Biomecânica do osso

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- Osso vivo  dinâmico, modelado e remodelado 
pelas forças. 
- Funções mecânicas: 
1. Estrutura rígida esquelética protege tecidos 
corporais 
2. Sistema de alavancas 
- Determina forma e tamanho corporal 
- Sofre influencia da nutrição, atividades e hábitos 
posturais. 
- Esqueleto imaturo  peso e forças musculares  
formação do tamanho e formato do que no osso 
maduro 
- 16 % da massa corporal 
Composição e estrutura do tecido ósseo 
-Componentes e organização estrutural  resposta 
ao estimulo mecânico 
-Composição e estrutura  material forte para seu 
peso relativamente pequeno 
-Tecido ósseo: células e material intercelular (matriz 
óssea) 
Composição 
 Carbonato de cálcio, fosfato de cálcio e 
minerais (60 – 70%)  rigidez  resistência 
à compressão. 
 Colágeno  flexibilidade  resistência à 
tração 
 Água (25 – 30%)  força óssea  
resistência 
-Matriz óssea: 50% parte orgânica e 50% parte 
inorgânica 
 Parte orgânica: fibras colágenas e substancia 
amorfa (mucopolissacarídeos ácidos + 
proteínas) 
 Parte inorgânica: fosfato, cálcio, bicarbonato, 
magnésio, potássio, sódio  estruturais e 
metabólicos  crescimento e 
desenvolvimento. 
Rigidez: força dividida pela quantidade relativa de 
mudança no formato de uma estrutura 
Resistência à compressão: capacidade de resistir a 
uma força de pressão ou de compressão. 
Resistência à tração: capacidade de resistir a uma 
força de tração ou de estiramento. 
Organização estrutural 
- % relativa de mineralização varia com a idade e 
com o tipo especifico de osso 
-Quanto ↑ poroso, ↓ a proporção de fosfato de cálcio 
e de carbonato e cálcio e ↑proporção de tecido não 
mineralizado. 
- 2 categorias: 
1. Osso cortical: porosidade baixa  5-30% do 
volume do osso ocupado por tecido não 
mineralizado. Tecido conectivo mineralizado 
com baixa porosidade, encontrado no corpo 
dos ossos longos. 
2. Osso trabecular/esponjoso: porosidade 
relativamente alta  30-90% do volume do 
osso ocupado por tecido não mineralizado. 
Tecido conectivo mineralizado menos 
compacto com grande porosidade, 
encontrado nas extremidades dos ossos 
longos e nas vertebras. Possuem trabéculas 
(estrutura em colmeia com barras 
mineralizadas)  celas preenchidas com 
medula óssea e gordura. 
-Porosidade: afeta as características mecânicas do 
tecido 
 Osso cortical  mais rígido  suporta 
forças maiores, mas menos deformação 
relativa do que o osso trabecular 
 Osso trabecular: esponjoso  sofre mais 
deformações antes de fraturar 
- Anisotrópicos  propriedades mecânicas 
diferentes em resposta a estímulos em direções 
diferentes. O osso é mais forte na resistência a 
Biomecânica do crescimento e do 
desenvolvivento ósseo João – Fisioterapia XXIV 
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compressão e mais fraco para resistir ao 
cisalhamento 
Deformação relativa: quantidade de distorção 
dividida pelo comprimento original da estrutura ou 
pela orientação angular original da estrutura 
Reabsorção e deposito do osso 
-Osso  adaptável e sensível ao desuso 
-Remodelado e reparado  grandes volumes do 
osso são removidos pela reabsorção óssea e 
substituídos pelo deposito ósseo 
-Adultos jovens  depósitos = reabsorção  massa 
total é constante 
-Depósitos > reabsorção = lesão ou força excessiva 
Atividade física X remodelagem óssea 
-Ossos  estresses mecânicos  crescer e fortalecer 
-Atividade física  desenvolvimento e manutenção 
da integridade e força esquelética 
-↑ Nível de atividade física  ↑ massa óssea 
Inatividade X remodelagem óssea 
-A perda óssea após uma diminuição no nível de 
atividade pose ser significante 
-Astronautas  perda óssea  período e tempo 
curto 
 Menor dureza, maior deslocamento no 
curvamento, diminuição no comprimento 
ósseo e área de secção transversa e redução 
na velocidade de formação óssea. 
Depósito ósseo no tecido mole 
-Resposta de proteção contra traumas ou hematomas 
repetidos a uma área 
-Miosite ossificante  músculos, ligamentos e 
tendões vão gradualmente se transformando em 
osso. 
- Tecido fibroso  cartilagem  osso 
Crescimento e desenvolvimento ósseos 
-Começa no inicio da vida fetal e modifica sua 
composição e estrutura ao longo da vida 
-Mudanças  crescimento normal e maturação do 
osso 
Crescimento longitudinal 
- Ocorre nas epífises ou laminas epifisiais 
 Discos cartilaginosos encontrados próximos 
às extremidades dos ossos longos 
 Lado diafisário (central): produz novas céls 
ósseas 
- Durante ou logo após a adolescência: a lâmina 
desaparece e o osso se funde, encerrando o 
crescimento longitudinal. 
A maioria das epífises se fecha por volta dos 18 
anos, embora possa estar presentes ate 25 anos. 
Epífise: centro de crescimento de um osso que 
produz novo tecido ósseo como parte do processo de 
crescimento normal, ate ela se fechar, durante a 
adolescência ou inicio da vida adulta. 
Crescimento em diâmetro 
-Ossos longos  crescem em diâmetro durante a 
maior parte do período de vida, embora o 
crescimento mais rápido ocorra antes da vida adulta. 
-Periósteo: camada interna  produz camada 
concêntrica de tecido ósseo novo por cima das 
existentes. Ao mesmo tempo, o osso é reabsorvido 
ou eliminado  diâmetro da cavidade aumenta. Isso 
ocorre de maneira em que as forças de flexão quanto 
às forças de torção fiquem constantes 
-Mudança no tamanho e formato  osteoclasto e 
osteoblasto  adulto saudável  balanceado 
Periósteo: membrana dupla que recobre o osso; os 
tendões se ligam a camada externa, e a camada 
interna é um local de atividade osteoblástica. 
 Desenvolvimento ósseo no adulto 
 -Envelhecimento  perda de colágeno e aumento 
da fragilidade óssea. 
- Minerais  pico por volta 33 a 40 anos em ♀ e aos 
19 a 33 em ♂ 
 Após o pico  declínio progressivo da 
densidade óssea e na resistência óssea  
envolve ↓ nas propriedades mecânicas e 
resistência geral dos ossos  perda de 
substancia óssea e ↑ de porosidade 
 Osso trabecular  afetado com a progressiva 
desconexão e desintegração das trabéculas  
integridade da estrutura óssea e ↓ resistência. 
 ♀  diminuição na densidade do osso  
perda óssea  menopausa  deficiência de 
estrogênio 
Resposta óssea ao estresse 
- Osso  responde dinamicamente a presença ou a 
ausência de forças ≠ com mudanças em tamanho, 
formato e densidade. 
Modelagem e remodelagem óssea 
-Lei de Wolff 
-Estimulo mecânico dinâmico  osso se deforma ou 
se sobrecarregua, e as cargas maiores produzem 
níveis maiores de deformação  muda formato e na 
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força do osso  remodelagem  reabsorção do 
osso mais antigo (danificado pela fadiga) e forma 
um osso mais novo. 
- Modelagem  formação de um novo osso que não 
é resultado na reabsorção, e é o processo pelo qual 
os ossos imaturos crescem. 
- Modelagem + remodelagem  osteócitos 
-Osteócitos  células inseridas no osso, sensíveis a 
mudança no fluxo de fluido intersticial pelos poros 
 resultado das forças sobre o osso. 
 Estímulos mecânicos  fortes impactos  
deformação  empurra o fluido através da 
matriz óssea  osteócitos aumentam a ação 
dos osteoblastos e osteoclatos 
 O que acontece nas atividades de altos níveis 
-Atividade física, dieta, estilo de vida e genética  
influenciam na densidade óssea. 
Lei de Wolff: indica que a força óssea aumenta e 
diminui conforme as forças funcionais sobre o osso 
aumentam ou diminuem 
 
Osteoblastos 
-Responsável pela síntese de tecido ósseo, produzem 
as fibras colágenas e a substância fundamentais 
amorfos encontrados nas zonas de proliferação 
óssea. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Osteoclasto 
-Responsável pela reabsorção de tecidos óssea, 
células gigantes que possuem diversos núcleos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Osteócito 
-Osteoblastos envolvidos pela própria matriz que 
produziram 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Arquitetura do osso 
Osso compacto 
 Muito denso 
 Sistemade tubos ocos (lamelas) colocados 
um dentro do outro (sistema Haversiano de 
canais) 
 Suporta altos níveis de apoio de peso ou 
tensão muscular 
 Encontrado nos corpos dos ossos longos 
(diáfise) e cobre ossos curtos ou irregulares 
Osso esponjoso 
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 Semelhante a uma treliça e tem uma alta 
porosidade 
 Estrutura mais fraca e menos rígida que o 
osso compacto 
 Capacidade de energia e distribuição de 
cargas 
 Alta incidência de fratura nos idosos 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esqueleto 
- Esqueleto humano  endoesqueleto (estrutura 
viva) 
- Esqueleto artrópode  exoesqueleto (estrutura 
morta) 
Numero de ossos 
-Depende de: 
 Fatores etários 
 Fatores individuais 
 Critério de contagem 
-Cerca de 206 ossos no corpo 
Classificação 
 Ossos Longos 
-Mais compridos que largos 
-Ex: clavícula, úmero, radio, ulna, fêmur, tíbia, 
fíbula, metatarsos, metacarpos e falanges. 
-Função: suporte ao corpo e proporcionam as 
alavancas para os movimentos 
 Ossos Curtos 
-Consistem de osso esponjoso convertido em uma 
fina camada de osso compacto 
-Ex: ossos do carpo e ossos do tarso 
-funções: absorção de choque e transmissão de 
forças 
 Ossos Chatos 
-Consistem de duas camadas de osso compacto, com 
osso esponjoso e medula entre elas. 
-Ex: costelas, ílio, esterno e escápula 
-Função: protegem estruturas internas e oferecem 
amplas superfícies para inserção muscular 
 Ossos Irregulares 
-Consistem de osso esponjoso com um osso 
compacto exterior fino 
-Ex: crânio, pelve e vértebras 
-Função: suporte de peso, dissipação de cargas, 
proteção da medula espinhal, locais para inserção 
muscular 
 Ossos Sesamóides 
-Ossos imersos por um tendão ou capsula articular 
-Ex: patela, polegar (flexor curto do polegar), I 
metatarso (flexor curto do hálux) 
-Função: alterar o ângulo de inserção do musculo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Funções dos ossos 
Mecânicas 
-Suporte para o corpo contra forças externas 
-Age como um sistema de alavanca para transferir 
força 
-Proteção para os órgãos internos 
Fisiológicas 
-Formar células sanguíneas (hemopoiese) 
-Armazenar cálcio (homeostase mineral) 
Força e dureza do osso 
-Quando uma força externa é aplicada em um osso, 
ocorre uma reação interna 
-A força pode ser avaliada examinando a relação 
entre a carga imposta (força externa) e a quantidade 
de deformação (reação interna)  carga de 
deformação 
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-Força do osso  definida pelo ponto de falha, ou 
pela carga sustentada antes da falha 
-Dureza/módulo de elasticidade  declive da curva 
carga-deformação 
Características anisotrópicas 
- O comportamento do isso varia dependendo da 
direção da aplicação da carga 
-Osso pode lidar com cargas maiores no sentido 
longitudinal, pois esta habituada a receber cargas 
nessa direção. 
Características viscoelásticas 
-Responde de maneira diferente dependendo da 
velocidade com que a carga é aplicada e da duração 
da carga 
-Em velocidades mais rápidas de colocação de 
carga, o osso pode lidar com cargas maiores antes 
que falhe ou frature. 
 
 
Tipos de cargas 
-Forças compressivas – fratura vertebral 
-Forças tensivas – fratura por avulsão 
-Forças de cisalhamento - espondilolistese 
-Forças de curvamento – fratura em bota de esqui 
-Forças de torção – fratura em espiral 
-Osso é + forte para resistir ao estresse compressivo 
e + fraco para resistir ao estresse de cisalhamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cargas combinadas 
- Como os ossos do corpo humano estão submetidos 
à força gravitacional, forças musculares e outros 
tipos de forças, eles geralmente estão submetidos a 
mais de um tipo de carga. A combinação de duas ou 
mais formas puras de carga é chamada carga 
combinada. 
- A forma irregular e a estrutura assimétrica dos 
ossos também contribuem para o surgimento de 
cargas combinadas 
 
Atrofia e hipertrofia óssea 
Atrofia 
- redução do estresse normal exercido por contração 
muscular ou sustentação do peso 
- Diminui quantidade de cálcio no osso, peso e 
resistência. 
 
 
Hipertrofia 
-Quanto + forças ou cargas > o aumento na 
mineralização do osso