1 INLEIDING TOT
BIOMECHANICA
1 B IOMEC HANICA
B I O M E C H A N I C A = analyse van de vorm en functie van het musculoskeletaal apparaat.
- Gebaseerd op Newton
- Componenten:
o Beweging
o Kracht
o Momentum
o Hefbomen
o Evenwicht
2 K INESIOLOGIE
K I N E S I O L O GI E = bewegingsleer
3 K INEMATICA
K I N E M A T I C A = beschrijven van verplaatsing, beweging en versnelling
4 K INETICA
K I N E TI C A = verwerven van inzichten in de oorzaak van bewegingen (krachten en momentum)
Statica – geen versnellingen
Dynamica – wel versnellingen
5 N EUROMECHANICA
= begrijpen hoe spieren, zintuigen, motorische patronen en
hersenmechanismen samenwerken om een gecoördineerde
beweging te produceren
- Op complexe terreinen
- Geconfronteerd met onverwachte verstoringen
N E U T R A L E C O N T R O L E – processen in centrale zenuwstelsel die
bijdragen aan controle van bewegingen
M E C H A N I S C H E C O N T R O L E – musculoskeletaal systeem,
evenwicht tussen gegenereerde spierkrachten en andere interne
en externe krachten.
C O L L E C T I E V E O U T PU T – het uiteindelijke bewegingsresultaat,
beweging is combinatie tussen bewegingscoördinatie en
houdingsregulatie
1
, 2 MEETSYSTEMEN
1 M ETEN VAN BEWEGING
Doel Biomechanica = beschrijven bewegingen (+ beschrijven, analyseren, beoordelen)
D IREC TE ME ET TE CHN IEKE N
Direct – geen verdere verwerking nodig
DE G ON I OME TE R
Meet relatieve hekuitwijking van ene segment tov een ander (niet absuloute hoekpositie!)
Voordelen Nadelen
- Relatief goedkoop - Hoek segment tov segment
- uitgestuurde signaal is onmiddellijk bruikbaar is niet absolute positie van segment.
voor registratie of voor verwerking (direct) - aanbrengen van goniometer vraagt tijd
- grootte van de rotatiehoek die de goniometer en precisiewerk.
weergeeft is onafhankelijk van het vlak waarin - beweging van vet en spieren kan positie
de rotatie wordt uitgevoerd goniometer tov gewricht wijzigen
- Bij gebruik meerdere gonio’s versch. armen en
kabels elkaar storen
- complexere gewrichten nood aan complexere
toestellen
DE A CCE LE R OME TE R
Meet vernselling van een segment -> traagheidwet (1e wet van newton) -> versnelling zorgt voor vervorming
piëzo-elektrische materiaal
Piëzo elektrische effect = kristalen van bepaalde materialen wekken bij vervorming (druk) een
spanningsverschil op (voltage).
Voordelen Nadelen
- relatief goedkoop - versnelling gemeten afhankelijk van
- meten “in real time” positionering op segment (norm.comp.)
- uitgestuurde signaal is onmiddellijk bruikbaar - veel kabels, ku elkaar verstoren (contact)
voor registratie of verwerking (direct) - vaak schok gevoelig - makkelijk stuk
- hoge versnellingen, vb impact, meetruis omdat
vervorming van materiaal tijd nodig heeft
DIRECTE SYSTEMEN
Voordelen Nadelen
- relatief goedkoop - precisiewerk / tijdrovend
- onmiddellijk bruikbaar signaal - rekening te houden met meetfouten
- kabelspaghetti
BIOMECHANICA | SAMENVATTING 2
, B EEL DVORMINGS TEC HNI EK E N
O P T I SCHE ME ET SY ST E MEN
Opto-elektrische systemen
-> passieve reflecterende markers <-> markers (actieve LED) en infrarood licht
-> actieve systemen -> betere precisie maar veel duurder
Voordelen Nadelen
- absolute positie en relatieve beweging - zeer hoge aankoopprijs
(segment tov ander) - kennis en ervaring vereist
- aantal (passieve) markers is ongelimiteerd (palpatie, software, kalibratie)
wel een limiet op afstand markers onderling - dataverwerking is zeer tijdrovend
- aanbrengen van markers gaat relatief snel - actieve systemen met draad
- mogelijkheid van replay frame per frame - niet draagbaar/ buiten lab meten niet mogelijk
- high speeds = manueel plaatsen markers
E L E K T R OMA G N ET I SCH E TR A CK E R S
Binnen elektromagnetische veld zoeken sensoren markers
Voordelen Nadelen
- Sensoren zijn toegewezen en worden gedurende de - het beschikbare meetvolume is relatief klein,
hele meting herkend - de meetfrequentie daalt wanneer aantal
sensoren stijgt (gelimiteerd)
T R A CK I N G OP B A SI S V A N UL T R A GE L UI D
Ultrasone imuls van emitter wordt gezocht door receiver
Voordelen Nadelen
- sensoren gekoppeld en tijdens - niet bepaald goedkoop
hele meting herkend - beschikbare meetvolume relatief klein
- sommige systemen zijn draagbaar (al kan dan met - meetfrequentie daalt als aantal sensoren stijgt
moeite zijn) kan dus buiten lab gemeten worden
V ERWERKING VA N KINEMA TIS CH E GEGEVE NS
Ruw data = ruis (meetfouten): oorzaken
- elektronische storingen
- beperkingen in resolutie
- digitalisatie fouten
- soft tissue artefacten = zacht weefsel rond gewrichten geeft vertekend beeld van bepaalde bewegingen (door
verschuivingen etc)
Elimineren/ filteren:
- Smoothing = wiskundige vorm op signaal gefit
- Digitale filtering = sommige freuquenties worden gefilterd omdat ze ruis bevatten. De cut-off waarde is
frequentie die grens aangeeft tussen doorlaten of tegenhouden (vb. 6Hz – low pass filter)
BIOMECHANICA | SAMENVATTING 3
BIOMECHANICA
1 B IOMEC HANICA
B I O M E C H A N I C A = analyse van de vorm en functie van het musculoskeletaal apparaat.
- Gebaseerd op Newton
- Componenten:
o Beweging
o Kracht
o Momentum
o Hefbomen
o Evenwicht
2 K INESIOLOGIE
K I N E S I O L O GI E = bewegingsleer
3 K INEMATICA
K I N E M A T I C A = beschrijven van verplaatsing, beweging en versnelling
4 K INETICA
K I N E TI C A = verwerven van inzichten in de oorzaak van bewegingen (krachten en momentum)
Statica – geen versnellingen
Dynamica – wel versnellingen
5 N EUROMECHANICA
= begrijpen hoe spieren, zintuigen, motorische patronen en
hersenmechanismen samenwerken om een gecoördineerde
beweging te produceren
- Op complexe terreinen
- Geconfronteerd met onverwachte verstoringen
N E U T R A L E C O N T R O L E – processen in centrale zenuwstelsel die
bijdragen aan controle van bewegingen
M E C H A N I S C H E C O N T R O L E – musculoskeletaal systeem,
evenwicht tussen gegenereerde spierkrachten en andere interne
en externe krachten.
C O L L E C T I E V E O U T PU T – het uiteindelijke bewegingsresultaat,
beweging is combinatie tussen bewegingscoördinatie en
houdingsregulatie
1
, 2 MEETSYSTEMEN
1 M ETEN VAN BEWEGING
Doel Biomechanica = beschrijven bewegingen (+ beschrijven, analyseren, beoordelen)
D IREC TE ME ET TE CHN IEKE N
Direct – geen verdere verwerking nodig
DE G ON I OME TE R
Meet relatieve hekuitwijking van ene segment tov een ander (niet absuloute hoekpositie!)
Voordelen Nadelen
- Relatief goedkoop - Hoek segment tov segment
- uitgestuurde signaal is onmiddellijk bruikbaar is niet absolute positie van segment.
voor registratie of voor verwerking (direct) - aanbrengen van goniometer vraagt tijd
- grootte van de rotatiehoek die de goniometer en precisiewerk.
weergeeft is onafhankelijk van het vlak waarin - beweging van vet en spieren kan positie
de rotatie wordt uitgevoerd goniometer tov gewricht wijzigen
- Bij gebruik meerdere gonio’s versch. armen en
kabels elkaar storen
- complexere gewrichten nood aan complexere
toestellen
DE A CCE LE R OME TE R
Meet vernselling van een segment -> traagheidwet (1e wet van newton) -> versnelling zorgt voor vervorming
piëzo-elektrische materiaal
Piëzo elektrische effect = kristalen van bepaalde materialen wekken bij vervorming (druk) een
spanningsverschil op (voltage).
Voordelen Nadelen
- relatief goedkoop - versnelling gemeten afhankelijk van
- meten “in real time” positionering op segment (norm.comp.)
- uitgestuurde signaal is onmiddellijk bruikbaar - veel kabels, ku elkaar verstoren (contact)
voor registratie of verwerking (direct) - vaak schok gevoelig - makkelijk stuk
- hoge versnellingen, vb impact, meetruis omdat
vervorming van materiaal tijd nodig heeft
DIRECTE SYSTEMEN
Voordelen Nadelen
- relatief goedkoop - precisiewerk / tijdrovend
- onmiddellijk bruikbaar signaal - rekening te houden met meetfouten
- kabelspaghetti
BIOMECHANICA | SAMENVATTING 2
, B EEL DVORMINGS TEC HNI EK E N
O P T I SCHE ME ET SY ST E MEN
Opto-elektrische systemen
-> passieve reflecterende markers <-> markers (actieve LED) en infrarood licht
-> actieve systemen -> betere precisie maar veel duurder
Voordelen Nadelen
- absolute positie en relatieve beweging - zeer hoge aankoopprijs
(segment tov ander) - kennis en ervaring vereist
- aantal (passieve) markers is ongelimiteerd (palpatie, software, kalibratie)
wel een limiet op afstand markers onderling - dataverwerking is zeer tijdrovend
- aanbrengen van markers gaat relatief snel - actieve systemen met draad
- mogelijkheid van replay frame per frame - niet draagbaar/ buiten lab meten niet mogelijk
- high speeds = manueel plaatsen markers
E L E K T R OMA G N ET I SCH E TR A CK E R S
Binnen elektromagnetische veld zoeken sensoren markers
Voordelen Nadelen
- Sensoren zijn toegewezen en worden gedurende de - het beschikbare meetvolume is relatief klein,
hele meting herkend - de meetfrequentie daalt wanneer aantal
sensoren stijgt (gelimiteerd)
T R A CK I N G OP B A SI S V A N UL T R A GE L UI D
Ultrasone imuls van emitter wordt gezocht door receiver
Voordelen Nadelen
- sensoren gekoppeld en tijdens - niet bepaald goedkoop
hele meting herkend - beschikbare meetvolume relatief klein
- sommige systemen zijn draagbaar (al kan dan met - meetfrequentie daalt als aantal sensoren stijgt
moeite zijn) kan dus buiten lab gemeten worden
V ERWERKING VA N KINEMA TIS CH E GEGEVE NS
Ruw data = ruis (meetfouten): oorzaken
- elektronische storingen
- beperkingen in resolutie
- digitalisatie fouten
- soft tissue artefacten = zacht weefsel rond gewrichten geeft vertekend beeld van bepaalde bewegingen (door
verschuivingen etc)
Elimineren/ filteren:
- Smoothing = wiskundige vorm op signaal gefit
- Digitale filtering = sommige freuquenties worden gefilterd omdat ze ruis bevatten. De cut-off waarde is
frequentie die grens aangeeft tussen doorlaten of tegenhouden (vb. 6Hz – low pass filter)
BIOMECHANICA | SAMENVATTING 3
