Kako se zove model ljudskog tijela - vizuelna pomoć za buduće ljekare? Anatomija čovjeka: struktura unutrašnjih organa Priručnik za buduće ljekare.

Učionica biologije, obložena maketama kostura, žabama u alkoholu i egzotičnim biljkama, neminovno izaziva interesovanje dece. Druga stvar je da se interes ne proteže uvijek dalje od ovih izuzetnih objekata i rijetko se prenosi na sam objekt.

Ali da bi se pomoglo nastavnicima i odgajateljima, danas je kreiran ogroman broj igara i aplikacija s kojima su dosad nezamisliva iskustva postala dostupna. Evo najboljih.

Ova sjajna aplikacija djelomično rješava prastari etički problem u vezi s testiranjem na životinjama. Frog Dissection vam omogućava da izvedete 3D disekciju žabe koja bolno podsjeća na pravu disekciju. Program ima detaljna uputstva za izvođenje eksperimenta, anatomsko poređenje žabe i osobe, te čitav set potrebnih alata koji se prikazuju na vrhu ekrana: skalpel, pinceta, igla... Osim toga, aplikacija vam omogućava da detaljno proučite svaki secirani organ. Dakle, uz Frog Dissection, studenti prve godine koji su vanredni članovi organizacija za zaštitu životinja mogu bezbedno da seciraju virtuelne žabe i dobiju svoje cenjene kredite. Nijedna životinja neće biti povrijeđena tokom ovog iskustva. Frog Dissection se može preuzeti sa iTunes-a za 3,99 dolara.

Uprkos činjenici da danas postoji ogroman broj anatomskih atlasa i enciklopedija kreiranih i za školarce i za studente medicine, aplikacija 3D Human Anatomy, koju je kreirala japanska kompanija teamLabBody, jedna je od najboljih interaktivnih anatomija do sada, koja vam omogućava da proučavanje trodimenzionalnog modela ljudskog tijela.

Leafsnap je vrsta digitalnog prepoznavača stabala koji će se sigurno svidjeti svim botaničarima (u pravom smislu riječi) i ljubiteljima prirode. Princip aplikacije je prilično jednostavan: da biste shvatili koja je biljka ispred vas, samo snimite njen list. Nakon toga, aplikacija pokreće poseban algoritam za poređenje oblika lista sa onim pohranjenim u njenoj memoriji (nešto poput mehanizma za prepoznavanje lica ljudi). Zajedno sa zaključkom o navodnom "nosiocu" lista, aplikacija će dati gomilu informacija o ovoj biljci - mjesto rasta, karakteristike cvjetanja itd. Ako kvalitet slike otežava programu donošenje konačnog zaključka, ponudit će vam moguće opcije s detaljnim opisom. Već dalje - na vama je. Općenito, vrlo informativna aplikacija koja vam pomaže da naučite malo više o svijetu oko sebe bez ikakvog dodatnog napora. Inače, svaka fotografija primljena u aplikaciji ulazi u posebno dizajniranu bazu podataka o flori određenog područja i pomaže naučnicima u istraživanju novih biljnih vrsta i dopunjavanju informacija o već poznatim. Aplikacija se može besplatno preuzeti na App Store-u.

Zabavna aplikacija za djecu koja olakšava uzbudljiva putovanja kroz ljudsko tijelo. I ne samo putovanje, već raketno putovanje kroz 3D modele različitih organa i sistema našeg tijela: možete se „voziti“ kroz krvne sudove, vidjeti kako mozak prima i šalje signale i kuda ide hrana koju jedemo. Dijete ima priliku da stane bilo gdje i pogleda oko sebe. Aplikacija vam omogućava da uvećate slike skeleta, mišića, unutrašnjih organa, nerava i krvnih sudova i proučite njihovu lokaciju i način rada. Želite li znati kako su kosti lubanje spojene jedna za drugu, koji mišići najviše rade u tijelu ili odakle dolazi naziv šarenice? Moje nevjerovatno tijelo odgovara na ova i još mnogo toga. Program sadrži kratke video zapise koji bilježe proces disanja, zajednički rad mišića, funkcioniranje slušnog aparata itd. Sve u svemu, ovo je odlična opcija za upoznavanje tijela, pogotovo jer je cijena App Store 2,69 dolara.

To nije čak ni aplikacija, to je džepni savjet koji pruža kratke članke o glavnim temama: Ćelija, korijen, alge, klasa insekata, podklasa riba, klasa sisara, evolucija životinja, "Pregled ljudskog tijela, itd. Ništa novo i iznenađujuće, ali ponoviti neke osnovne stvari izgubljene u pamćenju, sasvim je dobro. Strogo, sažeto i besplatno.

Još jedna aplikacija za prvo upoznavanje s ljudskim tijelom. Ljudsko tijelo je križ između igre i enciklopedije. Svaki proces ljudskog tijela predstavljen je interaktivno i detaljno opisan: ovdje srce kuca, crijeva žubore, pluća dišu, oči gledaju itd. Aplikacija je rangirana kao #1 na App Store Education Charts u 146 zemalja i proglašena je jednom od najboljih aplikacija App Store-a u 2013. godini. Evo citata iz opisa proizvoda na iTunes-u:

Human Body je dizajniran za djecu kako bi im pomogao da nauče od čega smo napravljeni i kako radimo.

U aplikaciji možete odabrati jedan od četiri avatara, na čijem će primjeru biti prikazan rad našeg tijela. Ovdje nema posebnih pravila i nivoa – osnova svega je radoznalost djeteta, koje aplikaciji može postaviti sva pitanja o našem tijelu. Kako dišemo? Kako vidimo? itd. Aplikacija ima animaciju i interaktivni prikaz šest sistema našeg tijela: skeletnog, mišićnog, nervnog, kardiovaskularnog, respiratornog i probavnog. Uz aplikaciju preuzimate besplatnu PDF knjigu o ljudskoj anatomiji s detaljnim člancima i pitanjima za raspravu. Aplikacija je dostupna na iTunes-u za 2,99 dolara.

Ovo je još jedna aplikacija Tinybopa, programera obrazovnih aplikacija sa sjedištem u Brooklynu, ali za proučavanje botanike. Želite li znati tajne zelenog kraljevstva? Biljke će pomoći i djeci i onima koji samo žele naučiti više o ekosistemima naše planete. Aplikacija je interaktivna diorama u kojoj je igrač kralj i bog, sposoban kontrolirati vrijeme, paliti šumske požare i promatrati životinje u njihovom prirodnom okruženju. U procesu takve kreativnosti, korisniku se pruža mogućnost da se upozna sa raznim biljkama i životinjama u virtualnom pješčaniku koji replicira njihovo prirodno stanište. Aplikacija ima ekosisteme šumskih i pustinjskih područja, tundre i travnjaka. Uskoro programeri obećavaju da će predstaviti ekosisteme tajge, tropske savane i šuma mangrova. Međutim, ne radi se o količini. Upoznavanje sa životnim ciklusom barem jednog bioma već je dostignuće, ali takvo iskustvo će pomoći da se puno bolje razumije kako živi naš planet i koliko je sve u prirodi međusobno povezano. Aplikacija se nalazi u App Store-u, cijena joj je 2,99 dolara.

Nauka o mehanici je stoga tako plemenita
i korisnije od svih drugih nauka, koje,
kako se ispostavilo, sva živa bića,
ima sposobnost kretanja
postupati u skladu sa svojim zakonima.

Motorni aparat se sastoji od karika. Vezanaziva se dio tijela koji se nalazi između dva susjedna zgloba ili između zgloba i distalnog kraja. Na primjer, karike tijela su: šaka, podlaktica, rame, glava, itd.

Težina (t)je količina supstance (u kilogramima),sadržano u tijelu ili zasebnoj vezi.

Istovremeno, masa je kvantitativna mjera inercije tijela u odnosu na silu koja na njega djeluje. Što je masa veća, to je tijelo inertnije i teže ga je izvući iz mirovanja ili promijeniti njegovo kretanje.

ubrzanje tijela koje slobodno pada.

Masa karakterizira inerciju tijela tokom translatornog kretanja. Tokom rotacije, inercija ne zavisi samo od mase, već i od toga kako je raspoređena u odnosu na os rotacije. Što je veća udaljenost od karike do ose rotacije, veći je doprinos ove karike inerciji tijela. Kvantitativna mjera inercije tijela pri rotacionom kretanju je moment inercije:

gdje R in - radijus rotacije - prosječna udaljenost od ose rotacije (na primjer, od ose zgloba) do materijalnih tačaka tijela.

centar gravitacije naziva se tačka u kojoj se ukrštaju linije djelovanja svih sila, dovodeći tijelo u translatorno kretanje i ne izazivajući rotaciju tijela. U gravitacionom polju (kada deluje gravitacija), centar mase se poklapa sa centrom gravitacije. Težište je tačka na koju se primjenjuje rezultanta sila gravitacije svih dijelova tijela. Položaj zajedničkog centra mase tijela određen je time gdje se nalaze centri mase pojedinih karika. A to ovisi o držanju, odnosno o tome kako se dijelovi tijela nalaze jedan u odnosu na drugi u prostoru.

U ljudskom tijelu postoji oko 70 karika. Ali tako detaljan opis geometrije mase često nije potreban. Za rješavanje većine praktičnih problema dovoljan je model ljudskog tijela sa 15 karika (slika 7). Jasno je da se u modelu sa 15 karika neke veze sastoje od nekoliko elementarnih karika. Stoga je ispravnije zvati takve proširene veze segmentima.

Rice. 7. 15 - link model ljudskog tijela: desno - način podjele tijela na segmente i težina svakog segmenta (u % tjelesne težine); lijevo - lokacija centara mase segmenata (u % dužine segmenta) - vidi tabelu. 1 (prema V. M. Zatsiorsky, A. S. Aruin, V. N. Seluyanov)

gdje m X - masa jednog od segmenata tijela (kg), na primjer, stopala, potkoljenice, bedra, itd .;m—cijela tjelesna težina (kg);H— dužina tijela (cm);B 0 , B 1, B 2— koeficijenti regresione jednačine, različiti su za različite segmente(Tabela 1).

Tabela 1

Težina četke = - 0,12 + 0,004x60 + 0,002x170 = 0,46 kg. Znajući kolike su mase i momenti inercije karika tijela i gdje se nalaze njihovi centri mase, mogu se riješiti mnogi važni praktični problemi. Uključujući:

- odrediti količinu kretanje, jednak proizvodu mase tijela i njegove linearne brzine(mv);

— odrediti kinetiku momenat, jednak proizvodu momenta inercije tijela i ugaone brzine(J w ); u ovom slučaju, mora se uzeti u obzir da vrijednosti momenta inercije u odnosu na različite osi nisu iste;

- procijeniti da li je lako ili teško kontrolisati brzinu tijela ili zasebne karike;

Na sl. 8 prikazuje klizač koji izvodi okretanje. Na sl. 8, A sportista se brzo rotira i pravi oko 10 okretaja u sekundi. U pozi prikazanoj na sl. osam, B, rotacija se naglo usporava, a zatim zaustavlja. To je zato što, pomjeranjem ruku u stranu, klizačica čini svoje tijelo inertnijim: iako masa ( m ) ostaje isti, radijus rotacije se povećava (R in ) i stoga moment inercije.

Rice. 8. Sporo rotiranje prilikom promjene držanja:ALI -manji; B - velika vrijednost polumjera inercije i momenta inercije, koji je proporcionalan kvadratu radijusa inercije (I=m R u)

Još jedna ilustracija rečenog može biti komični zadatak: šta je teže (tačnije, inertnije) - kilogram gvožđa ili kilogram vate? U translatornom kretanju njihova inercija je ista. Kružnim pokretima teže je pomicati pamuk. Njegove materijalne tačke su dalje od ose rotacije, pa je stoga moment inercije mnogo veći.

Kao što znate, poluge su prve vrste (kada se sile primjenjuju na suprotnim stranama uporišta) i druge vrste. Primjer poluge druge vrste prikazan je na sl. 9, A: gravitaciona sila(F1)i suprotna sila vuče mišića(F2) pričvršćen na jednoj strani uporišta, koji se u ovom slučaju nalazi u zglobu lakta. U ljudskom tijelu postoji mnogo takvih poluga. Ali postoje i poluge prve vrste, na primjer, glava (slika 9, B) i karlica u glavnom stavu.

F2 - vučna sila biceps mišića ramena;l 2 —kratak krak poluge, jednak udaljenosti od mjesta pričvršćivanja tetive do ose rotacije; α je ugao između smjera sile i okomice na uzdužnu os podlaktice.

Polužni uređaj motornog aparata daje osobi mogućnost da izvodi dalekometna bacanja, snažne udarce itd. Ali ništa na svijetu se ne daje uzalud. Dobijamo na brzini i snazi ​​kretanja po cijenu povećanja snage mišićne kontrakcije. Na primjer, da biste pomaknuli teret mase 1 kg (tj. sa silom gravitacije od 10 N) savijanjem ruke u zglobu lakta, kao što je prikazano na sl. 9, L, biceps ramena bi trebao razviti silu od 100-200 N.

“Razmjena” sile za brzinu je utoliko izraženija što je omjer krakova poluge veći. Ilustrujmo ovu važnu tačku na primjeru iz veslanja (slika 10). Sve tačke vesla koje se kreću oko ose imaju isteistu ugaonu brzinu

Ali njihove linearne brzine nisu iste. Brzina linije(v)što je veći, veći je polumjer rotacije (r):

Stoga, da biste povećali brzinu, morate povećati radijus rotacije. Ali tada ćete morati povećati silu primijenjenu na veslo za isti iznos. Zato je teže veslati dugim veslom nego kratkim, teže je baciti teški predmet na daleku nego na blisku, itd. Za to je znao Arhimed, koji je vodio odbranu Sirakuza od Rimljana i izumila poluge za bacanje kamenja.

Ovih 20-30% objašnjava se činjenicom da noga nije jednokraki cilindar, već se sastoji od tri segmenta (butina, potkolenice i stopala). Imajte na umu: prirodna frekvencija oscilacije ne ovisi o masi tijela koje se ljulja, već se smanjuje s povećanjem dužine klatna.

Radoznali čitalac može se zapitati: šta objašnjava visoku efikasnost pokreta koji se izvode na rezonantnoj frekvenciji? To je zato što su oscilatorni pokreti gornjih i donjih udova praćeni oporavkom. mehanička energija (od lat. recuperatio - ponovno primanje ili ponovna upotreba). Najjednostavniji oblik rekuperacije je prelazak potencijalne energije u kinetičku energiju, zatim natrag u potencijalnu energiju itd. (Sl. 11). Na rezonantnoj frekvenciji kretanja takve se transformacije provode uz minimalne gubitke energije. To znači da se metabolička energija, jednom stvorena u mišićnim ćelijama i transformisana u mehaničku energiju, koristi u više navrata – kako u ovom ciklusu pokreta, tako i u narednim. A ako je tako, onda se smanjuje potreba za priljevom metaboličke energije.

Rice. jedanaest. Jedna od opcija za oporavak energije tokom cikličkih pokreta: potencijalna energija tijela (puna linija) pretvara se u kinetičku energiju (isprekidana linija), koja se ponovo pretvara u potencijalnu energiju i doprinosi prelasku tijela gimnastičarke u gornji položaj ; brojevi na grafikonu odgovaraju numerisanim pozama sportiste

Mehanička svojstva kostiju određene njihovim različitim funkcijama; osim motornih, obavljaju zaštitne i potporne funkcije.

Kosti lubanje, grudnog koša i karlice štite unutrašnje organe. Potpornu funkciju kostiju obavljaju kosti udova i kičme.

Uzdužnom zateznom silom, kost izdržava naprezanje od 150 N/mm 2 . To je 30 puta više od pritiska koji uništava ciglu. Utvrđeno je da je vlačna čvrstoća kosti veća od vlačne čvrstoće hrasta i skoro jednaka čvrstoći livenog gvožđa.

Kada se stisne, čvrstoća kostiju je još veća. Dakle, najmasivnija kost - tibija može izdržati težinu od 27 ljudi. Krajnja sila kompresije je 16.000-18.000 N.

Prilikom kretanja, kosti se ne samo rastežu, sabijaju i savijaju, već se i uvijaju. Na primjer, kada osoba hoda, torzioni momenti mogu doseći 15 Nm. Ova vrijednost je nekoliko puta manja od krajnje čvrstoće kostiju. Zaista, za uništenje, na primjer, tibije, moment torzijske sile mora doseći 30-140 Nm (Podaci o veličinama sila i momentima sila koji dovode do deformacije kosti su približni, a brojke su očigledno podcijenjene, jer su dobivene uglavnom na trupnom materijalu. Ali oni također svjedoče o višestrukoj margini sigurnosti ljudskog skeleta. U nekim zemljama se praktikuje intravitalno određivanje čvrstoće kostiju. Takvo istraživanje je dobro plaćeno, ali dovodi do ozljeda ili smrti testera i stoga je nehumano.).

Tabela 2

Mehanička svojstva spojeva zavisi od njihove strukture. Zglobna površina je navlažena sinovijalnom tekućinom, koja, kao u kapsuli, pohranjuje zglobnu vrećicu. Sinovijalna tekućina smanjuje koeficijent trenja u zglobu za oko 20 puta. Upečatljiva je priroda djelovanja lubrikanta za „cijeđenje“ koji, kada se smanji opterećenje zgloba, apsorbiraju spužvaste formacije zgloba, a kada se opterećenje poveća, istiskuje se kako bi smočilo zglob. površine zgloba i smanjiti koeficijent trenja.

Zaista, veličina sila koje djeluju na zglobne površine je ogromna i ovisi o vrsti aktivnosti i njenom intenzitetu (tabela 2).

Snaga zglobova, kao i snaga kostiju, nije neograničena. Dakle, pritisak u zglobnoj hrskavici ne bi trebao biti veći od 350 N/cm 2 . Pri višim pritiscima prestaje podmazivanje zglobne hrskavice i povećava se rizik od njene mehaničke abrazije. To treba posebno uzeti u obzir prilikom vođenja planinarskih izleta (kada osoba nosi težak teret) i pri organizaciji rekreativnih aktivnosti sa osobama srednjih i starijih godina. Uostalom, poznato je da s godinama podmazivanje zglobne vrećice postaje manje obilno.

MIŠIĆNA BIOMEHANIKA

Kontraktilnost je sposobnost mišića da se kontrahira kada je stimulisan. Kao rezultat kontrakcije, mišić se skraćuje i dolazi do trakcije.

Za opisivanje mehaničkih svojstava mišića koristimo model (sl. 12), u kojoj formacije vezivnog tkiva (paralelna elastična komponenta) imaju mehanički analog u obliku opruge(1). Formacije vezivnog tkiva uključuju: ovojnicu mišićnih vlakana i njihovih snopova, sarkolemu i fasciju.

Tokom mišićne kontrakcije formiraju se poprečni aktin-miozinski mostovi, čiji broj određuje snagu mišićne kontrakcije. Aktin-miozinski mostovi kontraktilne komponente prikazani su na modelu kao cilindar u kojem se klip kreće.(2).

Analog sekvencijalne elastične komponente je opruga(3), spojena u seriju sa cilindrom. Modelira tetivu i one miofibrile (kontraktilne niti koje čine mišić) koje trenutno nisu uključene u kontrakciju.

Prema Hookeovom zakonu za mišić, njegovo izduženje nelinearno zavisi od veličine sile zatezanja (slika 13). Ova kriva (nazvana "snaga - dužina") je jedna od karakterističnih zavisnosti koje opisuju obrasce mišićne kontrakcije. Još jedna karakteristična zavisnost "sila - brzina" nazvana je po poznatom engleskom fiziologu koji ju je proučavao, Hilova kriva (slika 14) (Tako je danas prihvaćeno da se ova važna zavisnost naziva. Zapravo, A. Hill je proučavao samo savladavanje pokreta (desna strana grafikona na sl. 14). Odnos između sile i brzine prilikom popuštanja je prvi istraživao Opat. ).

Snaga mišić se mjeri količinom zatezne sile pri kojoj se mišić lomi. Granična vrijednost vlačne sile određuje se iz Hil krivulje (vidi sliku 14). Sila pri kojoj se mišić lomi (u smislu 1 mm 2 njegov poprečni presjek), kreće se od 0,1 do 0,3 N/mm 2 . Za poređenje: vlačna čvrstoća tetive je oko 50 N/mm 2 , a fascija je oko 14 N/mm 2 . Postavlja se pitanje: zašto se ponekad tetiva pokida, a mišić ostaje netaknut? Očigledno, to se može dogoditi s vrlo brzim pokretima: mišić ima vremena da apsorbira, ali tetiva nema.

Relaksacija - osobina mišića koja se manifestuje u postepenom smanjenju vučne sile na konstantnoj dužinimišiće. Opuštenost se manifestuje, na primjer, prilikom skakanja i skakanja, ako osoba zastane tokom dubokog čučnja. Što je pauza duža, to je sila odbijanja manja i visina skoka manja.

Na Hil krivulji, izometrijski režim odgovara vrijednosti statičke sile(F0),pri kojoj je stopa kontrakcije mišića nula.

Primećuje se da statička sila koju sportista pokazuje u izometrijskom režimu zavisi od načina prethodnog rada. Ako je mišić funkcionirao u popuštajućem modu, ondaF0više nego u slučaju kada je obavljeno savladavanje posla. Zato je, na primjer, "Azarian Cross" lakše izvesti ako sportaš uđe u njega s gornje pozicije, a ne s donje.

Tokom anizometrijske kontrakcije, mišić se skraćuje ili produžava. U anizometrijskom načinu rada funkcionišu mišići trkača, plivača, biciklista itd.

Mišići-sinergistipomerajte karike tela u jednom pravcu. Na primjer, biceps brachii, brachialis i brachioradialis mišići su uključeni u savijanje ruke u zglobu lakta.Rezultat sinergističke interakcije mišića je povećanje rezultirajuće sile djelovanja. Ali značaj sinergije mišića se tu ne završava. U prisustvu ozljede, kao iu slučaju lokalnog zamora bilo kojeg mišića, njegovi sinergisti osiguravaju izvođenje motoričke akcije.

Mišići antagonisti(za razliku od sinergijskih mišića) imaju višesmjerno djelovanje. Dakle, ako jedan od njih obavlja posao savladavanja, onda drugi obavlja inferiorni posao. Postojanje mišića antagonista obezbeđuje: 1) visoku tačnost motoričkih radnji; 2) smanjenje povreda.

Kako se povećava brzina mišićne kontrakcije, vučna sila mišića koji funkcionira u načinu savladavanja opada prema hiperboličkom zakonu (vidi Sl. pirinač. četrnaest). Poznato je da je mehanička snaga jednaka proizvodu sile i brzine. Postoji sila i brzina pri kojoj je snaga mišićne kontrakcije najveća (slika 15). Ovaj način rada se javlja kada su i sila i brzina približno 30% od maksimalno mogućih vrijednosti.

Ko želi da bude milioner? 10/07/17. Pitanja i odgovori.