Правильная биомеханика тела

Введение в биомеханику тела человека.

Биомеханика бегового шага

Биомеханика – это наука о движении живого тела, в том числе она изучает, как мышцы, кости, сухожилия и связки работают вместе для создания движения

Биомеханика является частью более обширной области кинезиологии, в которой особое внимание уделяется механике движения. Это фундаментальная и прикладная наука, охватывающая исследовательскую, практическую деятельность, а также использование ее результатов

Биомеханика включает в себя не только структуру движения костей и мышц, которые они могут производить, но также механику кровообращения, функцию почек и другие функции организма. Американское общество биомеханики говорит, что биомеханика представляет собой широкое взаимодействие между механикой и биологическими системами. Биомеханика изучает не только организм человека, но и животных, и даже распространяется на растения и механическую работу клеток.

Например, биомеханика приседа включает в себя учет положения и/или движения ног, бедер, коленей, спины, плеч и рук.

Элементы биомеханики

Анатомические зарисовки мышц плеча. Леонардо да Винчи. Королевская библиотека. Виндзорский замок. Виндзор (Великобритания)

Кинематика

Описание влияния сил на систему, моделей движения, включая линейные и угловые изменения скорости во времени. Положение, смещение, скорость и ускорение.

Связь между биомеханикой и эргономикой

В медицине особое место занимает биомеханика тела. Эргономика также играет важную роль в здравоохранении. Данная наука занимается изучением перемещения грузов, а также разнообразных неживых предметов. Эргономика учитывает несколько важных факторов: выполняемую работу, самого пациента, окружающую обстановку, трудовую организацию, обучение, а также человека, который непосредственно работает. Все параметры должны быть релевантными и находиться под наблюдением. Работа считается эргономично выполненной, когда все вышеуказанные факторы оценены, степень риска определена и снижена таким образом, что исполнение поставленной задачи становится наиболее комфортным

В медицинских учреждениях крайне важно соблюдать законы биомеханики тела и эргономики. Тогда любые передвижения и перемещения пациента или различных неодушевленных предметов вручную станут максимально удобными, эффективными и безопасными

Скелет и мышцы клетки

Разрушение актинового цитоскелета приводит к радикальному (в несколько раз) снижению жесткости клетки . Клетки с более развитым и плотным актиновым цитоскелетом имеют более высокий модуль Юнга. Например, было показано, что раковые клетки намного «мягче» здоровых клеток и клеток доброкачественных опухолей, и что их актиновый цитоскелет более дезорганизован (рис. 2) . Модуль Юнга может выступать своего рода маркером для выявления раковых клеток на ранних стадиях заболевания . Возможно, пониженная жесткость и высокая эластичность помогают раковым клеткам перемещаться во внутритканевых полостях и проходить через стенки сосудов во время метастазирования. Регистрируемые изменения в механических свойствах клеток происходят и при других заболеваниях .

Рисунок 2. Актиновый цитоскелет клетки рака (а) и клетки доброкачественной опухоли (б) молочной железы. У доброкачественных клеток отчетливо видны упорядоченные фибриллы актина. У раковых клеток наблюдается менее развитая и более хаотичная сеть актиновых филаментов.

Поэтапное перемещение лежачего пациента

Сначала медицинская сестра должна оценить следующие факторы: подвижность больного, его мышечную силу, реакцию на услышанное. Далее необходимо поднять постель так, чтобы работа с пациентом стала максимально удобной для обеих сторон. Также следует убрать все лишние предметы (подушки, одеяла), которые могут помешать перемещению. В случае необходимости надо позвать на помощь санитарку, другую медсестру или врача. Перед началом работы с пациентом надо объяснить ему смысл предстоящей процедуры для успокоения человека и сотрудничества с его стороны. Постели нужно придать горизонтальное положение и зафиксировать ее. Чтобы понизить риск инфицирования, медсестра работает в перчатках. Биомеханика тела должна быть соблюдена, поэтому медсестра обязана проверять правильность расположения тела больного. Спина пациента должна находиться в прямом положении. Исключаются всевозможные искривления или напряжение. Также медсестре нужно выяснить, комфортно ли больному в его положении.

3D vs 2D

На поведение клеток влияет не только жесткость субстрата, но и микрорельеф поверхности, а также тип и плотностью лигандов, участвующих в образовании фокальных адгезий . Кардинальные изменения происходят при помещении клетки в трёхмерный матрикс. Культивирование в трёхмерных (3D) матриксах намного ближе к нативным условиям, чем выращивание клеток в традиционных чашках Петри с плоским дном. В 3D-матриксах с правильно подобранными составом, структурой и механическими свойствами клети могут формировать ткани и органоподобные структуры, повторяющие структуру и функции органа их происхождения.

Например, эпителиальные клетки молочных желез человека, растущие на поверхности культурального пластика, утрачивают присущие им in vivo характеристики, в том числе и способность к синтезу молока — лактации. Однако стоит их поместить в трёхмерную среду, соответствующую по жесткости ткани молочной железы и содержащую белки внеклеточного матрикса — и через некоторое время клетки начнут формировать замкнутые полости — аналоги ацинусов (структурно-функциональная единица молочной железы) — и синтезировать в них молоко (рис. 5) . Интересно, что клетки рака молочной железы, помещенные в аналогичные условия, формируют лишь неупорядоченные скопления . Что еще более интересно, если слегка изменить взаимодействия между матриксом и раковыми клетками (добавить всего лишь один ингибитор, действующий на белки фокальных адгезий), то они приобретут фенотип, характерный для здоровых клеток, и также начнут формировать полости и производить молоко . Описанный выше случай — один из примеров преобладания условий среды над генотипом: генотип раковой клетки изменён, но микроокружение заставляет её вернуться к здоровому фенотипу.

Рисунок 5. Клетки молочной железы, культивируемые в трёхмерном геле, воспроизводят ацинусы — структурные единицы молочной железы

Механические взаимодействия между клетками играют важную роль в тканевой инженерии. Проводятся попытки создания искусственных органов на основе искусственных или естественных каркасов, поддерживающих правильное пространственное взаимодействие между клетками и внеклеточным матриксом. Например, для искусственного выращивания почки крысы исследователями был использован остов почки другой, погибшей крысы , . Остов был получен путём удаления всех клеток и представлял собой лишь внеклеточные структурные элементы — трёхмерный каркас органа. Дальше он «заселялся» двумя типами клеток: формирующими сосуды и остальную ткань почки. Трёхмерная структура почки восстанавливалась, и после трансплантации крысе она начинала работать, хотя и менее эффективно, чем естественный аналог.

Взаимодействия с соседними клетками и с внеклеточным матриксом в условиях организма также важны при развитии эмбриона и при патологиях, таких как развитие опухолей. Поверхностные опухоли часто можно диагностировать путем пальпации — ощупывания, ручного обследования больного. Опухоль проявляется как плотное, бугристое, неопределенной формы образование. На первый взгляд, здесь есть противоречие с ранее представленным фактом, что раковые клетки становятся мягче, чем обычные. Ответ, по-видимому, заключается в том, что кроме увеличения мягкости клеток происходит увеличение жесткости окружающего их внеклеточного матрикса, что и чувствуется при пальпации. Раковые клетки стимулируют увеличение жесткости матрикса, так как жесткий матрикс в ответ стимулирует размножение раковых клеток, и скорость роста опухоли увеличивается .

Рождение биомеханики.

В 1940-х годах шведский ортопед К.Хирш впервые начал применять специальные приборы и датчики для измерения физических характеристик опорно-двигательного аппарата человека. Работы Хирша и его учеников легли в основу биомеханики – одной из главных областей биомедицинской инженерии.

Результаты проведенных Хиршем экспериментов имели колоссальное значение. В частности, оказалось, что силы, действующие на бедренный сустав в поперечном направлении, примерно одинаковы независимо от того, поднимает ли человек ногу, чтобы перевернуться в постели, или ходит. Поэтому сегодня пожилым людям с переломом шейки бедра после установки фиксатора перелома (гвоздя) разрешены прогулки. А ведь совсем недавно они были обречены на длительный постельный режим, который часто приводил к пневмонии, тромбозу и другим осложнениям со смертельным исходом.

Полученные Хиршем данные позволили подобрать более прочные материалы для искусственных суставов, разработать элементы более долговечных протезов, а также специальные гвозди для бедренных фиксаторов, которые позволяют больному еще при срастании перелома шейки бедра полностью опираться на больную ногу. Кроме того, эти данные помогают врачу научить больного, как лучше пользоваться костылями или тростью.

Значение биомеханики для медицины

Результаты биомеханических исследований представляют интерес для физиологии и клинической медицины. На основе этих исследований могут быть составлены биомеханические характеристики органов и систем организма, знание которых является важнейшей предпосылкой для изучения процессов регуляции. Значительный интерес представляет Б. для протезирования, являясь основой конструирования протезно-ортопедических изделий. Многие характеристики опорно-двигательного аппарата используются при проектировании других технических систем (см. Бионика). Ряд биомеханических показателей состояния кровообращения (напр., баллистокардиография, динамокардиография) и дыхания играет роль важных количественных показателей в диагностике, в определении показаний и противопоказаний к операциям на сердце и легких. Исследования Б. дыхания и кровообращения использованы при создании аппарата «сердце — легкие». Характеристики прочности костей, суставов и связок, упруго-вязких свойств мышц и других тканей представляют значительный интерес для травматологии и ортопедии, для понимания механизмов действия повреждающих факторов и предупреждения травм. Изучение Б. спортивных движений и физических упражнений раскрывает основы мастерства и помогает разработке научно обоснованной системы тренировок.

Изучение Б. трудовых процессов позволяет оценить экономичность разных вариантов движений и совершенствовать их структуру.

Важной проблемой Б. является изучение биомеханических свойств тканей, то есть свойств органов и тканей человека и животных, проявляющихся при различных видах механического воздействия

Некоторые данные о биомеханических свойствах тканей стали достоянием практической медицины, их используют в протезировании, травматологии, для определения оптимальных нагрузок у спортсменов.

Библиография: Александер Р. Биомеханика, пер. с англ., М., 1970, библиогр.; Бернштейн Н. А. Общая биомеханика, М., 1926, библиогр.; о н ж е, О построении движений, М., 1947; он же, Очерки по физиологии движений и физиологии активности, М., 1966, библиогр.; Исследования по биодинамике локомоций, под ред. Н. А. Бернштейна, М.— JI., 1935; Исследования по биодинамике ходьбы, бега, прыжка, под ред. Н. А. Бернштейна, М., 1940, библиогр.; Николаев JI. П. Руководство по биомеханике в применении к ортопедии, травматологии и протезированию, ч. 1—2, Киев, 1947—1950, библиогр.; Сеченов И. М. Очерки рабочих движений человека, М., 1901; Burton А. С. Physiologie und Biophysik des Kreislaufs, В., 1969, Bibliogr.; Frost Η. M. An introduction to biomechanics, Springfield, 1967; Pulsatile blood flow, ed. by E. O. Atinger, N. Y., 1964, bibliogr.; Y a m a d a H. Strength of biological materials, Baltimore, 1970.

Биомеханические свойства тканей — Аникин Ю. М. Физико-механические свойства позвонков человека, Учен. зап. Моск. обл. пед. ин-та, т. 273 — Зоология, в. 8, с. 12, 1970, библиогр.; Лeсгафт П. Ф. Основы теоретической анатомии, ч. 1, Спб., 1892; О б ы с о в А. С. Надежность биологических тканей, М., 1971, библиогр.; Evans F. G., L i s-s n e r H. R. a. Pedersen H. E. Deformation studies of the femur under dynamic vertical loading, Anat. Rec., v. 101, p- 225, 1948, bibliogr.; Trie-p e 1 H. Ober gelbes Bindegewebe, Anat. Anz., Bd 15, S. 300, 1898.

Преподаватели программы[править]

Доля преподавателей, имеющих ученую степень и/или ученое звание, в общем числе преподавателей, обеспечивающих образовательный процесс по данной образовательной программе, составляет более 70 процентов, ученую степень доктора наук имеют не менее 10 процентов преподавателей.

Кривцов Антон Мирославович, профессор, д.ф.-м.н., зав. каф. «Теоретическая механика»

Беляев А. К., проф., д.ф.-м.н.

Иванова Елена Александровна, профессор, д.ф.-м.н.

Лобода Ольга Сергеевна, доцент, к.ф.-м.н.

Кузькин Виталий Андреевич, доцент, к.ф.-м.н.

Ле-Захаров Александр Аневич, доцент, к.ф.-м.н.

Суслова И.Б., доц., к.ф.-м.н.

Бабенков М.Б., доц., к.ф.-м.н.

Вильчевская Е.Н., доц., к.ф.-м.н.

Панченко Артем Юрьевич, доц., к.ф.-м.н.

Подольская Екатерина Александровна, доц., к.ф.-м.н.

Андрианов Ю.А., доц., к.ф.-м.н.

Андрианова С.П., ст. преп.

Авраменко А.Г., доц., к.хим.н.

Басов А.В., доц., к.ф.-м.н.

Бурдаков С.Ф., проф., д.т.н.

Сушков В.И., ст. преп.

Смирнов А.Б., доц., к.ф.-м.н.

Филиппов Р.А., доц., к.ф.-м.н.

Старовойтов С.А., доц., к.ф.-м.н.

Моисеев А.А., доц., к.ф.-м.н.

Хитрик В.Э., доц., к.ф.-м.н.

Чумаков Ю.С., проф., д.ф.-м.н.

Кулик С.В., доц, д.ист.н.

Три вида положения пациента

Биомеханика тела пациента зависит от положения, которое он занимает относительно постели. Позиция больного считается активной, когда он может самостоятельно и легко передвигаться, обслуживать себя и принимать любую удобную позу. Данное состояние характерно для человека с легким течением болезни. При пассивном положении пациент не в состоянии активно двигаться. Причиной такого состояния может быть угнетенное сознание, отравление, слабость и т. д. Таким образом больной требует помощи медперсонала, поскольку не всегда может самостоятельно передвигаться. Вынужденное положение человек занимает в том случае, когда хочет облегчить тяжелое состояние. Например, избавиться от кашля, уменьшить одышку или болевые ощущения. Такая позиция пациента характерна при острых воспалениях ЖКТ, плеврите или удушье. Сначала медсестра обязана определить, какое именно положение занимает больной относительно своей постели, а уже потом применять соответствующие правила биомеханики.

Методы биомеханики клетки: как это работает

Развитие биомеханики клетки как самостоятельной науки напрямую связано с развитием её методической базы. Многие методы пришли из области физики и были адаптированы для работы с биологическими образцами. Условно методы изучения механических свойств клеток можно разделить на активные и пассивные. К активным относят те методы, которые в процессе измерения прикладывают к клетке некоторую силу и регистрируют ее отклик. Такими методами являются, например атомно-силовая микроскопия (АСМ), различные виды индентирования (синонимы — продавливание, углубление), оптический и магнитный пинцеты, всасывание в микропипетку и другие , , .

Для примера остановимся более подробно на экспериментах по наноиндентированию с помощью атомно-силового микроскопа. Принцип действия АСМ заключается во взаимодействии наноразмерной иглы (кантилевера) с образцом . Благодаря особенностям конструкции с помощью атомно-силового микроскопа можно измерять силы порядка наноНьютон и осуществлять перемещение зонда с нанометровой точностью. Для измерения механических свойств проводят силовую спектроскопию — снятие силовых кривых в ходе эксперимента по индентированию (продавливанию) объекта зондом. Грубо говоря, чем тверже объект, тем сильнее он сопротивляется продавливанию.

Другая экспериментальная процедура — микроскопия сил натяжения, — как следует из названия, изучает генерируемые клеткой силы, которые действуют на подлежащий субстрат и растягивают его . На практике это осуществляется следующим образом. На основе акриламида (или других материалов) изготавливают тонкие и мягкие гели-подложки, несущие в себе флуоресцентные микрочастицы. Клетки, растущие на такой подложке, деформируют её, в результате чего происходит смещение микрочастиц. Анализируя эти смещения и зная свойства геля, можно рассчитать силы, сгенерированные клеткой и вызвавшие эти смещения. Также можно построить карты распределения этих сил и найти места их приложения.

Наблюдение за поведением и динамикой клеток на субстратах различной жесткости и с различным микро- и нанорельефом, под потоковым или растягивающим воздействиями, в трёхмерных матриксах — все это является важным источником информации в биомеханике. Огромную роль в подобных экспериментах играют оптическая микроскопия (конфокальная лазерная сканирующая и другие разновидности), а также моделирование. При помощи микроскопии проводятся исследования структуры цитоскелета.

Методы биомеханики клетки

	Атомно-силовая микроскопия. С помощью кантилевера с микросферой на конце осуществляется индентирование (продавливание) клетки. Кантилевер опускается вертикально вниз и начинает продавливать клетку. Чем мягче клетка, тем больше величина продавливания .
	Оптический и магнитный пинцет. Перемещение микросферы осуществляется с помощью оптической ловушки или магнитного поля (частица должна обладать магнитными свойствами) .
	Всасывание в микропипетку. Микропипетка находится в контакте с поверхностью клетки. В пипетке создается пониженное давление, в результате чего клетка начинает засасываться внутрь неё. Наблюдая за этим процессом, можно определить различные механические параметры клетки .
	Методы микрореологии. Группа методов, основанная на изучении поведения микрочастиц внутри клетки, как эндогенных, так и искусственно введенных. Броуновское движение микрочастиц отражает свойства среды, в которой они находятся .
	Микроскопия сил натяжения. Клетки сажают на специальные подложки, сделанные из мягких гелей и несущие в себе флуоресцентные микрочастицы. Клетка деформирует субстрат и смещает микрочастицы. По этим смещениям можно рассчитать места приложения, направления и модули сил .

Спортивная биомеханика

Фазы бега с точки зрения биомеханики.

Спортивная биомеханика изучает движения человека во время физической деятельности спортивного характера. Физика и законы механики применяются для изучения, улучшения и модернизации техники выполнения того или иного упражнения.

Биомеханика тела человека анализирует и исследует движение тела

Для более эффективного использования его во время выполнения упражнений и в спортивных целей для достижения максимального результата. Можно изучить беговой шаг, удар гольфиста, бросок мяча и давать рекомендации по изменению или улучшению его техники.

Биомеханику можно использовать при проектировании:

Инвентаря, одежды, обуви, а также полей и спортивных сооружений. Обувь может быть также разработана для лучшей производительности, например, бегуна на средние дистанции или ракетки для лучшего захвата.

Биомеханика изучает спортивные методы и системы тренировок

Разрабатывает технику упражнений и делает их более эффективными. Она может включать фундаментальные исследования того, как, например, положение рук влияет на движение в плавании. Она может предлагать и анализировать новые методы тренировки, основанные на механических требованиях разных видов спорта, направленных на повышение производительности.

Зачем медработнику нужны знания биомеханики тела?

Во всех лечебных учреждениях сотрудники время от времени ухаживают за тяжелобольными пациентами. Эта работа зачастую приводит к тому, что на организм воздействуют некоторые отрицательные факторы. В основном на медработников влияют тяжелые физические нагрузки, которые связаны с транспортировкой пациентов. Если во время перемещения больного сотрудник лечебницы обращается с ним не соответственно правилам, то это может привести к травмам позвоночника или к появлению болей в спине. Правильная биомеханика тела медицинской сестры позволит предотвратить возникновение различных проблем с позвоночником как у самой медсестры, так и у пациента. Чтобы обеспечить оптимальное положение тела, необходимо соблюдать определенные правила. Перед тем как начать перемещение больного, надо определить некоторые важные факторы. Медсестра обязана знать:

• зачем надо переместить пациента;
• в каком состоянии здоровья он находится в данный момент;
• есть ли вспомогательные механические средства для перемещения;
• если в транспортировке больного принимают участие несколько человек, то необходимо определить среди них руководителя, который будет давать команды.

Биомеханика в положении стоя

Правильная биомеханика тела в положении стоя также требует знания нескольких важных правил. В первую очередь человеку необходимо расслабить колени для свободного движения суставов. Стопы должны находиться на ширине плеч. Корпус нужно держать вертикально, напрягая мышцы пресса и ягодиц. Голову наклонять нельзя, так как подбородок должен находиться в горизонтальной плоскости (при этом снижается нагрузка на поясничный отдел позвоночника). Плечевой пояс должен быть расположен в одной плоскости с бедрами. Если человеку необходимо сделать поворот, то вначале следует развернуть ступни, а лишь потом и весь корпус. Ни в коем случае нельзя начинать разворачиваться с поясницы.

Имплантация (эндопротезирование).

В 1937 пригодными для имплантации были признаны три типа металлических материалов – нержавеющая сталь марки 316-L, хромо-кобальто-молибденовый сплав (виталлий) и титан. Эти материалы достаточно прочны, долговечны, устойчивы к коррозии и не вызывают серьезных воспалительных реакций в организме.

С их появлением в практику травматологии быстро вошли разнообразные фиксаторы (стержни, пластинки, винты и гвозди), предназначенные для закрепления костей в правильном положении до тех пор, пока не восстановится костная ткань. Большинство подобных фиксаторов было разработано в те годы, когда механика костей и мягких тканей была изучена слабо и отсутствовали данные о том, каким нагрузкам подвергается имплантат в организме. Современные фиксаторы для срастания переломов значительно эффективнее; возникающие в них напряжения и деформации рассчитываются заранее. Благодаря современным фиксирующим устройствам пожилой человек с переломом шейки бедра часто снова начинает ходить практически через неделю после травмы.

Несмотря на огромный успех в области эндопротезирования тазобедренного и коленного суставов, срок службы этих протезов ограничивался примерно 10 (максимум 20) годами. Это определялось двумя факторами: ослаблением креплений элементов протеза и недостатками метилметакрилатного костного цемента. Поиск более надежных способов фиксации дал свои результаты: появились металлические протезы как с пористой поверхностью, так и с покрытием из фосфата кальция в форме гидроксиапатита, который имитирует поверхность кости. Благодаря пористой структуре наружного слоя протеза кость врастает в поверхность протеза и стабилизирует его до конца жизни пациента. Покрытие металлического протеза гидроксиапатитом имитирует нормальную кость, что способствует более физиологичному и долговечному соединению протеза с костью.

Искусственное сердце.

Аппараты типа «искусственное сердце» уже вошли в медицинскую практику, хотя пока они еще не могут полностью заменить настоящее сердце. Для того чтобы искусственное сердце могло быть использовано в качестве постоянно работающего аппарата, оно должно: 1) иметь небольшие размеры; 2) обеспечивать достаточный выброс крови; 3) регулировать выброс в зависимости от нужд организма; 4) легко подвергаться стерилизации; 5) изготовляться из долговечных материалов; 6) прокачивать кровь без резких толчков, чтобы избежать разрушения эритроцитов (гемолиза). Пока ученые разработали лишь устройства, заменяющие две нижних камеры сердца (желудочки). При имплантации их соединяют с двумя верхними камерами (предсердиями), предварительно удалив заменяемые желудочки.

Первую имплантацию искусственного сердца человеку произвел в 1969 Д.Кули в США. Аппарат работал 64 ч, пока не было найдено человеческое сердце для пересадки. Долговременная имплантация искусственного сердца была впервые выполнена 2 декабря 1982 хирургами Медицинского центра при Университете Юты, США. Использовался аппарат Джарвик-7, названный так в честь его изобретателя Р.Джарвика. Этот аппарат был изготовлен из формованного полиуретана, укрепленного на алюминиевой рамке, причем в основании каждой камеры была растягивающаяся резиновая мембрана. Обе мембраны соединялись с внешним насосом двумя шлангами, проходящими через брюшную полость больного. Насос подавал сжатый воздух, под давлением которого резиновые мембраны выталкивали кровь через искусственные клапаны в кровеносную систему. Больной, которому была произведена имплантация, Барни Кларк, прожил 112 дней; за это время искусственное сердце совершило 13 млн. ударов. Вероятно, в будущем в искусственное сердце будет встраиваться электрический насос, питающийся от закрепленного на поясе аккумулятора. См. также СЕРДЦЕ.

Что важно помнить перед началом перемещения пациента?

В первую очередь больной должен находиться в безопасном и удобном положении. Персоналу лечебного учреждения необходимо занять положение, в котором будет соблюдаться равновесие в отношении веса пациента и направления его передвижения. Использование собственной массы тела поможет снять напряжение. Перед началом поднятия работники должны убедиться, что их ноги находятся в устойчивом положении. Далее нужно подойти к больному как можно ближе, держа спину прямо. Все сотрудники должны выполнять движения в одинаковом ритме

Кроме того, важно определить, кто именно из задействованного персонала будет исполнять наиболее трудную работу, а именно — удерживать бедра и туловище пациента. Если поднятие больного осуществляется без вспомогательных средств, то все сотрудники должны крепко взяться за руки

При этом лучше держаться за запястье коллеги, чем за его пальцы, тогда руки не расцепятся, даже если будут влажными.

Компьютерное моделирование в биомеханике.

Роль компьютерного моделирования в биомедицинской инженерии трудно переоценить. На основе количественных данных исследований программист создает модели биологических процессов и структур; соответствующие программы могут предсказать поведение биологической структуры, системы или организма в зависимости от внешних воздействий, лечения, развития болезни или старения.

Компьютерные модели способны приблизительно описать механику работы различных частей тела, например бедренной кости в области тазобедренного сустава, или же они могут описать, каким образом замена головки берцовой кости на искусственную повлияет на функционирование кости в целом. Можно использовать моделирование и для анализа возможных изменений в конструкции протеза, а также связанного с ними риска для больного. Однако важнее всего то, что компьютерное моделирование позволяет избежать проведения экспериментов на людях.

Примечания

1. Клиническая биомеханика / Под ред. В. И. Филатова. — Л.: Медицина, 1980.— 200 с.
2. Янсон Х. А. Биомеханика нижней конечности человека. — Рига: Зинатне, 1975. — 324 с.
3. Сироткина И. Е. Биомеханика между наукой и искусством // Вопросы истории естествознания и техники. — 2011. — № 1. — С. 46—70.
4. Александер Р. — Биомеханика. Перевод с англ. И-во: МИР, М., 1970, с. 5
5. Гален К. О назначении частей человеческого тела: Пер. с древнегреч. — М.: Медицина, 1971 кн. XV, гл. VIII;, с. 885
6.  (недоступная ссылка). Дата обращения 18 августа 2007. Леонардо да Винчи. Тетради по анатомии
7. В. Левин. Человек, разгадавший тайну живого движения. «Наука и жизнь» № 10, 2005  (недоступная ссылка). Дата обращения 20 августа 2007.
8. Донской Д. Д., Дмитриев С. В. Психосемантические механизмы управления двигательными действиями человека // Теория и практика физ. культуры. 1999, № 9, с. 2-6.
9. Маршак М. Е. Физиология человека.-М.: Медгиз,1946.-345с.
10. Донской Д. Д. Н. А. БЕРНШТЕИН И РАЗВИТИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ БИОМЕХАНИКИ Теория и практика физической культуры, 1996, № 11  (недоступная ссылка). Дата обращения 20 августа 2007.
11. Витензон А. С. Закономерности нормальной и патологической ходьбы человека. — М.: ЦНИИПП, 1998. — С. 271. — ISBN 5-89853-006-1
12. Витензон А. С. От естественного к искусственному управлению локомоцией. — М.: ПБОЮЛ Т. М. Андреева, 2003. — С. 448. — ISBN 5-94982-004-5

Биомеханика в сидячем положении

Чтобы равномерно распределить массу тела, а также уменьшить нагрузку на поясницу, необходимо знать правила биомеханики в положении сидя. Колени должны находиться немного выше уровня бедер. Спину необходимо выпрямить, а мышцы живота — напрячь. При этом плечи нужно расправить и расположить симметрично бедрам. Если необходимо повернуться, то надо задействовать весь корпус, а не только грудь и плечи. Медицинской сестре в виду своей деятельности зачастую приходится сидеть и разворачиваться на стуле. Поэтому в первую очередь необходимо правильно выбрать рабочее кресло. Для этого нужно прислониться к спинке стула. Две трети длины бедер человека должны быть расположены на сиденье. Если высота и глубина рабочего места подобраны неправильно, то человек будет испытывать напряжение при касании пола стопами. В случае если стул не подходит работнику, необходимо его заменить или же пользоваться разнообразными приспособлениями, такими как подушки или подставки для ног.