Prowadzone przedmioty:

• biomechanika
• biomechanika kliniczna
• biomechanika sportu

1. Biomechanika (przedmiot prowadzony na kierunkach - wychowanie fizyczne, fizjoterapia, odnowa psychosomatyczna).

Wykłady:

• Układ bierny ruchu człowieka; podstawowe funkcje biomechaniczne szkieletu kostnego i jego połączeń. System dźwigni biomechanicznych; warunki równowagi dźwigni.
• System amortyzacyjny w układzie ruchowym; stopa jako amortyzator, staw kolanowy i jego zabezpieczenia, amortyzacyjna funkcja kręgosłupa.
• Charakterystyka połączeń międzykostnych; połączenia ścisłe i luzy, pary biokinematyczne i ich klasyfikacja.
• Ruchliwość biomechanizmu; schemat strukturalny kończyny górnej i kończyny dolnej.
• Zakres ruchu par biokinematycznych, czynniki wewnętrzne (anatomiczne) i zewnętrzne wpływające na zakres ruchu. Ćwiczenia zwiększające zakres ruchu.
• Struktura i funkcje mięśni szkieletowych; tkanka mięśniowa i elementy sprężyste mięśnia. Siła a parametry geometryczne mięśnia. Jednostki motoryczne mięśni i ich wielkość. Proces skracania mięśnia.
• Charakterystyka biomechaniczna włókna mięśniowego; długość spoczynkowa, zależność między długością włókna mięśniowego i rozwijaną przezeń siłą; siła a prędkość skracania włókna.
• Zależność "siła długość" dla mięśnia pobudzonego, siła a prędkość skracania grupy funkcjonalnej mięśni.
• Parametry charakteryzujące działanie sił w układach kostno - stawowych; kąt działania mięśnia i jego zmienność, składowe siły mięśnia w zależności od kąta działania, elementy zwiększające kąt działania mięśnia. 10. Formy działania mięśni; skurcz izometryczny, działanie koncentryczne, działanie ekscentryczne mięśni. 11. Topografia sił mięśniowych człowieka. Proporcje sił antagonistycznych grup mięśniowych. Wpływ specjalistycznych czynności ruchowych na zmiany w topografii sił mięśni kończyn.
• Biomechaniczne założenia treningu siły mięśniowej u sportowców i osób niepełnosprawnych.
• Układy sił działających na człowieka; siły wewnętrzne i zewnętrzne.Siła ciężkości i jej wpływ na ruchy. Siły reakcji (reakcja podłoża w ruchach lokomocyjnych człowieka). Tarcie w stawach i tarcie między stopami a podłożem podczas chodu i biegu. Opór ośrodka.
• Ruch człowieka pod wpływem układu sił; tor ruchu, przemieszczenie, prędkość, przyspieszenie.

Ćwiczenia:

• Określenie mas i środków mas dla poszczególnych części ciała ludzkiego. Wyznaczanie ogólnego środka ciężkości ciała ludzkiego.
• Równowaga ciała człowieka w warunkach statyki. Wpływ położenia środka ciężkości ciała na parametry charakteryzujące stabilność pozycji.
• Obliczanie momentów sił ciężkości kończyn względem osi obrotu stawów. Zmiany wartości momentów sił ciężkości w trakcie ruchu.
• Pomiary maksymalnych momentów sił mięśniowych człowieka w warunkach statyki. Technika pomiarów. Pomiar sił zginaczy i prostowników mięśni kończyn i tułowia. Wielkości maksymalne (Mmax ) i względne (Mw).
• Spadek siły mięśniowej przy realizacji długotrwałego skurcz izometrycznego o wielkości maksymalnej.
• Zmiany siły reakcji podłoża podczas wybranych ruchów człowieka. Zapis i analiza przebiegu siły reakcji podczas wyskoku z platformy dynamograficznej. Obliczanie popędu siły, prędkości wylotu ciała i wysokości uniesienia środka ciężkości ciała. Obliczanie pracy i mocy podczas wyskoku pionowego
• Charakterystyka biomechaniczna szybkiego skurczu izometrycznego; czas uzyskania maksymalnej wartości siły dla grupy mięśniowej, prędkość zmian siły w różnych fazach skurczu, przebieg pochodnej siły względem czasu.
• Metody badania parametrów kinematycznych ruchu; rejestracja prędkości chodu i biegu, metody analizy filmowej ruchu, złożone systemy trójwymiarowej analizy ruchu .
• Elektromiografia globalna w badaniach czynności ruchowych; rejestracja prądów czynnościowych mięśni wybranych ruchach człowieka.

2. Biomechanika kliniczna (dla studentów fizjoterapii)

Wykłady:

• Wybrane zagadnienia z wytrzymałości materiałów; materiały izotropowe i anizotropowe, materiały jednorodne i niejednorodne, ciało idealnie sprężyste i idealnie plastyczne, anizotropowość i niejednorodność materiałów (tkanek) biologicznych.
• Przypadki wytrzymałościowe: ściskanie, rozciąganie, zginanie, skręcanie, wyboczenie, ścinanie. Przykłady przypadków wytrzymałościowych w odniesieniu do aparatu ruchowego człowieka.
• Prawo Hooka, sprężystość i wytrzymałość kości, mięśni, ścięgien i powięzi, moduł Younga, granica sprężystości i granica wytrzymałości.
• Twardość kości i jej zmiany z wiekiem; badanie twardości kości, przygotowanie preparatu do badań, zmiany twardości próbek kostnych leżących w różnych strefach względem kanału szpikowego.
• Prawo Wolfa i obserwacje Joresa. Zmiany adaptacyjne kości. Złamania kości. Praca mechaniczna podczas złamań statycznych i dynamicznych.
• Struktura chrząstek stawowych i śródstawowych; tarcie w połączeniach maziowych - teoria "wyżymania", parametry charakteryzujące odporność tkanki chrzęstnej na działanie sił ze szczególnym uwzględnieniem chrząstek stawowych, siły nacisku na chrząstki stawowe powodujące zanik smarowania i nekrozę chrząstki.
• Kończyna dolna jako narząd lokomocyjny. Oś biomechaniczna kończyny dolnej. Szpotawość i koślawość stawów biodrowych, kolanowych i skokowych. Działanie sił ściskających i rozciągających w obrębie rdzenia przekroju kości i poza strefą rdzenia
• Charakterystyka biomechaniczna podstawowych form lokomocyjnych tj. chodu i biegu. Energetyka chodu i biegu. Działanie siły reakcji w fazie kontaktu stopy z podłożem. Zmiany kątowe w stawach kończyn dolnych podczas ruchów lokomocyjnych Fazy chodu i biegu. Chód patologiczny i jego odmiany.
• Siły działające na powierzchnie stawowe w obrębie kończyn dolnych podczas ruchów lokomocyjnych Obciążenia łąkotek , łąkotki jako elementy amortyzujące. Obciążenia głównych stawów kończyn dolnych podczas stania oraz chodu i biegu z różnymi prędkościami.
• Kończyna górna i jej funkcje mechaniczne. Ogólna budowa kończyny i jej ruchliwość. Staw łokciowy - szpotawość i koślawość. Kończyna górna jako wysięgnik (dysfunkcje stawu ramiennego), funkcje manipulacyjne - chwyty, zmiany patologiczne ręki ludzkiej a jakość i wartość chwytu.
• Kręgosłup i jego funkcje mechaniczne. Równowaga sił w obrebie kręgosłupa. Ruchomość kręgosłupa. Krzywizny fizjologiczne a wytrzymałość kręgosłupa na ściskanie. Patobiomechanika bocznych skrzywień kręgosłupa.
• Ortezy i protezy. Sztuczne stawy . Zastosowanie biomateriałów przy konstrukcji endoprotez. Zmiany parametrów chodu u osób z endoprotezami stawów biodrowych oraz u ludzi z amputacją podudzia i stopy.

Ćwiczenia:

• Dynamometryczna ocena siły chwytu ręki.
• Ocena wytrzymałości chwytu ręki; pomiar czasu utrzymania siły o wartościach 25, 50 i 75 % siły maksymalnej.
• Chód fizjologiczny; parametry biomechaniczne chodu - częstotliwość kroków i długość kroków w zależności od prędkości chodu, fazy chodu i ich zmiany zależności od prędkości.
• Chód w terenie płaskim i nachylonym, charakterystyka przebiegu ruchów obrotowych w głównych stawach kończyn dolnych.
• Optymalna częstotliwość chodu i długości kroków; zmiany mocy przy zwiększaniu częstotliwości lub długości kroków
• Chód patologiczny, obserwacja chodu osób z amputacją podudzia i stopy oraz osób ze schorzeniami stawów biodrowych (przed i po zabiegach wszczepienia endoprotez)
• Zapoznanie się z możliwościami badania chodu fizjologicznego i chodów patologicznych przy użyciu systemu trójwymiarowej analizy ruchu - Vicon.
• Badanie przebiegu reakcji podłoża podczas chodu fizjologicznego; zmiany nacisku na podłoże w zależności od prędkości chodu; indywidualne cechy w obrazie zmian składowej pionowej siły reakcji podłoża.
• Reakcja podłoża i jej przebieg podczas chodów patologicznych na przykładzie chodu pacjenta z usztywnionym stawem kolanowym.

3. Biomechanika sportu (dla studentów kierunku wychowanie fizyczne - studia uzupełniające magisterskie).

Wykłady:

• Charakterystyka statyczna biernego i czynnego układu ruchu człowieka; podstawowe funkcje spełniane przez układ ruchowy, działanie sił zewnętrznych i wewnętrznych - przypadki wytrzymałościowe, wielkości przeciążeń w różnych miejscach układu ruchowego (stawy, mięśnie, chrząstki), odporność poszczególnych tkanek tworzących układ ruchowy na działanie sił - parametry wytrzymałościowe, mechanizmy zabezpieczające układ ruchowy sportowca przed przeciążeniami.
• Właściwości dynamiczne układu ruchu człowieka w typowych działaniach ruchowych; wielkości rozwijanych sił mięśniowych w różnych dyscyplinach sportowych w zależności od prędkości ruchu (zależność siła - prędkość), energia i moc dostarczane przez mięśnie, parametry kinematyczne ruchów sportowych - chodu, biegu, skoków (prędkości i przyspieszenia w biegach, rzutach, skokach lekkoatletycznych, skokach narciarskich).
• Technika sportowa; kryteria efektywności techniki, rozwój techniki sportowej w różnych dyscyplinach.
• Trening siły i mocy w ujęciu biomechanicznym.

Ćwiczenia:

• Ocena statycznych możliwości siłowych człowieka - dynamometria.
• Pomiar pracy, mocy, prędkości ruchu na platformie dynamograficznej; konstrukcja platformy i jej możliwości badawcze, reakcja podłoża podczas chodu i skoków.
• Rejestracja wyskoku na platformie z równoczesnym zapisem zmian kątowych w stawie kolanowym. Obliczanie wysokości wyskoku na podstawie czasu lotu.
• Pomiar siły reakcji, pracy, mocy , prędkości i wysokości uniesienia OSC na platformie zaopatrzonej w specjalistyczny program badawczy.
• Fotorejestracja ruchu i analiza zapisu video. Obliczanie toru ruchu OSC oraz prędkości i przyspieszenia przy zastosowaniu specjalnego programu komputerowego

• Poprzedni artykuł