Posturografie

Z Wikiverzity

Posturografie je vyšetření funkce rovnovážného ústrojí.

[editovat] Základní pojmy

Při vyšetřování funkce na stabilometrické plošině jsou důležité následující pojmy:

Těžiště (COM = Centre of Mass) je pojem, běžně známý z fyziky, jako bod, ve kterém si můžeme představit soustředěnu veškerou tíhu tělesa. Tělese, upevněné pouze v tomto bodě jako na čepu, se nachází v rovnovážné poloze volné. Vedeme-li těžištěm svislici a čep umístíme na ní v místě nad těžištěm, pak těleso na něm upevněné se nachází v rovnovážné poloze stabilní: po vychýlení z této polohy se těleso opět vlivem gravitace vrací zpět do rovnovážné polohy (např. cvičenec, visící volně na hrazdě). Pokud se čep nachází pod těžištěm, potom se jedná o polohu labilní (vratkou), kdy libovolně malá výchylka tělesa je působením gravitace zesilována a dochází de facto k pádu tělesa. Tímto jednoduchým modelem bychom si mohli přiblížit situaci stojícího člověka při absenci dalších, rovnovážných mechanismů.

Vertikální projekce COM směrem na podložku (tj. průsečík svislice s podložkou) se nazývá COG (Centre of Gravity). V labilně rovnovážném stavu se tento bod nachází na stejném místě jako COP (Centre of Pressure), ve kterém působí reakce podložky proti tíze těla. Podle Newtonova zákona akce a reakce jsou v tomto případě obě síly (tíhová a reakční) vyjádřeny dvěma vektory stejné absolutní velikosti, ale opačných směrů, ležících v jedné přímce.

Pokud dojde k vychýlení tělesa z této labilní rovnovážné polohy, pak se svislý průmět tíhového vektoru COG vzdálí od COP, oba vektory se stanou mimoběžnými a vytvoří dvojici protisměrných sil, vzdálenost jejichž vektorů (tj. vzdálenost COG a COP) vytvoří kroutící moment o velikosti

M = G . d

kde M je velikost momentu [Nm], G je tíha tělesa [N] a d je distance mezi COP a COG [m].

M je tedy tíhový moment, který se snaží povalit těleso, opřené pouze v jednom bodě COP v případě, že COG je vychýlen. K povalení ovšem nedojde okamžitě, neboť okamžitému povalení brání setrvačné síly, přesněji moment setrvačnost I [kg.m^2] tělesa, otáčejícího se kolem bodu COP. Analogicky se Newtonovou pohybovou rovnicí translačního pohybu u rotačního pohybu platí:

M = I . alpha

kde alpha [rad.s^-2] je otáčivé zrychlení, které otáčivý moment M tělesu o momentu setrvačnosti I udílí.

Pokud bychom takto modelovali případ rigidního tělesa, upevněného čepem k podložce, pak by v průběhu času docházelo k neustálému zvětšování distance d, tím ke zvětšování momentu M a tím i ke stále rostoucímu otáčivému zrychlení aplha, což by ve svém důsledku nutně vedlo k pádu tělesa na podložku.

Aby se zabránilo pádu stojícího člověka, působí při stoji mechanismy, které neustále aktivně přemisťují bod COP v okolí bodu COG, takže výsledný moment M neustále mění svou velikiost i směr; zvyšující se otáčivé zrychlení je vzápětí vyrovnávano přesunem COP tak, že výsledný moment se snaží působit proti tomuto zrychlení a tím zabránit pádu. Ke konečnému vyrovnání ovšem nikdy staticky nemůže dojít a tak výsledkem těchto rovnovážných mechanismů jsou mírné oscilace celého tělesa kolem rovnovážné polohy.

[editovat] Reference

WINTER, D A. Human balance and posture control during standing and walking. Gait & posture, December 1995, Vol. 3, s. 193–214. (anglicky)