Biomechanika

Biomechanika (arba biologinė mechanika) – mokslas, naudojantis mechanikos principus, tirti žmogaus ir gyvūnų mechaninį judėjimą.

Puslapis vieno iš pirmųjų darbų biomechanikoje (De Motu Animalium, Alfonsas Borelis)

Tyrimo objektas

Biomechanikos mokslo, jungiančio biologiją ir mechaniką, objektas – gyvūnų ir žmogaus organų mechaninės savybės ir aktyvūs judesiai, aprašomi remiantis mechanikos dėsniais bei gyvo organizmo anatomijos ir fiziologijos ypatumais. Tai pagrindinių mechaninių principų ir dėsnių (pvz., masės, judesio kiekio, energijos tvermės dėsniai, termodinamikos principų) pritaikymas tiriant gyvų organizmų judėjimą.

Istorija

Žymiausi mokslininkai dirbę biomechanikos srityje:

• Aristotelis (384–322 pr. m. e.) – geometriškai bandė aprašyti gyvūno raumenų judesį.
• Leonardas da Vinčis (1452–1519) – stengėsi aprašyti paprastus judesius, pvz., stovėjimą ir šokinėjimą.
• Galilėjus (1564–1643) – matematiniai bandymai aprašyti fiziologinę funkciją
• Viljamas Harvėjus (1578–1657) – šiuolaikinės bioskysčių mechanikos tėvas.
• Alfonsas Borelis (1608–1679) – tyrinėjo, kokią jėgą išvysto įvairūs raumenys.
• Seras Izaokas Niutonas (1642–1727)
• Danielis Bernulis (1700–1782)
• Žamas L. M. Puazelis (1799–1869)
• Tomas Jungas (1773–1829)

Šakos

• Bendroji biomechanika – tai įvairių gyvūnų aktyvių judesių, jų vidaus organų mechaninės veiklos tyrimai bei įvairių mašinų ir prietaisų kūrimas, remiantis gyvų organizmų judėjimo tyrimo rezultatais.
• Žmogaus biomechanika – judesio aparato mechaninės veiklos, kitų sudėtingų procesų tyrimas, širdies mechaninio darbo ir kraujotakos modeliavimas ir jo taikymas kuriant dirbtinės kraujo apytakos aparatus bei dirbtinę širdį.
• Sportinių judesių biomechanika – žmogaus biomechanikos dalis, nagrinėjanti mechanikos dėsniais pagrįstus žmogaus, atliekančio fizinius pratimus, judėjimo ypatumus, tirianti sportininko motorinę veiklą, t. y. tiesiogiai tarpusavyje susijusius judesius.

Tyrimų kryptys

Pagrindinės biomechaninių tyrimų kryptys yra šios:

• Biologinių medžiagų ir sistemų biomechanika, tyrinėjanti biologinių audinių mechanines savybes;
• Biologinių medžiagų ir sistemų valdymo procesų biomechanika;
• Biologinių audinių ir sistemų pakaitalų biomechanika. Dirbtinių medžiagų, galinčių efektyviai keisti praradusius būdingas savybes biologinius audinius, kūrimas;
• Dirbtinių organų biomechanika, susijusi su dirbtinės širdies, dirbtinio inksto ir dirbtinių kraujagyslių tyrinėjimo problemomis;
• Medicininė biomechanika. Nukreipta žmogaus darbingumui atstatyti. Dažniausiai tai ligonių su judėjimo aparato sutrikimais reabilitacija. Viena iš svarbiausių medicininės biomechanikos sričių yra sąnarių endoprotezavimas. Svarbūs tyrimai susiję su ilgųjų vamzdinių kaulų lūžių gydymo kompresiniu – distrakciniu metodu biomechaninėmis problemomis. Biomechanikos požiūriu nustatomos per kaulą į aparato strypus ir žiedus persiduodančios bei kaulą veikiančios jėgos. Pagal tai apskaičiuojamas tinkamiausias stipinų skersmuo ir įtempimas, apsaugantis nuo perkrovos ir audinio suirimo stipino ir kaulo sąlyčio vietoje. Nustatoma leistina apkrovos trukmė;
• Sportinių judesių biomechanika. Jos pagrindinė užduotis – tiriant sportinius judesius, siekti padidinti jų efektyvumą (t. y. padėti sportininkui racionaliai panaudoti savo galimybes), parengti racionalią sportinę techniką.

Šaltiniai

• Joseph D. Bronzino, „Biomechanics: principles and applications“, Boca Raton: CRC Press, 2002 m. ISBN 0-8493-1492-5