jueves, 19 de octubre de 2017
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Medicina de Rehabilitación BIOMECÁNICA


Características biomecánicas de la estructura articular. Dinámica y cinemática articular

Cinemática articular

Características

- Son desplazamientos angulares de los segmentos articulares.

- No existen ejes fijos de movimiento (trayectorias de ejes).

- Existen rotaciones sobre los 3 ejes del espacio y traslaciones sobre os mismos (6 grados cinéticos).

 

Mecánica articular

 

Los movimientos articulares pueden ser:

 

-  Sin componente rotatorio (traslación) [ejemplo: patinar].
- Con componente rotatorio (rodamiento y deslizamiento): se conoce como centro de rotación al punto en el que la velocidad relativa de los segmentos del cuerpo que se mueven alrededor de él es 0. Rodamiento es el movimiento en el que el centro de rotación con respecto al plano de referencia se sitúa siempre entre las 2 superficies articulares. En el deslizamiento el centro de rotación permanece siempre a la misma distancia de la superficie por la que se desliza (es el “giro” modificado); es el movimiento predominante en las articulaciones.

Sistema propioceptivo articular

- Corpúsculos de Ruffini: detecta los cambios estáticos y dinámicos, sensibles a estímulos bajos, son de adaptación lenta (informan de posturas). Informan del equilibrio, las variaciones de estrés de los tejidos, la posición articular, velocidad del movimiento, ángulo articular y estrés.

- Corpúsculos de Paccini: no se estimulan en los estados de equilibrio (posición mantenida), son de adaptación rápida. Señalan el inicio y final del movimiento, así como los cambios dinámicos de la deformación de los tejidos. Producen descargas sólo durante la aplicación o retirada de cargas y la aceleración y desaceleración del movimiento articular. Mientras no ocurran estas situaciones desaparecen y se activan los corpúsculos de Ruffini.

- Terminaciones libres: sólo actúan cuando los estímulos sobrepasan lo habitual. Responden a la deformación de los tejidos por compresión, tracción y flexión.

- Corpúsculos de Golgi: responden a la tracción pero tienen un umbral muy alto. Se localizan en la articulación (ligamentos, cápsula y meniscos) para dar reflejo polisináptico médula-corteza sensitiva y en los tendones para dar el reflejo monosináptico médula-cerebelo.

Características biomecánicas de los ligamentos y los tendones

Concepto: son estructuras blandas de tejido conjuntivo y cuyas propiedades mecánicas dependen de las siguientes estructuras:

- Tipos de fibras: elásticas (elásticas y frágiles. Son amarillas), colágenas (tenaces y dúctiles) y reticulina (sólo dan volumen, no tienen propiedades mecánicas).

- Proporción entre las fibras: en los ligamentos las fibras elásticas están en mayor proporción (son así tejidos conectivos elásticos, poco deformables y frágiles) mientras en los tendones las fibras colágenas están en más proporción (son así tejidos conectivos flexibles, tenaces y dúctiles).

- Disposición de las fibras: en los ligamentos se orientan en distintas direcciones dependiendo de las solicitaciones específicas de cada articulación pero con una orientación común ya que se distribuyen en paralelo y espiral. En los tendones la disposición es longitudinal y paralela al eje longitudinal del tendón.

Ligamentos

Funciones: guiar el movimiento normal (por eso son elásticos), prevenir movimientos anormales, mantener la presión fisiológica intraarticular que permite que el cartílago se nutra y la propiocepción. Se discute que tengan que ver en el desarrollo y crecimiento articular.

Composición: 2/3 de agua y 1/3 de colágeno, elastina y glicosaminglicanos (GAG) [mantienen el agua en el ligamento].

Comportamiento mecánico: anisotrópico.

Modelo mecánico: viscoelástico sin componente plástico. La disposición del elemento viscoso y elástico es en paralelo (soportan así la compresión y la tracción).

Curva de estrés-deformación de la elastina:

 [ejemplo: ligamento amarillo]

El comportamiento depende de la composición.

Deformación

-Reclutamiento de las fibras de elastina (no simultáneamente para evitar una tensión exagerada).

-Tensión creciente de las fibras una vez reclutadas (aumento del estrés para poca deformación).

-Ruptura sin gran absorción de energía.

Tendones

Función mecánica principal: trasmisión de fuerzas (del músculo al hueso y viceversa: tracción).

Composición: 90% de fibras colágenas (flexibilidad, gran resistencia a tracción [tenaces] y dúctiles [absorben mucha energía]), 0.5% de fibras elásticas, 0.5% de glicosaminglicanos y 9% de agua.

Comportamiento mecánico: anisotrópico.

Modelo mecánico: viscoelástico sin componente plástico. Disposición de los elementos elástico y viscoso en paralelo y otro elemento elástico en serie con ambos.

Curva estrés-deformación:

Deformación

- Bajo módulo o rectificación de la ondulación de las fibras colágenas. [Parte elástica].

- Comportamiento linear o telescopaje de la cadena (las fibras se abren o cierran en grupos) o flujo de cadenas. [Parte elástica].

- Perfil no linear por compresión de las células del tejido. Indica el inicio de la ruptura.

Comportamiento viscoso (en tendón y ligamento): dependen del tipo de fuerza que se aplica,

- Tracción lenta o cíclica: rotura a nivel de la unión hueso-tendón.

- Tracción rápida: lesión en el interior del tendón.

Unión hueso-tendón: no es directa sino por capas de tejidos. El tendón contacta con el hueso con una inclinación de 30º para aumentar la superficie de contacto,

- Tendón: dúctil, flexible y resistente a la tracción.

- Fibrocartílago: tendón y cartílago. Amortiguador y lugar del crecimiento del tendón. Nivel de ruptura en los jóvenes.

- Fibrocartílago calcificado: nivel de ruptura en los adultos.

- Tejido óseo: resistencia a la compresión.

Unión músculo-tendón: las fibras musculares (sarcómeras) que se imbrican con fibras de colágena en una fusión multicapas estableciéndose una gran superficie de contacto. Con esta fusión multicapas aumenta la superficie de contacto entre tejidos. Cuando sobre esta unión se producen cargas a gran velocidad las roturas originadas se localizan en el vientre muscular o en la unión músculo-tendinosa pero no en el tendón.

“La tensión que un tendón puede soportar puede ser más del doble de la que puede generar el músculo” Elliot.

Clasificación funcional:

- Tendón con alto índice de lesión: son capaces de almacenar gran cantidad de energía en poco tiempo. Van unidos a músculos de gran potencia (cuadriceps o tríceps sural).

- Tendón con bajo índice de lesión: no son capaces de almacenar energía en poco tiempo. Unidos a músculos de resistencia (extensores y flexores de la mano).

Mecanismo de deformación plástica del tendón y ligamento

- Altas temperaturas por electroterapia, etc: permite un cambio en la estructura de colágena que permite disminuir la tensión del elemento viscoso y su relajación.

- Elongación prolongada en el tiempo (streching) y elongación cíclica suave (cirias): rompen el enlace intermolecular de la colágena y aumenta el flujo viscoso.

La rápida movilización tras la sutura del tendón origina una mejor respuesta mecánica y funcional que la obtenida con inmovilización (por aumentar las resistencias mecánicas). La resistencia a la tracción del tendón disminuye en ausencia de cargas, sobre todo en jóvenes adultos. El ejercicio permite el trofismo de los ligamentos con lo que se retrasa su degradación fisiológica. En los tendones tenemos mecanorreceptores (entre ellos el órgano tendinoso de Golgi) que bloquean la acción del músculo agonista cuando su tracción es demasiado alta.
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: Editor Principal. Especialista de I Grado en Medicina Física y Rehabilitación | Hospital Provincial "Manuel Ascunce Domenech", MINSAP| calle e/ . municipio, Camagüey, CP, Cuba | Teléfs.: , Horario de atención: 8:30 a.m. a 5:00 p.m., de Lunes a Viernes


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