Analiza biomecanic-â a mersului uman.doc

Analiza biomecanică a mersului uman Introducere

Mişca Mişcarea rea locom locomoto otorie rie biped bipedăă este este o achizi achiziţie ţie relati relativv recent recentăă în ev evolu oluţia ţia filogenetică. Reprezintă produsul unui sistem musculoscheletal ce conţine 206 oase peste 600 de muşchi şi care este controlat de un sistem nervos comple!. "iind una din cele mai obişnuite mişcări e!ecutate de om mersul se  perfecţionează în procesul creşterii put#ndu$se afirma că dintre toate mişcările umane el se efectuează cu cel mai mare randament şi cu cea mai economică cheltuială de energie. %ceasta presupune pe de o parte adaptarea aparatului locomotor din punct de vedere morfologic iar pe de altă parte o coordonare nervoasă perfectă a mişcărilor segmentelor şi ale corpului în întregime în timpul mersului. &n timp timp ce recu recuno noaş aşte tere reaa şi efec efectu tuar area ea loco locomo moţie ţieii po poat atee pă păre reaa simp simplă lă înţelegerea dinamicii fundamentale şi a mecanismelor de control ale mişcării natura naturale le este este încă încă incom incomple plett studia studiată. tă. 'eşi 'eşi an anali aliza za cinema cinematic ticăă a corpul corpului ui uman s$a realizat prin utilizarea unei varietăţi largi de tehnici concepte metode analitice la momentul actual e!istă o lipsă de unitate şi consistenţă a acestor abordări. %ceste lipsuri împreună cu diversele strategii cinematice utilizate pentru modelarea aceleiaşi activităţi funcţionale conduc la lipsa unei sint sintez ezee a info inform rmaţ aţie ieii cine cinema mati tice ce pe pent ntru ru acti activi vită tăţi ţile le ziln zilnic icee (mer (merss etc) etc).. *ercetătorii sunt interesaţi în special în dezvoltarea unor tehnici de modelare care să poată integra cu succes succes precizia redării activităţii activităţii cu achiziţia de date ce pot fi interpretate clinic. +entru studiul mersului s$au imaginat numeroase procedee cronofotografia fiind fiind metoda metoda cea mai cunosc cunoscută ută în înregi înregistr strare areaa mişcă mişcării rii.. &n trecu trecutt a fost fost folosită şi iluminarea stroboscopica la o frecvenţă cunoscută pentru analiza de mers pe imagini fotografice unice. ,lterior s$au dezvoltat diferite metode cinematografice cu înregistrări pe film sau casete video d#nd posibilitatea studierii coordonatelor spaţiale în funcţie de timp iar în ultimul timp se utilizează analiza mişcării captată cu sisteme de analiză de imagine (-icon $ !ford Metrics /M Motion %nal1sis +ea +erformance %R34 etc.) ce utilizează tehnici sofisticate pentru determinarea cu precizie a punctelor de interes de pe imagine. Mai multe detalii sunt redate în cadrul capitolului 5. %nal %n aliz izaa me mers rsul ului ui este este mo modu dula lată tă de ma maii mu mull ți fact factor orii  iar iar mod odif ific icăr ăril ilee modelulu mod eluluii normal normal de mers pot fi tranzitor tranzitorii ii sau permanente. permanente. %cești factori factori  pot fi de diferite tipuri7 $ e! e!tr trin inse seci ci77 ter teren enul ul de mers ers înc încăl ălțăm ămin inte teaa îmbrăcămintea încărcarea $ intr intrin inse seci ci77 ge genu null (mas (mascu culi linn și femi femini ninn) greuta greutatea tea înălțimea v#rsta etc $ psih psihol olog ogic ici7 i7 tipu tipull de per perso sona nali lita tate te emo emoțiile iile $ fizi fiziol olog ogic ici7 i7 carac caracte teris risti tici cile le antro antropo pome metr tric icee

$ fact factor orii pa pato tolo logi gici ci77 trau trauma matis tisme me bo boli li neuro neurolo logi gice ce afec afecțiuni iunile le muscu musculo lo$$ scheletic scheletice e afecțiuni psihiatrice. +arametrii cei mai frecvent frecvent utilizați pentru analiza mersului mersului sunt reprezentati reprezentati de lungim lungimea ea pasulu pasuluii caden cadență viteza viteza de mers mers baza baza dinamic dinamicăă de sus ținere inere linia de progresie unghiul piciorului.  clasificare mai comple!ă distinge  parametri spațio$temporali cinetici și cinematici. +entru mai multe informa ții vă recoma recomandă ndăm m să citiți capitol capitolul ul  Aplicatii ale analizei mersului uman din volumul adresat medicilor. medicilor. Mersul Mersul normal necesită necesită integritate integritateaa morfofunc morfofuncțională ională osteoarticul osteoarticulară ară o for ță muscu mu scular larăă și o propri proprioc ocep epție adec adecvat vată. ă. %gilitatea echilibrul si coordonarea sunt sunt co comp mpon onen ente tele le prop propri rioc ocep epti tiei ei și 8oac 8oacăă un rol rol la fel fel de impo import rtan antt în realiz realizare areaa locomo locomoției umane umane.. rice modificare care afectează una sau mai multe mu lte compon component entee ale me mersu rsului lui sau param parametr etrii ii de timp timp aferen aferenți acestu acestuia ia  poate genera un model de mers patologic. Mersul patologic include astfel un  pattern modificat față de caracteristicile mersului normal9fiziologic normal9fiziologic a șa cum a fost el definit în capitolele anterioare datorat unor patologii osoase arti articu cula lare re afec afectă tării rii func funcției iei mu musc scul ular aree (con (contr trac actu turi ri mu musc scul ular are e hipo hipo sau sau hipert hipertoni onie) e) alteră alterării rii contro controlul lului ui mo motor tor (inclu (incluz#n z#ndd afecta afectare re senzo senzoria rială lă și spasticitate) dezechilibrelor neuromusculare neuromusculare şi durerii. Mersul presupune implicarea tuturor articulaţiilor membrelor inferioare dar şi a trunchiului e!tremităţii cefalice şi a membrelor superioare. &n realizarea mersului fiziologic este e!trem de important ca mobilitatea articulară să se mennțină în limite me limite fiziol fiziologi ogice ce:: pacien pacienţii ţii cu diferi diferite te afecţi afecţiuni uni ale membrel membrelor  or  inferioar inferioaree prezintă prezintă frecvent frecvent poziţii poziţii articulare articulare antalgic antalgicee sau nefiziolog nefiziologice ice diferi diferite te de cele cele funcţi funcţiona onale le cu reperc repercurs ursiun iunii asupra asupra calită calităţii ţii me mersu rsului lui.. Modificarea schemei de mers asociată cu imposibilitatea e!ersării mersului fizi fiziol olog ogic ic pe pent ntru ru o pe peri rioa oadă dă lung lungăă de timp timp va co cond nduc ucee la alte alteră rări ri ale ale memoriei de mers aspect deosebit de important in reeducarea mersului. *ons *onsum umul ul de en ener ergi giee ne nece cesa sarr de depl plas asăr ării ii cre cre ște în pa para rale lell cu redu reduce cere reaa eficien eficienței modelulu modeluluii de mers. mers. rga rganis nismu mull se poate poate adapta adapta la trauma traumatism tismee sau patolo patologii gii variat variatee prin prin realizarea unor adaptări adaptări biomecanice biomecanice compensatorii. %stfel recent recent a apărut o ramu ramură ră a știin tiinței fizice  fizice care se ocupă ocupă cu forțele statice și dinamice și efectul lor disfu disfunc ncțional ional  asupra corpului uman afectat de tulburari neurologice musculare și  osoase denumită patomecanică. 'eoarece aceasta se referă la eval ev alua uare reaa clin clinic icăă a me mers rsul ului ui o de defo form rmar aree pa pato tome meca cani nică că po pote tenn țială ială a membr me mbrulu uluii inferi inferior or este este identi identific ficată ată atunci atunci c#nd un braț de  p#rghie este modi mo dific ficat at față de prof profil ilul ul ;no ;norma rmal;. l;.  astfel astfel de schimb schimbare are este este de obicei obicei cauzata de factori neuromusculari neuromusculari sau de și rezultă in  deplasarea e!cesivă pe verticală sau orizontală a centrului de masă.. +entru mai multe detalii privind mersul mersul patologic patologic vă recomandă recomandăm m sa lecturați capitolul capitolul  Mersul patologic din volumul adresat medicilor. medicilor.

2.5.1. Ciclul mersului

4ocomoţia reprezintă un proces de deplasare al corpului prin care acesta ca şi entitate se deplasează la nivel aerian acvatic sau terestru (Medved 200<). Mersul uman a fost definit ca fiind o mişcare locomotorie ciclică care se realizează prin plasarea succesivă a unui picior înaintea celuilalt. ('avis 2006). =hittle defineşte mersul uman ca fiind o metodă a locomoţiei umane ce implică utilizarea alternativă a celor două membre inferioare pentru a asigura at#t suportul c#t şi propulsia şi av#nd cel puţin un picior permanent în contact cu solul (=hittle 200>). Mersul depinde de capacitatea membrelor  inferioare de a efectua o secvenţă de mişcări care asigură deplasarea corpului de$a lungul direcţiei dorite de înaintare menţin#nd în acelaşi timp echilibrul şi corpul într$o poziţie verticală dreaptă. +eriodic unul dintre membrele inferioare este membru de spri8iniar celălalt pendulant sau oscilant. /pre deosebire de alergare în mers este caracteristic spri8inul permanent al corpului pe sol pe un picior (spri8in unilateral) sau pe ambele picioare (spri8in bilateral). /pri8inul unilateral durează de ? ori mai mult dec#t spri8inul bilateral Mersul este format dintr$o succesiune de paşi: în analiza biomecanică a mersului se foloseşte pasul dublu reprezentat din totalitatea mişcărilor  tealizate între două perioade succesive de spri8in ale aceluiaşi picior. *onstituie unitatea funcţională de mişcare a mersului și se compune din doi  paşi simpli: pentru studiu poate fi descompus în mai multe faze a șa cum se va arăta în continuare. &ntruc#t ciclul mersului este continuu nu e!istă o limitare notabilă între două cicluri. "iecare secvenţă de mişcări efectuată de un membru inferior (şi denumit ciclul mersului) are două perioade principale7  perioada de susţinere a  greutăţii corpului (similar: sprijin/suport/amortizare/echilibru) şi  perioada de oscilaţie (similar: pendulare/balans/propulsie/înaintare). *ele două  perioade ale mersului sunt împărţite la r#ndul lor în sub$perioade sau faze rezult#nd şapte (nman <@A<) sau opt faze (+err1 <@@2) considerate unităţi funcţionale ale ciclului mersului uman normal. 4a r#ndul său faza de spri8in se divide în ? subfaze7 de contact ini țial încărcare a greutății și răspuns la încărcare spri8in mediu spri8in terminal și  pre$pendulare (propulsie) B fig.2.6@. +erioada de pendulare este împărţită într$o fază de pendulare iniţială (acceleraţie sau semipasul posterior)  pendulare medie ce include momentul verticalei membrului oscilant şi faza de pendulare finală (decelaraţie sau semipasul anterior). &ntr$un ciclu normal de mers membrul inferior se găseşte în 60C din timp în  prima perioadă şi în restul de D0C din timp în a doua perioadă (=hittle 200>). -alorile procentuale date sunt însă apro!imative întruc#t e!istă variaţii minore între diferiţii indivizi depinz#nd de asemenea şi de viteza de

mers. %cţiunile simultane ale celor două membre inferioare se desfăşoară astfel înc#t să transfere responsabilitatea susţinerii greutăţii corpului atunci c#nd ambele picioare se află în contact cu solul (susţinerea corpului făc#ndu$ se deci pe ambele picioare). /APA '/ -PII% -ri!in mediu

Contact inițial3 ăsuns la  4ncărcare

20

,0

Poziţionarea călciului e sol $1)

Poziţionarea lantei e sol $2)

-ri!in *inal

Preendularea

"0

50

'esrinderea călciului de e sol

'esrinderea (r*ului de e sol

$+) $,)

Pozitionare a calcaiului e sol $1)

(1)

(2)

(3)

(4)

Fig.2."#. Fazele erioade de sri!in $%eam țu& 2010)

Perioada de sri!in

+entru a permite înaintarea menţin#nd în acelaşi timp echilibrul corpului membrul inferior trece prin cinci faze distincte ce definesc etapa înt#i. a. Contactul iniţial (fig.2.>0) /imilar atacul cu calcaiul contactul piciorului şi atacul cu piciorul. 'eşi această fază se desfăşoară pe o perioadă foarte scurtă de timp ea este de importanţă ma8oră din cauză că modul în care planta atinge solul influenţează acţiunile ulterioare ale genunchiului. &ntr$un mers normal contactul iniţial se face cu Fig.2.70. Contactul călc#iul av#nd planta înclinată la un unghi de 2? de iniţial

grade faţă de sol. %rticulaţia tibiotarsiană se află într$o poziţie neutră (sau cel mult fle!ată cu 5 grade) genunchiul este e!tins între 0 şi ? grade iar şoldul este fle!at la 50 de grade. &n această fază se fr#nează mişcarea progresivă a corpului reacţia spri8inului opun#ndu$se deplasării acestuia. &n acest moment căderea liberă a corpului sub forţa gravitaţională creează un vector vertical care trece prin călc#i şi este anterior at#t genunchiului c#t şi şoldului. Erei momente sunt generate7 fle!ia gleznei e!tensia genunchiului şi fle!ia şoldului. +lasarea gleznei în poziţia neutră astfel înc#t călc#iul să fie îndreptat în 8os depinde de mobilitatea articulaţiei şi controlul activ al muşchilor situaţi în 8osul tibiei. 3!tensia genunchiului este realizată de muşchii coapsei: poziţia şoldului nu influenţează modul de contact cu solul dar determină unghiul făcut între plantă şi sol în momentul contactului călc#iului cu solul. /imilar b. aza de răspuns la încărcare reprezintă debutul susţinerii greutăţii corpului pe un membru inferior (susţinere unilaterală) fig.2.>< /imilar spri8in inițial  picior plat. %ceastă fază urmăreşte susţinerea greutăţii corpului într$o manieră care să permită at#t stabilitatea piciorului c#t şi înaintarea. Erecerea greutăţii corpului pe  picior duce la creşterea presiunii pe călc#i şi efectuarea a două mişcări importante. Mişcarea în articulaţia gleznei precede şi contribuie la mişcarea efectuată în articulaţia genunchiului. 'upă contactul călc#iului cu solul unghiul fle!iei  plantare scade la <0 grade. Mişcarea în articulaţia gleznei este iniţiată c#nd greutatea corpului se lasă Fig.2.71. 'ebutul  pe partea de sus a talusului moment în care doar  susţinerii unilaterale v#rful călc#iului este în contact cu solul. %cţiunile muşchilor situaţi în partea de 8os a tibiei înt#rzie fle!ia plantară a gleznei asigur#nd atingerea graduală a solului cu partea din faţă a tălpii. "le!ia genunchiului la
două acţiuni7 proiecţia anterioară a femurului şi tibiei şi deplasarea liniei corpului mai aproape de articulaţia co!ofemurală. *ele două acţiuni se desfăşoară în primele 0C $ 20C din timpul ciclului de mers. c. !oziţia medie de sprijin sau  suport/perioada de sprijin mediu sau  sprijin mijlociu reprezintă faza de

susţinere a greutăţii corpului pe un  picior (20$50C din ciclul mersului). biectivul funcţional al acestei faze este înaintarea corpului. *a urmare a ridicării unui membru inferior de pe sol în scopul propulsiei se începe o Fig.2.72. -usţinerea unilaterală a fază de susţinere a greutăţii corpului greutăţii  pe celălalt membru.  stabilitate ma!imă se obţine prin menţinerea acestui picior în repaos şi în contact total cu solul (prin călc#i şi metatarsienele înt#i şi cinci). +resarea călc#iului pe sol permite continuarea înaintării care se produce din cauza momentului rezidual şi a momentului produs de piciorul opus care înaintează. *um greutatea corpului înaintează pe linia arcadei plantare baza vectorului greutăţii corpului se mută de la călc#i către partea din faţă a  plantei situaţie prezentată în imaginea de mai sus. &n prima parte a acestei faze e!istă înca o uşoară fle!ie plantară (de ? grade) dar începe o ridicare uşoară a călc#iului glezna fiind fle!ată la <0 grade p#nă la sf#rşitul acestei faze. /e produce o presiune pe gleznă şi se permite avansarea tibiei (dincolo de poziţia neutră) pentru a muta greutatea corpului pe membrul oscilant. *a urmare linia greutăţii corpului se deplasează în faţa gleznei şi se creeaza un moment de fle!ie a gleznei care ar accelera rata înaintării piciorului dacă acesta nu ar fi controlat. &nsă muşchii gambei înt#rzie înaintarea tibiei induc#nd un moment de fle!ie în zona genunchiului şi asigur#nd împreună cu mobilitatea naturală a articulaţiei obţinerea unghiului dorit pentru fle!ia gleznei. "le!ia genunchiului iniţiată în faza anterioară creşte gradual ating#nd
d. Faza sprijinului final sau terminal reprezintă sf#rşitul perioadei de

susţinere a corpului pe un picior (fig.2.>5) și acoperă 50$?0C din ciclul mersului. /inonim7 finalizare suport sau spri8inridicare a călc#iului. %ceastă fază are ca obiectiv primordial generarea unei forţe de propulsie9impulsie. %cum ridicarea călc#iului devine mult mai pronunţată iar partea din faţă a piciorului (antepiciorul) devine factorul progresiv împing#nd corpul dincolo de baza de susţinere şi produc#nd astfel forţa fundamentală de  propulsie. 4a începutul mişcării de ridicare a călc#iului glezna se fle!ează p#nă la <0 grade. %poi mişcarea se produce invers a8ung#nd ca la sf#rşitul  perioadei de susţinere a greutăţii corpului pe un singur   picior să e!iste o fle!ie plantară de ? grade moment Fig.2.7,. -*r6itul în care stabilizarea într$o poziţie neutră permite sri!inului unilateral  piciorului să producă forţa de propulsie. &n faza anterioară ridicarea călc#iului producea deplasarea  bazei greutăţii corpului către partea din faţă a  piciorului. 'istanţa astfel apărută între această linie şi a!a gleznei determina un nou moment de fle!ie care trebuie înfr#nat pentru a menţine glezna în poziţie neutră. Muşchii gambei răspund prompt dar activitatea lor încetează brusc la sf#rşitul perioadei de susţinere unilaterală a greutăţii corpului permiţ#nd greutăţii corpului să fie rapid transferată celuilalt membru inferior. &n faza anterioară se produce o presiune pe gleznă susţinută de antepicior  produc#ndu$se un moment de fle!ie la nivelul zonei mi8locii a piciorului. /tabilitatea este iniţiată de suportul oferit de oasele metatarsiene şi poate fi menţinută din cauza acţiunii muşchilor care realizează adevărate FchingiG la nivelul plantei. Ridicarea călc#iului iniţiază şi o fle!ie la nivelul articulaţiilor  metatarsofalangiene (M"). 'eşi cea mai mare parte a greutăţii corpului se  proiectează pe capul metatarsienelor baza falangelor contribuie la lărgirea zonei de susţinere. %stfel p#nă la sf#rşitul perioadei se produce o înaintare a corpului şi o fle!ie a articulaţiilor M" de 20 0. Eoţi muşchii degetelor şi  plantei sunt activi ceea ce contribuie la stabilizarea articulaţiilor M" şi la includerea bazelor falangelor ca punct de spri8in. +roiecţia spre anterior a greutăţii corpului produce o e!tensie a genunchiului p#nă la un unghi ma!im cuprins între 0 şi $? grade. 4a sf#rşitul acestei faze a ciclului mişcării c#nd  baza de proiecţie a greutăţii corpului a8unge la marginea M" se produce fle!ia genunchiului greutatea corpului transfer#ndu$se cu rapiditate pe celălalt membru inferior. Muşchii coapsei răm#n rela!aţi întruc#t stabilitatea e!tensiei genunchiului se datorează faptului că linia greutăţii corpului răm#ne în continuare anterior faţă de această articulaţie.

e. Faza de pre-pendulare reprezintă o faza intermediară de pregătire pentru

deplasare (fig.2.>D). /imilar7 iniţiere a pendulării  desprinderea degetelor de  pe sol sau contact terminal. &n acelașii timp reprezintă  perioada finala de spri8in bilateral şi ocupă ultimele <0 procente din faza de echilibru (?0$60C din ciclul mersului) şi este din punct de vedere funcţional mai legat de faza de balans dec#t de cea de spri8in Motivul acţiunilor care apar în această fază este pregătirea pentru înaintarea membrului inferior. *ontactul cu solul realizat de picior iniţiază această fază iar transferarea greutăţii corpului pe celălalt membru inferior permite desfăşurarea acţiunilor ulterioare vizate. ,n rol decisiv în această faza îl are genunchiul. %re loc o fle!ie pasivă rapidă a genunchiului la D0 de grade din cauză că greutatea corpului s$a deplasat at#t de mult către v#rful piciorului înc#t a produs destabilizarea gambei. +e măsură ce aceasta din urmă înaintează articulaţia genunchiului a8unge în faţa liniei greutăţii corpului produc#nd un moment de fle!ie. Muşchii coapsei răm#n în continuare rela!aţi eventual contract#ndu$se pentru perioade foarte scurte în cazul în care este nevoie de a menţine rata de fle!ie pasivă a genunchiului. 'e asemenea se  produce şi o fle!ie plantară rapidă în articulaţia gleznei p#nă la 20 de grade eveniment pasiv din moment ce musculatura ce prezintă importanţă este Fig.2.7+. Pregătirea rela!ată în momentul contactului plantei entru delasare contralaterale cu solul. *#t timp se mai menţine contactul piciorului cu solul doar muşchiul fle!or care menţine M" unite şi fle!ate mai răm#ne contractat deşi ma8oritatea greutăţii corpului este de8a transferată pe celălalt  picior. /taa de endulareroulsie

Ridicarea piciorului de la sol şi proiecţia lui anterioară urmată de pregătirea  pentru etapa de susţinere unilaterală a greutăţii corpului constituie cele trei obiective ale acestei etape. a. Faza de pendulare iniţială (acceleraţie) sau  pasul posterior al  membrului oscilant (60$>5C din ciclul mersului). +entru ridicarea falangelor de pe sol este nevoie de o fle!ie a genunchiului la 60 de grade ceea ce înseamnă o adăugare a <0 grade la cele D0 realizate de8a. 'eşi acesta este un eveniment de mare importanţă nu se poate determina o forţă dominantă de fle!ie. Momentul rezultat din înaintarea coapsei este completat de contractarea muşchilor de pe coapsă şi gambă. Eot în această fază este iniţiată şi fle!ia gleznei recuper#nd doar 8umătate din cele 20 de grade ale fle!iunii plantare obţinute în faza anterioară ceea ce înseamnă că

ridicarea degetelor de pe sol nu depinde de fle!ia gleznei din această fază (fig.2.>?). b. Pendularea medie (mijlocie) ce include şi momentul verticalei membrului oscilant (>5$A>C din ciclul mersului). +e măsură ce piciorul înaintează controlul plantei devine important în această fază. Holdul a8unge la o fle!ie ma!imă de 50 de grade. Ienunchiul se întinde pasiv acceler#nd înaintarea piciorului şi a8ung#nd ca la sf#rşitul acestei faze să fie fle!at la 50 de grade. Ilezna a8unge într$o poziţie neutră în care răm#ne p#nă la sf#rşitul fazei c#nd tibia devine verticală cu necesitatea menţinerii în stare de contracţie a muşchiului situat în partea din faţă a tibiei (fig.2.>6). c. Faza de pendulare finală. (decelaraţie) sau  pasul anterior al membrului  oscilant  (A>$<00C din ciclul mersului). %ceastă fază finalizează înaintarea piciorului şi îl pregăteşte pentru etapa de menţinere a echilibrului corpului. "le!ia şoldului la 50 de grade obţinută în faza anterioară este menţinută de cei trei muşchi semimembranos semitendinos şi bicepsul femural ating#nd punctul ma!im al activităţii în această fază. +entru a susţine corpul împotriva forţei gravitaţionale genunchiul se e!tinde p#nă în poziţia neutră (în care are între 0 0 şi $?0) sub controlul cvadricepsului. Ilezna răm#ne şi ea în poziţie neutră deşi poate apărea şi o mică fle!ie plantară (5$? 0) la sf#rşitul acestei faze (fig.2.>>).

Fig.2.75. Faza de endulare inițială

Fig.2.77. Fig.2.7".Faza Fazade de endulare *inală endulare medie

&n timpul mersului piciorul de spri8in e!ercită o presiune asupra solului care  poate fi studiată prin înscrierea grafică cu a8utorul platformelor  dinamografice. &n cazul unui mers normal amprentele paşilor pe sol nu se găsesc pe o linie dreaptă ci la o distanţă de circa ? cm. 'acă această distanţă creşte eficienţa scade iar consumul energetic creşte. *urba presiunii normale e!ercitate de piciorul de spri8in pe sol oscilează prezent#nd valori  pozitive şi negative de o parte şi de alta a liniei greutăţii corpului av#nd o traiectorie caracteristică în funcţie de felul mersului. &n faza de amortizare

 presiunea pe sol depăşeşte la început valoarea greutăţii corpului şi este reprezentată de două oscilaţii pozitive care corespund contactului cu călc#iul şi apoi cu v#rful piciorului. *omponenta tangenţială a presiunii pe sol variază în funcţie de fazele mişcării piciorului de spri8in. +resiunea tangenţială a  piciorului este mai înt#i negativă apoi pozitivă. 2.5.2. 8scilaţiile corului 6i ale centrului de greutate 4n mers

&n timpul mersului centrul de greutate al corpului prezintă o serie de oscilaţii. scilaţiile verticale sunt consecinţa spri8inului alternativ al trunchiului pe un membru inferior vertical ce se găsește intr$o pozi ție e!tinsă (spri8in unilateral) urmat de spri8inul bilateral în care membrele inferioare sunt orientate oblic. &n timp ce membrul pendulant e!ecută semipasul posterior corpul se ridică: în timp ce membrul pendulant e!ecută semipasul anterior corpul coboară astfel înc#t centrul de greutate atinge înăl țimea ma!imă în momentul verticalei membrului de spri8in şi pe cea minimă în spri8inul  bilateral. scilaţiile verticale variază între D$6 cm la o cadenţă de D0$>0 paşi  pe minut fiind. în medie de D? cm (/aunders<@A5). scilațiile transversale sunt în medie de DD$? cmrespectiv 2? cm la dreapta şi st#nga (/aunders): ating ma!ima în momentul verticalei. /unt determinate de necesitatea menţinerii echilibrului în timpul spri8inului unilateral și corespund înclinărilor alternative ale trunchiului și bazinului de partea membrului de spri8in. %u ca scop apropierea proiecţiei centrului de greutate de baza de sustinere care este redusă la suprafa ța plantară a piciorului de spri8in. %stfel prin înclinarea laterală a bazinului de partea piciorului de spri8in verticala centrului de greutate este adusă în interiorul bazei de susţinere. Jazinul se înclină concomitent cu trunchiul care oscilează alternativ spre dreapta și st#nga pe membrul inferior de spri8in. &nclinările laterale ale bazinului şi trunchiului dau mersului un aspect uşor legănat care este mai accentuat la femei din cauza bazinului mai larg. scilaţia laterală este nulă în timpul spri8inului bilateral. &ncepe odată cu terminarea fazei de spri8in bilateral și este bine e!primată  la finalul fazei de spri8in mediu ating#nd amplitudinea ma!imă în momentul verticalei  piciorului de spri8in: coincide cu poziţia cea mai înaltă a centrului de greutate şi cu cea mai mică viteză orizontală a trunchiului. Jazinul prezintă și o mișcare de rotație în 8urul unui a! vertical (cc D0 de fiecare parte) și o mișcare de rotație în 8urul unui a! anteroposterior (cc ? 0) ceea ce face ca centrul de greutate să descrie o traiectorie sinuoasă (/aunders<@A5) Holdul corespunzător membrului pendulant este propulsat spre anterior în timp ce șoldul corespunzător membrului de spri8in răm#ne  posterior: amplitudinea deplasării atinge în medie @K.

  &n sens opus oscilaţiilor bazinului au loc şi oscilaţii ale a!ului umerilor: aceste oscilaţii corespund proiecţiei anterioare a membrelor superioare. %mplitudinea oscilaţiilor este mai mare pentru umeri comparativ cu pelvisul ating#nd <2K în momentul spri8inului bilateral. &n timpul mersului se descriu şi oscilaţii ale trunchiului în sens anteroposterior (înclinări). &n perioada de spri8in bilateral corpul are o poziţie verticală în perioada de spri8in unilateral este proiectat spre posterior: în momentul verticalei are din nou o poziție verticală iar în faza de pendulare se înclină anterior. *reșterea amplitudinii se descrie paralel cu lungimea pasului cu un ma!im de ?K pentru o cadenţă medie de mers. &nclinările laterale ale trunchiului (mişcări de translaţie) sunt simultane cu ale bazinului av#nd ca scop menţinerea echilibrului corpului prin aducerea verticalei *I în interiorul bazei de susţinere. &n timpul spri8inului unilateral a!a trunchiului se deplasează lateral. Reprezentarea grafică a deplasărilor verticale și laterale ale *I este redată în fig. 2.>A. =edere sagitală

=edere orizontală

b. 'elasare (erticală9  Mi șcare ritmică sus-jos a. 'elasare laterală9  $mplitudine ma%imă # cm &n  Mi șcare ritmică stânga-dreapta  perioadele de sprijin bilateral ("# și  Limitare poziț ia medie de sprijin $#%)&  !eplasare medie "-#cm  $spect grafic curbă sinusoidală cu $mplitudine minimă &n perioadele de sprijin bilateral (#  și ##') amplitudine mică  $spect grafic curbă sinusoidală cu amplitudine mică Fig.2.7:. erezentarea gra*ică a delasărilor centrului de greutate al corului uman 4n mers. a ; delasare laterală< b delasare (erticală

/imilar și sincron mișcărilor membrelor inferioare au loc și oscilații ale umerilor și mişcări ale membrelor superioare de partea opusă cu amplitudine redusă și rol în corecţia parţială a deplasării centrului general de greutate. scilaţiile umerilor cresc proporţional cu viteza progresiei mersului.

&n reducerea sau suprimarea acestor miscări caracterele mersului normal sunt afectate. %specte caracteristice se descriu în mersul cu m#inile la spate mersul celor recent amputaţi al bolnavilor cu paralizii sau atrofii musculare la nivelul deltoidului. 2.5.,. Contribuţia musculaturii 4n mers

&n timpul mersului sunt activate ma8oritatea grupelor musculare activitatea fiind coordonată de centrii nervoşi corticali. %ctivarea musculaturii în relaţie directă cu momentele specifice ciclului mersului este esenţială pentru un mers biped stabil şi eficient. *hiar şi tulburări minore ale mecanismelor de control neurologic a input$ului motor şi9sau a aligniamentului structural al scheletului pot avea un efect semnificativ asupra stabilităţii dinamice funcţionalităţii mersului şi eficienţei energetice. &n mers cea mai mare contribuţie îi revine musculaturii membrelor  inferioare. %naliza contribuţiei grupelor musculare la efectuarea fazelor  mersului trebuie făcută separat pentru membrul de spri8in şi cel pendulant ele av#nd particularităţi specifice fiecărei faze descrise anterior. &n faza de contact inițial piciorul atinge solul cu călc#iul şi foarte rapid întreaga plantă se aplică pe sol. &n momentul contactului cu solul la nivelul articulaţiei talocrurale acţionează muşchii fle!ori dorsali ai piciorului la nivelul articulaţiei genunchiului acţionează e!tensorii iar la nivelul articulaţiei co!ofemurale î și încep ac țiunea fle!orii coapsei pe bazin. 'upă contactul cu solul şi p#nă la momentul verticalei piciorului de spi8in rolul grupelor musculare se schimbă cu intrarea în activitate a fle!orilor plantari. ce aplică planta pe sol (cu acțiune la nivelul articulaţiei gleznei). +entru articulația genunchiului se menţine acţiunea e!tensorilor iar pentru articulaţia co!ofemurală îşi încep acţiunea muşchii e!tensori favoriz#nd  progresia corpului. &n momentul verticalei grupele musculare antagoniste ale membrului inferior  de spri8in asigură fi!area articulaţiilor determin#nd înălţimea ma!imă a corpului. &n faza de pendulare care durează p#nă la desprinderea piciorului de spri8in de pe sol în articulaţia gleznei se accentuează contracţia fle!orilor plantari iar la genunchi şi în articulaţia co!ofemurală cea a muşchilor e!tensori. *ontracţia atinge ma!imum în momentul în care piciorul de spri8in este în contact numai cu v#rful (faza de spri8in final) şi este principala forţă motrică a mersului. &ntre fazele membrului de spri8in şi cele ale membrului oscilant e!istă o scurtă perioadă de spri8in bilateral c#nd corpul se spri8ină pe sol cu călc#iul  piciorului membrului de spri8in şi cu v#rful piciorului membrului pendulant (fig.2.>@). 'urata spri8inului bilateral este în medie de 29D0 B >9D0 de

secundă: ea se prelungeşte c#nd survine oboseala constituind un semn obiectiv al acesteia.

Fig. 2.7#. Angrenarea gruelor musculare 4n mers $>tt9???.regene@@.com)

&n faza semipasului posterior cuprinsă între desprinderea v#rfului piciorului de pe sol şi momentul trecerii la verticală în articulația co!ofemurală acționează fle!orii coapsei pe bazin.  fle!ie redusă are loc și în articulaţia Fig.10. /taa genunchiului iar în ariculația gleznei se produce fle!ia dorsală cu ridicarea de roulsie *aza a IIav#rfului piciorului. Mișcarea se realizează mai puțin datorită contrac ției musculare datorită faptului că pendularea membrului inferior este favorizată în mare măsură de forţa de gravitaţie. &n momentul pendulării medii și trecerii la verticală gamba membrului pendulant se află în uşoară fle!ie pentru a realiza scurtarea necesară şoldul a8unge la o fle!ie ma!imă de 50K genunchiul se întinde pasiv acceler#nd înaintarea piciorului şi a8ung#nd ca la sf#rşitul acestei faze să fie fle!at la 50K. Ilezna este în poziţie neutră răm#n#nd în această poziție p#nă la sf#rşitul fazei c#nd tibia devine verticală: rolul principal îi revine muşchiului tibial anterior. &n articulaţia gleznei acţionează cu o contribuţie egală grupele musculare antagoniste piciorul fiind în unghi drept fașă de gambă. &n faza pasului anterior al membrului oscilant se accentuează forţa de contracţie a muşchilor fle!ori ai coapsei pe bazin iar la genunchi se produce contracţia balistică a e!tensorilor care proiectează gamba spre anterior  pregătind aterizarea. &n articulaţia talocrurală se accentuează contacţia fle!orilor dorsali care ridică v#rful piciorului pregătind astfel călc#iul pentru contactul cu solul. &n mers sunt solicitate mai mult grupele e!tensoare în detrimentul celor  fle!oare între cele două grupe e!ist#nd de altfel o dezvoltare inegală în condiții fiziologice.

2.5.+. Contribuţia articulară 4n mers

&n timpul mersului intervin mişcări ale pelvisului în toate cele 5 planuri7 sagital frontal şi transversal. &n timpul fazei de dublu spri8in are loc o înclinare posterioară a bazinului în timp ce în faza de spri8in unilateral  bazinul se înclină anterior. Mişcările în plan sagital se amplifică odată cu creşterea vitezei prezent#nd şi variaţii individuale (  ish și 'ielsen& ##"). &n plan frontal bazinul oscilează lateral de partea membrului inferior care nu suportă greutatea corpului în timpul fazei de spri8in unilateral. %celaşi tip de oscilaţie se înt#lneşte şi precoce în timpul fazei de echilibru în momentul în care greutatea corpului se proiectează pe membrul de spri8in. &n plan transversal au loc rotaţii ale bazinului la nivelul fiecărei articulaţii co!ofemurale şi are ca scop reducerea deplasării centrului de greutate al corpului în timpul fazei de dublu spri8in. %rticulaţia co!ofemurală este flectată în momentul contactului călc#iului cu solul:ea se e!tinde şi se roteşte e!tern în timpul fazei de echilibru şi a celei de  propulsie. &n perioada de contact genunchiul se flectează la cca.
%șa cum s$a arătat în capitolul anterior din punct de vedere mecanic analiza  biomecanică a mişcării se compune din două componenete de bază7 cinematica +i ,inetica . 'in punctul de vedere al performanţelor biomecanice componentele biologice ale biomecanicii sunt reprezentate ca fiind mecanismele prin care sistemul nervos central controlează contracţile sistemului musculo$scheletal pentru a genera momente articulare. Eotuşi între componentele biologice ale biomecanicii este inclus şi studiul influenţei forţelor mecanice asupra modului în care celulele interacţionează cu micromediul lor şi în care îşi îndeplinesc funcţiile specifice.

*inematica şi cinetica se află în relaţie directă cu analiza mişcării şi a forţelor asociate cu mişcarea. &n unele cazuri cinematica este denumită şi Lgeometria mişcăriiG descriind caracteristicile fundamentale ale mişcării în termeni de deplasare velocitate şi acceleraţie independente de forţele ce cauzează mişcarea. -ariabilele cinematice şi inetice sunt în general descrise în termenii sistemului de coordonate cartezian sistem ce conţine trei a!e ortogonale. ,tiliz#nd un astfel de sistem de coordonate mişcarea oricărui segment al corpului poate fi definită complet în trei dimensiuni spaţiale cu a8utorul unui set de
inetica reprezintă studiul forțelor care produc mișcare. %naliza cinetică este

acea analiză care se focalizează asupra forţelor şi energiilor (flu!uri de energie intra şi inter$segmentale) asociate cu mişcarea. ,n număr mare de cercetători au analizat activitatea musculară și  forțele de reacțiune la sol ("R/) în timpul mersului în timp ce momentele articulare energia segmentară forța de reacție articulară și distribuția plantară a  presiunii în timpul mersului au fost mai puțin studiate. 'in punct de vedere biomecanic piciorul este împărțit în picior posterior  picior mediu și picior anterior sau antepicior (fig.2.A0)

Fig.2.:0. egiunile biomecanice ale iciorului (adaptat după

NNN.footscan.com

ama mi6cărilor articulare 4n oziţie neutră

Iama normală de mişcări la nivelul coapsei include7 fle!ie la <20K e!tensie la 20K în plan sagital abducţie la D0K şi adducţie la 2?K în plan frontal rotaţie internă de D?K şi rotaţie e!ternă de D?K în plan transversal. u se schimbă gradul de rotaţie al coapsei asociat cu fle!ia şi e!tensia acesteia. Iama ideală a mişcărilor la nivelul genunchiului în plan sagital este reprezentată de o fle!ie de <5?K în poziţie complet e!tinsă: genunchiul fiind în poziţie neutră atunci c#nd este complet e!tins. &n mod normal nu e!istă o hipere!tensie sau mişcări în plan frontal. +oziţia genunchiului în plan frontal este adesea dictată de unghiul format între colul femural şi diafiza femurului.  u e!istă mişcări în plan transversal în cazul genunchiului complet e!tins:  pot e!ista mişcări de p#nă la D?K în plan transversal atunci c#nd genunchiul este fle!at la >0K. Iama normală de mişcări la nivelul gleznei este reprezentată de o fle!ie  plantară de D?K şi una dorsală de <0$20K. %rticulaţia gleznei este în poziţie neutră atunci c#nd piciorul este perpendicular pe gambă. &n mod normal e!istă o mişcare redusă în plan transversal şi frontal la nivelul articulaţiei gleznei abducţia piciorului fiind asociată cu dorsifle!ia şi adducţia cu fle!ia  plantară. 4imita inferioară a dorsifle!iei în articulaţia gleznei necesară în

locomoţia normală este de <0$20K. %!a de mişcare în articulaţia gleznei este reprezentată în fig.2.A<.

Fig.2.:1. A@a de mi6care 4n articulaţia gleznei (dupa Jruner şi Ohan 200>)

a) vedere superioară :  b) vedere posterioară :

a)

 b) Mişcarea în articulaţia subtalară este reprezentată de pronaţie şi supinaţie. +ronaţia constă în eversia dorsifle!ia şi abducţia piciorului. /upinaţia constă în inversia fle!ia plantară şi adducţia piciorului. &n timpul acestor mişcări călc#iul va suferi mişcări de inversie şi eversie. nversia călc#iului este reprezentată de mişcări de supinaţie şi pronaţie în articulaţia subtalară. nversia este de obicei de două ori mai mare dec#t eversiunea9eversia (inversia este de 20K faţă de eversia de <0K) ("ig.2.A2). a)

Fig 2.:2. A@e de mi6care 4n articulaţia subtalară (după

 b)

Jruner şi Ohan 200>)

c)

-edere laterală. ,nghiul de înclinaţie la apro!imativ ?0P fată de planul transvers -edere superioara. ,nghiul dintre a!a mişcării în articulaţia subtalară şi a!a longitudinală a piciorului este de apro!imativ
d)

%rticulaţia tarsiană mi8locie este formată din două articulaţii cea calcaneocuboidală şi cea talonaviculară. %rticulaţia tarsiană mi8locie are două

a!e de mişcare longitudinală şi oblică. %!a oblică permite o gamă largă de mişcări inclusiv dorsifle!ia şi abducţia (în pronaţie) şi fle!ia plantară şi adducţia (în supinaţie). +entru fiecare
Fig 2.:,. A@a oblică 6i longitudinală  4n articulaţia mediotarsiană (după

Jruner si Ohan 200>) a) vedere laterală  b) vedere superioară

a)

a) Fig.2.:+. Prima rază de mi6care

(dupa Jruner şi Ohan 200>) a) -edere superioară  b) -edere anterioară

b)

 b) Fig. 2.:,.

Bng>iul 6i baza de susţinere 4n timul mersului 6i alergării

Fig.2.:+.

,nghiul de mers este reprezentat de unghiul dintre bisectoarea longitudinală a distanţei dintre cele 2 picioare şi linia de progresie ("ig.2.A?). a)

b)

Fig. 2.:5. Bng>iul mi6cării este ung>iul dintre a) a@a longitudinală a iciorului 6i b) linia de rogresie. C) aza de susţinere este distanţa dintre marginile mediale ale călcielor (dupa

c)

Jruner şi Ohan 200>)

,nghiul normal este deplasat în abducţie la apro!imativ <0K faţă de linia de  progresie în timpul mersului. ,nghiul de mers reflectă poziţia coapsei şi tibiei în plan transversal. Jaza de spri8in este dată de distanţa dintre marginile mediale ale călc#ielor (fig. 2.A6 a).  baza normală de mers este de apro!imativ 2.?$5.0 cm. a)

 b)

Fig. 2.:". Bng>iul de mi6care < a) mers< b) alergare (dupa Jruner şi

Ohan 200>

Modificările unghiului normal de mers şi cele ale bazei sunt secundare unor  anomalii structurale sau în cele mai multe cazuri apar în compensaţie pentru unele patologii. 'e e!emplu o bază largă de mers este necesară pentru a spori stabilitatea. +e măsură ce creşte viteza în timpul mersului şi alergării unghiul şi baza mersului scad. &n timpul alergării unghiul de mers se apropie de zero contactul cu solul se produce pe linia de progresie. %cest lucru limitează deviaţia centrului de gravitaţie permiţ#nd astfel o locomoţie mai eficientă ("ig. 2.A6 b). 'acă este posibil medicul trebuie să observe pacientul alerg#nd. Idei c>eie

Dersul

'epinde de capacitatea membrelor inferioare de a efectua o secvență de m șțcări care asigura deplasarea corpului de$a lungul direcției dorite de înaintare men țin#nd în acelasi timp echilibrul și corpul într$o poziție dreaptă. 3ficacitate în stransă legatura cu mobilitatea articulațiilor si actiunea mușchilor Dersul normal Q consum optim de energie fizică și repartizarea efortului la diferite grupe musculare ceea ce înt#rzie apari ția oboselii. Dersul atologicQ influențează puternic modul de mers și îi scade eficiența. > &n timpul mersului sunt implicate multiple lanțuri cinetice •

•

> > >

>

8ase structuri rigide& de susținere Articulații ; asigura legatura dintre oase si realizarea mișcării Dusc>i mobilizează oasele 4n articulații sau stabilizează articulațiile.

+#nă in prezent nu e!ista o anatomie bine structurată a mersului.

Analiza biomecanica a mersului uman >

>

>

>

mersul B mișcare locomotorie ciclică care se realizează prin ducerea succesiva a unui picior înaintea celuilalt. *aracteristic mersului este spri8inul permanent al corpului pe sol fie pe un picior fie pe ambele  picioare. Mersul uman poate fi divizat în cicluri de mers definite ca perioada dintre contactul inițial al unui picior cu solul si următorul contact inițial al aceluiași picior cu solul. *iclul mersului este împărtit în mai multe faze sau subcicluri. +#nă în prezent nu e!istă un sistem universal acceptat care să specifice si să descrie unitar aceste faze. *ontactul iniţial începe din momentul c#nd piciorul anterior ia contact cu solul de obicei prin călc#i şi durează p#nă la momentul verticalei respectiv pana cand toata planta este plasată pe sol (stadiul initial al piciorului plat). "aza de răspuns la încarcare reprezintă perioada de inițiere a spri8inului bilateral. &n timpul acestei faze planta realizează contact integral cu solul și greutatea corpului este transferată integral pe membrul de spri8in. %ceasta constituie 20C din totalul ciclului de mers. +rima parte a susținerii unilaterale este denumită pozitia medie de spri8in. (20$50C din ciclul mersului). &n cadrul ei se distinge momentul verticalei membrului de spri8in.

>

>

>

>

>

&ncepe cand piciorul contralateral parăsește solul și se continuă în timp ce greutatea corpului este proiectată progresiv pe lungimea  plantei membrului de spri8in p#nă la nivelul antepiciorului. /e suprapune fazei de picior plat din clasificarea traditională. ,nii autori disting o faza de picior plat precoce9initial si picior plat tardiv9final. "aza spri8inului mediu se termină prin *aza sri!inului *inal  (50$ ?0C ciclul mersului) ce constituie a doua 8umătate a spri8inului unilateral. nclude ridicarea calc#iului piciorului de spri8in si se termina prin contactul cu solul al piciorului contralateral. n timpul acestei faze greutatea corpului se muta anterior fa ță de antepicior. Preendularea . /f#rşitul perioadei de susţinere unilaterală a corpului are ca obiectiv primordial generarea unei forţe de  propulsie. desprinderea de sol a piciorului urmează după momentul verticalei constituind at#t o fază de spri8in c#t şi de  propulsie a corpului înainte şi în sus. +ropulsia se realizează prin e!tensia şoldului genunchiului piciorului intrarea în acţiune a lanţului triplei e!tensii: urmată de uşoară fle!ie a şoldului şi genunchiului. Metatarsienele se e!tind in articulațiile ME". Erunchiul capul sunt verticale braţul homolateral este uşor  înapoia a!ului corpului celălalt braţ înaintea a!ului corpului. "aza de pre$balans reprezintă perioada finala de spri8in bilateral si ocupă ultimele <2 procente din faza de echilibru. (de la ?0 C la 62 C). ncepe atunci c#nd piciorul contralateral ia contact cu solul si se termină cu ridicarea degetelor piciorului homolateral de pe sol. n timpul acestei perioade membrul homolateral nu este incărcat si greutatea corpului este transferată pe membrul contralateral. Pendularea. Eerminarea spri8inului bilateral și inițierea pendularii este definită ca momentul în care toate segmentele piciorului denumit anterior de spri8in sunt în miscare față de sol. 3!ista 5 faze ce caracterizează perioada de pendulare respectiv *aza de endulare initială $60$>5C din ciclul mersului)& momentul (erticalei membrului oscilant (>5$A>C din ciclul mersului) și *aza de endulare *inală (A>$<00C din ciclul mersului).