Dynamic effects of muscle moment arm variation and heavy external loads on hinge joints - Biscarini, A. (Journal of Applied Biomechanics, 2003)
Es wurde ein zweidimensionales Modell entwickelt, um die Auswirkungen der Variation von Muskelmomentarmen während dynamischer Übungen unter Einbeziehung hoher externer Lasten zu prognostizieren und zu erklären. Die analytische Abhängigkeit des Muskelmomentarmes vom Gelenkwinkel und von der Herkunft und der Ansatzposition wurde mittels eines idealen uniaxialen Scharniergelenks abgeleitet, bei dem der Muskel als ein Kabel modelliert wurde, der einem idealisierten minimalen Weg von der Herkunftsstelle zum Ansatz folgt, der sich um die Knochengeometrie hüllt. Für isokinetische und statische Übungen wurden analytische Ausdrücke der Beziehungen der Muskelkraft und der Komponenten der Gelenkreaktionen auf externe Gewichte als Funktion des Gelenkwinkels, der Winkelgeschwindigkeit des Gelenks und anderer das Modell definierenden Parameter abgeleitet. Folglich könnten externe Gewichte, die Winkelgeschwindigkeit im Gelenk und Zwänge, die den Bewegungsumfang im Gelenk einschränken, reziprok eingestellt werden, um die Entwicklung der Spitzenwerte der Komponenten der Gelenkbelastung während isokinetischer Bewegungen zu kontrollieren. Eine dynamische Formulierung der Unterarmbeugung/streckung wurde numerisch unter der Bedingung gelöst, dass es sich um eine konstante Bizepskraft handelt. Dadurch sollte die Schlüsselrolle unterstrichen werden, die die Veränderung des Muskelmomentarms bei der Verhinderung von Verletzungen während der Hebung externer Lasten gegen die Schwerkraft spielt. So reduzierte sich die durchschnittliche bzw. maximale resultierende Gelenkbelastung um 5% bzw. 14% als Ergebnis der Veränderung des Muskelmomentarms innerhalb des Bewegungsumfangs.