Samenvatting biomechanica van het menselijk bewegen

Samenvatting Biomechanica van het menselijke
lichaam
H1: Inleiding tot de biomechanica
1. Biomechanica: Definiëring en domeinbepaling
 Biomechanica = toepassing van mechanica op biologische systemen. (op wetten Newton
gebaseerd).
 In kinesitherapie richten op analyse van de vorm en functie van musculoskeletaal systeem
van de mens = bewegingsapparaat.
 Kinesiologie = studie van de beweging = synoniem biomechanica. Naast biomechanica ook
LO, inspanningsfysiologie, motorisch leren, pedagogie en sportpsychologie.
 Biomechanica laat je toe om houdings-en bewegingskenmerken die je observeert ook
kwantitatief uit te drukken.
 Biomechanica speelt een rol bij:
 Verbeteren sportprestaties
 Ergonomie
 Revalidatie en rehabilitatie
 Behouden van fysieke fitness
 Pannen van interventies
 Ontwerpen van orthesen en prothersen
 Het voorkomen van sportletsels

2. Biomechanica binnen de opleiding revalidatiewetenschappen en kinesitherapie
 Grootheden van de fysica belangrijk bv. snelheid, positie, versnelling, kracht, krachtmoment.
 Ook bouwt biomechanica voort op anatomie en fysiologie.

3. De neuro-mechanische visie op beweging
 Hoe komen bewegingen tot stand? 3 verschillende niveaus:
 Neurale controle: alle processen in het centrale zenuwstelsel die bijdragen aan de
controle van beweging bv. informatieverwerking, planning van bewegingsuitvoering.
 Mechanische controle: musculoskeletaal systeem, beweging is het resultaat van
evenwicht tussen de genereerde spierkrachten en andere interne en externe
krachten. Mechanische eigenschappen zijn meebepalend voor het resultaat.
 Collectieve output: het uiteindelijke bewegingsresultaat, het collectieve resultaat van
alle bovenliggende controle processen. Elke actie is een combinatie van
bewegingscoördinatie en houdingsregulatie.
 Kinematica is de tak van biomechanica die een beschrijving van het bewegingsapparaat
oplevert. Bewegingen beschreven a.d.h.v. lineaire of angulaire positie, snelheid en
versnellingen van lichaam of lichaamssegmenten. Verschillende anatomische markeerpunten
bv. lichaamszwaartepunt, massamiddelpunt van een segment, rotatiecentrum gewricht,…
 Kinetica = domein voor inzichten in oorzaken van de bewegingen, zijn krachten en
krachmomenten die beschouwd worden als de directe oorzaken van beweging.
 Kinetische analyses  inzicht in mechanische beweging, bewegingsstrategieën en mogelijke
compensaties door neurale systeem.
 Koppeling tussen krachtmoment en uiteindelijke bewegingsresultaat bepaald door de
vormeigenschappen van menselijke lichaam: afmetingen, massa,…
 Er zijn mechanische eigenschappen van de spier zelf, die bepalend zijn

1

,4. Wiskunde in de biomechanica
a. Stelling van pythagoras
 a + b2=c 2  c= √ (a ¿ ¿ 2+b 2)¿
2

 De stelling van pythagoras geeft een verband tussen de lengten van de zijden van een
rechthoekige driehoek. De lengte van de schuine zijde in het kwadraat is de som van de
andere zijden in het kwadraat.
 Drie nuttige hulpstellingen:
1
o Opp = ab
2
o De som van de hoeken in een driehoek is gelijk aan 180°.
o De som van de twee scherpe hoeken in een driehoek is gelijk aan 90°.

b. Overstaande hoeken en enkele andere nuttige relaties
 Als 2 rechte lijnen elkaar snijden  hoeken, degene tegenover elkaar zijn even groot.




 Als 2 evenwijdige lijnen een rechte snijden, zijn er ook gelijke hoeken.




c. De goniometrische cirkel
 Straal heeft een waarde van 1, de cirkel wordt gebruikt bij de definitie van sinus en cosinus.
AZ
 cos ∝=
SZ
OZ
 sin ∝=
SZ
OZ sin ∝
 tan∝= =
AZ cos ∝
AZ cos ∝
 cot ∝= =
OZ sin ∝
 Boogtangens is de tangens tot de -1ste.

d. Omrekenen van graden naar radialen
 Graden en radialen zijn twee manieren om een hoek te berekenen.
 SI-eenheid is radialen!!
180°
 π=180 °  1 radiaal =
π
 Om een hoek van graden naar radialen om te zetten, maal π/180°, van radialen naar graden
is het maal 180/π

e. Oplossen van vergelijkingen van de eerste graad met 1 onbekende x
 ax +b=c  alles omzetten naar x.



2

, H2: meetsystemen
1. Meten van bewegingen
 Kinematica = systemen die ons toelaten om het bewegingspatroon te beschrijven.
Onderscheid tussen directe meettechnieken en beeldvormingstechniek.

1.1 Directe meettechnieken
 Meten direct, zonder verdere verwerkingen nodig, één van de kinematische grootheden bv.
versnelling, hoekpositie,…
1.1.1 De goniometer
 = elektrische potentiometer, vastgemaakt aan het lichaam om hoekuitwijkingen te meten.
 1 arm goniometer vastgemaakt aan een lichaamssegment, andere aan aangrenzend
lichaamssegment vastgemaakt. As goniometer t.h.v. gewrichtsas.
 Hoekuitwijkingen zijn relatieve hoekuitwijkingen van ene segment t.o.v. het andere.
 De goniometer geeft niet de absolute hoekpositie weer van een gewricht.
 Voordelen:
o Relatief goedkoop
o Uitgestuurde signaal is meteen bruikbaar voor registratie of verwerking

Nadelen:
o De hoek is de relatieve beweging van ene segment t.o.v. het andere en niet de
absolute positie van een segment.
o Het aanbrengen van een goniometer vraagt veel tijd en precisiewerk.
o Tijdens beweging kan de geassocieerde beweging van vet en spieren de positie
wijzigen van de goniometer ten opzichte van het gewricht.
o Meerde goniometers tegelijk gebruiken zorgt voor de armen die elkaar storen.
 De goniometer modelleert het gewricht als een scharnier, dit is niet altijd de reële situatie.

1.1.2 De accelerometer
 = toestellen die de versnelling van een segment meten.
 Geleverde kracht per massa  F = m.a
 Door traagheid zal de massa bij versnelling zorgen voor een vervorming van het piëzo-
elektrische materiaal.
 Kristallen van bepaalde materialen bij druk wekken spanningsverschil op = piëzo-elektrische
effect.
 Andere types werken met strain gauges = elektrische circuits waarvan weerstand verandert
o.i.v. vervorming + ook spanningsverschil ontstaan.
 Beperking accelerometer: meten enkel versnellingen die loodrecht staan t.o.v. het toestel.
 Voordelen:
o Relatief goedkoop
o Klein en eenvoudig te gebruiken
o Meten in real time en in het dagelijkse leven
o Laten monitoring toe van fysieke activiteit, slaap, step count, etc.
o Het uitgestuurde signaal is onmiddellijk bruikbaar voor registratie of verwerking.


3