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BIOMECANICA - I
Primera Unidad:
Introduccin a la
biomecnica
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TERCER CAPITULO :
BIOMECANICA DE LOS
TEJIDOS CORPORALES
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TEJIDOS BASICOS
PROPIEDADES
BIOLOGICAS YMECANICAS
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Variedad muy diferenciado yespecializadode tejido trofoconectivo.
Decaractersticas biomecnicasde
granresistencia y rigidez,perocon
tolerancia plstica y elstica.
Constituyeelsistemaesquelticodelcuerpo.
DESCRIPCIN
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El tejido seo esta constituido por:Clulas (osteoblastos, osteocitos y osteoclastos)
Componentes fibrosos (colgeno y elastinas)
Minerales (calcio, fsforo y magnesio)
AguaMolculas afines al agua (proteoglicanos,
glucoproteinas, muco polisacridos, sulfato decondroitina, acido hialuronico, entre otras.)
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CARACTERSTICAS HISTOLOGICAS
La principal caracterstica es la agregacinde sales de calcio y fsforo a la matriz.
La fase fibrosa le otorga la plasticidad y
elasticidad, sin lo cual seria quebradizo. La fase celular, se deriva del mesenquima del
mesodermo
Las clulas se ordenan en columnas.
Osteoblastos Osteocitos Osteoclastos
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MESODERMA
MESENQUIMA
TEJ. CONECTIVOEMBRIONARIO
OSTEOIDE
TEJIDO SEO
FibroblastoColagenasVascularizado
MucopolisacaridosOsteoblastos
Cristales minerales
Diferenciacin
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Variedadesdel tejidoseo
Compacto:
Se encuentra en la capa mas externa de todos los
huesos y en la dilisis de los huesos largos
Esponjoso:
Formado por laminas oseas que delimitan un sistema
de tubos que permiten aumentar el volumen sin
incrementar la carga del hueso.
Se encuentra en los huesos cortos, la epfisis de los
largos y la capa central de los planos.Periostio:
Se localiza en la capa externa de los huesos a modo
de una corteza
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ACCIN DE FUERZAS EXTERNAS
Compresin:
Por P sobre unazona
Producidaporfuerza muscular, G,externas
Ensanchamiento y acortamiento
Necesariaparaeldepositode minerales yelcrecimientoseo
Lahipercomprecionpuedeproducirfalla
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Tensin:
Por traccinhaciaelperiostioa travsdel tendn muscular
Produceelongacion y solucindecontinuidad ( ej.. Esguinces )
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Cizallamiento:
Producidaporlacombinacindefuerzasde tensin y compresin,endireccinparalelaalasuperficie.
Producedeformacinangular
( ej.. Espondilolistesis )
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Torsin:
Poraccindefuerzasenespiral
Producegrandao y falla.
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Inclinacin:
Por Fuerzas aplicadas en sentido de la
inclinacin
Produce deformacin
Tensininclinada DeformacinconvexaCompresininclinada deformacincncava
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En general, discretas fuerzas deefecto tensil, compresivas y decizallas sobre el hueso, sonimportantes para el desarrollo de laresistencia mecnica del tejido seo.
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RELACIN STRS - STRAIN
( Resistencia - Deformacin )Stres: Carga que soporta por rea transversal.
Strain: Deformacin respecto a la longitudoriginal.
* Siesperpendicular,cambiadelongitud.
* Siesparalelo,seproduce Cizallamiento.
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CRECIMIENTO Y MADURACIN SEA
Y REGULACION DE RASGOS
Hiptesis de crecimiento y
maduracin
Regulacin de rasgos seos
Orientaciones de los ejes seosexternos
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HIPTESIS DE CRECIMIENTO Y MADURACIN
GENOMICA:
FECUNDACIONMADURACION YCRECIMIENTO
GENETICA
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HIPTESIS DE CRECIMIENTO Y MADURACIN
EPIGENETICA:
FECUNDACION MADURACION YCRECIMIENTO
CONTROLGENETICO
PRIMARIO
CONTROLAMBIENTAL
SECUNDARIO
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Tipos y funcindeloshuesos
Huesos Cortos: Funcin principal de sostnHuesos Largos: Funcin principal de movimiento
Huesos Planos: Funcin principal de proteccin
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REGULACION DE RASGOS OSEOS
RASGOS OSEOS EXTERNOS:
Regulados por accin de la matrizperiodstica y por accin del medioambiente.
1.- Superficies plana y curvas
2.- Crestas
3.- Tuberosidades o eminencias seas
4.- Surcos o canales.
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RASGOS OSEOS INTERNOS:
Basado en las leyes del crecimiento ymaduracin del tejido seo.
Ley de Wolf: Establece que Todo cambio en la forma
y funcin de los huesos, va seguido de
cambios definidos en su arquitecturainterna y modificaciones en suconformacin externa .
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Ley de Huerter Volkman:Establece que La compresin aumentadasobre el tejido seo, inhibe la mitosis del
condrocito y que la disminucin de lacompresin , la estimula
Tal juego de compresin y descompresin,
estimula el crecimiento epifisiario a partirde la metafisis.
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ORIENTACIONES DE LOS EJES OSEOS:
Ley de Euler:
Ley de las cargas excntricas axiales sobre lascolumnas, que establece que Lasincurvaciones osas se originan ydeterminan durante el desarrollo y el
crecimiento del individuo, de acuerdo a lainfluencia de las cargas axiales externas ala que es sometida
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El efecto de una carga excntrica axialsobre una columna, depender adems,del grado de movilidad al que estesometida dicha columna
Se destacan tres tipos de efectos segn lospuntos articulares y la movilidad de estos,
en un plano determinado.
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Columna articulada y mvil en ambosextremos
Describe una curva en C , que ocupatoda su extensin.
Es el caso de la tibia y del fmur, en el
plano sagital.
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Columna articulada en ambos extremos yfija en el extremo inferior
Describe dos curvas contrapuestas
Es el caso del fmur en el plano frontal.
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Columna articulada en ambos extremos yfija en ambos extremos.
Describe una curva a nivel de los doscuartos centrales
Es el caso de la tibia en el plano frontal
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La forma externa que adopte la columnasea, depender de las necesidades
funcionales, por ejemplo:
En el plano sagital, tanto el fmur como la
tibia presentan incurvaciones en C deconcavidad posterior, lo que obedece aque cuando se produce la flexin de la
rodilla, al acercarse dichos huesospermiten el alojamiento de las masamusculares de los flexores.
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La densitometra (absorciometra de doble haz derayos X) determina con aceptable exactitud y precisin la masa de mineral de una reginesqueltica seleccionada, tanto absoluta (contenido
mineral seo), como relativa a su superficie deproyeccin (densidad mineral por rea), y puededescribir su variacin teraputica1, pero,lamentablemente, no proveen informacin
biomecnicamente relevante como para evaluar laresistencia sea o predecir el riesgo o la incidenciade fracturas.
RESISTENCIA OSEA
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Recientes estudios han mostrado
que la correlacin entre densidadmineral por rea y resistencia seano se mantiene al relacionar con
las mejoras en la densidad mineralsea inducidos por tratamientos y
por lo tanto, en la incidencia de
nuevas fracturas en pacientes conosteopenias severas.
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Ya no se relaciona la calidad mecnica
de un hueso (resistencia a ladeformacin o a la fractura)directamente a su masa mineralizada,
sino adems a muchos otros diferentescomponentes estructurales, dada laspropiedades mecnicas del tejido seo.
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Por lo tanto, se debe evaluar adems, lacalida sea en funcin del uso mecnico dela regin estudiada, para determinacin la
eficiencia del diseo de la estructura decada hueso.
La eficiencia mecnica del hueso no esproporcional a la cantidad de material seo.
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Propiedades Mecnicas Oseas
Anisotropiacargaexterna desarrollo
Viscoelasticidad
tiempoeintensidaddecarga respuesta Respuesta Plstica
carga deformacin carga falla
Respuesta Elstica ( 3% )carga deformacin restitucin
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Densidad sea
Representa la carga mineral de un hueso.
La densidad sea aumenta desde el
nacimiento hasta aproximadamente los 25aos.
Depende de factores tanto genticos ynutricionales as como patolgicos.
La densidad sea se incrementa inducida porel ejercicio en la regin osteomuscularinvolucrada.
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La osteoporosis representa el grado de
disminucin de la densidad sea,apareciendo riesgo de fractura.
Los huesos con mayor riesgo de
fractura son: cuello de fmur, cuerpo
vertebral y tercio distal del radio.
Las clulas mantienen el equilibrio entre
la resorcin y la reposicin de tejido
seo (remodelacin)
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La fragilidad del tejido seo esta condicionada
al grado de sufrimiento mecnico.
Las estructuras resistivas del hueso(osteocitos) detectan los estmulos mecnicos.
El estrs mecnico determina la liberacin demediadores que estimulan o inhiben la
formacin o destruccin (osteoblastos yosteoclastos).
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Efectodelaactividadsobrela masasea
El impacto o la carga sobre el hueso,provocan la reaccin de este, para formartejido seo en direccin al estimulo.
Dichos estmulos deben ser suave en loscasos de riesgo de fracturas.
Es aconsejable antes de comenzar con eltrabajo de impacto hacer un periodo defortalecimiento muscular especifico.
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El incremento de la fuerza muscular,aumenta la cantidad de tejido seo y laresistencia mecnica, en forma directamente
proporcional a la misma, en la zona deinfluencia del msculo.
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RESISTENCIA CARTILAGINOSA
El tejido cartilaginoso es aquel que se encuentraen lugares que requieren mantener una formaestructural determinada, pero con propiedades
mecnicas de gran deformabilidad, elasticidad yresistencia.
Se encuentra por ejemplo en superficiesarticulares, costillas, orejas, tabique nasal, ysistema de vas respiratorias, entre otras.
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El tejido cartilaginoso esta constituido por:
Clulas (condroblastos y condrocitos)
Componentes fibrosos (colgeno y elastinas)
Agua
Molculas afines al agua (proteoglicanos,
glucoproteinas, muco polisacridos, sulfatode condroitina, acido hialuronico, entre otras.)
Se caracteriza por ser avascular, por lo que
solo puede nutrirse a travs del liquidosinovial que lo baa y no esta inervado por loque carece de todo tipo de sensibilidad
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A medida que pasan los aos, despus del
desarrollo, los cartlagos articulares comienzan a
desgastarse y los huesos a perder densidad.
La artrosis es una enfermedad degenerativa que
se presenta como alteracin de las articulaciones
mviles (sinoviales) caracterizada por
fragmentacin del cartlago articular y que puede
presentar quistes seos subcondrales,
pinsamientos del espacio articular y
proliferaciones seas denominadas osteofitos.
Casi todas las personas de edad avanzada
presentan artrosis en algn grado, aunque
frecuentemente de manera sintomtica.
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Un desgaste primario es aquel que se
manifiesta sin causa reconocible, lo que no
significa que no exista un factor responsable.
Un desgaste secundaria es aquel que tieneorigen mecnico, sea por causa deportiva,
ocupacional, abuso por sobrecarga articular,
laxitud ligamentaria, desplazamiento de los
ejes o fracturas intraarticulares.
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Accin biolgica de las cargas:
Cuando el cartlago es deformado por una
compresin de corta duracin, se produce
una recuperacin inmediata por la elasticidad
de las fibras colgenas.
Cuando la compresin es mantenida en el
tiempo, se produce una deformacin
progresiva y lenta por deshidratacin delcartlago, que regresa a su estado normal
posteriormente al cese de la carga.
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Al vencer una carga mxima en un
movimiento, se somete a la articulacina un rozamiento proporcional a dichacarga que podr efectuarse solo unavez.
Al vencer una carga submaxima, sesomete a la articulacin a unrozamiento proporcional a dicha cargapor el numero mayor de repeticionesposibles.
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Efectodelaactividadsobreelcartlago
Las compresiones intraarticularesintermitentes estimulan el crecimiento delcartlago.
La contraccin de los msculosperiarticulares aumentan la estabilidad ycolaboran con los ligamentos y capsula enminimizar movimientos no deseados.
Por lo anterior, el ejercicio es beneficioso atravs de un mecanismo de estmulosmecnicos.
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El aumento de longitud de un msculo,
sea por el incremento de sarcomerosen serie, como por el de los tejidos
conectivos, disminuye la tensin intra
articular en reposo.
Un rango de movilidad mas amplio
aumenta las posibilidades de generar
liquido sinovial por medio de la
actividad, ya que ante un mismomovimiento habr mayor recorrido.
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Sin embargo las tensiones musculares
constantes deshidratan al cartlago eimpiden su buena nutricin.
Por otro lado, un aumento exageradode la flexibilidad articular, desestabiliza
el sistema, provocando desbalance
intraarticular, lo que puede daar loscartlagos articulares provocado por
movimientos no deseados.