Analiza biomehanike koljena u sportskim kretnjama

U okviru ovog rada, nastoje se opisati ozljede koljenog zgloba koje se javljaju kao posljedica sportskih i rekreativnih aktivnosti. Kako bi se što bolje razumijele ozljede, prvotno je opisana anatomska građa koljenog zgloba. U koljenu se uzglobljuju tri kosti: femur, tibija i patela. Za stabilnost zgloba najviše su zaslužni ligamenti, dok meniskusi pravilno raspodjeljuju tlak u zglobu i smanjuju vibracije nastale kretanjem. Mišići ostvaruju kretanje zgloba koljena, a najvažniji pokreti koljena jesu fleksija i ekstenzija. U danjem toku analize opisani su unutarnji i vanjski uzroci koji bitno utječu na povećanje rizika od ozljeda. Kao glavni unutarnji uzroci istaknuti su biološka i anatomska građa pojedinca, razlike između spolova, stupanj razvoja adolescenata, te kvaliteta treninga. Glavni vanjski uzroci koji utječu na povećanje rizika od ozljede jesu okolina u kojoj se pojedinac nalazi i oprema koju pojedinac koristi tijekom rekreacije ili bavljenja sportom. Nadalje su istaknute karakteristične ozljede koljena prilikom sportskih kretnji. Puknuće prenjeg križnog ligamenta najčešće je posljedica unutarnje rotacije tibije u kombinaciji s valgus rotacijom ili hiperekstenzije koljena. Stražnji križni ligament najčešće strada uslijed posteriorno usmjerene sile na tibiju. Do puknuća kolateralnih ligamenata dolazi zbog iznenadne sile koja na koljeno djeluje s lateralne ili medijalne strane te uzrokuje valgus ili varus rotaciju. Ozljede meniskusa nastupaju nakon rotacije dok je koljeno u fleksiji ili ekstenziji. Za detaljniju biomehaničku analizu odabrana je ozljeda prednjeg križnog ligamenta u alspkom skijanju, koja se odvija po Slip-catch mehanizmu. U trenutku koji prethodi ozljedi, skijaš gubi ravnotežu i kontakt donje skije s površinom. U želji za ponovom uspostavom kontakta, skijaš ispružuje koljeno čime skija bježi od centra mase tijela. U trenutku kada rep skije naglo uspostavi kontakt s površinom, dolazi do snažne reaktivne sile na rep skije, koja prouzročuje unutarnju rotaciju tibije i valgus rotaciju. Posljedica je puknuće prednjeg križnog ligamenta u koljenu. Analizom je prikazano kako su glavni uzroci ozljede ispruženo koljeno, parabolični oblik modernih carving skija i skijaški vezovi. Kao moguće rješenje problema, u zadnjem je poglavlju opisan koncept mehatroničkog skijaškog sustava. Prikazana su mjesta postavljanja senzora momenata, položaja i kuta, te je na temelju prethodne analize izrađen algoritam regulacije.