Biomecanica do Joelho.pdf

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MFT 0103
Complexo Articular
Joelho
Cinesiologia e Biomecânica
2
Bibliografia Básica
ƒ NORKIN,C.C.; LEVANGIE,P.K. Articulações estrutura e função : uma
abordagem prática e abrangente. 2a. ed. Ed. Revinter, SP, 2001.
ƒ KAPANDJI, I.A. Fisiologia Articular. Volume 1, 2, 3. Ed. Manole, São Paulo, 1990
ƒ SMITH, L.K.; WEISS, E.L.; LEHMKUHL, L.D. Cinesiologia Clínica de Brunnstrom. 5a
ed. Ed. Manole, São Paulo, 1997.
ƒ HOPPENFELD, S. Propedêutica Ortopédica. Editora Atheneu, 1997.
ƒ NEUMANN, D.A. Kinesiology of the Musculoskeletal System. Foundations for
Physical Rehabilitation. Editora Mosby, 2002.
ƒ HALL, S. Biomecânica Básica. Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 2000.
(Princípios da Mecânica e Introdução à Biomecânica)
COMPLEXO ARTICULAR - JOELHO
OSSOS
ƒFêmur
ƒTíbia
ƒPatela
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Complexo do Joelho
Composto por 2 articulações
distintas envoltas por uma
única cápsula articular:
ƒ Articulação Tibiofemoral
ƒ Articulação Patelofemoral
Tibio Femoral Patelo Femoral
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Superfície Articular Femoral
ƒ Formada pelos côndilos lateral e medial
ƒ Convexos no plano frontal
ƒ Côndilo medial mais estreito e proeminente que o lateral
ƒ Eixo AP dos côndilos não são paralelos, e sim divergentes para trás (medial
+ que lateral)
Superfície Articular Femoral
ƒ Os côndilos não ficam abaixo da cabeça do
fêmur devido a inclinação da diáfise
ƒ O côndilo lateral é mais alinhado que o medial
ƒ Apesar das diferenças, a superfície distal do
fêmur é horizontal.
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Superfície Articular Femoral
ƒ Sulco ou fossa inter-condilar
ƒ Anteriormente se unem para formar a superfície intercondilar ou
troclear.
Superfície Articular Tibial
ƒ Superfície superior dos
côndilos tibiais = platôs;
ƒ Platô tibial medial 50% > que
lateral;
ƒ Platô medial discretamente
côncavo, platô lateral
discretamente convexo.
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Superfície Articular Tibial
ƒ Platôs separados por eminências inter-condilares formadas
pelos tubérculos medial e lateral
ƒ Esses tubérculos se alojam na fossa inter - condilar durante a
extensão
ƒ Função da tíbia = transferir o peso do joelho para o tornozelo
Incongruência entre os côndilos femorais e
os platôs tibiais
Como aumentar a
congruência articular?
MENISCOS
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Estabilidade
ƒ Não é dada por congruência óssea;
ƒ Obtida pela ação dos músculos, ligamentos, cápsula,
meniscos e peso corporal.
MENISCOS
São discos articulares cartilaginosos assimétricos
ƒ Menisco medial – semicírculo
ƒ Menisco lateral - quase um anel
8
CitrOen
9
MENISCOS
ƒ Em forma de cunha
ƒ Formam concavidade para assentar os côndilos femorais
ƒ Fixos na região intercondilar da T pelos seus cornos A e P
ƒ Cornos anteriores estão ligados pelo ligamento transverso
Menisco Medial
ƒ Fixado ao LCM, LCA e cápsula adjacente
ƒ Menos móvel que o Menisco Lateral
ƒ Muito mais lesado que o Menisco Lateral.
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Menisco Lateral
ƒ Fixado ao LCP, Poplíteo (via cápsula) e aos ligamentos
Menisco-femoral posteriores
ƒ Conexões consideradas frouxas permitindo ao Menisco
Lateral certa mobilidade
ƒ O tendão do músculo poplíteo passa entre o LCL e a
borda externa do Menisco Lateral.
Vascularização dos Meniscos
Somente na periferia por capilares da cápsula articular
e membrana sinovial.
Borda interna avascular.
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Meniscos - Funções
ƒ Diminui o stress compressivo na
articulação Tibio-femoral
ƒ Estabilizar a articulação durante o
movimento, diminuindo a fricção e
guiando a artrocinemática do joelho
ƒ diminui pressão (F / A) na cartilagem
ƒ Suporta cerca de 50% da carga total
imposta aos joelhos.
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Meniscos
ƒ Devem permanecer abaixo dos côndilos femorais;
ƒ A incapacidade dos meniscos em sofrer distorção na
direção apropriada pode resultar em limitação do mov.
articular .
Articulação Tibiofemoral
ƒ Fêmur distal + Tíbia
proximal
ƒ Articulação condiliana
ƒ 2 graus de liberdade de
movimento;
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Artrocinemática
ƒ Liberdade de movimento:
1) Flexão e extensão
Plano sagital - eixo latero-lateral;
2) Rotações medial e lateral (**)
Plano transverso - eixo longitudinal.
(**) Joelho deve estar parcialmente flexionado ou hiperextendido
Rotação Medial e Lateral
ƒ Joelho deve estar parcialmente flexionado ou hiperextendido;
ƒ Ocorre um pivô entre os meniscos e as superfícies articulares da
tíbia e fêmur;
ƒ Meniscos sofrem distorção na direção do movimento do côndilo
femoral correspondente.
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Rotação Medial e Lateral
> Flexão do joelho > Rotação no plano transverso
ƒ 90° flexão = 40 – 50° de rotação total;
ƒ Rotação Lateral > Rotação Medial (2:1);
ƒ Em extensão a rotação = 0°;
ƒ Rotação é bloqueada pela tensão passiva dos
ligamentos e pelo aumento da congruência articular.
Amplitude de Movimento (ADM)
ƒ Flexão = 130 – 140° ƒ Extensão = - 5 a -10° (normal)
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Artrocinemática
ƒ FÊMUR � Superfície articular grande
ƒ TIBIA � Superfície articular pequena
Se os côndilos femorais pudessem rolar posterior nos platôs
tibiais, o fêmur escorregaria para trás da tíbia antes de
atingir grande flexão.
Eixo de Rotação
ƒ A migração altera o comprimento do
braço de momento dos músculos
flexores e extensores;
ƒ Isso explica a variação no torque de
esforço máximo ao longo da ADM.
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ƒ A tíbia faz rotação lateral (RL) sobre o fêmur fixo nos últimos 30°
da extensão, para destravar a Tíbia faz rotação Medial.
ƒ Acontece tanto em CCA quanto CCF
ƒ Rotação esta conhecida como automática por não ser voluntária.
ƒ Rotação que leva a uma posição de estabilidade.
Mecanismo de Travamento ou Parafuso
Mecanismo de Travamento ou Parafuso
Ocorre devido:
ƒ Ao côndilo lateral menor terminar
seu movimento antes do medial
maior ocorrendo uma rotação
lateral da tíbia sobre fêmur +
evidente nos 5° finais de extensão.
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Flexão Ativa
ƒ Para iniciar a flexão o Joelho tem que ser destravado
ƒ Esta ação é executada pelo poplíteo que roda lateral o
fêmur na flexão fêmur – tíbia ou roda medial a tíbia na
flexão tíbia – fêmur.
Extensão Ativa
A tíbia rola e desliza
anteriormente nos côndilos
Os meniscos são tracionados
anteriormente pela contração
do quadríceps.
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Papel do Quadríceps
ƒ Direcionar o rolamento dos côndilos,
ƒ Estabilizar os meniscos (protegê-los contra o
cisalhamento causado pelo deslizamento do
fêmur).
Superfície Intercondilar
ƒ Se articula com a superfície posterior da patela, formando a
articulação patelo femoral (femuro patelar)
ƒ Côncava latero-lateral e discretamente convexa de anterior
para posterior
ƒ Superfície patelar externa mais
alta, interna mais rasa
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Superfície Articular Patelar
ƒ Osso em forma triangular encaixado no
tendão do quadríceps;
ƒ Maior osso sesamóide do corpo;
ƒ Apresenta uma base curva superior e um
ápice inferior;
ƒ Na posição em pé, o ápice da patela está
nivelado com a superfície proximal da
articulação tíbio -femoral
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Patela
ƒ Ligamento patelar fixado entre o ápice da patela e a tuberosidade tibial;
ƒ Crista vertical divide a superfície posterior formando as facetas medial
e lateral;
ƒ Faceta lateral maior e discretamente côncava articula com a faceta
lateral da cavidade troclear do fêmur.
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Articulação Patelo Femoral
Estabilidade
ƒ Quadríceps;
ƒ Superfícies articulares;
ƒ Fibras dos retináculos.
Durante a flexão tíbia - fêmur a patela desliza contra o fêmur,
durante a flexão fêmur - tíbia o fêmur desliza sobre a patela.
Articulação Patelo Femoral - Cinemática
Através de estudos em cadáveres foi possível afirmar:
ƒ Em 135° flexão a porção lateral da faceta lateral da patela está em contato
com o fêmur próximo ao pólo superior, a patela repousa na tróclea.
ƒ Em 90° flexão a região de contato da patelamigra inferiormente
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Articulação Patelo Femoral - Cinemática
ƒ Entre 60° – 90° ocorre o maior contato entre patela e fêmur (= 30%
da superfície articular da patela), com isso a pressão articular (F/A)
pode aumentar significativamente dentro da articulação.
ƒ Em 20° de flexão o contato ocorre no pólo inferior.
ƒ Em total extensão a patela repousa completamente na superfície
intercondilar contra o coxim de gordura suprapatelar.
Nesta posição com o quadríceps relaxado a patela pode ser movida
livremente pela cavidade intercondilar.
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 Aumento das Forças de Compressão
ƒ Aumento da flexão, levam ao aumento de forças compressivas
ƒ Aumento na demanda de força do músculo quadríceps
ƒ Podem atingir:
3,3 x PC = Subir escadas
7,8 PC = Agachamento
Agachamento
Diminuição do ângulo entre as forças aumenta a magnitude do
vetor resultante direcionado entre a patela e o fêmur.
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Dentro da Articulação Fêmuro Patelar
ƒ Cada estrutura sozinha exerce a função de puxar a patela medial ou
lateralmente.
ƒ Essas forças se equilibram para a patela deslizar com o mínimo de
stress sobre a articulação.
ƒ Se houver desequilíbrio entre as forças a patela pode não deslizar
suavemente ou até deslocar.
ƒ O aumento do stress pelo funcionamento anormal da articulação pode
levar a: Artrite, Condromalácea, Luxação patelar, Síndrome fêmuro
patelar.
Forças orientando a Patela
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Disfunção Fêmuro - Patelar
Ângulo Q
Formado entre:
ƒ linha que representa a
resultante da força de tração
do quadríceps, feita pela união
entre EIAS e o ponto médio da
patela
ƒ linha unindo tuberosidade da
tíbia com o ponto médio da
patela.
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Ângulo Q
Diferença entre os sexos:
ƒ Mulheres 15,8°
ƒ Homens: 11,2°
Ângulo Q > 15° = freqüentemente
contribui para condromalácea,
dor femuro patelar, e luxação
patelar.
Ligamentos
ƒ Responsáveis pela estabilidade articular.
Eles resistem ou controlam:
ƒ Excessiva extensão de joelho;
ƒ Estresse em valgo ou varo;
ƒ Deslocamento anterior ou posterior da tíbia abaixo do fêmur;
ƒ Rotação medial ou lateral da tíbia abaixo do fêmur;
ƒ Combinações de deslocamentos em AP e rotações da tíbia.
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Ligamentos Colaterais
ƒ Ligamento Colateral Medial (LCM)
ƒ Ligamento Colateral lateral (LCL)
Principal função é a de limitar movimentos excessivos no plano frontal;
Resistem a extremas rotações medial e lateral quando o J está em flexão;
Estão tensos na extensão total do joelho, logo resistem a hiperextensão.
LCM - Fixações
ƒ Epicôndilo femoral medial e tíbia medial proximal com direção
discretamente oblíqua de posterior para anterior.
ƒ Algumas fibras deste lig. se confundem com a cápsula, fibras do
retináculo medial e outras se fixam no menisco medial (MM).
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LCM
Resiste:
ƒ Ao estresse em valgo ou stress em abdução;
ƒ Rotação lateral da tíbia;
ƒ Auxilia a limitar o deslocamento anterior da tíbia( LCA ausente).
LCL
ƒ Fixado no epicôndilo femoral
lateral e cabeça da fíbula.
ƒ Desce com orientação posterior
para a região posterior da cabeça
da fíbula.
ƒ Se mistura com o tendão do
músculo bíceps da coxa.
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LCL
Resiste:
ƒ Ao estresse em varo ou stress em adução;
ƒ Limita rotação lateral da tíbia (+ ativo em 35° de flexão
em conjunto com cápsula póstero - lateral);
• À combinação de rotação lateral + deslocamento
posterior da tíbia (ajudado pelo tendão do poplíteo).
Ligamentos Cruzados
9Intra-capsulares e extra sinovial
9Suprimento sanguíneo proveniente de pequenos vasos
da membrana sinovial e tecidos moles adjacentes;
São nomeados de acordo com suas fixações na tíbia!!!
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Ligamentos Cruzados
ƒ Gera maior resistência às forças de cisalhamento AP entre F e T;
ƒ Atuando juntos resistem a todos os movimentos extremos do J;
ƒ Não se recuperam sozinhos, logo uma cirurgia se faz necessário;
ƒ Lesão gera instabilidade importante J;
ƒ São grossos e fortes
É quase impossível estabilizar efetivamente o
joelho unicamente com forças musculares ativas
quando na presença de um rompimento substancial
dos mecanismos de contenção passivos.
(NORKIN E LEVANGIE, 2001)
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Ligamento Cruzado Anterior (LCA)
Anatomia
ƒ Sai da região anterior – medial da tíbia em direção superior
posteriormente para se fixar na região medial posterior do
côndilo lateral do fêmur.
ƒ As fibras de colágeno do LCA giram umas sobre as outras
formando um espiral, ou feixe.
ƒ Auxilia a estabilizar a extensão do joelho.
LCA
Diante disso.....
O QUE ELE FAZ?
QUAIS MOVIMENTOS LIMITA?
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LCA
ƒ Ligamento + lesado;
ƒ Pode ocorrer associada a lesões de outras estruturas, como
LCM e Menisco Medial;
ƒ LCA gera 85% de resistência total passiva à translação
anterior da tíbia.
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Mecanismos de Lesão - LCA
J em flexão + tíbia rodada em qualquer direção
Pé fixo no solo + F sofre rotação lateral e /ou translação posterior
+ Força em valgo
Estiramento em alta velocidade com o ligamento sob tensão.
Hiper extensão excessiva com o pé fixo no solo
Lesão Clássica -
Futebol
Stress em valgo realizado
com o pé fixo ao solo
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Ligamento Cruzado Posterior (LCP)
Anatomia
Sai da região intercondilar posterior da
tíbia em direção anterior para a região
lateral do côndilo femoral medial.
LCP
O LCP gera 95% de resistência total passiva durante a
translação posterior da tíbia.
50% das lesões de LCP estão associadas à lesão em outras
estruturas, sendo as + freqüentes LCA e cápsula posterior.
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LCP
Limita a quantidade de translação anterior do fêmur sobre uma
tíbia fixa como, por exemplo, em atividades como agachamento
ou aterrissagem de um salto com o J parcialmente flexionado.
Mecanismos de Lesão - LCP
ƒ Cair em cima do Joelho flexionado;
ƒ Trauma pré – tibial (painel do carro);
ƒ Hiperextensão severa.
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Enxertos
Auto - Enxertos:
ƒ Patelar;
ƒ Quadricipital;
ƒ Semitendínio e grácil.
Alo – Enxertos:
ƒ Artificiais.
Observaram:
ƒ Medida de secção transversa;
ƒ Ensaios biomecânicos de tração
até a ruptura.
Determinaram as seguintes propriedades
biomecânicas:
ƒ Resistência máxima;
ƒ Coeficiente de rigidez;
ƒ Elasticidade;
ƒ Alongamento máximo.
(Camanho, 2003)
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Cápsula Articular
Abrange as 2 articulações do joelho.
Fixação:
ƒ Proximal: Começa acima dos côndilos femoral
ƒ Distal: margens do platô tibial
A cápsula recebe reforço dos músculos, ligamentos e
fáscia.
Cápsula Articular
Função
ƒ Estabilidade articular
ƒ Restrição de movimentos 
ƒ Manter a integridade articular e função normal.
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Expansão do tendão do
semimembranoso
Tendões da pata de ganso (sartório,
grácil e semitentíneo)
LCM
Fibras do retináculo patelar
medial
Medial
Tendão do poplíteoLigamento poplíteo arqueado
LCL
Posterior – Lateral
Poplíteo
Gastrocnêmio
 “Isquiotibiais”
Ligamento poplíteo oblíquo
Ligamento poplíteo arqueado
Posterior
Bíceps da coxa
Tendão do poplíteo
Gastrocnêmio - cabeça lateral
Ligamento colateral lateral
Fibras do retináculo patelar
lateral
Lateral
QuadrícepsLigamento patelar
Fibras do retináculo patelar
Anterior
Reforço Mio- TendíneoTecido Conectivo de
Reforço
Região da
cápsula
Membrana Sinovial e Estruturas Associadas
A membrana sinovial está aderida à parede interna da
cápsula articular .
Exceto posterior – a membrana se invagina anteriormente
seguindo o contorno do sulco intercondilar.
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Bursas
ƒ Algumas bursas são extensões da membrana sinovial,
outras são formadas externamente à cápsula.
ƒ Existem cerca de 14 bursas localizadas em regiões de
alta fricção durante o movimento (entre 2 estruturas).
ƒ Atividades com forças excessivas ou repetitivas
freqüentemente desencadeiam inflamação da bursa
BURSITE.
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CoxinsAdiposos
ƒ São frequentemente associados à bursas em volta do J.
ƒ Gordura e líquido sinovial X a fricção entre as estruturas
ƒ No joelho, o maior coxim adiposo está associado às bursas
suprapatelar e infrapatelar.
Diagnóstico da Lesão
ƒ Testes Clínicos
ƒ Artrometria – KT 1000
ƒ Diagnóstico por Imagens
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Testes Clínicos
Artrometria – KT 1000
ƒ Utilizado para observar a quantidade de laxidão ligamentar;
ƒ Objetiva medir o deslocamento da T em relação ao F;
ƒ As medidas podem indicar se a reconstrução ligamentar foi
satisfatória
ƒ O paciente tem que estar relaxado, J em 20-30° de flexão para a
patela estar encaixada na tróclea, mantém o MI sem rotação
ƒ Principal parâmetro é a comparação entre membro são e
membro lesado (Cannon, 2002)
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A diferença da anteriorização da tíbia em relação ao fêmur a 20
libras, entre os 2 Joelhos, é classificada por:
ƒ 0 - 2mm: normal
ƒ 2 - 3mm: dúbio
ƒ > 3mm: patológico
Dale et al (1992)
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Diagnóstico por Imagens
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MÚSCULOS
Extensores:
Quadríceps coxa (QUA):
ƒ Reto coxa � produz 20% do torque
ƒ Vasto lateral
ƒ Vasto intermédio
ƒ Vasto medial � produzem 80% do torque extensor
Se unem em tendão comum – tendão do quadríceps – Lig. Patelar
MÚSCULOS
Mecanismo Extensor = QUA, tendão, patela e lig. patelar:
ƒ Estabiliza e protege o Joelho (ação isométrica);
ƒ Absorção de choque, desacelera a flexão (excêntrica), controla
o abaixamento do centro de massa;
ƒ Acelera a T ou F rumo a extensão (concêntrica), controla a
elevação do centro de massa.
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A patela (polia anatômica) aumenta o braço mecânico do quadríceps
por aumentar a distância do tendão do QUA e ligamento patelar
em relação ao eixo da articulação do Joelho.
ƒ Aumento do torque potente do QUA.
Torque e x Torque i (extensor)
 � �
Fe x BAe F QUA x BAi
Vamos entender....
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Extensão Tíbia - Fêmur
ƒ BMe aumenta de 90° - 0° flexão
Extensão Fêmur - Tíbia
ƒ BMe do tronco diminui de 90° - 0° de flexão.
47
O pico de torque extensor ocorre entre 45° e 60° de
flexão
48
Reto da Coxa
ƒ Eficácia depende da posição do Quadril
ƒ Distancia entre as fixações
ƒ Extensão quadril (glúteos) + Extensão Joelho (quadríceps = Potência Máx)
MÚSCULOS FLEXORES
ƒ Semimembranoso
ƒ Semitendinoso
ƒ Bíceps coxa
ƒ Sartório (Q e J)
ƒ Grácil (Q e J)
ƒ Poplíteo
ƒ Gastrocnemio.
MÚSCULOS ROTADORES
ƒ Semimembranoso (RM)
ƒ Semitendinoso (RM)
ƒ Bíceps coxa (RL)
ƒ Sartório (RM)
ƒ Grácil (RM)
ƒ Poplíteo (RL do F em CCF,
RM da T em CCA)
49
Os IQT são bi-articulares (- cabeça curta do
bíceps):
ƒ potentes extensores do Q;
ƒ Flexores do J
Os semis (IQT mediais)
ƒ Rotação medial
Bíceps da coxa
ƒ Rotação lateral
Em extensão não existe Rotação, o J está travado.
Produção de Torque máximo dos músculos
Flexores / Rotadores
50
Alinhamento Normal do Joelho - Plano
Frontal
VALGO FISIOLÓGICO
ƒ Fêmur proximal apresenta 125° de inclinação
ƒ Devido ao eixo anatômico do fêmur – oblíquo
ƒ Dirigido inferior e medialmente de proximal
para distal
ƒ Superfície articular da tíbia é horizontal
ƒ Formação de ângulo medial à articulação de
185° a 190°.
Eixo Mecânico do Membro Inferior
ƒ Linha do peso corporal
ƒ Cruza: centro da cabeça do fêmur, centro do joelho (entre os
tubérculos intercondilares) e centro da cabeça do Tálus.
ƒ A FRS segue o eixo mecânico e não o anatômico
ƒ Peso corporal igualmente distribuído entre os côndilos medial e
lateral em bipedestação
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Desvios de Alinhamento
Podem ser causados por alteração no ângulo tíbio femoral.
ƒ Genu Valgum (knock knee)
 Ângulo lateral menor que 170°
ƒ Genu Varo (bow-leg)
 Ângulo lateral acima de 180°
52
Genu Varo
ƒ leve - aumenta a compressão sobre o menisco medial em 25%
ƒ 5 ° de varo - aumenta as forças em 50%.
Genu Valgo
ƒ Aumento de força compressiva no côndilo lateral
ƒ Aumenta o estresse de estiramento sobre as estruturas mediais
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Quem tem VALGO não
cavalga
Estabilidade A-P
É � se o J está em discreta flexão (1) ou
hiperextensão (2).
(1): A força peso passa atrás do eixo de
Flexão-Extensão do Joelho levando
ao aumento da flexão se o quadríceps
não intervir.
(2): Tende a aumentar a hiperextensão
sendo limitada pela cápsula posterior,
permanecendo em pé sem usar o
Quadríceps.
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Hiperextensão
Aumento da Força (f) leva ao aumenta do
componente h
Quanto > o recurvatum + distensão > recurvatum
Agem para evitá-la:
ƒ Ligamentos colaterais
ƒ Cápsula posterior
ƒ Ligamento poplíteo oblíquo
ƒ Músculos flexores do joelho
ƒ LCA
ƒ LCP
Prótese
55
Derrame Articular
P.O.
56
Órteses