Bazele fizice ale mecanoterapiei

Bazele fizice ale mecanoterapiei

Fizica medicala studiaza si aplica legile fizicii in biologie si medicina. Legile fizicii sunt legi obiective si generale pe care omul nu le poate modifica, dar pe care le poate folosii in avantajul sau. Aceasta este ratiunea pentru care voi prezenta in continuare cele mai importante notiuni si legi fizice care guverneaza miscarea si implicit domeniul nostru de studiu - mecanoterapia.

I.            Marimi fundamentale. Marimi derivate.

Marimi fundamentale O marime fundamentala este o marime fizica ce nu poate fi definita in raport cu alta marime. In mecanica exista trei marimi fundamentale:

Spatiul - reflecta o forma fundamentala si obiectiva de existenta a materiei, ce carecterizeaza pozitia corpurilor si intinderea lor

Timpul - o forma obiectiva fundamnetala de existenta a materiei ce caracterizeaza durata si succesiunea fenomenelor si a proceselor materiale

• Masa - reflecta proprietatile generale si obiective de inertie si gravitatie ale materiei

Marimi derivate. O marime derivata este o marime fizica ce se poate obtine indirect prin cunoasterea marimii fundamentale. Evident o astfel de marime poate fi masurata si in mod direct cu ajutorul unor aparate de masura, de exemplu : forta se poate masura direct cu ajutorul dinamometrului.

Marimile fizice pot fi:

Scalare - care se caracterizeaza doar prin valoare (modul) si unitate de masura de exemplu : masa,cantitatea de substanta, etc.

Vectoriale - care pe langa valoare si unitate de masura sunt caracterizate si de o directie, sens si punct de aplicatie. Exemple : forta, intensitatea campului electric, intensitatea campului magnetic. Reprezentarea acestora se face printr-un segment de dreapta a carei lungime este proportionala cu modulul marimii pe care o reprezinta.

II.         Bazele fizice ale mecanicii

Mecanica este stiinta care studiaza miscarea mecanica, definta ca fiind modificarea relativa a pozitiei unui corp sau a unei parti a acestuia in raport cu alt corp, considerat ca rper ( sau in raport cu un sistem de referinta ). Din punctul de vedere al aspectului fenomenului studiat putem impartii mecanica in urmatoarele trei capitole : cinematica, dinamica, statica.

Cinematica - este partea mecanicii care prezinta si discuta metodele matematice

folosite pentru descrierea miscarii, prin miscare intelegand modificarea continua a pozitiei partilor unui corp.

Tipuri de miscari :

Miscarea rectilinie (MR) - este cel mai simplu mod de miscare si reprezinta miscarea mobilului in lungul unei drepte (mobilul = un corp punctiform a carui masa nu ne intereseaza ).

Miscarea variata - mobilul parcurge spatii neegale in intervale de timp egale. Cea mai simpla miscare de acest tip este miscarea rectilinie uniform variata.

Miscarea circulara uniforma - este acea miscare a carei traiectorie este un cerc. In cazul in care mobilul strabate arcuri egale de cerc in intervale de timp egale, atunci miscarea este circulara uniforma.

Dinamica - studiaza miscarea legata de cauzele cere o produc si anume fortele.

Fizicianul englez Newton in lucrarea ,,Principiile matematice ale filozofiei naturale" a stabilit o serie de legi pentru notiunile de : masa, gravitatie, acceleratie, care stau la baza recuperarii chiar daca importanta lor nu este consientizata imediat in timpul tratamentului.

Prima lege de miscare - principiul inertiei

Orice corp isi mentine pe baza propriei mase, starea de repaus sau de miscare rectilinie uniforma numita inertie, atata timp cat asupra sa nu actioneaza o forta care sa-i modifice aceasta stare.

Inertia unui corp este direct proportionala cu masa lui, cu cat este mai mare masa cu atat creste inertia dar si forta care va modifica aceasta stare. De multe ori in recuperare putem aplica acest principiu. Astfel muschii cu forta scazuta desii se pot contracta, nu pot invinge inertia membrului asupra caruia actioneaza.

In acest caz kinetoterapeutul va fi nevoit sa initieze miscarea si sa determine muschiul slab sa o mentina. Odata ce miscarea a fost initiata, pacientul va putea nu numai sa o mentina, aplicand in continuare o forta, pe directia miscarii realizate, ci va fi capabil sa o opreasca, prin contractia muschiului antagonist sau incetarea contractiei grupului muscular agonist.

Forta este cauza modificarii starii de repaus sau miscarea unui corp. Dupa efectele induse fortele sunt : statice si dinamice.

Actiunea statica : daca o forta exercita asupra unui corp o apasare sau o tractiune, corpul isi modifica forma sau volumul. Aceasta modificare se numeste deformatie.

Actiunea dinamica : daca o forta actionaza asupra unui corp care se misca liber aceasta va imprima corpului o acceleratie.

In functie de originea lor, se deosebesc mai multe tipuri de forte. Cele mai importante sunt : gravitatia, fortele musculare, de frecare, electrice etc.

Fortele sunt marimi vectoriale caracterizate prin marime, directie, sens, punct de aplicare.

Modificarile oricarei dintre aceste caracteristici se vor repercuta asupra efectelor fortei. Reprezentarea vectoriala permite explicarea actiunii unor forte diferite.

Prin calcule vectoriale, aplicand regula paralelogramului, se poate afla suma acestor forte.

Regula paralelogramului presupune obtinerea rezultantei prin trasarea de paralele prin varful vectorilor F₁ si F₂ iar diagonala, ce trece prin originea comuna a vectorilor dati, reprezinta rezultanta R. Modulul rezultantei R se calculeaza cu ajutorul teoremei lui Pitagora generalizata :

R₂= F₁² + F₂² + 2F₁F₂cosα

Fig. 1. Regula paralelogramului

Paralelogramul fortelor stabileste : cand doua forte actioneaza asupra unui corp in acelasi timp din doua unghiuri diferite, corpul se va misca pe o directie, care va fi diagonala paralelogramului, trasata din punctul de aplicare al fortelor.

In kinetologia medicala intalnim urmatoarele situatii (Fig 2) :

daca asupra unui corp actioneaza o singura forta, miscarea se va produce in sensul fortei (fig 2.a) . de exemplu, un grup muscular poate produce miscare in sensul contractiei suficient de puternice.

daca asupra unui corp actioneaza pe aceeasi directie doua forte in acelas sens, intr-un punct comun, acestea vor fi echivalente cu o forta unica, egala cu suma marimilor fortelor individuale (fig 2.b)

daca asupra unui corp actioneaza doua forte diferite pe aceeasi directie, dar in sensuri diferite, se va produce miscare in sensul fortei mai puternice (fig 2.c)

daca asupra unui corp actioneaza doua forte egale, pe aceeasi directie dar in sensuri opuse, va rezulta o stare de echilibru (fig 2.d).

Fig. 2. Schema actiunii fortelor

A doua lege de miscare a lui Newton - legea acceleratiei

Cand o forta actioneaza asupra unui corp, pe directia si in sensul miscarii acestuia apare acceleratia (a), direct proportionala cu forta (F) si invers proportionala cu masa (m);

a = F/m => F = ma

Producand o deplasare, forta F efectueaza un lucru mecanic.

Daca pe directia de miscare se aplica o forta egala si de sens contrar cu forta care a produs miscarea, corpul se opreste, cu alte cuvinte se produce deceleratia.

In procesul de recuperare, aceasta situatie apare frecvent, miscarea unui segment articular fiind oprita de durerea sau contractura muschilor antagonisti, precum si de deficitul fortei muschilor agonisti, care nu pot efectua miscarea in amplitudine maxima.

Prin efectuarea unui lucru mecanic, un corp in miscare cu o anumita viteza isi modifica starea mecanica. Fiecarei stari mecanice ii corespunde o anumita energie cinetica.

Impulsul (p) este cantitatea totala de energie cinetica pe care o poseda un corp in miscare si se exprima ca produsul dintre masa si viteza (p = mv)

Odata initiata de kinetoterapeut, miscarea poate fi continuata de pacient, datorita impulsului dat, dupa care viteza de executie scade, efortul pacientului creste, facand necesara reinterventia kinetoterapeutului.

O mare importanta o are ritmul de executie al miscarilor, pe baza caruia efortul poate fi gradat, prin masurarea in timp a numarului de repetitii. Astfel, se poate sesiza aparitia starii de oboseala.

Cand numarul de repetitii pe unitatea de timp creste, cu efectuarea corecta a exercitiului, efortul poate fi marit.

A treia lege de miscare a lui Newton - principiul actiunii reciproce sau al actiunii si reactiunii.

Daca un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta, numita de actiune, cel de-al doilea corp, actioneaza asupra primului cu o alta forta, de aceeasi valoare, pe aceeasi directie, dar in sens opus, numita reactiune.

Aplicatiile acestei legi, in mentinerea ortostatismului, sunt evidente: forta de actiune este exercitata prin suprafata plantara si apasa de sus in jos.

Suprafata pe care se sprijina piciorul (sol, podea etc), prezinta o forta de reactiune egala ca marime, pe aceeasi directie, dar cu sens invers fortei de actiune.

Cand sprijinul se realizeaza pe toata suprafata plantara cele doua forte au directie verticala (fig. 3 a), in timp ce in anumite faze ale mersului - atacul cu talonul (fig. 3 b) sau sprijin pe antepicior (fig. 3 c), valorile fortelor reactiva si activa sunt mai mari, deoarece directia lor este oblica.

In recuperare, legea se regaseste in exercitii cu suspensie elastica realizata prin resorturi.

Daca suspendam un membru de un resort, acesta se va alungi, pana cand forta sa elastica, exercitata in sus, va deveni egala cu greutatea membrului suspendat. Astfel, se va obtine relaxarea membrului suspendat.

Se poate realiza si situatia cinetica de vibratie a resortului, care poate fi folosita in stimularea proprioceptiva neuromotorie.

Fig. 3. - Principiul actiunii si reactiunii

Utilizarea resorturilor in exercitii de suspensie a fost introdusa de Guthrie Smith sub numele de 'spring therapy'.

Forta elastica este forta ce apare intr-un corp care se deformeaza; ea se opune deformarii si este direct proportionala cu gradul de deformare.

Resorturile se folosesc frecvent in recuperare si pot fi dispuse in serie sau in paralel.

In cazul dispunerii in serie, constanta de elasticitate se imparte la numarul resorturilor, solicitand o forta musculara mai mica, de aceea la aceasta posibilitate apelam in cazul muschilor cu forta scazuta.

Cand resorturile sunt dispuse in paralel, constanta de elasticitate se inmulteste cu numarul resorturilor, ceea ce solicita o forta musculara mai mare. Ca urmare, resorturile dispuse in paralel se utilizeaza pentru cresterea fortei musculare.