biomecânica

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Biomecânica Prof. Evandro Claudino de Sá

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Biomecânica

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Page 1: Biomecânica

Biomecânica

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 2: Biomecânica
Page 3: Biomecânica

Unidades de mensuração

Massa

Força

Aceleração

Coordenadas cartesianas

Page 4: Biomecânica

Conceitos básicos relacionados à cinética

Inércia – Resistência à ação ou à mudança

Massa

Força (F=ma)

Centro de gravidade

Page 5: Biomecânica

Pricípios de Biomecânica

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 6: Biomecânica

Pricípios da economia de forças e de

materias

Page 7: Biomecânica

Princípio da compensação

O Geno Valgo vem

acompahado de um pé

em adução uma

anteroversão do colo

femoral, com aumento

na rotação externa da

tíbia.

Page 9: Biomecânica

Princípio do Equilíbrio

Page 10: Biomecânica

Princípio da tensão prévia

Page 11: Biomecânica

Mecânica passiva de Putti

Uma maneira de conservar energia é ativando os

elementos passivos de sustentação e de equilíbrio.

Com a hiperlordose o quadril e o joelho estão em

extensão o que permite que os glúteos, quadríceps

e o tríceps funcionem em atividade mínima.

Page 12: Biomecânica

Força

Definição – qualquer ação que produz ou tende a

produzir aceleração de um corpo.

Efeitos

A magnitudde da força e produto da massa pela

aceleração. (N)

Page 13: Biomecânica

Leis de Newton

1a Inércia

2a F= M . a

3a Ação e reação

Page 14: Biomecânica

Roldana ou polia

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 15: Biomecânica

Conceitos iniciais

Trabalho está associado à aplicação de uma força

que desloca um objeto por uma certa distância.

Devido essa ação ocorre uma tranferência de

energia de quem aplicou a força para o objeto. Com

isso, o objeto adquire alguma forma de energia que

pode ser: energia cinética (movimentar), energia

potencial gravitacional (levantar), energia elástica

(deformar).

Trabalho = Força x deslocamento ou T = F x d

Page 16: Biomecânica

Vantagem mecânica

Vm = FR/FM

FM (Força Motora)

FR (Força Resistente)

Page 17: Biomecânica

Polia Fixa

A polia fixa tem seu eixo central fixo num suporte

que é submetido por uma força T e em cada um dos

extremos do fio são aplicadas a forças motora e

resistente.

No equilíbrio, a resultante das forças deve ser nula e

a resultante dos momentos das forças também,

portanto:

FM = FR ; T = 2 FM = 2 FR e Vm = 1

Page 18: Biomecânica
Page 19: Biomecânica

Problema

Como você poderá elevar um balde com um peso

de cimento correspondente a 400 N, de um andar

para outro de altura igual a 3 m?

Figura 1

F = Pb x Dc

F = 400 x 3m

F = 1200 J

Pb = Peso do balde

Dc= Tamanho da corda

Page 20: Biomecânica
Page 21: Biomecânica

T = F x d = 200 N x 6 m = 1.200 J

Page 22: Biomecânica

F = P / 2n

n= Número de roldanas

Page 23: Biomecânica

Alavanca

Três séculos antes da era cristã, o matemático

grego Arquimedes teria afirmado: “Dê-me uma

alavanca e um ponto de apoio e levantarei o

mundo”.

Page 24: Biomecânica
Page 25: Biomecânica

Tipos de alavancas

Força potente (a que a pessoa exerce), a força resistente

(a do objeto que se quer deslocar ou quebrar) e o ponto

de apoio.

Page 26: Biomecânica
Page 27: Biomecânica

F2 x braço maior da alavanca = F1 x braço menor da alavanca.

Page 28: Biomecânica

Se na figura anterior F1 é

igual a 40 N e b1 é igual 20

cm, que valor deverá ter F2,

para a porta não girar?

Considere a largura da porta,

b2, igual a 80 cm.

Page 29: Biomecânica
Page 30: Biomecânica
Page 31: Biomecânica
Page 32: Biomecânica
Page 33: Biomecânica
Page 34: Biomecânica
Page 35: Biomecânica

Biomecânica do Osso

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 36: Biomecânica

Estrutura e composição

Células, fibras de matriz orgânica extracelular e

substância de base produzidas pelas células.

Alto teor de material inorgânico

Cálcio

Fosfato

Água – 5 –8%

Fibras de proteína de colágeno (90% da matriz e 25-

30% do peso seco do osso)

Colágeno Tipo I são fortes e flexíveis, resistem ao

estiramento

Page 37: Biomecânica

Estrutura e composição

Substância gelatinosa de base (5% da matriz

extracelular)

Polissacarídeos ou glicosaminoglicanos (GAGs)

Proteoglicanas (PGs)

Água constitui cerca de 25% do peso do osso.

85% na matriz orgânica

15% nos canais e cavidades que acomodam as células

ósseas

Page 38: Biomecânica

Estrutura e composição

Estrutura fundamental é o ósteo ou sistema

Haversiano

Canal Haversiano ou de Haver (central) – Vasos

sanguíneos e fibras nervosas

Lamelas em volta do canal central

Lacunas – osteócito

Canalículos

Linha cimentada – GAGs -

Page 39: Biomecânica

Funções do esqueleto

Page 40: Biomecânica

Estrutura de um osso longo

Page 41: Biomecânica

Propriedades biomecânicas

Bifásico

Mineral

Colágeno e Substância de base

Propriedades

Resistência

Rigidez

Cargas causam uma deformação ou mudanças na

dimensão estrutural – Curva de carga-deformação.

Page 42: Biomecânica
Page 43: Biomecânica

Parametros para determinar a resistência

na curva

1- Carga que a estrutura pode sustentar antes de

falhar

2- A deformidade que a estrutura pode sustentar

antes de falhar

3. A energia que a estrutura pode armazenar antes

de falhar (a área sob a curva)

Quanto mais ingrime for a inclinação da curva, masi

rígido é o material

Page 44: Biomecânica

Curva de carga-deformação

Parâmetros de resistência

Carga que a estrutura pode sustentar antes de falhar

(ponto de falha)

Deformação que a estrutura pode sustentar antes de

falhar (área sob a curva)

Energia que a estrutura pode acumular antes de falhar.

Page 45: Biomecânica
Page 46: Biomecânica

estresse

Carga por unidade de área da amostragem

N/cm2 ou N/m2 ou Pascal ou MN/m2

Deformação = Quantidade de deformação em termos das porcentagem das mudanças das dimensões da amostragem (deformação)

Linear (mudança no comprimento)

Tangencial

Rigidez = a estresse na região elástica /deformação naquele ponto

Módulo de Young (elasticidade)

E = σ/ε (σ) = Estresse (ε ) = deformação

Quanto maior for o módulo, mais rígido é o material

Page 47: Biomecânica

Estresse

O osso cortical é mais rígido que o osso esponjoso,

sustenata maior estresse, porém menos deformação

até a falha.

Densidade de tecido ósseo – quantidade (massa)

de tecido ósseo presente numa unidade volumétrica

de osso (grama por centímetro cúbico)

Page 48: Biomecânica

Deformação

O osso esponjoso pode sustentar até 50% de

deformação antes de falhar (capacidade de

armazenar energia).

O osso compacto fratura quando a deformação

excede 1,5 a 2%

O osso trabecular (compressão e tensão) é

aproximadamente 25% menos denso, 5 a 10%

menos rígido e cinco vezes mais flexível.

Page 49: Biomecânica

Deformação

O osso exibe comportamentos

mais quebradiço dependendo da:

A) Idade

Ossos jovens são mais flexíveis

B) Taxa na qual recebe carga

O osso é mais quebradiço quando

a carga é imposta em alta

velocidade

Page 50: Biomecânica

Deformação

O osso possui características anisotrópicas

Page 51: Biomecânica
Page 52: Biomecânica

Comportamento Biomecânico do Osso

Tensão

Cargas iguais e opostas são aplicadas na direção externa a superfície da estrutura.

A estrutura alonga-se e se estreita

Fraturas por tensão são vistas em ossos com uma larga porção de tecido esponjoso.

Fratura do Quinto metatarso, fratura da tuberosidade do calcâneo

Page 53: Biomecânica

Compressão

Cargas iguais e

opostas são

aplicadas na direção

interna à superfície

da estrutura.

Fraturas das

vértebras

Page 54: Biomecânica

Deslizamento

Estresse e deformação

tangencial por aplicação

de forças paralelas

opostas.

Os ângulos retos

tornam-se obtusos ou

agudos.

Page 55: Biomecânica

Envergamento

Combinação de tensão e compressão

Eixo neutro

Quanto mais distante do eixo neutro estiverem os

estresses , maior será sua magnitude.

Osso é assimétrico

Envergamento-três-pontos

Envergamento-quatro-pontos

Quebrará no ponto de aplicaçào da força resultante

Page 56: Biomecânica

Torção

A carga aplicada na estrutura causa um giro em

torno de um eixo, o que gera um torque dentro da

estrutura.

Page 57: Biomecânica

Cargas combinadas

Marcha (Carter,1978)

Estresses compressivos

Choque do calcanhar

Page 58: Biomecânica

Atividade muscular

As contrações musculares diminuem ou eliminam o

estresse de tensão do osso.

Page 59: Biomecânica

Taxa de deformação-dependência no osso

Page 60: Biomecânica

Crescimento e desenvolvimento dos ossos

Crescimento longitudinal

Discos de crescimento

Crescimento Circunferencial

Camada interna do períosteo produz camadas

concêntricas de novo tecido ósseo por cima das já

existentes.

Page 61: Biomecânica

Desenvolvimento do osso adulto

Perda progressiva de colágeno

Pico de mineralização por volta dos 25 aos 28anos

Declínio no início da terceira idade

Diminuição da dureza

Perda maior em mulheres

0,5% a 1,0% da massa óssea é perdida a cada ano até a

menopausa

6,5% pós menopausa.

Page 62: Biomecânica

Resposta dos ossos ao estresse

Modelagem e remodelagem dos ossos

Cargas mecânicas

Deformação

Compressão

Desuso

Perda de massa óssea

Aumento da cavidade medular

Page 63: Biomecânica

Hipertrofia e Atrofia

Tenistas

Ginastas

Diminuição da massa óssea

Quatro a seis semanas de repouso

Perda urinária de cálcio

Osteoporose

Tipo I - 40% das mulheres após 50 anos

Tipo II – após os 70 anos de idade

Page 64: Biomecânica

Biomecânica da cartilagem articular

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 65: Biomecânica

Cartilagem articular

1 – 6mm

Tecido destituído de vasos sanguíneos, canais

linfáticos e inervação.

Funções:

Distribuir a carga

Diminuir o atrito

Page 66: Biomecânica
Page 67: Biomecânica
Page 68: Biomecânica

Composição

Condrócitos (menos de 10%)

Matriz orgânica

Fibras de colágeno (II, VI, IX, XI) 15 a 22% do peso

úmido.

Proteoglicanas 4 – 7% do peso úmido

60 – 85% = água, sais inorgânicos, proteína, lipídeos e

glicoproteinas.

Page 69: Biomecânica

Colágeno

É a proteína mais abundante do corpo

Tropocolágeno – polimerizam em fibras de colágeno

mais largas (25 a 44nm de diâmetro).

Ligações cruzadas entre as moléculas de

tropocolágenos

Rigidez e resistência a tensão.

Pouca resistência a compressão.

Anisotrópica

Page 70: Biomecânica

Proteoglicanos

Grande molécula de proteína de polissacarídeo.

Proteína central ligada à glicosaminoglicanos.

Aggrecans ligadas ao ácido hialurônico.

Condroitinossulfato (CS)

Ceratossulfatos

Page 71: Biomecânica

Proteoglicanos

Duas populações de Aggrecans de PG

Rica em condroitinossulfato - Presente toda vida

Rica em Ceratossulfato somente na cartilagem adulta.

Maturação da cartilagem

Diminuição do conteúdo de água e proteína-carboidrato.

Decréscimo de condroitinassulfato e aumento do

cerratossulfato

Page 72: Biomecânica

Proteoglicanos

A razão entre Controitinossulfato e ceratossulfato.

Nascimento 10:1

Adulto 2:1

Sulfato de condroitina-6 e sulfato de condroitina-4

aumentam cerca de 25:1

Page 73: Biomecânica
Page 74: Biomecânica

Água

80% na superfície

65% na zona profunda

(Na+, K+ e Ca2+)

30%LIC

Colágeno + Proteoglicanas + água.

Força compressiva movimenta cerca de 70% de

água.

Page 75: Biomecânica

Interações físicas

Eletroneutralidade proporcionada pelo balanço entre

os íons e os sulfatos e o grupo carboxila.

As PG são não são distribuídas

homogeneameamente através da matriz. Maior

concentração na zona central.

Page 76: Biomecânica

Interações físicas

Compressão da cartilagem

Mudança no domínio molecular

Líquido flui para fora e a concentração de PG aumenta

Habilidade da PG em resistir a compressão.

Page 77: Biomecânica
Page 78: Biomecânica

Comportamento Biomecânico da Cartilagem

articular

Duas fases

Fluida intersticial

Sólida poro-permeável

uma fase sólida carregada

Uma fase iônica

Viscoelasticidade da cartilagem

Fluido viscoso (amortecedor hidráulico) e um sólido

elástico (mola)

Acomodação

Relaxamento

Page 79: Biomecânica

Comportamento Biomecânico da Cartilagem

articular

Comportamento viscoelástico compressivo

Fluxo de fluido intersticial e o arrasto friccional associado

com esse fluxo.

A pressurização do fluido intersticial suporta mais de 90% da

carga aplicada à superfície da cartilagem e persiste por mais

de 1000 segundos.

Page 80: Biomecânica

A acomodação é causada pela exsudação do fluido intersticial.

Durante a acomodação a carga aplicada à superfície é equilibrada pelo estresse compressivo desenvolvido dentro da matriz de colágeno-PG e pelo arrasto friccional gerado pelo fluxo de exsudação

A acomodação cessa quando a compressão da matriz sólida é suficiente para equilibrar o estresse sozinho = equilíbrio. Humana 4 a 16horas

Page 81: Biomecânica

Resposta bifásica de estresse-relaxamento

A compressão está associado à exsudação do

fluido, enquanto que o relaxamento está relacionado

ao rearranjo do fluido dentro da matriz.

Page 82: Biomecânica

Permeabilidade

80% poroso

Permeabilidade

Fluxo

Arrasto friccional

Compressão

Diminui a porosidade

Aumenta a resistência friccional

Page 83: Biomecânica

Comportamento sob tensão

Componente viscoelástico

Fricção interna

Fluxo do fluido intersticial

A cartilagem articular tende a ficar mais forte a medida que

aumenta a deformação.

Page 84: Biomecânica

Comportamento de intumescência

Teoria multieletrólita, trifásica, mecânico-

eletroquímica.

Fase sólida carregada – rede de colágeno-PG

Fase fluida – água intersticial

Fase de íons (Na+ e Cl-)

Page 85: Biomecânica

Lubrificação da cartilagem articular

Lubrificação fronteiriça

Lubrificação de filme de fluido

Maior separação entre as superfícies

Filme fluido

Hidrodinâmica – movimentos tangenciais

Filme comprimido - perpendicular

Page 86: Biomecânica

Lubrificação da cartilagem articular

Elástico hidrodinâmica

Fronteiriça

Lubricin

Fosfatidilcolin – dipalmitoyl

Reduz o coeficiente de fricção de 3 a 6vezes.

Page 87: Biomecânica
Page 88: Biomecânica

Desgaste da cartilagem articular

Desgaste interfacial resultante da interação das

superfícies de apoio.

Adesão

Abrasão

Desgaste de fadiga resultante da deformação de

sustentação sob carga.

Page 89: Biomecânica

Desgaste da cartilagem articular

Desgaste de fadiga

Não há contato de superfície-superfície, mas há acumulo

de danos microscópicos.

Altas cargas por baixo tempo ou por período maior.

Cargas impostas são suportadas pela matriz de

colágeno-PG e pela resistência gerada pelo movimento

do fluido através da matriz.

Page 90: Biomecânica

Estresses repetitivos na matriz de colágeno-PG

poderia romper as fibras colagênicas, PG ou a

interface entre as duas.

Mudanças nas interações das proteoglicanas.

Page 91: Biomecânica

O processo de relaxamento de estresse ocorre

rapidamente; o estresse pode diminuir em 63%

dentro de 2 a 5 segundos.

Cargas repetitivas

Fendilhamento da cartilagem

Fibrilações

Page 92: Biomecânica

Mecanismos de ruptura da matriz de

colágeno

1. Estresse repetitivo da matriz de colágeno.

2. Aumento na lavagem dos PG como movimento

fluídico violento.

3. Alterações no mecanismo de sustentação articular

normal.

Page 93: Biomecânica
Page 94: Biomecânica
Page 95: Biomecânica
Page 96: Biomecânica
Page 97: Biomecânica
Page 98: Biomecânica

Desgaste de fadiga

Não resulta de contato superfície-superfície, mas da

acumulação de danos microscópicos por estresse

repetitivo.

Page 99: Biomecânica
Page 100: Biomecânica
Page 101: Biomecânica

Aspectos histológicos dos ligamentos

Page 102: Biomecânica
Page 103: Biomecânica

Biomecânica dos Tendões e

Ligamentos

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 104: Biomecânica

Composição

Tecidos Colagênicos fibro-paralelos

Escassamente vascularizados

Poucas células (20%) e matriz extracelular

abundante (80%);

Matriz (30% de sólido - colágeno e 70% de água)

Page 105: Biomecânica
Page 106: Biomecânica
Page 107: Biomecânica

Colágeno

Sintetizadas pelos fibroblastos (procolágeno)

Colágeno tipo I

Ligações cruzadas

Tendão – cargas unidirecionais

Ligamentos – mais de uma direção

Padrão metabólico maior em ligamentos do que em

tendões

Page 108: Biomecânica

Composição

Elastina

Substância de Base

PG (20%)

Glicoproteinas

Vascularização

Tendões – perimísio e paratendão (tendão vasculares)

Difusão sinovial

Page 109: Biomecânica

Composicão

Vascularização dos ligamentos

Multivascularidade uniforme

Mecanorreceptores

Nociceptores

Page 110: Biomecânica

Inserção no osso

Circundados por tecido conjuntivo areolar frouxo

Paratendão (bainha)

Epitendão (células sinoviais)

Locais de baixa fricção – somente paratendão

Endotendíneo – Fibras perfurantes de Sharpey

Page 111: Biomecânica

Inserção no osso

Zona I – Final do tendão

Zona II – Fibras de colágeno se entrelaçam com

fibrocartilagem

Zona III – Fibrocartilagem mineralizada

Zona IV – imerge no osso cortical

Page 112: Biomecânica

Comportamento mecânico dos Tendões e

Ligamentos

Tendões – Forças de tensão

Ligamentos – adaptáveis e flexíveis / fortes e

inextensível

Propriedades biomecânicas

1 – Fibra de colágeno relaxada / deslizamento interfibrilar

2 – Alongamento adicional

3 - falha

Page 113: Biomecânica
Page 114: Biomecânica
Page 115: Biomecânica

Cargas fisiológicas de tendões e ligamentos

Pmax

In vivo = 1/3 de Pmax

Comportamento viscoelástico

Page 116: Biomecânica

Falha em ligamentos e mecanismos de lesão

em tendão

Plin é excedido o ligamento começa a sofrer falhas

em grande quantidade.

LCA

Ruptura parcial

Ruptura completa – osteoartrite

Tendão

Área de secção transversa

Page 117: Biomecânica
Page 118: Biomecânica
Page 119: Biomecânica
Page 120: Biomecânica

Biomecânica do Músculo esquelético

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 121: Biomecânica

Espessura

10 – 100μm

Comprimento

1 – 30cm

Membrana - Sarcolema

Conectato as linhas Z do sarcômero pela distrofina

(Dystrophin – vinculunina)

Miofibrila

Actina, Miosina, titina (Titin –elástico) e nebulina

(inelástica)

Page 122: Biomecânica

Sarcômero

1 – Actina (5nm)

Miosina (15nm)

Elásticos – TITIn

Inelásticos _ Titin e Nebulina

Page 123: Biomecânica

Unidade músculotendinosa

Componente elástico:

Em série – mais importantes na produção de tensão

Em paralelo

Energia potencial

Titina???

Miosina???

Page 124: Biomecânica

Unidade músculotendinosa

Distensibilidade e elasticidade

Mantem o músculo em prontidão

Retornam os elementos contráteis a posição original.

Alongamento elástico e viscoelástico

Page 125: Biomecânica

Mecânica da Contração muscular

Contração tetânica e de somação

“Tetania é a resposta mecânica de um músculo a

um único estimulo do nervo motor”

Período de latência

Tempo de contração – tempo desde o desenvolvimento

da tensão até a tensão de pico

Tempo de relaxamento – tempo de tensão de pico até q a

tensão caia zero.

Page 126: Biomecânica

Mecânica da Contração muscular

Somação

Período refratário absoluto

Page 127: Biomecânica

Tipos de contração Muscular

Tensão Muscular – força exercida por um músculo

Carga ou resistência – força externa contrária ao

movimento

Torque ou momento

Momento – produto da força muscular e a distância

perpendicular entre o ponto de aplicação e o centro de

movimento (Braço de alavanca)

Page 128: Biomecânica

Tipos de trabalhos e contrações musculares

Isométrica

Todas as contrações dinâmicas iniciam com uma fase

isométrica. (tensào igual a carga que ele deve superar)

Tensão

“O tempo mais longo nas contrações isométricas e

excêntricas permite maior formação de ligações

cruzadas, o que gera maior tensão (Kroll, 1987)

Page 129: Biomecânica

Produção de Força no músculo

Relação força-tempo

Quanto maior o tempo de contração, maior será a força

desenvolvida.

Page 130: Biomecânica

Efeitos da arquitetura do músculo

esquelético

Sarcômeros em série

Sarcômeros em paralelo

A força que o músculo pode produzir é proporcional à

área de secção transversa da miofibrila (Quadríceps)

A velocidade e a excursão (alcance do trabalho) que o

músculo pode produzir é proporcional ao comprimento da

miofibrila (sartório)

Page 131: Biomecânica

Pré-alongamento

O Músculo executa mais trabalho, quando se

encurta imediatamente depois de ter sido alongado

no estado de contração concêntrica do que quando

se encurta a partir de um estado de contração

isométrica.

Page 132: Biomecânica

Temperatura

Aumenta a velocidade de condução através do

sarcolema.

Aumenta a atividade enzimática

Aumenta a elasticidade do colágeno – aumenta o

pré estresse.

Mecanismos de aumento de temperatura

Fluxo sanguíneo

Componentes deslizam uns sobre os outros

Page 133: Biomecânica

Fadiga

ATP

Queda na tensão seguida de excitação prolongada

Fontes de ATP

Fosfato de creatina

Fosforilação oxidativa na mitocôndria

Glicólise anaeróbica

Habilidade em executar uma determinada ação

Page 134: Biomecânica

Tipagem muscular

Tipo I – Lenta Oxidativa (SO)

Baixa atividade da miosina ATPase

Contração lenta

Atividade glicolítica (anaeróbica) baixa

Baixa fadigabilidade

Cor vermelha

Page 135: Biomecânica

Tipagem muscular

Tipo IIA – Fibra rápida oxidativa-glicolítica (FOG)

Intermediária entre oxidativa e glicolítica

As taxas de quebra de ATP excedem a capacidade de

fosforilação oxidativa e glicolítica

Vermelha

Tipo IIB – Fibra rápida glicolítica (FG)

Atividade glicolítica

Altas taxas de quebra de ATP

Brancas

Page 136: Biomecânica

Tipagem muscular

Excitação elétrica pode mudar o tipo de fibra

Solear

Page 137: Biomecânica

Tipagem muscular

Geneticamente determinado?

50 – 55% das fibras são do tipo I

30 – 35% tipo IIA

15% - IIIB

Velocistas – Tipo II

Maratonistas – 89% tipo I

Page 138: Biomecânica

Danos Musculares

Síndrome compartimental

Page 139: Biomecânica

Remodelação Muscular

Desuso

Perda da resistência e força

Atrofia

Fibras musculares se regeneram em orientação

mais paralela quando mobilizado imediatamente.

Não pode ser revestida por isometria

Atrofia inicialmente tipo I

Reduz área transversa

Diminui a atividade oxidativa da enzima

Page 140: Biomecânica

Remodelação Muscular

Isométrico – capacidade metabólica tipo II

Excitação elétrica – previne diminuição da fibra tipo I

e declínio da atividade oxidativa.

Atletas de velocidade

Fibras tipo I

Atletas de resistência

Fibras tipo II

Page 141: Biomecânica

Treinamento físico

Aumenta a área de secção transversa

Porcentagem de fibras

Alongamento

Page 142: Biomecânica
Page 143: Biomecânica
Page 144: Biomecânica
Page 145: Biomecânica
Page 146: Biomecânica
Page 147: Biomecânica
Page 148: Biomecânica
Page 149: Biomecânica

Biomecânica do nervo periférico e

das raízes nervosas espinhais

Prof. Evandro Claudino de Sá

Page 150: Biomecânica
Page 151: Biomecânica

Fibra Nervosa

Axônio

Mielina e Células de Schwann

Nodos de Ranvier (1 a 2mm)

Endoneurônio, perineuro e epineuro – camadas

sucessivas de tecido conjuntivo que envolvem as fibras

nervosas.

As raízes nervosas espinhais são destituidas de epineuro e

perineuro.

Page 152: Biomecânica
Page 153: Biomecânica
Page 154: Biomecânica
Page 155: Biomecânica

Tecido conjuntivo intraneural

Epineuro

Almofada durante os movimentos do nervo.

Proteção contra traumas externos

Provisão de oxigênio (vasos sanguíneos)

Perineuro

Grande força mecânica

Barreira bioquímica

Page 156: Biomecânica

Sistema Microvascular

Rede vasculares do epineuro, perineuro e

endoneuro.

Page 157: Biomecânica
Page 158: Biomecânica

Comportamento bimecânico dos nervos

periféricos

Injúrias de estiramento (tensional)

Nervos ulnar 70 a 220N

Mediano 60 a 150N

Page 159: Biomecânica

Comportamento bimecânico dos nervos

periféricos

As bainhas perineurais rompem a aproximadamente

25 a 30% do seu alongamento.

Page 160: Biomecânica

alongamento

I

II

III

Page 161: Biomecânica

I – o seguimento de vaso sanguíneo está normal;

II – sob aumento gradual de alongamento as regiões de

vasos sanguíneos se tornam estirados;

III – a área de secção transversa do nervo é reduzida e o

sangue intraneural é diminuído.

O sangue se esvai todo com cerca de 15% de força de

tracionamento

Page 162: Biomecânica

Injúrias de compressão

Fluxo de sangue intraneural

Duração da compressão

30mmHg – mudanças funcionais, tempo prolongado.

Síndrome do túnel do carpo – pressão de 32mmHg

Pressão de 30-80 edema intraneural- cicatriz fibrosa

de um nervo.

Mudança no sistema de transporte axonal.

80mmHg causa cessação completa do fluxo de

sangue intraneural.

Page 163: Biomecânica

Regeneração

REGENERAÇÃO DOS NERVOS:

A taxa máxima de crescimento é de 1mm por dia do axônio;

Neuropraxia

Axoniotmese

neurotmese

Page 164: Biomecânica

Prof. Evandro Claudino de Sá

Análise de marcha

Page 165: Biomecânica

Ciclo da Marcha

Não há ponto específico de início ou fim do ciclo.

O ponto mais fácil de definir é o contato com o solo

(toque do calcanhar), portanto, este é definido como o

início da marcha.

Contato inicial

Page 166: Biomecânica
Page 167: Biomecânica

Divisões do Ciclo (fases da marcha)

Apoio – Período durante o qual o pé está em contato

com a superfície.

Balanço – Tempo em que o pé está no ar para o

avanço do membro.

Page 168: Biomecânica
Page 169: Biomecânica

Apoio (60%)

Tanto o início quanto o fim do apoio envolvem um

período de contato bilateral (duplo apoio).

O duplo apoio inicial marca o começo do ciclo.(10%)

O apoio simples do membro inicia-se quando o pé

oposto é elevado para o balanço. (40%)

O duplo apoio terminal (contato inicial contralateral)

segue até o início da fase de balanço. (10%)

Page 170: Biomecânica

Passada e Passo

Passada = ciclo da marcha = dois passos

Passo = intervalo entre os dois membros

Page 171: Biomecânica
Page 172: Biomecânica
Page 173: Biomecânica
Page 174: Biomecânica

A. Aceitação do Peso

Fase 1 – Contato inicial

Page 175: Biomecânica

A. Aceitação do Peso

Estabilidade inicial (contato inicial e resposta a carga)

Fase 1 – Contato inicial (0% -2% do CM)

• Momento em que o pé acaba de tocar o solo.

• Tornozelo em dorsiflexão neutra

• Joelho estendido

• Quadril fletido em 30⁰

Atividade muscular

Grupos extensores ativos ( Isquiotibiais, glúteo máximo e

adutor magno)

Tibial anterior e extensores longos dos dedos.

Page 176: Biomecânica

Fase 1 – Contato inicial

Page 177: Biomecânica

A. Aceitação do Peso

Fase 2 – Resposta à carga

Page 178: Biomecânica

A. Aceitação do Peso

Fase 2 – Resposta à carga (fase de maior atividade muscular)

Intervalo: 0% -10% do CM

Duplo apoio inicial. Começa com o contato inicial no solo e continua até que o outro pé eleve-se para o balanço.

Flexão restrita do joelho. Absorção do choque – Quadríceps

Flexão plantar restrita

Estabilização do quadril

Flexão do joelho em 18⁰ (antecipa o contato do antepé) Quadríceps - 30% da RM

Isquiotibiais

Plantiflexão em 10 ⁰ e valgo subtalar

Page 179: Biomecânica

A. Aceitação do Peso

Fase 2 – Resposta à carga (fase de maior atividade muscular)

Quadril (30⁰) – Torque flexor freado pela ação do glúteo e adutor magno.

Músculos extensores lombares.

Queda lateral da pelve 5⁰ - (glúteo médio)

Page 180: Biomecânica

Fase 2 – Resposta à carga

Page 181: Biomecânica

B. Apoio Simples

Fase 3 – Apoio Médio (10%-

30% do CM)

Page 182: Biomecânica

B. Apoio Simples

Elevação do outro pé para o balanço até que o pé oposto toque o solo.

Fase 3 – Apoio Médio (10%-30% do CM)

Inicia quando o outro pé é elevado e continua até que o peso do corpo seja alinhado sobre o antepé. Dorsiflexão restrita do tornozelo – (tríceps sural)

Sóleo estabiliza inicialmente

Extensão do joelho de 18⁰ inicial para 0 ⁰ Quadríceps

Estabilização do quadril (30 ⁰ para 10 ⁰) Vetor de força

Page 183: Biomecânica

Fase 3 – Apoio Médio

Page 184: Biomecânica

B. Apoio Simples

Fase 4 – Apoio Terminal

(30% - 50% do CM)

Page 185: Biomecânica

B. Apoio Simples

Fase 4 – Apoio Terminal (30% - 50% do CM)

Inicia com a elevação do calcanhar e continua até que

o outro pé toque o solo.

Peso desloca-se sobre o antepé. Queda livre anterior

do corpo.

Dorsiflexão do tornozelo até 10⁰

Elevação do calcanhar – extensão do joelho

Gastrocnêmio

Page 186: Biomecânica

Fase 4 – Apoio Terminal

Page 187: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 5 – Pré-balanço

(50% - 60% do CM)

Page 188: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 5 – Pré-balanço (50% - 60% do CM)

Fase final do apoio é o segundo intervalo de duplo

apoio. Começa com o contato inicial do membro

oposto e termina com o desprendimento ipsilateral dos

dedos.

Liberação do peso e transferência do peso

Posiciona o membro para o balanço

Page 189: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 5 – Pré-balanço (50% - 60% do CM)

Flexão do joelho

Flexão plantar de 20⁰

Flexão do joelho de 40 ⁰

Quadril flexiona até neutro (adutor longo)

Controle da flexão do joelho pelo reto femoral

Page 190: Biomecânica

Fase 5 – Pré-balanço

Page 191: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 6 – Balaço inicial

(60% - 73%)

Page 192: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 6 – Balaço inicial (60% - 73%)

1/3 do período de balanço

Começa com a elevação do pé do solo e termina quando o pé de balanço está oposto ao pé de apoio.

Flexão adequada do joelho (60⁰) Cabeça curta do bíceps

Cabeça longa?

Flexão do quadril Ilíaco

Sartório e grácil

Flexão plantar sai de 20⁰ para 10⁰ Tibial anterior e extensor longo dos dedos

Page 193: Biomecânica

Fase 6 – Balaço inicial

Page 194: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 7 – Balanço médio

(73% a 87%)

Page 195: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 7 – Balanço médio (73% a 87%)

Inicia quando o membro de balanço oposto ao

membro de apoio e termina quando o membro do

balanço está anterior e a tíbia está vertical.

Tornozelo dorsiflexiona até o neutro

Tubial anterior, extensor longo do hálux e extensor longo

dos dedos

Quadril atinge 30⁰ de flexão

Flexão do joelho diminui para 30⁰ (passivo)

Page 196: Biomecânica

Fase 7 – Balanço médio

Page 197: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 8 – Balanço

terminal (87% - 100%)

Page 198: Biomecânica

C. Avanço do Membro

Fase 8 – Balanço terminal (87% - 100%)

Inicia com a tíbia vertical e termina quando o pé toca o

solo

Desaceleração do quadril

Isquiotibiais

Desaceleração do joelho (sai de 30⁰ para um valor entre 0⁰ e 5⁰)

Vastos

Dorsiflexão do tornozelo (permanece em neutro ou vai para 5⁰ de plantiflexão)

Page 199: Biomecânica

Fase 8 – Balanço terminal

Page 200: Biomecânica

Marcha anormal

Marcha antálgica

Lesão em qualquer nível do membro inferior.

Fase de apoio do membro afetado é mais curta.

Diminui a fase de balanço do membro inferior não

afetado.

Diminuição da velocidade da marcha.

Page 201: Biomecânica

Marcha Artrogênica (Quadril ou joelho

rígido)

Artrodese de joelho

Aumento na plantiflexão oposta

Page 202: Biomecânica
Page 204: Biomecânica

Contraturas

Quadril (flexão) Aumento da lordose lombar e extensão do tronco e flexão

do joelho.

Joelho Dorsiflexão excessiva

Elevação precoce do calcanhar no apoio terminal

Pé em plantiflexão

Hiperextensão do joelho (apoio médio)

Flexão anterior do tronco com flexão do quadril (apoio médio ao apoio terminal)

Elevação do calcanhar mais cedo

Page 205: Biomecânica

Marcha equina

Sustentação do peso sobre a borda lateral ou

dorsolateral do pé.

Diminuição da fase de apoio – claudicação

Pelve e o fêmur ficam posicionados em rotação

externa.

Page 206: Biomecânica

Marcha do glúteo máximo

Paciente impulsiona o tórax para trás no momento do

contato inicial. Para manter a extensão do quadril.

Page 207: Biomecânica
Page 208: Biomecânica

Marcha de Trendelenburg ou Marcha do

Glúteo Médio

Glúteo médio e mínimo

Fase de apoio

Marcha titubeante

Page 209: Biomecânica

Marcha Hemiplégica ou Hemiparética

Marcha neurogênica ou flácida

Page 210: Biomecânica

Lesão do LCA

Devita et al., 1997