načítání...


menu
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

E-kniha: Biomechanika člověka – kolektiv; Petr Hájek; Lukáš Čapek; Petr Henyš

Biomechanika člověka

Elektronická kniha: Biomechanika člověka
Autor: kolektiv; Petr Hájek; Lukáš Čapek; Petr Henyš

Učebnice pro studenty magisterského studia biomechaniky a biomedicíny. Obsahuje informace týkající se biomechaniky tkání a vybraných orgánových systémů lidského těla. ... (celý popis)
Titul je skladem - ke stažení ihned
Médium: e-kniha
Vaše cena s DPH:  552
+
-
18,4
bo za nákup

ukázka z knihy ukázka

Titul je dostupný ve formě:
elektronická forma ELEKTRONICKÁ
KNIHA

hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%hodnoceni - 0%   celkové hodnocení
0 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: » Grada
Dostupné formáty
ke stažení:
PDF
Zabezpečení proti tisku a kopírování: ano
Médium: e-book
Rok vydání: 2018
Počet stran: 206
Rozměr: 24 cm
Úprava: ilustrace (převážně barevné)
Vydání: 1. vydání
Skupina třídění: Fyziologie člověka a srovnávací fyziologie
Jazyk: česky
Téma: výpočtová biomechanika
ADOBE DRM: bez
ISBN: 978-80-271-0367-6
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis / resumé

Učebnice pro studenty magisterského studia biomechaniky a biomedicíny. Obsahuje informace týkající se biomechaniky tkání a vybraných orgánových systémů lidského těla.

Popis nakladatele

Biomechanika člověka je novou učebnicí České společnosti pro biomechaniku shrnující současné poznatky z oboru. Je určena nejen studentům magisterských oborů aplikované mechaniky-biomechaniky a biomedicíny, ale svým obsahem, srozumitelným jazykem, grafickým ztvárněním a matematickým aparátem popisujícím základní fyzikální vztahy je vhodná i pro studenty lékařských oborů, kteří si chtějí rozšířit své znalosti z oboru biomechaniky. Studenti po jejím prostudování pochopí chování biologických tkání z pohledu mechaniky, seznámí se s experimentálními a výpočtovými přístupy v oboru a porozumí vývojovému cyklu vzniku implantátů.

Jde o publikaci, která bude důležitou učebnicí na současném trhu s odbornou literaturou, zaměřenou na nelékařské zdravotnické profese. Autoři působí napříč organizacemi v ČR a představují velmi vyvážený autorský kolektiv.

Předmětná hesla
Zařazeno v kategoriích
kolektiv; Petr Hájek; Lukáš Čapek; Petr Henyš - další tituly autora:
Reportáž psaná na obrátce - Svět vidělý z protiproudu Reportáž psaná na obrátce
Biomechanika člověka Biomechanika člověka
Pozemní stavitelství IV pro 4. ročník SPŠ stavebních Pozemní stavitelství IV pro 4. ročník SPŠ stavebních
 
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

Lukáš Čapek, Petr Hájek, Petr Henyš a kolektiv

Biomechanika

člověka



Lukáš Čapek, Petr Hájek, Petr Henyš a kolektiv

Biomechanika

člověka

Grada Publishing


Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována

ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu naklada

tele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno. Doc. Ing. Lukáš Čapek, Ph.D., MUDr. Petr Hájek, Ph.D., Ing. Petr Henyš, Ph.D., a kolektiv Biomechanika člověka Kolektiv autorů: Doc. Ing. Lukáš Čapek, Ph.D., MUDr. Petr Hájek, Ph.D., Ing. Petr Henyš, Ph.D., doc. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D., doc. Ing. Lukáš Horný, Ph.D., doc. Ing. Luděk Hynčík, Ph.D., Ing. Alena Jonášová, Ph.D., Ing. Miloslav Vilímek, Ph.D., doc. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. Recenzent: Prof. Ing. Jiří Křen, CSc. Vydání odborné knihy schválila Vědecká redakce nakladatelství Grada Publishing, a.s. © Grada Publishing, a.s., 2018 Design Photo © Grada Publishing, a.s., 2018 Obrázek na obálce doc. Ing. Lukáš Čapek, Ph.D. Vydala Grada Publishing, a.s. U Průhonu 22, Praha 7 jako svou 6989. publikaci Odpovědná redaktorka Karla Hejduková Grafika obrázků Kateřina Lisková Sazba a zlom Antonín Plicka Počet stran 208 1. vydání, Praha 2018 Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s. Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno. Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění ale nevyplývají pro autory ani pro nakladatelství žádné právní důsledky. ISBN 978-80-271-2144-1 (pdf) ISBN 978-80-271-0367-6 (print)

Kolektiv autorů

Doc. Ing. Lukáš ČAPEK, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

MUDr. Petr HÁJEK, Ph.D.

Univerzita Karlova

Lékařská fakulta v Hradci Králové

Ing. Petr HENYŠ, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Doc. Ing. Zdeněk HORÁK, Ph.D.

Vysoká škola polytechnická Jihlava

Doc. Ing. Lukáš HORNÝ, Ph.D.

České vysoké učení technické v Praze

Doc. Ing. Luděk HYNČÍK, Ph.D.

Západočeská univerzita v Plzni

Ing. Alena JONÁŠOVÁ, Ph.D.

Západočeská univerzita v Plzni

Ing. Miloslav VILÍMEK, Ph.D.

České vysoké učení technické v Praze

Doc. Ing. Jan VIMMR, Ph.D.

Západočeská univerzita v Plzni

7

Obsah

Slovo odborníka úvodem 11

Předmluva 13

1 Co je biomechanika? 15

2 Úvod do mechaniky 17

2.1 Mechanická odezva tkání na zatížení 19

2.2 Elastické materiály 20

2.3 Elastoplastické materiály 24

2.4 Viskoelastické materiály 25

3 Funkční anatomie 29

3.1 Tkáně 29

3.1.1 Pojivová tkáň 29

3.1.2 Další tkáně 30

3.1.3 Lidská krev 31

3.2 Popis lidského těla 33

3.3 Kosterní soustava 34

3.3.1 Obecná osteologie 34

3.3.2 Obecná artrologie 35

3.3.3 Osový skelet 38

3.3.4 Lebka 41

3.3.5 Kostra horní končetiny 41

3.3.6 Kostra dolní končetiny 43

3.4 Svalová soustava 47

3.4.1 Obecná myologie 47

3.4.2 Svalstvo trupu a hlavy 48

3.4.3 Svaly horní končetiny 50

3.4.4 Svaly dolní končetiny 51

3.5 Kůže 52

3.6 Oběhový systém 53

4 Biomechanika tkání 57

4.1 Biomechanika lidské kůže 57

4.1.1 Mechanické vlastnosti kůže 58

4.1.2 Matematické modely lidské kůže 59

4.2 Biomechanika srdce a krevních cév 61

4.2.1 Stavba cévní stěny 61

4.2.2 Fyziologie pohybu krve 62

4.2.3 Mechanické vlastnosti srdce a cév 64

4.2.4 Matematický popis napjatosti a deformace cév 67

4.2.5 Vliv stárnutí a onemocnění 69

4.2.6 Trendy v biomechanice krevního oběhu 71

4.3 Biomechanika kosterního svalu 74

8

4.3.1 Elementární svalová komponenta – funkční vlastnosti 74

4.3.2 Úroveň aktivace 79

4.3.3 Dynamika šlachy 79

4.3.4 Dynamika svalové kontrakce 83

4.4 Biomechanika kostní tkáně 87

4.4.1 Mikrostruktura kosti 87

4.4.2 Základní mechanické a biomechanické vlastnosti kosti 89

4.4.3 Remodelace kostní tkáně a její adaptace na zatížení 93

4.4.4 Klinické důsledky biomechaniky kosti 95

5 Experimentální biomechanika 99

5.1 Návrh a hodnocení experimentu v biomechanice 101

5.1.1 Návrh experimentu 102

5.1.2 Vyhodnocení experimentu a report 105

5.2 Elektromyografie 106

5.2.1 Elektrická aktivita činného svalu – akční potenciál (AP) 106

5.2.2 Podstata EMG záznamu 107

5.2.3 Elektrody 108

5.2.4 Řízení a odstupňování síly 109

5.2.5 Aktivita motorické jednotky (MJ) vzhledem k síle 109

5.2.6 Aktivace svalu 110

5.2.7 Časové zpoždění 110

5.2.8 Svalová vlákna a typy svalových vláken 110

5.2.9 Závislost síla – EMG signál 112

5.2.10 Porovnání mezi objekty, svaly a kontrakcemi 113

5.2.11 Zpracování EMG signálu 114

6 Výpočtová biomechanika 117

6.1 Metoda konečných prvků v biomechanice 117

6.1.1 Stručný základ MKP 118

6.1.2 Materiálové modely 121

6.1.3 Lineární versus nelineární MKP 122

6.1.4 Přesnost a adaptivita MKP 124

6.1.5 Víceškálové modelování 127

6.2 Virtuální modely člověka pro analýzu nárazu 131

6.2.1 Impaktní biomechanika 131

6.2.2 Biomechanické modely člověka 136

6.2.3 Škálování 141

6.2.4 Validace 145

6.2.5 Virtuální testování 147

6.3 Matematické modelování proudění krve v reálných modelech cév 152

6.3.1 Vlastnosti krvinek 153

6.3.2 Reologie krve 154

6.3.3 Newtonské a nenewtonské modely krve 157

6.3.4 Hemodynamika a její význam v kardiovaskulárních

onemocněních 159

6.3.5 Matematické modely proudění krve 163

6.3.6 Numerická simulace proudění krve v modelech cév 172 7 Vývoj implantátů 183 7.1 Vymezení pojmu a historický vývoj 183 7.2 Legislativa zdravotnických prostředků 184 7.3 Vývojová fáze implantátu 185 7.4 Příčiny selhání implantátů 187

7.4.1 Technické příčiny selhání implantátu 187

7.4.2 Biologické příčiny selhání implantátu 191 7.5 Stabilita implantátů 192

7.5.1 Preklinické ověřování stability 193

7.5.2 Klinické ověřování stability 193 Seznam použitých zkratek 197 Rejstřík 199 Souhrn 201 Summary 203 Stručné představení autorů 205 Slovo odborníka úvodem

Slovo odborníka úvodem

11

Slovo odborníka úvodem Autorům této knihy se podařilo do relativně nemnoha stran vtěsnat značné množství informací týkajících se biomechaniky tkání a vybraných orgánových systémů lidského těla. V úvodu skromně zmiňují, že kniha je určena studentům magisterského studia biomechaniky a biomedicíny. Domnívám se však, že texty jednotlivých kapitol mají daleko významnější edukační potenciál spočívající ve snadnějším nalézání východisek pro mezioborovou spolupráci při studiu lidského těla jako takového, a lepším pochopení obsahu základních pojmů, kterým rozumí jinak člověk s technickým či matematickým vzděláním, jinak absolvent studia přírodních věd a jinak také medicínsky vzdělaný jedinec. Tato kniha nabízí možnost začít používat společný jazyk odborníkům všech zmíněných oborů.

Podíváme-li se na strukturu v knize nabízených informací, nemůžeme nezaregistrovat její precizní podobu, kterou se pokusím shrnout do několika bodů: 1. Kniha začíná definicí biomechaniky s připomínkou nejvýznamnějších osobností,

které formovaly rozvoj tohoto oboru. 2. Následuje vysvětlení základních pojmů týkajících se mechanických vlastností

lidských tkání a jejich odezvy na zatížení, a popis charakteristik materiálů použí

vaných v humánní medicíně. 3. Další kapitolou je podrobný popis morfologie tkání a orgánových systémů z hledis

ka jejich funkce psaná pro potřeby technického vzdělání, ale právě tím je přínosná

i pro biology a lékaře. 4. Na tento popis morfologie navazuje popis mechanických vlastností lidských tkání

včetně konstatování jejich změn působením některých patofyziologických jevů,

jakými jsou nemoc, poranění či jeho hojení, stárnutí. 5. Není opomenuta problematika vhojování materiálů používaných v implantologii

a reakce tkání na tyto materiály. 6. Dalším významným oddílem knihy je popis možností zkoumat biomechanické

jevy týkající se živého organizmu experimentálními metodami. 7. Velká pozornost je věnována výpočtové biomechanice, která posouvá zkoumání

mechanických vlastností lidských tkání na úroveň zcela oddělenou od samotného

organizmu, což umožňuje pochopení těch skutečností, které nelze ověřit experi

mentem, ale lze je věrohodně simulovat matematickým modelem. 8. Závěrem je zmíněna problematika implantologie jak z hlediska vývoje a legislativy,

tak z hlediska sledování posuzování mechanických vlastností implantátů při jejich

spojení s lidskou tkání.

Knihu Biomechanika člověka považuji za zdařilé a pro naše podmínky velmi potřebné dílo, které bylo sepsáno špičkovými odborníky. Nepochybuji, že si kniha najde své čtenáře napříč obory zabývajícími se studiem biomechanických vlastností lidských tkání a orgánových systémů, a studiem materiálů vhodných pro použití v humánní implantologii.

prof. MUDr. Valér Džupa, CSc.


Předmluva


Předmluva

13

Předmluva

Vážená čtenářko, vážený čtenáři,

dovolte mi, abych knihu, která se vám dostala do ruky, začal úsměvnou historkou,

která se přihodila před lety při pořádání národního kongresu České společnosti pro

biomechaniku. Pro svoz zahraničních přednášejících byl zajištěn transport z Prahy

a dotyčný řidič se zvesela bavil s naším mladším kolegou. Po chvilce zvážněl a zeptal

se, co to je vlastně za akci, na kterou má vézt zahraniční hosty. Kolega odpověděl, že

kongres biomechaniky a dotyčný v patřičném úžasu nevěřícně lapal po dechu řka, že

všechno, co je bio nestojí za řeč, natož za kongres.

Na této veselé historce jsem si před lety uvědomil, že povědomost o našem oboru

je ve společnosti velmi malá, i přes skutečnost, že z jejích poznatků čerpá nemalý

prospěch. Vždyť právě díky našemu oboru mohou lékaři vykonávat ty nejsmělejší

operace, sportovci podávat špičkové výkony, pacienti se vracet dříve do normálního

života a policisté dopadnout pachatele. Z tohoto stavu není třeba vinit společnost, ale

především sami sebe, nás biomechaniky, kteří slávu našeho oboru nešíří na všechny

světové strany. Tento fakt, jako určitý impulz sebereflexe, je jedním z hlavních motivů

pro sepsání této knihy.

Čtenář se logicky bude ptát, na co kniha navazuje a proč stojí za přečtení. V histo

rickém kontextu předkládané knize předchází především skripta profesora Jaroslava

Valenty a kol. (Biomechanika srdečně cévního systému člověka) a profesora Jiřího Křena a kol. (Biomechanika). Navíc před více než 10 lety vyšla monografie autorů Nedoma a kol. (Biomechanika lidského skeletu a umělých náhrad jeho částí). Nejnovější ucelené dílo pochází z dílny autorů Rosenberg a kol. s názvem Experimentální chirurgie – nové technologie v medicíně: Biomechanika. V ostatních případech se jedná pouze o dílčí kapitoly, které jsou začleněny do různých tematických děl. Samostatná kniha o biomechanice, která by byla napsána jako konsenzus autorů napříč institucemi v České republice, za posledních 20 let nevyšla.

Kniha je členěna do šesti kapitol, v kterých se autoři snaží shrnout současný stav

poznání v dané problematice. V žádném případě se nejedná o vyčerpávající text k danému tématu a s určitým nadhledem, možné je jej chápat jako určitý kompromis, který autoři volili mezi odborností a čtivostí knihy. V případě potřeby hlubšího poznání čtenáři musí přistoupit ke studiu cizojazyčné literatury, která je vždy uvedena na závěr jednotlivých kapitol. Kniha je především určena studentům magisterského studia oborů biomechaniky a biomedicíny. Navíc, díky zjednodušenému charakteru textu i pro studenty lékařských oborů, kteří si chtějí rozšířit své znalosti z oboru biomechaniky. V širším kontextu se autoři snaží sjednotit názvosloví a nomenklaturu tohoto oboru v České republice.

Jednotliví autoři patří mezi přední odborníky biomechaniky s dlouholetou, boha

tou zkušeností jak v oblasti vědy, tak i pedagogiky. Všichni autoři jsou členy České společnosti pro biomechaniku, která náš obor sjednocuje.

Na závěr je mou milou povinností poděkovat všem, kteří se podíleli na vzniku této

knihy, a popřát vám příjemné čtení.

za autorský kolektiv

Lukáš Čapek


Co je biomechanika?


1Co je biomechanika?

15

1 C o je biomechanika?

Hledáme-li význam slova biomechanika, například v Masarykově slovníku naučném,

nalezneme „Podle Delagea

1

nauka o příčině podmíněných dějích životních, ať se

vyvíjejících, ať již hotových, tedy vývojová mechanika a fyziologie zároveň“. Zjednodušeně dnes biomechaniku definujeme jako mechaniku aplikovanou v biologii. Nicméně čtenáři je jistě zřejmé, že definice je poněkud povrchní, a proto se pokusme vymezit cíle tohoto oboru, na kterých bude vše zřetelnější. Cílem oboru je porozumět: • mechanickým zákonitostem živých organismů, a to především člověka • fyziologickým stavům • předpovědět patologické změny v organismu • navrhnout umělé náhrady

Přesah oboru je nesmírný a hranice nejsou jednoznačně definované. Historicky

biomechanika vykrystalizovala z oboru mechaniky, a především funkční medicíny. Za svůj rozvoj děkuje pracím takových odborníků jako William Harvey, Giovanni Borelli, Thomas Young, Herrmann von Helmholtz a jiní.

Mezník v moderní biomechanice lze vnímat uspořádáním světového kongresu

v roce 1967 ve švýcarském Zürichu a vydáním, dnes již legendární monografie Biomechanics od Yuana Funga. V České republice je potřeba zmínit především význam profesora Jaroslava Valenty, který má zásluhu na rozvoji biomechaniky na předním národním pracovišti, a vzniku České společnosti pro biomechaniku, která má více než třicetiletou historii a pobočky ve všech významných akademických centrech.

Práce antických, středověkých a renesančních biomechaniků najdeme v každé

encyklopedii. Pojďme se raději podívat na současné žijící legendy, které posunuly hranici našeho poznání v posledních 30 letech

2

Amit Gefen svou prací nespadá do hlavního proudu našeho oboru, nicméně výsledky

jeho práce posouvají hranice našeho poznání velkou měrou. Profesor Gefen se spe

cializuje především na úlohu mechanických stimulů při vzniku a šíření nemocí, a to

především nádorových onemocnění. Dlouhodobě pracuje jako klíčový pracovník na

universitě Tel Aviv v Izraeli. Jeho současný H index je 46.

https://www.eng.tau.ac.il/~msbm/

1

Profesor působící na pařížské Sorboně na přelomu 20. století. Proslavil se především prací

o buňkách a jejich mechanobiologii.

2

Čtenáři je jistě zřejmá určitá nadsázka v textu. Je velmi obtížné vybrat jen několik vy

nikajících vědců z tisíců. Nicméně se domníváme, že vybraní vědci svou činností zcela

nesmazatelně celosvětově posouvají hranice poznání nebo propagují tento obor více oproti

jiným.

+


1 Biomechanika řlovčka Úvod do mechaniky

16

Walter Herzog patří mezi přední propagátory spojující neurologii s biomechanikou.

Hlavní jeho práce jsou zaměřeny na pohybový aparát, jmenovitě na růst, léčbu a adap

taci měkkých tkání. Profesor Herzog dlouhodobě působí na University of Calgary

v Kanadě. Jeho současný H index je 46.

http://contacts.ucalgary.ca/info/kn/profiles/196-1425

Gerhard Holzapfel působící v současné době na Graz University of Technology

patří mezi světovou špičku v oblasti tvorby konstitutivních vztahů. Jeho tým pracuje

především v oblasti výpočtové biomechaniky měkkých tkání. Mezi jeho nejznámější

práce bezpochyby patří nový konstitutivní model určený pro modelování tepny (Holz

apfel, Gasser, Ogden: New Constitutive Framework for Arterial Wall Mechanics and

a Comparative Study of Material Models). Podle agentury Thomson Reuter se profesor

Holz apfel v roce 2014 zařadil mezi vědce, kteří v celosvětovém měřítku posouvají

hranice našeho poznání. Jeho současný H index je 53.

https://www.biomech.tugraz.at/people/gerhard_holzapfel

Jay Humphrey dlouhodobě patří mezi průkopníky kardiovaskulární biomechaniky

současné doby. Momentálně působí na Yale School of Engineering and Applied Sci

ence. Kromě jeho rozsáhlé odborné publikační činnosti je nutné zmínit především

jeho dnes již legendární knihu Cardiovascular Soft Tissue Mechanics, kterou napsali

se Stefanem Cowinem v roce 2001.

http://seas.yale.edu/faculty-research/faculty-directory/jay-humphrey?destination=

node%2F319

Peter Hunter v současné době zastává funkci ředitele Auklandského bioinženýr

ského institutu na Novém Zélandu a institutu Výpočtové fyziologie na Oxfordské

Univerzitě ve Velké Británii. Jeho vědecká práce zasahuje především do oblasti vý

počtové biomechaniky, jmenovitě do více škálového modelování srdečního svalstva.

https://unidirectory.auckland.ac.nz/profile/phun025

Marcus Pandy je současným vedoucím oddělení Biomedicínského inženýrství na

australské Univerzitě v Melbourne. Jeho tým dlouhodobě pracuje v oblasti biomecha

niky pohybového aparátu, kde se snaží porozumět funkcím svalstva a kloubů během

fyziologických aktivit, jako jsou chůze, běh a jiné. Jeho současný H index je 63.

http://www.mech.unimelb.edu.au/people/staff.php?person_ID=98740

Marco Viceconti je zakládajícím členem Virtual Physiological Human komunity

a současným profesorem na University of Sheffield. Jeho práce je ovšem neodmys

litelně spjata s Ortopedickým Institutem Rizzoli v Boloni, kde dlouhodobě působil

jako technický ředitel Medical Technology Lab a se svými kolegy tuto laboratoř

dostal mezi světové hráče v oblasti klinické biomechaniky. Jeho vědecké působení je

patrné hlavně v tvorbě a validaci matematických modelů v oblasti pohybového apa

rátu. Zásadní přínos v oboru je masivní využití metody konečných prvků v ortopedii.

Jeho současný H index je 43. https://www.sheffield.ac.uk/mecheng/staff/mviceconti


2Úvod do mechaniky

17

2 Úvod do mechaniky

Mechanika tvoří slovní základ biomechaniky, a tudíž je zcela jasné, že bez pohledu do

této disciplíny se tato kniha neobejde. Následující kapitola je určena v první řadě pro

netechnicky vzdělané čtenáře, kteří by zde měli nalézt vymezení základních pojmů,

které se následně objevují v kapitolách. Výjimku tvoří podkapitola o nelineárních

materiálových modelech, která je určena pro čtenáře, jež si již osvojili znalosti z me

chaniky kontinua. Podrobnější výklad je v jednotlivých kapitolách.

Z pohledu definice se mechanika zabývá pohybem a změnami tvaru těles. V našem

případě se věnuje pohybu lidského těla a změnami tvaru lidských tkání, případně

implantátu. Při fyziologických pohybech lidského těla, tj. při jeho denní aktivitě,

jsou orgány, tkáně zatěžovány silami. Pojem síly má abstraktní charakter a vychází

z lidského vnímání zátěže na člověka. Síla je definována nejen svojí velikostí, ale

i směrem a smyslem. Idealizovaná síla působí v jednom bodě. Vzhledem k vektoro

vému charakteru síly lze sílu rozložit do složek zvoleného souřadnicového systému

pomocí směrových úhlů. Míru točivého účinku síly k bodu vyjadřuje moment síly,

který je dán součinem této síly a vzdáleností mezi tímto bodem a nositelkou síly

(obr. 1). Základní úlohou v biomechanice je vyšetření silového působení na lidské

tělo. K tomu využíváme základní Newtonovy zákony. Pokud objekt setrvává v klidu,

musí být soustava sil, která na něj působí, v rovnováze. Soustava sil je v rovnováze,

pokud je její výslednice nulová a součet všech momentů sil je také nulový. Jinými

slovy, pokud jejich výsledné nahrazení je nulové.

Obr. 1 Vyjádření momentového účinku síly působící na dentální implantát M = F · r

v radiografickém snímku bezzubé dolní čelisti


2 Biomechanika řlovčka Úvod do mechaniky

18 Příklad 1 Všichni známe situaci, kdy při spánku vsedě nám hlava klesne dopředu. Je to způsobeno tím, že těžiště lebky není ve stejné ose jako páteř a vyrovnávací funkci přejímá svalstvo. Vypočítejme zatížení druhého krčního obratle (C2) od prostého působení hlavy v přímené poloze (obr. 2). Předpokládáme, že vyrovnávací funkci zajišťuje především m. rectus capitis posterior major Nejprve znázorníme schematický nákres situace. Pro zjednodušení provedeme řešení pouze v rovinném zobrazení. Do těžiště hlavy zavedeme tíhovou sílu odpovídající součinu hmotnosti a gravitační konstanty. V nositelce svalu uvedeme sílu F

s

a v místě

kontaktu obratlů (kloubní plocha) reakční sílu F

o

. Nalezení těchto sil spočívá v řešení

soustavy rovnic rovnováhy:

( ) ( ): sin sin 0

so

FFαβ→−=

( ) ( ): cos 0

ot

aF a b Fβ −+ =

Obr. 2 Zjednodušený analytický výpočet zatížení druhého

krčního obratle od působení tíhy hlavy



       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz – online prodej | ABZ Knihy, a.s.