Biomecânica Aula 3

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14/03/2017
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Biomecânica (Aula 3)
Prof. Me. Mario Tsutsui
Universidade Paulista - UNIP
Biomecânica do Crescimento e 
do Desenvolvimento Ósseo
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Biomecânica
• Tipos de esqueleto
Biomecânica
• Tipos de esqueleto
• Esqueleto Axial: crânio, vertebras, esterno e 
costelas
• Esqueleto apendicular: os ossos que compõem 
os membros do corpo;
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Biomecânica
• Composição e estrutura do tecido ósseo 
Biomecânica
• Composição do tecido ósseo
• Fora as células, as principais substancias de construção do osso são 
carbonato de cálcio, o fosfato de cálcio, o colágeno e a agua.
• As porcentagens relativas desses materiais variam de acordo com a 
idade e a saúde do osso. 
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Biomecânica
• Composição do tecido ósseo
• O carbono de cálcio e o fosfato geralmente constituem 
aproximadamente 60 a 70% do peso seco do osso.
• Estes minerais oferecem ao osso rigidez e são os principais 
determinantes de sua resistência à compressão.
• Outros minerais são o sódio o magnésio e o flúor.
• O colágeno é uma proteína que fornece ao osso sua flexibilidade e 
contribui para resistência à tração.
Biomecânica
• Composição do tecido ósseo
• O teor de agua do osso é de aproximadamente 25 a 30% do peso 
ósseo total.
• Além de contribuir para força óssea, a agua também leva nutrientes 
para este tecido. 
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Biomecânica
• Organização estrutural
• A porcentagem relativa de mineralização óssea varia não apenas com 
a idade do individuo, mas também o osso especifico do corpo.
• Quanto mais poroso o osso for, menor a proporção de fosfato de 
cálcio e de carbonato cálcio, e maior a proporção de tecido não 
mineralizado.
Biomecânica
• Organização estrutural
• O tecido ósseo é classificado em duas categorias, bom base em sua 
porosidade.
• Se a porosidade é baixa, com 5 a 30% do volume do osso ocupado 
por tecido não mineralizado, é chamado de osso cortical.
• Se o tecido possui uma porosidade relativamente alta, de 30 a mais 
de 90% do volume ósseo ocupado por tecido não mineralizado, é 
conhecido como esponjoso ou trabecular.
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Biomecânica
• Organização estrutural
Biomecânica
• Organização estrutural
• Se a porosidade é baixa, com 5 a 30% do volume do osso ocupado 
por tecido não mineralizado, é chamado de osso cortical.
• Se o tecido possui uma porosidade relativamente alta, de 30 a mais 
de 90% do volume ósseo ocupado por tecido não mineralizado, é 
conhecido como esponjoso ou trabecular.
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Biomecânica
• Organização estrutural
• O osso trabecular tem uma estrutura de colmeia com barras 
mineralizadas verticais e horizontais, chamas de trabéculas, que 
formam celas preenchidas com células, medula óssea e gordura.
Biomecânica
• Organização estrutural
• A porosidade afeta diretamente as características mecânicas do 
tecido. Com seu alto teor mineral, o cortical é mais rígido, de forma que 
pode suportar forças maiores, porém, menos deformação se 
comparado ao osso trabecular.
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• Organização estrutural
• Como o trabecular é mais esponjoso ele pode sofrer mais 
deformação antes de fraturar
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• Organização estrutural
• Teste de Comparação de impacto de um Chevrolet Bel Air 1959 e de 
um Chevrolet Malibu 2009
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Katana
Biomecânica
Biomecânica
• Organização estrutural
Mecânica 
Biomecânica
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Biomecânica
• Organização estrutural
• Os corpos dos ossos longos são geralmente compostos por osso 
cortical forte
•Já as vertebras são ossos trabeculares, a característica esponjosa 
contribui para a absorção de impacto. 
Biomecânica
• Crescimento e desenvolvimento ósseo 
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• O crescimento e desenvolvimento ósseo começa no inicio da vida 
fetal, e o osso vivo modifica-se ao longo de toda a vida
Iniciamos a vida com 270 
ossos
E terminamos a vida com 
aproximadamente 206 ossos
Biomecânica
• Crescimento longitudinal
• O crescimento longitudinal ocorre nas epífises, ou laminais epifisiais.
• As epífises são discos cartilaginosos encontrados próximos as 
extremidades dos ossos longos. 
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• Crescimento longitudinal
• Cada epífise produz continuamente novas células ósseas. Durante ou 
logo após a adolescência, a lamina desaparece e osso se funde 
encerrando o crescimento longitudinal.
• Para a maior parte das pessoas as epífises se fecham por volta dos 
18 anos, embora para algumas pessoas ela venha durar até os 25 
anos.
Biomecânica
• Crescimento longitudinal
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• Crescimento em diâmetro
• Os ossos longos crescem em diâmetro durante a maior parte do 
período da via, embora o crescimento seja mais acentuado antes da 
vida adulta.
• A camada interna do periósteo produz camadas concêntricas de 
tecido ósseo novo por cima dos existentes. 
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• Crescimento em diâmetro
Periósteo
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Biomecânica
• Crescimento em diâmetro
• Ao mesmo tempo o osso é reabsorvido por células especificas, em 
um osso saudável, a produção e reabsorção de matriz óssea é 
equilibrada. 
Biomecânica
• Desenvolvimento ósseo adulto
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Biomecânica
• Desenvolvimento ósseo adulto
• Em razão do envelhecimento, existe a perda progressiva de colágeno 
e aumento na fragilidade óssea. Dessa forma os ossos das crianças 
são mais flexíveis. (criança tem anjinho da guarda? Ditado popular)
Biomecânica
• Desenvolvimento ósseo adulto
• Por este motivo as fraturas ósseas em galho verde são mais comuns
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Biomecânica
• Desenvolvimento ósseo adulto
• Por este motivo as fraturas ósseas em galho verde são mais comuns
Biomecânica
• Desenvolvimento ósseo adulto
• Os minerais ósseos normalmente se acumulam ao longo infância e 
adolescência, alcançando um pico por volta dos 25 a 28 anos para as 
mulheres e 30 a 35 anos para os homens. (declínio na natação ocorre 
nesta fase). 
• Os pesquisadores discordam sobre o período em que a densidade 
óssea permanece constante. 
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• Desenvolvimento ósseo adulto
• Entretanto, o sabe –se que se não forem tomados os cuidados com a 
saúde, o declínio pode começar cedo, iniciando-se a partir da segunda 
década de vida
Biomecânica
• Desenvolvimento ósseo adulto
• Em relação a perda de massa óssea, esta afeta mais as mulheres do 
que os homens, aproximadamente 0,5 a 1% da massa óssea é perdida 
a cada ano até a menopausa. Após a menopausa, parece haver 
aumento na taxa de perda, com valores que podem chegar a 6,5% por 
ano relatados nos primeiros 5 a 8 anos.
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• Resposta Óssea ao Estresse
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• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• O estimulo mecânico dinâmico faz com que o osso se deforme ou se 
sobrecarregue, e as cargas maiores produzam níveis maiores de 
sobrecargas. 
• Essas sobrecargas são traduzidas em mudanças no formato e na 
força do osso por intermédio de um processo conhecido como 
remodelagem. 
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Biomecânica
• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• Essas sobrecargas são traduzidas em mudanças no formato e na 
força do osso por intermédio de um processo conhecido como 
remodelagem. 
Biomecânica
• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• A remodelagem envolve a reabsorção do osso mais antigo, danificado 
(por estresse por exemplo) e a formação de um novo osso. 
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• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• Modelagem óssea é o termo dado para formação de um osso novo, 
que não é precedido pela absorção, e é o processo peloqual os ossos 
imaturos crescem
Biomecânica
• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• Lei de Wolff: Quando a sobrecarga sobre o osso excede um dado 
limiar, um novo osso é formado nos locais de sobrecarga.
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• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• O processo de remodelagem é pincipalmente conduzido pelos 
osteocitos que são capazes de perceber estas alterações de 
sobrecarga e lesão, para a construção de um novo osso a partir de 
modelagem ou remodelagem. 
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• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• Em resposta ao movimento de fluidos dentro da matriz do osso, os 
osteocitos disparam a ação dos osteoblastos e osteoclastos, as células 
que respectivamente formam e reabsorvem o osso. 
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• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• Apesar da etnia, e o peso corporal influenciarem na densidade óssea, 
foi demonstrado que fatores como massa muscular, força muscular e a 
realização regular de atividades físicas exercem influencias mais fortes 
sobre a densidade óssea do que estas variáveis. 
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• Resposta Óssea ao Estresse
• Modelagem e remodelagem ósseas
• Caso real!!!!
• A mabealidade do osso é exemplificado de modo notável pelo caso 
de uma criança que nasceu sem a tíbia, o principal osso de suporte da 
perna. Após a criança ter passado um tempo andando e realizando 
fisioterapia, os exames radiográficos revelaram que havia ocorrido uma 
modelagem da fíbula, de modo que ela não poderia ser distinguida da 
tíbia da outra perna!!!! 
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Biomecânica
• Hipertrofia óssea
Biomecânica
• Hipertrofia óssea
• Embora casos de mudanças completas no formato e no tamanho do 
osso não sejam comuns, existem muitos exemplos de modelagem 
óssea, ou hipertrofia óssea, em resposta à atividade física regular. 
• Pessoas ativas tendem a possuir maior densidade óssea se 
comparados a sedentários de mesma idade e gênero.
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Biomecânica
• Hipertrofia óssea
• Além disso, os resultados de estudos indicam que as ocupações e os 
esportes que sobrecarregam particularmente um determinado membro 
ou região do corpo produzem hipertrofia óssea acentuada na área 
sobrecarregada.
• por exemplo, jogadores profissionais e tênis apresentam não apenas 
hipertrofia muscular no braço do tênis, mas também óssea daquele 
braço. 
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• Hipertrofia óssea
• por exemplo, jogadores profissionais e tênis apresentam não apenas 
hipertrofia muscular no braço do tênis, mas também óssea daquele 
braço. 
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• Hipertrofia óssea
• por exemplo, jogadores profissionais e tênis apresentam não apenas 
hipertrofia muscular no braço do tênis, mas também óssea daquele 
braço. 
Biomecânica
• Hipertrofia óssea
• Outra, atletas que possuem atividades de impactos possuem maior 
densidade óssea, atletas de basquete e voleibol por exemplo, 
apresentam maior densidade do que nadadores.
• Em alguns casos, nadadores de competição, que passam muito 
tempo na agua, onde a força de flutuação se opõe à da gravidade 
podem apresentar densidades ósseas menores do que pessoas 
sedentárias. 
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Biomecânica
• Atrofia Óssea 
Biomecânica
• Atrofia Óssea
• Quando ocorre a atrofia óssea, a quantidade de cálcio contida no 
osso diminui, assim como o peso e a resistência do osso.
• Quatro a seis semanas de repouso na cama podem resultar em 
decréscimos significativos na densidade mineral óssea que não são 
revertidos completamente após seis meses de atividade normal de 
sustentação de peso. 
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Biomecânica
• Atrofia Óssea
• Quando ocorre a atrofia óssea, a quantidade de cálcio contida no 
osso diminui, assim como o peso e a resistência do osso.
• Quatro a seis semanas de repouso na cama podem resultar em 
decréscimos significativos na densidade mineral óssea que não são 
revertidos completamente após seis meses de atividade normal de 
sustentação de peso. 
Biomecânica
• Atrofia Óssea
• Após 1 mês no espaço, os astronautas perdem de 1 a 3% da massa 
óssea, ou aproximadamente tanta massa óssea quanto uma 
mulher na pos-menopausa perde em 1 ano!
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• Atrofia Óssea
• Uma pesquisa recente mostra que o exercício resistido, combinado 
com vibração corporal total, pode ser uma contramedida eficiente na 
prevenção da atrofia total, pode ser eficiente na prevenção da atrofia 
muscular e da perda óssea durante o voo espacial. 
Biomecânica
• Osteoporose na pos-menopausa
•
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• Osteoporose na pos-menopausa
• Os fatores de risco incluem:
• Ser mulher branca ou asiática
• idade avançada
• baixa estatura
• histórico familiar de osteoporose 
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• Osteoporose na pos-menopausa
• Locais de fraturas mais comuns:
• Radio
• Ulna 
• Cabeça femoral
• Coluna vertebral
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• Osteoporose na pos-menopausa
• “Corcunda”
• Fraturas por esmagamento das vertebras resultantes de esforços 
compressivos gerados pela sustentação do peso durante atividades da 
vida diária frequentemente causam fraturas nas vertebras e redução 
da altura corporal.
• Como a maior parte do peso corporal esta anterior à coluna vertebral, 
as fraturas resultantes frequentemente deixam as vertebras com 
formato de “cunha” acentuando a cifose torácica. 
Biomecânica
• Tríade da mulher atleta
• Pais, treinadores e médicos precisam estar atentos aos sinais de 
sintomas!
• Distúrbios alimentares (falta de apetite)
• Amenorreia (falta de menstruação em mulheres férteis) 
• Osteoporose
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• Tríade da mulher atleta
• A relação entre o distúrbio alimentar e a amenorreia parece estar 
relacionado com a diminuição da secreção hipotalâmica de hormônio 
liberador de gonadotrofina, que por sua vez, diminui a secreção de 
hormônio luteinizante e de hormônio foliculoestimulante, com a 
diminuição subsequente da estimulação dos ovários. 
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• Tríade da mulher atleta
• Por sua vez, a relação entre a interrupção das menstruações e a 
osteoporose é a deficiência de estrogênio, que aumenta a reabsorção 
óssea, pré dispondo assim a osteopenia e osteoporose.
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• Tríade da mulher atleta
• E isto é muito preocupante pois até 50% da mineralização óssea e 
carca de 15% da altura adulta são estabelecidos normalmente durante 
os anos de adolescência. 
• Além disto, a perda óssea que ocorre pode ser irreversível e as 
fraturas osteoporóticas em cunha podem comprometer a postura por 
toda a vida. 
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• Lesões ósseas mais comuns
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• Lesões ósseas mais comuns
• As fraturas são classificadas como:
• Simples: quando as extremidades do osso permanecem dentro dos 
tecidos ósseos circundantes.
• Compostas: quando uma ou mais pontas ósseas projetam-se para 
fora da pele.
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• Lesões ósseas mais comuns
• As fraturas:
• Avulsão: são causadas por força de tração em que um tendão ou 
ligamento arranca uma pequena lâmina de tecido ósseo do restante do 
osso
• Fratura em galho verde: é uma fratura incompleta, e que a quebra 
ocorre na superfície convexa do encurvamento do osso.
• Fratura em fissura: envolve uma quebra longitudinal completa
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• Lesões ósseas mais comuns
• As fraturas:
• Fratura cominutiva: é completa e fragmenta o osso
• Fratura transversal: é completa, e a quebra ocorre em um ângulo reto 
ao eixo do osso
• Fratura obliqua: ocorre em um ângulo diferente do ângulo reto ao eixo 
do osso
• Fratura espiral: é geralmente completa, e causada por força de torção
Biomecânica
• Lesõesósseas mais comuns
• Fratura por estresse: também conhecida como fratura por fadiga, são 
resultado de forças de baixa magnitude aplicadas de modo repetitivo. 
• O osso responde às microlesões remodelando: primeiramente, os 
osteoclastos reabsorvem o tecido danificado; então os osteobastos 
depositam osso novo nesse local. 
• quando não há tempo para que este processo de reparo seja 
completado antes que uma microlesão adicional ocorra, esta 
progressão pode evoluir por uma fratura por estresse. (acontece em 
corredor que era sedentário, muito comum)
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• Lesões epífises
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• Lesões epífises
• Cerca de 10% das lesões esqueléticas agudas em crianças e 
adolescentes afetam a epífise. 
• As epífises dos ossos longos são chamadas de epífises de pressão, e 
as apófises são chamadas de epífises de tração, em referencia a este 
estimulo fisiológico presente. 
• As fraturas nestas epífises podem prejudicar o crescimento.