Anatomia do joelho

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SEÇÃO 2
Joelho
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UNIDADE 3
CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA RELACIONADA AOS MOVIMENTOS DOS MEMBROS INFERIORES
2.1 Revisão anatômica do joelho
A articulação do joelho é importantíssima na realização 
de movimentos dos membros inferiores, parte disto 
se deve à sua localização, entre o quadril e o pé, e 
às funções de absorção do impacto, estabilização e 
geração de força para movimentar a perna.
O joelho é classificado como uma articulação 
condiloide, formada pela extremidade distal do fêmur, 
extremidade proximal da tíbia e pela patela. Nas suas 
relações anatômicas, observamos a formação de três 
compartimentos:
Compartimento tibiofemoral medial: contato entre o 
côndilo femoral medial com a face articular superior da 
tíbia.
Compartimento tibiofemoral lateral: contato entre o 
côndilo femoral lateral com a face articular superior da 
tíbia.
Patelofemoral anterior: contato entre a tróclea com a 
patela (SILISKI et al., 2002).
Entre a tíbia e o fêmur, temos os meniscos, que são 
discos fibrocartilaginosos, situados entre os côndilos 
femorais e os platôs tibiais (SILISKI et al., 2002). Existem 
dois meniscos semilunares em cada joelho, o menisco 
medial e o menisco lateral (KAPANDJI, 2000).
Já a patela é um osso sesamoide, desenvolvido dentro 
do tendão do quadríceps (RASCH et al., 1991).
A patela está 
inserida dentro 
do tendão do 
quadríceps e 
atua como vetor 
de força nos 
movimentos 
que ocorrem 
na articulação 
do joelho, 
proporcionando 
maior vantagem 
mecânica aos 
movimentos sem 
sobrecarregar 
as estruturas 
articulares.
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Figura 3.9 | 
Articulação do 
joelho
2.2 Cinesiologia do joelho
Na articulação do joelho observaremos, principalmente, dois movimentos, 
flexão e extensão, porém outros movimentos ocorrem dependendo da 
posição do que são rotações da tíbia durante esses movimentos descritos 
anteriormente (PRENTICE et al., 2002). Essas rotações ocorrem de forma 
acessória apenas quando o joelho está em flexão (KAPANDJI, 2000).
Em uma análise mais detalhada dos movimentos do joelho, observam-se os 
movimentos translacionais (anteroposteriores, mediolateral e compressão-
distração) e os movimentos rotacionais (flexão-extensão, varo-valgo, rotação 
interna-rotação externa (SILISKI et al., 2002).
No plano sagital, temos os movimentos de flexão e extensão, envolvendo os 
movimentos de rolamento (no início da flexão) e deslizamento (no final da 
extensão). Já durante a extensão, a tíbia rola anteriormente sobre o fêmur, 
enquanto que durante a flexão a tíbia rola posteriormente sobre o fêmur. 
Entre 0° de extensão e 20° de flexão temos a relativa rotação interna da tíbia, 
já em 90° de flexão temos uma rotação externa do joelho (0-45°) e rotação 
interna (0-30°) (AFFATO, 2014).
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Vários músculos atuam no movimento de flexão do joelho, são eles o 
músculo bíceps femoral, semitendinoso, semimembranoso, grácil, sartório, 
gastrocnêmio, poplíteo e plantar. Já durante o movimento de extensão, os 
músculos que executam são, na verdade, um complexo de quatro músculos, 
o quadríceps, formado pelo retofemoral, vasto lateral, vasto medial e vasto 
intermédio (PRENTICE et al., 2002).
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Figura 3.10 
| Flexão e 
extensão do 
joelho
Já o movimento de rotação lateral é controlado pelo bíceps femoral, 
enquanto que o movimento de rotação interna é realizado pelos músculos 
poplíteo, semitendinoso, semimembranoso, sartório e grácil (PRENTICE et 
al., 2002). Lembrando que esses movimentos de rotação ocorrem somente 
quando o joelho está flexionado.
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A extensão dos joelhos 
em cadeia cinética aberta 
(i.e., segmento distal 
encontra-se livre para 
movimentar no espaço), 
geralmente é realizada em 
máquina de musculação 
para o fortalecimento 
do músculo quadríceps 
(MIRZABEIGI, 1999).
Durante o apoio unipodal, 
o centro da gravidade 
move-se para a perna que 
está em contato com o 
solo, acompanhado por 
um valgo de joelho.
No plano frontal, com o joelho em extensão completa, 
nenhuma abdução ou adução é possível, com o joelho 
em flexão de 30° é possível realizar alguns graus de 
abdução e adução passiva e, em amplitudes maiores que 
30°, a mobilidade diminui devido à restrição tecidual.
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Figura 3.11 | 
Rotação interna 
e rotação 
externa do 
joelho
A amplitude de movimento pode ser observada na 
Tabela 3.1.
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Esses movimentos de 
rotação que ocorrem 
quando o joelho está 
flexionado possuem 
importância cinesiológica 
e biomecânica devido às 
características anatômicas 
dos côndilos femorais. 
Você consegue determinar 
quais vantagens esses 
movimentos proporcionam?
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Tabela 3.1 | 
Amplitude de 
movimento do 
joelho
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Movimento Graus
Flexão 0º
Extensão 140º
Rotação Lateral 45º
Rotação Medial 30º
Exemplo: Análise da marcha
Durante a marcha temos uma sequência repetitiva de movimentos que 
acontecem nos membros inferiores, com vistas a mover o corpo para frente, 
fornecendo simultaneamente estabilidade no apoio (GAMBLE; ROSE, 1998). 
Assim, conforme o corpo desloca-se para frente, um membro fica como fonte 
móvel de apoio, enquanto outro avança para a nova posição (PERRY, 2005).
Desta forma, o ciclo da marcha pode ser dividido em duas fases principais: a 
estação e a oscilação, tendo como movimentos principais a flexão de quadril 
e joelho e extensão dos mesmos de forma sincronizada (NEUMANN, 2006). 
Durante a caminhada o movimento de flexão e extensão ocorre numa 
amplitude de movimento de 0° a 67° (AFFATO, 2014).
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Figura 3.12 
| Ciclo da 
marcha
2.3 Biomecânica do joelho
Por não possuir muitos movimentos, poderíamos pensar que a biomecânica 
envolvida na articulação do joelho é simples, mas é exatamente o contrário, 
temos condições complexas para analisar. Ela permite, por exemplo, que 
o corpo se mova com um gasto mínimo de energia através do trabalho 
muscular e estabilidade, em diferentes superfícies, além desta articulação 
transmitir, absorver e redistribuir as forças provocadas durantes as atividades 
de vida diárias.
No joelho, o equilíbrio ocorre pelo balanceamento de todas as forças e os 
momentos de ação, como as forças de contato causadas pela ação dos 
ligamentos.
A articulação do joelho é importante para a manutenção da postura 
ortostática (em pé), fornece grande estabilidade durante a caminhada e é 
um complexo importantíssimo do movimento dos membros inferiores. 
Ela carrega e transmite as forças compressivas que atuam nas superfícies 
articulares (estabilidade estática), as forças
tensivas nos ligamentos e 
músculos (estabilidade dinâmica) (AFFATO, 2014).
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A articulação do joelho está localizada entre o fêmur e a tíbia, portanto, em 
uma análise dos vetores de força, ela encontra-se entre dois importantes 
braços de alavanca, e possui função de sustentação e de mobilidade do 
membro inferior (AMESTOY; LIMA, 2000).
A estabilidade é fornecida pela cápsula articular e ligamentos (estabilidade 
estática), além e dos próprios músculos (estabilidade dinâmica), tendo maior 
estabilidade durante a extensão devido à maior congruência da articulação e 
complementada pela força da gravidade (KAPANDJI, 2000). Todavia, durante 
a movimentação, o encaixe é considerado frouxo, o que requer maior 
atenção e cuidado (KAPANDJI, 2000). Sendo que parte da incongruência é 
compensada pelo menisco (SILISKI et al., 2002).
Os meniscos têm como função aumentar a estabilidade do joelho, a 
absorção do impacto e distribuir melhor o peso corporal, protegendo a 
cartilagem articular subjacente e o osso subcondral (KAPANDJI, 2000). Essa 
maior estabilidade proporcionada pelo menisco deve-se à limitação de 
movimento que ele impõe entre a tíbia e o fêmur (HAMIL; KNUTZEN, 1999).
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Figura 3.13 | 
Meniscos e 
ligamentos do 
joelho
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Desta forma, podemos definir várias funções para o menisco:
Suporte de peso.
Estabilidade.
Absorção do impacto.
Atua como uma polia alterando a direção da força aplicada pelo quadríceps.
Ajuda a suportar o trabalho do quadríceps durante sua contração na extensão, e 
até durante a flexão.
Aumentar o momento de força do joelho.
Proteger a superfície articular do joelho.
Distribuir pressão.
Ajustar a força articular (AFFATO, 2014).
Devido ao fato da rigidez do ligamento depender da razão entre a carga de 
alongamento da região elástica e a energia do trabalho (CALLAGHAN, 2003). O 
joelho possui um sistema ligamentar forte que é ativado em diferentes condições
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Tabela 3.2 
| Ativação 
do sistema 
ligamentar
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Ligamento Ação Tensionado Relaxado
Colateral 
Lateral
Estabilidade lateral do 
joelho (estresse em varo)
Extensão do joelho
Flexão do 
joelho
Colateral 
medial
Estabilidade medial do 
joelho (estresse em valgo)
Extensão do joelho
Flexão do joelho 
(60-70º)
Flexão do 
joelho (20-
30º) 
Cruzado 
anterior
Estabilidade anterior e 
rotacional do joelho
Cruzado 
posterior
Estabilidade posterior e 
rotacional do joelho
Rotação interna do 
joelho (5º)
Flexão do joelho 
(60º)
Flexão do 
joelho (10-
30º)
Outra estrutura importante nas características mecânicas do joelho é a 
patela, que tem como função a proteção da face anterior da articulação, 
e atua como polia, alterando o ângulo de fixação do ligamento da patela 
na tuberosidade da tíbia, proporcionando maior vantagem mecânica ao 
quadríceps (RASCH et al., 1991), isto ocorre pelo aumento da distância do 
braço de força (FULKERSON, 2000).
Na patela, temos várias forças agindo: 
Lateralmente: retináculo lateral, vasto lateral e trato iliotibial.
Medialmente: retináculo medial, vasto medial.
Superiormente: quadríceps.
Inferiormente: ligamento patelar (AFFATO, 2014).
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A estabilização estática da patela é fornecida pelo ligamento patelofemoral, 
resistindo à translação lateral da patela (MARCZYK; GOMES, 2000). Na 
extensão, a patela está lateral e proximal à tróclea. Na flexão em 20°, ela 
move-se para dentro da tróclea, sendo que a partir de 30° ela está mais 
proeminente, e somente a 90º que ela se posiciona lateralmente novamente, 
isto ocorre até 135°. As pressões na patela tendem a aumentar com a flexão 
do joelho, chegando ao máximo quando a flexão atinge 90° (MACEDO; 
MACHADO; FERRO, 2003).
Curiosidade:
Dependendo da atividade, a força atuante na patela pode aumentar mais de 
seis vezes, como ao subir e descer escadas.
O joelho é uma articulação gínglima, do tipo artrodial, com seis graus de 
liberdade, sendo três de rotação e três de translação. Nos movimentos 
rotacionais na articulação temos a flexão e a extensão (160° de flexão e 
-5° de hiperextensão), varo e valgo (6°-8° em extensão), rotação interna 
e rotação externa (25°-30° de flexão). Nos movimentos translacionais 
temos o movimento anteroposterior (5-10 mm), compressão (2-5 mm) e 
mediolateral (1-2 mm). Durante a extensão o contato é locado centralmente, 
no início da flexão o rolamento é posterior, com contato contínuo movendo 
posteriormente, e na flexão total o fêmur desliza, e contato fica localizado 
posteriormente. Durante os últimos 20° da extensão o deslizamento tibial 
anterior persiste, produzindo rotação externa da tíbia (MASOUROS et al., 2008).
O movimento de flexão implica o rolar e deslizar do côndilo femoral sobre o 
platô tibial. Esse movimento de translação ocorre por tração dos ligamentos 
cruzados (AFFATO, 2014).
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Os movimentos de rotação interna e rotação externa ocorrem no plano 
transverso e são influenciados pelo posicionamento da articulação no plano 
sagital (flexão e extensão), ou seja, para que ocorram esses movimentos de 
rotação o joelho deve estar em flexão (AFFATO, 2014).
Outro movimento que pode ocorrer é o de abdução e adução, no plano 
frontal. Esses movimentos são passivos e aumentam quando o joelho está 
em flexão de 30° (AFFATO, 2014).
Subir e descer escadas:
O grau de flexão do joelho é determinado pelo tamanho do degrau e pela 
altura do indivíduo, durante este movimento a tíbia é mantida relativamente 
na vertical, o que diminui a potencial subluxação anterior do fêmur na tíbia.
E ao descer escadas, 85° de flexão ocorrem nos joelhos, a tíbia é deslizada 
para o alinhamento horizontal, enquanto que o platô tibial assume posição 
oblíqua. A força do peso corporal tende a subluxar o fêmur anteriormente, 
controlado pelo ligamento cruzado anterior. Uma força compressiva 
adicional ocorre na patela.
Durante o movimento de subir e descer escadas a amplitude de movimento 
de flexão e extensão varia, geralmente, de 0° a 90° (AFFATO, 2014).
Ao subir escadas a força atuante na patela é 3.2 vezes o peso corporal, onde 
a força de reação do solo é 4.1 vezes o peso corporal, a qual é dependente 
da força muscular (AFFATO, 2014).
Dependendo da atividade, a força atuante na patela, pode aumentar mais de 
seis vezes, como ao subir e descer escadas.
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Figura 3.14 | 
Biomecânica 
do joelho ao 
subir e descer 
escadas
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EXEMPLO: CICLISMO
Neste texto, iremos realizar uma análise biomecânica da pedalada durante 
o ciclismo. O ato de pedalar utiliza movimentos sincronizados de várias 
articulações em cadeia cinética fechada com os músculos da região lombo 
pélvica e dos membros inferiores gerando propulsão (ALENCAR; MATIAS; 
OLIVEIRA, 2010).
O ciclo da pedalada divide-se em fase de propulsão (0° a 180°) e fase de 
recuperação (180° a 360°). Durante o ciclo temos como forças atuantes a 
resistência de rolamento que é diretamente proporcional ao diâmetro da 
roda, assim quanto maior o raio menor é o arrasto (resistência). Temos 
também como resistência o arrasto aerodinâmico provocado pela resistência 
do ar dependente do corpo do ciclista e da bicicleta, que é determinado 
pela própria resistência do ar e pela área frontal voltada para o movimento 
(ALENCAR; MATIAS; OLIVEIRA, 2010).
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Cinesiologia e biomecânica relacionada aos movimentos dos membros inferiores
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Outros fatores associados estão ligados à cinemática, através da altura do 
banco da bicicleta, que modifica a amplitude de movimento articular nos 
membros inferiores, o comprimento e a alavanca muscular. Sendo que o 
torque gerado é definido pelo comprimento do pedal e pela rotação axial da 
tíbia durante o ciclo da pedalada. Durante a fase de recuperação ocorre uma 
força ascendente sobre o pedal, mas duas forças precisam ser superadas, a 
força da gravidade e a força inercial (ALENCAR; MATIAS; OLIVEIRA, 2010). 
A artrocinemática do movimento demonstra movimentos das articulações do 
quadril, joelho e tornozelo. Com ativação das estruturas músculo-tendíneas que 
ultrapassam o joelho, com estabilidade proveniente dos ligamentos colateral 
medial, colateral lateral, cruzado anterior e cruzado posterior. A estabilização 
é auxiliada pelo quadríceps, patela e tendão patelar, os isquiotibiais e o 
gastrocnêmio. E a flexão do joelho é acompanhada pela rotação medial da tíbia 
(ALENCAR; MATIAS; OLIVEIRA, 2010).
Já o torque (momento da alavanca) que ocorre no tornozelo é diretamente 
proporcional a distância entre o ponto de fixação do pé e a articulação do 
tornozelo. E o quadril sofre durante a extensão do joelho estresse em valgo 
(ALENCAR; MATIAS; OLIVEIRA, 2010).
Na atividade muscular o quadríceps é o principal gerador de potência 
na fase propulsiva, tendo o tensor da fáscia lata o grácil atuando como 
estabilizadores lateral e medial do joelho no plano sagital, respectivamente. 
O músculo glúteo máximo auxilia na extensão do quadril, assim como os 
isquiotibiais. Também há ativação dos principais flexores plantares, sóleo 
e gastrocnêmio, além da ativação antagonista tibial anterior (ALENCAR; 
MATIAS; OLIVEIRA, 2010).
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Figura 3.15 | 
Biomecânica da 
pedalada
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)
<https://periodicos.set.edu.
br>. Acesso em: 23 nov. 
2015.
Neste artigo, você 
encontrará um debate 
sobre a utilização de 
fortalecimento através de 
exercício e fortalecimento 
através de estímulo 
elétrico no músculo do 
quadríceps, principal 
extensor do joelho.
<https://jornada.
ifsuldeminas.edu.br>. 
Acesso em: 23 nov. 2015.
Neste outro texto, você 
estudará o pico de torque 
do quadríceps, ou seja, o 
momento de força deste 
importantíssimo grupo 
muscular.
Representação dos principais músculos dos membros 
inferiores envolvidos na pedalada: (1) ileopsoas, (2) reto 
femoral, (3) vasto medial e (4) vasto lateral, (5) tibial 
anterior, (6) sóleo, (7) gastrocnêmio, (8) bíceps femoral, 
(9) semitendinoso e (10) glúteo máximo. Fonte: adaptado 
de Rankin & Neptune, p. 1495
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 1 O sistema ligamentar é responsável pela estabilidade estática de 
todas as articulações. No joelho, eles formam um grande complexo 
para controlar o movimento e o estresse sofrido nesta articulação, 
por exemplo, o ligamento colateral medial estabiliza medialmente o 
joelho contra o estresse em valgo. Assim, assinale a alternativa que 
contenha a resposta correta sobre a função do ligamento cruzado 
anterior.
a) Prevenir translação posterior da tíbia.
b) Prevenir o estresse em valgo do joelho.
c) Prevenir o estresse em varo do joelho.
d) Prevenir translação anterior da tíbia.
e) Prevenir a compactação do joelho.
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ATIVIDADES DE APRENDIZAGEM
CINESIOLOGIA E BIOMECÂNICA RELACIONADA AOS MOVIMENTOS DOS MEMBROS INFERIORES
A patela é um osso sesamoide, inserido dentro do tendão patelar, 
que insere o quadríceps na tíbia. Ela possui uma importante função 
biomecânica. Assinale a alternativa que contenha a alternativa correta 
sobre esta função:
a) Limita a translação anterior do joelho.
b) Proporciona maior vantagem mecânica, por alterar o ângulo do 
quadríceps com a tíbia.
c) Limita a amplitude de movimento de rotação interna do joelho.
d) Limita a amplitude de movimento de rotação externa do joelho.
e) Limita a translação posterior do joelho.
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