Biomechanika

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
sumo, yokozuma, sval, biomechanika, anatomie
Vztah silového sportu (Sumó) s biomechanikou, anatomií, fyziologií ...[1] - Pád soupeře vlivem vzájemného silového působení těles (těl).

Biomechanika je interdisciplinární obor zkoumající mechaniku těles, které mají přímou spojitost či aplikaci s živými organismy či jejich částmi.[1]

Úvod a definice[editovat | editovat zdroj]

mechanika, biomechanika Vennův diagram
Grafické znázornění vztahu mezi mechanikou a biomechanikou.[1]

Biomechanika je multioborovým odvětvím mechaniky nebo také multioborovým odvětvím biofyziky. Neexistuje jednoznačná definice biomechaniky.

Biomechanika je interdisciplinární obor zkoumající mechaniku těles, které mají přímou spojitost či aplikaci s živými organismy či jejich částmi. Nebo, Biomechanika je mechanika, která se aplikuje v biologii nebo biologie, která se aplikuje v mechanice. Nebo filosoficky: „Biomechanika je sňatek přírody s technikou“.[1]

Jiná definice může být taková. Biomechanika je oborem mechaniky, který se zabývá studiem mechanických vlastností biologických objektů na všech úrovních. Tedy biomechanika může studovat např. mechanické vlastnosti buněčné membrány nebo cytoskeletu, nebo mechanické vlastnosti kostí a svalů či pohyb živého organismu.[1]

Interdisciplinárnost biomechaniky spočívá v integraci metodických a poznatkových prostředků z klasických oborů (mechanika, matematika, nauka o materiálu, experimenty, morfologie, fysiologie, fyzika, lékařství, kybernetika, chemie, technika, ergonomie …), tak v šíři aplikačních směrů (lékařské obory, technické obory, společenské obory, přírodní vědy, zemědělské obory, ekologie, sport, kriminalistika, paleontologie …).[1]

Řecké slovo bios (βίος), které je základem slova biomechanika, znamená život.[1]

Zákony mechaniky/biomechaniky jsou přirozenou součástí vesmíru a světa kolem nás. Úkolem člověka je zákony mechaniky/biomechaniky zkoumat, objevovat a aplikovat.[1] Nicméně, znalost základů mechaniky je významným krokem k pochopení biomechaniky. Lze také říci, že biomechanika a mechanika (a samozřejmě i další vědy) si vzájemně dávají nové impulsy dalšího rozvoje.

Souvislost biomechaniky s biomedicínským inženýrstvím je zřejmá.

Členění biomechaniky[editovat | editovat zdroj]

Biomechaniku lze dělit různými způsoby. Např. na biomechaniku fauny (člověka, zvířat), biomechaniku flory, biomechaniku hub aj., nebo na biomechaniku nebuněčných, jednobuněčných či mnohobuněčných tvorů. Dalším pohledem (podle délkového měřítka) může být makrobiomechanika, mikrobiomechanika (rozměry ~10−6 m) a nanobiomechanika (rozměry ~10−9 m). Populární jsou také forenzní biomechanika (aplikace pro potřeby orgánů činných v trestním řízení např. biomechanika způsobu zranění, analýza tvaru krevních stop …) lékařská biomechanika, biomechanika úrazů, sportovní biomechanika, bioengineering, biomateriály, biotechnologie, biometrie (zkoumání proměnlivosti organismů), biopotraviny, atd.[1]

V lékařské praxi nachází biomechanika využití zejména v souvislosti s náhradami kloubů, protetickou technikou, implantátů a aparátů pro léčbu zlomenin, chirurgií, zobrazovací technikou (CT, rtg., MRI), rehabilitací, zkoumání proudění při látkové výměně či procesu hojení atd.[1]

Rozdělení teoretické/aplikované biomechaniky není (a ani nebude) plně standardizované a ohraničené, užití přívlastku podléhá více méně aktuální potřebě, např. uromechanika (souvislost s močí), hemomechanika (souvislost s krví), implantologie (implantáty lidí a zvířat), biomateriály, bionika (uplatňování poznatků ze studia živých organismů a jejich struktur při vývoji nových technologií) paleobiomechanika (např. pohyb vyhynulých zvířat), nebo biorobotika, bioinformatika, biotechnologie, biomechanismy, biosenzory, biokybernetika, biointeligence aj.[1]

Etický princip biomechaniky[editovat | editovat zdroj]

Biomechanika ve své aplikační části však musí být v souladu s pravidly bioetiky, což znamená neuškodit člověku/pacientovi „benefice a non-malefice“ (užitek a neublížit).[1] Zde je tedy výrazná podobnost s lékařskou etikou.

Cíl biomechaniky[editovat | editovat zdroj]

Cílem biomechaniky je objevit, porozumět, aplikovat a využívat poznatků tohoto oboru v biomechanice a jiných odvětvích vědy a techniky za účelem zkvalitnění a zefektivnění lidské činnosti.[1]

Stručně o historii biomechaniky[editovat | editovat zdroj]

Historii biomechaniky nelze pevně oddělit od historie mechaniky, lékařství, anatomie, fyziologie, přírodovědy, techniky, ekonomie, politiky aj. věd. Historie biomechaniky, podobně jako historie každé vědecké disciplíny, je spojená s lidskou touhou objevovat nepoznané.[1]

K prvnímu využívání principů patřících do mechaniky/biomechaniky docházelo již od počátku lidstva. Např. při využívání jednoduchých kamenných, kostěných, dřevěných (později také kovových) nástrojů s cílem usnadnění každodenního života, v boji o přežití. Pravěký člověk se naučil používat páku k manipulaci s břemeny, využíval vlastnosti pohybu těles při šikmém vrhu, uměl házet oštěpem, později střílet z luku, znal také chování primitivních plavidel na vodě. Existují pravěké a starověké doklady trepanace lebek, zubních implantátů, plastické chirurgie nosu atp. To si lze vyložit také jako pradávný zájem o biomechaniku. Překvapivě, období rozkvětu trepanace spadá do pozdní doby kamenné.[1]

Velký pokrok techniky (aplikace znalostí mechaniky/biomechaniky) nastal s rozvojem zemědělství, díky jehož trvalejším přebytkům a možnosti tvoření zásob byl umožněn rozvoj řemesel.[1]

Ve starověku, Aristotelés zřejmě napsal první knihu o biomechanice "De motu Animalium" (O pohybu živočichů). Neviděl těla živočichů jen jako pouhá mechanická tělesa, ale zabýval se i otázkami fyziologických rozdílů mezi mentálním podnětem příčiny pohybu a jeho následným provedením.

Za pravého zakladatele biomechaniky se obecně považuje Giovanni Alfonso Borelli, který napsal první fundamentální studii oboru "De motu animalium" a je pokládán za zakladatele iatromechanického (lekařskomechanického) směru ve fyziologii. Shodou okolností je název knihy stejný jako Aristotelovo dílo. Byl první, kdo vytvořil ucelenou soustavu fungování svalů, synapsí, mechanismu dýchání aj. Svým moderním pojetím vědy předběhl svou dobu a vytyčil směr výzkumu pro další generace následovníků.[1]

20. století, spojené s vědeckým a technologickým rozvojem, rozsáhlými válečnými konflikty, sociálními otázkami, stárnutím populace, rozvojem počítačů atp., přineslo celou řadu nových praktických otázek pro biomechaniku (polytraumata, handicap válečných veteránů, nové stroje a jejich ovládání, rozvoj sportu resp. vrcholového sportu, hygiena a bezpečnost práce, automobilismus, letectví a kosmonautika, degenerativní choroby, geriatrie, protetika, umělé orgány, bionika, robotika, paleontologie atd.

Aplikace biomechaniky[editovat | editovat zdroj]

Příklady biomechaniky v praxi uvedené v referenci[1]

Další příklady

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b c d e f g h i j k l m n o p q r FRYDRÝŠEK, Karel. Biomechanika 1. 1. vyd. Ostrava, Czech Republic,: VSB – Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Applied Mechanics, 2019. 461. s. ISBN 978-80-248-4263-9. 
  2. FRYDRÝŠEK, Karel; MADEJA, Roman; PLEVA, Leopold, et al. Biomechanika 2. 1. vyd. Ostrava: Ostravská univerzita, 2021 (v tisku). 
  3. FRYDRÝŠEK, Karel; MADEJA, Roman; PLEVA, Leopold, et al. Biomechanika 2. 1. vyd. Ostrava: Ostravská univerzita, 2021 (v tisku). 
  4. FRYDRÝŠEK, Karel; MADEJA, Roman; PLEVA, Leopold, et al. Biomechanika 2. 1. vyd. Ostrava: Ostravská univerzita, 2021 (v tisku). 

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]