Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

1

Bio

me

ch

an

ika

in

ży

nie

rsk

a -

me

cha

nik

a c

zło

wie

ka

i z

wie

rzą

t. S

zers

za d

efi

nic

ja

ob

ejm

uje

sy

nte

zę b

iofi

zyk

i i

ele

me

ntó

w i

nfo

rma

tyk

i z

fizj

olo

gią

i a

na

tom

ią c

zło

wie

ka

.

Głó

wn

y n

urt

za

inte

reso

wa

nia

bio

me

cha

nik

ów

to

dy

sfu

nk

cje

uk

ład

u r

uch

ow

eg

o c

zło

wie

ka

.

Ce

lem

b

ad

ań

je

st

po

pra

wa

m

eto

d

lecz

en

ia

po

prz

ez

po

łącz

en

ie

wie

dzy

m

ed

ycz

ne

j z

me

cha

nic

zną

(o

pis

ow

ą)

i in

żyn

iers

ką

(a

pli

ka

cyjn

ą).

O

db

yw

a

się

to

p

rzy

w

spó

łpra

cy

lek

arz

y, f

izjo

tera

pe

utó

w o

raz

inży

nie

rów

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

2

W r

am

ach

ba

da

ń d

ok

on

uje

się

:

- o

cen

y s

tan

u f

izy

czn

eg

o t

ka

ne

k b

iolo

gic

zny

ch m

eto

da

mi

po

pa

rty

mi

pra

wa

mi

me

cha

nik

i,

- p

lan

ow

an

ia

zab

ieg

ów

o

rto

pe

dy

czn

ych

-

oce

ny

sk

ute

czn

ośc

i im

pla

nta

cji

sta

wó

w

na

po

dst

aw

ie z

na

jom

ośc

i d

yst

ryb

ucj

i n

ap

ręże

ń,

- b

ad

an

ia w

ad

na

rzą

dó

w r

uch

u (

nie

pra

wid

łow

ośc

i ch

od

u)

za p

om

ocą

sp

ecj

ali

sty

czn

eg

o

sprz

ętu

i k

on

tro

la p

roce

su r

eh

ab

ilit

acj

i (s

yst

em

BT

S),

- o

cen

y m

oto

rycz

no

ści

zaw

od

nik

ów

i s

ku

tecz

no

ści

me

tod

tre

nin

go

wy

ch,

ud

osk

on

ala

nie

tech

nik

tre

nin

go

wy

ch.

Me

tod

y b

ad

aw

cze

bio

me

cha

nik

i:

- e

ksp

ery

me

nta

lne

(b

ad

an

ie w

łasn

ośc

i tk

an

ek

),

- m

od

elo

we

i

ko

mp

ute

row

e

(og

ran

iczo

ne

ze

w

zglę

du

n

a

zło

żon

ość

za

ga

dn

ień

i

nie

mo

żliw

ość

tw

orz

en

ia

mo

de

li

od

wzo

row

ują

cych

b

ud

ow

ę

an

ato

mic

zną

i

wa

run

ki

fizj

olo

gic

zne

),

- m

od

elo

we

i e

ksp

ery

me

nta

lne

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

3

Ak

tua

lnie

na

jwa

żnie

jsze

kie

run

ki

ba

da

ń w

dzi

ed

zin

ie b

iom

ech

an

iki:

- e

ksp

ery

me

nta

lna

an

ali

za r

uch

u c

zło

wie

ka

,

- m

ate

ma

tycz

ne

mo

de

low

an

ie n

arz

ąd

ów

ru

chu

org

an

izm

ów

ży

wy

ch z

wy

ko

rzy

sta

nie

m

pro

gra

mó

w o

bli

cze

nio

wy

ch,

- e

ksp

ery

me

nta

lne

wy

zna

cza

nie

wła

sno

ści

me

cha

nic

zny

ch t

ka

ne

k o

rga

niz

mó

w ż

yw

ych

- a

na

liza

na

prę

żeń

i o

dk

szta

łce

ń w

pro

gra

ma

ch w

spo

ma

ga

jący

ch o

bli

cze

nia

in

żyn

iers

kie

,

- p

rze

twa

rza

nie

i a

na

liza

ob

razó

w,

- k

om

pu

tero

we

wsp

om

ag

an

ie p

roje

kto

wa

nia

im

pla

ntó

w, s

tab

iliz

ato

rów

, en

do

pro

tez,

itd

.

- p

roje

kto

wa

nie

ro

bo

tów

i m

an

ipu

lato

rów

do

za

sto

sow

ań

me

dy

czn

ych

,

- in

żyn

iers

kie

wsp

om

ag

an

ie p

roce

sów

me

dy

czn

ych

,

- b

ad

an

ie s

tru

ktu

r o

raz

wła

sno

ści

bio

ma

teri

ałó

w,

- e

rgo

no

mia

i o

pty

ma

liza

cja

prz

est

rze

ni

pra

cy.

Wsz

yst

kie

w

ym

ien

ion

e

wy

żej

dzi

ed

zin

y

ob

ejm

uje

In

żyn

ieri

a

Bio

me

dy

czn

a,

któ

ra

rozp

orz

ąd

zen

iem

M

inis

ters

twa

N

au

ki

i S

zko

lnic

twa

W

yżs

zeg

o

od

ro

ku

a

ka

de

mic

kie

go

20

06

/2

00

7 m

oże

fu

nk

cjo

no

wa

ć ja

ko

oso

bn

y k

ieru

ne

k s

tud

iów

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

4

His

tori

a b

iom

ec

ha

nik

i:

Tru

dn

ość

z o

kre

śle

nie

m p

ocz

ątk

ów

te

j d

zie

dzi

ny

wie

dzy

.

Sta

roż

ytn

ość

Ary

sto

tele

s (3

84

-32

2

p.n

.e.)

w

d

zie

le

De

mo

tu

an

ima

liu

m

rozw

aża

org

an

izm

y

zwie

rzę

ce

jak

o

uk

ład

y

me

cha

nic

zne

b

ęd

ące

w

ru

chu

,

an

ali

zuje

sp

osó

b d

zia

łan

ia m

ięśn

i [9

].

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

5

Cla

ud

ius

Ga

len

us

(12

9-1

99

n.e

.) -

pra

ca D

e m

otu

mu

scu

loru

m l

ibri

du

o

to p

od

sta

wo

we

dzi

eło

me

dy

czn

e p

rze

z k

ole

jne

14

00

la

t:

•

wsk

aza

nie

sy

ste

mu

mię

śnie

- b

od

źce

n

erw

ow

e (

uk

ład

ne

rwo

wy

)

mó

zg,

•

mię

śnie

dzi

ała

jące

i p

rze

ciw

dzi

ała

jące

,

•

op

is n

ap

ięci

mię

śni,

po

jęci

a s

taw

u r

uch

om

eg

o i

zro

śnię

cia

sta

wu

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

6

Re

ne

san

s

Leo

na

rdo

da

Vin

ci (

14

52

-15

19

)

a

na

liza

d

zia

łan

ia

sił

mię

śnio

wy

ch

mię

dzy

p

un

kta

mi

prz

ycz

ep

u m

ięśn

i, b

ad

an

ie

od

dzi

ały

wa

nie

mię

śni

na

sta

wy

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

7

Ga

lile

o G

ali

lei

(15

64

-16

42

)

- b

ad

an

ia

na

d

zale

żno

ścia

mi

mię

dzy

m

asą

zw

ierz

ęci

a

a

wie

lko

ścia

mi

ko

ści,

- w

ska

zan

ie,

że

cyli

nd

rycz

ny

k

szta

łt

ko

ści

w

prz

ek

roju

d

aje

na

jle

psz

y s

tosu

ne

k w

ag

i d

o w

ytr

zym

ało

ści

na

zg

ina

nie

[1

4],

- b

ad

an

ia n

ad

prz

ep

ływ

em

krw

i -

po

mia

r p

racy

se

rca

[1

2].

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

8

Wie

ki

XV

I-X

VII

I

Fra

nce

sco

Ma

ria

Gri

ma

ldi

(16

18

-16

63

) -

do

strz

eg

ł zj

aw

isk

o g

en

ero

wa

nia

dźw

ięk

u p

rze

z

ku

rczą

ce

się

m

ięśn

ie.

30

0

lat

pó

źnie

j zb

ud

ow

an

o

ap

ara

turę

w

yk

orz

yst

ują

cą

zja

wis

ko

ge

ne

row

an

ia p

rze

z m

ięsi

eń

dźw

ięk

u o

am

pli

tud

zie

pro

po

rcjo

na

lne

j d

o o

bci

ąże

nia

[1

4,2

4].

Wil

iam

Ha

rvey

(1

57

8-1

65

7)

- o

pra

cow

an

ie o

pis

u b

ud

ow

y i

fu

nk

cjo

no

wa

nia

krw

ioo

bie

gu

,

zasa

dy

dzi

ała

nia

za

sta

we

k ż

yln

ych

[7

,14

]

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

9

Gio

van

i A

lfo

nso

Bo

rell

i (1

60

8-1

67

9)

au

tor

pie

rwsz

ej

ksi

ążk

i w

pe

łni

po

świę

con

ej

bio

me

cha

nic

e [

15

]:

- w

yzn

acz

an

ie ś

rod

kó

w m

as

czło

wie

ka

i z

wie

rzą

t,

- o

dk

ryci

e

zna

cze

nia

d

źwig

ni

w

uk

ład

zie

sz

kie

leto

wo

-

mię

śnio

wy

m c

zło

wie

ka

.

Na

jwy

ższa

na

gro

da

AS

B n

osi

je

go

na

zwę

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

10

Nic

ho

las

An

dry

(1

65

8-1

74

2)

- p

ato

log

iczn

e p

rzy

pa

dk

i p

ost

aw

y i

ich

ko

rek

cja

[1

7].

Isa

ac

New

ton

(1

64

2-1

72

7)

- b

ad

ał

po

łoże

nia

śr

od

ka

ci

ężk

ośc

i cz

łow

iek

a,

ob

licz

ył

i

zmie

rzy

ł w

dy

cha

ną

i w

yd

ych

an

ą o

bję

tość

po

wie

trza

prz

ez

czło

wie

ka

[9

,14

,24

].

Lu

igi

Ga

lva

ni

(17

37

-17

98

) za

uw

aży

ł zj

aw

isk

o

po

bu

dza

nia

m

ięśn

i p

rze

z im

pu

lsy

ele

ktr

ycz

ne

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

11

Wie

k X

IX -

wsp

ółc

ze

sno

ść

Ba

da

nie

ru

chu

org

an

izm

ów

ży

wyc

h:

Ea

dw

eard

Mu

ybri

dg

e (

18

30

-19

04

) w

18

72

wy

ko

na

ł se

kw

en

cję

12

zdję

ć n

a

któ

rych

u

wid

ocz

nił

ch

wil

ę,

gd

y

wsz

yst

kie

k

op

yta

ga

lop

ują

ceg

o

ko

nia

zn

ajd

ują

si

ę

na

d

zie

mią

. S

ko

nst

ruo

wa

ł

urz

ąd

zen

ie

do

fo

tog

rafo

wa

nia

o

bie

któ

w

po

rusz

ają

cych

si

ę

(24

kla

tki/

s).

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

12

Po

d k

on

iec

XIX

wie

ku

po

wst

aje

sy

ste

m z

wa

ny

ch

ron

ofo

tog

rafi

ą [

4]

- b

ad

an

ie r

uch

u o

bie

ktu

z n

ak

lejo

ny

mi

pa

ska

mi

od

bla

sko

wy

mi.

W 1

88

3 p

ow

sta

ł p

ierw

szy

dia

gra

m r

uch

u c

zło

wie

ka

(E.

Ma

rea

y i

D.

Ma

rey)

. O

tto

F

isch

er

i C

hri

stia

n

Wil

hel

m

Bra

un

e w

ty

m

sam

ym

cz

asi

e

do

ko

na

li p

ełn

ej

rek

on

stru

kcj

i tr

ójw

ym

iaro

we

go

ch

od

u n

a p

od

sta

wie

an

ali

zy k

late

k z

kil

ku

ka

me

r. F

isch

er n

a t

ej

po

dst

aw

ie w

yzn

acz

ył

mo

me

nty

sił

w m

ięśn

iach

ko

ńcz

yn

y d

oln

ej

[1].

Ma

rey,

Ca

rmen

i D

emen

y m

ieli

ud

zia

ł w

sk

on

stru

ow

an

iu p

ierw

sze

j p

latf

orm

y d

o p

om

iaru

rea

kcj

i p

od

łoża

po

mo

cą s

yst

em

u c

zujn

ikó

w p

ne

um

aty

czn

ych

mo

cow

an

ych

do

po

de

szw

.

Fra

ncu

ski

ucz

on

y J

. A

ma

r w

cza

sie

I w

ojn

y ś

wia

tow

ej

zbu

do

wa

ł p

latf

orm

ę d

o m

ierz

en

ia

wsz

yst

kic

h t

rze

ch s

kła

do

wy

ch s

ił r

ea

kcj

i p

od

łoża

. P

ierw

szą

pla

tfo

rmę

d

yn

am

om

etr

ycz

ną

zbu

do

wa

li

w

Un

iwe

rsy

teci

e

Ka

lifo

rnij

skim

C

un

nin

gh

am

i

Bro

wn

. M

ożl

iwe

st

ało

si

ę

wy

zna

cze

nie

sk

ład

ow

ych

sił

ora

z p

un

któ

w p

rzy

łoże

nia

sił

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

13

Pie

rwsz

a

pla

tfo

rma

p

iezo

ele

ktr

ycz

na

sk

on

stru

ow

an

a

prz

ez

S.

Kis

tler

a

po

jaw

iła

si

ę

na

ryn

ku

w 1

96

9 r

ok

u.

Fir

ma

Kis

tle

r je

st w

iod

ący

m p

rod

uce

nte

m p

latf

orm

te

go

ty

pu

do

te

j

po

ry.

W

lata

ch

70

d

zię

ki

rozw

ojo

wi

ele

ktr

on

iki

po

wst

ają

ko

lejn

e s

yst

em

y

VIC

ON

, P

RIM

AS

, B

TS

,

AP

AS

.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

14

Ba

da

nia

na

d f

izjo

log

iczn

ymi

stu

dia

mi

spo

kre

wn

ion

ymi

z k

inez

jolo

gią

(b

ad

an

ie m

ech

an

iki

ruch

u w

po

wią

zan

iu z

psy

cho

log

iczn

ym

i i

fizj

olo

gic

zny

mi

asp

ekta

mi

wy

siłk

u f

izy

czn

ego

):

Ad

olf

Eu

gen

Fic

k (

18

29

-19

01

) w

pro

wa

dzi

ł p

oję

cia

sk

urc

zu i

zom

etr

ycz

ne

go

i i

zoto

nic

zne

go

.

W 1

86

9 J

uli

us

Wo

lff

(18

36

-19

02

) sf

orm

uło

wa

ł p

raw

o o

an

izo

tro

po

wo

ści

tka

nk

i k

ost

ne

j, n

a

któ

rą w

pły

wa

ją r

ozk

ład

y n

ap

ręże

ń i

od

ksz

tałc

eń

de

term

inu

jąc

o k

ąci

e u

łoże

nia

be

lecz

ek

, z

któ

rych

zb

ud

ow

an

a j

est

ko

ść.

Wil

hel

m R

ou

x (1

85

0-1

92

4)

rozw

iną

ł p

race

po

prz

ed

nik

a f

orm

ułu

jąc

pra

wo

fu

nk

cjo

na

lne

j

ad

ap

tacj

i k

ośc

i d

o z

ad

ań

, któ

re m

a w

yk

on

yw

ać.

Ed

ga

r A

dri

an

(1

88

9-1

97

7)

za p

om

ocą

ele

ktr

om

iog

rafi

i w

yk

aza

ł, ż

e m

ożl

iwe

je

st o

kre

śle

nie

ak

tyw

no

ści

po

szcz

eg

óln

ych

mię

śni

w r

óżn

ych

fa

zach

ru

chu

[1

1].

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

15

B.S

. T

roed

sen

i E

. S

chw

arz

ko

pf

za

sto

sow

ali

EM

G d

o b

ad

ań

ro

ko

wa

ń w

ch

oro

bie

He

ine

go

-

Me

din

a.

W 1

94

4 P

.F.

Ho

efer

i S

.A.

Gu

ttm

an

za

po

mo

cą E

MG

ba

da

li u

szk

od

zen

ia r

dze

nia

krę

go

we

go

[1

4,1

6,2

4].

Hen

ry D

ale

(1

87

5-1

96

8)

od

kry

ł, ż

e p

rze

ka

zyw

an

ie p

ob

ud

zen

ia m

ięd

zy s

yn

ap

sam

i w

łók

ien

ne

rwo

wy

ch a

mię

śnie

m n

ast

ęp

uje

dro

gą

ch

em

iczn

ą (

Na

gro

da

No

bla

w 1

93

6 r

.) [

18

].

Arc

hib

ald

Hil

l (1

88

6-1

97

7)

twó

rca

sto

sow

an

ej

do

dzi

ś za

leżn

ośc

i m

ięd

zy s

iłą

mię

śnia

a

prę

dk

ośc

ią s

ku

rczu

, b

ad

ał

prz

em

ian

y e

ne

rge

tycz

ne

w m

ięśn

iach

i n

erw

ach

(1

92

2 N

ag

rod

a

No

bla

).

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

16

Ga

wri

ł Il

iza

row

(1

92

1-1

99

2)

op

raco

wa

ł n

ow

ą

me

tod

ę

wy

dłu

żan

ia

i k

ore

kcj

i k

oń

czy

n

za

po

mo

cą

sta

bil

iza

tora

wła

sne

j k

on

stru

kcj

i m

oco

wa

ne

go

d

o

ko

ści

za

po

mo

cą

sta

low

ych

i e

last

ycz

ny

ch d

rutó

w [

8].

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

17

W

lata

ch

sze

śćd

zie

sią

tych

X

X

wie

ku

H

aro

ld

Ed

ger

ton

ro

zwin

ął

tech

nik

ę

reje

stro

wa

nia

ko

mp

letn

ych

se

kw

en

cji

ruch

u p

op

rze

z w

yn

ala

zek

str

ob

osk

op

u e

lek

tro

nic

zne

go

.

Osi

ąg

nię

cia

dru

gie

j p

oło

wy

XX

wie

ku

ta

kie

ja

k l

ase

row

e u

rzą

dze

nia

po

mia

row

e,

rozw

ój

tech

nik

in

form

aty

czn

ych

, e

lek

tro

nik

i p

rzy

czy

nił

y

się

d

o

zmo

de

rniz

ow

an

ia

tech

nik

po

mia

row

ych

bio

me

cha

nik

i. B

ard

zo p

om

ocn

e s

tało

się

ob

razo

wa

nie

2D

i 3

D z

a p

om

ocą

tom

og

rafi

i k

om

pu

tero

we

j o

raz

rezo

na

nsu

ma

gn

ety

czn

eg

o.

Bio

mec

hani

ka in

Ŝyni

ersk

a -

Wpr

owad

zeni

e J. Buśkiewicz

18

Bio

me

ch

an

ika

w P

ols

ce

:

Za

pio

nie

rów

bio

me

cha

nik

i w

Po

lsce

uw

aża

ni

są:

pro

f. A

da

m M

ore

cki

Po

lite

chn

ika

Wa

rsza

wsk

a

pro

f. K

azi

mie

rz F

ide

lus

Ak

ad

em

ia W

ych

ow

an

ia F

izy

czn

eg

o w

Wa

rsza

wie

W

19

59

ro

ku

o

db

yło

si

ę

pie

rwsz

e

Sy

mp

ozj

um

B

iom

ech

an

iki

w

Wy

ższe

j S

zko

le

Wy

cho

wa

nia

Fiz

ycz

ne

go

w P

ozn

an

iu

W 1

98

7 z

ało

żon

o P

ols

kie

To

wa

rzy

stw

o B

iom

ech

an

iki

W 1

98

7 r

ok

u w

AW

F w

Gd

ań

sku

zo

rga

niz

ow

an

o I

Og

óln

op

ols

ką

Ko

nfe

ren

cję

Bio

me

cha

nik

i

Op

raco

wa

no

na

po

dst

aw

ie:

Biomechanika narządów ruchu,

prac

a zb

ioro

wa

pod

reda

kcją

D.

Tej

szer

skie

j, E

. Ś

wit

ońsk

iego

, M

. G

uzik

a, W

ydaw

nict

wo

Nau

kow

e In

styt

ut T

echn

olog

ii E

kspl

oata

cji –

PIB

, Rad

om, 2

011.