Biomecanica de Tejidos y Tej Oseo

7/30/2019 Biomecanica de Tejidos y Tej Oseo

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Unidad II: Biomecnica de

Tejidos!

Equipo kinesiologa y movimiento Humano I!UNAB 2013I!

Klgo. Mg Mauricio Delgado B.!

Objetivos:! Conocer el comportamiento biomecanico de lostejidos! Comprender la constitucin del tejido seo y su

implicancia anatomo funcional.!

Como se comportan los materiales biolgicosfrente a las cargas que se aplican sobre ellos?!

La funcin determina la formao viceversa?!

Concepto de stress! Si una fuerza acta sobre un cuerpo, esta se

distribuye en un rea conocida, por lo tanto laintensidad de esta fuerza aplicada sobre el rea seconoce como stress (carga, solicitacin o presin). se

denomina con la letra

(sigma) y se expresamatemticamente: !

= F/A!

La formula anterior permite calcular el stresspromedio aplicado sobre un rea general del cuerpoen cuestin, sin embargo, si esta rea es subdivididapuede ocurrir que el stress no sea el mismo.!

Una representacin mas exacta del stress aplicadosobre una superficie especifica del rea estudiada, se

obtiene cuando esa unidad de rea tiende a 0.!


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" Stress Tensil. solicitaciones quetienden a elongar al cuerpo.!

" Stress Compresivo.solicitaciones que tienden aacortar al cuerpo.!

" Stress en Cizalla. solicitacionesque tiende a angular al cuerpo. !

" Stress en Torsin, solicitacionesque tienden a torsionar alcuerpo en torno a un eje. !

Tipos de stress! Concepto de Deformacin! Si un objeto es

sometido a fuerzasexternas que estn enequilibrio esttico,provocara cambioslocales en el objetofenmeno que sedenominadeformacin (strain). !

Una deformacin normal se define como el grado de cambio (+) () de la longitud

respecto de la original. Se designa con la letra !

Este cambio depende de:!

Propiedades!!

Tamao! Forma! Calor ! Humedad!

Fuerzas Aplicadas!!

Magnitud! Direccin ! Duracin ! Punto de aplicacin!

!

Diagrama de Stress/Strain!

Elasticidad! El trmino elasticidad designa la

propiedad mecnica de ciertosmateriales de sufrir deformacionesreversibles cuando se encuentransujetos a la accin de fuerzas y de

recuperar la forma original si estaperturbacin se elimina.!

La relacin para la solicitacin /deformacin para un material linealmente elstico es:!Tensin = Mdulo elstico x deformacin!

! = E x !

Rigidez (Stiffness)! La rigidez es la capacidad

de un objeto slido oelemento estructural para

soportar solicitaciones sina dq ui ri r g ra nd esdeformaciones (elsticas)o desplazamientos.!


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Mdulo de Elasticidad (Mdulo deYoung)!

" Corresponde al valor de lapendiente de la zona elsticade la curva stress/strain!

" Indica el grado deelasticidad del material!

" Matemticamente la relacines: Stress/Strain!

" Mientras mayor es elmdulo de Young, masrgido es el material.!

Plasticidad! La plasticidad es la propiedad mecnica de un

material, biolgico o de otro tipo, dedeformarse permanentemente eirreversiblemente cuando se encuentrasometido a tensiones por encima de su rangoelstico, es decir, por encima de su lmiteelstico.!

Viscoelasticidad!

La deformacin generalmente depende del tiempo ; an en ausencia defuerzas (CREEP).!

Las tensiones y esfuerzos resistidos dependen tanto de la deformacincomo de la velocidad de deformacin.!

La viscoelasticidad es un tipo decomportamiento reolgico que presentanciertos materiales que exhiben tantopropiedades viscosas como propiedadeselsticas cuando se deforman !!

En un slido viscoelstico:!

Ductilidad V/s Fragilidad! La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales los cuales

bajo la accin de una fuerza, pueden deformarsebastante sin romperse. Alos materiales que presentan esta propiedad se les denomina dctiles.!

Tcnicamente la fragilidad se definecomo la capacidad de un material defracturarse con escasa deformacin, adiferencia de los materiales dctiles quese rompen tras sufrir acusadasdeformaciones plsticas. La rotura frgiltiene la peculiaridad de absorberrelativamente poca energa, a deferenciade la rotura dctil.!

Anisotropa! La Anisotropa (opuesta de

isotropa) es la propiedadgeneral de la materia segn lacual determinadas propiedadesfsicas, tales como: elasticidad,

temperatura, conductividad,velocidad de propagacin de laluz, etc . varan segn ladire ccin en que sonexaminadas. Algo anistropopodr presentar diferentescaractersticas segn la direccinde la carga!


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COMPORTAMIENTOMECANICO DEL

TEJIDO OSEO!

Definicin!

Tejido conjuntivo especializado duro y rgido, que esel componente principal del esqueleto humano. (Panjabi, Nordin).!

Funciones

Mecnicas!

Proteccin!

Proveer eslabones cinticos!

Proveer sitios de insercin muscular!

Estructura de soporte!

Fisiolgicas!

Produccin de clulas sanguneas!

Metabolismo mineral!

Condicionan!el movimiento !

humano.!

Composicin y Estructura delTejido seo.

60% inorgnico (Dureza y Rigidez)!

! ! !Hidroxiapatita (Calcio y Fsforo)!

! ! !Mg, Na, K, Cl!

! ! !!

30% orgnico (Flexibilidad y Elasticidad)!

! ! !90-95% fibras colgenas!

! ! !5-10% clulas seas !!

10% agua!

(TEJIDO BIFSICO)

Unidad funcional: Osten osistema haversiano (compuestode laminillas).!

Conductos de Havers (vasossang. y fibras nerv.)!

Conductos de Volkmann!

Lagunas (osteocitos)!

Canalculos !(laguna-laguna-canal havers)!

Periostio (f. sharpey)!

ESTRUCTURA SEA A NIVEL MICROSCPICO


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Cortical y esponjosa

Lagunas!

ESTRUCTURA SEA A NIVEL MACROSCPICO

DIAFISIS!

EPIFISIS!

METAFISIS!

EPIFISIS!

METAFISIS!

FISIS: Zona de crecimiento del hueso !

FISIS: Zona de crecimiento del hueso!

ESTRUCTURA SEA A NIVEL MACROSCPICO

HUESO CORTICALO COMPACTO!

HUESO ESPONJOSOO TRABECULAR!

CAPA DENSAUBICADA EN LA

PERIFERIA DE UNHUESO.

HUESO DE CALIDADPOROSA UBICADO

DENTRO DE LA

CUBIERTA DENSADEL HUESOCOMPACTO.

CARACTERSTICAS BIOMECNICASHUESO CORTICAL MADURO

Tejido altamente organizado.!

En mayor proporcin en las difisis.!

Provee resistencia y rigidez al sistemaesqueltico.!

Porosidad 5-30%.!

Elasticidad del 3% aprox. (baja)!

Soporta gran cantidad de carga antes de lafalla.!

CARACTERSTICAS BIOMECNICASHUESO ESPONJOSO MADURO

Es ms dbil y menos rgido y denso queel hueso compacto. !

Se ubica en mayor proporcin en lasepfisis (zonas de carga)!

Porosidad 30-90%.!

Formado por trabculasseas que

forman una estructura

en malla

.!

Trabculas compuestas por huesolaminar no haversiano.!

Trabculas se adaptan al estrs, pordisposicin de colgeno.!

Intersticio: Vasos sang, Fibras nerv, grasay tejido hematopoytico.!


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Unioneshorizontales!

Lminas verticales!

Hueso esponjosoHueso

esponjosoUniones

horizontales

Lminasverticales

Fmurproximal Fmur

distal

SISTEMAS TRABECULARES Y SUIMPLICANCIA BIOMECNICA


Distribucin de cargas en superficiesamplias (epfisis)!

Transmisin de cargas.!Absorcin de cargas dinmicas.!

Las trabculas se disponen en la direccinde las cargas (comportamiento dinmico).!

Tejido altamente especializado en soportarcargas compresivas.!


DENSIDAD SEA MAYOR (ACMULO DETRABECULAS) EN ZONAS DE MAYOR

CARGA. FENMENO DINMICO.!

LEY DE WOLFF!

LEY DE WOLF:

!Todo cambio en la conformacin estructural de unhueso es producto de un fenmeno dinmico de

adaptacin a las demandas mecnicas que le impone elmedio.

DEMANDAS MECNICAS DEPSITOS SEOS (osteoblastos)!

!

DEMANDAS MECNICAS DEPSITOS SEOS (osteoclastos)!


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LEY DE WOLF (Dr. Julius Wolff, 1892)!TIPOS DE HUESO

CARACTERSTICAS BIOMECNICAS

HUESO LARGO.

LONGITUD PREVALECE POR OTROS DIMETROS. ! FORMA TUBULAR (MENOR PESO).!

H. COMPACTO, ESPONJOSO, CAV. MEDULAR. ! IMPLICADOS EN LOCOMOCIN.!

CONFORMAN LAS PALANCAS SEAS.! SOPORTE DE CARGAS AXIALES PPMTE.!

PERMITEN MOVIMIENTOS AMPLIOS Y RPIDOS.! EPIFISIS INSERCIN MUSCULAR, (TUBERCULOS,

POLEAS)!

!

!

HUESO ESPONJOSO.!

CARACTERSTICAS BIOMECNICASHUESO CORTO.

ESTRUCTURA CUBOIDAL.!ABSORCIN Y TRANSMISIN DE PUERZAS.!

MOVIMIENTOS DE BAJA AMPLITUD.!GRAN CONTENIDO DE H. ESPONJOSO CARGAS COMPRESIVAS.!

CARPO Y TARSO.!

CARACTERSTICAS BIOMECNICASHUESO PLANO.

ESTRUCTURA DE DPLOE.!FX PROTECTORA O DE REFUERZO. !FORMA Y DELIMITA CAVIDADES.!

CARACTERSTICAS BIOMECNICASHUESOS SESAMOIDEOS.

SE DESARROLLAN EN EL TRANSCURSO DE UN TENDN. !

PROTEGEN AL TENDN DE UN DESGASTE EXCESIVO.!

CAMBIAN EL NGULO DE ACCIN HACIA SU INSERCIN DISTAL(POLEA). PROVEEN VENTAJA MECNICA.!


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FACTORES QUE ALTERAN ELDESARROLLO SEO

Estado nutricional!

Nivel de actividad!

Hbitos posturales!

Herencia!

PROPIEDADES MECNICAS DELHUESO

Fuerza (Strength)!

Rigidez (Stiffness)!

Anisotropa!

Hueso Cortical v/s Hueso EsponjosoFactores que afectan el strength

y la rigidez

Gravedad!

Actividad muscular!

Tasa dedeformacin!

Inmovilizacin!

Degeneracin

(edad)!

Gravedad

Correlacin positiva entre peso corporal y masa sea

Disminucin de masa sea en astronautas

Inmovilizacin


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Degeneracin (edad) Tipos de Carga que soporta elHueso

Fatiga sea

Fractura con cargainferior a su resistencianormal.!

A > n de repeticiones< carga para producirfractura.!

Frecuencias elevadasimpiden la recuperacindel hueso.!

HUESO SANO V/SPATOLGICO!

Involutivo

Poco resistente

Hueso senilFactores influyentes

q Tamao y forma del hueso:! - a > hueso > resistencia!

- a > dimetro > resistencia !

Composicin del hueso y masa sea.! Actividad muscular:!

- regulariza las cargas!

- neutralizar f de traccin por compresin (mejor soportada)!

Remodelacin sea: tamao, forma y estructura! - se adapta a solicitaciones mecnicas!


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Fin Bibliografa

Nordin M., Biomecnica Bsica del Sistema musculoesqueletico, McGraw-Hill. Interamericana,D.L. Madrid 2004:453.!

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