Biomechanics II

Abstract

The human body as a mechanical system. The muscle as an engine. Load analysis. Optimization of movements. Plasticity of muscle tissue. Mechanical properties of bone, cartilage, tendons, and ligaments and its biological response (plasticity) on mechanical load.

Objective

Das Ziel der Vorlesungen Biomechanik II ist die Studierenden zu befähigen: (a) in der Analyse menschlicher Bewegungen den Bewegungsapparat als ein mechanisches System zu betrachten, entsprechend den Gesetzten der Mechanik zu beschreiben und daraus Relationen zu einfachen Fragestellungen abzuleiten, (b) die kritische Beanspruchung einzelner Körperteile zu erkennen, richtig abzuschätzen und deren Folgen korrekt zu interpretieren, (c) Bewegungen aus energetischer Sicht zu beschreiben und bezüglich verschiedener Kriterien zu optimieren, (d) Biologische Antworten auf Be- und Entlastung der Gewebe (Plastizität) zu kennen.

Content

Die Biomechanik II befasst sich mit den mechanischen und plastischen Eigenschaften biologischer Gewebe. Sie baut auf der Vorlesung „Grundlagen der Biomechanik“, und den Vorlesungen der Biomechanik I auf. Die Biomechanik II umfasst 4 Wochenstunden Vorlesung (am Montag von 13:00 bis 17:00) und 2 Wochenstunden Übungen (am Dienstag von 08:00 – 10:00). Die 4 Wochenstunden Vorlesung werden auf 2 aufeinander abgestimmte, jedoch unanhängige Vorlesungsblöcke aufgeteilt. Der eine Block (von 13:00 – 15:00) behandelt die mechanischen Eigenschaften des aktiven Bewegungsapparates. Dazu gehören die Abschnitte: der Muskel als Motor, der menschliche Bewegungsapparat als mechanisches System, allgemeine Betrachtungen zur inversen Dynamik (Lemmas der Belastungsanalyse) und konkrete Berechnungen der Belastung im Oberen Sprunggelenk sowie im Kniegelenk beim Gehen, allgemeine Betrachtungen zu optimalen Bewegungen sowie plastische Eigenschaften der Muskulatur bedingt durch Interventionen wie Ruhigstellung, Training, Rehabilitation, elektrische Stimulation, Aufenthalt in der -Gravität. Der zweite Block (von 15:00 – 17:00) betrachtet die passiven Strukturen des menschlichen Bewegungsapparates, insbesondere die Knochen, den Knorpel und das Bindegewebe (Sehnen und Bänder) als deformierbare Körper (Kontinuumsmechanik). Dabei wird die Antwort (Plastizität) auf Belastungen (z.B. Training) und Entlastung (Querschnittlähmung, Schwerelosigkeit) der verschiedenen Gewebe besprochen.

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