UNIDADE 2 CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA E SUA INTERFACE COM O SISTEMA NERVOSO

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Professora Lidiane Meyre
lidianesilvafisio@gmail.com
Cinesiologia e Biomecânica
UNIDADE 2: CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA E SUA INTERFACE COM O SISTEMA NERVOSO
Introdução 
Sistema esquelético:
◦Ossos 
◦Cartilagens
◦Ligamentos
◦Articulações do corpo
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Sistema esquelético
O sistema esquelético é constituído por numerosos ossos, sendo que é o arcabouço rígido do corpo humano, proporciona forma e apoio ao corpo, proteção aos órgãos vitais, ajuda o movimento e funciona como um sistema de alavancas, proporciona a formação do sangue, principalmente em ossos planos. Cálcio e outros sais minerais são armazenados em todo o tecido ósseo.
Sistema esquelético
O tecido ósseo pode ser considerado um material composto de duas fases, com o mineral em uma fase e o colágeno e a substância fundamental em outra. 
Funcionalmente, as propriedades mecânicas mais importantes dos ossos são: resistência, rigidez e tenacidade, sendo mais bem examinadas o seu comportamento, quando o osso é submetido a carga.
Introdução
Esqueleto humano:
◦Corresponde a 20% do peso corporal;
◦Axial e apendicular;
◦Pode ser influenciado pela nutrição, nível de atividade e hábitos posturais.
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Introdução
Funções do Sistema Esquelético
◦Alavancas – é um mecanismo simples que amplia a força e/ou velocidade do movimento.
◦Sustentação
◦Proteção
◦Armazenamento
◦Formação de células sanguíneas
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Arquitetura do osso
Composição óssea:
Matriz de sais inorgânicos e tecido conjuntivo (fibras de colágeno). 
Células ósseas:
Osteócitos
Osteoblastos (produzem tecido ósseo novo-deposição)
Osteoclastos (reabsorvem o tecido ósseo-reabsorção)
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Arquitetura do osso
Osso cortical (osso compacto)
Tem porosidade inferior a 15%
É composto por lamelas.
Um grupo de lamelas forma um ósteon ou sistema de Havers
Osso esponjoso
Situa-se no interior do osso cortical;
Tem porosidade superior a 70%;
Trábeculas
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Tipos de ossos
Ossos longos
Ossos curtos
Ossos planos
Ossos irregulares
Ossos sesamóides
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Características Biomecânicas do osso
Tecido ósseo
◦Constituição
Cálcio, fosfato e colágeno (60 a 70%) e água (25 a 30%);
Reabsorção e depósito ósseo
Lei de Wolff: “qualquer mudança na forma e na função de um osso, ou apenas de sua função, é seguida por certas alterações definidas em sua arquitetura interna e por uma alteração secundária igualmente definida em sua conformação externa, em conformidade com leis matemáticas”
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Características Biomecânicas do osso
Atividade física versus remodelagem óssea
Redução da atividade versus remodelagem óssea
Alterações ósseas na microgravidade:
Perda de rigidez, diminuição do comprimento do osso e na secção transversa cortical e retardo na formação de tecido ósseo.
Tecido Fibroso
Cartilagem
Osso
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Osteoporose
A reabsorção óssea excede os depósitos ósseos.
Vai haver redução da densidade mineral e perda da integridade trabecular.
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Características Biomecânicas do osso
Resistência e rigidez do osso
Características anisotrópicas
◦O comportamento do osso varia com a direção da aplicação da carga.
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Resistência e rigidez do osso
Resposta elástica
◦Quando uma carga é inicialmente aplicada, o osso sofre deformação por uma mudança no comprimento ou na forma angular.
Resposta plástica
◦Com a contínua aplicação da carga, o tecido ósseo atinge seu ponto de rendimento e depois disso começa a ceder, ocorrendo microrupturas e fraturas.
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Resistência e rigidez do osso
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Resistência e rigidez do osso
Resistência
◦É definida pelo ponto de ruptura ou pela carga suportada antes da ruptura;
◦A ruptura do osso depende do tipo de carga imposta.
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Resistência e rigidez do osso
Carga e deformação normal e de cisalhamento
◦Carga normal
◦Carga de cisalhamento
◦Deformação normal
◦Deformação por cisalhamento
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Tipos de carga
Forças de compressão
Forças de tensão
Forças de cisalhamento
Forças de curvamento
Forças torsionais
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Cartilagem
Cartilagem articular ou cartilagem hialina
◦Não possui inervação nem vascularização.
Função:
Estabilidade;
Distribuição de cargas pela superfície articular;
Permite movimento entre dois ossos com fricção e desgaste mínimos.
◦Composição
60 a 80% de água;
Uma matriz sólida composta de colágeno e proteoglicano.
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Ligamentos
Ligamentos capsulares
◦São espessamentos na parede da cápsula.
Ligamentos extracapsulares
◦Se situam fora da articulação.
Ligamentos intra-articulares
◦Estão localizados no interior da articulação.
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Tendões
Tecido conjuntivo denso modelado, composto de feixes paralelos de fibras colágenas que se fundem com a fáscia.
(TORTORA, 2007; ROHEN et al., 1998)
Organização das fibras
As fibras musculares estão arranjadas de forma paralela ou obliquamente em relação ao eixo longo do músculo.
Fibras paralelas
◦Mais longas
◦Maior amplitude potencial de movimento
Fibras oblíquas
◦Mais curtas
◦Mais numerosas por área
◦Maior potencial de força
(LIPPERT, 2003)
Organização das Fibras
Fibras paralelas
◦Fitáceos 
Longos e finos 
◦Fusiforme 
Formato semelhando a um fuso
Mais largo no meio e afila-se nas extremidades
◦Rombóides
Normalmente achatado e tem 4 bordas, com fixações largas em cada extremidade
◦Triangular
Fixação estreita e irradiam até uma fixação larga na outra extremidade
(LIPPERT, 2003)
Organização das Fibras
Fitáceo
Fusiforme
Paralelas
(SOBOTTA, 2000; LIPPERT, 2008) 
Organização das Fibras
Fibras oblíquas
◦Unipenado
As fibras afastam-se 
diagonalmente com relação a um tendão central
◦Bipenado
As fibras afastam-se diagonalmente em ambos os lados de um tendão
◦Multipenado
Tem muitos tendões, com fibras oblíquas no centro.
(LIPPERT, 2003; HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Denominação
Localização -Tibial anterior
Formato -Músculo trapézio
Ação -Extensor ulnar do carpo
Número de cabeças ou divisões -Tríceps braquial / bíceps femoral
Fixações (origem/inserção) -Músculo esternocleidomastóideo
Direção das fibras -Músculos oblíquos internos e externos do abdome
Tamanho do músculo -Peitorais maior e menor
(LIPPERT, 2008) 
Característica funcional do tecido muscular
O tecido muscular apresenta propriedades de irritabilidade, contratibilidade, extensibilidade e elasticidade.
Irritabilidade seria a capacidade de responder a um estímulo, que pode ser natural ou decorrente de uma corrente elétrica.
 A contratibilidade é a capacidade de contração do músculo. 
A extensibilidade é a capacidade de ele aumentar seu comprimento, quando e se uma força for aplicada. 
A elasticidade, por fim, é a capacidade do músculo de retornar a seu comprimento normal, após ser alongado ou encurtado.
Base molecular da contração muscular
O encurtamento ativo do sarcômero, ou seja, do músculo resulta do movimento relativo dos filamentos de actina e miosina, enquanto cada filamento mantém o seu cumprimento original.
A força de contração é realizada pelas cabeças de miosina, ou pontes cruzadas, na região de sobreposição entre actina e miosina.
Esse movimento de pontes cruzadas, em contato com os filamentos de actina, produz o deslizamento dos filamentos de actina em direção ao centro de sarcômero. Então, ocorre contração da fibra muscular, quando todos os sarcômeros se encurtam de maneira simultânea, o que é chamado de contração
Base molecular da contração muscular
Uma chave para o mecanismo de deslizamento é o íon cálcio, o qual ativa e desativa a atividade de contração. A contração, por sua vez, começa quando o cálcio é disponibilizado para os elementos contráteis e cessa quando o cálcio é removido.
O mecanismo pelo qual o sinal elétrico aciona os acontecimentos químicos de contração é conhecido comoexcitação – contração.
Base molecular da contração muscular
A tensão o refere-se à força acumulada de um músculo. Portanto, tônus muscular corresponde à tensão acumulada em um músculo, mesmo em momentos de repouso.
Por fim, a excursão muscular é a variação entre o alongamento máximo e a redução máxima de um músculo. Em geral, o músculo tem excursão suficiente para realizar a amplitude normal de movimento
Estrutura Microscópica
Sarcômero
◦Linhas Z –divisão dos sarcômeros
◦Banda A –região de alta densidade (miosina e actina)
◦Zona H (banda A) –miosina
◦Banda I –região de baixa densidade (actina)
(HAMILL; KNUTZEN, 2008)
Profa Lidiane Meyre
Neurofisiologia dos Músculos
Estruturas Neurofisiológicas
RECEPTORES
Articulares 
Musculares
“Detectam alterações de tensão e posição das estruturas nas quais os receptores estão situados”
Receptores Sensoriais
Proprioceptores: órgãos sensoriais encontrados dentro dos músculos e das articulações, com a função de conduzir informações para o SNC a partir de:
◦Músculos;
◦Tendões;
◦Ligamentos;
◦Articulações.
Fusos musculares
Órgaos tendinosos de Golgi
Ação dos Receptores Articulares
Estimulados –(Forças deformadoras)Deformação do receptor
Impulso Nervoso (Aferente) 
Medula Espinhal
SNC 
Ângulo e da velocidade de movimento e 
quantidade de compressão ou tração articular
Ação do OTG
Ação do Fuso Muscular
Insuficiências ativas x passivas
O ponto no qual o músculo não consegue mais se encurtar é denominado de insuficiência ativa, a qual acontece no músculo agonista. 
A insuficiência passiva acontece quando um músculo não consegue mais ser alongado sem
Insuficiência Ativa:
O músculo atinge um ponto onde não pode ser mais encurtado.
Os músculos biarticulares podem não conseguir produzir força eficiente quando frouxos.
Designa a fraca força contrátil do músculo quando suas fixações estão próximas uma da outra e o músculo está tentando contrair-se em uma porção.
ANALISE OS MOVIMENTOS BASEANDO-SE NO CONHECIMENTO DE INSUFICIÊNCIA ATIVA
ANALISE OS MOVIMENTOS BASEANDO-SE NO CONHECIMENTO DE INSUFICIÊNCIA ATIVA
ANALISE OS MOVIMENTOS BASEANDO-SE NO CONHECIMENTO DE INSUFICIÊNCIA ATIVA
ANALISE OS MOVIMENTOS BASEANDO-SE NO CONHECIMENTO DE INSUFICIÊNCIA ATIVA
ANALISE OS MOVIMENTOS BASEANDO-SE NO CONHECIMENTO DE INSUFICIÊNCIA ATIVA
Insuficiência Passiva
Quando os músculos tornam-se alongados sobre duas ou mais articulações simultaneamente atingem um estado de insuficiência passiva e não permitem movimento adicional.
Incapacidade de um músculo de alongar o suficiente para permitir a amplitude completa de movimento em todas as articulações que cruza. Podem restringir a amplitude de movimento oposta.
ANALISE OS MOVIMENTOS BASEANDO-SE NO CONHECIMENTO DE INSUFICIÊNCIA PASSIVA
Sistema vestibular
O sistema vestibular humano é constituído por sistema sensorial periférico, um processador central e um mecanismo de resposta motora. 
O aparelho periférico consiste em um conjunto de sensores do movimento, os quais enviam informações ao sistema nervoso central, principalmente ao complexo nuclear vestibular e ao cerebelo. Essas informações são sobre a velocidade angular da cabeça, a aceleração linear e a orientação cefálica com relação ao eixo gravitacional.
Sistema vestibular
O sistema nervoso central processa os sinais e os combina com outras informações sensoriais. A resposta do sistema vestibular central é transmitida aos músculos extraoculares à medula espinal para preparar dois reflexos: vestíbulo-espinal e vestíbulo-ocular.
Sistema Nervoso Central
O encéfalo é composto pelo cérebro, tronco encefálico e cerebelo; enquanto a medula espinal é a continuação do bulbo. 
A via nervosa motora mais importante para controle muscular é o trato corticoespinal lateral, localizado lateralmente ao H de substância cinzenta, funículo anterior.
O trato corticoespinal lateral é formado na área motora do córtex cerebral e vai até a medula espinal. Suas fibras cruzam de um lado para outro na região inferior do tronco encefálico, as fibras do trato corticoespinal realizam sinapse no corno anterior, com outros tipos de neurônios.
Propriocepção dos fusos musculares
O reflexo de estiramento de um músculo acontece, obviamente, quando o músculo é estirado e, por consequência, ele tende a reagir, encurtando-se.
Ex. Reflexo patelar
Propriocepção das articulações
Além dos fusos musculares e dos órgãos tendinosos de Golgi, vários axônios proprioceptivos estão presentes nos tecidos conectivos das articulações, principalmente na cápsula articular e os ligamentos.
Sistema nervoso periférico
É composto por nervo cranianos e espinais. Os nervos cranianos são 12 pares, classificados como sensitivos, motores ou misto. São eles:
I - Olfatório (sensorial)
II – Óptico (sensorial)
III – Oculomotor (motor)
IV -Troclear (motor)
V - Trigêmeo (misto)
VI – Abducente (motor)
VII – Facial (misto)
VIII – Vestibulococlear (sensorial)
IX – Glossofaríngeo (misto)
X – Vago (misto)
XI – Acessório (motor)
XII – Hipoglosso (motor)
Nervos Espinais
Há, também, 31 pares de nervos espinais: oito nervos cervicais, 12 torácicos, cinco lombares, cinco sacrais e um coccígeo.
Nervos terminais do plexo braquial
Nervo axilar (vértebras C5 e C6)
Nervo musculocutâneo (vértebras C5 e C6)
Nervo radial (vértebras C6, C7, C8 e T1)
Nervo mediano (vértebras C6, C7, C8 e T1)
Nervo ulnar (vértebras C8 e T1)
Nervos terminais do plexo lombossacral
Nervo femoral (vértebras L2, L3 e L4)
Nervo obturatório (vértebras L2, L3 e L4)
Nervo isquiático (vértebras L4, L5, S1,S2 e S3)
Nervo tibial (vértebras L4, L5, S1, S2 e S3)
Nervo fibular comum (vértebras L4, L5, S1 e S2)
Coluna vertebral
A coluna vertebral tem função de sustentar, garantir a flexibilidade, proteger, fixar os músculos e atenuar as cargas impostas ao corpo. 
Ela não é totalmente reta, mas, mas apresenta uma série de curvaturas, as curvaturas torácica e sacral opõem-se às curvaturas cervical e lombar.
Relembramos que ela tem 33 vértebras: sete cervicais, 12 torácicas, cinco lombares, cinco sacrais e quatro coccígeas.
Postura
Postura é a posição das partes do corpo em relação umas às outras, em determinado momento, e pode ser estática, sentada ou deitada, além de dinâmica quando o corpo se move. As contrações musculares são as principais responsáveis por manter o corpo na posição em pé, tanto na postura estática quanto na dinâmica, sendo que os músculos com maior participação são classificados como músculos antigravitacionais.
Estabilidade
Quando um objeto está estabilizado, todos os torques que agem sobre eles são iguais acarreta estado de equilíbrio.
Conceitos importantes: Gravidade, força gravitacional, centro de gravidade, base de sustentação, linha de gravidade, equilíbrio estável, equilíbrio instável, equilíbrio neutro.
Marcha
O ciclo da marcha ocorre no momento em que o pé toca o solo e o momento que este mesmo pé toca o solo novamente.
O comprimento da passada é distância percorrida durante o ciclo da marcha.
Passo é a metade do comprimento do passo corresponde à distância entre o toque do calcanhar de um pé, no solo, e o toque do outro calcanhar, também no solo.
Cadência é a quantidade de passos dados por minuto.
Ciclo da Marcha
Fase de Apoio e fase de Balanço
Fase de apoio ocorre quando o pé está em contato com o solo, iniciando quando o calcanhar de um pé toca o solo e termina quando esse pé sai do solo e corresponde a 60% do ciclo de marcha. 
Fase de balanço começa assim que o pé sai do solo e termina apenas quando o calcanhar do mesmo pé toca o solo novamente.
Referência
JOSEPH HAMILL, KATHLEEN M. KNUTZEN, Bases biomecânicas do movimento humano, 2ª edição Manole, 2008.
BEAR, M.; CONNORS, B.; PARADISO, M. Neurociências: desvendando o sistema nervoso. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
LIPPERT, L. Cinesiologia Clínica e Anatomia. 5. ed. Rio de Janeiro:Guanabara Koogan, 2013.
NORDIN, M.; FRANKEL, V. Biomecânica Básica do Sistema Musculoesquelético. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014.