Biomeccanica, nella scienza, lo studio dei sistemi biologici, in particolare la loro struttura e funzione, utilizzando metodi derivati dalla meccanica, che si occupa degli effetti che le forze hanno sul moto dei corpi. Le idee e le indagini relative alla biomeccanica risalgono almeno al Rinascimento, quando il fisiologo e fisico italiano Giovanni Alfonso Borelli descrisse per la prima volta le basi della dinamica muscolare e scheletrica. La ricerca in biomeccanica è diventata più ampiamente conosciuta nel 20 ° secolo.
La biomeccanica contemporanea è un campo multidisciplinare che combina competenze fisiche e ingegneristiche con conoscenze provenienti dalle scienze biologiche e mediche. Ci sono molteplici aree di specialità in biomeccanica, come la biomeccanica cardiovascolare, biomeccanica cellulare, biomeccanica del movimento umano (in particolare biomeccanica ortopedica), biomeccanica occupazionale e biomeccanica dello sport. Ad esempio, sport biomechanics si occupa di miglioramento delle prestazioni e prevenzione degli infortuni negli atleti. Nella biomeccanica occupazionale, l’analisi biomeccanica viene utilizzata per comprendere e ottimizzare l’interazione meccanica dei lavoratori con l’ambiente.
La ricerca biomeccanica ha alimentato una vasta gamma di progressi, molti dei quali influenzano la vita umana quotidiana. Lo sviluppo della biomeccanica del lavoro, ad esempio, si è concentrato sull’aumento dell’efficienza dei lavoratori senza sacrificare la sicurezza del lavoro. Ha portato alla progettazione di nuovi strumenti, mobili e altri elementi di un ambiente di lavoro che riducono al minimo il carico sul corpo del lavoratore. Un altro sviluppo è stata la biomeccanica clinica, che impiega fatti meccanici, metodologie e matematica per interpretare e analizzare l’anatomia e la fisiologia umana tipiche e atipiche.
Durante la prima guerra mondiale e la seconda guerra mondiale, ci fu una significativa attenzione allo sviluppo di arti protesici per i veterani amputati, che portarono a importanti progressi nella biomeccanica e nella medicina riabilitativa. Il lavoro in quell’area si è concentrato sull’aumento dell’efficienza meccanica degli impianti ortopedici, come quelli utilizzati per le sostituzioni dell’anca o del ginocchio. Un approccio basato sulla ricerca biomeccanica ha anche contribuito a migliorare i dispositivi di deambulazione progettati per individui con amputazione della gamba inferiore e bambini con paralisi cerebrale. Lo sviluppo di una nuova classe di piedi protesici che immagazzinano e restituiscono energia meccanica durante la deambulazione ha permesso una riduzione del dispendio metabolico negli amputati e ha permesso agli individui con amputazione di partecipare ad attività atletiche. La progettazione biomeccanica di dispositivi di assistenza, come le sedie a rotelle, e l’ottimizzazione di elementi ambientali, come le scale, hanno permesso alle persone con disabilità di migliorare la loro mobilità.
Le applicazioni della biomeccanica sono di ampio respiro. Alcuni esempi includono l’uso dell’analisi biomeccanica nella progettazione di protesi artificiali impiantabili, come cuori artificiali e vasi sanguigni di piccolo diametro; nell’ingegneria dei tessuti viventi, quali le valvole cardiache ed i dischi intervertebrali; e nella prevenzione di lesione relativa agli incidenti del veicolo, compreso le collisioni a bassa velocità che comprendono le lesioni minori del tessuto molle e le collisioni ad alta velocità che comprendono le lesioni gravi e mortali.