Dinamica muscoloscheletrica: modello e simulazione
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Questions and Answers

In un problema dinamico diretto, cosa si cerca di determinare a partire dalle forze applicate al corpo?

  • Le caratteristiche cinematiche del movimento risultante. (correct)
  • Le proprietà elastiche e viscose dei muscoli.
  • La massa e la densità dei tessuti corporei.
  • La temperatura e la conduttività termica del corpo.

    • Quale delle seguenti non è una modalità di modellizzazione della forza muscolare descritta?

  • Forza muscolare costante.
  • Forza muscolare dipendente dalla lunghezza del muscolo.
  • Andamento temporale derivante da analisi elettromiografiche.
  • Forza muscolare generata a intensità variabile. (correct)

    • Se si modella un muscolo come una molla, quale parametro rappresenta la rigidità del muscolo?

  • La costante elastica della molla. (correct)
  • La lunghezza a riposo della molla.
  • La massa della molla.
  • L'accelerazione della molla.

    • Quale dei seguenti muscoli è considerato biarticolare nell'esempio dell'arto superiore?

    <p>Muscolo bicipite brachiale. (C)</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale funzione del muscolo brachiale anteriore nell'esempio dell'arto superiore?

    <p>Flessione del gomito. (A)</p> Signup and view all the answers

    Se un muscolo viene modellizzato considerando un andamento temporale derivante da analisi elettromiografiche, cosa rappresenta tale andamento?

    <p>L'attivazione elettrica del muscolo nel tempo. (B)</p> Signup and view all the answers

    In che modo l'utilizzo combinato di modelli muscoloscheletrici e modelli dinamici migliora l'analisi del movimento?

    <p>Consente di analizzare le forze muscolari in relazione alle caratteristiche inerziali del sistema. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quale limitazione presenta la modellizzazione della forza muscolare basata esclusivamente sulla lunghezza del muscolo?

    <p>Assume un livello di attività muscolare costante. (A)</p> Signup and view all the answers

    Se si volesse simulare il movimento di un arto superiore tenendo conto sia della flessione del gomito che dell'abduzione della spalla, quale muscolo sarebbe più importante considerare nel modello?

    <p>Il muscolo bicipite brachiale, data la sua azione biarticolare. (D)</p> Signup and view all the answers

    In un sarcomero alla lunghezza minima, quale delle seguenti affermazioni è più accurata?

    <p>I filamenti di actina si sovrappongono completamente, impedendo l'attacco delle teste di miosina. (D)</p> Signup and view all the answers

    Come influenza principalmente la Physiological Cross Section Area (PCSA) di un muscolo la sua curva forza-velocità?

    <p>Determina la forza massima che il muscolo può generare, aumentandola all'aumentare della PCSA. (B)</p> Signup and view all the answers

    Qual è il ruolo principale del tendine nel sistema muscolo-scheletrico?

    <p>Trasmettere la forza generata dal muscolo allo scheletro. (C)</p> Signup and view all the answers

    In che modo l'angolo di pennazione delle fibre muscolari influenza la forza generata da un muscolo?

    <p>Riduce la forza effettiva trasmessa allo scheletro a causa della sua inclinazione. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quale tra i seguenti fattori geometrici ha l'impatto maggiore sulla capacità di un muscolo di generare momento?

    <p>Il braccio di leva. (B)</p> Signup and view all the answers

    Come viene definito il segnale elettrico che innesca la contrazione muscolare?

    <p>Potenziale d'azione. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio la relazione tra la velocità di scorrimento dei filamenti del sarcomero e la forza totale generata?

    <p>La forza è inversamente proporzionale alla velocità di scorrimento. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti processi descrive la generazione del segnale di contrazione muscolare nel suo complesso?

    <p>Elettrochimico-meccanico. (C)</p> Signup and view all the answers

    Come varia la forza generata dai ponti actina-miosina con l'aumentare della velocità di scorrimento dei filamenti del sarcomero?

    <p>Diminuisce esponenzialmente. (B)</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'impatto primario dell'alternanza di curvature nella colonna vertebrale, in relazione al carico critico?

    <p>Diminuisce la suscettibilità al carico di punta, stabilizzando la colonna sotto compressione assiale. (D)</p> Signup and view all the answers

    Come influenza il numero di curve nel rachide la sua capacità di resistere alle sollecitazioni di compressione assiale, secondo la formula R = N² + 1?

    <p>La resistenza aumenta esponenzialmente con il numero di curve, evidenziando un beneficio crescente dall'aggiunta di curve. (A)</p> Signup and view all the answers

    In che modo la differente altezza dei dischi intervertebrali cervicali e lombari rispetto a quelli toracici contribuisce alla formazione delle curve fisiologiche del rachide nel piano sagittale?

    <p>La maggiore altezza anteriore dei dischi cervicali e lombari induce lordosi, mentre la maggiore altezza posteriore dei dischi toracici induce cifosi. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale funzione dei muscoli, definiti come 'attuatori del movimento', nel contesto del sistema muscoloscheletrico?

    <p>Generare le forze necessarie per permettere ai diversi distretti corporei di muoversi, controllando la velocità e la direzione del movimento. (D)</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta, in termini di variabili, un modello muscoloscheletrico dinamico utilizzato nell'analisi della funzione muscolare?

    <p>Una serie di relazioni matematiche tra le variabili cinematiche del movimento scheletrico e le condizioni operative dei muscoli. (A)</p> Signup and view all the answers

    Nell'ambito della modellizzazione muscoloscheletrica, perché è essenziale considerare il punto di inserzione del muscolo nel sistema scheletrico ai fini della corretta simulazione del movimento?

    <p>Il punto di inserzione definisce la direzione e l'entità della forza applicata, influenzando direttamente il movimento risultante. (B)</p> Signup and view all the answers

    Qual è la principale semplificazione utilizzata nella modellizzazione muscoloscheletrica per rappresentare la funzione di un muscolo?

    <p>Assimilare il muscolo a un attuatore che applica una forza in un punto specifico lungo una direzione definita, variabile nel tempo. (B)</p> Signup and view all the answers

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    Flashcards

    Curve rachidee

    Curvature del rachide che aumenta la resistenza a compressione.

    Carico critico

    Sollecitazione di compressione applicata a un'asta o pilastro.

    Resistenza R

    Capacità del rachide di sostenere sollecitazioni di compressione.

    Funzioni del rachide

    Distribuzione dei carichi attraverso le curve fisiologiche.

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    Muscoli scheletrici

    Muscoli striati che generano movimento nel corpo.

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    Modello muscoloscheletrico

    Relazioni matematiche che descrivono movimento e funzione dei muscoli.

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    Punto di inserzione muscolare

    Punto in cui un muscolo applica forza durante il movimento.

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    Problema dinamico diretto

    Analisi dei movimenti ottenuti dalle forze applicate al corpo, specialmente muscolari.

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    Simulazione azione muscolare

    Modellizzazione della forza muscolare in base a varie condizioni.

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    Forza muscolare costante

    Modellizzazione della forza generata da un muscolo come sempre uguale.

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    Forza muscolare dipendente dalla lunghezza

    La forza generata varia a seconda della lunghezza del muscolo.

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    Andamento temporale della forza muscolare

    Modellizzazione della forza muscolare in funzione del tempo, considerando vari fattori.

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    Molla del muscolo

    Schematizzazione del muscolo come una molla, con lunghezza iniziale e costante elastica.

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    Muscolo bicipite brachiale

    Muscolo biarticolare che flette gomito e spalla.

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    Muscolo brachiale anteriore

    Muscolo monoarticolare che flette il gomito.

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    Sarcomero

    Unità fondamentale della contrazione muscolare, composta da filamenti di actina e miosina.

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    Disco Z

    Struttura del sarcomero che segna i confini tra sarcomeri adiacenti e dove si ancorano i filamenti di actina.

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    Forza-Velocità

    Relazione che descrive come la forza generata dal sarcomero cambia in base alla velocità di contrazione.

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    Potenziale d'azione

    Segnale elettrico inviato dal sistema nervoso che inizia la contrazione muscolare.

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    Fibre muscolari

    Tipi di cellule muscolari classificate in base alla loro fonte di energia e velocità.

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    Ventre muscolare

    Parte centrale del muscolo che si contrae e trasmette forza allo scheletro.

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    Angolo di pennazione

    Angolo tra le fibre muscolari e l'asse di forza che influisce sulla potenza muscolare.

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    Momento muscolare

    Capacità di un muscolo di generare rotazione attorno ad un punto di leva.

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    Tendine

    Struttura che collega il muscolo allo scheletro e trasmette la forza generata.

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    Study Notes

    Funzione: Stabilità e Ammortizzamento del Carico

    • La colonna vertebrale è suddivisa in 3 curve diverse, influenzate dal carico.
    • Il carico critico è la forza di compressione che causa instabilità in un'asta sottile.
    • Ase curve maggiori è più elevato il carico critico rispetto ad un'asta rettilinea
    • Un'asta con tre curvature è più stabile rispetto ad una rettilinea sotto carico.

    Le Curve Rachidee

    • La presenza di curve nella colonna vertebrale aumenta la sua resistenza alle sollecitazioni di compressione.
    • Tre curve mobili nella colonna vertebrale aumentano 10 volte la resistenza di una colonna rettilinea.
    • Le vertebre e l'altezza dei dischi intervertebrali variano tra le diverse regioni della colonna vertebrale (cervicale, toracica e lombare)
    • Queste differenze determinano le curve fisiologiche della colonna vertebrale.

    Il Sistema Muscolare

    • I muscoli sono gli attuatori del movimento.
    • I muscoli scheletrici sono muscoli striati.
    • Esistono diversi tipi di muscoli a seconda del movimento generato (flessori, estensori, adduttori e rotatori).
    • L'analisi della funzione muscolare può essere eseguita con modelli muscoloscheletrici dinamici.
    • Il modello muscoloscheletrico descrive le relazioni tra variabili cinematiche di movimento e variabili che caratterizzano il funzionamento dei muscoli.
    • I muscoli funzionano come funi, le cui azioni possono essere analizzate vincolandoli e tirandoli.
    • Il modello di attuatore è utilizzato per descrivere i muscoli
    • Il punto di inserzione del muscolo sulla struttura scheletrica è importante per il corretto movimento.
    • La forza di un muscolo può essere concentrica (forza generata dal muscolo è maggiore della forza esterna) o eccentrica (forza generata dal muscolo è minore della forza esterna).

    Problema Dinamico Diretto

    • Il problema dinamico diretto consiste nel determinare le caratteristiche del moto (caratteristiche cinematiche) conoscendo le forze applicate (caratteristiche dinamiche).
    • La forza muscolare può essere modellata in 3 modi:
      • Forza costante.
      • Forza dipendente dalla lunghezza del muscolo
      • Forza dipendente dal tempo (analisi elettromiografie).
    • La produzione di una forza dipendente dalla lunghezza del muscolo può essere modellata come una molla.
    • La forza interna reagisce alla forza esterna.

    Simulazione dell'Azione Muscolare

    • La simulazione muscolare utilizza i modelli biomeccanici per analizzare le azioni che la contrazione dei muscoli ha sulla struttura corporea.
    • Il modello può considerare un muscolo che genera forza costante, dipendente dalla lunghezza o da un'analisi temporale di tracce elettromiografiche.

    Esempio: Modello del Muscolo Brachiale

    • Il modello del muscolo brachiale mostra la sinergia tra muscoli monoarticolari e biarticolari:
      • Muscolo monoarticolare (brachiale anteriore) applica momento al gomito.
      • Muscolo biarticolare (bicipite brachiale) applica momento al gomito e alla spalla.
    • Le forze applicate a mano generano un momento sulla spalla che deve essere bilanciato dall'azione dei muscoli della spalla.

    Muscolo Scheletrico

    • Il muscolo scheletrico è volontario e striato.
    • Le fibre muscolari si organizzano in fascicoli, le cui fibre sono composte da più fibrille.
    • Le fibrille sono formate da sarcomeri.
    • I sarcomeri sono le unità contrattili delle fibrille muscolari, costituiti da filamenti di actina e miosina.
    • L'interazione tra actina e miosina genera la contrazione.

    Il Sarcomero

    • La struttura del sarcomero è costituita da bande chiare e scure, risultanti dalla sovrapposizione di filamenti di actina e miosina.
    • La lunghezza del sarcomero ha un ruolo chiave nella generazione di forza.
    • La contrazione avviene attraverso lo scorrimento dei filamenti di actina e miosina.
    • Le teste di miosina interagiscono con i siti attivi sull'actina causando il power stroke.
    • L'unità contrattile base è il sarcomero.

    Forza Generata dal Sarcomero

    • La forza di un sarcomero varia in base alla sovrapposizione dei filamenti di actina e miosina e alla loro lunghezza.
    • La lunghezza ottimale del sarcomero porta alla massima forza.
    • Una sovrapposizione incompleta riduce la forza isometrica.
    • Sopra un certo valore di lunghezza la forza diminuisce perchè non tutti i siti attivi della miosina possono interagire con l'actina.

    Struttura (Schematica) di un Sarcomero

    • Il diagramma mostra come la lunghezza del sarcomero influenza la forza generabile e il range di movimento.

    Tipi di Fibre Muscolari

    • Esistono tre tipi principali di fibre muscolari (lente, intermedie e veloci) con diverse caratteristiche di velocità e resistenza all'affaticamento.

    Il Twitch di Forza

    • Il twitch è la risposta della fibra muscolare a un singolo stimolo nervoso.
    • Il ritardo tra stimolo e risposta è chiamato ritardo elettromeccanico.
    • La forza generata e la velocità di risposta dipendono dal tipo di fibra muscolare (lente o rapide).

    Struttura Globale del Muscolo Scheletrico caratteristiche

    • Il muscolo ha un ventre muscolare centrale e punti di inserzione sulle ossa.
    • I muscoli sono classificati in base al numero di punti di inserzione (bicipite, tricipite, fusiforme).
    • Le fibre dei muscoli possono essere disposte longitudinalmente o pennate (angolo di pennazione).
    • La sezione trasversale fisiologica (PCSA) descrive l'area di trasverso perpendicolare alle fibre muscolari.
    • Muscoli pennati hanno maggiore PCSA per un determinato volume.

    Dipendenza Forza-Velocità

    • La forza generata dai sarcomeri dipende dalla velocità di scorrimento dei filamenti di actina e miosina.
    • Muscoli con fibre corte generano più forza a basse velocità.
    • Muscoli con fibre lunghe generano più forza ad alte velocità.

    Prove Isometriche e Isocinetiche

    • Le prove isometriche misurano la forza in assenza di movimento, mentre le prove isocinetiche misurano la forza a velocità costante.

    Dipendenza Del Momento Dal Braccio di Leva

    • La capacità di generare un momento dipende dal braccio di leva.
    • I muscoli con un braccio di leva più lungo generano un momento maggiore.
    • La forza generata dal muscolo deve essere quindi adattata alla posizione articolare per mantenere una forza costante.

    Tendini

    • I tendini collegano i muscoli alle ossa.
    • I tendini hanno un importante ruolo nella trasmissione della forza.
    • I tendini hanno una struttura complessa influenzata dalla posizione lungo il tendine (tendine-osso, tendine-muscolo).
    • La fascia è un'ulteriore struttura di connettività tra muscolo, tendine ed osso.

    Modello Reologico del Muscolo

    • Un modello reologico del muscolo include componenti elastiche e viscose.
    • Le componenti in serie, rappresentano l'elasticità del tendine.
    • Le componenti in parallelo, rappresentano l'elasticità del muscolo.
    • Il modello reologico del muscolo tiene conto della sua risposta dinamica.

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    Description

    Esplora i principi della dinamica muscoloscheletrica, dalla modellizzazione delle forze muscolari all'analisi del movimento. Approfondisci le diverse modalità di rappresentazione della forza muscolare e le limitazioni dei modelli basati sulla lunghezza. Scopri come i modelli muscoloscheletrici e dinamici migliorano la comprensione del movimento.

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