Ghostscript wrapper for D:\BBB-ARCH\ARCHIWUM-lata-78-71\MTS71_t9z1_4\mts71_t9z1.pdf M E C H AN I K A TEORETYCZNA 1  STOSOWANA 1, 9 (1971) NIEKTÓRE  WŁASNOŚ CI  BIOMECHANIZMOW  O  ZMIENNEJ  STRUKTURZE KAZIMIERZ  F I D E L U S ,  ADAM   M O R E C K I  (WARSZAWA) Opisano  niektóre  zagadnienia  zwią zane  ze  strukturą   i  statyką   napę dów  mię ś niowych koń czyn  górnych  i  dolnych  czł owieka  oraz  konia.  Z badano  kwestie  zależ noś ci  mię dzy klasą   i  funkcją   mię ś ni  a  rodzajem  i  rozmieszczeniem  stawów  w  koń czynie.  Wskazano na  pewne  prawidł owoś ci  ogólne,  które  należy  uwzglę dnić  przy  syntezie  biomechanizmow koń czynopodobnych. 1.  Wprowadzenie Koń czyna  górna  lub  dolna  czł owieka  rozpatrywana  na  gruncie  mechanicznej  teorii maszyn  jest  pewnym  zł oż onym  biomechanizmem.  Traktują c  poszczególne  koś ci  jako czł ony  sztywne,  a  stawy jako  pary  kinematyczne  okreś lonych  klas  otrzymujemy  dla koń- czyny  górnej  i  dolnej  czł owieka  oraz  przedniej  konia  schematy  strukturalne  przedsta- 2*V- 20 srm 3  |14 6 - V • 5*V 4xV 2«V Rys.  1.  Schematy  strukturalne  koń czyn:  a)  górnej  czł owieka,  b)  dolnej  czł owieka,  c)  przedniej  kon ia 74  K .  FlDELUS,  A.  MORECKI wionę   n a  rys.  la, b  i  c.  Stosują c  do  tych  schematów  wzór  strukturalny  mechanizmów przestrzennych  o postaci 5 (1)  w  =  6n- ^ ipi, 3 gdzie  n—liczba  czł onów  ruchomych,  p t —  liczba  par  kinematycznych  należ ą cych  do odpowiednich  pię ciu  klas  (i =   3, 4  i  5),  ł atwo  sprawdzić,  że  struktury  pokazane  na rys.  la  i  lb  posiadają   ruchliwość  w =   30,  a  struktura  na  rys.  lc  w =   9.  Ruchliwość prawie  wszystkich  innych  struktur  koń czyn  krę gowców  mieś ci  się   w  tym  przedziale. N apę dami  omawianych  biomechanizmów  są   mię ś nie  szkieletowe.  Posiadają   one  tę wł asność  iż  mogą   się   wył ą cznie  skracać.  Ich  wydł uż enie  może  nastą pić  przez  przył oż enie odpowiedniego  obcią ż enia  zewnę trznego  do  koń czyny  lub  dział anie  mię ś ni  antagoni- stycznych. Z  teoretycznego pun ktu  widzenia, do  obsł ugi omawianych  biomechanizmów należ ał oby zastosować  w  pierwszych  dwóch  przypadkach  (rys.  la  i  rys.  lb)  60  silników  mię ś niowych (po  dwa  n a  każ dy  stopień  swobody),  a  w trzecim przypadku  (rys.  lc)  18 takich  silników. Bliż sza  analiza  tego  zagadnienia  wskazuje,  że  rozkł ad napę dów  mię ś niowych jest znacznie bardziej  skomplikowany  i  dział a wedł ug innych  zasad  niż zwykle przyjmuje  się   w mecha- nizmach  technicznych. W  tej  pracy  zbadan o  bliż ej  zagadnienia  doboru  i  rozmieszczenia  napę dów  mię ś nio- wych  ograniczają c  się   do  zagadnień  typu  strukturalnego  a  czę ś ciowo  statycznego. Omawiane  struktury  są   przykł adami  struktur  o  okreś lonej  liczbie  czł onów, par  kine- matycznych  i  napę dów  mię ś niowych.  Jednak  przy  realizacji  róż nych  aktów  ruchowych biorą   udział   pewne  kombinacje  tych  parametrów,  co  powoduje,  że  są   realizowane  róż ne struktury,  a  wię c  zagadnienie  moż na  rozpatrywać  jako  należ ą ce  do  klasy  zmiennych struktur.  Typowa  zmienność  struktury  sprowadza  się   do  realizacji  ruchu  o  okreś lonej liczbie  stopn i  swobody  spoś ród  30, n p.  w =   1, 2, 3  lub  15, co  ma  miejsce  w  przypadkach un ierucham ian ia  chwytu  lub jednoczesnego  zginania,  pronacji  i  ruchu  chwytnego. 2.  P aram etry  strukturalne  napę dów  mię ś niowych  koń czyn Wprowadzimy  nastę pują ce  okreś lenia: —  ciktonem  mię ś niowym  bę dziemy  nazywali  tę   czę ść  mię ś nia,  jego  gł owę   lub  mię - sień,  którego  wł ókna są   tak usytuowane, że rozwijają   sił ę  w okreś lonym kierunku  (moment sił y wzglę dem  osi  stawu), —  klasą   mię ś nia  bę dziemy  nazywali  liczbę   równą   liczbie  stawów,  w  których  rozwija on  okreś lone  momenty  sił , —  liczbą  funkcji  mię ś nia  bę dziemy  nazywali  liczbę   skł adowych  momentów  sił   rozwi- janych  przez  mię sień  wzglę dem  osi  stawów, ponad którymi  przebiega. Oznaczenia  innych  param etrów  podano  w  pracy  [6].  Stosują c  te  oznaczenia,  na  pod- stawie  obszernych  studiów  anatomiczno- funkcjonalnych,  sporzą dzono  tablice  1,2  i  3. W  tych  tablicach  uję to  liczbowo  podawane  w  anatomii  werbalne  opisy  budowy  i  dzia- ł ania  tych  mię ś ni.  W  tablicy  1 podan o  strukturę   i  dział anie 66  aktonów  mię ś ni  obsł ugu- L.p. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 N azwa  m ię ś n ia 2 P oś ladkowy  ś redni  czę ść  przednia P oś ladkowy  ś redni  czę ść  tylna P oś ladkowy  mał y  czę ść  przednia Poś ladkowy  mał y  czę ść  tylna Czworoboczny  uda Bliź niaczy  górny Bliź niaczy  dolny Zasł onowy  zewnę trzny Zasł onowy  wewnę trzny Lę dź wiowo- udowy Biodrowy G ruszkowaty Łonowy Przywodziciel  mał y Przywodziciel  krótki Przywodziciel  dł ugi Przywodziciel  wieiki  czę ść  przedn ia Przywodziciel  wielki  czę ść  tylna Poś ladkowy  wielki  czę ść  dolna P oś ladkowy  wielki  czę ść  górna N apinacz pow.  szerok. Smukł y Krawiecki P ół bloniasty Pół ś cię gnisty Prosty  uda D wugł owy  uda  gł . dł uga D wugł owy  uda  gł .  krótka Obszerny  boczny Obszerny  poś rodkowy Obszerny  przyś rodkowy P odkolanowy Brzuchaty  ł ydki  gł . boczn a Brzuchaty  ł ydki  gł . przyś r. Pł aszczkowaty Strzał kowy  dł ugi Strzał kowy  krótki Piszczelowy  przedn i Piszczelowy  tylni P rostown ik  paluch a  dł ugi Zginacz paluch a  dł ugi P rost. palców  dł . i  strz. I I I Z gin.  palców  dł . i strz. I I I P rostown ik  paluch a  kró t ki P rostow.  palców  kró t ki  I I  palca P rostow.  palców  krótki  I I I palca P rostow.  palców  krótki  I V  palca Odwodziciel  paluch a Przywodziciel  paluch a  gł .  skoś na Przywodziciel  paluch a  gł . poprzecz. Z gin. palców  kró t ki  I I  palca Z gin.  palców  kró t ki  I I I palca Z gin. palców  kró t ki  IV  palca Z gin. palców  kró t ki  V  p alca Czworoboczny  podeszwy Odwodziciel  palca  V Zginacz  paluch a  kró t ki  gł . przyś r. Z ginacz  paluch a  krótki  gł . boczn a Z gin.  krótki  palca  V Przeciwstawiacz  palca  V G listowate  I I palca G listowate  I I I palca G listowate  IV  palca G listowate  V  palca M ię dzykostne  I I  palca G rzbietowe  I I palca G rzbietowe  I I I palca G rzbietowe  I V  palca M ię dzykostne  I I I palca Podeszwowe  IV  palca P odeszwowe  V  palca Liczba  zespoł ów  mię ś ni Liczba  mię ś ni  w  stop.  swob. Liczba  funkcji  obsł ug,  staw 1 I I I Biodrowy 2 IV Kolanowy 3 V ti io w o - D w y 1  G o le sk o k Z gi n . 3 P ro st . 4 P rz yw . 5 O d w o d ź. 6 P ro n . 7 S u p in . 8 +   +   + 4 - 4 - 4- 4-   4-   + 4-   +   4- +   +   4- 4- 4-   4- 4- 4-   4- 4- 4-   4- 4- 4-   4- 4 - 4 -   4- 4 - 4 -   + 4 - 4 - 4- 4 - 4 -   4- 4-   +   + +   4-   4- 4 - 4 -   4- 4 - 4 -   4- 4 - 4-   + 4 - 4-   4- 4-   4-   4- 4-   4 - 4- 4 - 4-   4- 4-   4 - 4 - 4-   + +   4- 4-   4 - 4 - 4 - 4-   4 - 4- 12 15 27 li !  9 27 80 5 2. 26 Z gi n . 9 P ro st . 10 P ro n . 11 S u p in . 12 4-   4- 4-   4- 4-   4- 4-   4- 4-   4- 4- 4-   4- 4-   4- 4- 4- 4- - 1-   4- 4-   4- 4-   4- 10 5 15 6 3 9 U Z gi n . 13 P ro st . 14 + + 4- 4- 4- + + + + + 4- 8 3 11 11 4 V ó 5  >• O  iSM  o ,8 M IZ)  P , P ro n . 15 S u p in . 16 + 4- 4" + 4- 4-   4- 4- 4-   + 4- + 4- 5 8 13 13 5 V ee cz n y w y P o p r st ę po Z gi n . 17 P ro st . 18 4- + + + 4- + 4- 4- 4- 4- + 4- 4- 4- + + 4- 4- 4- 12 7 19 19 6 IV Tablica  2 7 V 8 V Palec I Stę powo- ś ródstop. i •a '2 'tZl Z gi n . 19 P ro st . 20 P rz yw . 21 O d w o d ź. 22 4- + + 4-   4- 4-   4- 4- 4-   + 4-   + 5 2 7 3 2 5 12 Z gi n . 23 4- 4- 3 o. zy - :k o w y M ię d p al ie ; P ro st . 24 + + 2 5 5 Z gi n . 25 P ro st . 26 4- + 4- 1 1 2 2 .  Parametry  iniiś ni  i stawów koń czyny jórnej  czł owieka N umer  stawu,  klasa  stawu 9 I V 10 V 11 V Palec I I Ś ródstop. palcowy Mię dzypal. bliż. dal. 12 I V 13 V 14 V Palec I I I Ś ródstop. palcowy M ię dzypal. bliż. dal. N azwa  funkcji Z gi n . 27 P ro st . 28 P rz yw . 29 O d w o d ź. 30 + + 4- 4- + 4-   4- 4-   + 4-   4- 6 2 8 1 2 1 3 1 Z gi n . 31 P ro st . 32 4- 4- 4- 4- 4- + 3 3 6 5 Z gi n . 33 P ro st . 34 4- 4- 4- + 1 3 4 4 Z gi ń . 35 P ro st . 36 P rz yw . O d w o d ź. 37  38 - 4- 4- 4- 4- + 4-   4- 4-   4- 4-   4- 6 2 8 2 1 3 11 Z gi n . 39 P ro st . 40 4- 4- 4- 4- 4- 4- 3 3 6 6 Z gi n . 41 P ro st . 42 4- + 4- 4- 1 3 4 4 15 V w o - o p o w y S tę po ś ró d si 16 IV 17 V 18 V Palec I V Ś ródstop. palcowy Mię dzypal, bliż. dal. 19 V w o - o p o w y S tę po ś ró d st 20 IV 21 V 22 V P alec V Ś ródstop. palcowy M ię dzypal. bliż. dal. Z gi n . 43 P ro st . 44 4- + + + 4- 3 2 5 5 Z gi n . 45 P ro st . 4fi P rz yw . 47 4 i xl O 48 4- + 4- 4-   4- 4-   4- 4-   4- 4-   4- 4-   + 6 2 8 4 1 5 13 d 'EL N 49 P ro st . 50 4" 4~ + + + 3 6 6 Z gi n . 51 P ro st . 52 + 4- 4- 4- 1  |  3 4 4 c Eó N 53 P ro st . 54 4- + + 4- + + 4 2 6 S c Sj N 55 P ro st . 56 P rz yw . 57 O d w o d ź. 58 + + + 4-   4- 4-   + 4-   + 4-   4- 4-   + 4-   4- 4-   + 8 2 10 1" 4 7 c Eb - J 59 P ro st . 60  i + + + + + 3 3 6 S d 31 P ro st . 62 + + + + 1 3 4 X Liczba stawów 63 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 3 3 2 3 7 3 3 6 6 17 17 3 4 4 5 2 1 1 3 3 4 4 11 3 2 2 1 1 3 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 182 Liczba funkcii 64 3 3 3 3 3 3 3 3 3  • 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3  ' 3 5 5 5 4 4 4 6 2 1 1 1 2 4 4 2 3 7 4 3 7 6 17 17 3 4 4 5 3 2 1 3 3 5 5 13 4 3 3 2 2 4 4 4 4 2 2 2 2 2 2 2 269 Liczba Stop. swobody 65 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 5 5 4 4 4 5 2 1 1 1 2 4 4 2 3 7 3 3 6 6 17 17 3 4 4 5 3 2 1 3 3 5 5 13 4 3 3 2 2 4 4 4 4 2 2 2 2 2 2 2 265 Liczba funkcji przeciw- stawnych 66 1 1 1 1 4 L.p. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 0 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 rr) 33 34 3o • 17 38 39 41 42 43 4 4 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 N azwa mię ś nia (akton u) 2 P iersiowy  wię kszy  czę ść  brzuszna Piersiowy  wię kszy  czę ść  ż cbrowo- mostkowa Piersiowy  wię kszy czę ść  obojczykowa N ajszerszy  grzbietu  czę ść  piersiowa N ajszerszy  grzbietu  czę ść  ż ebrowo- lę dź wiowa N adgrzebieniowy P odgrzebieniowy Obł y  mniejszy Obł y wię kszy P odł opatkowy N aram ien n y  czę ść  przedn ia N aram ien n y  czę ść  boczn a N aram ien n y  czę ść  tyln a Kruczoram ien n y D wugł owy  ram ien ia  gł . dł uga D wugł owy  ram ien ia  gł . kró t ka Trójgł owy  ram ien ia  gł . dł uga Trójgł owy  ram ienia  gł . boczn a Trójgł owy  ramienia  gł .  przyś rodkowa R am ienn y R am ienno- prom ieruowy N awrotny- obły N a wro t ny- czwor ob ocz ny Odwracacz  przedram ien ia Z ginacz  n adgarstka  prom ieniowy P rostown ik  n adgarstka  prom ien iowy dł ugi P rostown ik  n adgarstka  prom ieniowy krótki Zginacz  n adgarstka  ł okciowy P rostownik  n adj P rostown ik palców wspólny Zginacz palców powierzchniowy ;arstka  ł okciowy II palca V I I IV V Z ginacz 1  TIT palców  \   palca J ~\ j Z ginacz  kciuka  dł ugi P rostown ik  kciuka  dł ugi P rostown ik  kciuka  kró t ki Odwodziciel  kciuka  dł ugi P rostown ik  palca  11 wł asny Prostownik  palca V wł asny Odwodziciel  kciuka  kró t ki Przywodziciel  kciuka Z ginacz  kciuka  krótki P rzeciwstawiacz  kciuka Odwodziciel  V  palca Z ginacz  V  palca  krótki Przeciwstawiacz  V palca G listowate u c o dł oniowe grzbietowe II III I V  palca V I I IV v  palca I  i I I I I 111 Ul  palca V Liczba  zespoł u mię ś ni Liczba  zespoł u  mię ś ni  obsł ugują cych staw Liczba  funkcji  obsł ug,  dany  stopień swobody 1 I I I Ramienny d N 3 i  P ro st . 4 P rz yw . 5 O d w o d ź. 6 S u p in . 7 P ro n . 8 +   +   +   + +   +   +   + - f-   - [-   4. ~f~  T"  + +   +   +   + +   +   + +   + +   +   + +   +   +   + +   +   + +   +   +   + - |_  Jf.  +   +   + +   +   +   + +   +   +   + +   +   + +   + 4-   + 10 10 13 6 6 12 57 20 19 18 2 V 1 i  Ł o k c 3 V ,1, |  Ł o kc p ro m '  Z gi n . 9 P ro st . 10 + + _j- + + + + + + + 11 7 18 1 S S u p in . 11 P ro n . 12 - 1— +   + 4. + 4 4 8 8 Tablica 1. Parametry mię ś ni stawovt  ko ń c zyny górnej czł owieka N umer  stawu,  klasa stawu 4 I V Promień. nadgarst. 5 V &  u Ś ro dr n ad gć 6 I V 7 V 8 V Palce  I N adgarst. ś ródrę czn. - ou M ię d; p al ic z 9 I V 10 V 11 V Palec  I I Ś ródrę czn. palcowy M ię dzypal. I II 12 i v  • 13 V 14 V P a le c I I I Ś r ó d r ę c z n o- p a lc o wy Mię dzypal. I I I N azwa  funkcji Z gi n . 13 P ro st . 14 P rz yw . 15 O d w o d ź. U +   + +   + +   4- - r  + Z gi n . 17 P ro st . 1? + + +  - i- X + + + + X x + + + + + + + +   + 13 10 3 7 33 23 1() + + + Z gi n . 19 1 20 O d w o d ź. 21 P rz yw . 22 x x 1 _l_ 13 0 23 23 4_  _|_ 4. +   + + +   + + 2 3 3 4 12 5 7 Z gi n . 23 P ro st . 24 + 4 2 6 6 Z gi n . 25 P ro st . 26 4. + 1 2 3 3 Z gi n . 27 P ro st . 28 O d w o d ź. 29 P rz yw . 30 + + +   + +   + +   + +   + 6 2 3 1 12 i i \ Z gi n . 31 P ro st . 32 + + t 2 6 8 8 Z gi n . 33 P ro st . 34 _ L + + - I- i 1 6 7 7 'Sb N 35 P ro st . 36 O d w o d ź. 37 P rz yw . 38 + + +   + +   + 5 1 2  1 9 € Z g in . 39 P ro st . 40 + + + 2 4 6 Z g in . 41 P ro st . 42 + + + 1 4 5 t \ 15 V N ad g ś ró dr̂ 16 I V 17 V 18 V Palec IV Ś ródrę czn. Palcowy M ię dzypal. I TI Z gi n . 43 o PM 44 + + + 2 1 3 _d N 45 P ro st . 46 4 o • a O 47 P rz yw . 48 + + + +   + +   + +   + 5 1 2 1 9 ć 3 Z gi n . 49 P ro st . 50 + + - t- + + 2 4 6 Z gi n . 51 P ro st . 52 + + + 1 4 5 5 19 V d N ad g ś ró dr< 20 I V 21 V 22 V P alec  V Ś ródrę czn. palcowy M ię dzypal. I 11 Z gi n . 53 P ro st . 54 T 4- 4. 5  |  4 9 9 Z gi n . 55 P ro st . 56 O d w o d ź. 57 P rz yw . 58 + + 4-   4- +   + +   + 6 2 2  I 2 12 i 4 Z gi n . 59 P ro st . 60 1 + 2 5 7 7 Z gi n . 61 P ro st . 62 4- 1 5 6 6 Klasa mię ś ni 63 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 2 1 1 2 2 1 1 4 3 3 3 6 "6* 7 7 4 5 6 6 5 5 6 6 5 5 4 3 5 3 2 2 i 4 2 1 3 3 3 3 3 3 'I 4 3 3 3 3 196 Liczba funkcji 64 4 4 3 3 4 3 2 3 4 3 4 5 4 4 5 4 3 1 1 3 2 1 5 4 4 4 4 6 6 7 7 4 5 6 6 5 5 6 6 6 7 5 5 5 7 3 2 3 5 3 1 4 4 4 4 4 4 A 5 4 4 4 4 264 Liczba stopn i swobody 65 3 3 3 3 3 2 2 3 3 3 3 3 3 3 5 4 3 i i 2 i 4 4 4 / i 6 7 7 4 5 6 6 5 5 6 6 6 7 5 5 5 7 3 2 2 1 5 3 1 4 4 4 4 4 4 4 5 4 4 4 4 252 Przcciwstaw- nosc funkcji 66 1 \ 1 1 j 2 1 1 12 Tablica  3.  P arametry  mię ś ni  i  stawów  koń czyny  przedniej  konia Lp. 1 2 3 4 5 6 7 8 g - 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Liczba .iczbć Liczba Nazwa mię ś ni (aktondw) Najszerszy grzbietu Obfy wię kszy Nadgrzebieniowy gf.przyś rodkowa Nadgrzebieniowy  gt boczna 3otigrzebieniowy Obfy  mniejszy Podtopatkowy Naramienny Ramiennogtowy Piersiowy  powierzchowny Piersiowy  głę boki Kruczoramienny Dwugfowy  ramienia Napinacz  powię zi podramienia Vapinacz  gf. długa Napinacz  gf.przyś rodkowa Napinacz  gf boczna Ramienny Nawracacz  obfy Zginacz  nadgarstka promień. Zginacz  palcowy powierzchn. Zginacz  nadgarstka fokciowy Zginacz  głę boki palcowy Prostownik  nadgarstka promień. Prostownik  palcowy wspólny Drostownik  nadgarstka fokciowy Prostownik  palcowy dodatkowy Odwodziciel  palca  I Mię dzykostny  ś rodkowy mię ś ni  wykonują cych  daną  funkcje funkcji  obsługują cych dany  staw funkcji  obsfug.dany stopień swob. 1 7 3 A S R 7 Nazwa stawu Ramienny CJ % pr om . na dg . ś ró dr. na dg . sr ód r. p al e . m ie dz y- • pa lc .1 m ię d zy- p a lc .l l Nazwa funkcji zg in . p ro st . 4 4 4 + 4 4 + 4 + 4 4 4 4 5  8 13 od w od ź, p rz yw . 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2  7 29 9 p ro n. su p in . 4 4 4 4 4 4 4 4  3 7 zg in . p ro st . 4 4 4 4 4 4 + 4 4 4 4 4 4 4 7  7 14 14 zg in . p ro st . 4 - ł- 4 + 4 4 4 4 4 6  3 9 9 zg in . p ro st . 4 4 4 4 4 + 4 4 5  3 8 8 zg in . p ro st . 4 + 4 4 + 3  2 5 5 zg in . p ro st . 4 4 4 + 2  2 4 4 zg iń . p ro st . 4 4 4 1  2 3 3 k m 1 1 1 1 i 1 1 1 1 1 •1 A 2 2 2 1 1 1 1 3 5 2 6 3 6 3 5 2 -1 k^- 17 k 2 = 5 k 3 = 3 k 4 = 0 k B = 2 k 6  = 2 58 S m 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 A 4 4 -I -I 1 1 3 S 2 6 3 6 3 S 2 1 3 ^ 7 $1 = 1 S 3 = 1 5 S4=* 3 S 5  =  Z S 6  =  2- 88 f m 3 2 2 2 2 2 3 -1 -1 3 2 2 2 2 3 1 1 1 1 3 5 2 e 3 6 3 S 2 1 R, =  7 F2  =11 F3 = 7 E, =0 f 5 = 2 f5 = 2 72 [75] 76 K .  F lD E LU S,  A .  M OREC KI ją cych  22 stawy  koń czyny  górnej  czł owieka; podano tam również klasy mię ś ni oraz  rodzaj i  liczbę   funkcji  rozwijanych  przez  nie w  stawach.  Takie  uję cie  pozwala  na bliż szą   analizę dział ania  napę dów  mię ś niowych  oraz  na  wycią gnię cie  pewnych  wniosków  o  prawidł o- woś ci  ich  rozmieszczenia.  W  analogiczny  sposób  postę pując  w  tablicach  2  i  3  uję to  pa- rametry  mię ś ni  obsł ugują cych  koń czynę   dolną   czł owieka i przednią   konia. N a podstawie  danych tablicy  1 sporzą dzono  wykres  pokazany  na  rys.  2,  który  ujmuje zależ ność  pomię dzy  liczbą   mię ś ni  a  okreś lonym  stawem.  N umerację   stawów  przyję to, podobnie  jak  w  anatomii, od  stawu  proksymalnego  (ramiennego) aż  do  dystalnego  sta- wu  pią tego  palca, tzn. w kolejnoś ci  zgodnej  z  numeracją   podaną   na rys.  1. 8  10  - 12  -M   - 16 Numer  stawu Rys.  2.  Liczba  mię ś ni  obsł ugują cych  poszczególne  stawy  koń czyny  górnej  czł owieka Biorą c  pod  irwagę ,  że  w  koń czynach  wystę p^ ĵą   pary  kinematyczne  (stawy)  o  klasach pią tej  (p$), czwartej  (p Ą )  i  trzeciej  (ps), liczba  ich  napę dów  mię ś niowych,  przez  analogię do  ukł adów  technicznych, powinna  wynosić  odpowiednio  2, 4 i  6 mię ś ni.  W koń czynach liczby  napę dów  mię ś niowych  są  jednak  wię ksze i mogą   być potraktowane jako  nadwyż ka w  porównaniu  do  rozwią zań  technicznych. N a  rys.  3a  i  3b  podano  nadwyż ki  napę dów mię ś niowych  wystę pują ce  w  stawach  o klasie J J 4  ips-   Jak  wynika  z tych przebiegów  mini- mum  nadwyż ek  mię ś niowych  (50%)  ma  miejsce  w  stawach  o  najmniejszej  amplitudzie i  niezależ noś ci  ruchu  oraz  przenoszonych  momentach sił . Maksimum  nadwyż ek  mię ś nio- wych  wystę puje  w  stawach  ł okciowym i  promieniowo- nadgarstkowym. N a  podstawie  danych tablicy  i  sporzą dzono diagram przedstawiony  na rys. 4.1)  N a tym diagramie  podan o  rozkł ad wskazują cy  na  to  jaka  liczba  mię ś ni  róż nych  klas  obsł uguje dany  staw.  N p . staw  n r 2 jest obsł ugiwany  przez mię ś nie wszystkich  siedmiu  klas  (1 do 7). Korzystają c  z  rys.  4  podano  rozkł ad  udział u  liczbowego  mię ś ni  róż nych  klas  przy- padają cych  na okreś loną   liczbę  stawów  (rys.  5). Jak wynika  z rys.  4 i 5 dominują   wyraź nie stawy, ponad  którymi  przebiegają   mię ś nie  należ ą ce  do klas  3, 4 i  5 (• —•  83%). W  celu  zbadania  wpł ywu  liczby  róż nych  funkcji  poszczególnych  mię ś ni  w  stawach sporzą dzono  diagramy  pokazane  na  rys.  6a, b  i  c,  odpowiednio  dla  koń czyny  górnej i  dolnej  czł owieka  oraz  przedniej  konia.  N a  tej  podstawie  opracowano  rozkł ady podane *) Autorzy  wyraż ają   podzię kowanie  P ani  Prof,  dr  Z OF II  MORECKIEJ  za  pomoc  przy  opracowywaniu niektórych  tablic  i wykresów. 2  3 7  8  10-W  13  - 14  - 15 N umer  stowu 17  - 16191  21  22 Rys.  3. N adwyż ka  aktonów przypadają ca  n a stawy:  a) klasy  czwartej  p t ,  b) klasy  pią tej  p s i  I  i  I  i  I  i  I  <  I  i  I  i  I  i  I  i  I  i  I  <   )  ». 0 2 A  6  8  10  12  14  16  - )8  20  22 Numer stawu Rys.  4.  Liczba  róż nych  klas  mię ś ni  obsł ugują cych  dany  staw koń czyny  górnej  czł owieka 2  3  4  5  6  7 L iczba róż nych  klas  mię ś ni Rys.  5.  Rozkł ady  liczby  róż nych klas  mię ś ni  przypadają cych  n a liczbę   stawów  koń czyny  górnej czł owieka 177] 78 K .  F lD F .LU S,  A .  M ORRCKI o  o o o o o o  o o o o 9  ? ?  ? ?  ? O p p O O  O O O O  O O O J  I  I  L 1 1 ) 1 f 2 r 2 4 6 a 10 11 1A 16 18 Numer stawu 2Z o  o o  o o  o o  o 1  Z  3 J  I  I  I  I Numer stawu Rys.  6.  D iagram y  liczb  róż nych  funkcji  aktonów  mię ś ni  w  zależ noś ci  od  numeru  stawu:  a)  dla  koń czyny górn ej  czł owieka,  b)  dla  koń czyny  dolnej  czł owieka,  c) dla  koń czyny  przedniej  konia na  rys.  7a, b  i  c.  Wskazują   one n a pewną   okreś loną   kierunkowość zmian tych rozkł adów wraz  ze  zmianą   funkcji  koń czyny.  W  przypadku  koń czyny  górnej  czł owieka, która jest przystosowana  do  wykonywania  najbardziej  wszechstronnych funkcji,  jak  n p. roboczych, bytowych,  obronnych itp. notuje  się  wystę powanie  zespoł ów mię ś ni o wszystkich  siedmiu funkcjach,  zjedn a  dominantą , tj. mię ś ni o trzech róż nych funkcjach, wzglę dem  osi  stawów, ponad  którymi one przebiegają   (rys. 7a). W  miarę   postę pują cej  specjalizacji  koń czyny,  tzn.  ograniczenia liczby  wykonywanych przez nią  aktów ruchowych, zauważa się  wyraź ną   zmianę  rozkł adu funkcji  mię ś ni (rys. 7b). N IEKTÓRE  WŁASNOŚ CI  BIOMECHANIZMÓW  O  ZMIENNEJ  STRU KTU RZE 79 Kierunek  zmian  wykazuje  tendencję   bardziej  równomiernego  rozkł adu  liczby  stawów obsł ugiwanych  przez  zespoł y  mię ś ni  o  róż nych  funkcjach,  W  koń czynie  dolnej  dominują stawy,  ponad  którymi  przebiegają   mię ś nie  o  pię ciu  róż nych  funkcjach.  D alej  idą cą   ten- dencję   notujemy  w  przypadku  koń czyny  przedniej  konia  (rys.  7c).  W  konsekwencji  po- - 10 8 i! 2 - - - 2 — 3 a Ą 5 ~n 6  7 2 i? ""to a -a —j E L iczba  róż nych  Funkcji L iczba  róż nych  Funkcji 2  3  4  5 Liczba  róż nych funkcji Rys.  7. Rozkł ady liczb  róż nych  funkcji  mię ś ni  przypadają cych  na  liczbę   stawów:  a) dla koń czyny  górnej, czł owieka,  b) dla koń czyny  dolnej  czł owieka,  c) dla koń czyny  przedniej  konia woduje  to  wystę powanie  bardziej  sprzę ż onych  ruchów  mię dzy  poszczególnymi  stawami w  koń czynie dolnej  czł owieka  i przedniej  konia. Inny  rodzaj  analizy  napę dów  mię ś niowych  omawianych  koń czyn  zaprezentowano w tablicach  4, 5 i  6. W  tablicach  4a  i 4b  podano rozkł ad  mię ś ni wedł ug klas  i funkcji  oraz klas  obsł ugiwanych  stawów  koń czyny  górnej.  Jak  wynika  z tablicy  4a  dla  stawów  obsł u- giwanych  przez  mię ś nie  o  wyż szych  klasach  wystę pują   pewne  prawidł owoś ci,  mianowicie ustala  się   okreś lony  zwią zek  mię dzy  liczbą   obsł ugiwanych  stawów  i  ich  klasą   o  postaci (2)  k,n=P4,+P5, gdzie  p 4   =  2  i  p s   —  1,2,  3, 4, 5.  Wydaje  się ,  że  m oż na  stą d  wycią gnąć  pewne  wnioski ogólne przy  konstrukcji  m anipulatorów koń czynopodobnych. P odobne  prawidł owoś ci  notuje  się   w  tablicy  4b.  P rzeprowadzona  analiza  koń czyny dolnej  czł owieka  i  przedniej  kon ia  wskazuje  również  na  wystę powanie  podobn ych zwią zków. D la koń czyny  dolnej  czł owieka  otrzymujemy (3) —  P4~ JrPs> gdzie  p 4  =   1, 4, 5 i p5  =   2, 3, 4, 5, 6 i  13. Przeprowadzona  analiza  koń czyny  przedniej  konia  prowadzi  do  nastę pują cych  spo- strzeż eń  (tablice  6a i  6b) (4)  k m = Ps , gdzie p s   =  1,2,  3, 4, 5 i 6. #   cc  f 2   O. ?  r-   r-   J  - -   -   M s  a 1   I  -   w  J  |   -   — S  *   —  a  - |   $ • ' 8   "i  <&  &  JS  s ?i  t !  lf)  &  J= • a  g  S  *   1   S ;  !  1   f  i  # I  s  i  •§  a  _  s  s • i  a-   - t,   -   s  -s  a  1 i  i   ̂ 4   t  * i  |   I  -   -   i  I  Ą—i—i l i f e "  ™  -   1  •   * 3    ̂ a"   ̂ & i  _  ̂ ...   f  ^ •a  1 C^  O_  l !  in  t o  t^, *S  S  Cł- CS  - tn • o  - a os  B 3 2 - 1  ™"  -o  at  r-   -g  a  a. as  —  i  — co [80] 2  a +  C\j  + c^ 10  m Q­  O. tn cn 8. in  P­+  _  T ­  f  ­  J 3  iB  o  g i  ^  B *ST  .§  •"  3  1  • S  g  >o  js  o. "o  B  3.  fc  •"  " H  > <  HflEjnoc,  OyHKtfUH  neKomopux  deycycmaenbix  Muią   Bedpa e  cnopmumibix  ynpaoicmuunx,  M o - CKBa 1959  (KaHfl.  / piccepT.). 4. H .  ELFTMAN ,  T he function  of  muscles in locomotion,  Am er.  J.  of  Physiol.,  (1939). 5. H .  STORCK,  Die  Anwendung der  Statik  auf  der  menschlichen  Bewegungsapparat,  Beilageheft  Zeitschrift fiir  Orthopadie, B.  81.  (1951). 6. K.  F ID ELU S, Biomechaniczne  parametiy  ukł adu ruchu  koń czyn  górnych czł owieka,  R ozprawa  habilita- cyjna  (w  druku). 7. F . PAU WELS,  Gesammelte Abhandlungen  zur funktionellen  Anatomie des Bewegungsappamtes, Berlin  1965. 88  K .  FlDELUS, A.  MORECKI P  e 3 io  M  e H EKOTOPLIE  CBOflCTBA  BH 0M EXAH H 3M 0B  IIEPEM EH H Oił   CTPyKTYPŁI cTpyKTypHO- t})yHKi(H0HajiŁHbM   aH anH 3 BepxH eii  H   raraaren  KOHeTOOCTeit  ^enoBeKa  H   n e - K o n e ^ n o c iH   jiom aflH .  H a  ocHOBe  crpyrcrypH bix  3aBHCHM0CTeii  yciaiiOBJieH a  no#BH>KHOCTb STH X «MexaiiH 3M0B»  H  HCCneflOBaiibi  i- iei