OU me

Bloktoets Datum Aanvang

5DT03 Fysische Factoren 26juni2015

13.00 uur

Deze tentamenset kunt u na afloop meenemen

Rad.

Het ANDERE deel ingevuld inleveren bij uw surveillant(e}

OU me

Faculteit der Medische Wetenschappen

Het is een gesloten boek tentamen, maar het gebruik van een rekenmachine van het type CASIO fx-82MS is toegestaan. Rekenmachines van een ander type mogen NIET worden gebruikt.

ALGEMENi~ \ANWIJZINGEN:

• Dit tü•ltamen bestaat uit 8 open vragen.

• De iJd~;chikbare tijd is 2 uur.

• Controleer of uw tentamenset compleet is.

• Vermeld op het antwoordformulier duidelijk uw naam en studentnummer.

• Beantwoord de vragen op de antwoordformulieren in de daarvoor open gelaten ruimten.

• Lees de vragen zorgvuldig alvorens uw antwoord te formuleren.

• Beantwoord de vragen volledig, maar zo beknopt mogelijk; vermijd onnodige uitweidingen.

• Voor beantwoording van de vragen eventueel de achterkant van het formulier gebruiken.

• Schrijf duidelijk leesbaar en gebruik geen afkortingen, het gebruik van een potlood is ongewenst.

• Onleesbaar beantwoorde vragen worden fout gerekend.

• Het gebruik van alle audiovisuele en technische hulpmiddelen is niet toegestaan, tenzij expliciet vermeld elders op dit voorblad. Mocht u dergelijke apparatuur toch gebruiken, dan zal dit als fraude worden aangemerkt. Op uw tafel mogen uw studenten- en registratiekaart en los schrijfmateriaal liggen. Etui's moeten van tafel.

• Lever na afloop het antwoordformulier in. Indien u commentaar heeft op de vragen, verwijzen we u naar de hyperlink die is opgenomen bij uw toetsindeling in uw webdossier t.b.v. het digitaal studentcommentaarformulier voor deze toets.

VEEL SUCCES!

LET OP!!

ZET EERST UW NAAM EN STUDENTNUMMER OP

ELK

Voorb/ad_OV2.doc/28-5-2015

VRAAG 1: STATICA (20 PUNTEN)

Marjolein traint haar schouderspieren (m. deltoideus) (figuur 1) met behulp van zogenaamde dumbbells. De m. deltoideus heeft zijn insertie op de humerus en origo in het acromion (figuur 2). De belangrijkste functie van de m. deltoideus is abductie van de bovenarm. De oefening start met gestrekte armen in horizontale positie, zoals weergegeven in figuur 3. Vervolgens brengt ze haar armen, nog steeds gestrekt, een beetje omhoog (30' graden met de horizontaal; abductie). Deze positie houdt ze een tijdje vast.

Figuur 1. m. deltoideus

<.

Figuur 2. Het a ^eromion

Figuur 3. Tijdens de oefening brengt Marjolein haar armen wat omhoog (30' graden met de horizontaal; abductie) en

houdt die positie een tijdje vast.

Een fysiotherapeut wil graag weten hoe groot de krachten in het schoudergewricht en de m. deltoideus zijn tijdens deze oefening (abductie van de bovenarmen).

Marjolein heeft in iedere hand een dumbbell van 2 kg. Neem aan dat g

=

Neem verder aan dat alle afmetingen, (deel)massa's, hoeken, aanhechtingsplaatsen van ligamenten en spieren bekend zijn.

Vraag 1 a. Marjolein staat tijdens de oefening met elke voet op een krachtplatform (force plate). Onder elke voet wordt een normaalkracht gemeten van 370 N. Wat is het lichaamsgewicht van Marjolein? Laat duidelijk zien hoe u aan uw antwoord komt.

(2 punten)

Vraag 1 b. Teken een passend vrijlichaamsdiagram (VLD) om de krachten in de schouder en m. deltoideus uit te kunnen rekenen tijdens de oefening waarbij de armen omhoog gebracht zijn (30' graden met horizontaal; abductie). Maak de tekening niet te klein! Geef in een legenda duidelijk aan wat alles is. (6 punten)

Vraag 1 c. Stel de bij het VLD behorende evenwichtsvergelijkingen op. (6 punten) Vraag 1d. Marjolein beweert dat er een grotere spierkracht in de m. deltoideus moet worden gegenereerd wanneer deze oefening wordt uitgevoerd met de armen exact

horizontaal in plaats van in abductie. lnge denkt dat je dit aan de hand van het getekende VLD en de opgestelde evenwichtsvergelijkingen niet kunt concluderen.

Wie heeft er gelijk, en waarom? N.B. alleen een naam noemen zonder uitleg, levert géén punten op. (3 punten)

Vraag 1 e. De volgende oefening bestaat uit het cyclisch ad- en abducteren van het schoudergewricht: de armen worden hierbij repeterend van horizontaal, naar wat meer omhoog, en weer terug naar horizontaal bewogen. Tijdens elke repetitie wordt dezelfde beweging uitgevoerd. Bij het uitvoeren van de beweging worden de ligamenten in het schoudergewricht belast. Schets de bijbehorende kracht-tijd-curve voor 5 cycli. Hoe noemen we het verschijnsel wat hierbij optreedt in de ligamenten?

(3 punten)

VRAAG 2 BELASTING/BELASTBAARHEID (10 punten)

Herman is 50 jaar oud en werkt als ijzervlechter in de bouw. Hij werkt iedere dag van 07.00 - 15.30 uur en heeft daarbij een gemiddelde hartfrequentie van 120 slagen per minuut. Daarnaast is Herman een fanatiek wielrenner en traint hij 3x in de week. Zijn zuurstofopname in rust is 0,25 I/min bij een hartfrequentie van 55 slagen per minuut.

Zijn maximale zuurstofopname 3,5 I/min.

Vraag 2a. Bereken de relatieve belasting tijdens werkdagen (3 punten).

Vraag 2b. Door lage rugklachten kan Herman niet meer fietsen. Hierdoor neemt zijn maximale zuurstofopname af tot 3 I/min. Zijn gegevens in rust veranderen niet. Teken de relatie tussen de zuurstofopname en hartfrequentie van Herman in de

onderstaande figuur (2 punten).

0 - I

0,0 0,5 1,0 1,5 ^2,0 2,5 3,0 3,5

Zuurstofconsumptie (L.min·¹)

Vraag 2c. Gelukkig herstelt Herman snel en kan hij weer gaan fietsen. Leg uit wat er met de systolische en diastolische bloeddruk gebeurt tijdens acute inspanning (2 punten).

Vraag 2d. Door het warme weer raakt Herman uitgedroogd. Wat is de definitie hiervan? (2 punten)

Vraag 2e. Welke gevolgen heeft de uitdroging voor de fietsprestaties van Herman?

(1 punt)

VRAAG 3TRAINING (1 0 punten)

Kees heeft gehoord dat sporten goed is voor de gezondheid. Kees is een bankzitter maar gaat zijn leven veranderen. Hij houdt niet van half werk en gaat dus in training voor de marathon van Berlijn in september.

Hij gaat zich eerst laten keuren en als onderdeel van de keuring wordt een maximale inspanningstest afgenomen; één week voor de marathon wordt deze test herhaald.

Vraag 3a. Welke van de volgende parameters in de maximale inspanningstest zijn veranderd ten gevolge van de training en waarom? (5 punten)

parameter Toename/afname Waarom?

/gelijk gebleven V02max

Maximale Hartfrequentie Type I spierweefsel quadricepsspier

Dikte van de wand van de linkerventrikel

Uiteindelijk loopt Kees de marathon in bijna 4 uur. Na anderhalf uur wisselt zijn lichaam van brandstof. Zijn snelheid zakt dan in van 11 km/uur naar 10 km/uur.

Vraag 3b. Welke wisseling van brandstof zal bij hem na anderhalf uur opgetreden zijn? (2 punten)

Vraag 3c. Leg uit wat de meest waarschijnlijke oorzaak is van het verval in snelheid na anderhalf uur lopen (3 punten).

VRAAG 4 LOPEN: STAPCYCLUS

&

De stapcyclus kan voor ieder been worden ingedeeld in een steunfase en een zwaaifase. Tijdens de steunfase heeft het betreffende been grondcontact

Vraag 4a.Teken in het onderstaande diagram een weergave van het grondcontact (in de tijd) van het linker- en rechterbeen tijdens het gaan van een persoon met een normaal gangbeeld. Denk aan de correcte verhouding tussen steun- en zwaaifase.

Geef de steunfase aan met een arcering, laat de zwaaifase blanco/open. Teken minimaal1,5 stapcyclus. (2 punten)

~I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

Tijd~

Stelt u zich nu voor dat dezelfde persoon aan het eind van een lange wandeling een blaar heeft onder haar RECHTER voet. Zij kan door de pijn die voet niet normaal meer belasten en is daardoor niet meer in staat om symmetrisch te lopen.

Vraag 4b. Teken in het onderstaande diagram een weergave van het grondcontact van het linker- en rechterbeen in deze situatie. Teken minimaa/1,5 stapcyc/us. (2 punten)

~I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

Tijd~

Bestudeer de onderstaande grafieken A, 8, C en D. Je ziet een weergave van de EMG activiteit van enkele spiergroepen tijdens de stapcyclus.

- - - - W a l k i n g c y c l e - - - l - ; - - - - -Stance phase - - - - ; - -

100L

.

40

~\. ffi . I

Vraag 4c. Welke grafieken passen het beste bij de dorsiflexoren en plantairflexoren van de enkel? Noteer je antwoord in de tabel en beargumenteer je keuze in de kolom ernaast (totaa/6 punten)

I

I

I

Dorsiflexoren van de enkel

(1 punt) (2 punten}_

Plantairflexor en van de

enkel

(1 punt) (2 punten)

VRAAG 5 MODELLEREN (1 0 punten)

Naast computermodellen wordt ook wel gebruik gemaakt van schaalmodellen, waarbij een systeem op een andere schaal wordt nagebouwd. Een probleem daarbij is dat sommige eigenschappen niet "meeschalen".

Vraag Sa. Leg kort uit hoe het kan dat een muis die van het dak van een huis valt met zo'n lage snelheid de grond raakt dat hij daarvan meestal geen enkele schade ondervindt, terwijl voor mensen een dergelijke val dodelijk kan aflopen. (2 punten).

Hiernaast is een opstelling weergegeven het verband tussen de lengte en belasting van geïsoleerde spier onderzocht kan worden. In simpel model wordt de spier beschouwd als een een demping. De differentiaalvergelijking voor van de spier in dat model is

d² d

~ -{i(t) = -k {l(t)-

f3

• 'dt2 dt

waarmee een een heel veer met de lengtel

Vraag Sb. Laat zien hoe deze differentiaalvergelijking volgt uit de wet van Newton ( 4 punten).

Een duidelijke tekortkoming van het bovenstaande simpele model is de manier waarop de veerkracht Fv is gemodelleerd: Fv = -kt. Een betere beschrijving zou zijn:

Fv = -k(l- la)

als de spier langer is dan zijn rustlengte la. en Fv = 0

als hij korter is. Eén van de manieren om dat in te bouwen in simulink is gebruik te maken van een limiter-blok. Dit blok heeft als parameters een minimale en een

maximale waarde (min en max). Als de input een waarde heeft tussen min en max is de waarde van de output gelijk aan de input. Als de inputwaarde kleiner is dan min krijgt de output de waarde min. Dit is het symbool voor een limiter-blok:

Vraag Sc. Voeg aan het onderstaande Simulink-schema zowel verbindingen als een limiter-blok toe, zodat het resultaat een model is voor de lengte van een spier met de hierboven gegeven beschrijving van de relatie tussen veerkracht en lengte. Geef ook aan wat de '(Vaarden van de param~~rR min en max moeten zijn. (4 punten)

~;.. (l-~J ""'~¹

a 6 1,

r-~ ~~J ~OQ:\_.1:,..

J

~ (j~(t)

I

'\

'----~_______,._-l<lf---+---' l l riTJJj--- ~ -<~ W~-

\ r L:l

- _ _ .J

VRAAG 6 BALANS (1 0 punten)

Geef in onderstaande tabel aan welke aspecten essentieel (of karakteristiek) zijn voor uitvoering van de enkelstrategie; de belangrijkste strategie bij de mens voor evenwichtshandhaving in het sagittale vlak tijdens rustig tweebenig staan.

Voor iedere correcte beantwoording per aspect krijgt u 1 punt.

Voorbeeld essentieel

Aspect 1 -

Aspect 2 +

Aspect essentieel

1 Kracht in voetheffers 2 Kracht in peroneusspieren

3 Kracht in heupadductoren ^-.

4 Kracht in kuitspieren

5 Distale sensibiliteit benen 6 Beweeglijkheid enkel

7 Beweeglijkheid knie

-

8 Stevige ondergrond

9 Twee benen aan de grond ^--...

10 Verticale grondreactiekrachten

VRAAG 7 NEUROFYSIOLOGIE (1 0 punten)

Rechtop staan vergt een goede integratie van ondermeer vestibulaire en

propriaceptleve signalen. Hoe deze integratie werkt, kan bijvoorbeeld bestudeerd worden in een proef waarbij zogenaamde galvanische stimulatie van de

otolietorganen wordt toegepast.

In deze proef krijgt een proefpersoon de opdracht in het donker rechtop te blijven staan. U bevestigt oppervlakte-electroden op het mastoid bij het oor en schakelt onaangekondigd een zwakke gelijkstroom aan waardoor de utriculus aan één kant wordt gestimuleerd. De proefpersoon zal als gevolg hiervan een houdingsrespons vertonen zoals hieronder is weergegeven. Als de proefpersoon dezelfde utriculus activiteit oproept, door zelf het hoofd te kantelen, dan is er GEEN

houdingsverandering.

Leg aan de hand van een eenvoudig schema uit hoe dit verschil te begrijpen is op basis van de organisatie van het neurale stuursysteem voor houding.

Voor het schema zelf: 5 punten: Voor uw argumentatie ook 5 punten.

he ad

trunk

pelvis

••

VRAAG 8 DETERMINANTEN ALGEMEEN (1 0 punten)

Lees onderstaande casus goed en beantwoord daarna de vragen.

Van der Key is een straatmakersbedrijf. Zo'n vier jaar geleden is een risico- inventarisatie en -evaluatie (RI&E) uitgevoerd en hebben diverse

verdiepingsonderzoeken plaatsgevonden. Uit die onderzoeken kwam naar voren dat fysieke belasting het grootste knelpunt was wat met stip op 1 stond in het plan van aanpak van het bedrijf. De werkgever heeft daarom de laatste jaren veel

geïnvesteerd in nieuwe machines om de fysieke belasting aan te pakken. Steeds vaker worden de klinkers en stenen mechanisch verwerkt in plaats van dat ze één voor één met de hand worden gelegd. Dit kost heel veel meer voorbereidingstijd, maar dat weegt op tegen de winst in de snelheid van het leggen van de

klinkers/stenen, waardoor de weg uiteindelijk minder lang afgesloten blijft. Handmatig werken valt echter niet te voorkomen want de randen zijn meestal niet mechanisch te leggen: de klinkersistenen moeten nog met een houweel of een handmatige

steenknipper op maat gemaakt worden.

Wanneer het mechanisch straten klaar is, moet de nieuwe weg nog bewerkt worden met een tri/stamper.

Recent is de RI&E geactualiseerd en zijn door een arbeidshygiënist nieuwe

verdiepingsonderzoeken uitgevoerd. Joey, één van de werknemers van Van der Key heeft een dag lang een geluidsdosismeter gedragen. Daarnaast zijn de trillingen gemeten tijdens het werken met de tri/stamper. De arbeidshygiënist constateerde dat de dagdosis voor Joey 81 dB( A) was en dat de trillingsbelasting gemiddeld over de dag 7 mls² was. Joey heeft ook een preventief medisch onderzoek bij de bedrijfsarts ondergaan.

Vraag 8a) Geef een duidelijke omschrijving van de begrippen risico-inventarisatie en -evaluatie (RI&E) en plan van aanpak (PvA) (3 punten)

Vraag 8b. Wat is het belangrijkste gezondheidsrisico aan het werken met de trilstamper? (2 punten)

Vraag 8c. Noem de onderste en bovenste actiewaarden voor geluidsbelasting die in het arbobesluit staan en vergelijk hiermee de uitkomst van de geluidsmetingen. Wat zijn de wettelijke verplichtingen met betrekking tot de geluidsbelasting voor de

werkgever en voor Joey? (3 punten)

Vraag 8d. De geluidsmetingen zijn uitgevoerd met het A-filter. Waarvoor dient dat A- filter? (2 punten)