Resumo de Biomecânica

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Cinesiologia: É o estudo/ área da ciência que estuda os movimentos de qualquer animal ou objeto. Pode ser Descritiva (Qualitativa – Eixos/Planos) ou Quantitativa (medidas).
Planos
Frontal: divide Anterior/Posterior 
Sagital: divide Direita/Esquerda
Horizontal: divide Superior/Inferior
Eixos
AnteroPosterior: Perpendicular ao plano Frontal = Abdução e Adução
Laterolateral: Perpendicular ao plano Sagital = Flexão e Extensão
Longitudinal: Perpendicular ao plano Horizontal = Rotações 
 
Biomecânica: 
Ciência que investiga o movimento, sob aspectos mecânicos, suas causas e efeitos nos organismos vivos. (Donskoi,1960)
Estudo das forças agindo sobre e dentro da estrutura biológica e os efeitos produzidos por tais forças. 9Hay, 1973)
Estudo do movimento Humano (Winter, 1979), segundo os fundamentos da física (Complemento do Professor).
Objetivos da Biomecânica:
Entendimento de como o sistema locomotor opera
Otimização da performance: Esportiva e Patológica
Redução de lesões: prevenção e reabiitação.
Mecânica: é o estudo da descrição e explicação do movimentos de corpos. 
Objeto de estudo:
O estado do movimento
A descrição do movimento
A causa do movimento
Conseqüência do movimento
Causa do movimento: Força é uma interação entre dois ou mais corpos que causa deformação ou deslocamento
Força Concêntrica: Vence a resistência = Potencia
Força Excêntrica: Não vence a resistência, cede o movimento a uma força externa = Velocidade. / Unidade Motora são maiores recutradas = + Força! 
Áreas da Mecânica aplicada a Biomecânica:
Mecânica dos corpos rígidos
Estática = Posturas com quase nenhum movimento
Dinâmica
Cinemática = SEM FORÇA! Descrição quantitativa do movimento, sem s preocupar com as forças atuantes.
Cinética = COM FORÇA! Descrição e quantificação das forças atuantes no corpo e suas conseqüências.
Mecânica dos corpos deformáveis
Mecânica dos fluídos (não envolve na diciplina)
Força de reação do solo (FRS): é a força de reação do solo sobre a força atuante do corpo humano no solo.
Prevenção de Quedas em Idosos:
Quando permanecemos parados, não permanecemos sem movimentos – nós ocilamos
A postura acompanha o movimento como uma sombra
Cinemática: O movimento de um corpo é descrito a partir da posição do corpo em função do tempo relativo à uma origem ou quadro de referência.
Artrocinemática: Movimentos acessório da articulação
Movimentos de Rolamento- Novo ponto de surpefície encontra novos pontos de outra superfície. 
Movimento de deslizamento – Mesmo ponto de 1 surpefície encontra novos pontos de outra superfície.
 Movimento de Giro
Movimentos de Tração – Quando existe separação de surpefície.
Movimentos de Compressão – Quando aproxima uma surpefície da outra.
Osteocinemática: Movimento angulares (planos e eixos) 
Regra do Convexo: Quando a surpefície convexa se movimenta o seu movimento de rolamento é no mesmo sentido do movimento osteocinemático, porém o deslizamento ocorre no sentido oposto. 
Regra do Côncavo: Toda vez que a surpefície côncava se movimenta, o seu deslizamento e seu rolamento ocorre no mesmo sentido do movimento osteocinemático (angular).
Regra Côncavo – Convexo: 
Cabeça do Fêmur: Convexo
Côndilo Femoral: Convexo 
Cabeça do Radio: Côncavo
Platô da tíbia: Côncavo
Acetábulo: Côncavo
Cavidade Glenoidóide:Côncavo 
Distância: é uma medida ao longo da trajetória do movimento. É uma grandeza escalar.
Deslocamento: é a mudança de posição de um corpo no espaço. É uma grandeza vetorial.
Tanto a distância como o deslocamento podem ser grandezas lineares(translação) ou angulares (rotação).
Velocidade: A taxa de variação da posição de um corpo.
Leis de Newton
 Todo corpo permanece em repouso ou em movimento uniforme a menos que seja obrigado a mudá-lo por forças aplicadas sobre ele. 
A mudança do movimento é proporcional à força motriz impressa e se faz segundo a linha reta pela qual se imprime essa força.
F=m.a
A uma ação sempre se opõe uma reação igual, ou seja, as ações de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e se dirigem a partes contrárias.
Movimento de força no Corpo Humano: 
O movimento humano é gerado pela produção de força por músculos que se inserem em ossos articulados por juntas, constituindo alavancas, produzindo momentos de força. 
T= F. Dt 
Isocinético: Torques em todo arco de movimento.
Terceira Classe: Sistema mais encontrado no corpo humano, nesse sistema o braço de força é menor que o braço de resistência. 
Vantagem Mecânica: A eficiência de uma alavanca na produção de força é caracterizada pela sua vantagem mecânica. 
VM = Braço de momento da força / Braço de momento da resistência 
OBS: A maioria dos sistemas de alavancas no corpo humano possuem vantagem mecânica menor que 1. 
Condições de Equilíbrio: Um corpo está em equilíbrio se as somatórias das forças e momentos sobre elas são nulas (da 2ª lei de Newton).
Elasticidade: Resistência a aceleração ou ao rompimento do equilíbrio.
Equilíbrio: Capacidade invididual para controlar a elasticidade.
Centro de Massa (CM): É um ponto em torno do qual a massa do corpo está igualmente distribuída em todas as direções.
Centro de Gravidade (CG): É um ponto em torno do qual o peso do corpo está igualmente distribuído em todas as direções. 
Princípios do Grau de Estabilidade:
Aumento da massa corporal
Aumento do atrito entre o corpo e a superfície de contato.
Aumento da base de apoio na direção da força externa
Posicionamento vertical do CG tão baixo possível
Posicionamento do CG longe da borá da base de apoio.
Cartilagem
Camada Interna é vascularizada
Camada Externa é pouco vascularizada
Cápsula que envolve os dois ossos
Sinocrócitos: Lubricina = deslizas mais
Hiarulonato (amortece) : Presente na membrana sinovial (membrana interna) e Presente no líquido sinovial.
Características:
1-5 mm de espessura (diminui) a idade
Deformável
Avascular, aneural e de baixa taxa metabólica
Funções:
Transferir forças as peças ósseas
Distribuir as forças nas articulações
Reduzir atrito e minimizar irregularidade
ASPECTOS HISTOLÓGICOS
_Colágeno (10 a 30%) - alta resistência a tração e ineficiente
quando comprimido.
_Proteoglicanos (3 a 10%) - Glicoproteínas formada de subunidades de dissacarídeos unidos por um núcleo protéico. Apresentam alta resistência à compressão. E estão extremamente comprimidos pela teia de colágeno.
_Água (60 a 87%)
_Células (5%)
_Condrócitos:Variam de tamanho, formato e densidade em função da localização. Responsáveis pela síntese e degradação da matriz (Proteoglicanos e Colágeno).
Superficial: Menor Camada – 10 a 20%; mais fina; paralelas a superfície, deslizamento
Medial: 40 a 60%; fibras aleatórias; protege a cartilagem contra a força compressivas.
Profunda: verticais 30%;perpendiculares;manter as resistências.
GaG’ s são negativos, eles atraem molécula de água (com proteínas que formam proteoglicano)
Colágeno: As fibras de colágeno formam proteoglicano.
Comportamento Mecânico da Cartilagem Articular:
Deformação Plástica: não volta ao normal
Deformação Elástica: volta ao normal (Ex: Cabelo)
MECANISMO PELO QUAL A CARTILAGEM ARTICULAR SUPORTA ESTRESSE EM COMPRESSÃO
Glicosaminoglicanos (proteoglicanos 95%) geram cargas negativas que se repelem e atraem a água.
 Proteoglicanos + Colágeno + Fluido _ Gel que funciona como uma “esponja” de baixa permeabilidade .Capacidade de deformação.
Absorção-retenção do fluido leva alguns minutos, fato que permite que a cartilagem mantenha suas características biomecânicas.
LÍQUIDO SINOVIAL
Produzido pela membrana sinovial
Responsável pela nutrição da cartilagem
Relação íntima com a atividade física e a
integridade articular
DISCOS FIBROCARTILAGINOSOS
(meniscos e disco vertebral)
Otimiza a função da cartilagem
Estabiliza a articulação
Degeneração da Cartilagem
Mecânico
Envelhecimento
Genético
Hormonal (doenças e drogas)
Osso
FUNÇÕESMecânicas:
Suporte para o corpo contra forças externas
Age como um sistema de alavanca para transferir
Força
Proteção para os órgãos internos
Fisiológicas:
Formar células sanguíneas (hemopoiese)
Armazenar cálcio (homeostase mineral)
OSSOS
Cerca de 206 ossos no corpo ~ 20 % da massa corporal
Constituição:
 carbonato de cálcio, fosfato de cálcio e minerais
 células
matriz extracelular: sustância fund. amorfa-GAGs
(5%), colágeno (95%)
água (25-30% peso total)
 Matriz celular
Os processos ocorrem devido à atividade de:
Osteoblasto- célula óssea responsável pela produção de tecido ósseo
Osteoclasto- célula óssea responsável pela reabsorção de tecido ósseo
Osteócito- osteoblastos denvolvidos pela própria matriz que produziram
ADAPTAÇÕES DO TECIDO ÓSSEO
Crescimento:ossos crescem em comprimento e em diâmetro (emcomp.~20anos) em função de fatores genéticos,biomecânicos,fisiológicos e ambientais.
Modelamento : aumento da massa óssea (ocorre na idade adulta).
Remodelamento: Processo pelo qual a massa óssea é mantida ou diminuída 
Reparo: processo pelo qual o osso é reparado após uma lesão. 
OSSO: tecido vivo
O OSSO É UM TECIDO DINÂMICO QUE CRESCE ATÉ A IDADE ADULTA.
APÓS A IDADE ADULTA, ESTÁ SOB CONSTANTE REMODELAMENTO.
SOFREM MODELAMENTO DADO UM ESTÍMULO APROPRIADO.
TECIDO ÓSSEO
Matriz extracelular
Porção inorgânica: Cálcioefosfato(60-70%)
Porçãoorgânica: ColágenoI,águaeproteoglicanos(25-30%)
Periósteo:
Vasos sanguíneos e fibras nervosas → Canal de Volkmann → Canal Harvesianos 
Piezoeletricidade no Osso: 
Alguns cristais orgânicos que compõem o tecido ósseo podem gerar um potencial elétrico quando deformados (BASSETT, 1967). 
aplicação de cargas - produção de potenciais elétricos - estimula a formação óssea.
Compressão carga negativa construção 
Tração carga positiva reabsorção 
Comportamento Elástico: Deforma e volta para o tamanho original quando tira a força. 
Comportamento Plástico: Se deforma e não volta o comprimento original. 
Fratura/ Rompimento: Microfraturas no ápice até quebra.
OBS: Calcular a inclinação da reta na fase elástica = rigidez! 
Módulo de Young : relação estresse e deformação 
Tipos de Solicitações Mecânicas: As formas se propagam pelo corpo = Stress
FATORES DE INFLUÊNCIA NA RESISTÊNCIA ÓSSEA 
Dimensões 
Geometria de aplicação das Forças
Idade
Sexo
Adaptação do Tecido Ósseo – Imobilização
Indivíduos acamados sofrem severa perda do tecido ósseo (1% / sem) . / Steady State de perda óssea é atingido após perda de 30 a 40% 
Fatores que influencia o osso a suportar cargas:
Forma: Tamanho da decção transversa
Longo: + longo suporta + força de envergamento
Idade
Sexo: Em função do estrogênio, a mulher tem tendência a perder massa óssea.
Doenças do tecido ósseo
Osteogênese imperfeita : Causada por um defeito genético que afeta a produção de colágeno 
Osteoporose: Caracterizada pela baixa massa óssea e deterioração da microarquitetura do osso, assim resulta na fragilidade óssea, e consequentemente no aumento da susceptibilidade de fraturas.
Lesão do Tecido Ósseo
Quando o Stress é alto com uma freqüência baixa o osso pode quebrar
Ex: Acidente de carro
Quando o stress é baixo e a freqüência alta. O osso pode quebrar.
Ex: Fratura por stress – aumentar demais a carga e o osso não estava preparado.
Lei de Woff: Cada mudança na função é seguida por certas mudanças na arquitetura interna e conformação externa do osso.
Ligamentos e Tendões
Funções do Ligamento:
Aumentar a estabilidade mecânica articular
Guiar o movimento
Prevenir amplitudes de movimentos excessivos
Funções dos Tendões:
Conectar o músculo ao osso
Transmitir força muscular para o osso: para criar alavancas
Evitar que o ventre muscular fique demasiadamente próximo da articulação.
Fibroblasto: Formação de Colágeno
Ligações Triplaélice: 
Quente: Instáveis (deforma)
Frio: Estáveis
Fibras de Colágeno:
Tendão: Paralelas – recebe forças unidirecionais
Ligamento: Paralelas com algumas fibras aleatórias – recebe forças unidirecionais e rotatórias. 
Pele: Fibras aleatórias – recebe forças de todas as direções 
OBS: A estrutra faz a função do tecido; e a função faz a estrutura!
Inserção dos Tendões e Ligamentos nos ossos 
• ZONA 1: Região terminal do tendão / ligamento
• ZONA 2: Colágeno + Fibrocartilagem
• ZONA 3: Fibrocartilagem Mineralizada
• ZONA 4: Fibrocartilagem mineralizada + osso – sempre vai fazer a fixação do osso!
Região Dedo: Grande deformação com força pequena – região que as fibras estão acomodadas/relaxadas.
Fase Elástica: Existe uma proporção entre força e deformação. Aumenta + o comprimento, porém volta ao comprimento incial.
Fase Plástica: Aumenta a força, mas não é mais proporcional a deformação. Contém microrupturas, aumenta o comprimento, mais do que permite para voltar ao comprimento incial.
Ruptura: Existe microrupturas, insistiu- rompeu!
Viscoelasticidade em tecido conjuntivo:
A força e o tempo dependente
Velocidade dependente também
Quanto + tempo mantiver a tensão, maior a deformação.
Quanto + lento mantiver a tensão, ele deforma.
 Fase de relaxamento até a tensão do material
Fase elástica: + verticalizada
Fase Plástica: Carga diminui para deforma + um pouquinho pois tem microrupturas.
Falha do material: Carga diminui até romper .
Fatores que afetam propriedades mecânicas dos tendões e ligamentos:
Maturação e idade
Gravidez – Relaxina
Mobilização e Imobilização
Drogas
Na estrutra que foi estabilizada, houve maior período entre elasticidade e plasticidade.
Precisou de menos carga para alcançar a tensão, para alcançar o pico de elasticidade e alterar para a fase plástica.
Teve aumento de deformação até alcançar a ruptura.
Tornou-se uma estrutura mais deformável (menos rígida). / A fase elástica é menor do que na curva do tendão normal.
É bastante Plástica e não é proporcional. / A fase é maior e não sofre muitas microrupturas e também não apresenta picos onde a carga diminui para haver mais deformação.
Tem uma única grande ruptura. 
Músculo
Tipos de Músculos:
Liso
Cardíaco
Esquelético (~40% massa corporal)
Propriedades Biomecânicas:
Elasticidade (atitina – ancoragem ou fixação dos filamentos de miosina da linha Z e nebulina)
Excitabilidade
Esquema da Estrutura Muscular: 
Músculo – Fibra Muscular (unidade funcional) – Miofibrilas – Sarcômero (actina e Miosina)
O musculo esquelético é constituído por unidades estruturais de tamanho decrescente.
Filamentos Grossos: Miosina – central
Filamentos Finos: Actina – Lateral
Linha M: Ancora os filamentos de Miosina de forma paralela 
Tríade:
Cisternas Terminais
Túbulo T
Cisternas Terminais
Eventos do Potencial de Ação: inclue despolarização, repolarização e hiperpolarização (undershoot)
 despolarização: -70 mV à +30 mV
 Entrada de Na+
repolarização: +30 mV à -70 mV
Saída de K+
hiperpolarização: -70 mV à -90mV
K+
Músculos x Atividade Elétrica: O impulso elétrico que atravessa a junção pode ser registrado, e é a base da eletromiografia – o registro da atividade elétrica associado à contração muscular, sendo o sinal captado, chamado sinal EMG. A eletromiografia é um importante método de medição para a biomecânica.
Quais são os fatores que alteram a força do músculo? Os tipos de Fibras Musculares.
Fibras rápidas = maior freqüência do potencial de ação que chegam ao músculo .
Fibras Lentas = menor freqüência do potencial de ação que chegam ao músculo.
Princípio do tudo ou nada: Quando uma unidade motora é ativada, impulsos viajam pelo axônio e são distribuídos ao mesmo tempo por todas as fibras na unidade motora.
SOMAÇÃO: Aumento da freqüência, leva o aumento dos disparose do recrutamento.
Freqüência + alta para produzir força = 50 Hz por segundo. 
Regulação da Força muscular
Número de unidades motoras recrutadas.
Freqüência de disparos;
Produção de força no músculo
Relação força e comprimento do sarcômero: Melhor comprimento é no repouso
Relação força e velocidade de contração: 
Isometria – Tensão Constante
Excentrica - + velocidade = + carga!
Concentrica - + Velocidade = - Força!
Relação força e tempo de contração: Quanto + tempo = + Força produz!
Arquitetura do musculoesquelético
Fadiga Muscular
Temperatura
Tensão ativa: Maior tensão próximo ao repouso – cai quando alongado!
Tensão Passiva: Elementos elásticos garante a tensão passiva.
Tensão Total: Tensão ativa + Tensão passiva – Músculos Biarticulares.
OBS: Queda no gráfico indica controle/coordenação intramuscular. 
Contração Excentrica = + força! – Tensão ativa + passiva explica isso!
 
Arquitetura do musculoesquelético:
 
Sentido das fibras: determina a velocidade dos músculos.
Maior o comprimento = maior velocidade
Menor o comprimento = mais força
Maior área de secção transversa = mais grau de força - + sarcômeros!
Alavancagem: 
Pra que serve a Patela? Para aumentar o braço de alavanca!
Quanto maior o braço de alavanca ao eixo = aumenta o torque! 
Sinergia Muscular:
Agonista
Antagonista
Fixador
Neutralizador: Músculos que evitam as compensações.
OBS: O músculo é o único tecido do corpo humano capaz de produzir força, biomecanicamente. O músculo é a única estrutura ativa do corpo.
Coluna Vertebral
Qualquer alteração da cintura pélvica, a coluna vertebral muda suas curvaturas no plano frontal.
Importante no Sistema de Equilíbrio
Escoliose Funcional e Estrutural
Escoliose: Não deveria causar dor! 30 a 40º para sentir dor.
Escoliose Funcional: Tempo todo inclina para manter o equilíbrio. 
Níveis Vertebrais
Cervial = 7
Torácica = 12
Lombar = 5
Sacro = 5
Cóccix = 3-4
Curvatura de movimento/mobilidade
Lordose Cervial e Lombar: Concavidades posteriores
Cifose Torácica e Sacral: Concavidades Anteriores – Curvatura de proteção: são mais rígidas!
OBS: 
Crânio: Cifose
Lordose Poplítea
Calcâneo: Cifose
Posturas: 
Fechamento: Grandes Cifoses – característica de tímidos!
Abertura: Grandes Lordoses – característica de extrovertidos!
Achatamentos: Aumenta Cifose e Lordose – características de desligado/relaxado!
Erguimento: Pouco Cifose e Lordose – características de rígidos/perfeccionistas!
OBS: 
Quanto mais erguimento – pouca mobilidade
Exagero de Cifoses – Desgaste de disco
Exagero de Curvaturas – Vou ganhar mobilidade mais perco em proteção
Índice de Curvatura: R = N² + 1 
R = Resistência 
N= Número de curvaturas
Resistencia vai ser maior que o número de curvaturas!
Indície de Delmas: H X 100 / COMPRIMENTO
Quanto menor for o índice = mais curvaturas tem!
Parte da Vértebra menos resistentes: As que não se cruzam – parte anterior = só fibras verticais.
Forame de Conjugação: Local da hérnia – propício para inflamação.
Graus de Liberdade – 3º ( 2 movimentos em cada grau: flexão e eExtensão, Inclinações D e E, Rotações) 
Amplitudes Globais: Consegue fazer para Anterior e Posterior
A Lombar 5º de Rotação 
A Torácica 35º de Rotação
A Cervical 50º de Rotação 
L5 e L 4 rodada: quer dizer que o processo espinhoso está fixado em rotação.
Disco Intervertebral – Função:
Pré- Contrição: Disco está a todo momento preparado para receber carga
Absorção de Cargas: Comprimir o disco – vai perdendo líquido lentamente para porosidade vertebral (nutrição) / Repor líquido também demora (dormindo)
Pré- Estabilidade: Reposiciona o núcleo para dentro = O núcleo empurra o anel até criar uma tensão, assim o anel empurra o núcleo de volta para o lugar correto. 
Auto- Estabilidade 
Para uma vértebra só: 
Toda Inclinação para esquerda: Primeiro olha para esquerda, inclina e gira para o mesmo lado.
Escoliose: Inclina e gira para o lado oposto
Lombar: está mais direcionada para o plano sagital – Flexão e Extensão
Torácica: + Plano Frontal – Inclinação Direita e Esquerda
Cervical: + Plano Horizontal – Rotações
OBS: Entre lombar e torácica mais direcionado para rotação é a torácica, porque a lombar está mais direcionada para sagital que bloqueia a rotação. 
Técninca de PAC e PT:
Grau 1: Dor e Inflamação – só pele
Grau 2: Dor e Inflamação – espuma de leve
Grau 3: Ganhar Mobilidade – só espuma vai e volta
Grau 4: Ganhar Mobilidade e Deformação – só madeira