Historia modelowania biomechanicznego ramienia 1. Pronk, Van der Helm (1991)- 3D model ramienia ze strukturami morfologicznymi mięśni i stawów. Ostatnio powiększono reprezentację ramienia o łokieć oraz połączenia przedramienia 2. Happee (1992) badania nad sterowaniem mięśni ramienia. Nowa metoda optymalizacji dla symulacji dynamiki odwróconej. 3. Rozendaal (1997) teoretyczne badania nad stabilnością stawu ramienia 4. Stroeve (1998) użycie SNN do modelowania roli centralnego układu nerwowego w sterowaniu ruchem ramienia. 5. Brouwn (2000) eksperymentalny zapis danych podczas 6. Erwin de Vlugt (od 1998) dużą różnorodność warunków postaw i ruchu. Używał manipulatora 2DOF
Model biomechaniczny ramienia Struktura szkieletu ramienia kinematycznie zamknięty i połączony ze sobą łańcuch kości, które łączą górne ramię do tułowia. Kości: Obojczyk Łopatka Połączenia elementów ramienia: połączenie mostkowo-obojczykowe połączenie wyrostka barkowego łopatki i obojczyka połączenie panewka-kość barkowa
Model biomechaniczny ramienia Definicja lokalnego układu współrzędnych do przeprowadzenia analizy kinematycznej: Ys Ys Xs Xs AA Zs Zs
Model biomechaniczny ramienia Obroty klatki piersiowej Yt Yt Zt Zt Yt Zt Xt Xt Xt Obrót w tył skręcanie Ruch poprzeczny
Model biomechaniczny ramienia Obroty obojczyka Yc Zc Yc Zc Yc Zc Xc Xc Xc wysunięcie/cofnięcie podniesienie obórt wokół osi
Model biomechaniczny ramienia Obroty kości barkowej Yh Yh Yh Xh Zh Xh Zh Xh Zh płaszczyzna podniesienia kąt podniesienia obrót kątowy
Model biomechaniczny ramienia Biomechaniczna struktura ramienia, składająca się z 4 części.
Kręgosłup
Model biomechaniczny kręgosłupa Rola kręgosłupa: ochrona rdzenia kręgowego ochrona narządu ruchu narząd podpory ciała
KRĘGI
Więzadła
Rdzeń kręgowy Nerw rdzeniowy Więzadło ząbkowe Opona miękka Opona pajęcza Przestrzeń podpajęczynówkowa Przestrzeń podtwardówkowa Opona twarda
Biomechanika rdzenia kręgowego wg Brieg a Zachowanie się rdzenia w kanale kręgowym podczas zgięcia i przeprostu.
RDZEŃ KRĘGOWY - FUNKCJE Przesyła bodźce do mięśni Przewodzi impulsy z i do mózgu Unerwia skórę, mięśnie, gruczoły, układ naczyniowy Znajdują się w nim ośrodki odruchów bezwarunkowych
RDZEŃ KRĘGOWY - USZKODZENIE PARAPLEGIA niepełne albo całkowite uszkodzenia rdzenia kręgowego czyli paraliż dolnej połowy ciała, albo porażenie wszystkich kończyn (paraliżem ciała od szyi w dół), zależnie od tego, na jakiej wysokości wystąpiło uszkodzenie: w regionie piersiowo-lędźwiowym czy szyjnym.
RDZEŃ KRĘGOWY PO URAZIE bardzo szybko dochodzi do martwicy rdzenia, rozwoju tkanki glejowej, która jest tkanką bliznowatą, zamykającą możliwość regeneracji, regeneracja wokół rdzenia też istnieje, ale jest ona bardzo wolna i śladowa, a rozwój gleju jest tak szybki, że uniemożliwia przerosty regenerujących się włókien nerwowych.
Komórki macierzyste
RDZEŃ KRĘGOWY TERAŹNIEJSZOŚĆ Jakub Tokarz (26 l.) młodzieżowym mistrzem Polski w judo.
Model biomechaniczny kręgosłupa Ruchy kręgów w kręgosłupie Siły dziłające na kręgosłup Statyczne: Ciężar głowy Ciężar ramion Ciężar tułowia Momenty występujące przy zakłóceniu symetrii strzałkowej ciała Dynamiczne: Siły bezwładności Siły odśrodkowe
Model Stotte a Q t - cięażr głowy i karku oraz tułowia P p - siła wywierana przez ciśnienie w poddbrzuszu Q l - cięażr ramion działających przez staw ramienny, P x - siła prostowników grzbietu P m - składowa siły wzdłużnej mięśni brzucha Ps, Pc - składowe siły w krążku międzykręgowym (styczna, kompresji) [wg. Stotte a] P x dx + P p dp= Q l dl ± Q t dt+p m dm Pc=(Ql+ Qt)cosa + Px Pp +Pm Ps=(Ql+ Qt)sina
Model obciążeniowy odcinka lędźwiowego wg Schultza
1 11 sin sin F F F F x r r F F F F F sin F Fz y ir il kr kl s Fc Fp F F F F F F F F cos F F cos ir il mr kr ml kl xr 1 1 M d F d F F d F F d F F M y x yp p ym mr ml yx xr xl yl r l dxm cos x Fmr Fml d xx Fxr Fxl d x1 F1r F1l Fkr Fkl cos x0 Fir Fil cos 11 1 0 0 0 xl 1r 1l cos M d F F sin x F F sin x F F sin z yl r kr kl il ir Równoważniki mięśniowe: F mr brzucha, F kr i F ir wewnętrzne i zewnętrzne skośne brzucha, F r prostownik kręgosłupa, F xr grzbietowy szerszy, F c,f r,f s reakcje składowe obciążeń kręgu: F c - siła ściskająca trzon kręgu prostopadła do jego powierzchni, F s - siła styczna do powierzchni kręgu, F r - siła reakcji kręgu na boczny skręt, działąjca w osi x.
ZMIANY W OBSZARZE KRĘGOSŁUPA CZŁOWIEKA Złamania Dyskopatia Zniekształcenia Osteoporoza Zwyrodnienia
Dysk normalny Dysk zdegenerowany Dysk wybrzuszony Dysk wpadnięty Przykładowe zmiany chorobowe elementów kręgosłupa Dysk o zmniejszonej wysokość Dysk zdegenerowany z osteofitami
O S T E O P O R O S I S
Model FEM dynamicznego stabilizatora kręgosłupa
Przednia spondylodeza metodą endoskopową
100 m 100 m Analiza mikroskopowa pręta S1: a) ubytki korozyjne na powierzchni pręta, b) początki procesów korozyjnych zachodzących w miejscach mechanicznego uszkodzenia powierzchni
30 m b) 50 m
50 m Analiza mikroskopowa pręta S2: a) wżery i zarysowania na powierzchni pręta, b) rozwój korozji międzykrystalicznej po granicach ziaren austenitu. 20 m
wnioski