Co je lidská biomechanika?

Lidská biomechanika jako přísná disciplína je relativně moderní fúzí dvou starověkých věd o fyziologii a inženýrství. Poptávka v biomechanice vždy existovala, od nejstarších lidí, kteří extrahovali kost ze zvířecího těla a úspěšně ji použili ke zvednutí těžkého kamene, pod nímž se hrabaly chutné hmyzí hlízy. Teprve v 70. letech 20. století se však s technologickým pokrokem v elektronickém měření a výpočtech staly hlavní mechanismy v chápání biologických systémů. Například lidský kolenní kloub je rutinně modelován jako mechanický pant nebo páka. Tento přístup k anatomii člověka se vztahuje na mnoho různých oborů mimo medicínu, včetně atletického výkonu a průmyslového designu.

Není to tak, že předchozí koleno fyziologů studujících strukturu a funkci částí těla nebylo lidské koleno analogizováno jako kloub. Strojírenství je praktická věda v jazyce matematiky. Když bylo možné přesně měřit mnoho částí kolena a jejich tolerance vůči mechanickým silám, bylo snadné propojit tato čísla do známých inženýrských rovnic, které definují fyzikální atributy kloubu nebo páky. Tato měření a výpočty, nazývané biometrie, se používají ke zlepšení protetik, jako jsou umělé kyčelní náhrady kloubů. Lidská biomechanika je pokus definovat nejen kostní kloub, ale celé lidské tělo - jeho strukturu, design a fungování - jako něco, co lze prostřednictvím počítačové simulace reprezentovat.

Primárním účelem biomechaniky, jak se týká lidského těla, bylo z velké části zlepšení zdraví. Příkladem je hodnocení kardiovaskulárního zdraví srdce pomocí měření průtoku krve a jejich aplikace na technické principy upravující dynamiku tekutin, fyzikální chování tekutin. Jednou z nejčastěji známých aplikací lidské biomechaniky je kineziologie, studium pohybu. To významně přispělo ke sportovnímu odvětví.

Inženýrský princip zvaný optimalizace určuje specifické hodnoty mechanického systému, jako je motorový motor, k dosažení určitého stavu, jako je účinnost nebo odolnost proti poruchám. S relevantními měřeními daného sportovce a modelem lidské biomechaniky běhu je podobně možné vypočítat jeho optimální formu, krok a další hodnoty pro šanci na světovém rekordu. Stejnými metodami by mohlo být prokázáno, že správná biomechanika pro konkrétní baseballový džbán diktuje jeho rychle se rozříznutý fastball by měl být hozen s větším ohybem a menším točivým momentem na kloubový loketní kloub. Technologie pro měření a analýzu jsou hnací silou moderního oboru biomechaniky člověka. Senzory jako akcelerometry pro měření rychlosti, vysokorychlostní trojrozměrné kamerové systémy zachycující pohyb a výkonné počítače schopné simulovat výkon velmi složitých systémů jsou příklady nástrojů umožňujících studium těla jako mechanického systému.