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). Katedra anatomie a biomechaniky (A+B)  UK FTVS v Praze tak odstartovala novou etapu aktivního řešení chronicky nedobrého stavu v badatelské oblasti biomechanického výzkumu a experimentálního zajištění postgraduální doktorandské výuky v biomechanice na Universitě Karlově - vybudování  vlastního experimentálními pracoviště, které by bylo kompatibilní s obdobnými v mozaice již vniklých na partnerských pracovištích UK, AVČR a ČVUT.  Počítalo se s  projektem  laboratoře s potřebnými technologiemi pro základní i aplikovaný výzkum ve vybraných, zatím „nepokrytých“ oblastech biomechaniky, tématicky vlastních Univerzitě Karlově a  FTVS. Tento projekt měl také za cíl částečně zmírnit ztrátu ve vědecké produkci na obdobná zahraniční i tuzemská univerzitní pracoviště.


  V průběhu následujících tří let (2001-2004)  studenti a pracovníci katedry A+B vynaložili téměř veškeré volné úsilí a „nadpráci“ na vytvoření takovéhoto pracoviště. Do současné doby bylo odpracováno na projektu a jeho realizaci přes  7500 pracovních hodin převážně vlastními členy katedry a doktorandy.  Velmi účinnou se ukázala spolupráce a suport partnerů z jiných fakult UK (zejména pražských LF) a spolupracujících mimo-univerzitních pracovišť (Fakulta strojního inženýrství, Fakulta stavební a Fakulta dopravní ČVUT, Fyziologický ústav a Ústav termomechaniky AV ČR). Od té doby běží práce v  „BEZu“ na plné obrátky.


LabBEZ se stala biomechanickou experimentální základnou doktorského studia v biomedicíně na UK (DSBM UK).


 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 diplomových.   Dnes je jasné, že se počáteční  investice vyplatila.

Pracoviště labBEZ.


MIKROBIOMECHANIKA - Detekce tvarových a reologických vlastností měkkých tkání.  Technologie: microtester + fluorescenční stereomikroskop s rychlým  filmovým záznamem.

SPECIÁLNÍ DYNAMOMETRIE – detekce odezvy kraniální oblasti na impaktní zátěž.


KINEMATIKA a DYNAMIKA – technologie QUALYSIS - 3D kinematická a dynamická analýza 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 mechanické struktuře, mechanickému chování živých  objektů (řasy, rostliny, hmyz, zvířata, člověk, atd.) a jeho řízením na různé rozlišovací úrovni - subcelulární, celulární, tkáňové, orgánové, organismus  až po aglomerovaná společenství. Má dlouhou historii. Prý to začalo v renesanční časech (Borelli vymyslel název, da Vinci dal vklad do začátků, …), později v době „pozdních alchymistů“ se některým otázkám věnovali např. i známé osobnosti jako Galileo, Hook, Newton a další. V industriální době a dnes se biomechanika zaměřila především  na řešení typických otázek z oblasti biomechaniky člověka: mechanické charakteristiky typických pohybů člověka (lokomoce, manipulace…), etiologie traumat pohybového ústrojí a jejich terapie, umělé náhrady, sport, ergonomie a problém kompensace pracovní zátěže, vztah člověk – stroj, tolerance organismu člověka na zátěž, atd. Současné trendy naznačují velmi intensivní bádání ve směrech tkáňové reologie,  hemomechaniky a respirační mechaniky.


2. Co se myslí extremní zátěží ?


Extremní zátěží  se myslí takový režim účinku mechanické zátěže, který je polarizován ve smyslu hypo ó  hyper. Našim objektem  zkoumání je  člověk, a to jak na úrovni celulární, tkáňové, tak celého organismu.  Hypokinetická zátěž se např. projevuje nedostatečnou mechanickou stimulací organismu pohybového ústrojí člověka a jeho logistiky, tudíž i procesů na úrovni jiných orgánů, a jejich vnitřní komunikace a řízení, což vede k řadě negativních adaptačních procesů.  Hyperkinetická zátěž naopak vede k řadě degenerativních 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, pomůcky, náčiní, výzbroje a výstroje, adaptabilita a tolerance člověka  vůči extrémním zátěžím, biomechanické aspekty nezávislého života tělesně postižených, apod.)

  • zátěžová patobiomechanika (problém tolerance organizmu na mechanickou zátěž z hlediska tkáňové reologie, zátěž versus logistika organismu,  zátěž a  posttraumatické a degenerativní změny, interakce organismus – pomůcka, biokompatibilita, apod)

  • forenzní biomechanika (problém identifikace zátěžové historie typu mechanické zátěže, rizika a příčiny selhání systému člověk – stroj, dynamika interakce dopravních prostředků  a zátěžových důsledků na organismus člověka, aspekty prevence, aktivní i pasivní bezpečnosti apod). Významnou aktivitou je expertní a soudně znalecká posudková činnost.  

  • analýza a syntéza pohybu člověka (problém diagnostiky přirozeného a adaptovaného pohybu člověka v ontogenezi, zdraví a patologii, možnosti jeho ovlivnění, zvýšení výkonnosti a spolehlivosti, ergonomické aspekty, apod.).

· forenzní biomechanika (problém identifikace zátěžové historie typu mechanické zátěže, rizika a příčiny selhání systému člověk –


          V jednom dislokovaném komplexu zde koexistují  provozy pro makro a mikrobiomechaniku  - ( mikroskopická analýza dynamiky zátěžových deformací  tkání, tkáňových komplexů, orgánů), dále pro analýzu, syntézu a zpracování obrazových dat, kloubní a svalovou reologii, komplexní 3D analýzu pohybu a speciální dynamometrii.


          Personál laboratoře je zatím tvořen výhradně pedagogy katedry A+B v „nad-úvazkovém“ režimu  a interními doktorandy katedry A+B. Již nyní tento  interdisplinární 35 členný tým tvoří inženýři, lékaři, matematici, biofyzici, fyzioterapeuti a tělovýchovní pedagogové. LabBEZ těsně spolupracuje  s laboratořemi ČVUT a 1. LF (FTP), 2. LF (Ústav Biofyziky,  termodynamickou laboratoří  ÚT AVČR a pracovištěm epileptologie FgU AVČR. 


V rámci řešení některých společných  témat labBEZ spolupracuje  s  např. s Dept. of Biomechanics Institute for Legal Medicine, Munich University  a dalšími.


Pro nedostatek investičního suportu zvenčí (kromě grantových aktivit a expertně posudkové činnosti) je spolupráce labBEZ  s externími pracovišti podmíněna požadavkem spoluúčastí na krytí provozních nákladů na řešení  dané úlohy. Přesto z vlastních prostředků kryje řešení  některých diplomových a disertačních prací kateder FTVS: fyzioterapie, sportů v přírodě, technických a úpolových sportů, atletiky, gymnastiky. Jistě mnohé z domácí fakulty napadne otázka: proč není ve výčtu vědecko výzkumných témat  výrazněji deklarován sport, když biomechanika tuto aplikaci do r 1989  v Čechách  provozovala a ve světě je dále na pořadu dne. Doporučujeme se zeptat pana Hušáka a jeho „spolubojovníků“. Pochybujeme však, že odpovědí…. Nic méně se této problematice věnujeme, jak je ve výčtu některých prací vidět.


Řešení všech disertačních prací bylo součástí řešení  grantů, tedy finančně kryto z  grantových prostředků. Obsahově jsou laděny směrem do základního výzkumu (požadavek  na disertační práce) se zřetelnou aplikací.  Názvy náhodně vybraných  obhájených disertačních prací řešených na tomto pracovišti  to ilustrují:


- Měření viskoelasrtických vlastností měkkých tkání při spastickém syndromu (Šifta),


- Vliv úchopu na přenos enviromentálních vibrací  proximální končetinou a jeho detekce (Mende),


-  Simulace transportu mozkomíšního moku (Otáhal,J.),


- Dynamika vybraných parametrů axiálního systému gravidních žen do jednoho roku po porodu (Kušová),


- The Influence of Mechanical Vibrations  on the Shape  and Functional Stability of the Head-.Neck Complex (Ravnik),


- 3D konečně prvkový model  pánevního komplexu člověka  a numerická simulace silově – deformačních  vztahů (Horáčková),


- Axiální rotace obratlů ve vztahu  k tvarovým změnám páteře (Pallová),


- Identifikace  reologických vlastností  meziobratlové ploténky in vitro in vitro metodou volných oscilací (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 speciálními plaveckými 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 ruky ( Maršálek ),


- Biomechanická optimalizace dynamiky oporové fáze při bipedální lokomoci člověka


     ( Hojka – před obhajobou ),


- …....atd


          LabBEZ je postupně připravována na získání  statutu akreditovaného pracoviště pro posudkovou a expertní činnost v oblasti sportinženýringu a rehabilitačního inženýringu  pro region ČR a na prohloubení spolupráce s průmyslovou oblastí. To snad  pomůže v budoucnu  řešit její  lehkou finanční anemii a zlepšit kredit mateřského pracoviště. Je to však úloha nelehká - takový běh v zarostlém, nepřehledném,  kopcovitém terénu, plným chroští a pichláků s horizontem, který se sem tam zamlží, ale naštěstí opět vyjasní.  Držte 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




             














Posluchárna UK

Až budete v některém z tanečních klubů dobíjet energii na další studijně-pracovní týden, pozorně se podívejte, kdo stojí za mixážním pultem. Mohl by to být i David Doubek z katedry psychologie Pedagogické fakulty UK alias Ventolin.​

Pokračování


NEJappky

Cestování bezesporu patří ke studentskému životu, řada z nás vyzkouší během svého studia i mobility, jakými je Erasmus+ a skvělé příležitosti, jenž nabízí. Co když si ale chcete udělat kratší výlet? Často platí, že nejdražší položkou v rozpočtu výletu je ubytování. A právě s tím může pomoci aplikace, nebo spíš komunitní síť Couchsurfing.

Pokračování


Časopis Forum

Pro čtenáře Fora nabízíme k prolistování kompletní archiv čísel ve formátu PDF. Těšíme se na Vaše podněty pro další témata našeho časopisu.

Pokračování


Tour de menza

Testujeme Menzy UK. Tentokrát se naši redaktoři vypravili do menzy Jednota, která se nachází v Opletalově ulici nedaleko zastávky Hlavní nádraží. Kromě studentů a rezidentů z místních kolejí sem často zavítá i veřejnost.

Pokračování




Velikost písma A A A

Nahoru
Tisk PDF verzeTextová verze

© 2012 Univerzita Karlova
Ochranná známka
Pokyny pro autory
Kontakty

REDAKCE
E-mail: iforum@cuni.cz
Tel.: 224 491 394
Ovocný trh 3-5, 116 36 Praha 1


ISSN 1214-5726     Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno bez předchozího souhlasu.