Wykaz ośrodków naukowych w Polsce, prowadzących prace badawcze z zakresu biomechaniki

Czym zajmuje się Biomechanika?

Biomechanika i inżynieria rehabilitacyjna, Tom 5 w serii wyd. Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000, pod red. Macieja Nałęcza, Warszawa 2004.

Termin „biomechanika” pochodzi od dwóch słów: od „mēchanē” co z języka greckiego oznacza narzędzie, oraz przedrostka „bio” pochodzącego z greckiego słowa „bíos” oznaczającego życie. Można zatem powiedzieć iż Biomechanika jest interdyscyplinarną dziedziną nauki o ruchu i mechanizmach ruch ten wywołujących ze szczególnym uwzględnieniem człowieka oraz zwierząt. Jako dziedzina zbliżona do mechaniki i mechaniki maszyn z jednej, a do biologii medycyny, sportu, ergonomii, z drugiej strony jest trudna do szczegółowego zdefiniowania.
Według podziału przyjętego na VII Międzynarodowym Kongresie Biomechaniki, który odbył się w Warszawie w dniach 18-21.09.1979 roku, można wyróżnić następujące działy biomechaniki:

biomechanika ogólna;
biomechanika inżynierska;
biomechanika medyczna i inżynieria rehabilitacyjna;
biomechanika sportu.

Biomechanika ogólna (General Biomechanics) zajmuje się metodami i metodykami badawczymi, ogólnymi technikami mierniczymi i aparaturą, technikami komputerowymi, akwizycją danych.

Biomechanika inżynierska (Biomechanics of Engeeniering) zajmuje się studiami i modelowaniem ruchu, technikami pomiarowymi, manipulacją i lokomocją człowieka, zwierząt i owadów, badaniem postawy, właściwości mechanicznych i elektrycznych mięśni, tkanki łącznej, ścięgien, płynów biologicznych, właściwości mechanicznych i regulacyjnych układu szkieletowo-mieśniowego. Przedmiotem badań jest również kompleks zagadnień związanych z protetyką, ortotyką, funkcjonalną stymulacją elektryczną pod kątem wspomagania lub zastępowania utraconych funkcji kończyn, ochrona organizmu przed wpływem drgań, hałasu oraz zagadnień na styku człowiek-maszyna.

Biomechanika medyczna i inżynieria rehabilitacyjna (Medical Biomechanics and Rehabilitation Engineering) zajmuje się głównie neurofizjologicznymi aspektami układu mięśniowo-stawowego, elektromiografią, klinicznymi aspektami przepływu płynów biologicznych, funkcjonalną stymulacją elektryczną mięśni, nerwów, kości, eliminacją bólu, badaniem chodu patologicznego, implantami, metodami rehabilitacji.

Biomechanika sportu (Biomechanics of Sport) zajmuje się m.in. badaniem i modelowaniem ruchu zawodnika wykonującego różne ćwiczenia gimnastyczne, w czasie podnoszenia ciężarów, skoków o tyczce, pływania, jazdy na nartach, bobslejach, kołowrotu wielkiego, rzutu dyskiem, wioślarswa, kolarstwa i wielu innych.

Według definicji Whitaker’a The Whitaker Foundation:

Biomechanics is mechanics applied to biological or medical problems. It includes the study of motion, of material deformation, of flow within the body and in devices, and transport of chemical constituents across biological and synthetic media and membranes.
Efforts in biomechanics have developed the artificial heart and replacement heart valves, the artificial kidney, the artificial hip, as well as built a better understanding of the function of organs and musculoskeletal systems.

Biomechanics may be the earliest form of biomedical engineering. In the fourth century B.C., Aristotle recorded that the head of a walking person does not move in a straight line, but bobs up and down. He also made other notes about the mechanical action of the muscles that animate the body. Since that time, knowledge of the mechanics of the body has enabled engineers and medical scientists to develop powerful remedies for disease, the effects of aging, accidental injury, and normal wear and tear.

„The motivation for research in this area comes from the realization that biology can no more be understood without biomechanics than an airplane can without aerodynamics,” writes Yuan-Cheng Fung of the University of California, San Diego, in Biomechanics: Mechanical Properties of Living Tissues.

„For an airplane, mechanics enables us to design its structure and predict its performance,” Fung writes. „For an organism, biomechanics helps us to understand its normal function, predict changes due to alterations, and propose methods of artificial intervention. Thus diagnosis, surgery and prosthetics are closely associated with biomechanics.”

Exercise physiology and sports biomechanics provide strategies for maintaining good health. Ergonomics contributes to safety in the home, automobile and workplace. Biomechanics laboratories have also produced effective techniques for injury repair and rehabilitation and treatments for ailing or injured parts of the body or, if needed, prosthetic replacements.

Biomechanika wczoraj i dziś

Badania w dziedzinie biomechaniki w Polsce rozpoczęły się w latach trzydziestych i były prowadzone w zakresie sportu i medycyny (ortopedii). O zainteresowaniu biomechaniką w tamtych latach świadczy fakt, że w 1934 roku nakładem „Mathesis Polskiej” wydano książkę A.V.Hilla „Żywe Maszynerje”. Po wojnie, do badań prowadzonych w zakresie biomechaniki sportu i medycyny, dołączyli inżynierowie rozpoczynając prace w dziedzinie biomechaniki inżynierskiej (1962). We Wroclawiu prowadził badania Prof. Jan Mikulicz – Radecki doskonale znany z określenia osi mechanicznej kończyny dolnej, która dziś nosi nazwę osi Mikulicza.

Spotkania naukowe biomechaników polskich po drugiej wojnie światowej mają 40-letnią tradycję. I Sympozjum Biomechaniki odbyło się w 1959 roku, w Wyższej Szkole Wychowania Fizycznego w Poznaniu, następne – w 1960 roku, w Akademii Wychowania Fizycznego w Warszawie.

Lata 1959 – 1979 były ważnym okresem w powojennej historii rozwoju biomechaniki w Polsce. Kolejne szkoły i seminaria gromadziły coraz większą liczbę uczestników reprezentujących różne dyscypliny: wychowanie fizyczne i sport, medycynę i nauki techniczne (mechanika, automatyka, miernictwo, ergonomia, techniki komputerowe). O ile liczba uczestników seminarium w 1959r. wynosiła 35, to już w roku 1999 na konferencji organizowanej przez ośrodek wrocławski w Polanicy Zdroju liczba referatów wyniosła 250, prezentowanych przez przedstawicieli 14 krajów świata.

Od 1981 roku AWF we Wrocławiu organizował doroczną Szkole Biomechaniki i Nauczania Techniki Sportowej, a od 1986 roku – Szkołę Biomechaniki, w ramach Problemu Węzłowego 10.7. pt. „Optymalizacja systemu kultury fizycznej jako podstawy kształcenia, zdrowia i sprawności fizycznej”, w grupie tematycznej X: „Biomechaniczne badania nad statycznym i dynamicznym potencjałem ruchowym człowieka”.

O ile problematyka spotkań w latach 1959-79 głównie koncentrowała się na zagadnieniach wychowania fizycznego i kultury fizycznej, to począwszy od roku 1984 notuje się znaczny udział przedstawicieli nauk technicznych, którzy zaczęli stosować metody badawcze i pomiarowe mechaniki, automatyki i miernictwa do obiektów biomechanicznych, szczególnie człowieka. Podczas Ogólnopolskiej Konferencji w 1987 roku w Gdańsku, aż 48 % autorów reprezentowało ośrodki techniczne.

Problematyka biomechaniczna była uprawiana również na spotkaniach naukowych osób związanych z teorią maszyn i mechanizmów (przede wszystkim przez pracowników Politechniki Warszawskiej), na konferencjach organizowanych przez Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej Polskiej Akademii Nauk, na Sesjach Naukowych Komisji Rehabilitacji w Komitecie Terapii Doświadczalnej PAN i na konferencjach Instytutu Sportu „Nauka – Praktyce Sportu” w ramach Problemu Resortowego 105 Głównego Komitetu Kultury Fizycznej i Turystyki.

Ogólnokrajowe spotkania osób zajmujących się biomechaniką w Polsce zainicjował prof. A. Morecki z Politechniki Warszawskiej, który w 1984 roku zorganizował pierwsze spotkanie organizacyjne poświęcone Ogólnopolskiej Konferencji Biomechaniki. Prof. Adam Morecki został przewodniczącym Komitetu Naukowego i Programowego Konferencji. Organizację Konferencji powierzono Akademii Wychowania Fizycznego w Gdańsku, głównie pracownikom Zakładu Biomechaniki tej uczelni Przewodniczącym Komitetu został obecny dr hab. Włodzimierz S. Erdmann, prof. AWF w Gdańsku.

W dniu poprzedzającym Konferencję (21.06.87) odbyło się spotkanie założycielskie Polskiego Towarzystwa Biomechaniki. Uczestnicy posiedzenia, w liczbie ok. 50 osób powołali, Grupę Inicjatywną w celu założenia Towarzystwa. W 1989 roku PTB zostało afiliowane przy Wydziale IV Nauk Technicznych Polskiej Akademii Nauk, gdzie problematyka biomechaniki reprezentowana jest przez Komitet Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej.

Sumując okres lat 1980-1990 należy stwierdzić znaczny wzrost zainteresowania problematyką biomechaniki inżynierskiej, medycznej (rehabilitacyjnej i ortopedycznej), sportu i pracy. W tym okresie odbyło się 9 szkół i jedna Konferencja Ogólnopolska. Liczba uczestników szkół wynosiła od 30 do 70 osób, a Konferencji – 130 uczestników. Liczba wygłoszonych referatów wynosiła łącznie około 250.

Wyniki badań polskich biomechaników były i są prezentowane również na międzynarodowych kongresach biomechaniki organizowanych przez Międzynarodowe Towarzystwo Biomechaniki (ISB), Międzynarodowe Towarzystwo Biomechaniki Sportu (ISBS), Międzynarodowe Towarzystwo Biomechaniki (ISB), Międzynarodowe Towarzystwo Biomechaniki Sportu (ISBS), Europejskie Towarzystwo Biomechaniki (ESB) oraz na Światowych Kongresach Biomechaniki.

Najważniejsze osiągnięcia to przede wszystkim rezultaty badań podstawowych z zakresu modelowania, symulacji i identyfikacji narządu ruchu człowieka jak i jego części w zakresie mięśni, układu kostnego, kręgosłupa, czynności manipulacyjnych i lokomocyjnych, podstaw konstrukcji, protez, endoprotez, wszczepów stomatologicznych.

Mimo licznych trudności, środowisko biomechaników polskich, także w ostatnich latach wykazywało dużą aktywność. Świadczyłą o tym między innymi:

Organizacja cyklicznych krajowych konferencji i szkół Biomechaniki. Ponadto Sekcja Biomechaniki Komitetu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN w latach 1990-1994 zorganizowała sześć seminariów w ramach Międzynarodowego Centrum Cybernetyki działającego przy Instytucie Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN, afiliowanego przy Międzynarodowej Organizacji Zdrowia (WHO).
Udział uczonych polskich w międzynarodowych sympozjach, konferencjach i światowych kongresach biomechaniki oraz 350 publikacji naukowych zaprezentowanych na tych imprezach.
Wydawanie czasopism o zasięgu międzynarodowym: Biology of Sport (Instytut Sportu w Warszawie – kwartalnik ten jest na „liście filadelfijskiej”, impact factor ok. 0,2), Journal of Occupational Safety and Ergonomics (CIOP w Warszawie); Acta of Bioenginering and Biomechanics (Politechnika Wrocławska).
W dalszym ciągu, liczne są wizyty specjalistów zagranicznych jako gości poszczególnych ośrodków, uczestników konferencji oraz zaproszonych wykładowców, o czym świadczy rozwijająca się współpraca z czołowymi ośrodkami zagranicznymi w Europie, USA, Australii, Japonii.
Udział polskich biomechaników w zagranicznych towarzystwach naukowych, w których pełnią odpowiedzialne funkcje.

Dokładna liczba pracowników naukowych – biomechaników jest trudna do ustalenia. Biorąc pod uwagę liczbę ośrodków w kraju, przynależność do Polskiego Towarzystwa Biomechaniki (250 osób) oraz osobiste kontakty, szacuje się liczbę pracowników naukowych dyscypliny biomechanika na 400 osób.

Od ostatniej oceny upłynęło blisko 5 lat. W 1995r. odbyła się kolejna Ogólnopolska Konferencja Biomechaniki w Krakowie. Zgromadziła ona 80 osób, wygłoszono 59 referatów, opublikowano 54. Problematyka referatów była szeroka i obejmowała zagadnienia kości, stawów, sił mięśniowych, implantów, modelowania układu ruchu człowieka, stabilografii, dyscyplin sportowych.

Wykaz ośrodków naukowych w Polsce, prowadzących prace badawcze z zakresu biomechaniki:

1. Politechnika Białostocka

1.1.Zakład Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej :
Prof. dr hab. inż. Jan Ryszard DĄBROWSKI

biomateriały dla endoprotezoplastyki,
trybologia stawów,
biomechanika zespoleń kości.

1.2.Katedra Automatyki i Robotyki
Dr hab. inż. Krzysztof JAWOREK, prof. nadzw.

analiza wskaźnikowa chodu

2. Politechnika Częstochowska

Instytut Obróbki Plastycznej, Inżynierii Jakości i Bioinżynierii
Prof. dr hab. inż. Monika GIERZYŃSKA-DOLNA, dr hab. inż. Jerzy WŁODARSKI, prof. nadzw.

Tarcie, zużycie i smarowanie w sztucznych stawach człowieka,
badanie tribologiczne i zmęczeniowe biomateriałów i endoprotez,
badania jakości materiałów i wyrobów medycznych,
optymalizacja projektowania narzędzi chirurgicznych z wykorzystaniem metod numerycznych,
biomateriały,
diagnostyka medyczna,
cyfrowa analiza obrazów medycznych.

3. Ośrodki gdańskie:

3.1. Akademia Wychowania Fizycznego w Gdańsku
dr hab. Włodzimierz Stefan ERDMANN, prof. nadzw.

biomechanika podstawowa: zagadnienia wprowadzające do biomechaniki – biocybernetyka, teoria informacji, biometrologia, metodologia badań, mechanika mięśni, lokomocja. Biomechanika stosowana: zdrowie – ustalenie norm dla zdrowego człowieka pod względem budowy, sił, ruchu. Ergonomia – analiza obciążeń pracownika na stanowisku pracy, ergonomia sportu. Medycyna – diagnozowanie chodu chorych dla celów klinicznych w ortopedii, analiza chodu dzieci z wadami postawy ciała. Sądownictwo – rekonstrukcja wypadków drogowych, przeciążenia pracownika na stanowisku pracy.

3.2. Politechnika Gdańska
Prof. dr hab. inż. mgr. mat. Krzysztof WIERZCHOLSKI

modele analityczno-numeryczne w biotribologii i w zagadnieniach wyznaczania pracy biołożysk smarowanych mazią stawową.

4. Politechnika Śląska

4.1. Katedra Mechaniki Robotów i Maszyn
Prof. dr hab. inż. Józef WOJNAROWSKI
Główne pola zainteresowań Katedry w zakresie biomechaniki:

modelowanie przepływu krwi przez sztuczne zastawki serca,
modele reologiczne krwi .

4.2. Katedra Wytrzymałości Materiałów i Metod Komputerowych Mechaniki,
Prof. dr hab. inż. Tadeusz BURCZYŃSKI, Prof. dr hab. inż. Ewa MAJCHRZAK

przepływ bio-ciepła w organizmach żywych, modelowanie procesów przepływu bio-ciepła z wykorzystaniem metod numerycznych (metoda elementów skończonych, metoda elementów brzegowych, metoda różnic skończonych, symulacja komputerowa zjawisk termodynamicznych w tkankach organizmów żywych,
algorytmy genetyczne i metody ewolucyjne w biomechanice wzrostu, remodellingu i morfogenezy tkanek organizmów żywych,
modelowanie matematyczne w biomechanice, w tym w szczególności: modelowanie konstytutywne miękkich tkanek biologicznych (biernych i aktywnych – mięśni szkieletowych), modelowanie współdziałania tkanek biologicznych o różnych właściwościach mechanicznych i charakterystykach, analiza numeryczna stanów naprężenia i odkształcenia w tkankach kostnych pod wpływem obciążenia aktywnych mięśni szkieletowych, (na przykład kości miednicy człowieka),

4.3. Zakład Inżynierii Materiałów Biomedycznych
Prof. dr hab. inż. Jan MARCINIAK

prace nad konstrukcją stabilizatorów kostnych do zespoleń kości z wykorzystaniem efektów elektromechanicznych i pokryć implantów warstwami kompozytowymi z udziałem monokrystalicznego diamentu,
prace nad uszlachetnieniem powierzchni implantów z biomateriałów metalicznych, z oceną reakcji toksycznych i alergicznych w organizmie,
prace nad nowymi konstrukcjami stołów do pionizacji i pionizatorów dla dorosłych i dzieci z porażeniem mózgowym lub niedowładem połowiczym,
prace nad konstrukcją ekranów kompozytowych z udziałem siatek ekranujących z taśm amorficznych, które przeznaczone są do tłumienia pól elektromagnetycznych szkodliwych dla organizmu ludzkiego,

4.4. Katedra Mechaniki Stosowanej,
Prof. dr hab. inż. mDr H.C. Eugeniusz ŚWITOŃSKI

badania modelowe oraz analiza obciążeń układu szkieletowo-mieśniowego człowieka,
badania modelowe zachowań człowieka, w aspekcie urazów, w sytuacjach wypadków komunikacyjnych i sportowych,
opracowanie modeli wybranych grup mięśniowych z wykorzystaniem metod optymalizacji w celu wspomagania procesu rehabilitacji,
analiza stereomechaniczna elementów układu kostnego człowieka,
analiza kinematyczna ruchu ciała człowieka z wykorzystaniem systemów optoelektronicznych,
wspomaganie diagnostyki narządu ruchu człowieka,
monitorowanie postępów rehabilitacji,
badania doświadczalne chodu dzieci zdrowych oraz z zaburzeniami równowagi,
badanie sprawności sportowców i wspomaganie treningu sportowego,
badania ergonomii stanowisk pracy,
wspomaganie projektowania aparatury medycznej, urządzeń rehabilitacyjnych i sprzętu sportowego,
badania modelowe i eksperymentalne implantów stosowanych w chirurgii kości,
wspomaganie procesu leczenia w neurochirurgii, z wykorzystaniem środowiska oprogramowania do wirtualnej rzeczywistości,
przedoperacyjne planowanie zabiegów z wykorzystaniem modeli 3D, generowanych na podstawie CT oraz MRI,
badania właściwości mechanicznych tkanek biologicznych i biomateriałów, w warunkach statycznych i dynamicznych.

5. Ośrodki krakowskie:

5.1. Politechnika Krakowska, Zakład Mechaniki Doświadczalnej i Biomechaniki
Prof. dr hab. inż. Stanisław MAZURKIEWICZ, dr hab. inż. Grzegorz MILEWSKI

badania właściwości mechanicznych tkanek biologicznych oraz materiałów
implantacyjnych,
konstrukcja urządzeń i aparatury ortopedycznej oraz stabilizatorów
zewnętrznych do stabilizacji urazów kości,
zagadnienia biomechaniki stomatologicznej obejmujące badania
wytrzymałościowe oraz analizę numeryczną MES z zakresu metod rekonstrukcji koron zębów w stomatologii zachowawczej oraz zastosowań implantów w ortodoncji i chirurgii twarzowo-szczękowej,
modelowanie konstytutywne tkanki kostnej.

5.2. Klinika Ortopedii i Rehabilitacji Uniwersytetu Jagielońskiego,
dr hab. med. Edward CZERWIŃSKI

biomechanika kości (właściwości mechaniczne), biomateriały, implanty, aparaty ortopedyczne,
bionika ruchu, infradźwiękowe i ich interakcje ze strukturami organizmów żywych,
biomechanika stawów,

6. Politechnika Łódzka,

Prof. dr hab. inż. Jan AWREJCEWICZ

badania doświadczalne i numeryczne kręgosłupa, stawu biodrowego,
dobór i konstrukcja implantów uszkodzonych kręgów części lędźwiowej i szyjnej kręgosłupa,
badanie syntetycznej protezy dysku międzykręgowego,
analiza właściwości mechanicznych protez naczyniowych (stenty),
dynamika ludzkich strun głosowych, modelowanie pracy serca,
modelowanie, analiza numeryczna i badania doświadczalne mięśni,
modelowanie chodu człowieka i badanie stabilności postawy ludzkiej,
modelowanie czaszki, uderzeń w czaszkę i oczodołów ludzkich za pomocą metody MES,
modelowanie mechaniczne DNA,

7. Ośrodki poznańskie:

7.1. AWF Poznań, Zakład Biomechaniki,
Prof. dr hab. Lechosław DWORAK

biomechanika lokomocji,
obciążenia – przeciążenia dynamiczne w wybranych strukturach ruchowych człowieka,
metodologia badań siły mięśniowej, ze szczególnym uwzględnieniem rozwoju siły w ontogenezie człowieka,
zastosowanie pola magnetycznego do kształtowania biomateriałów.

7.2. AWF Poznań, Zakład Biomechaniki Klinicznej
Prof. dr hab. med. Aleksander KABSCH

badania nad czynnikami patogennymi przeciążeń kręgosłupa, metody diagnostyczne i rehabilitacyjne:
badania nad identyfikacją fizycznych właściwości kręgosłupa: charakterystyka odkształceń trzonów kręgów ludzkiego kręgosłupa w zależności od zmian modułu sprężystości podłużnej,
skuteczność rehabilitacyjna metod stosowanych w rehabilitacji aktywnej

7.3. Pracownia Badań Czynności Okołoruchowej
doc. dr hab. inż. Jan OBER

badanie ruchu oka,
ocena stronności motorycznej kończyn górnych.

8. Ośrodki wrocławskie:

8.1. AWF Wrocław, Katedra Biomechaniki
Prof. dr hab. Tadeusz BOBER

biomechaniczny identyfikator możliwości motorycznych człowieka,
koordynacja działania mięśni antagonistycznych,
energetyczne charakterystyki ruchów kończyny górnej,
identyfikacja profili momentów sił grup mięśniowych.

8.2. Akademia Medyczna im. Piastów Śląskich we Wrocławiu,
Katedra Fizjoterapii, Katedra powstała w 2011 roku
Prof. dr hab. Stefan KORNECKI
Współpracownicy:

Dr hab. inż. Robert Iskander, prof. nadzw.,
Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej Politechniki Wrocławskiej
Dr hab. Krystian Kubica, prof. nadzw.,
Instytut Inżynierii Biomedycznej i Pomiarowej Politechniki Wrocławskiej
Płk. lek. med. Andrzej Kobak,
Pracownia Elektromiografii Wojskowego Szpitala Klinicznego z Polikliniką we Wrocławiu
Dr inż. Jacek Lamperski, Zakład Termodynamiki Politechniki Wrocławskiej

modelowanie mechanizmu skurczu mięśnia szkieletowego w zakresie termodynamiki i biofizyki,
numeryczne modyfikowanie surowego sygnału EMG dla oszacowania sił rozwijanych przez pojedyncze mięśnie szkieletowe w funkcji czasu in vivo,
elektromiograficzna identyfikacja przeciążeń siłowych mięśni kończyny górnej podczas czynności manualnych w różnych zawodach,
powierzchnia użytkowa ręki jako kryterium oceny dysfunkcji kończyny górnej, wywołanych chorobami o różnej etiologii.

8.3. AWF Wrocław, Katedra Fizjoterapii w Dysfunkcjach Narządu Ruchu
Prof. dr hab. Marian GOLEMA

utrzymywanie równowagi w pozycji stojącej
przeciążenia w gimnastyce.

8.4. Politechnika Wrocławska
Studium Wychowania Fizycznego i Sportu,
dr Wincenty ŚLIWA

ergonomia w ocenie efektów terapeutycznych układu ruchu,
badania doświadczalne oraz modelowanie matematyczne i symulacja dla potrzeb analizy układu równowagi człowieka,
przeciążenia w gimnastyce sportowej,
koordynacja ruchowa, analiza biosygnałów.

8.5. Politechnika Wrocławska
Zakład Inżynierii Biomedycznej i Mechaniki Eksperymentalnej,
dr hab. inż. Celina PEZOWICZ prof. nadzw. PWr, prof. dr hab. inż. Romuald BĘDZIŃSKI

rozwój doświadczalnych i numerycznych metod badawczych oraz ich aplikacja do zagadnień szeroko rozumianej biomechaniki,
biomechaniczne problemy alloplastyki stawu biodrowego,
biomechaniczne problemy alloplastyki stawu kolanowego,
biomechaniczne badania układów stomatologicznych,
biomechanika stabilizacji i wydłużania kończyn,
badania właściwości materiałowych tkanki kostnej oraz tkanek miękkich
biomechaniczne podstawy przeciążeń i stosowania implantów oraz stabilizatorów kręgosłupa
biomechanika przepływów,
konstrukcja i badania biomanipulatorów,

8.6 Akademia Medyczna im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
Klinika Ortopedii i Traumatologii
Prof. dr hab. n. med. Szymon DRAGAN

biomechaniczne problemy alloplastyki stawu biodrowego,
biomechaniczne problemy alloplastyki stawu kolanowego,
badania właściwości materiałowych tkanki kostnej,
nawigacja komputerowa w zabiegach chirurgicznych,

9. Ośrodki warszawskie:

9.1. Politechnika Warszawska, Zakład Teorii Maszyn i Robotów
Prof. dr hab. inż. Krzysztof KĘDZIOR

lokomocja zwierząt i owadów w celu budowy bionicznych układów maszyn i maszyn kroczących,
manipulatory i roboty antropomorficzne (konstrukcja, sterowanie, kalibracja)
badania doświadczalne i teoretyczne (głównie metodą komputerowej symulacji) oraz analityczne układu ruchu człowieka w celu zastosowania wyników w technice (układy człowiek-maszyna) w tym badanie i modelowanie wypadków komunikacyjnych,
konstrukcja urządzeń do wspomagania chodu paraplegików

9.2.Politechnika Warszawska, Instytut Mechaniki i Poligrafii, Zakład Konstrukcji Maszyn i Inżynierii Biomedycznej
Prof. dr hab. inż. Konstanty SKALSKI

komputerowe planowanie i wspieranie operacji chirurgicznych w ortopedii,
projektowanie, wytwarzanie i badanie sztucznych narządów ruchu,
badania wpływu niejednorodności, anizotropii i reologii kości na konstrukcje implantów,
badania nad zastosowaniem technologii inżynierii powierzchni do otrzymywania biokompatabilnych powłok o wysokich właściwościach medycznych,
rozwój i zastosowanie technologii generatywnych w inżynierii ortopedycznej,
badania nad funkcjonalnością endoprotez: wydłużalnych dla dzieci, mobilnych dla stawu łokciowego oraz kręgosłupa,
metody opisu powierzchni projektowanych endoprotez, w tym anatomicznych,
badania nad rekonstrukcją stawu biodrowego z zastosowaniem endoprotez dopasowanych,
przebudowa funkcjonalna kości (remodeling) w procesie projektowania endoprotez,
ocena skuteczności wertebroplastyki (sztywności cementu) w trzonach kręgów kręgosłupa,
technologie odlewania precyzyjnego endoprotez ze stopu tytanu oraz stopu kobaltowo-chromo-molibdenowego,
rozwój i zastosowanie technologii generatywnych w inżynierii ortopedycznej,
nowe metody planowania oraz leczenia operacyjnego rzepki stawu kolanowego,
ocena uszkodzeń endoprotez po implantacji,
badania trwałości endoprotez na symulatorach tribologicznych,
ocena funkcjonalna alloplastyki stawu biodrowego i kolanowego z zastosowaniem komputerowych systemów do analizy chodu,
badania nad biomechanika ligamentotaksji (mięśni, więzadeł) uszkodzonych trzonów kręgosłupa.
równania konstytutywne tkanek łącznych i biomateriałów,
projektowanie mechanizmów sztucznych stawów w układzie ruchu człowieka,

9.3. Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej
dr hab. inż. Ryszard MAROŃSKI

optymalizacja taktyki i techniki ruchu metodami sterowania optymalnego
optymalizacja strategii w chemioterapii raka

9.4. AWF Warszawa, Zakład Antropologii i Biomechaniki
Prof. dr hab. Andrzej WIT

pomiar momentów sił mięśniowych u osób z endoprotezami stawu biodrowego, drżenie fizjologiczne,
analiza techniki ruchu, modelowanie ruchu,

9.5. AWF Warszawa, Zakład Biomechaniki
dr hab. Czesław URBANIK, prof. nadzw.

poszukiwanie zależności pomiędzy różnymi rodzajami obciążeń (grawitacyjne, ekspandowe, hydrauliczne) a zaangażowaniem mięśni (EMG) i wartością rozwijanej mocy,
ocena cech fizycznych (siły, prędkości i wytrzymałości) u zawodników różnych konkurencji sportowych,
związki pomiędzy cechami fizycznymi mierzonymi za pomocą testów i w warunkach laboratoryjnych, oraz ocena szybkości zmian tak mierzonych cech w funkcji wieku, wpływ położeń kątowych w stawach kończyn górnych i dolnych na wartości momentów sił rozwijanych przez rękę i stopę,
porównanie sprawności osób zdrowych i niesłyszących ,
ocena związków pomiędzy typem budowy tułowia, a wartościami momentów sił rozwijanych przez mięśnie tułowia.

AWF Warszawa, Zakład Antropologii
dr hab. Krzysztof Buśko, prof. nadzw.

określenie specyfiki budowy ciała (somatotypu) i poszukiwanie zależności pomiędzy typem budowy tułowia (wybranymi wielkościami somatycznymi) a wartościami momentów sił mięśniowych i mocy u przedstawicieli różnych dyscyplin i konkurencji sportowych,
pomiary momentów sił mięśniowych w warunkach statyki,
pomiary mocy mechanicznej mięśni kończyn dolnych rozwijanej podczas wyskoków na platformie dynamometrycznej,
pomiary mocy mechanicznej mięśni kończyn dolnych rozwijanej w testach na cykloergometrze,
wyznaczanie charakterystyk siła-prędkość i moc-prędkość.

9.6. Instytut Sportu Warszawa, Zakład Biomechaniki
dr hab. Krzysztof Buśko, prof. nadzw.; dr hab. dr inż. Jan Gajewski

biomechanika sportu,
pomiary momentów sił mięśniowych w warunkach statyki u zawodników różnych dyscyplin i konkurencji sportowych,
pomiary mocy mechanicznej mięśni kończyn dolnych rozwijanej podczas wyskoków na platformie dynamometrycznej,
pomiary mocy mechanicznej mięśni kończyn dolnych rozwijanej w testach na cykloergometrze,
wyznaczanie charakterystyk siła-prędkość i moc-prędkość,
ilościowa ocena zmęczenia lokalnego na podstawie zmian drżenia fizjologicznego.

9.7. Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa
Prof. dr. hab. med. Danuta KORADECKA, dr hab. inż. Danuta ROMAN-LIU

wpływ trzech podstawowych czynników obciążenia, tj. pozycji ciała, siły wywieranej podczas pracy oraz częstości powtórzeń na obciążenia układu ruchu (kręgosłupa, kończyn dolnych i górnych).

9.8. Akademia Medyczna w Warszawie
Klinika Rehabilitacji
Prof. dr hab. n. med. Jerzy KIWERSKI

urazy i schorzenia kręgosłupa,
wspomaganie funkcji lokomocyjnych osób z porażeniem kończyn dolnych,
funkcjonalna eklektrostymulacja (ręki),
protezowanie kończyny dolnej.

9.9. Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa
dr hab. inż. Tomasz LEKSZYCKI

modelowanie w biomechanice (układ kostny, tkanki miękkie, przebudowa tkanek, osteoporoza, skoliozy, obluzowania endoprotez, zagadnienia kontaktowe w stawach po endoprotezoplastyce, tarcie, zużycie i smarowanie w stawach),
liniowa i nieliniowa mechanika ciała stałego, teoria konstrukcji, optymalizacja, mechanika kompozytów i ośrodków porowatych, homogenizacja, metody numeryczne,
mechanika uszkodzenia, mechanika kontaktu, teoria sterowania układami dynamicznymi

9.10. Pracownia Diagnostyki Narządu Ruchu, Klinika Rehabilitacji Pediatrycznej,
Instytut „Pomnik – Centrum Zdrowia Dziecka, Warszawa
Pracownia powstała w 1988 roku, prowadzona początkowo przez dr inż.Marię Lebiedowską, aktualnie przez dr inż. Małgorzatę SYCZEWSKĄ. Zajmuje się biomechaniką kliniczną w obszarach:

obiektywna analiza chodu (diagnostyka różnicowa, monitorowanie stanu funkcjonalnego pacjenta, ocena skuteczności terapii);
badanie ruchu kręgosłupa podczas chodu (własna metoda z zastosowaniem markera wirtualnego);
biomechaniczne metody badania zaburzeń napięcia mięśniowego i neurosterowania;
badania postawy ciała i procesów utrzymania równowagi.

Z krótkiego przeglądu wynika, że w 11 ośrodkach i 30 zespołach (Katedry, Zakłady, Zespoły, Kliniki) uprawianych jest ponad 60 tematów badawczych obejmujących problematykę: kości, kręgosłupa, mięśni, implantów, lokomocji, rehabilitacji (protetyki), ortotyki, elektrostymulacji funkcjonalnej, sztucznych stawów, aparatów Ilizarowa, biotrybologii, zastawek, ruchu oka, modeli ruchu człowieka, zwierząt i owadów. Należy podkreślić, że zarówno w ośrodkach technicznych, wychowania fizycznego (AWFy) i medycznych (Akademie Medyczne) oraz Instytutach resortowych (Instytut Sportu w Warszawie, Centralny Instytut Ochrony Pracy w Warszawie), prowadzone są badania z zakresu biomechaniki inżynierskiej, medycznej, sportu i pracy. Wiele tematów prowadzonych jest przez zespoły mieszane.

Zakończenie

Przedstawiona w niniejszym opracowaniu historia rozwoju biomechaniki w Polsce w ostatnich 41 latach, wskazuje na stale rosnący wzrost zainteresowania tą dyscypliną. Systematycznie wzrasta liczba uprawiających ją ośrodków, szczególnie inżynierskich. Notuje się wzrost kadry tzn. liczby profesorów, doktorów habilitowanych, doktorów i magistrów. Rośnie dorobek wyrażony liczbą publikacji i monografii z tego obszaru. Prowadzone są stosunkowo liczne projekty badawcze (KBN, statutowe i własne).

Tendencja ta jest przejawem ogólnego trendu w nauce światowej. Przewiduje się bowiem, że w przyszłym stuleciu wzrośnie rola nauk biologicznych i medycznych, których rozwój już obecnie przyspieszył dzięki wykorzystaniu w tych dziedzinach osiągnięć nauk ścisłych i technicznych. Wzrośnie więc także rola biomechaniki, jako nauki interdyscyplinarnej, ulokowanej na pograniczu nauk biologicznych i medycznych z jednej strony, oraz ścisłych i technicznych – z drugiej. Należy więc uznać za korzystne, że biomechanika polska dobrze wpisuje się w ten nurt.

Uczeni polscy biorą czynny udział w międzynarodowych i krajowych konferencjach i sympozjach z zakresu biomechaniki. Uczestniczą także czynnie w pracach międzynarodowych organizacji naukowych. Należy wspomnieć, że Prof. Kazimierz Fidelus i Dr Andrzej Komor byli członkami Rady Wykonawczej Międzynarodowego Towarzystwa Biomechaniki, Prof. Krzysztof Kędzior był pierwszym przewodniczącym Komitetu Technicznego d/s Symulacji Komputerowej w Biomechanice przy tym Towarzystwie. Prof. Adam Morecki był przez wiele lat członkiem Rady Naukowej Międzynarodowego Centrum Nauk Mechanicznych w Udine i w ramach tej działalności zorganizował i przeprowadził trzy Szkoły Biomechaniki dla młodych naukowców z wielu krajów. Prof. Adam Morecki, pełniąc przez dwie kadencje funkcję Sekretarza Generalnego i następnie przez jedną kadencję Prezydenta Międzynarodowej Federacji Teorii Maszyn i Mechanizmów (IFToMM) doprowadził do tego, że problematyka biomechaniki i układów człowiek-maszyna na stale weszła w zakres zainteresowań tej Federacji. Od 1991 roku Prof. Krzsztof Kędzior jest Przewodniczącym Komitetu Technicznego d/s Układów Człowiek-Maszyna przy Federacji IFToMM. Prof. Romuald Będziński jest członkiem Zarządu ESB.

W ciągu przeszło 40 lat rozwoju biomechaniki (lata 1959 – 2000) można odnotować wiele osiągnięć praktycznych – opracowano oryginalne konstrukcje i wdrożenia. Niezależnie od ich poziomu w stosunku do techniki światowej, odgrywały one istotną rolę w stymulowaniu prac podstawowych. Również w ostatnich latach, niektóre osiągnięcia praktyczne znalazły uznanie w kraju i za granicą, jak np. systemy ZESPOL i POLFIX, stabilizatory DERO, manipulatory medyczne, metody rehabilitacji za pomocą metod FES, implanty stawów MEDGAL. oraz ChM, czy też Parapodium PW - urządzenie do pionizacji i wspomagania chodu paraplegików.

Europejska Konferencja Biomechanika 2002 była reprezentatywnym forum dla wymiany doświadczeń i osiągnięć biomechaników z różnych stron świata oraz wskazania kierunków jej rozwoju na przełomie wieków.

Opracowanie wstępne: Romuald Będziński, Krzysztof Kędzior

Biomechanika w Polsce: