Aula 3 Biomecanica do tecido osseo

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Biomecânica do 
Tecido Ósseo 
 
 
Profa. Juliana B. Corrêa 
Veja 04/1996 
Tecido Ósseo 
Veja 04/1996 
Tecido Ósseo 
Funções mecânicas: 
- Estrutura esquelética rígida que sustenta e protege os outros tecidos 
- Formam um sistema de alavancas rígidas que podem ser 
movimentadas pelas forças dos músculos 
Veja 04/1996 
Tecido Ósseo 
Componentes materiais Organização estrutural 
- Matriz orgânica (cálcio, fosfato de cálcio, colágeno): 60 a 70% 
 - Água: 25 a 30% 
Componentes materiais 
Cálcio, fosfato de cálcio 
Rigidez à compressão 
Colágeno 
Rigidez à tensão 
 
Maior Proporção de Colágeno 
 
 Aumento da flexibilidade óssea 
 Maior tolerância à deformação plástica. 
Diminuição da resistência à compressão 
Alto potencial de remodelagem 
 
 
 
Sobrecarga 
Adulto Criança 
FRATURA Deformação 
Características do tecido ósseo de Criança 
- Osso cortical: compacto 
- Osso trabecular: esponjoso 
Organização Estrutural: macroestrutura 
Estresse 
Deformação 
Macroestrutura e microestrutura do 
Osso 
- Osso Não lamelar (imaturo): embrião, recém-nascido, calo ósseo, 
região de metáfise do osso em crescimento, tumores 
- Osso Lamelar (maduro): formação 1 mês após o nascimento e 
ativamente substitui o osso não lamelar 
Organização Estrutural: microestrutura 
Diferentes formas 
Diferentes tamanhos 
 
Forma e tamanho são determinadas pelas cargas mecânicas 
 
Ossos longos e “ocos” 
Ossos curtos e “sólidos” 
 
Organização Estrutural 
Tipos de ossos 
C
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200 
150 
100 
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C
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Cortical 
Trabecular 
Organização Estrutural 
Diáfise – corpo 
Epífise – extremidades 
Placa/linha Epifisal– região de 
crescimento 
Artérias Nutrientes– medula e osso 
compacto 
Ossos longos 
Propriedades mecânicas 
• Resistência, rigidez e energia do osso dependem da composição e 
organização estrutural dos ossos, e tb variam com a idade, sexo, e 
localização do osso. 
• Osso: rígido, mas flexível; forte, mas leve. 
Força Leveza 
Propriedades mecânicas 
• Resistência: é definida pelo ponto de ruptura ou pela carga 
suportada antes da ruptura 
Excesso de mineral = osso quebradiço = não cede ao impacto 
+ mineral no osso + rígido + forte 
Propriedades mecânicas 
• Rigidez: é determinada pela curva de tensão-deformação na faixa da 
resposta elástica 
Deformação 
C
a
rg
a
 
Região elástica 
Deformação 
Propriedades mecânicas 
• Rigidez: resposta plástica 
Deformação 
E
s
tr
e
s
s
e
 (
c
a
rg
a
) 
Fratura / falha 
Região plástica 
Propriedades mecânicas 
• Rigidez 
Região Plástica 
Ponto de cedência 
Ponto de falha final 
Propriedades mecânicas 
Região elástica: 
Pouca deformação – carga elevada. 
Remoção da carga – retorno ao estado original. 
 
Região plástica: 
Muita deformação – pouca carga. 
Remoção da carga – tecido não retorna ao estado original. 
Comprometimento do tecido por deformação óssea. 
 
Ponto de Fratura: 
Falência total do tecido. 
Piezoeletricidade: Sob estresse mecânico é gerado um 
campo elétrico que produz força elétrica. Essas forças são 
fundamentais para formação óssea. 
 
Propriedades mecânicas 
Compressão  carga negativa  construção 
Tração  carga positiva  reabsorção 
 
Propriedades mecânicas 
Características anisotrópicas: o comportamento do osso 
varia de acordo com a direção da aplicação da carga. 
Forças mecânicas de compressão, tensão, 
Cisalhamento de 100N terão respostas 
mecânicas diferentes no mesmo osso. 
Cargas aplicadas ao osso 
Cargas aplicadas ao osso 
Compressão: comprime as extremidades dos ossos 
- São necessárias para o desenvolvimento e 
crescimento ósseo 
Cargas aplicadas ao osso 
Tensão: o músculo aplica uma força tensiva através 
do tendão, e o colágeno do osso se alinha à força de 
tensão do tendão 
Cargas aplicadas ao osso 
Cisalhamento: força aplicada paralela à superfície 
Cargas aplicadas ao osso 
Curvamento: força aplicada ao osso sem apoio direto 
da estrutura 
Cargas aplicadas ao osso 
Torção: força aplicada com uma das extremidades 
do osso fixa 
Cargas aplicadas ao osso 
Cargas combinadas: combinações variadas de cargas 
+ 
+ 
Crescimento e Desenvolvimento 
• Crescimento longitudinal: ocorre somente quando a epífise óssea 
está presente. Fecha por volta dos 18 anos. 
• Crescimento circunferencial: os ossos crescem em diâmetro 
durante quase toda a vida 
– Osteoblasto: forma tecido ósseo novo 
– Osteoclasto: reabsorve tecido ósseo 
Desenvolvimento ósseo no adulto 
 
 
 Osteoblasto - célula óssea responsável pela produção 
de tecido ósseo 
 
 
 Osteoclasto - célula óssea responsável pela reabsorção 
de tecido ósseo 
 
 
 Osteócito - osteoblastos envolvidos pela própria matriz 
que produziram. 
 
Remodelamento ósseo 
Resposta do osso ao estresse 
• Modelamento ósseo: Formação de tecido ósseo novo que não é 
precedida pela reabsorção 
• Remodelamento ósseo: mudanças no formato e na resistência 
óssea de acordo com as deformações 
• Lei de Wolff: a resistência do osso aumenta e diminui à medida que 
as forças funcionais que agem no osso aumentam e diminuem. 
Hipertrofia óssea 
• Os ossos sofrem uma hipertrofia em resposta a certas atividades 
físicas regulares. Quanto maior a força ou a carga habitualmente 
encontrada, maior é a mineralização do osso. 
Hipertrofia óssea 
• Cargas intermitentes de 100 repetições por dia, determinam o 
aumento significante na parte transversal do osso 
• O peso corporal é um estímulo importante para o aumento da 
densidade óssea. ATENÇÃO: mulheres anoréxicas terão osteoporose 
 
Hipertrofia óssea 
• Critério para o treinamento osteogênico 
 
Atrofia óssea 
• Diminuição da massa óssea resultante da atividade osteoclástica. 
Osteoporose 
• Distúrbio com diminuição da massa e da resistência óssea, 
resultando em fraturas. 
• Causas: 
– Perda excessiva de componente mineral e da 
resistência do osso 
– Hiperatividade dos osteoclastos 
– Hipoatividade dos osteoblastos 
– Fatores hormonais 
– Ingestão insuficiente de cálcio ou outros minerais e 
nutrientes 
Osteoporose 
• Distúrbio com diminuição da massa e da resistência óssea, 
resultando em fraturas. 
Envelhecimento: 
Diminuição na quantidade de trabéculas. 
Diminuição da espessura do osso cortical. 
Redução da resistência e da rigidez. 
 
Efeitos: Mulheres > Homens. 
 
Menopausa: 
Pouca gordura corporal  pouco estrogênio. 
 
Baixo estrogênio: 
Diminuição na absorção do cálcio. 
Facilita reabsorção do osso. 
Tecido ósseo - idoso 
Tríade da mulher atleta 
• Distúrbio alimentares, amenorréia e osteoporose 
Lesões ósseas 
• Fraturas: perda da continuidade do osso. 
• Depende: da direção, magnitude, intensidade e duração da carga 
mecânica 
Lesões ósseas 
Lesões epifisárias 
• Lesões da placa epifisária, cartilagem articular e apófise. 
 Corredores apresentam mais massa óssea quando 
comparados à sedentários de mesma idade e peso 
(Dalin & Olsson, 1974). 
 
 Atletas (mulheres) de nível universitário, apresentam 
maior densidade óssea vertebral que o grupo controle 
(sedentárias). Na pós-menopausa esta diferença se 
acentua. 
 
Mulheresno período de pós-menopausa, praticantes 
de atividade física (1 hora / 3x semanais / 1 ano) 
aumentaram sua densidade óssea. Inativas diminuíram 
sua densidade no mesmo período (Aloia et al., 1978). 
Dança x Caminhada: Dança preservou melhor a 
integridade óssea de mulheres (pós-menopausa) do 
que a caminhada. Ambas as atividades 
condicionaram adaptações biopositivas (Zetterberg 
et al., 1990) 
 
Soldados: Observa-se grande aumento (5 - 10 %) da 
massa óssea de recrutas, após 16 semanas de 
treinamento. Grupo apresenta alto índice de lesões 
ósseas. 
 
Astronautas apresentam grande excreção de cálcio 
através da urina. Após 1 ano de permanência no 
espaço podem ocorrer perdas de massa óssea da 
ordem de 25 % (Raumbaut et al., 1979).