Inżynieria Biomedyczna

Jesteś tutaj: Start O studiach Biomechanika inżynierska

Biomechanika inżynierska

biomechanikaBiomechanika jest nauką zajmującą się działaniem wewnętrznych i zewnętrznych sił na ciało – strukturę biologiczną istot żywych oraz skutkami tych działań. Termin „biomechanika” pochodzi od dwóch słów: od „mechane”, co z języka greckiego oznacza narzędzie oraz przedrostka „bio” również pochodzącego od greckiego słowa „bios” oznaczającego życie.

Biomechanika jest interdyscyplinarną nauką, w której czasami trudno znaleźć granicę między tym, co można sobie wyobrazić jako biomechanikę - naukę o biologicznym podłożu, przyczynach oraz mechanicznych skutkach ruchu człowieka, a specjalistyczną wiedzą podstawową. Do takich można z pewnością zaliczyć anatomię funkcjonalną, fizjologię czy też fizykę. Wędrówka po wiedzy biomechanicznej jest zatem i musi być wędrówką po linii łamanej, raz wgłębiamy się w podstawową wiedzę przyrodniczą, innym natomiast razem w techniczną.

Biomechanika jako nauka interdyscyplinarna rozwija się bardzo szybko i stanowi przedmiot nauczania na wielu kierunkach studiów, w tym właśnie jako jedna z najważniejszych gałęzi Inżynierii Biomedycznej. Pomimo tego, że granice w tej dziedzinie nauki się zacierają, możemy wyróżnić kilka podstawowych działów (zostały one przyjęte na VII Międzynarodowym Kongresie Biomechaniki, który odbył się w Warszawie w dniach 18-21.09.1979):

Biomechanika ogólna - zajmuje się metodykami badawczymi, ogólnymi technikami mierniczymi i aparaturą, technikami komputerowymi oraz akwizycją danych.

Biomechanika inżynierska - obejmuje studiowanie i modelowanie ruchu, techniki pomiarowe, manipulację i lokomocje człowieka, zwierząt oraz owadów, badanie postaw, własności mechanicznych i elektrycznych mięśni, tkanki łącznej, ścięgien biologicznych, własności mechanicznych i regulacyjnych układu szkieletowo-mięśniowego. Przedmiotem badań jest również kompleks zagadnień związanych z protetyką, ortotyką, funkcjonalną stymulacją elektryczną pod kątem wspomagania lub zastępowania utraconych funkcji kończyn, ochrona organizmu przed wpływem drgań, hałasu oraz zagadnień na styku człowiek-maszyna.

Biomechanika medyczna i rehabilitacyjna - zajmuje się głównie neurofizjologicznymi aspektami układu mięśniowo-stawowego, elektromiografią, klinicznymi aspektami przepływu płynów biologicznych, funkcjonalną stymulacją elektryczną mięśni, nerwów, kości, eliminacją bólu, badaniem chodu patologicznego, implantami, metodami rehabilitacji.

Biomechanika sportu - zajmuje się badaniem i modelowaniem ruchu zawodnika wykonującego różne ćwiczenia gimnastyczne, w czasie podnoszenia ciężarów, skoków o tyczce, pływania, jazdy na nartach, bobslejach, kołowrotu wielkiego, rzutu dyskiem, wioślarstwa, kolarstwa i wielu innych.

Historia

Biomechanika jest stosunkowo młodą dyscypliną nauki. Termin „biomechanika” pierwszy w Polsce wprowadził w latach trzydziestych naszego wieku profesor anatomii funkcjonalnej i porównawczej, wykładowca m.in. warszawskiej Akademii Wychowania Fizycznego, Roman Poplewski. Możemy uznać go zatem jako pierwszego biomechanika w Polsce.

Sam ruch fascynował badaczy od zarania dziejów i w tym sensie prekursorów biomechaniki możemy doszukiwać się w starożytności. Pierwszym z nim jest Arystoteles, który już w IV p.n.e. w swoich pismach przyrodniczych zamieścił rozważania nad chodem. Wyraził tam opinię, że „zwierzę poruszające się zmienia pozycję przez działanie (naciskanie) na podłoże, które jest pod nim”. Ówczesna obserwacja, że podstawą ruchu w świecie zwierzęcym są interakcje biologiczne i mechaniczne, jest obecnie oczywista.

Lokomocje człowieka w sposób naturalny przyciągała uwagę dawnych myślicieli. Dosyć szczegółowe spostrzeżenia na ten temat znajdziemy u Leonarda na Vinci, żyjącego na przełomie XV i XVI wieku. Zauważył on np. powiązanie rozpoczęcia ruchu przez człowieka z utratą równowagi lub zmianą podłożenia osi obrotu stopy w zależności od tego, czy biegamy po terenie płaskim, pod górę czy w dół.

Współczesny Newtonowi, to już wiek XVII, lekarz i matematyk włoski, Giovanni Borelli, wyłożył swoje poglądy na temat mechaniki ruchu zwierząt i człowieka w dziele De motu animalium. Nam ten autor jest przede wszystkim znany z pierwszych badań nad położeniem środka ciężkości u człowieka i zastosowaniu do tego celu dźwigni.

Szczególnie zainteresowanie ruchami człowieka i świata zwierzęcego wykazywał francuski fizjolog Jules Marey (1830 - 1904), który w tym celu konstruował oryginalne aparaty pomiarowe, w tym fotograficzne. Znane są „strzelba fotograficzna”, chronofotograf, platforma do pomiaru siły reakcji podłoża, czujniki pneumatyczne w obuwiu i „bębenek Marey’a”, spełniający funkcję rejestratora. Od Marey’a pochodzą pierwsze kalkulacje pracy mechanicznej w chodzie, uwzględniające energię potrzebną do wznoszenia i opadania ciała, zachowania prędkości w ruchu postępowym i ruchu obrotowego, np. nogi podczas wymachu.

Około tysiąc stronnicowy tom, poświęcony kilkuletnim badaniom chodu (1895-1904), pod tytułem Der Gang des Menschem, jest fundamentalnym wkładem do biomechaniki Braune’a i Fischera. Ci autorzy wyszli od badania środków ciężkości segmentów ciała zmarłych, a następnie wykorzystali te dane do obliczeń charakterystyk chodu rejestrowanego metodą fotograficzną. Naukowców i odkrywców było jeszcze wielu, długo można by wymieniać.


LINKI DO RÓŻNYCH FILMÓW:


http://s645.photobucket.com/albums/uu172/nvspine220/?action=view&current=14929_0_MVA_Movie.flv
http://www.exponent.com/hip_implant/

&feature=related
&feature=related
&feature=related
&feature=related
&feature=related
http://www.fizjoterapeutom.pl/artykuly/5/Biomechanika.html