Aula 2 Biomecanica Ossea

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MECÂNICA ÓSSEA 
 
Prof.a Gabriela Maciel 
 
 
O COLÁGENO DÁ AO OSSO A HABILIDADE PARA 
 SUPORTAR CARGAS TENSIVAS. 
 
 
CONSTITUINTES DO OSSO 
 Os percentuais desse material varia com a idade e a 
saúde do osso. 
 
u Substâncias orgânicas (35%) - células 
ósseas e a matriz orgânica ou substância 
intercelular. 
 
–  Colágeno 
 Dá flexibilidade ao osso; 
 Resistência tênsil ou à tração. 
 Maior quantidade no osso da criança. 
 
 
 
u  Substância inorgânicas- cálcio, fósforo, sódio, 
magnésio, carbonato, fluoreto e hidroxilas. 
 
–  Carbonato e Fosfato de Cálcio - correspondem 
de 60 a 70% do peso do osso. 
 Rigidez ao osso. 
 Metabolismo: crescimento do osso. 
 
 
 
COMPONENTES MINERAIS DÃO AO OSSO HABILIDADE 
PARA SUPORTAR CARGAS COMPRESSIVAS. 
 
u  Água 
 
 Água - 25 a 30% do peso do corpo. 
 
 Resistência. 
–  Carrega nutrientes e produtos de desgaste para 
longe das células; 
–  Transporte de íons para o osso e a partir do osso 
para armazenamento e utilização pelos tecidos 
corporais. 
PROPRIEDADES 
u  Rigidez – mínima deformação ao 
aumento de carga. 
 
u  Resistência 
–  Física 
–  Fisiológica 
Osso possui grande resistência física 
porém pequena resistência fisiológica 
 
 
 
PROPRIEDADES 
u  Elasticidade - é a capacidade de resistir 
esforços. Dada pelo colágeno. 
 
A elasticidade do osso é pouca (3%). 
 
Se cargas excedem os limites elásticos do 
material, haverá deformação permanente e 
falha do material. 
FUNÇÕES 
•  osso é um tecido extremamente 
dinâmico e continuamente formado 
e remodelado pelas forças às quais 
ele está sujeito. 
 
u  Sistema de alavancas (ossos 
longos) e eixos (articulações); 
 
NO CORPO HUMANO 
 Haste Rígida ——> Segmento corporal 
envolvido no movimento. 
 
Ponto Fixo ——> Articulação. 
 
Força Potente ——> Força Muscular 
(representada no local de inserção do 
músculo). 
 
Força Resistente ——> Peso dos 
Segmentos corporais envolvidos no 
movimento. 
Alavancas de 1ª classe 
u INTERFIXA 
- O ponto fixo se encontra entre a 
força potente e a força resistente; 
- É mais bem desenhada para o 
movimento de balanceio; 
 
EXEMPLOS NO CORPO 
HUMANO 
u Movimento da cabeça sobre o Atlas 
(1ª vértebra cervical) no sentido de 
flexão e extensão do pescoço. 
Alavancas de 2ª classe 
u  INTER-RESISTENTES 
- A força resistente está entre a força 
potente e o ponto fixo; 
- Apresenta maior vantagem mecânica 
pois o braço de força é sempre maior que 
o braço de resistência; 
Pouco encontrada no corpo humano. 
 
EXEMPLOS NO CORPO 
HUMANO 
u  A mais usada para força; 
u  Muitos autores afirmam que não há no corpo 
humano. 
u  A ação dos músculos flexores plantares do 
tornozelo quando uma pessoa fica nas 
pontas dos pés. 
Alavancas de 3ª classe 
u  INTERPOTENTES 
- A força potente está entre a força 
resistente e o ponto fixo; 
- Mais comum no corpo humano; 
- Não oferece vantagem mecânica; 
- É boa para o movimento. 
 
 
EXEMPLOS NO CORPO 
HUMANO 
u Bíceps durante a flexão de cotovelo, 
onde o ponto fixo é a articulação do 
cotovelo, a força potente é a inserção 
proximal do bíceps no rádio e a força 
resistente é o peso do antebraço e da 
mão. 
FUNÇÕES 
u  Sustentação; 
 
u  Proteção. 
 
ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL 
CLASSIFICAÇÃO DO TECIDO 
 
 A porosidade do osso afeta diretamente as 
características mecânicas do tecido. 
 
A porosidade é indiretamente proporcional a 
quantidade de minerais ósseos 
ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL 
CLASSIFICAÇÃO DO TECIDO 
Quanto a porosidade 
u Osso trabecular, esponjoso ou 
reticular 
–  Maior proporção de tecido não-
mineralizado. 
–  Porosidade alta: 30 a 90% ocupado por 
tecido não mineralizado; 
– Estrutura tipo favo de mel: trabéculas; 
 
 
 
ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL 
CLASSIFICAÇÃO DO TECIDO 
u  Osso cortical – compacto 
•  Porosidade baixa (mais minerais): 5 
a 30% ocupado por tecido não 
mineralizado. 
•  Compacto; 
•  Rígido: proporciona força e dureza; 
 
u  Resposta elástica: deformação no seu 
comprimento ou forma sendo recuperado 
após a retirada da carga. 
 Deforma-se até 3%. 
 
 
u  Resposta plástica: atinge o ponto de 
deformação, as fibras começam a ceder 
ocorrendo microrrupturas. 
 Deformação permanente e eventual fratura 
caso a carga continue. 
 
 
 
Classificação dos Ossos: 
u Ossos longos: 
-  Tem o comprimento maior que a largura; 
-  São formados basicamente por tecido 
compacto (denso); 
-  Contém quantidades consideráveis de 
tecido esponjoso. 
 Exemplo: Fêmur, Úmero, Falanges, etc. 
FÊMUR ÚMERO 
Classificação dos Ossos: 
u Ossos curtos: 
-  Apresentam aspecto simétrico (cubóide) 
entre largura a comprimento. 
 
Exemplo: Ossos do carpo, Ossos do tarso. 
Pé Mão 
Ossos do 
Tarso 
Ossos do 
Carpo 
Classificação dos Ossos: 
u Ossos planos (laminares): 
-  Como o próprio nome sugere são ossos 
aproximadamente planos, finos em 
espessura; 
-  Conferem importante proteção e ampla 
área de inserção muscular. 
Exemplo: Ossos do crânio, esterno, 
escápula. 
ESTERNO 
Manúbrio 
Corpo 
Apêndice 
Xifóide 
ESCÁPULA 
Classificação dos Ossos: 
u Ossos irregulares: 
-  Apresentam aspecto disforme. 
 
Exemplo: Vértebras, maxila. 
Vértebra Cervical 
CRESCIMENTO ÓSSEO 
 
u  Longitudinal - só ocorre quando a epífise ou 
placa epifisária está presente. 
Fusão da epífise ocorre por volta dos 18 a 25 
anos. 
 
 
u  Circunferencial – crescimento no diâmetro. 
ATIVIDADE FÍSICA E 
REMODELAGEM ÓSSEA 
u  O tecido ósseo precisa experimentar 
estímulos diários para manter a saúde óssea. 
 
u  O peso corporal e nível de atividade são 
exemplos de fatores que regulam a 
densidade nos ossos sustentadores de peso. 
 
u  Nível de atividade aumentada: aumento do 
tecido ósseo – hipertrofia. 
MODELAGEM E 
 REMODELAGEM ÓSSEA 
Lei de Wolf: os formatos, as densidades, os tamanhos 
dos ossos são influenciados pela direção e magnitude 
das forças que atuam sobre o osso. Ex: tíbia. 
 
O osso é um tecido dinâmico: modelagem e 
remodelagem, aumentam, diminuem ou modificam o 
formato do osso. 
 
Controladas pelo osteócitos. Estimulam as ações dos 
osteoblastos e osteoclastos. 
 
Modelagem: formação de tecido ósseo. Aumento da 
massa e densidade óssea. 
Predomínio dos osteoblastos 
 
Remodelagem: manutenção ou reabsorção de tecido 
ósseo. 
Predomínio dos osteoclastos. 
 
Equilíbrio: remodelagem (ativação dos osteoclastos) – 
reabsorção do osso existente – osso novo é depositado 
pelos osteoblastos – reabsorção pelos osteoclastos. 
 
Equilíbrio entre os osteoblastos e osteoclastos. 
u  A caminhada: provoca renovação óssea. 
 
u  Adultos → depósito ósseo = reabsorção. Massa óssea 
total constante. 
 
u  Massa óssea total pode ser aumentada com o exercício. 
 
u  O crescimento longitudinal começa a se tornar mais 
lento no final da adolescência (90%) do conteúdo 
mineral ósseo do adulto. 
 
u  O mineral ósseo se acumula normalmente 
durante toda a segunda infância e a 
adolescência, com pico entre 25 aos 28 anos 
nas mulheres e 30 aos 35 anos em homens. 
 
u  Aproximadamente 0,5% a 1,0% da massa óssea 
é perdida por ano. Após a menopausa há uma 
perda de até 6,5% por ano. 
 
u  Por volta dos 50 anos a massa óssea começa a 
declinar. 
 
u  Tanto os homens como as mulheres perdem 
osso cortical com a mesma velocidade, porém 
as mulheres perdem osso trabecular com mais 
rapidez que oshomens. 
 
u  O processo de depósito e reabsorção não são 
iguais para todos os ossos. 
HIPERTROFIA ÓSSEA 
Aumento da mineralização do osso. 
 
Atividade física que envolve forças de 
impacto é necessário para manter ou 
aumentar a massa óssea. 
 
Indivíduos ativos: tecido ósseo mais denso, 
mais mineralizados que os indivíduos 
sedentários. 
 
 
HIPOTROFIA E 
ATROFIA ÓSSEA 
Quando a quantidade de cálcio contida no 
osso diminui. Remodelagem. 
Ocorre: 
u  Menor dureza; 
u  Maior deslocamento de curvamento; 
u  Diminuição do comprimento ósseo e área 
de secção transversa; 
u  Redução da velocidade de formação óssea 
 
FRATURAS OCORREM COM MAIS FACILIDADE. 
 
CAUSAS - HIPOTROFIA 
u  Quando cargas normais exercidos no osso 
pela contração muscular, força da 
gravidade e pela sustentação do peso 
corporal são removidos temporariamente 
ou totalmente; 
 
u  Predominante atividade osteoclástica; 
u  Diminuição da atividade osteoblástica. 
 
FATORES QUE AUMENTAM A 
AQUISIÇÃO ÓSSEA DURANTE O 
CRESCIMENTO 
u  Atividade física com sustentação de peso 
corpóreo; 
 
u  Atividades que aumentem a força 
muscular; 
 
u  Evitar períodos de imobilidade. 
CARGAS MECÂNICAS 
São forças que atuam, de maneira 
diferente respectivamente, sobre o osso: 
 
u  força muscular; 
u  força da gravidade; 
u  sustentação do peso e; 
u  qualquer força que frature o osso. 
CLASSIFICAÇÃO DAS FORÇAS 
Carga de Compressão 
u  Produzida por: músculos, apoio de peso, gravidade 
ou carga externa. 
 
 A compressão excessiva causa alargamento e 
encurvamento do osso. 
 
 Para o desenvolvimento e crescimento do osso 
são necessários stress mecânico (cargas 
compressivas moderadas). 
 
Carga de tração ou força de tensão 
 
Fonte tensiva geralmente é um músculo 
(avulsão) → formação das tuberosidades e 
apófises. 
 
Ex: maléolo lateral, 5 metatarso, epicôndilo 
lateral, TAT. 
Responsáveis por distensões e entorses, 
tendinites. 
 
O OSSO SUPORTA MAIORES FORÇAS 
COMPRESSIVAS QUE TENSIVAS. 
Cargas de inclinação, encurvamento ou 
flexão 
u  Quando uma força excêntrica (não axial) é 
aplicada à extremidade do osso, ele se curva 
criando um estresse compressivo (concavidade) 
em um lado e um es t resse de tensão 
(convexidade) do lado oposto. 
 
Produzidas por aplicações de força em três ou 
quatro pontos (pontas e meio).Ex: lesões dedo, 
joelho pé fixo. 
 
GERALMENTE AS FRATURAS OCORRE DO 
LADO DA TENSÃO 
Carga de deslizamento, 
cisalhamento 
u  Atua paralelamente ou 
tangencialmente à sua superfície. 
 
As forças de tensão e compressão são 
exercidas ao longo do eixo do osso. 
 
Ex: lesões discais. 
 
 
Cargas de torção 
u  Quando um osso é contorcido ao redor 
do seu eixo longitudinal, tipicamente 
quando uma extremidade está fixa. 
 
Ex: fratura em espiral, lesões ligamentares 
e cartilagem. 
 
UMA CARGA DE TORÇÃO TAMBÉM PRODUZ 
FORÇAS COMPRESSIVAS E TENSIVAS. 
TIPOS DE CARGAS 
u  Cargas combinadas - ação 
simultânea de mais de uma das formas 
puras de agentes deformantes. 
 
u  Cargas repetidas - aplicação repetida 
de uma carga não traumática que é, 
geralmente, de baixa magnitude . 
 
u  Carga traumática - aplicação de uma 
única força com magnitude suficiente 
para causar lesão em um tecido 
biológico. 
ESTRESSE MECÂNICO 
 
 Representa o resultado da 
distribuição interna da força aplicada 
externamente sobre o corpo. 
CARGA DE ROTURA 
 
 
 É quando o coeficiente de elasticidade de 
um osso é ultrapassado gerando uma 
lesão no mesmo, ou seja, fraturando. 
PATOLOGIAS 
OSTEOPOROSE 
 Doença metabólica caracterizada por 
perda excessiva de componentes minerais e 
perda da resistência do osso resultando em 
densidade óssea reduzida. 
Osteoporose ≠ osteopenia. 
 
 Reabsorção óssea maior que o depósito → 
densidade óssea diminuída → perda da 
integridade trabecular → fraturas. 
TIPOS DE OSTEOPOROSE 
u  Tipo I: relacionada ao metabolismo. 
Afeta 40% das mulheres após os 50 anos de 
idade. 
 
u  Tipo II: relacionada a idade. 
Afeta homens e mulheres após 70 anos de 
idade. 
 
População acometida: 
u  Mulheres pós-menopausa; 
u  Idosos; 
u  Crianças e adolescentes. 
 
Consequência: 
u  Fraturas: rádio, ulna, colo fêmur e coluna 
vertebral. 
–  Pós-menopausa: colo de fêmur, vertebrais 
(3x), punho (6x). 
–  Idade após 60 anos:90% de todas as 
fraturas relacionada a osteoporose, 
principal causa de morte na população 
idosa. 
u  Dor: coluna. 
u  Redução da altura corporal: fraturas 
vertebrais por esmagamento. 
 
u  Cifose torácica: vertebra em cunha. 
 
 
 
CAUSAS 
u  Hiperatividade osteoclástica; 
u  Hipoatividade osteoblástica; 
u  Fatores hormonais; 
u  Ingestão insuficiente de cálcio e/ou 
outros minerais e nutrientes; 
u  Vida sedentária; 
u  Medicamentos: corticóides; 
u  Tabagismo; 
u  Consumo excessivo de cafeína. 
PREVENÇÃO 
MAIS FÁCIL PREVENIR QUE TRATAR 
 
u Manter ou restaurar as velocidades de 
reabsorção e de formação do osso a níveis pré-
menopásicos; 
 
u Exercícios regulares com sustentação do peso 
do corpo na fase pré-pubrdade: aumento de 
osso trabecular; 
 
u Exercícios de força: principalmente em ossos 
que não sustentam o peso; 
 
u Nutrição: ingestão de cálcio, vitamina D (sol) 
 
BIBLIOGRAFIA 
u  HALL, Susan J. Biomecânica Básica. 3 
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2000. Cap 4, p86 a 102. 
 
u  HAMIL, J; Knutzen,K. Bases 
Biomecânica do Movimento Humano. 
São Paulo: Manole,1999. Cap 2, p. 37 a 
62. 
 
•  LIPPERT, L. Cinesiologia clínica para 
fisioterapeutas. Rio de Janeiro: 
Guanabara, 2000.Cap 2, p 07 a 11. 
 
 “As grandes conquistas acontecem 
quando você vai um pouco além do 
ponto onde a maioria das pessoas 
teria desistido”.