Laboratoř pro biomechaniku extrémních zátěží ****************************************************************************************** * LABORATOŘ PRO BIOMECHANIKU EXTRÉMNÍCH ZÁTĚŽÍ ****************************************************************************************** Univerzita Karlova , katedra anatomie a biomechaniky FTVS, Jose Martino 31,  Praha 6 – Vokovice Na podzim v roce 2001 vznikla myšlenka laboratoře Biomechaniky Extremních Zátěží (BEZ). Ka biomechaniky (A+B)  UK FTVS v Praze tak odstartovala novou etapu aktivního řešení chronick v badatelské oblasti biomechanického výzkumu a experimentálního zajištění postgraduální do v biomechanice na Universitě Karlově - vybudování  vlastního experimentálními pracoviště, kompatibilní s obdobnými v mozaice již vniklých na partnerských pracovištích UK, AVČR a ČV se s  projektem  laboratoře s potřebnými technologiemi pro základní i aplikovaný výzkum ve zatím „nepokrytých“ oblastech biomechaniky, tématicky vlastních Univerzitě Karlově a  FTVS měl také za cíl částečně zmírnit ztrátu ve vědecké produkci na obdobná zahraniční i tuzems pracoviště.   V průběhu následujících tří let (2001-2004)  studenti a pracovníci katedry A+B vynaložil volné úsilí a „nadpráci“ na vytvoření takovéhoto pracoviště. Do současné doby bylo odpraco a jeho realizaci přes  7500 pracovních hodin převážně vlastními členy katedry a doktorandy se ukázala spolupráce a suport partnerů z jiných fakult UK (zejména pražských LF) a spolup mimo-univerzitních pracovišť (Fakulta strojního inženýrství, Fakulta stavební a Fakulta do Fyziologický ústav a Ústav termomechaniky AV ČR). Od té doby běží práce v  „BEZu“ na plné LabBEZ se stala biomechanickou experimentální základnou doktorského studia v biomedicíně  V průběhu posledních let bylo v laboratoři řešeno více než 25  grantových úloh ( GAČR, MZd, MPO, MD, MŠMT, GAUK, FRVŠ), více než 40 dizertačních prací a desítky prací di je jasné, že se počáteční  investice vyplatila. Pracoviště labBEZ. MIKROBIOMECHANIKA - Detekce tvarových a reologických  Technologie: microtester + fluorescenční stereomikr záznamem. SPECIÁLNÍ DYNAMOMETRIE – detekce odezvy kraniální ob KINEMATIKA a DYNAMIKA – technologie QUALYSIS - 3D ki pohybových úloh  u osob se specifickými potřebami. Dřív než představíme  provoz LabBEZ podrobněji, pokusíme se zodpovědět stručně dvě otázky: 1. Co je to biomechanika? Biomechanika je vědní obor, který  se věnuje  živému (bios)  pohybu (mechanos), tedy mecha mechanickému chování živých  objektů (řasy, rostliny, hmyz, zvířata, člověk, atd.) a jeho různé rozlišovací úrovni - subcelulární, celulární, tkáňové, orgánové, organismus  až po a společenství. Má dlouhou historii. Prý to začalo v renesanční časech (Borelli vymyslel náz dal vklad do začátků, …), později v době „pozdních alchymistů“ se některým otázkám věnoval osobnosti jako Galileo, Hook, Newton a další. V industriální době a dnes se biomechanika z   na řešení typických otázek z oblasti biomechaniky člověka: mechanické charakteristiky ty člověka (lokomoce, manipulace…), etiologie traumat pohybového ústrojí a jejich terapie, um sport, ergonomie a problém kompensace pracovní zátěže, vztah člověk – stroj, tolerance org zátěž, atd. Současné trendy naznačují velmi intensivní bádání ve směrech tkáňové reologie, respirační mechaniky. 2. Co se myslí extremní zátěží ? Extremní zátěží  se myslí takový režim účinku mechanické zátěže, který je polarizován ve s  hyper. Našim objektem  zkoumání je  člověk, a to jak na úrovni celulární, tkáňové, tak ce   Hypokinetická zátěž se např. projevuje nedostatečnou mechanickou stimulací organismu poh člověka a jeho logistiky, tudíž i procesů na úrovni jiných orgánů, a jejich vnitřní komuni což vede k řadě negativních adaptačních procesů.  Hyperkinetická zátěž naopak vede k řadě procesů v organismu a v krajní formě ke vzniku traumat, až jeho destrukce.      Lab BEZ je  orientována na tématické okruhy z oblastí:   • sportinženýring a rehabilitační inženýrství (problém účinných ochranných pomůcek, nářadí náčiní, výzbroje a výstroje, adaptabilita a tolerance člověka  vůči extrémním zátěžím, b aspekty nezávislého života tělesně postižených, apod.) • zátěžová patobiomechanika (problém tolerance organizmu na mechanickou zátěž z hlediska t zátěž versus logistika organismu,  zátěž a  posttraumatické a degenerativní změny, inter – pomůcka, biokompatibilita, apod) • forenzní biomechanika (problém identifikace zátěžové historie typu mechanické zátěže, ri selhání systému člověk – stroj, dynamika interakce dopravních prostředků  a zátěžových d organismus člověka, aspekty prevence, aktivní i pasivní bezpečnosti apod). Významnou akt expertní a soudně znalecká posudková činnost.   • analýza a syntéza pohybu člověka (problém diagnostiky přirozeného a adaptovaného pohybu ontogenezi, zdraví a patologii, možnosti jeho ovlivnění, zvýšení výkonnosti a spolehlivo aspekty, apod.). · forenzní biomechanika (problém identifikace zátěžové historie typu mechanické zátěže, ri selhání systému člověk –           V jednom dislokovaném komplexu zde koexistují  provozy pro makro a mikrobiomecha ( mikroskopická analýza dynamiky zátěžových deformací  tkání, tkáňových komplexů, orgánů), analýzu, syntézu a zpracování obrazových dat, kloubní a svalovou reologii, komplexní 3D an speciální dynamometrii.           Personál laboratoře je zatím tvořen výhradně pedagogy katedry A+B v „nad-úvazkov   a interními doktorandy katedry A+B. Již nyní tento  interdisplinární 35 členný tým tvoří lékaři, matematici, biofyzici, fyzioterapeuti a tělovýchovní pedagogové. LabBEZ těsně spol laboratořemi ČVUT a 1. LF (FTP), 2. LF (Ústav Biofyziky,  termodynamickou laboratoří  ÚT A epileptologie FgU AVČR.  V rámci řešení některých společných  témat labBEZ spolupracuje  s  např. s Dept. of Biomec for Legal Medicine, Munich University  a dalšími. Pro nedostatek investičního suportu zvenčí (kromě grantových aktivit a expertně posudkové spolupráce labBEZ  s externími pracovišti podmíněna požadavkem spoluúčastí na krytí provoz řešení  dané úlohy. Přesto z vlastních prostředků kryje řešení  některých diplomových a di kateder FTVS: fyzioterapie, sportů v přírodě, technických a úpolových sportů, atletiky, gy mnohé z domácí fakulty napadne otázka: proč není ve výčtu vědecko výzkumných témat  výrazn sport, když biomechanika tuto aplikaci do r 1989  v Čechách  provozovala a ve světě je dál Doporučujeme se zeptat pana Hušáka a jeho „spolubojovníků“. Pochybujeme však, že odpovědí… této problematice věnujeme, jak je ve výčtu některých prací vidět. Řešení všech disertačních prací bylo součástí řešení  grantů, tedy finančně kryto z  grant Obsahově jsou laděny směrem do základního výzkumu (požadavek  na disertační práce) se zřet  Názvy náhodně vybraných  obhájených disertačních prací řešených na tomto pracovišti  to i - Měření viskoelasrtických vlastností měkkých tkání při spastickém syndromu (Šifta), - Vliv úchopu na přenos enviromentálních vibrací  proximální končetinou a jeho detekce (Me -  Simulace transportu mozkomíšního moku (Otáhal,J.), - Dynamika vybraných parametrů axiálního systému gravidních žen do jednoho roku po porodu - The Influence of Mechanical Vibrations  on the Shape  and Functional Stability of the He (Ravnik), - 3D konečně prvkový model  pánevního komplexu člověka  a numerická simulace silově – defo (Horáčková), - Axiální rotace obratlů ve vztahu  k tvarovým změnám páteře (Pallová), - Identifikace  reologických vlastností  meziobratlové ploténky in vitro in vitro metodou (Zemanová), - Počítačová animace a anatomicky realistický model ramenního kloubu (Štěpán) - Simulace transportu mozkomíšního moku (Štěpáník), - Hydrodynamika mozkomíšního moku v páteřním kanále (Kaczmarska), - Problém identifikace kontrakční strategie  svalu (Pánek), - 3D tvarová analýza struktur nohy pod zatížením (Tětková), - Biomechanické aspekty plavání jedinců s míšní lézí a možnosti jejich ovlivnění speciální pomůckami ( Podubecká ), - Kinematika a dynamika interakce koně a jezdce při skoku a jejich simulace ( Němeček ), - Hydrodynamická analýza a vizualizace proudění při obtékání okolí akrálních částí lidské ( Maršálek ), - Biomechanická optimalizace dynamiky oporové fáze při bipedální lokomoci člověka      ( Hojka – před obhajobou ), - …....atd           LabBEZ je postupně připravována na získání  statutu akreditovaného pracoviště pr expertní činnost v oblasti sportinženýringu a rehabilitačního inženýringu  pro region ČR a spolupráce s průmyslovou oblastí. To snad  pomůže v budoucnu  řešit její  lehkou finanční kredit mateřského pracoviště. Je to však úloha nelehká - takový běh v zarostlém, nepřehled terénu, plným chroští a pichláků s horizontem, který se sem tam zamlží, ale naštěstí opět nám palce! Nebo lépe: poběžte s námi! Prof. ing. Stanislav Otáhal,CSc. Předseda oborové rady biomechanika UK FTVS Praha Doc. dr. Karel Jelen,CSc. Vedoucí katedry anatomie a biomechaniky UK FTVS Praha