BIOMECÂNICA

Prévia do material em texto

BIOMECÂNICA
Conceitos Básicos do Movimento Articular
→ O tipo de movimento é influenciado pelo formato das superfícies
articulares
1) Ovóide: uma superfície é côncava e a outra é convexa
2) Selar: uma superfície é côncava em uma direção e convexa
na outra
→ O movimento das superfícies articulares dentro da articulação é
uma combinação de rolamento, deslizamento e giro.
A) Rolamento:
- as superfícies são incongruentes
- o rolamento é sempre na mesma direção que o movimento
ósseo
- em articulação normal, o rolamento puro acontece em
combinação com deslizamento e giro articular
B) Deslizamento:
- o deslizamento puro não acontece nas articulações, pois as
superfícies não são completamente congruentes
- a direção na qual o deslizamento ocorre depende da
superfície que está se movendo ser côncava ou convexa.
O deslizamento é na direção oposta à do movimento angular
se a superfície articular que se move é convexa, e na mesma
direção se a superfície que se move é côncava
C)Giro:
- o giro raramente acontece sozinho, mas em combinação com
rolamento e deslizamento
- 3 exemplos de onde ocorre giro nas articulações do corpo
são: úmero na flexo-extensão; fêmur na flexo-extensão e a
cabeça do rádio na prono-supinação
→ Alavancas:
- Estruturas rígidas, fixas em um único ponto, na qual 2 forças
são aplicadas em 2 pontos diferentes
- As articulações do corpo são predominantemente alavancas
de 3ª classe (poucas de 2º e de 1ª)
1) Alavancas de 1ª classe: INTERFIXA
- característica: estabilidade
- estado de equilíbrio (com ou sem vantagem mecânica)
- xF = xR (F = R)
- Ex: força gravidade + músculos na cervical
2) Alavancas de 2ª classe: INTER-RESISTENTE
- característica: força
- sempre há vantagem mecânica, pois, o braço de força é
maior que o braço de resistência
- xF > xR (F > R)
- Ex: ponta do pé (força tríceps sural / g)
3) Alavancas de 3ª classe: INTERPOTENTE
- característica: velocidade e alcance de movimento
- sempre há desvantagem mecânica
- xF < xR (F < R)
- Ex: flexão de cotovelo (força bíceps braquial / g)
→ Funções do Sistema de alavancas:
- ↑ o efeito de uma força aplicada, pois a F e a R possuem
braços de momento diferentes
- ↑ rapidez efetiva do movimento
→ Tipos de Trabalhos Musculares:
● Contração Isométrica: músculo produz tensão mas não há
movimento articular⇒ contração estática
● Contração Isotônica: concêntrica (contrai mm) e excêntrica
(alonga mm)⇒ produz tensão e há modificação no
comprimento muscular
● Contração Isocinética: contração dinâmica em que a carga e
velocidade são mantidas cte. em todo arco de movimento
OBS: Ordem de Fortalecimento Muscular = excêntrica →
isométrica → concêntrica
→ Tipos de músculo:
- agonista: principal
- antagonista: oposto ao agonista
- sinergista: ajudam o agonista
- estabilizadores: estabilizam a articulação para que agonista
e antagonista trabalhem.
TECIDO ÓSSEO
Composição: Matriz orgânica (Ca, Fosfato, Colágeno) = 60-70%;
Água = 25-30%
→ Funções:
- suporte mecânico, locomoção, proteção para órgãos internos,
ponto para fixação muscular, medula óssea (vértebras, fêmur
e crista ilíaca)
→ Introdução:
- Esqueleto Axial: ossos do crânio, pescoço (hióide e
cervicais) e tronco (costelas, esterno, vértebras e sacro)
- Esqueleto Apendicular: ossos dos membros incluíndo os
cíngulos mmss e mmii
- Há, em média, 206 ossos no corpo
→ Anatomia óssea:
- diferentes formas, diferentes tamanhos = características
determinadas pelas cargas mecânicas
- Ossos longos e “ocos”; ossos curtos e “sólidos”
● osso longo (úmero), osso chato (esterno), osso curto
(trapezóide), osso sesamóide (patela)
- Diáfise: corpo
- Epífise: extremidades
- Placa/linha epifisial = região de crescimento
- Artérias nutrientes: medula e osso compacto
→ Arquitetura Óssea:
- Cortical ou compacto: córtex do osso; estrutura densa;
resistente à deformação
- Trabecular ou esponjoso: interno ao cortical, estrutura de
malha frouxa, espaços intersticiais, preenchidos com medula
óssea
→ Tipos de tecidos ósseos
Esponjoso (poroso) Compacto(sem cavidades visíveis)
espaços medulares mais amplos; reveste
a cavidade medular (parte interna da
diáfise); encontrado nos centros das
epífises, dos ossos curtos e chatos
arranjo lamelar concêntrico; encontrado
nas diáfises de ossos longos, na periferia
dos ossos curtos e nas tábuas dos ossos
chatos
- Hierarquia: osso trabecular/osso cortical → ósteon → canal
de Havers e lamela → fibra de colágeno → fibrila de colágeno
→ molécula de colágeno e cristais ósseos
→ Componentes do tecido ósseo
- Osteoblastos: céls. jovens responsáveis pela formação da
matriz óssea e sua mineralização. Importantes no processo
de regeneração óssea nas fraturas (formam calo ósseo)
- Osteócitos: céls. maduras; responsáveis pela manutenção
da integridade da matriz óssea (preenchem calo ósseo em
fraturas)
- Osteoclastos: responsáveis pela reabsorção óssea
(destruição da matriz óssea)
→ Componentes da matriz óssea:
- Parte orgânica: Colágeno Tipo I + proteoglicanas + proteínas
de adesão → RESISTÊNCIA
- Parte inorgânica: Cálcio e Fósforo (cristais hidroxiapatita)
principalmente + outros minerais (Na, K, Mg…) → DUREZA
→ Vascularização e Inervação óssea:
- Artérias Nutrícias: supre a medula óssea, osso esponjoso e
osso compacto mais profundo da diáfise e das metáfises
- os pequenos ramos das artérias periosteais suprem a maior
parte do osso compacto a partir da face superficial
- Artérias metafisárias e epifisárias: origem das artérias que
suprem articulações (plexo arterial periarticular)
- Periósteo: rico em vasos linfáticos e nervos sensoriais
- Necrose Avascular: perda de suprimento arterial de parte do
osso → morte do tecido ósseo no segmento afetado
→ Características biomecânicas
- Força e dureza: cortical + resistente
- Anisotropia: diferentes respostas a cargas em diferentes
direções
- Viscoelasticidade: diferentes respostas de acordo com a
velocidade
- Resposta elástica: absorção do impacto = deformação
- Resposta plástica: mudança na forma = micro-rupturas
- Piezoeletricidade: fortalecimento ósseo de acordo com a
força ação-reação do chão no pé
→ E quando a resistência não é suficiente?
- Fratura → hematoma → fluxo sanguíneo interrompido →
formação de calo mole → preenchimento da parte fraturada
→ osteoclastos digerem estruturas mortas → forma o calo
ósseo (estabilidade) → atividade dos osteoblastos →
consolidação do osso novamente → ação dos osteoclastos
para ↓ calo ósseo que ficou
→ Características do tecido ósseo de crianças
- maior proporção de colágeno: ↑ flexibilidade óssea; maior
tolerância à deformação plástica; ↓ resistência à compressão;
- alto potencial de remodelagem:
● SOBRECARGA
ADULTO: fratura CRIANÇA: deformação
→ OBSERVAÇÕES:
- indivíduos acamados sofrem severa perda do tecido ósseo (1% / sem)
- estado estável de perda óssea é atingido após perda de 30-40%
- Corredores apresentam + massa óssea quando comparados à
sedentários de mesma idade e peso
- Atletas (mulheres) de nível universitário, apresentam maior densidade
óssea vertebral que sedentárias. Pós-menopausa esta diferença se
acentua
- Mulheres pós-menopausa, praticantes de atividade física (1h/3x
semana/1 ano) aumentam densidade óssea. Inativas, diminuíram sua
densidade no mesmo período.
- Dança preservou melhor a integridade óssea de mulheres
(pós-menopausa) do que caminhada.
- Soldados: grande ↑ (5-10%) da massa óssea após 16 semanas de
treinamento. Grupo apresenta ↑ índice de lesões ósseas
- Astronautas: grande excreção de Ca na urina. Após 1 ano no espaço,
podem perder até 25% de massa óssea.
BIOMECÂNICA DO TECIDO MUSCULAR
→ Tipos de Tecidos
A)Estriado Esquelético: miócitos longos, multinucleados
(núcleos periféricos). Miofilamentos organizam-se em estrias
longitudinais e transversais. Contração rápida e voluntária
B)Estriado Cardíaco: miócitos estriados com 1 ou 2 núcleos
centrais. Céls. alongadas, irregularmente ramificadas que se
unem por estruturas chamadas discos intercalares. Contração
involuntária, vigorosa e rítmica.
C)Liso: miócitosalongados, mononucleados e sem estrias
transversais. Contração involuntária e lenta.
→ Funções:
1) Relacionadas ao movimento:
- dinâmicas: produzir movimentos
- estáticas: estabilizar articulações e manutenção postural
2) Relacionadas à proteção orgânica:
- absorção de choque e redistribuição de cargas
→ Sarcômero: unidade contrátil da fibra muscular. Formada por
actina, tropomiosina, miosina, troponina.
- contração muscular: deslizamento da actina sobre a miosina
(encurtamento do sarcômero)
- a contração ocorre através da liberação de acetilcolina
(neurotransmissor) pelo axônio do neurônio conectado ao
músculo alvo. A acetilcolina induzirá a liberação de Ca++ pelo
retículo sarcoplasmático liso.
→ Unidade Motora = neurônio motor + axônio + fibras musculares
- Consiste em 1 único neurônio motor e todas as fibras
musculares inervadas por ele.
- movimentos precisos: unidades motoras com poucas fibras
- movimentos amplos e de força: unidades motoras com
muitas fibras
→ Fibra muscular: equivale a uma única célula muscular.
- Nascemos com o número total de fibras. Comprimento e
diâmetro aumentam da infância até a idade adulta. Com
treinamento físico, é possível ↑↑diâmetro
- OBS: Tetania.
→ Tipos de Fibras:
A) Tipo I: contração lenta
- atinge pico de tensão lentamente
- aeróbicas (usam oxigênio como fonte de energia) → são
vermelhas (mioglobina)
- resistentes à fadiga → exercícios de longa duração
(natação/corrida)
- exemplo: sóleo
B) Tipo II: contração rápida
- atinge pico de tensão rapidamente
- anaeróbicas (usam glicose como fonte de energia;
capacidade glicólica) → são brancas
- fadigam rapidamente → movimentos rápidos, potentes e
velocidade
- predominantes em atividades anaeróbicas que exigem
paradas bruscas, arranques com mudanças de ritmo e saltos
(basquete, futebol, tiros de 200m, musculação…)
- exemplos: vasto lateral, reto femoral, gastrocnêmio, deltóide,
bíceps braquial
→ Aspectos e formas das fibras
- Disposição paralela: longos/fusiformes, curtos, largos e
leque
● ex: longos (esternocleidomastóideo, tibial anterior); largos
(glúteo máximo); em leque (peitoral maior)
- Disposição oblíqua (peniformes): unipenados e bipenados
● ex: unipenado (extensor longo dos dedos); bipenado (reto da
coxa)
→ Atrofia: 2 tipos
A)Atrofia por desuso: falta de exercícios físicos; utilização
insuficiente dos músculos (sedentarismo, ↓níveis de
atividade). Perda do tônus muscular. Reversível através de
exercícios e melhora na alimentação
B)Atrofia neurogênica: lesão ou doença de um nervo que faz a
conexão com o músculo
→ Hipertrofia: ↑ quantitativo dos constituintes e das funções
celulares, o que provoca ↑céls. e órgãos afetados. É sempre uma
forma de adaptação das céls. e órgãos frente a maior exigência de
trabalho (patologia ou fisiológica)
- Efeito: ↑capacidade da fibra muscular de acumular nutrientes
(principalmente glicogênio)
→ Propriedades do tecido muscular
1) Excitabilidade (irritabilidade): capacidade de responder a
estímulos (podem ser eletroquímicos). Estimulação é feita
pelo neurotransmissor acetilcolina
2) Contratilidade: capacidade do músculo encurtar-se quando o
tecido muscular recebe estímulo suficiente
3) Extensibilidade: capacidade do músculo em alongar-se além
do seu comprimento de repouso
- músculos esqueléticos são geralmente organizados em pares
opostos. Quando um músculo contrai, outro é relaxado e
estendido
4) Elasticidade: capacidade de uma fibra muscular retroceder
após ser alongada (retornar a seu estado de origem quando
relaxada)
- essa propriedade é complementada pelas propriedades
elásticas das bainhas de tecido conjuntivo (endomísio e
epimísio) e dos tendões
→ Ações dos músculos:
A)Agonista: ao contrair, cria força interna que transfere carga
de tração aos segmentos ósseos aos quais está ligado,
produzindo o movimento articular desejado
B)Antagonista: ao contrair, cria tração que produz movimento
articular oposto ao produzido pelo agonista
C)Estabilizador: músculo ou grupo de músculos que dá
sustentação ou firma uma parte e permite que o agonista
trabalhe eficientemente. Ou seja, ao contrair, cria condições
adequadas a realização de determinados movimentos
articulares. (Ex: flexão no solo = agonistas: extensores do
cotovelo; estabilizadores: abdominais)
D)Neutralizador: ao contrair, impede o movimento indesejado.
Também pode permitir que um músculo faça mais que um
movimento
→ Contração muscular:
- potencial de ação liberação de Ach → Ach ↑permeabilidade
liberação de Na e K gerando um potencial de ação →
membrana do sarcolema é despolarizada, gerando potencial
de ação no sarcoplasma → túbulos transversos liberam Ca++
no sarcoplasma → Ca++ se liga a troponina, a tropomiosina é
movida permitindo a ligação actina-miosina → quebra do ATP
e liberação de energia para o movimento da cabeça da actina
→ ocorre o deslizamento dos filamentos
http://www.profedf.ufpr.br/rodackibiomecanica_arquivos/Biomex%20Musculos.pdf
- A força depende do número de pontes de actina-miosina
efetivamente ligadas
→ Tipos de contração muscular
A) Isométrica: trabalho estático do músculo
- comprimento constante
- músculo desenvolve tensão necessária para suportar a carga
B)Concêntrica: trabalho dinâmico do músculo
- músculo encurta e gera movimento
- músculo desenvolve tensão suficiente para vencer a
resistência
C)Excêntrica: trabalho dinâmico do músculo
- músculo aumenta seu comprimento
- músculo não desenvolve tensão suficiente para vencer a
carga externa
- desacelera o movimento de uma articulação
D) Isocinética: trabalho dinâmico do músculo
- movimento em uma articulação possui velocidade constante
- velocidade de encurtamento e comprimento do músculo é
constante
→ Lesões musculares: várias causas. A maioria das lesões é leve.
Músculo esquelético sadio possui capacidade considerável de se
auto reparar.
http://www.profedf.ufpr.br/rodackibiomecanica_arquivos/Biomex%20Musculos.pdf
● Tipos de lesões:
A)Distensões: ruptura de um músculo (desde algumas fibras
até músculo por inteiro). Falta de aquecimento e de
alongamento e fadiga muscular contribuem muito, mas a
causa é sempre um movimento forte de rápida contração ou
movimento exagerado contra ↑resistência. Maior incidência de
distensão = isquiotibiais.
B)Contusões: lesão resultante de trauma direto e compressivo
sem que exista ferimento na pele (pancadas). Caracterizado
por dor, edema, hematoma e limitação de força e mobilidade.
Maior incidência de contusão = quadríceps e gastrocnêmio.
Acontecem em maior frequência nos esportes de contato (ex:
futebol, basquete e rugby)
C)Lacerações: resultantes de traumatismos graves, em que
ocorre o rompimento da integridade da pele. Pode ocorrer
isoladamente ou em conjunto com outras lesões em partes
moles. Grande risco de lacerações = hemorragia (pode
resultar em choque, principalmente se atingir artérias); pode
causar danos aos tendões e nervos
D)Cãimbras: contração muscular súbita, de curta duração,
dolorosa em qualquer músculo. Pode ser causada pela
prática de exercícios, desequilíbrios eletrolíticos (deficiência
de Ca e Mg), desidratação, secundárias a impactos diretos.
BIOMECÂNICA DA COLUNA VERTEBRAL
→ Coluna Vertebral:
- base do crânio → extremidade caudal do tronco
- 33 vértebras superpostas e intercaladas por discos
intervertebrais
- vértebras sacras soldam-se entre si (osso sacro), assim como
as coccígeas (cóccix)
- cervical (7), torácica (12), lombar (5) e sacrococcígea
→ Funções básicas
- suporte, proteção da medula espinhal (canal vertebral)
- movimento (as vértebras articuladas entre si oferecem
mobilidade)
- 3 graus de liberdade: flexão/extensão; inclinação lateral D/E;
rotação D/E
- os tecidos moles (mm, ligg, cápsulas, tendões, discos) são os
responsáveis pela flexibilidade da coluna. A coluna é o eixo
central do corpo
→ Vértebras: 7 elementos básicos:
● CORPO (sustentação)
● PROCESSO ESPINHOSO (movimentação)
● PROCESSO TRANSVERSO (movimentação)
● PROCESSOS ARTICULARES (movimento)
● LÂMINAS (proteção)
● PEDÍCULOS (proteção)
● FORAME VERTEBRAL(proteção)
→ Movimentos:
- Flexão (inclinação anterior): deslizamento, compressão,
tensão
- Extensão (inclinação posterior): deslizamento, compressão,
tensão
- Rotação (D/E): deslizamento, compressão, tensão, inclinação
- Inclinação Lateral (D/E): deslizamento, compressão, tensão,
inclinação
- Rotação: Cervical = rotação do mesmo lado; Torácica =
rotação do lado oposto; 4ª Lombar = rotação do lado oposto;
5ª Lombar = rotação do mesmo lado
→ Curvaturas fisiológicas:
- Lordose cervical: convexidade voltada anteriormente
- Cifose torácica: convexidade voltada posteriormente
- Lordose lombar
- Cifose sacral
→ Discos Intervertebrais
- Centralmente: núcleo pulposo; periferia: anel fibroso
- Núcleo pulposo: aspecto gelatinoso (polissacarídeos e 88%
água); resistente a compressão e não é inervado nem
vascularizado (não se regenera).
- O anel fibroso: constituído por uma sucessão de camadas
concêntricas. É um anel externo de cartilagem fibrosa
sensível a rotação. Fibras são verticais na periferia do anel e
vão se horizontalizando à medida que se aproximam do
núcleo
- O disco comporta-se da seguinte forma nos movimentos:
● compressão axial: núcleo tem tendência a espalhar-se
lateralmente
● alongamento axial: há tendência de retorno da substância
gelatinosa
● flexão: núcleo migra para trás
● extensão: núcleo migra para frente
● inclinação lateral: migra para o lado oposto
● rotação: núcleo é comprimido e esmagado e tende a
infiltrar-se por todas as falhas do sistema do anel fibroso
→ Músculos posteriores camada profunda (Paravertebrais):
- Semi-espinhais, multífidos, rotadores, interespinhais,
intertransversários.
- Atuam na cadeia posterior do tronco de forma estática, tendo
a função principal de manter o tronco ereto (nas posições em
pé e sentado)
→ Músculos posteriores camada profunda (Eretores):
- Iliocostais, longuíssimos do tórax, espinhais
- Atuam na cadeia posterior do tronco de forma dinâmica, tendo
a função principalmente de manter a coluna nos movimentos
→ Músculos antero-laterais (abdominais):
- Reto do abdome, oblíquos superior e inferior, transverso do
abdome
- Atuam na cadeia anterior do tronco; músculos unicamente
dinâmicos do tronco, responsáveis pelo movimento e
estabilidade. É importante mantê-los fortalecidos e resistentes
(parte superior, inferior e oblíquos)
→ Coluna lombar - Extensores:
- iliocostal lombar, longuíssimo do tórax, semi-espinal do tórax,
interespinhais (lombo e tórax), espinal do tórax, multífido
(lombo e tórax), rotadores (lombo e tórax), intertransversários
(lombo e tórax)
→ Principais Ligamentos da coluna
https://www.soufisio.com.br/coluna-vertebral-anatomia-e-fisioterapia/
- Lig Amarelo: limita a flexão
- Lig Interespinhais e Supra-espinhais: limitam a flexão
- Lig Intertransversários: limita a flexão lateral contralateral
- Lig Longitudinal Anterior: limita a extensão ou lordose
excessiva da cervical e lombar
- Lig Longitudinal Posterior: limita a flexão, reforça o anel
fibroso posteriormente
- Cápsula das Articulações dos Processos Articulares:
fortalece e suporta a articulação dos processos articulares