθιο χιαστό. Ως εκ τούτου είναι δυνατόν να εξηγηθεί η συχνότητα των κακώσεων του πρόσθιου χιαστού.
ΠΟΙΕΣ ΕΙΝΑΙ ΟΙ ∆ΥΝΑΜΕΙΣ ΠΟΥ ΑΣΚΟΥΝΤΑΙ ΣΤΟ ΓΟΝΑΤΟ ΚΑΙ ΠΩΣ ΜΕΤΡΙΟΥΝΤΑΙ.
Αρχικώς η µέτρηση των δυνάµεων που ασκούνται σε αυτήν την άρθρωση θα µελετηθεί στατικά. Ας θεωρηθεί λοιπόν ότι ένα άτοµο ανεβαίνει µια σκάλα. Το γόνατο παρατηρείται στο οβελιαίο επίπεδο και κατά τη στιγµή που το σκέλος στηρίζεται στο σκαλοπάτι. Επειδή σε αυτήν την θέση δεν υπάρχει κίνηση, θεωρείται ότι όλες οι δυνάµεις που ενεργούν επί του σκέλους βρίσκονται σε ισορροπία και άρα το άθροισµα είναι ίσο µε το µηδέν. Οι δυνάµεις που ασκούνται είναι, η δύναµη αντίδρασης από το έδαφος (Β) που ισούται µε το βάρος του σώµατος και εφαρµόζεται κάθετα επί του πέλµατος, η δύναµη του τετρακεφάλου ( Τ) που στηρίζει τον κορµό επί του γόνατος και εφαρµόζεται στο κνηµιαίο κύρτωµα και η δύναµη αντίδρασης της άρθρωσης (Α) που εφαρµόζεται στο κέντρο των κνηµιαίων κονδύλων.
Η δύναµη Β έχει γνωστό µέγεθος, διεύθυνση και σηµείο εφαρµογής. Η δύναµη Τα έχει γνωστή διεύθυνση και σηµείο εφαρµογής αλλά άγνωστο µέγεθος. Η δύναµη Α έχει γνωστό σηµείο εφαρµογής αλλά άγνωστο µέγεθος και διεύθυνση. Για να υπολογιστούν αυτά τα µεγέθη και εφ’ όσον το µέλος βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας δυνάµεων, εφαρµόζεται η µέθοδος αθροίσµατος ανυσµάτων. Για να γίνει αυτό θεωρείται ότι όλες οι δυνάµεις εφαρµόζονται στο ίδιο σηµείο. Για να γίνει αυτό θεωρείται ότι όλες οι δυνάµεις εφαρµόζονται στο ίδιο σηµείο. Για να βρεθεί αυτό το κοινό σηµείο επεκτείνονται οι ήδη γνωστές δυνάµεις Β και Τ πάνω στους άξονες διεύθυνσης τους µέχρι αυτοί να ενωθούν (σηµείο Κ). Η Α έχει γνωστό σηµείο εφαρµογής (σηµείο Π)και εποµένως εάν ενωθεί αυτό το σηµείο µε το σηµείο Κ βρίσκεται η διεύθυνση της Α που δεν είναι άλλη από το γραµµή ΠΚ.
Με αυτόν τον τρόπο καθίσταται γνωστή η διεύθυνση όλων των δυνάµεων, ενώ είναι γνωστό το µέγεθος της Β. Σχεδιάζεται λοιπόν η Β, στην κορυφή του ανύσµατος της και γνωρίζοντας τη διεύθυνση της Τ σχεδιάζεται η Τ, αλλά αφού είναι άγνωστο το µέγεθος της η γραµµή αυτή επεκτείνεται επ’ αόριστον. Όµως αφού το µέλος βρίσκεται σε ισορροπία σηµαίνει ότι το τρίγωνο του αθροίσµατος των ανυσµάτων είναι κλειστό. Η διεύθυνση της Α είναι γνωστή, ενώ είναι επίσης γνωστόν ότι η κορυφή αυτής της δύναµης πρέπει να φθάνει στη βάση της δύναµης Β. Με αυτόν τον τρόπο σχεδιάζεται η δύναµη Α. Αυτή τέµνει την Τ και άρα µε τον τρόπο αυτό γίνεται γνωστό το µέγεθος της Τ και της Α. Αφού είναι 24γνωστή η διεύθυνση σηµαίνει ότι είναι γνωστές και οι γωνίες εφαρµογής των δυνάµεων.
Η προσπάθεια να υπολογισθούν αυτές οι δυνάµεις σε δυναµική και όχι σε στατική κατάσταση έδειξε ότι ο τετρακέφαλος παρουσιάζει, κατά την διάρκεια λακτίσµατος χωρίς να υπάρχει υπόδηµα στον άκρο πόδα, µέγιστη δύναµη 3170Ν, ενώ η δύναµη αντίδρασης της άρθρωσης είναι ελαφρώς µικρότερη, επειδή κατά την ενέργεια αυτήν εφαρµόζονται και δυνάµεις εφελκυσµού στην άρθρωση. Εάν τοποθετηθεί βάρος 10 κιλών στον άκρο πόδα παρατηρείται ότι σε µια απλή αιώρηση του γόνατος η δύναµη αδράνειας της αρθρώσεως ισούται µε το 50% του βάρους του σώµατος , ενώ εάν συσταλλεί ο τετρακέφαλος χωρίς να φθάσει τη µέγιστη απόδοση του, η δύναµη αντίδρασης είναι δυνατόν να φθάσει τα 1400Ν, δηλαδή τετραπλασιάζεται.
Κατά τη βάδιση λοιπόν αυτές οι δυνάµεις απορροφούνται τόσο απότον αρθρικό χόνδρο, όσο και από τους µηνίσκους. Έχει παρατηρηθεί λοιπόν ότι απορροφούν το µεγαλύτερο µέρος των φορτίων που εφαρµόζονται στα γόνατα, αφού αυξάνουν την επιφάνεια επαφής των αρθρικών επιφανειών και εποµένως αποφορτίζουν τον αρθρικό χόνδρο. Επίσης οι µηνίσκοι λειτουργούν ως απορροφητήρες κραδασµών, αυξάνουν τη σταθερότητα της άρθρωσης δρώντας σαν σφηνοειδείς σταθεροποιητές, βοηθούν στην αντίληψη του χώρου µε τις νευρικές απολήξεις που υπάρχουν στην περιφέρεια των και εποµένως ο εγκέφαλος αντιλαµβάνεται τη σωστή θέση της άρθρωσης, βοηθούν στη λίπανση των αρθρικών επιφανειών και τέλος κατά την κάµψη και έκταση του γόνατος υποστηρίζουν, µε τη µετακίνηση τους προς τα εµπρός και προς τα πίσω και µε την ταυτόχρονη σµίκρυνση ή αύξηση της διαµέτρου τους, τους µηριαίους κονδύλους. ∆υνάµεις όµως εφαρµόζονται και στην επιγονατιδοµηριαία άρθρωση. Η επιγονατίδα βοηθά στην αύξηση του µοχλοβραχίονα της δράσης του τετρακέφαλου κατά τη διάρκεια όλου του εύρους της κίνησης και ως εκ τούτου να διαχέονται πιο οµοιόµορφα τα φορτία στο µηριαίο
οστούν.
Ο αυξηµένος µοχλοβραχίονας βοηθά στην ελάττωση της δύναµης
που παράγεται από τον τετρακέφαλο κατά την κίνηση, αφού αυτός
αποµακρύνεται από το κέντρο περιστροφής του γόνατος. Έχει
διαπιστωθεί ότι αυτή η αύξηση του µοχλοβραχίονα ποικίλλει ανάλογα µε
το βαθµό κάµψης του γόνατος. Σε πλήρη κάµψη η αύξηση αυτού είναι
ίση µε το 10% , στις 45o φθάνει το 30% , ενώ από τις 15o και κάτω η εν
λόγω αύξηση είναι ίση µε το 60% .
Είναι φανερό λοιπόν ότι σε ένα γόνατο από το οποίο έχει αφαιρεθεί η
επιγονατίδα, ο τετρακέφαλος πρέπει ή να αυξήσει τη δύναµη του για να
παράγει το ίδιο έργο όπως και προ της επιγονατιδεκτοµής ή, και αυτό
είναι το σύνηθες, να καταστεί πιο αδύναµος. Αυτό το γεγονός επιτείνεται
τόσο από την απώλεια του υποµοχλίου όσο και από την αύξηση του
µήκους του.
Οι δυνάµεις µε τις οποίες φορτίζεται η επιγονατιδοµηριαία άρθρωση
έχει διαπιστωθεί ότι φθάνουν κατά την οµαλή βάδιση, µισή φορά το
βάρος του σώµατος ενώ κατά την ανάβαση κλίµακος οι εν λόγω δυνάµεις
αυξάνονται σε 3.3 φορές το βάρος του σώµατος. Υπάρχουν ωστόσο και
µελετητές που υποστηρίζουν ότι αυτές οι τιµές ανέρχονται σε 7 φορές το
βάρος του σώµατος.
Τέλος µια γωνία η οποία παίζει σπουδαίο ρόλο, τόσο στη µελέτη της
εµβιοµηχανικής του ισχίου όσο και του γόνατος, είναι η γωνία Q. Η εν
λόγω γωνία σχηµατίζεται από τον επιµήκη άξονα του µηριαίου οστού και
τον κατακόρυφο άξονα φόρτισης, ο οποίος διέρχεται διαµέσου του
κέντρου της µηριαίας κεφαλής και του γόνατος. Η γωνία Q καθορίζει τη
γωνία εφαρµογής των µυϊκών φορτίων τόσο στην κατ’ ισχίον άρθρωση
όσο και στην άρθρωση του γόνατος, συµπεριλαµβανοµένων και των
φορτίων της επιγονατιδοµηριαίας αρθρώσεως.
ΕΜΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ
Η «Εμβιομηχανική» ορίζεται ως η επιστήμη δια της οποίας εφαρμόζοντας αρχές και μεθόδους της μηχανικής, της φυσικής, της χημείας, των μαθηματικών καθώς και της τεχνολογίας στην βιολογία και την ιατρική, οι επιστήμονες προσπαθούν να ερμηνεύσουν αλλά και να βελτιώσουν, ποιοτικά και ποσοτικά, την συμπεριφορά των έμβιων οργανισμών. Το ερευνητικό πεδίο της «Εμβιομηχανικής» περιλαμβάνει την μηχανική των βιολογικών συστημάτων, τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη οργάνων μετρήσεως, την βίοϊατρική απεικόνιση ανθρωπίνων οργάνων με μοντέλα, τον σχεδιασμό τεχνητών αρθρώσεων, την συμπεριφορά του τεχνητού νεφρού, την συμπεριφορά της τεχνητής καρδιάς, την ανάλυση των βηματισμών, την συμβατότητα των βιοϋλικών, κλπ. Επίσης, στο αντικείμενο της «Εμβιομηχανικής» περιλαμβάνεται και η κατασκευή μικροσκοπικών συστημάτων, με σύνθετη λειτουργικότητα, για τον έλεγχο της λειτουργίας των ανθρωπίνων οργάνων.
Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΕΜΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ
Η «Εμβιομηχανική» ορίζεται ως η επιστήμη δια της οποίας εφαρμόζοντας αρχές και μεθόδους της μηχανικής, της φυσικής, της χημείας, των μαθηματικών καθώς και της τεχνολογίας στην βιολογία και την ιατρική, οι επιστήμονες προσπαθούν να ερμηνεύσουν αλλά και να βελτιώσουν, ποιοτικά και ποσοτικά, την συμπεριφορά των έμβιων οργανισμών.
Το ερευνητικό πεδίο της «Εμβιομηχανικής» περιλαμβάνει την μηχανική των βιολογικών συστημάτων, τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη οργάνων μετρήσεως, την βίοϊατρική απεικόνιση ανθρωπίνων οργάνων με μοντέλα, τον σχεδιασμό τεχνητών αρθρώσεων, την συμπεριφορά του τεχνητού νεφρού, την συμπεριφορά της τεχνητής καρδιάς, την ανάλυση των βηματισμών, την συμβατότητα των βιοϋλικών, κλπ.
Επίσης, στο αντικείμενο της «Εμβιομηχανικής» περιλαμβάνεται και η κατασκευή μικροσκοπικών συστημάτων, με σύνθετη λειτουργικότητα, για τον έλεγχο της λειτουργίας των ανθρωπίνων οργάνων. Γενικά, στο αντικείμενο της «Εμβιομηχανικής» περιλαμβάνεται η περιγραφή, ο τρόπος κατασκευής και ή ερμηνείας μοντέλων όπως:
1) Μοντέλα ροής στις αρτηρίες, τα αρτηρίδια και τα τριχοειδή αγγεία. Η μελέτη της ροής γίνεται βάσει των γενικών αρχών της ρευστομηχανικής. 2) Μοντέλα για την μελέτη της στένωσης των αρτηριών και των αλλοιώσεων στο αρτηριακό σύστημα, με την βοήθεια της ρευστομηχανικής και της αιμορεολογίας.
3) Συστήματα αυτόματης ή ευφυούς διαχείρισης και παροχής φαρμάκων.
4) Προσθετικής, τεχνητών οργάνων και συσκευών διέγερσης καθώς και συστημάτων μικροχειρουργικής.
5) Μηχανική της τεχνητής καρδιάς.
6) Μηχανική του τεχνητού νεφρού.
7) Συστήματα αυτόματης διάγνωσης και ανάλυσης.
8) Συστήματα παρακολούθησης και ελέγχου του ασθενούς.
.jpg)
Το χτύπηµα της µπάλας για την πραγµατοποίηση ενός σουτ µπορεί να γίνει µε µία ποικιλία τρόπων ανάλογα µε την εκάστοτε περίπτωση. Για µία αργή και ακριβής πάσα το χτύπηµα της µπάλας γίνεται µε το έσω χείλος του άκρου πόδα. Για µία δύσκολη πάσα τα δάχτυλα κάµπτονται και το χτύπηµα γίνεται µε την ραχιαία επιφάνεια του άκρου πόδα. Για ένα δυνατό σουτ, όπως σένα πέναλτι ή γκολ, υπάρχουν δύο βασικά στοιχεία βιοµηχανικής. Το πρώτο είναι η αιώρηση του ποδιού έτσι ώστε να επιτευχθεί η επιτάχυνση του ποδιού και το δεύτερο είναι η σύντοµη αλληλεπίδραση του ποδιού µε την µπάλα.
Στις γρήγορες πάσες πρέπει να δοθεί στο πόδι η µέγιστη ταχύτητα έτσι ώστε να µεταφερθεί υψηλή ορµή στην µπάλα. Για να επιτευχθεί αυτό το γόνατο λυγίζει καθώς ο άκρο πόδας πηγαίνει πίσω γεγονός που επιτρέπει την επιτάχυνση του, διαµέσων µιας µεγάλης τροχιάς, παράγοντας µέγιστη τελική ταχύτητα.
Καθώς το πόδι πλησιάζει την µπάλα το πόδι αυξάνει τη δύναµη του και κατά την επαφή µε τη µπάλα το πόδι κλειδώνει σταθερά Το πόδι επιβραδύνεται κατά τη διάρκεια της πρόσκρουσης και αυτό επιφέρει µείωση της ταχύτητας της µπάλας. Περαιτέρω απώλεια ταχύτητας προκαλείται λόγω της τριβής και παραµόρφωσης της µπάλας κατά την επαφή της µε το πόδι. Λαµβάνοντας υπόψη όλα τα προηγούµενα συµπεραίνουµε ότι κατά την αρχική επαφή του ποδιού µε την µπάλα τα τρία τέταρτα της ταχύτητας µεταδίδονται στη µπάλα. Έτσι σένα δυνατό σουτ το πόδι µπορεί να ταξιδεύει µε ταχύτητα µεγαλύτερη των 50 µιλίων την ώρα.
http://195.251.240.254:8080/bitstream/handle/10184/737/ptrexa_main.pdf?sequence=2
Εμβιομηχανική
Εμβιομηχανική είναι η επιστήμη που ασχολείται με τις εσωτερικές και εξωτερικές δυνάμεις που ασκούνται στο ανθρώπινο σώμα και τα αποτελέσματα που παράγονται από αυτές τις δυνάμεις.
Κινηματική
Κινηματική είναι ο κλάδος της εμβιομηχανικής για την μελέτη της κίνησης σε σχέση με το ποσό του χρόνου που απαιτείται για τη διεξαγωγή της δραστηριότητας.
Απόσταση και μετατόπιση
Απόσταση (το μήκος της διαδρομής ένα σώμα ακολουθεί) και τον εκτοπισμό (μήκος μιας ευθείας γραμμής που συνδέει τα σημεία έναρξης και λήξης) είναι οι ποσότητες που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν κίνηση ενός σώματος. π.χ. σε μια κούρσα 400 μέτρων σε μια πίστα 400μ η απόσταση είναι 400 μέτρα, αλλά το εκτόπισμά τους που θα είναι μηδέν μέτρα (ξεκινήσουν και να τελειώσουν στο ίδιο σημείο).
Ταχύτητα και ταχύτητα
Η ταχύτητα και η ταχύτητα περιγράφουν το ρυθμό με τον οποίο ένα σώμα κινείται από το ένα σημείο στο άλλο. Μέση ταχύτηταενός σώματος προκύπτει από τη διαίρεση της απόστασης από τη στιγμή που και η μέση ταχύτητα προκύπτει από τη διαίρεση της μετατόπισης κατά το χρονικό διάστημα π.χ. ενός κολυμβητή σε αγώνα 50μ σε 25μ πισίνα μήκους που ολοκληρώνει τον αγώνα σε 71 δευτερόλεπτα - η απόσταση είναι 50 και μετατόπιση είναι 0m (κολυμβητής είναι πίσω εκεί που ξεκίνησαν), ώστε η ταχύτητα είναι 50/71 = 0,70 / s και ταχύτητα είναι 0/71 = 0 m / s
- Η ταχύτητα και η ταχύτητα = διανυθείσα απόσταση ÷ χρόνο που
Επιτάχυνση
Επιτάχυνση ορίζεται ως ο ρυθμός με τον οποίο οι μεταβολές της ταχύτητας ως προς το χρόνο.
- μέση επιτάχυνση = (τελική ταχύτητα - αρχική ταχύτητα) ÷ χρόνο που έχει παρέλθει
Από δεύτερος νόμος του Νεύτωνα:
- Δύναμη = Μάζα x Επιτάχυνση
- Επιτάχυνση = Δύναμη ÷ Μαζικής
Αν η μάζα ενός σπρίντερ είναι 60kg και η δύναμη που ασκείται στις βατήρες είναι 600N τότε και η επιτάχυνση = 600 χ 60 = 10 msec ²
Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας
Ενώ το σώμα είναι στον αέρα, είναι αντικείμενο προς τα κάτω επιτάχυνση, λόγω της βαρύτητας, της 9.81m / s ² περίπου
Διανύσματα και scalars
Απόστασης και ταχύτητας, μπορεί να περιγραφεί από άποψη μεγέθους (ύψος) και είναι γνωστά ως αυξανόμενα. Μετατόπιση, ταχύτητα και επιτάχυνση απαιτούν μέγεθος και την κατεύθυνση και είναι γνωστά ως φορείς.
Στοιχεία του φορέα
 Σχήμα 1 |  Σχήμα 2 |
Ας εξετάσουμε τα οριζόντια και κατακόρυφη συνιστώσα της ταχύτητας της βολής στο Σχήμα 1.
Σχήμα 2 δείχνει τη γωνία απελευθέρωσης της βολής στο 35 ° και η ταχύτητα με την απελευθέρωση ως 12 m / sec.
- Κατακόρυφη συνιστώσα VV = 12 x αμαρτία 35 ° = 6,88 m / sec
- Οριζόντια συνιστώσα VH = 12 x συν 35 ° = 9,82 m / sec
Ας εξετάσουμε τώρα την απόσταση η βολή θα ταξιδέψει οριζόντια (μετατόπιση του).
Εύρους (R) = ((V ² × × σινο COSO) + (v × × Coso SQRT ((v × σινο) ² + 2gh))) ÷ g
Όπου V = 12, Ψ = 35, h = 2 m (ύψος της βολής πάνω από το έδαφος κατά την απελευθέρωσή του) και ζ = 9,81
- R = ((12 ² × × sin35 cos35) + (12 × × cos35 SQRT ((12 × sin35) ² + 2x9.81x2))) ÷ 9,81
- Ε = 16.22m
Η ώρα της πτήσης της βολής μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση:
- Χρόνος πτήσης = Απόσταση (Ε) ταχύτητα ÷ (VH)
- Χρόνος πτήσης = 16,22 χ 9,82 = 1,65 δευτερόλεπτα
Ομαλά επιταχυνόμενης κίνησης
Όταν ένας οργανισμός βιώνει την ίδια επιτάχυνση σε όλο ένα διάστημα του χρόνου, την επιτάχυνση της λέγεται ότι είναι σταθερή ή ενιαίες και οι ακόλουθες εξισώσεις ισχύουν:
- Τελική ταχύτητα = αρχική ταχύτητα + (επιτάχυνση x χρόνος)
- Απόσταση = (αρχική ταχύτητα x χρόνος) + (½ x επιτάχυνση x ² φορά)
Στιγμή της δύναμη (ροπή)
Η στιγμή της δύναμη ή τη ροπή ορίζεται ως η εφαρμογή της δύναμης σε κάθετη απόσταση σε ένα κοινό σημείο ή περιστροφής.
Γωνιακή Κινηματική
Γωνιακή απόσταση και τον εκτοπισμό
Όταν ένα περιστρεφόμενο σώμα κινείται από μία θέση σε άλλη, η γωνιακή απόσταση, μέσω των οποίων κινείται είναι ίσο με το μήκος της διαδρομής της γωνιακής. Η γωνιακή μετατόπιση ότι ένα περιστρεφόμενο εξωσωματικές εμπειρίες είναι ίση με τη γωνία μεταξύ της αρχικής και τελικής θέσης του σώματος.
Γωνιακή κίνημα εκφράζεται συνήθως σε ακτίνια, όπου 1 = ακτίνιο 57,3 °
Γωνιακή ταχύτητα, ταχύτητα και επιτάχυνση
- Γωνιακή ταχύτητα = ÷ γωνιακής μετατόπισης χρόνου
- Γωνιακή ταχύτητα = ÷ γωνιακής μετατόπισης χρόνου
- Γωνιακή επιτάχυνση = (τελική γωνιακή ταχύτητα - την αρχική γωνιακή ταχύτητα) χρόνο ÷
Στροφορμής
Στροφορμή ορίζεται ως: γωνιακή ταχύτητα x στιγμή της αδράνειας
Η στροφορμή του συστήματος παραμένει σταθερή κατά τη διάρκεια μιας μετακίνησης που προβλέπονται τίποτα έξω από το σύστημα λειτουργεί με μια κρίσιμη στιγμή για αυτό. Αυτό είναι γνωστό ως νόμο τη διατήρηση της στροφορμής. (Π.χ. αν ένας σκέιτερ, όταν ήδη κλώση, μετακινεί τα χέρια τους στο πλάι, τότε ο ρυθμός περιστροφής του θα αλλάξει, αλλά η στροφορμή θα παραμείνει το ίδιο).
http://www.brianmac.co.uk/biomechanics.htm
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου