Biomecânica - Aula 11 biomec musculos e ossos parte 1

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  • O crômio é um  metal de transição ,  duro , frágil, de coloração cinza semelhante ao  aço . É muito resistente à  corrosão . Seu maior  estado de oxidação  é +6, ainda que estes compostos sejam muito  oxidantes . Os estados de oxidação +4 e +5 são pouco frequentes, enquanto que os estados mais estáveis são +2 e +3. Também é possível obter-se compostos nos quais o crômio apresenta estados de oxidação mais baixos, porém são bastantes raros.
  • descrever o papel do líquido sinovial e dos discos fibrocartilaginosos
  • definir as caracteríscas do tecido das articuações
  • definir as caracteríscas do tecido das articuações
  • Biomecânica - Aula 11 biomec musculos e ossos parte 1

    1. 1. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlFelipe P CarpesBiomecânica do tecido ósseo e articulações
    2. 2. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlVeja 04/1996
    3. 3. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlObjetivos da aulaDiscutir as propriedades mecânicas de ossos, músculos,articulações, tendões e ligamento;Apresentar conceitos básicos referentes ao sistema músculo-esquelético e suas características biomecânicas;Descrever mecanismos de interação entre os tecidos ósseo,muscular e nervoso com base na neuromecânica;Apresentar fatores selecionados que influenciam as propriedadesmecânicas destes tecidos.
    4. 4. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlMúsculosOssosArticulaçõesTendõesLigamentosCinemáticaCinéticaEletromiografia
    5. 5. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlMatriz orgânica (cálcio, fosfato, colágeno): 60 a 70%Água: 25 a 30%Tecido ósseo
    6. 6. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlFunções– Suporte mecânico– Locomoção– Proteção para órgãosinternos– Ponto para fixação muscular– Medula óssea – vértebras,fêmur e crista ilíacaVocê sabia?Os ossos constituem cerca de16% da massa corporal total
    7. 7. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlDiferentes formasDiferentes tamanhosForma e tamanho são determinadas pelas cargasmecânicasOssos longos e “ocos”Ossos curtos e “sólidos”Ossos com formato não comparável a outros objetos.Anatomia óssea
    8. 8. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlBasicamente, as características de sobrecargae uso definem o formato dos ossos
    9. 9. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    10. 10. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlFormadosossos
    11. 11. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlDiáfise – corpoEpífise – extremidadesPlaca/linha Epifisal– região decrescimentoArtérias Nutrientes– medula e ossocompacto
    12. 12. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlArquitetura de ossoschatos
    13. 13. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCortical ou compacto- córtex do osso- estrutura densa- resistente a deformaçãoTrabecular ou esponjoso- interno ao cortical- estrutura de malha frouxa- espaços intersticiaispreenchidos com medula ósseaArquitetura óssea
    14. 14. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlPerfuração / Canais de VolkmannCentral / Canais Haversianoscorticaltrabecular
    15. 15. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlHierarquia
    16. 16. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCompressãoTensãoCisalhaEstresse(Mpa)20015010050TensãoCompressãoForça e dureza do tecido ósseoCorticalTrabecular
    17. 17. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlForça e dureza (cortical mais resistente)Anisotropia (diferentes respostas a cargas em diferentesdireções)Viscoelasticidade (diferentes respostas de acordo com avelocidade)Resposta elástica (absorção do impacto – deformação)Resposta plástica (mudança na forma – micro-rupturas)Piezoeletricidade (campo elétrico atrai ou repele moléculas doplasma, o que participa no fortalecimentoda estrutura)Características biomecânicas
    18. 18. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    19. 19. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlForça durante ação isométricade (a) flexores, (b) extensores,(c) adutores e (d) abdutores doquadril.Força axial sobre o fêmur (linhapreta) em comparação com aFRS (linha fina)
    20. 20. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlA geometria do osso adaptou-se ao exercício de impacto,especialmente na região médiado fêmur.O número e intensidade deimpactos diários são osprincipais fatores influenciandoa adaptaçãoDe acordo com a Lei de Wolff, a densidade,e em menor proporção o tamanho e aforma, dos ossos são determinadas pelamagnitude e direção das forças atuandosobre eles.
    21. 21. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlLei de Roux: A orientação do sistema trabecular dependeda direção das forçasVídeoReconstrução da cabeça dofêmur
    22. 22. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    23. 23. Osso normalImplante de crômioImplante de titânioANDARGafaniz et al 2007
    24. 24. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCaracterísticas mecânicas dos ossosTensão (stress) - σ = F/ADeformação (strain) - ε = (L-L0)/L0Elasticidade
    25. 25. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlSem cargaComprimentoDiâmetroSobrecargas mecânicas
    26. 26. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlSobrecargas mecânicasEfeito PoissonSimeón Poisson foi estudante deDoutorado de Joseph LagrangeVocê sabia?
    27. 27. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    28. 28. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCOMPORTAMENTO MECÂNICO– Lei de Hooke –” Tensão éproporcional à deformação”– Não-Hookeano – nãoresponde de forma linear àaplicação de carga.cargadeformaçãoinclin = módulo deelasticidadeDisplacement(strain)Force(stress)ElasticmaterialDisplacement(strain)Non elasticmaterialForce(stress)Robert Hooke (1635-1703)
    29. 29. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlRESPOSTA ELÁSTICAQuando submetido a uma carga, o osso deforma-se na busca deabsorção de impacto e energiaEssa deformação atinge cerca de 3% do comprimentoDeformaçãoCargaRegião elásticaDeformação
    30. 30. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlRESPOSTA PLÁSTICAApós o ponto de deformação, ocorrem micro-rupturasno tecido e o osso experimenta uma fase plásticaCom isso, ao remover-se a carga, o osso não retornamais a sua forma originalDeformaçãoEstresse(carga)Fratura / falhaRegião plástica
    31. 31. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlResistência a falhaDiminuição com aidadeDiferença entreossos e regiões docorpo
    32. 32. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlEnvelhecimento
    33. 33. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmljovem idoso
    34. 34. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlViscoelasticidadeDiferentes respostasa diferentesvelocidades deaplicação de carga
    35. 35. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlAnisotropiaDiferentes respostasa cargas aplicadasem diferentesdireções
    36. 36. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlRemodelação ósseaComo os ossos resistem por tanto tempo ao longo da vida?Qual é o processo que determina essa resistência ?
    37. 37. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlModelação e remodelação ósseaRemodelagem e depósito ósseoCargas mecânicasIntermitentesReabsorção > depósito: osteoporoseMiosite ossificante ~ calcificação precoceAção de:Osteócitos - mineralizaçãoOsteoclastos – digerem matrizOsteoblastos - reconstroemVídeoRemodelagemóssea
    38. 38. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlOs processos ocorrem devido à atividade de: Osteoblasto - célula óssea responsável pela produção detecido ósseo Osteoclasto - célula óssea responsável pela reabsorçãode tecido ósseo Osteócito - osteoblastos envolvidos pela própria matrizque produziram.
    39. 39. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    40. 40. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlE quando a resistência não ésuficiente?
    41. 41. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlHumanos: levam de 3 a 4 meses para completar Umósteon4 º É realizado o preenchimento das lamelasconcentricamente, apresentando enchimentocônico da cavidade.3º Surgem osteoblastos, começam adepositar uma junção osteóide (pré-osso), que mineraliza.2º -Inversão de 1 a 2 dias: Células mononuclearesrevestem a parede cavitária em pequenaextensão1º - Osteoclastos reabsorvem / alargamcavidade
    42. 42. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlE quando a resistência não ésuficiente?FraturaHematoma (vasos rompidos)Fluxo sanguíneo interrompidoFormação de um calo molePreenchimento a parte fraturadaOsteoclastos digerem as estruturasmortasForma o calo ósseo (dáestabilidade)Atividade dos osteoblastosConsolidação do osso novamenteAção dos osteoclastos para reduziro calo ósseo que ficou
    43. 43. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlE quando a resistência não ésuficiente?
    44. 44. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlAdaptação do Tecido Ósseo: IMOBILIZAÇÃOIMOBILIZAÇÃO
    45. 45. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html Indivíduos acamados sofrem severa perda dotecido ósseo (1% / sem); Estado estável de perda óssea é atingido apósperda da ordem de 30 a 40%
    46. 46. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlDensidade óssea em crianças (12 - 13 anos) em função daatividade física(Grimston et al., 1993)Carga ativa: Contração muscular (natação)“Impacto”: 3 vezes o Peso Corporal (corredores, ginastas, dançarinos)
    47. 47. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCaracterísticas do tecido ósseo de criançasMaior Proporção de Colágeno Aumento da flexibilidade óssea Maior tolerância à deformação plástica.Diminuição da resistência à compressãoAlto potencial de remodelagemSobrecargaAdultoCriançaFRATURA Deformação
    48. 48. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCorredores (cross-country) apresentam mais massa ósseaquando comparados à sedentários de mesma idade e peso(Dalin & Olsson, 1974).Atletas (mulheres) de nível universitário, apresentam maiordensidade óssea vertebral que o grupo controle(sedentárias). Na pós-menopausa esta diferença se acentua.Mulheres no período de pós-menopausa, praticantes deatividade física (1 hora / 3x semanais / 1 ano) aumentaramsua densidade óssea. Inativas diminuíram sua densidade nomesmo período (Aloia et al., 1978).
    49. 49. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html Dança x CaminhadaDança x Caminhada:: Dança preservou melhor a integridadeóssea de mulheres (pós-menopausa) do que a caminhada.Ambas as atividades condicionaram adaptações biopositivas(Zetterberg et al., 1990) SoldadosSoldados:: Observa-se grande aumento (5 - 10 %) da massaóssea de recrutas, após 16 semanas de treinamento. Grupoapresenta alto índice de lesões ósseas. AstronautasAstronautas apresentam grande excreção de cálcio atravésda urina. Após 1 ano de permanência no espaço podemocorrer perdas de massa óssea da ordem de 25 % (Raumbautet al., 1979).
    50. 50. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlTerminações ósseasArticulações
    51. 51. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlmovimentoQuais as características da terminação óssea?
    52. 52. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlLíquido SinovialProduzido pela membrana sinovialNutrição da cartilagemProteçãoDiscos fibrocartilaginososOtimiza a função da cartilagemEstabiliza a articulaçãoEstruturas protetoras
    53. 53. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlConexão entre ossos – formandosegmentos: articulaçõesImóveis (sinartroses)Semi-móveis (anfiartroses)Móveis (diartroses)Bola e soquete, pivô, sela, dobradiça, elipsóide, plana
    54. 54. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlFibrosa Cartilaginosa SinovialConexão entre ossos – formandosegmentos: articulações
    55. 55. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    56. 56. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCartilagem articular (CA)5% células95% matriz65 – 80% águaEspessura de 1 a 7 mm↑ quadril e joelho↓ tornozelo e cotoveloAnisotrópicaVocê sabia?Que a CA da patelatem ~ 5mm deespessura
    57. 57. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCARTILAGEM ARTICULAREspessura de 1 a 5 mm (diminui com a idade)DeformávelAvascularBaixa taxa metabólicaAnisotrópicasFunçõesCaracterísticasTransferir forçasDistribuição de forçaReduzir atrito e limitar movimento articular
    58. 58. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    59. 59. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    60. 60. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlBaixo conteúdo de proteoglicanos,possui camadas alinhadas euniformes de colágenoMaior conteúdo de proteoglicanos, euma rede de fibras de colágeno ecélulas esferoidais entre elas.Elevado conteúdo de proteoglicanos,fibras de colágeno alinhadasperpendicularmente a articulação ecélulas arredondadas em colunasentre as redes de colágeno.Elevada concentração decálcio, ausência deproteoglicanos, fibras decolágeno e condrócitosProteoglicanosAtraem água para o tecidoAção sobre enzimas
    61. 61. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    62. 62. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    63. 63. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlFatores responsáveis pela degeneração dacartilagem articularMagnitude do estresse imposto (Carga total + Distribuição do estresse)Irregularidades na superfície articularFreqüência do estresse aplicadoMudanças na estrutura molecular microscópica da estrutura de colágeno-proteoglicanosDegeneração associada a artrite reumatóideHemorragias associadas a hemofiliaDesordens no metabolismo do colágenoDegradação do tecido por enzimas proteolíticasMudanças na propriedade mecânica intrínseca do tecidoAfrouxamento da rede de colágenoDiminuição da rigidez da cartilagemAumento na pearmeabilidade
    64. 64. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlArtrite reumatóide
    65. 65. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.html
    66. 66. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlCompressãoTensão/ CompressãoCisalhamentoTorção
    67. 67. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlPilar anterior Pilar posteriorSegmentopassivo( vértebra)Segmentoativo
    68. 68. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlEXEMPLO DA APLICAÇÃO NA COLUNAEXEMPLO DA APLICAÇÃO NA COLUNAVERTEBRALVERTEBRAL
    69. 69. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlEXEMPLO DA APLICAÇÃO NA COLUNAEXEMPLO DA APLICAÇÃO NA COLUNAVERTEBRALVERTEBRAL
    70. 70. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlWHITE III e PANJABI(1990)Resistência das vértebrasCargas compressivas
    71. 71. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlWilke et al. (1999)
    72. 72. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlJá sabemos algumas peculiaridadesbiomecânicas do ossoJá vimos como funciona a conexão entreos ossos - articulaçãoNa próxima aula, vamos conectar os ossose os músculos...
    73. 73. Biomecânica - Felipe Carpes – www.ufsm.br/gepec/biomec.htmlReferências básicas• Hamill J, Knutzen KM. Bases biomecânicas domovimento humano. Manole: São Paulo, 1999.• Enoka RM. Bases neuromecânicas da cinesiologia.2.ed. Manole: São Paulo, 2000.• Hall S. Basic biomechanics. 5.ed. McGrow Hill:Boston, 2007.• Winter D.A. Biomechanics and motor control ofhuman movement. 2.ed. John Wiley & Sons: NewYork, 1990.

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