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Einführung

Der Mensch ist in der Lage, eine Vielzahl von Körperhaltungen und Bewegungen auszuführen und sich von einem Ort zum anderen zu bewegen, d.h. die Fortbewegung.d. h. die Lokomotivfunktion. Ermöglicht werden diese Funktionen durch unseren Bewegungsapparat, der die Körperlasten und Bewegungen der Körpersegmente unterstützt. Diese Funktion ist in die Prinzipien der menschlichen Biomechanik eingebettet. Die Biomechanik findet ihre Hauptanwendung in den Bereichen der Verbesserung der Bewegungsleistung, der Verringerung von Bewegungseinschränkungen oder der Intervention bei bewegungsbezogenen Verletzungen oder Erkrankungen. In der physiotherapeutischen Praxis werden biomechanische Konzepte wie die Prinzipien des Bewegungsumfangs, der aktiven und passiven Insuffizienz, der konkav-konvexen Regel, des Gesetzes der Kräfte, der Bewegung und der Maschinen bei therapeutischen Übungen angewandt. Auch das Ergonomieschulungstraining und die Entwicklung moderner orthopädischer Hilfsmittel, wie z. B. moderner Gehhilfen, basieren auf der Anwendung biomechanischer Konzepte. Daher wird die Biomechanik als eines der grundlegenden Kenntnisse in der physiotherapeutischen Praxis angesehen, um eine optimale Versorgung für verschiedene bewegungsbezogene Verletzungen oder Erkrankungen zu gewährleisten. Daher werde ich damit beginnen, uns einige dieser biomechanischen Konzepte vorzustellen.

Wie lösen wir Probleme in der Biomechanik?

Wenn wir wissen, dass das biomechanische Prinzip in der physiotherapeutischen Praxis eine wichtige Rolle spielt, ist es für uns wichtig zu wissen, wie wir Probleme in der Biomechanik lösen. Es gibt zwei Möglichkeiten, biomechanische Probleme zu lösen, nämlich die quantitative und die qualitative Analyse. Bei der quantitativen Analyse müssen wir die biomechanischen Variablen des zu lösenden Problems speichern und eine numerische Analyse der erzeugten Variablen durchführen. Knudson und Morrison beschreiben die qualitative Analyse der Biomechanik als systematische Beobachtung und introspektive Bewertung der Qualität menschlicher Bewegungen mit dem Ziel, die am besten geeigneten Maßnahmen zur Leistungsverbesserung zu ergreifen.“

Grundbegriffe der Biomechanik

Die Mechanik ist ein Wissenschaftszweig, der sich mit Kräften und den von diesen Kräften erzeugten Wirkungen befasst. Die Anwendung dieser Wissenschaft auf das biologische System wird als Biomechanik bezeichnet. Die Biomechanik des Menschen konzentriert sich darauf, wie Kräfte auf den Bewegungsapparat wirken und wie das Körpergewebe auf diese Kräfte reagiert. Anhand der Kräfte, die an der Erzeugung von Bewegung und Körperhaltung beteiligt sind, kann die Biomechanik entweder im Kontext der externen oder der internen Biomechanik diskutiert werden.

• Die externe Biomechanik beschreibt die äußeren Kräfte auf das Körpersegment und ihre Wirkung auf die Körperbewegung,
• die interne Biomechanik die von den Körpergeweben erzeugten Kräfte und ihre Wirkung auf die Bewegung. „Dazu gehören die Muskelkräfte und die Kräfte in Knochen und Gelenken, die sich aus der Übertragung der Muskelkräfte durch das Skelett ergeben.“

Außenkräfte (Externe Biomechanik)

Bereich der Mechanik

Es gibt zwei Bereiche der Mechanik (Biomechanik), nämlich den statischen und den dynamischen.

• Die Statik ist ein Zweig der Mechanik, der die Körper in Ruhe oder gleichmäßiger Bewegung analysiert
• Die Dynamik befasst sich mit der Untersuchung der Bedingungen, unter denen sich ein Objekt bewegt. Das Konzept der Dynamik kann unter Kinematik und Kinetik weiter diskutiert werden.
  • Das Konzept der Kinetik befasst sich mit der Bewegung eines Körpers und der Kraft, die ihn in Bewegung setzt.
  • Die Kinematik beschreibt die Bewegung eines Körpers ohne Rücksicht auf die Kräfte, die diese Bewegung hervorrufen. In der Kinematik sind fünf Variablen von Interesse: die Art der Bewegung oder Verschiebung, der Ort, die Richtung, das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Bewegung oder Verschiebung.

Kinematik-Variablen

Bewegungsart

Die menschliche Bewegung wird als allgemeine Bewegung beschrieben, d.h. als eine komplexe Kombination von linearen und winkeligen Bewegungskomponenten. Meistens wird die menschliche Bewegung entweder als lineare oder als Winkelbewegung analysiert, da diese beiden Bewegungsarten grundsätzlich als „reine“ Bewegung betrachtet werden.

• Die lineare Bewegung wird auch als translatorische Bewegung oder Translationsbewegung bezeichnet. Bei einer linearen Bewegung bewegen sich alle Teile des Körpers in die gleiche Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit, und wenn diese Bewegung entlang einer geraden Linie erfolgt, wird sie als linear bezeichnet. Von einer geradlinigen Bewegung spricht man, wenn die lineare Bewegung auf einer geraden Linie erfolgt, von einer gekrümmten Bewegung, wenn die Bewegung auf einer gekrümmten Bahn erfolgt.
• Von einer Winkelbewegung spricht man, wenn eine Drehung um eine zentrale imaginäre Linie, die Drehachse, stattfindet.

Eine rein lineare Bewegung beim Menschen, wie beim Gehen, Laufen und Schwimmen, kommt selten vor, da sich die Ausrichtung der Körpersegmente zueinander ständig ändert. Bei Aktivitäten wie Schlittschuhlaufen und Skispringen kann es zu kurzen Momenten reiner linearer Bewegung kommen.

Beim Menschen werden Ganzkörperbewegungen als allgemeine Bewegung beschrieben, wie in den folgenden Beispielen erläutert. Wenn eine Person geht, sind die Kopf- und Rumpfbewegungen ziemlich linear, aber die Bein- und Armbewegungen sind gleichzeitig linear und winklig, während sich der Körper der Person vorwärts bewegt. Das Gleiche gilt für das Radfahren: Kopf, Rumpf und Arme bewegen sich relativ linear, aber die Beine bewegen sich gleichzeitig in einer linearen und einer eckigen Bewegung. Die Bewegung eines aus mehreren Segmenten bestehenden Körpers wie des menschlichen Körpers, die eine gleichzeitige lineare und winklige Bewegung der Segmente beinhaltet, wird gewöhnlich als allgemeine Bewegung bezeichnet.

Bewegungsgröße

Bei der Winkelbewegung kann die Größe mit Hilfe eines Goniometers in Bogenmaß oder Grad gemessen werden. Die lineare Bewegung eines Segments wird anhand der linearen Distanz gemessen, die das Objekt zurückgelegt hat, und kann mit Gehhilfsmitteln wie dem 6-Minuten-Gehtest bewertet werden.

Bewegungsgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit wird verwendet, um die Bewegungsgeschwindigkeit zu messen, und die Änderung der Geschwindigkeit ist die Beschleunigung.

Lokalisierung der Gelenkbewegung im Raum

Ein gängiges Bezugssystem für die Lokalisierung der Gelenkbewegung ist das der anatomischen Ebenen und Achsen. Eine Bewegungsebene kann als eine bestimmte Bewegungsdimension beschrieben werden, die durch eine imaginäre flache Oberfläche des Körpers verläuft, und eine Achse ist eine imaginäre Linie, um die sich das Körpersegment dreht. Es gibt drei Bewegungsebenen im Körper, nämlich die Sagittal-, Frontal- und Transversalebene.

• Die Sagittalebene hat ihre Achsen mediolateral und mediolateral und wird auch als Transversalebene bezeichnet
• Die Frontal- (koronal) und Transversalebene haben ihre Achsen anteroposterior bzw. longitudinal.

Bewegungsrichtung

Die Bewegungsrichtung kann dadurch beschrieben werden, wie die Bewegung entlang der Ebene und der Achse erfolgt. Wenn eine Bewegung den Gelenkwinkel in der Sagittalebene verkleinert, spricht man von „Flexion“, während die Bewegung „Extension“ den Gelenkwinkel vergrößert. Andere übliche Bewegungsrichtungen in der Sagittalebene sind Dorsalflexion und Planterflexion. Eine Bewegung zum äußersten Rand des Bewegungsbereichs wird oft als „Hyper“ bezeichnet, wie dies bei der Hyperextension der Fall ist, die ebenfalls in der Sagittalebene auftritt. Die Bewegung eines Segments weg von der Mittellinie in der Frontalebene wird als „Abduktion“ bezeichnet, während die Bewegung zurück zur Mittellinie als „Adduktion“ bezeichnet wird. Andere in dieser Ebene übliche Bewegungsrichtungen sind Eversion und Inversion. Übliche Bewegungen in der Transversalebene sind Innenrotation und Außenrotation, Pronation und Supination sind ebenfalls übliche Bewegungen in der Transversalebene. Es gibt weitere Richtungsbegriffe zur Beschreibung der Position des Körpersegments in Bezug auf die anatomische Position, darunter superior und inferior, die die Position des Körpers zum Kopf bzw. zu den Füßen hin beschreiben. Auch anterior und posterior können verwendet werden, um Objekte zu beschreiben, die sich auf den Körper beziehen, wie die vordere bzw. hintere Ausrichtung zum Körper. Teile oder Bewegungen in Richtung der Körpermitte werden als medial bezeichnet, während Bewegungen oder Positionen zu den Seiten des Körpers als lateral bezeichnet werden.

Kinematische Kette

Die kinematische Kette wird in der Literatur auch als kinetische Kette bezeichnet. In einer offenen kinematischen Kette beschreibt der Freiheitsgrad die Anzahl der Richtungen, in die ein Gelenk ein Körpersegment bewegen kann, und es ist die Anzahl der unabhängigen Koordinaten, mit denen die Position des Objekts im Raum genau festgelegt wird. Die Kombination von Freiheitsgraden bildet die kinematische Kette, und die kinematische Kette kann offen oder geschlossen sein. Ein Gelenk kann sich unabhängig von den anderen bewegen, während bei einer geschlossenen kinematischen Kette ein Ende der Kette fixiert bleibt. Levangie und Norkin erläuterten, dass das Konzept der offenen und geschlossenen Parkposition dazu beiträgt, Bewegungen zu beschreiben, die unter gewichtsbelasteten und nicht gewichtsbelasteten Bedingungen stattfinden, und dass es wichtig ist, diese zu beachten, wenn Übungen auf ein einzelnes oder mehrere Gelenke abzielen.

Eine natürliche kinetische Kette umfasst in der oberen und unteren Extremität eine integrierte biomechanische Aufgabe, die, wenn sie beeinträchtigt ist, zu einer dysfunktionalen biomechanischen Leistung führt, die zu Schmerzen und/oder Verletzungen führt. Wenn beispielsweise in der Schulter Defizite in den vorangehenden Gliedern bestehen, können sie sich negativ auf die Schulter auswirken. Daher sollte bei der Behandlung der Schulter versucht werden, alle Defizite der kinetischen Kette zu beheben, und die therapeutischen Sitzungen sollten integrierte Übungen zur Propriozeption, Flexibilität, Kraft und Ausdauer in der Reihenfolge der kinetischen Kette umfassen.

Kinetisches Konzept in der Bewegungsanalyse

Während das kinematische Konzept ein Segment der Bewegung eines Körpers beschreibt, gibt uns das Konzept der Kinetik eine Vorstellung von den Kräften, die mit dieser Bewegung verbunden sind. Das wird uns zum kinetischen Konzept der Bewegungsanalyse führen, und ich werde damit beginnen, zu definieren, was die Kraft in der Biomechanik ist. Kraft ist eine einfache Möglichkeit, die Belastung in der Biomechanik darzustellen, und kann als eine Wirkung eines Objekts auf ein anderes definiert werden. Kraft kann extern oder intern sein.

Außenkräfte sind Zug- oder Druckkräfte auf den Körper, die von außen auf den Körper einwirken, während innere Kräfte diejenigen Kräfte sind, die auf die Strukturen des Körpers einwirken und vom Körpergewebe erzeugt werden. Kräfte können die Form eines Objekts verändern und den Bewegungszustand des Objekts verändern. Eine Kraft wird auch durch ihre Größe, ihre Richtung und ihren Angriffspunkt charakterisiert. All diese Faktoren bestimmen die Wirkung der Kraft auf ein Objekt. Es gibt mehrere Kräfte, die auf ein Objekt wirken, und es ist möglich, diese Kräfte in eine einzige „resultierende“ Kraft aufzulösen, die die gleiche Wirkung hat wie alle anderen Kräfte zusammen. Der Prozess, bei dem diese zwei oder mehr Kräfte zu einer einzigen resultierenden Kraft kombiniert werden, wird als Zusammensetzung der Kräfte bezeichnet. Nachdem wir verstanden haben, was eine Kraft ist, ist es wichtig, einige der Gesetze zu untersuchen, die die Kraftanwendung leiten.

Levangie und Norkin wiederholten, dass es drei Hauptregeln für Kräfte gibt: 1. Eine Kraft, die auf ein Segment wirkt, muss von etwas kommen, 2. alles, was ein Segment berührt, muss eine Kraft auf dieses Segment ausüben und 3. die Schwerkraft wird als Kraftwirkung auf alle Objekte angesehen.

Newtons Bewegungsgesetz

Newtons Bewegungsgesetz beschreibt die Wirkung von Kraft und Bewegung. Das erste Newtonsche Bewegungsgesetz, das auch als Trägheitsgesetz bekannt ist (Trägheit ist der Widerstand eines Körpers, seinen Bewegungszustand zu ändern), besagt, dass ein Objekt in Ruhe oder gleichmäßiger Bewegung bleibt, solange keine unausgewogene Nettokraft auf es einwirkt. Das Konzept des Newton’schen Trägheitsgesetzes zeigt, dass je größer die Masse eines Objekts ist, desto größer ist die Kraft, die es bewegen muss. Um beispielsweise einen endomorphen Mann (jemand mit einem hohen Anteil an Körperfett) in einem Rollstuhl zu bewegen, ist eine größere Kraft erforderlich als bei einem ektomorphen (schlanken) Mann. Ein weiterer Bereich, in dem das erste Gesetz der Bewegung Anwendung findet, ist die statische Analyse. Die statische Analyse ist eine technische Methode zur Analyse von Kräften und Momenten, die bei der Interaktion von Objekten entstehen. Dieses Konzept wird in der Biomechanik zur Abschätzung der unbekannten Kräfte der Muskel- und Gelenkreaktion im Bewegungsapparat angewandt.

Das zweite Newtonsche Gesetz besagt, dass eine Nettokraft auf ein Objekt einwirkt, um seinen Impuls zu verändern, indem das Objekt beschleunigt oder verlangsamt wird. Newtons drittes Gesetz besagt, dass es für jede Aktion eine gleich große und entgegengesetzte Reaktion gibt. Eine Anwendung dieses Konzepts besteht darin, dass ein Sportler auf einer Betonfläche schneller laufen kann als auf einer Sandfläche, weil die Bodenreaktionskräfte entgegengesetzt sind, die erforderlich sind, um den Körper anzutreiben.

Kinetisches Konzept in der Bewegungsanalyse

Während das kinematische Konzept ein Segment der Bewegung eines Körpers beschreibt, gibt uns das Konzept der Kinetik eine Vorstellung von den Kräften, die mit dieser Bewegung verbunden sind. Wenn wir das kinetische Konzept der Bewegungsanalyse erörtern, müssen wir die Kraft in der Biomechanik definieren. Kraft ist eine einfache Möglichkeit, die Belastung in der Biomechanik darzustellen und kann als die Wirkung eines Objekts auf ein anderes definiert werden. Kraft kann extern oder intern sein.

• Externe Kräfte sind entweder Zug oder Druck auf den Körper, die von Quellen außerhalb des Körpers ausgehen
• Interne Kräfte sind jene Kräfte, die auf die Strukturen des Körpers wirken und durch das Körpergewebe erzeugt werden.

Kräfte können die Form eines Objekts verändern und den Bewegungszustand des Objekts verändern. Kraft wird auch durch Größe, Richtung und Angriffspunkt charakterisiert. Alle diese Faktoren bestimmen die Wirkung der Kraft auf ein Objekt. Es gibt mehrere Kräfte, die auf ein Objekt wirken, und es ist möglich, diese Kräfte in eine einzige „resultierende“ Kraft aufzulösen, die die gleiche Wirkung hat wie alle anderen Kräfte zusammen. Der Prozess, bei dem diese zwei oder mehr Kräfte zu einer einzigen resultierenden Kraft kombiniert werden, wird als Zusammensetzung der Kräfte bezeichnet. Nachdem wir verstanden haben, was eine Kraft ist, ist es wichtig, einige der Gesetze zu untersuchen, die die Anwendung von Kräften leiten.

Levangie und Norkin wiederholten, dass es drei primäre Regeln für Kräfte gibt:

1. Eine Kraft, die auf ein Segment wirkt, muss von etwas kommen
2. Alles, was ein Segment berührt, muss eine Kraft auf dieses Segment ausüben
3. Die Schwerkraft wird als eine Kraft betrachtet, die auf alle Objekte wirkt.

Die Grundlage für das Verständnis der Biomechanik der Bewegung ist ein vertieftes Verständnis der Kraft, der Newtonschen Bewegungsgesetze, der Arbeit und der Energie.

Newtonsches Bewegungsgesetz

Das Newtonsche Bewegungsgesetz beschreibt die Wirkung von Kraft und Bewegung.

Newtons erstes Bewegungsgesetz, das auch als Trägheitsgesetz bekannt ist (Trägheit ist der Widerstand eines Körpers, seinen Bewegungszustand zu ändern), besagt, dass ein Objekt in Ruhe oder gleichmäßiger Bewegung bleibt, wenn keine unausgewogene Nettokraft auf es einwirkt. Das Konzept des Newton’schen Trägheitsgesetzes zeigt, dass je größer die Masse eines Objekts ist, desto größer ist die Kraft, die es bewegen muss. Dies bedeutet, dass eine Änderung der resultierenden Kraft erforderlich ist, um eine Änderung der Bewegung zu bewirken. Beispiele:

• Um einen endomorphen Mann (jemand mit einem hohen Anteil an Körperfett) in einem Rollstuhl zu bewegen, ist eine größere Kraft erforderlich als bei einem ektomorphen (schlanken) Mann.
• Wenn ein Fußballspieler den Fußball kickt, verändert er die resultierende Kraft auf den Ball, um ihn in Bewegung zu bringen.
• Ein Beifahrer in einem Auto bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Auto, und wenn das Auto plötzlich bremst, bewegt sich der Beifahrer, wenn er nicht angeschnallt ist, mit der gleichen Geschwindigkeit weiter wie vor dem Bremsen des Autos.
• Um einen schweren Gegenstand zu heben, muss die Person, die ihn hebt, eine nach oben gerichtete Kraft erzeugen, die größer ist als das Gewicht des Gegenstandes, sonst wird er nicht bewegt.

Ein weiterer Bereich, in dem das erste Bewegungsgesetz angewendet wird, ist die statische Analyse. Die statische Analyse ist eine technische Methode zur Analyse von Kräften und Momenten, die bei der Interaktion von Objekten entstehen. Dieses Konzept wird in der Biomechanik zur Abschätzung der unbekannten Kräfte der Muskel- und Gelenkreaktion im Bewegungsapparat angewandt.

Newtons zweites Bewegungsgesetz bezieht sich auf den Impuls einer Kraft. Dieses Gesetz besagt, dass eine Nettokraft auf ein Objekt einwirkt, um seinen Impuls zu verändern, indem das Objekt beschleunigt oder abgebremst wird. Es wird auch als Impuls-Prinzip bezeichnet und hat eine Reihe von Anwendungen im Sport. Bei der sportlichen Leistung geht es um die Erhöhung und Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit des menschlichen Körpers oder des Sportgeräts. Dieses Prinzip führt zur Verbesserung der Sporttechnik, wie z.B. beim Kugelstoßen die Kraftmenge länger aufgebracht werden kann.

Newtons drittes Gesetz besagt, dass es für jede Aktion eine gleich große und entgegengesetzte Reaktion gibt. Eine Anwendung dieses Konzepts ist, dass ein Sportler auf einer Betonoberfläche schneller laufen kann als auf einer sandigen Oberfläche, weil die Bodenreaktionskräfte entgegengesetzt sind, die erforderlich sind, um den Körper anzutreiben.

Kontaktkraft

Kontaktkraft ist eine andere Art von Kraft. Sie tritt auf, wenn zwei Gegenstände miteinander in Kontakt sind. Diese Kräfte zwischen ihnen können in Normalkraftreaktionen und Reibung aufgelöst werden.

• Normalkraft – die Kraft wirkt senkrecht auf die Fläche, auf der zwei Objekte aufeinander einwirken. Schau dir das folgende Video an, um mehr zu erfahren.
• Reibung – die Kraft, die auf parallele Flächen wirkt.

Die Kenntnis der Kontaktkräfte ist z. B. bei der Konstruktion von Sport- oder Trainingsschuhen wichtig, indem eine Reibungskraft eingeführt wird, um die Bodenreaktionskräfte zu verbessern.

Kraftmoment oder Drehmoment

Ein wichtiger Bereich der Biomechanik ist das Kraftmoment oder Drehmoment, das die Kraft ist, die auf ein Objekt einwirkt und es in Drehung versetzen kann. Das Kraftmoment ist ein Produkt aus Kraft und Weg und bezeichnet auch die Rotationskraft eines Segments. Die Bedeutung dieses Konzepts liegt darin, dass das Kraftmoment für die effektive Funktion des Muskels bei der Aufrechterhaltung der Gewichtsbelastung wichtig ist. Im Knie beispielsweise erzeugt die Kniescheibe mit dem Quadrizeps ein wirksames Moment um den Drehpunkt des Knies, so dass die Streckung des Knies ausreichend aufrechterhalten wird, um das Gewicht zu tragen.

Einfache Maschine

Nachdem wir einige der äußeren Kräfte isoliert betrachtet haben, ist es wichtig zu sehen, wie diese Kräfte zusammenwirken, um eine bestimmte Funktion in Form einer Maschine zu erfüllen. Eine Maschine wandelt Energie von einer Form in eine andere um, und diese Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Arbeit findet statt, wenn eine Kraft ein Objekt bewegt. In der Mechanik wandeln Maschinen Energie von einer Form in eine andere um, indem sie Arbeit verrichten, d. h. Bewegung erzeugen. Das muskuloskelettale System ist eine Reihe einfacher Maschinen, die zusammenarbeiten, um Lasten zu tragen und Bewegung zu erzeugen.

Im menschlichen Bewegungsapparat gibt es nur drei einfache Maschinen: den Hebel, das Rad und die Achse sowie die Rolle. Diese einfachen Maschinen ermöglichen drei Funktionen, darunter die Verstärkung von Kraft und Bewegung und die Änderung der Richtung der aufgebrachten Kraft. Die meisten dieser einfachen Maschinen im Muskel-Skelett-System sind jedoch eher für die Verstärkung von Bewegung als von Kraft ausgelegt.

Hebel-System

Wenn Muskeln Spannung entwickeln, ziehen sie am Knochen, um ein Körpersegment entweder zu stützen oder den Widerstand der aufgebrachten Last zu verschieben. Die Muskeln und der Knochen funktionieren mechanisch wie ein Hebel.

• Ein Hebel ist jedes starre Segment, das sich um einen Drehpunkt dreht.
• Ein Drehpunkt ist ein Stützpunkt oder eine Achse, um die sich ein Hebel dreht.
• Ein Hebelsystem liegt immer dann vor, wenn zwei Kräfte so angreifen, dass sie entgegengesetzte Momente erzeugen.
• Die Kraft, die das resultierende Moment erzeugt, wird als Kraftaufwand (EF) bezeichnet.
• Die andere Kraft, die ein entgegengesetztes Moment erzeugt, wird als Widerstandskraft (RF) bezeichnet.

Basierend auf der Anordnung von Last, Anstrengung und Drehpunkt kann der Hebel in die erste bis dritte Klasse eingeteilt werden. Der übliche anatomische Hebel im menschlichen Körper ist ein Hebel dritter Klasse, und der Grund dafür ist, dass der Muskelansatz in der Regel in der Nähe des Aktionsgelenks liegt, so dass die Kraft in der Regel zwischen dem Drehpunkt und dem Widerstand liegt, was einen Hebel dritter Klasse darstellt. Diese Konstruktion hilft dem Körper, Bewegung und Geschwindigkeit zu erlangen, und so ist das menschliche Muskel-Skelett-System auf Geschwindigkeit und Bewegungsumfang auf Kosten der Kraft ausgelegt.

Rad &Achse

Im Bewegungsapparat sorgen die Rad- und Achsanordnungen für eine Verstärkung von Kraft und Bewegung. Ein Beispiel dafür ist die mediale und laterale Rotation des Schultergelenks. Das Konzept wird auch bei der Konstruktion von Rollstühlen und deren manuellem Antrieb angewendet

Riemenscheibe

Die anatomische Riemenscheibe ist eine modifizierte Form von Rad und Achse. Die Hauptfunktion der Riemenscheibe besteht darin, eine Kraft umzuleiten, um eine Aufgabe zu erleichtern: Die „Aufgabe“ in der menschlichen Bewegung besteht darin, ein Körpersegment zu drehen. Anatomische Umlenkrollen erleichtern diese Aufgabe, indem sie die Aktionslinie des Muskels von der Gelenkachse ablenken und so den mechanischen Vorteil der Muskelkraft erhöhen. Der mechanische Vorteil (MA) ist ein Maß für die mechanische Effizienz des Hebels und ist eine Funktion der Wirksamkeit der Anstrengungskraft gegenüber der Widerstandskraft.

Es gibt vier Klassen anatomischer Umlenkrollen, Klasse I bis Klasse IV, die für Physiotherapeuten von Interesse sein können.

• Die Klasse 1 der Umlenkrollen kommt von einer externen Unterstützung. Sie verbessert die Muskelbewegung, die von einer externen Unterstützung ausgeht, die als Umlenkrolle wirkt. Ein Beispiel dafür ist die Kniescheibe, die wie ein Flaschenzug wirkt, um die Funktion des Quadrizeps zu verbessern.
• Die Riemenscheibe der Klasse II wird durch Knochen, Knorpel und Sehne gebildet. Ein Beispiel hierfür ist, wenn ein Knochen als Umlenkrolle fungiert, dies wird durch den lateralen Malleolus des Wadenbeins veranschaulicht, der als Umlenkrolle für den Musculus peroneus longus fungiert.
• Eine Umlenkrolle der Klasse III liegt vor, wenn das Gelenk als Umlenkrolle fungiert. Ein Beispiel sind die Epikondylen des Oberschenkels, die der Gracilissehne einen günstigen Ansatzwinkel geben, da die Sehne am Schienbein ansetzt.
• Klasse IV bedeutet, dass die Muskeln wie eine Umlenkrolle wirken. Ein Beispiel ist der Bizepsmuskel, der mit zunehmendem Ansatzwinkel an Größe zunimmt. Die Anwendung von Seilzügen in der Physiotherapie umfasst Seilzugübungen zur Verbesserung des Bewegungsumfangs und der Koordination, insbesondere bei Schulterarthrose.

Schlussfolgerung

Die kinetischen und kinematischen Konzepte sind wichtig für das Verständnis der menschlichen Bewegung und der Auswirkung von Kräften auf Körpersegmente während der Bewegung. Bei der Entwicklung von unterstützenden und adaptiven Geräten und Ausrüstungen ist es notwendig, das biomechanische Konzept von Kraft, Reibung und Maschinen zu berücksichtigen, damit das Gerät die menschliche Bewegung unterstützt oder verbessert.

1. 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 Levangie PK, Norkin CC. Struktur und Funktion der Gelenke: eine umfassende Analyse. 4th. Philadelphia: FA. Davis Company. 2005.
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