[생체 역학] 관절의 기하학적 구조2

모멘트 (estimating moment arm)

 

• 근길이는 코사인의 함수이다.
  
  관절 각속도가 일정할 때 근길이 증가 속도는 일정하지 않다.
  
  관절 기하학이 힘-길이 관계만큼 중요한 이유는 관절 각도에 따라 근이 길어지기 때문이다.
  
  실제 활동(예: 무게 들기)에서 힘은 사실 힘 모멘트 또는 토크를 나타낸다. 이것들은 근골격계가 생성하는 힘 모멘트의 표현이다. 힘 모멘트 = 거리 x 힘. 근력은 모멘트에 기여하는 매개변수 중 하나일 뿐이다. 근이 큰 힘을 만든다고해서 누군가가 강하다고 가정할 수 없다. 근모멘트 팔길이를 고려해야 한다.

운동 중에 모멘트 팔 길이 변화가 모멘트 힘을 생성하는 능력에 영향을 미치나요?

모멘트 팔은 관절 각도에 따라 변합니다. 이 관절 각도에 따른 모멘트 팔의 변화는 실제 세계 응용과 관련하여 어려움을 초래합니다. 근육 작용선과 관절 회전축 사이의 각도를 추정하는 것은 근육과 뼈의 실시간 이미징을 요구할 것입니다

the change of moment arm with joint angle

 

 

•반면에, 관절 각도를 측정하는 것은 비교적 간단합니다.

 

•관절 각도와 근육 삽입(또는 발원)과 관절 회전 중심 사이의 거리 정보만으로 근육 모멘트 팔을 추정할 수 있을까요?

 

 

힘의 모멘트(토크)가 거리에 힘을 곱한 것이라면, 힘이 일정하면 관절 각도의 함수로 변할 것입니다(거리가 관절 각도의 함수로 변하는 것을 기억하세요).

모멘트 팔은 중요합니다: 근육 힘은 관절 주위에 모멘트 힘을 생성합니다. 인간의 힘 평가는 모멘트 힘 측정에 관련됩니다.

그러나 근육 힘도 근육 길이(교차 다리 오버랩으로 인한 힘-길이 관계), 근육 수축 속도(힘-속도 관계) 및 근육 활성화(운동 단위 모집, 근육 섬유 유형)의 함수로 변하는 것을 알고 있습니다.

모멘트 힘 출력은 근육 역학과 관절 기하학 사이의 복잡한 상호 작용입니다. 이는 근육(생리적 단면적, 근육 섬유 길이 및 근육의 작동 범위) 및 관절 기하학에 따라 다릅니다.

모멘트 팔 길이가 0 mm인 것이 가능할까요?

 아니요, 항상 회전 축에서 뼈 표면까지의 거리가 있습니다

 

 

 

예시:

• 항상 힘-길이 관계의 하강선과 평평한 부분에 있습니다.
• 등장근육 길이의 사코머 길이를 알고 있다면, 최대 힘을 예측할 수 있습니다.
  • 120도에서 완벽한 중첩.
  • 160도에서는 등장근육이 힘-길이 관계의 평평한 부분에 있습니다.

모멘트는 모멘트 팔이 감소하고 힘이 최대일 때 큽니다. 관절 토크는 거리에 힘을 곱한 것입니다.

훈련 적용?

근육은 높은 힘에 노출될 때 강화됩니다. 근육 힘을 늘리려면 근육 힘이 최대인 관절 각도나 해당 개인이 가장 강한 관절 각도에서 운동을 수행하는 것을 선호하시겠습니까?

모멘트와 근육 힘:

• 등속력 다이나모 머신은 패드 위치 변화에 따라 변하지 않기 때문에 일반적으로 모멘트 힘을 측정합니다.
• 만약 힘이 측정되었다면 관절에 대한 패드 위치를 고려해야 합니다.

등속력 테스트 머신:

• 일정한 속도로 움직일 때, 테스트 대상자들은 서로 다른 관절 각도에서 일정한 모멘트 힘을 생산할 수 있습니다. 예를 들어, 시각적 피드백을 사용합니다.
• 우리가 보여준대로, 관절 운동 중에 근육 모멘트 팔이 변합니다.
  • 일정한 모멘트 힘은 일정한 근육 힘을 의미하지 않습니다.
• 힘-속도 곡선과 관련하여 등속력 데이터를 해석하는 것은 매우 어렵습니다.
  • 근육 모멘트 팔은 일정하지 않으며, 근육 길이 변화의 속도도 일정하지 않습니다.
  • 잘 제어되어 있지만, 어떤 생리학적 매개변수가 제어되는지 명확하지 않습니다.
• 게다가, 이러한 머신의 최대 각속도는 인간 활동 중에 생성되는 각속도보다 훨씬 낮습니다.
  • 머신은 일반적으로 300º/s로 제한됩니다.
  • 공을 던지기: 6000º/s; 점프: 700º/s; 후두부 부상: 600º/s.