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Cinesiologia e Biomecânica Complexo do Joelho Francisco Xavier de Araujo Complexo do Joelho ❖ O complexo do joelho é composto por três ossos (fêmur, tíbia e patela) e duas articulações: tibiofemoral e femoropatelar que estão localizadas em uma cápsula articular comum, com dois graus de liberdade; ❖ Um quarto osso, a fíbula, também se localiza nesta região. Embora a Fíbula não tenha função direta sobre o joelho, ela estabiliza a Tíbia lateralmente e sua cabeça serve de ponto de inserção para o Bíceps Femoral e para o ligamento colateral lateral; ❖ Fíbula e Tíbia compõe a articulação tibiofibular proximal, mas que não participa diretamente dos movimentos do complexo do joelho. ❖ De modo funcional, o joelho pode suportar o peso corporal na posição ereta sem contração muscular; um indivíduo pode contar com os ligamentos das articulações para se manter em pé. O joelho possui o papel principal de abaixar e de elevar o corpo durante o sentar, o acocorar e o escalar; ❖ Na caminhada e na corrida, o joelho reduz oscilação vertical e lateral do centro de gravidade do corpo enquanto sustenta a força vertical igual a quatro ou seis vezes o peso corporal; ❖ Alguns dos músculos que controlam a articulação do joelho também cruzam o quadril ou o tornozelo, assim existe um relação entre o joelho e essas outras articulações. Complexo do Joelho ❖ Embora seja a maior articulação do corpo, o joelho está entre as articulações lesionadas com mais frequência. Um fator que coloca o joelho em risco é o grande torque que ele recebe devido à sua posição entre dois longos braços de alavanca, o fêmur e a tíbia; ❖ O joelho possui diferentes funções – suporta grandes forças, a fim de fornecer uma grande estabilidade, e permite grandes intervalos de movimentos; ❖ As articulações relativamente planas permitem movimentos extensos, mas a configuração da articulação indica que o joelho deve contar com estruturas dos tecidos moles para o suporte primário e a estabilidade. Complexo do Joelho Fêmur ❖ A região distal do fêmur constitui a extremidade proximal do joelho. Nesta região encontram-se os côndilos lateral e medial. Projetam-se de cada côndilo os epicôndilos lateral e medial que servirão de ponto de inserção dos ligamentos colaterais; ❖ Uma grande incisura intercondilar separa os condidos formando uma via para os ligamentos cruzados; ❖ Como o fêmur está posicionado de modo oblíquo em relação à vertical, o côndilo medial é maior e se estende mais distalmente do que o côndilo lateral, assim, seu alinhamento distal no plano frontal é nivelado um com o outro. Fêmur ❖ Na média, em adultos, o côndilo medial é 1,7 cm maior do que o côndilo lateral; ❖ Os côndilos fundem-se anteriormente para formar o sulco (tróclea) intercondilar. Este é o local onde a patela posterior se articula com o fêmur; ❖ A superfície anterior dos côndilos femorais que se articula com a patela é côncava. Por outro lado, a superfície distal e posterior dos côndilos que articula com a tíbia é levemente convexa. Tibia ❖ A tíbia se alonga na sua extremidade proximal e preenche o fêmur para formar a porção distal da articulação tibiofemoral. Sua superfície articular é significativamente menor que a dos seus homólogos do fêmur; ❖ A tíbia possui dois platôs ligeiramente côncavos, ou côndilos, correspondentes aos côndilos femorais medial e lateral. Tal como acontece no fêmur, o côndilo medial da tíbia é maior do que o côndilo lateral; ❖ Este é um importante desenho anatômico, uma vez que o joelho medial possui uma pressão maior na posição em pé; assim, possuindo uma superfície maior ocorre uma redução do estresse aplicado. Tibia ❖ Entre os dois côndilos tibiais existe uma eminência intercondilar que possui dois pequenos tubérculos, os tubérculos medial e lateral. Essa eminência intercondilar acomoda-se dentro da fossa femoral intercondilar quando o joelho está em extensão; ❖ A proeminente tuberosidade tibial está localizada na superfície anterior da diáfise proximal, e serve como inserção distal para o músculo quadríceps, via tendão patelar. Patela ❖ A patela (do latim, “pequena polia”) inicia seu processo de ossificação no 3o ano e vai até o 5o ano para se tornar o osso sesamoide mais largo do corpo; ❖ Anteriormente, a superfície da patela é convexa. A superfície posterior é oval, que articula com o fêmur e se divide em duas facetas através de uma crista vertical que segue a partir da borda superior para seu ápice. Essa crista vertical corresponde à incisura troclear do fêmur; ❖ A superfície articular da patela é coberta por uma das mais espessas cartilagens articulares do corpo, apresentando entre 4,7 a 6,6 mm. Funções da Patela Funções da Patela Articulação Tibiofemoral ❖ Formada a partir dos dois ossos mais longos do corpo é também a mais larga articulação do corpo; ❖ Os côndilos femorais medial e lateral são convexos longitudinal e transversalmente e se articulam com dois côndilos tibiais menores, que possuem apenas uma leve concavidade; por isso, são comumente referidos como platôs; ❖ A congruência da articulação é levemente aumentada pela eminência intercondilar da tíbia e a forma de cunha do menisco medial e lateral (cartilagem semilunar). Articulação Tibiofemoral ❖ A diáfise do fêmur apresenta uma ligeira angulação medial. Essa orientação oblíqua é resultado de um ângulo natural de inclinação de 125o do fêmur proximal; ❖ Esse alinhamento normal do joelho no plano frontal forma um ângulo de 170 a 175o é denominado genu valgo; ❖ Ângulos menores do que 165o são definidos como valgo excessivo. Enquanto que ângulos maiores do que 180o são denominados genu varo. Articulação Tibiofemoral ❖ O menisco fornece à articulação do joelho importantes propriedades. Sua fibrocartilagem é inserida na tíbia para aumentar o espaço da articulação, melhorando a congruência da articulação. Embora o aumento da congruência normalmente leve à redução da mobilidade, o menisco permite tanto uma maior congruência como uma amplitude de flexão do joelho; ❖ A configuração do menisco lateral é quase um círculo, enquanto o menisco medial é mais em forma de C. Meniscos Meniscos Meniscos ❖ Ruptura dos meniscos é a lesão mais comum no joelho. Ocorrendo tanto em atletas como na população em geral; ❖ As rupturas meniscais estão associadas a uma rotação axial forçada dos côndilos demorais sobre um joelho parcialmente fletido ou em descarga de peso; ❖ 50% das lesões no ligamento cruzado anterior estão associadas a uma lesão meniscal; ❖ Uma ruptura típica é a chamada “alça de balde” que pode causar bloqueio articular; ❖ O menisco medial é mais suscetível à lesão em virtude de suas conexões com o ligamento colateral medial e a cápsula medial. Força excessiva em valgo pode estirar estas estruturas e consequentemente lesionar o menisco medial. Curiosidade ClínicaMeniscos Curiosidade ClínicaMeniscos Ligamentos Colaterais Ligamentos Colaterais ❖ Os ligamentos cruzados são nomeados de acordo com sua inserção na Tíbia. Juntos proporcionam importante estabilidade para o joelho, especialmente para as forças de cisalhamento antera- posteriores entre Tíbia e Fêmur. Ligamentos Cruzados Ligamentos Cruzados ❖ As fibras do LCA tornam-se progressivamente tensas à medida que o joelho se aproxima da extensãocompleta. Próximo dos últimos graus de extensão, a força gerada pela contração do quadríceps traciona a Tíbia anteriormente, neste momento o LCA limita a quantidade de deslizamento anterior da Tíbia. Ligamentos Cruzados - LCA ❖ O LCA é o ligamento que mais freqüentemente sofre ruptura completa. Geralmente ocorre em atividades esportivas, em pessoas entre 15 e 25 anos de idade; ❖ Aproximadamente 70% das lesões ocorrem em situações de não contato, ou contato mínimo. Muitas lesões ocorrem ao se aterrizar de um salto; ❖ Três fatores associados parecem ser potenciais causadores de ruptura no LCA: forte ativação do quadríceps, queda em valgo excessivo e rotação externa acentuada; ❖ Outro possível mecanismo de trauma é uma força em hiperextensão com o pé fixo no solo. Curiosidade ClínicaLigamentos Cruzados - LCA Ligamentos Cruzados - LCA Ligamentos Cruzados - LCA 20 vídeos de rupturas de LCA em atletas de handball ao longo de 12 temporadas foram analisados; O mecanismo mais comum (12 das 20) foi o de mudança de posição (rotação) com o pé fixo ao solo, juntamente com uma força valga, com o joelho próximo da extensão completa; O segundo mecanismo mais comum (4/20) foi a aterrissagem de um salto em uma perna só, combinado com força valga, com o joelho próximo da extensão completa. ❖ As fibras do LCP tornam-se progressivamente tensas à medida que o joelho se aproxima da flexão completa. Durante a flexão de joelho ativa a força gerada pela contração dos Ísquiostibiais traciona a Tíbia posteriormente, neste momento o LCP limita a quantidade de deslizamento posterior da Tíbia. Ligamentos Cruzados - LCP ❖ Ruptura no LCP é menos comum. Lesões isoladas no LCP são raras. Geralmente ocorrem associadas à lesões em outras estruturas; ❖ O mecanismo de trauma é uma força ântero- posterior excessiva na Tíbia; ❖ Isto pode ocorrer durante uma queda sobre um joelho totalmente fletido, quando a Tíbia toca primeiro o solo; ❖ Outro mecanismo comum é a lesão do "painel do automóvel”, quando o joelho de um passageiro choca contra o painel do carro após uma colisão frontal. Curiosidade ClínicaLigamentos Cruzados - LCP Articulação Tibiofemoral ❖ A articulação tibiofemoral possui dois graus de liberdade: flexão- extensão e rotação axial; ❖ O total de flexão é a partir de 120° a 150° dependendo do tamanho da massa muscular do tríceps sural em contato com o isquiotibial. Contudo, o intervalo médio esperado de movimento é de 135°; ❖ Quando o quadril está estendido, a amplitude do movimento de flexão do joelho diminui em razão da limitação dos dois músculos retos femorais, que tem a sua fixação proximal na coluna anterior inferior do ílio; ❖ A hiperextensão do joelho é mínima e normalmente não excede 15°. Osteocinemática Articulação Tibiofemoral ❖ A rotação axial ocorre no plano transversal quando o joelho é flexionado. Quando o joelho está completamente estendido, os ligamentos colateral medial e lateral estão relativamente tensionados, contribuindo para a estabilidade da articulação e evitando a rotação; ❖ A amplitude média de rotação é de 40o em 90o de flexão; ❖ A principal função é no movimento de cadeia fechada, no qual o fêmur translada na tíbia fixa, como na posição ajoelhada, sentada ou de cócoras, e nas mudanças bruscas de direção, como na corrida. Osteocinemática Osteocinemática Osteocinemática Articulação Tibiofemoral ❖ A articulação tibiofemoral tem sua posição mais congruente na extensão completa. Entretanto, se o fêmur é estabilizado com o joelho posicionado em 25° ou mais de flexão, a tíbia pode deslocar vários milímetros no fêmur. Esta posição flexionada é a posição de descanso do joelho, ou a posição na qual o joelho é menos congruente. ❖ A superfície côncava tibial desliza no mesmo sentido como um rolamento, quando a tíbia se movimenta no fêmur durante a atividade cadeia cinética aberta; ❖ Quando o movimento ocorre em cadeia cinética fechada, os côndilos femorais convexos movem-se nos côndilos tibiais côncavos no sentido contrário do movimento angular. Artrocinemática Artrocinemática Articulação Femoropatelar (Patelofemoral) ❖ A patela encontra-se dentro do tendão comum do quadríceps, o qual se estende acima e sobre os lados da patela. Articula-se com a superfície anterior e distal em forma de sela dos côndilos femorais (superfície troclear); ❖ Quando o joelho está completamente estendido, a estabilidade patelar conta principalmente com os tecidos moles que a circundam. O quadríceps, é o mecanismo ativo que estabiliza a patela em todos os lados e guia o movimento entre a patela e o fêmur; ❖ De 20° para 0°, a principal responsabilidade do músculo vasto medial oblíquo (VMO) é de servir como um estabilizador dinâmico da patela. ❖ Distalmente, a patela é ancorada na tuberosidade da tíbia por um forte ligamento tibial, conectando a patela à tuberosidade da tíbia; ❖ As fibras do retináculo denso medial e lateral, assim como os músculos, ancoram a patela em cada lado e também auxiliam na estabilidade; ❖ No sentido lateral, a patela é passivamente estabilizada pelo retináculo superficial e profundo, a banda ilio-tibial, e o músculo vasto lateral; ❖ Essas forças laterais são balanceadas no aspecto medial da patela de modo ativo pelo VMO e passivo pelas forças do ligamento femo-ropatelar e do ligamento medial meniscopatelar. Articulação Femoropatelar (Patelofemoral) ❖ A articulação femoropatelar é intimamente conectada à articulação tibiofemoral, não apenas na anatomia, mas também na função; ❖ Quando a articulação tibiofemoral se movimenta, a articulação femoropatelar também deve se mover, mas se a restrição a ambas as articulações ocorre, a outra mobilidade articular é também afetada; ❖ Do mesmo modo, a fraqueza dos músculos que controlam a articulação tibiofemoral também possui um efeito na articulação femoropatelar. Osteocinemática Articulação Femoropatelar (Patelofemoral) ❖ Como o joelho se move da extensão para a flexão, a patela e o fêmur se movem relativamente relacionados – qual irá se movimentar dependerá de qual está em movimento de cadeia aberta ou fechada; ❖ Durante a atividade de cadeia aberta, quando a tíbia é movimentada e o fêmur está parado, a patela se move sobre os côndilos femorais; ❖ Por outro lado, quando o fêmur se movimenta durante a atividade de cadeia fechada, os côndilos femorais deslizam sobre a superfície patelar. Osteocinemática Contato Femoropatelar Articulação Femoropatelar (Patelofemoral) Osteocinemática Contato Femoropatelar Articulação Femoropatelar (Patelofemoral) Osteocinemática Contato Femoropatelar ❖ A superfície posterior patelar é côncava e se move na superície femoral convexa. A posição de descanso (frouxidão) da articulação femoro-patelar é completamente em extensão e a posição fechada (impacto) é a flexão; ❖ Uma vez que o joelho flexiona e estende, a patela desliza dentro do sulco intercondilar. Quando o joelho se move em flexão, a patela desliza no sentido inferior, e, quando estende, a patela desliza no sentido superior; ❖ Movimentos de rotação patelar, deslocamento medial-lateral e inclinação medial-lateral ocorrem durante a flexão e extensão. Ainda que o momento específico e a localização de cada um desses movimentos ainda não é bem estabelecido. Artrocinemática Articulação Femoropatelar (Patelofemoral) Artrocinemática Articulação Femoropatelar (Patelofemoral)Considerações Cinéticas ❖ A articulação femoropatelar é exposta a forças de compressão de alta magnitude. Por exemplo forças de aproximadamente 1,3 vezes o peso corporal (PC) durante a marcha, 3,3X o PC durante a subida de escadas e quase 8X o PC durante flexão intensa do joelho; ❖ A magnitude da força de contração do músculo quadríceps e o ângulo de flexão do joelho influenciam na magnitude de compressão femoropatelar; ❖ Considerando que Pressão = Força / Área de contato. Articulação Femoropatelar (Patelofemoral) Paradoxo dos movimentos em Cadeia Aberta e Cadeia Fechada para o LCA e a Femoropatelar Articulação Femoropatelar Fatores que Afetam o Alinhamento da Patela O vetor resultante entre as linha de ação da contração do músculo quadríceps e de inserção do tendão patelar causam uma força de tração lateral da Patela Articulação Femoropatelar Fatores que Afetam o Alinhamento da Patela Além disso, um encurtamento ou aumento de tensão na Banda Iliotibial, e no retináculo lateral da patela também contribuem para esta tendência natural de lateralizarão da patela Articulação Femoropatelar Fatores que Afetam o Alinhamento da Patela A face lateral do sulco intercondilar é maior e mais inclinada protegendo mecanicamente uma translação lateral excessiva da patela Articulação Femoropatelar Fatores que Afetam o Alinhamento da Patela Outros fatores mais globais incluem aumento da rotação interna de quadril (anteversão) e da torção externa tibial ou um valgo excessivo O VMO é o único estabilizador local dinâmico capaz de medializar a patela Articulação Femoropatelar Fatores que Afetam o Alinhamento da Patela Ângulo Q O ângulo do Quadríceps, ou Ângulo Q, é formado por uma linha entre a espinha ilíaca antero superior e o centro da patela (angulo do reto femoral) e uma linha da tuberosidade tibial até o centro da patela (angulo do tendão patelar) Ângulo Q O tamanho do ângulo é variável entre os sexos; estudos indicam como intervalo de valores para homens entre 10° e 14°, enquanto as medidas para mulheres são maiores e ficam entre 15° e 23°. Um ângulo Q excessivo é referido como genu valgo, enquanto que se o ângulo Q ficar próximo a 0° o alinhamento é referido como genu varo. Função Muscular no Joelho Função Muscular no Joelho ❖ O grupo de músculo do quadríceps femoral estende o joelho e é constituído por quatro músculos: reto femoral, vasto lateral, vasto medial e o vasto intermediário. Esses quatro músculos formam uma única e forte inserção distal na patela (tendão quadriciptal), cápsula do joelho e superfície anterior proximal da tíbia (tendão patelar); ❖ O reto femoral é o único músculo do quadríceps que também movimenta a articulação do quadril; ❖ O vasto lateral é o maior dos quatro músculos do quadríceps e está localizado na lateral do reto femoral. As fibras do vasto lateral convergem em direção à patela no ângulo de 12° a 15°, e é ainda maior na porção distal. Extensores do Joelho Função Muscular no Joelho ❖ O vasto medial encontra-se em uma posição medial do reto femoral. Possui fibras em duas direções diferentes, com duas funções distintas; ❖ As fibras mais proximais são longitudinais e trabalham na extensão do joelho, enquanto as fibras mais distais fornecem estabilidade patelar, especialmente durante a fase final da extensão. Alguns pesquisadores acreditam que a porção oblíqua do vasto medial (VMO) não atua na extensão do joelho mas serve como estabilizador patelar; ❖ O quarto e mais profundo músculo do quadríceps, o vasto intermédio, está localizado debaixo do reto e é parcialmente fundido com outros dois músculos vastos. Extensores do Joelho Função Muscular no Joelho Extensores do Joelho Torque externo durante extensão em Cadeia Aberta X Cadeia Fechada O torque externo aumenta progressivamente da flexão para extensão em CCA e diminui progressivamente em CCF Função Muscular no Joelho ❖ Com exceção do Gastrocnêmio, todos os músculos que cruzam posteriormente o joelho possuem a capacidade para fletir e rodar interna ou externamente o joelho; ❖ Este denominado grupo de flexores-rotadores inclui os Isquiostibiais, Sartório, Grácil e o Poplíteo. Flexores e Rotadores do Joelho Função Muscular no Joelho ❖ Os principais flexores do joelho são os Isquiotibiais (bíceps femoral, semitendíneo e semimembranáceo), mas há outros que também contribuem para a flexão do joelho. Esses músculos incluem o gastrocnêmio, plantar, poplíteo, grácil e sartório; ❖ O bíceps femoral encontra-se na coxa posterior e é também conhecido como “isquiotibial lateral”. Flexores e Rotadores do Joelho Função Muscular no Joelho ❖ O semitendíneo é posicionado em sentido medial em relação à cabeça longa do bíceps na coxa posterior; ❖ Embora o semimembranáceo possua a maior seção transversal dos isquiotibiais, não é facilmente palpado como um músculo individual porque a maior parte está recoberta pelo semitendíneo, e proximalmente, pelo adutor magno. Flexores e Rotadores do Joelho Função Muscular no Joelho ❖ O grácil permanece medial em seu curso em direção ao púbis. Na posição sentada, a rotação medial da perna com a relação à coxa também traz à mostra o tendão tanto do semitendíneo como do grácil. O grácil e o sartório fornecem auxílio para a flexão do joelho; ❖ A inserção distal do tendão do sartório, grácil e semitendíneo ocorre na superfície anterior medial da tíbia abaixo do côndilo medial, formando a pata de ganso. Algumas das fibras desses três tendões se misturam umas com as outras e com a fáscia profunda da perna. Os três músculos são considerados importantes para a estabilização medial do joelho. Flexores e Rotadores do Joelho Função Muscular no Joelho Flexores e Rotadores do Joelho Função Muscular no Joelho ❖ Embora o principal papel do gastrocnêmio seja de flexão plantar do tornozelo, ele também possui papel na flexão do joelho; ❖ O plantar é um pequeno músculo localizado na região posterior do joelho e possui pouco ou nenhum papel nesta região. O ventre muscular é algumas vezes grande e outras atrofiado, e sua função ainda não é bem conhecida. ❖ O poplíteo é um pequeno mas importante músculo posterior do joelho. Ele é o músculo mais profundo na região, se insere no côndilo femoral e menisco lateral. Durante a atividade muscular, o poplíteo produz rotação da tíbia medialmente no fêmur em uma cadeia aberta ou rotação lateral do fêmur na sustentação do peso da tíbia. Flexores e Rotadores do Joelho Função Muscular no Joelho Flexores e Rotadores do Joelho
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