Principales áreas de investigación de la mecánica humana
(1) Estudiar la relación entre estructura deportiva y función deportiva
La estructura determina la función, que es el punto de vista básico de la mecánica. En el movimiento humano, el estudio de la estructura general y local del movimiento, la distribución de los músculos y las formas de actividad, así como el desarrollo coordinado entre varios sistemas de órganos, es la base biomecánica para el estudio de las funciones del movimiento y una tarea básica en la teoría y la práctica de la biomecánica del movimiento.
(2) Estudiar las leyes mecánicas de la tecnología del movimiento humano
Estudiar la estructura biomecánica y la función de la tecnología del movimiento humano, así como los principios biomecánicos de la tecnología del movimiento humano en educación física. y revelar el movimiento La racionalidad mecánica de la estructura y la regularidad mecánica de la tecnología deportiva pueden guiar mejor la educación física y el entrenamiento deportivo.
(3) Investigar y optimizar la tecnología deportiva
A través del diagnóstico biomecánico de los movimientos técnicos de los atletas, proponemos una estructura de movimiento técnico razonable que se ajuste a los principios biomecánicos, establece el mejor movimiento técnico. planificar y buscar mejorar los programas de entrenamiento del movimiento técnico para mejorar el nivel científico del entrenamiento deportivo.
(4) Investigación, diseño y mejora de equipamiento deportivo.
En los deportes, ya sea el movimiento del cuerpo humano o el movimiento del equipo, es el resultado de la interacción entre el cuerpo humano y el mundo exterior o el equipo deportivo. Por tanto, investigar, diseñar y mejorar el equipamiento deportivo para que cumpla con los principios biomecánicos puede crear las condiciones para la mejora continua del rendimiento deportivo. Además, el desarrollo de equipos de fitness y artículos deportivos proporciona ricos temas de investigación para la investigación aplicada en biomecánica deportiva.
(5) Estudiar las causas y medidas preventivas de las lesiones deportivas.
Por un lado, a través de la investigación biomecánica sobre el sistema de movimiento humano y el análisis biomecánico de la tecnología del movimiento, podemos revelar la unidad de la estructura morfológica y la función de movimiento del sistema de movimiento, la eficacia y las limitaciones mutuas de Tratamiento clínico y rehabilitación humana, estableciendo así técnicas de ejercicio razonables y previniendo daños al sistema de ejercicio. Por otro lado, puede revelar el impacto de diferentes acciones deportivas en la carga local del cuerpo humano, descubrir las causas mecánicas y biológicas de las lesiones del sistema deportivo y luego tomar acciones técnicas razonables y medidas preventivas para evitar lesiones deportivas o elegir. métodos razonables de rehabilitación biomecánica.
(6) Proporcionar parámetros biomecánicos para la selección de deportistas
Estudiar las características biomecánicas de diversas técnicas deportivas y construir la forma del cuerpo humano y los requisitos de calidad funcional que deben cumplirse para completar los movimientos. Tomando como ejemplo el impacto de los parámetros de inercia del cuerpo humano en las funciones motoras, los atletas de salto de altura requieren extremidades inferiores relativamente largas. Pero cuando las longitudes de las extremidades inferiores son iguales, se debe considerar la relación entre la longitud del muslo y la longitud de la pantorrilla. Evidentemente, los muslos más cortos y las pantorrillas más largas son más adecuados para hacer ejercicio.
Campos clínicos y de rehabilitación
(1) Aplicación de la mecánica del cuerpo humano en el tratamiento clínico
El sistema musculoesquelético es un órgano importante que mantiene la estructura macroscópica del cuerpo humano. La biomecánica del sistema musculoesquelético es el estudio de la relación entre las fuerzas, momentos y deformaciones correspondientes generados por el movimiento del sistema musculoesquelético en condiciones fisiológicas y patológicas. El estudio de la mecánica humana puede comprender mejor el patrón de carga fisiológica del sistema musculoesquelético humano, ayudarnos a analizar patrones de movimiento anormales y anomalías mecánicas en condiciones patológicas y así guiar la formulación de planes de tratamiento y el diseño de dispositivos de implantes ortopédicos musculoesqueléticos.
En el campo cardiovascular, la prevención y el tratamiento de diversas enfermedades cardiovasculares se ha convertido en un tema candente de preocupación mundial. Las enfermedades cardiovasculares comunes, como la aterosclerosis, los aneurismas, la trombosis aguda, etc., están estrechamente relacionadas con los fenómenos de dinámica de fluidos en el sistema circulatorio humano. La biomecánica, especialmente con la ayuda de la moderna tecnología de simulación por computadora y la tecnología de carga de mecánica celular in vitro, proporciona investigaciones sobre la patogénesis de las enfermedades cardiovasculares, la formulación de planes de tratamiento personalizados y el diseño de implantes/intervenciones vasculares con características de optimización hemodinámica Proporciona bases teóricas y medios técnicos.
(2) Aplicación de la mecánica del cuerpo humano en la ingeniería de rehabilitación
La principal tarea de la ingeniería de rehabilitación en la medicina de rehabilitación es rehabilitar a las personas discapacitadas mediante métodos y medios de ingeniería y promover su recuperación funcional. y reconstrucción o compensación. Entre ellos, la mecánica del cuerpo humano juega un papel muy importante. Principalmente en dos aspectos:
En primer lugar, la medición y el análisis de las propiedades biomecánicas de los trastornos físicos son una base importante para el diseño de dispositivos de asistencia para la rehabilitación. Para lograr los objetivos de diseño de los dispositivos de asistencia para la rehabilitación, es necesario medir y evaluar eficazmente las características de los obstáculos. Las propiedades biomecánicas son uno de los indicadores importantes del sistema fisiológico y, por lo tanto, también son una base importante para el diseño de la rehabilitación. dispositivos de ayuda.
En segundo lugar, la interacción biomecánica entre el cuerpo humano y los dispositivos de asistencia es un factor importante en el diseño óptimo de los dispositivos de asistencia para la rehabilitación. Para compensar, sustituir o reparar las deficiencias fisiológicas de las personas discapacitadas, los dispositivos de asistencia para la rehabilitación deben interactuar con el cuerpo humano, y los factores biomecánicos desempeñan un papel importante en esta interacción.
Aeroespacial y otros campos especiales.
En campos especiales como el aeroespacial, los seres humanos se enfrentan a entornos de ingravidez o sobregravedad a corto o largo plazo. En este entorno especial, la mecánica humana estudia principalmente las reglas cambiantes de las funciones fisiológicas de los objetos en el entorno de energía aeroespacial y sus medidas de protección. Pertenece a la categoría de fisiología y biomecánica ambiental especial.
(A) El impacto de la aceleración positiva en el cuerpo humano:
Cuando un avión de combate vuela en curvas como círculos, saltos mortales, medio bucle y recuperación en picado, la capacidad del piloto La cabeza mira hacia el centro del círculo y se ve afectado por la fuerza desde los pies hasta la cabeza. La aceleración centrípeta actúa sobre el cuerpo humano, mientras que la fuerza centrífuga de la inercia actúa sobre el cuerpo humano en la dirección opuesta. El piloto está sujeto a una aceleración positiva continua (+Gz).
Los principales efectos son los siguientes:
Sistema circulatorio: la presión arterial cambia, la presión arterial por encima del nivel del corazón disminuye, la presión arterial por debajo del nivel del corazón aumenta, la distribución de la sangre cambia, etc.
Sistema respiratorio: Aumenta el peso del tórax y diafragma, aumenta la carga sobre los músculos respiratorios, la inhalación es laboriosa, el tiempo de inhalación se prolonga e incluso se produce apnea. La eficiencia de la ventilación pulmonar es baja, la saturación de oxígeno en la sangre arterial se reduce, etc.
Función visual: La presión arterial horizontal del ojo se reduce, lo que produce visión borrosa, estrechamiento del campo visual y pérdida de la visión central.
Función cerebral: Los trastornos de la circulación sanguínea en el cerebro provocan una confusión temporal o incluso una pérdida.
(B) El impacto de la ingravidez en el cuerpo humano
La ingravidez es un factor ambiental especial que se encuentra durante los vuelos espaciales, que tendrá un impacto significativo en el sistema musculoesquelético humano y el sistema cardiovascular. y sistema inmunológico.
Durante los vuelos espaciales prolongados y repetidos, los cambios progresivos y acumulativos en el metabolismo óseo y del calcio conducirán a una disminución de la densidad ósea y a una redistribución del contenido de sales minerales óseas. La pérdida ósea y el equilibrio negativo del metabolismo del calcio y el fósforo causados por la ingravidez son difíciles de recuperar después del regreso, y pueden ocurrir lesiones como fracturas que afectan la salud de los astronautas.
La desaparición de la carga de gravedad conducirá a una atrofia significativa de los músculos esqueléticos humanos, especialmente los músculos antigravedad, acompañada de cambios en el tipo de fibra muscular, el metabolismo y la función de contracción muscular. La aparición de atrofia muscular por ingravidez no sólo afecta el tiempo de vuelo de los astronautas y la eficiencia del trabajo en órbita, sino que también afecta gravemente la capacidad de adaptación de los astronautas después de regresar a la Tierra.
La ingravidez tiene una amplia gama de efectos sobre el sistema cardiovascular humano, que se manifiesta principalmente en una mala resistencia ortostática después de un vuelo espacial. Aunque la reducción del volumen sanguíneo total es la causa principal y la condición necesaria de los trastornos cardiovasculares después de un vuelo, no es la única causa y, a veces, ni siquiera es una condición necesaria. Los cambios en la función del sistema arterial pueden desempeñar un papel importante en la aparición de intolerancia ortostática en los astronautas causada por los vuelos espaciales.