БИОМЕХАНИКА

БИОМЕХАНИКА (от био... и механика), раздел биофизики, изучающий меха-нич. свойства живых тканей, органов и организма в целом, а также происходящие в них механич. явления. Термином "Б." ранее также наз. отрасль эмбриологии - механику развития, чаще называемую экспериментальной эмбриологией. Обычно термин "Б." применяют к учению о движениях человека и животных. Однако в сер. 20 в. границы исследований по Б. расширились: Б. дыхательного аппарата (см. Дыхание) изучает его эластич. и неэластич. сопротивление, кинематику (т. е. геометрич. характеристику движения) и динамику дыхат. движений, а также др. стороны деятельности дыхат. аппарата в целом и его частей (лёгких, грудной клетки); Б. кровообращения изучает упругие свойства сосудов и сердца, гидравлич. сопротивление сосудов току крови, распространение упругих колебаний по сосудистой стенке, движение крови, работу сердца и др. (см. Гемодинамика); Б. движений, основываясь на данных анатомии и теоретич. механики, исследует структуру органов движения, характер приложения мышечных сил, вызывающих движения в суставах, кинематику сочленений, распределение массы тела по его звеньям, закономерности движения этих звеньев и тела в целом, определяет характер, направление и значение действующих сил. Биомеханич. характеристика движения составляется на основе данных структурного, кинематич. и динамич. анализа. При структурном анализе определяют кол-во степеней свободы кинематич. цепей тела, их характер (открытые, замкнутые); кинематич. анализ даёт характеристику движения (траектории, скорости и ускорения); динамический - выявляет картину взаимодействия внутр. и внеш. сил. Чаще всего задача биомеханич. исследования сводится к определению картины действующих сил по кинематич. характеристикам движения. Это позволяет оценить экономичность движения, степень использования как внеш., так и мышечных сил и судить о механизмах координации и регуляции движений. В этой части Б. тесно соприкасается с физиологией движений. Др. задача биомеханич. исследования - изучение отд. положений тела (стояние, сидение и др.). При этом определяют значения статич. моментов, положение общего центра тяжести тела по отношению к опоре, степень устойчивости тела в данном положении, т. е., по существу, устанавливают и характер взаимодействия внутр. и внеш. сил. Решение таких задач также связано с физиологией, с учением о положении и равновесии тела в пространстве.

В исследованиях по Б. используются разнообразные методы регистрации перемещений, скоростей, ускорений изучаемых движений. Наиболее употребительны оптич. методы: ускоренная киносъёмка, циклография, кимоциклография и др. С их помощью определяют пространств, перемещения тела, перемещения его звеньев друг относительно друга, рассчитывают линейные и угловые скорости и ускорения, действующие силы. Используются в Б. также методы электрич. регистрации механич. величин с помощью механотронов, датчиков угловых перемещений, опорных динамографов.

История Б. Начало исследованиям по Б. было положено итал. учёным Леонардо да Винчи, изучавшим движения человека с позиций анатомии и механики. Значит, влияние на развитие Б. оказал итал. натуралист Дж. Борелли, к-рый рассматривал организм как машину и стремился объяснить дыхание, движение крови и работу мышц с позиций механики. В книге "О движении животных" (1680-81) он даёт механич. анализ движений звеньев тела человека и животных при ходьбе, беге, плавании. Экспериментальное изучение ходьбы человека осуществили нем. учёные Э. и В. Веберы (1836), В. Брауне и О. Фишер (1895), франц. учёный Э. Марей (1894), амер.-У. О. Фенн (1935), X. Элфтмен (1938). Изучению механики живых тканей посвящены работы амер. учёных Ф. Г. Эванса (1957), Г. Фроста (1964); Б. дыхания исследовал амер. учёный Дж. Л. Клеменс (1965), гемодинамику изучали его соотечественники Г. М. Тейлор (1953), Э. О. Эттингер (1964). Развитие Б. в России связано с работами по теоретич. анатомии П. Ф. Лесгафта (1905) и книгой И. М. Сеченова "Очерк рабочих движений человека" (1901), содержащей сводку важнейших биомеханич. характеристик движений человека. Исследования по Б. носили вначале прикладной характер и были направлены на рационализацию рабочего места, рабочей позы, формы инструмента, приёмов работы. Они базировались на методике циклографии и циклограмметрии. Детальные исследования локомоций человека были осуществлены Н. А. Бернштейном и его сотрудниками. Проведён биодина-мич. анализ ходьбы здоровых людей, её эволюции у детей и стариков, а также бега, прыжков, марша.

Практич. значение. Исследования в области Б. представляют существенный интерес для разных областей знаний: физиологии труда и спорта, воен. и клинич. медицины, в т. ч. неврологии, ортопедии, травматологии, протезирования. Так, изучение Б. физич. упражнений и спортивных движений способствует раскрытию основ мастерства и разработке научно обоснованной системы тренировки. Изучение рабочих движений человека даёт возможность оценить экономичность того или иного варианта движений и совершенствовать их структуру. Изучение прочности костей, суставов, связок, упруговязких свойств мышц и др. тканей важно для травматологии и ортопедии, для понимания механизмов действия повреждающих факторов и предупреждения травм.

Значит, интерес представляет Б. для протезирования, являясь основой конструирования протезно-ортопедич. изделий. Мн. характеристики опорно-двигат. аппарата используются при проектировании др. технич. систем (см. Бионика).

Так, данные о структуре и механизмах управления -"живыми кинематич. цепями" со мн. степенями свободы (напр., рука, начиная от ключично-лопаточного сочленения, имеет 33 степени свободы, что обеспечивает возможность чрезвычайно разнообразных движений и поворотов) применяются при создании автоматов-манипуляторов и роботов, используемых в различных областях техники.

Ряд биомеханич. показателей состояния кровообращения (см. Баллистокардиография, Динамокардиография) и дыхания учитывают при диагностике и определении показаний к операциям на сердце и лёгких. Исследования Б. дыхания и кровообращения использованы при создании аппарата "сердце - лёгкие".

Лит.: Сеченов И. М., Очерк рабочих движений человека, М., 1901; Лесгаф т П. Ф., Основы теоретической анатомии, 2 изд., ч. 1, СПБ, 1905; Б е р н-ш т е и н Н. А., Общая биомеханика, М., 1926 (имеется библ.); Исследования по биодинамике локомоций, под ред. Н. А. Бернштейна, М.- Л., 1935; Исследования по биодинамике ходьбы, бега, прыжка, под ред. Н. А. Бернштейна, М., 1940; Николаев Л. П., Руководство по биомеханике в применении к ортопедии, травматологии и протезированию, [ч. 1-2], К., 1947-50; Лёгкие. Клиническая физиология и функциональные пробы, пер. с англ., М., 1961; Weber W., Weber Ed., Mechanik der menschlichen Gehwerkzeuge, Gott., 1836; Pulsatile blood flow, ed. E. O. Attinger, N. Y., 1964; Burton A. C., Physiology and biophysics of the circulation, Chi., 1965; Frost Н. М., An introduction to biomechanics, Springfield (111.), 1967. В. С. Гурфинкелъ.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

БИОМЕХАНИКА

Синонимы слова "БИОМЕХАНИКА":

Смотреть что такое БИОМЕХАНИКА в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: