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I 1 I I I Biomecânic~ C ~ do . . otove1 La,th M . Jazraw,, Andrew S. Rokito, Mauree G () n allagher • ------------------------..:1.:o.:se~ph D Z B,rd?e// ~ Introdução Anatomia Cinemática Ângulo de Transporte Estabilidade do Cotovelo Cinética Eletromiografia Forças na Junta do Cotovelo Forças na Superfície Articular Cálculo das Forças de Reação Articulares no Cotovelo Resumo Referências trodução f rl 10 é urna junta complexa que funci 0 cotov:r.a O sistema de alavanca do anteb ona corno urn fi.!]cfO P 1 pelo posicionamento da lllão n l'a.Ço, que é res- p0osáve nsão detalhada da biornecânicaºc1aespfuaÇo. Urna Pree .al . nção d coJl'I 1 é essenc1 para que o médico trate efeti o ve O 16 · _e varnente coto di ões pato g1cas que a.1.etam a junta d 115 coil ç O cotovelo. i4riatornia . Jex:o da Junta do cotovelo permite dois ti d O corllP fl - t - pos e . ento: exao-ex ensao e pronação-supina ã As oVlrll 1 di Ç o. J11 1 ções umerou nar e umerorra a} possibiliºtam ...rjcu a _ d 1 _ a 111, _ a ex:tensao o cotove o e sao classificadas !le:xao e 1· , .d d corno 1 1 jcuJações g~ng 1moi :s ou em o~radiça. A junta ra- a~ 1 ar proximal permite a pronaçao e a supinação d di~~:raço e é classificada como uma junta trocóidea. ~ all Jex:o da junta do cotovelo, quando considerado em cornP talidade, é portanto uma junta trocleoginglimói- sua to 'tul d - di tal d e. A tróclea e o capi o a poryao_ s o úmero es- d_ dados internamente 3 a 8 (Fig. 13.lC) e em 94 a taº ro a1 1 - . 1 0 de angulação v ga em re açao ao eixo ongitudinal 98 úmero (Fig. 13. lA) . A porção distal do úmero é an- do] da anteriormente em 30º ao longo do eixo longitu-~ ª1 do úmero (Fig. 13.lB). A superfície articular da dina . d ln , orientada em aproxima amente 4 a 7° de angu- u ! evalga em relação ao eixo longitudinal de sua diâ-]açao fise (Fig. 13.2A). 30° A B e FIG. 13.1 , nas incidências A o . d. t I do umero • rientação angular da porção is a antero-posterior (A), lateral (B} e axial (O . ICAOOCOT~ A B FIG.13.2 A orientação angular da porção proximal da ulna nos planos ântero- posterior (A) e lateral (B) . A porção distal do úmero é dividida nas colunas me- dial e lateral que terminam distalmente com a trócle~ unindo as duas colunas (Fig. 13.3). A coluna medial di- verge da diáfise umeral em um ângulo de 45º e termina cerca de ~ m proximalmente à extremidade distal da tróclea. O terço distal da coluna medial é composto de osso esponjoso, exibe formato ovóide e representa ? epicôndilo medial. A coluna lateral do úmero distal di- verge em um ângulo de 20º a partir do úmero no ~es- mo nível que a coluna medial e termina com o capitu- lo. A tróclea exibe um formato de carretel e é compos- ta dos lábios medial e lateral com um sulco interveni- ente. Este sulco articula-se com a incisura semilunar d~ ulna proximal. A superfície art icu lar da tróclea ; recoberta por cartilagem hialina em um an~o ~~ 330 • O capítulo, compreendendo quase u m hemisfeno per- Epicôndilo lateral Capitulo A . B FIG. 13,3 . . r (A) e posterior (B) da porção distal do úmer ' . .dências anteno As mci d 5 colunas medial e lateral. ressaltan o a FIG. 13.4 d"áfº Angulação da cabeça/colo do rádio em relação à sua t tse. feito, é revestido por cartilagem hialina, formando um Patível com os valores da faixa funcional a . fl - · Clll) ta. As contratu~as em exao ~a1?~es que 30e a ele~t . sociadas a queixas d~ pe~da s1grn~ cativa de es\ii.c, :'' to. Existe perda consideravel e rápida da c tr\C>vih-. "-'· d . ª Pae·,.. ' " eti se esticar para 1ante com contraturas ern fle ~"a.ele · res que 30º (Fig. 13 .5) (An & Morrey, 199 l ) Xa() Tl) ~~ Vários pesquis_a~ores dem_?nstrararn qu'~ . a.h,. rotação para a _flexao-extens~o encontra-se C> etxc, e\ da tróclea, apoiando o conceito de que a e, 1:_C> eel\t ~ d u exa() t il tovelo pode ser representa a como uma dob . ele, t axial.: Ewald e Ishizuki, ao contrário, de~ bª~1Ça.~~-- -- , 1 d - fl ri.ta "'1• eixo mutave e rotaçao com a exão d tn lt (Ewald 1975; Ishizuki, 1979). London den--. 0 cotc,velri\ ' - • .,0 nstr () 0 eixo de rotaçao atravessa o centro de arco C>~ n" s c011 -,._e cos delineados pelo fundo do sYk:o troclear e t:êntli. ria do capítulo (London, 1981). Ele também ~Detiíe. que O movimento da superfície articular dur O servlJl.t . . 1 d . anteª" xão-extensão era pnnc1pa mente o tipo dest ,1e. • d fl _ lZarn. e que, com os extremos e exao-extensão (os S el\t\l finais tanto da flexão quanto da extensão) . a l~, . . , o erxa cl rotação se alterava e o movimento articular do t" e d . ll)()d lizamento era troca o por um movimento do t· es. · lpo tQ\ mento. O rolamento ocorre nos -extremos da fie_ a. arco de quase 180º . . A superfície articular da ulna é rodada 30º postenor- mente em relação ao seu eixo longitudinal. Isto é com- patível com a angulação anterior e_n: 30º do úme~o distal, o que ajuda a proporcionar estabilidade para a Junta d? cotovelo na extensão plena (Fig. 13.2). O arco da carti- lagem articular da incisura sigmóide maior é de 180º, porém este, com freqüência, não exibe continuidade em sua porção média. Em mais de 90% dos indivíduos, esta área é composta de tecido fib_roso, gorduroso (Walker, 1977). Conforme Morrey notou, este aspecto anatômi- co explica a propensão a ocorrer fraturas nesta área, visto que esta porção da incisura sigmóide maior não é sustentada por osso subcondral mais forte _(Morrey, 1986). extensão, à medida que o processo coronóide ent~Q t contato com o assoalho da fossa do qlecrânio do , el\\ 1 A • f urner\l e à medida que o o ecramo az contato com O as 11 A • .Al, d' d saa,h\l da fossa do olecran10. . em isso, emonstrou-se · al · t d 1 d 9.Ue a rotação ax1 1n ema a_ u na_ ocorre urante a fase ini- cial da flexão e a rotaçao axial externa durante a l terminal da flexão, mostrando que o cotovelo não'"' a~e d . t'(}\lt ser realmente representa o como uma )Unta em dob diça simples. Em resumo, a evidência sugere que 0 ~:. tovelo possui um centro mutável de rotação durante flexão-extensão e funciona de uma maneira mais co;. plexa do que aconteceria em uma dobradiça uniaxia\ simples. A despeito das variações nos achados dos pesquisa- dores, Morrey, Tanaka e An (1991) afirmaram que o desvio do centro de rotação articular é mínimo e que a variação descrita consiste, provavelmente, no resultado de limitações no desenho da experiência. Portanto, po- der-se-ia supor que a junta ulnoumeral se movimenta como uma junta u ~ exceto nos extremos de t\e- xão-extensão. O eixo de rotação da flexão-extensão ocor· re em torno de um rígido locus de pontos, medindo 2 a 3 mm em sua dimensão mais ampla, e está no centro O pescoço radial é angulado em 15º em relação ao eixo longitudinal no plano ântero-posterior, afastando- se da tuberosidade bicipital (Fig. 13.4). Quatro quintos da cab~a dO ráêilo são revestidos por cartilagem hialina. O quinto ântero-lateral não tem cartilagem articular nem osso subcondral forte, explicando a propensão aumentada para a ocorrência de fraturas nesta região. Cinemática A flexão e a extensão do cotovelo ocorrem nas juntas umeroulnar e umerorradial. A faixa normal de flexão- extensão vai de O a 146º, com uma faixa funcional de 30 a 130º. A faixa normal de pronação-supinação do ante- braço vai, em média, de 71 ° de pronação a 81 ° de supinação (Morrey et al. , 1981). Muitas atividades são realizadas dentro da faixa funcional de 50° de pronação a 50º de supinação. tlinicamente, os pacientes podem tolerar contraturas em flexão de até 30°, o que é com- da tróclea e do capítulo na incidência lateral. Ele é apro· ximado por uma linha que atravessa o centro cl.o epicôndilo lateral e a tróclea e, emseguida, passa atr~· vés da face ântero-inferior do epicôndilo medial (flg. 13.6) (Morrey & Chao, 1976). Estes fatores devem st levados em conta durante as artroplastias de coto~e ~• d brave1s bem como ao se inserir os fixadores externos O ~ ~ ,, r & tnO\, , através da junta do cotovelo (Figgie, Ing is 1986). . . \men· A pronação e a supinação acontecem pnncipa roxi· te nas articulações u m erorradial e radioulnar p BIOMECÂNICA ºº cor o 30 45 60 90 Graus Perda de movimento 30° 45° 60° Função = Volume V= 4/3 irr3 Perda de função (volume) 28% 39% 60% FIG. 13.5 d d , · d , d 1 · O diagrama mostra a per a ramatica a area eª cance efetiva com as contraturas em flexão do cotovelo superiores a 30º. y 2,5mm 90 110 ao/·~Q~· E • 20A...........-E70./ 30/• ~ 40/. • l so_.,.• 120• • --L-60-· O z FIG. 13_6 As dirne - f de nsoes do locus do centro instantâneo de rotação. Con orme do rnon_5trado, 0 eixo de rotação corre através do centro da tróclea e <aprtulo. mal, com o antebraço rodando em torno de um eixo longitudinal que atravessa o centro do capítulo e da cabeça do rádio e a superfície articular distal da ulna. Este eixo é oblíquo em relação ao eixo anatômico do rádio e da ulna. Durante a pronação-supinação, a ca- beça do rádio roda dentro do ligamento anular e a porção distal do rádio roda ao redor da porção distal da ulna em um arco, desenhando a forma de um cone. Carret et ai. (1976) estudaram os centros instantâneos de rotação nas articulações radioulnares proximal e distal com o antebraço em graus variados de pronação e supinação. Eles mostraram que o centro instantâneo proximal de rotação variava com as diferenças na cur- vatura da cabeça do rádio entre os indivíduos. Chao e Morrey (1978) investigaram o efeito da pronação e supinação sobre a posição da ulna e não encontraram rotação axial significativa ou desvio valgo deste osso durante a rotação do antebraço quando o cotovelo estava plenamente esticado. O'Driscoll et al. ( 1991) de- monstraram que a rotação axial interna da ulna acon- tece com a pronação, enquanto a rotação axial exter- na ocorre com a supinação. Kapandji (1982) sugeriu que tanto a porção distal do rádio quanto a ulna ro- dam em tomo do eixo de pronação-supinação, com 0 CI JOO BIOMECÂNICA DO COTOVELO FIG. 13.7 1 1 1 1 \ 1 \ 1 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \., 10° _.\ 10° Diagrama da prótese total de cotovelo semicontida, permitindo um movimento articulado nos planos varo/valgo e axial. O design leva em conta o fato de que o movimento do cotovelo não pode ser apenas representado como uma dobradiça simples. arco ulnar de rotação sendo significantemente menor que o arco radial de rotação. Ray et al. ( 1951) demons- traram algum movimento varo-valgo da porção distal da ulna com a rotação sobre um eixo que se estende desde a cabeça do rádio através do dedo indicador (Fig. 13.7). Palmer et al. (1982) demonstraram a migração radi- al proximal com a pronação do antebraço. Este achado foi sustentado por observações na artroscopia do coto- velo. Além disso, em conseqüência do formato ovóide da cabeça do rádio, seu eixo é deslocado lateralmente na pronação em 2 mm para permitir a rotação medial da tuberosidade radial (Kapandji, 1982). J Ângulo de Transporte A posição valga do cotovelo em extensão pl \ mente denominada ângulo de transporte ~n~ ~ CCJ transporte é definido como o ângulo entr~ ~nglll 11\\.t. mico da ulna e o úmero medido no plano •0 ebta atiº ~~ rior em extensão ou, simplesmente, a orien~nt~ra.J:lCJa.t11. com relação ao úmero, ou vice-versa, na ex~Çao_ ela \.t~te. (Fig. 13.8). O ângulo é menor em crianças ensaa N ¾ . ulh que n e11a tos e é maior nas m eres que nos homen as a.c1 1 do em média 10 e 13º de angulação valga s, alcanç:· l d . 'b , test1 1\. mente, com uma amp a istn uição t--eqiv (Atkinson & Elftman, 1945; Mall, 1905). Stei~: ªtnbi~ reportou um aumento gradual no ângulo d er (l9s-) 'd d , - e ttan ~ com a i a e, porem nao encontrou diferen spo11 h lh Ça est e ca entre omens e mu eres nesta taxa de aurn atísti. no ângulo de transporte. Existe controvérsia e ento ºti à alteração no ângulo de transporte à medid tn telaçào tovelo é flexionado. An et al. (1984) notara~ que o c0• controvérsia se origina dos vários sistemas d que esta eia empregados para determinar o ângulo de~ referên. te. Eles notaram que, quando o ângulo de tra ranspor. definido corno o ângulo formado entre O eix ns1Patte é d 1 ° ang· dinal do úmero e a u na em um plano que 1llt- , . ~ ul conté"' umero ou vice-versa, o ang o de transporte '" o minimamente com a flexão. Quando o ângulo ~e altera porte da ulna é definido corno o ângulo de a:dtra~s- adução da ulna em relação ao úmero, usando O ~Çao. d . S¾~ los de Euler para escrever o movimento do b · 1 \ 1 1 ' 1 ' 1 11 '1 ' 1 ' 1 ' 1 1 1 ' 1 i.-J 1 1 raço,o FIG.13.8 . O• 1 • dm& angu o de transporte do cotovelo formado pela interseçao xos longitudinais do úmero e da uln~ com o cotovelo plenamente es· t d.d !mente va· ~n I o e o antebraço supinado. A angulação valga norma na de 10 a 15°. ~ ECANICA DO COTOVELO ângulo de transporte diminui com a flexão articular, mudando para varo na flexão extrema (Fig. 13.9). Estabilidade do Cotovelo As forças valgas no cotovelo são resistidas principalmen- te pelo fascículo anterior do complexo do ligamento colateral medial (LCM). O complexo do LCM consiste de um fascículo anterior, um fascículo posterior e o li- gamento transverso (Fig. 13.10). O fascículo anterior retesa-se na extensão, enquanto o posterior retesa-se na flexão. Isto ocorre porque o complexo do LCM não se origina no centro do eixo de rotação do cotovelo (Fig. 13.11 ). O fascículo anterior do complexo do LCM origi- na-se da superfície inferior do epicôndilo medial do úmero distal e se insere ao longo da borda medial do olecrânio. Quando o fascículo anterior está intacto a cabeça do rádio não oferece resistência adicional sig~i- ficativa ao estresse valgo. Entretanto, com um feixe anterior roto ou transeccionado, a cabeça do rádio tor- Fascículo anterior FIG. 13.10 Fascículo posterior Ligamento transverso O complexo do ligamento colateral medial contendo os fascículos anterior e posterior, bem como um componente transverso. FIG. 13.11 2r--------. Anterior ~ i.,j "O O 1 is I(\! ·- o, iu êii E ê O ......... _ ........ , ,__._....._.J......JL......L.....J o ·- c ,<IS .!l! E 2 o (ll ~ .!2> !ii Õ 1 i5 o ........ -J.....l'--L--L.J.._L...J.• ....J O 20 40 60 80 100 120140 Ângulo de flexão da junta do cotovelo (graus) Origem dos fascí~ulos anterior e posterior do complexo do ligamen- to <:_olateral medial (~CM). Como o LCM não se origina no eixo de ro- taça~ do cotov:lo, existem alterações em seu comprimento como uma f~nçao da_flexao do cotovelo. O fascículo anterior, que está mais pró- ximo ao eixo de rotação, é o mais isométrico. na-se a principal contenção ao estresse v 1 do sua função como estabilizador secun~!~· enfati-. veios com um LCM íntegro (Palmer GI· no nos lilt . , lSson Jl. C(jl 1982). A despeito dos estudos por Morre \ll Wetn u. & Stormont, 1988; Morrey, Tanaka & Á (.Morrey et, monstrando o efeito estabilizador valg n, l 991) ' ,\~ b d 'd' d' 0 secund ' de ca eça ora 10, 1versos pesquisador , án · fr 'd- al es tem a d oux1 ao v ga aumentada depois da . _ nota.d a. d 'd' (C 1 excisao d a. ça o ra 10 o eman, Blair & Shurr 19 a cabe~ Schernburg & Nerot, 1984; Johnston ' 19 87; Gera · Chao & Hui, 1979). Entretanto isso nã~ 62; Mor/ d, nicamente incapacitante ~Hotchkiss, 199~)~ece ser ~Íi'. Os estudos de transecçao seletiva do li traram quena extensão a resistência ao egtarnento !na . 1 'Ih s resse s. 1gua mente comparti ada pelo complexo d Valg0 . 1 . N fl - . . o Lei, e su a e Junta. a exao, o pnnc1pal ponto de re _wi, Cáp. ao estresse valgo é o complexo do LCM (M Sistência 1983). Na extensão, a junta do cotovelo fornorrey & An d . A • ece a"' , parte a res1stenc1a ao estresse varo, seguid '"ªior sula anterior. Na flexão, a junta do cotovelo ª Pela Cáp. como a contenção principal ao estresse v Permanece 1 , I . 1 aro, se01,d pe a capsu a antenor e pe o complexo do li a '='"1 a colateral lateral (LCL), respectivamente co g lllento d 'b . ' mo com 1 xo o LCL contn umdo com apenas 9% ( Qu dr P e. A extensão do cotovelo é limitada principalª 0 l3.\). cápsula anterior e pelo fascículo anterior d mente Pela o comp) do LCM. Demonstrou-se que a excisão do cox· _exo so da fossa do olecrânio fornece uma exten/ 111 ª~~0- nal de Sº (Walker, 1977). Ademais, Morrey et~ adieto. demonstraram uma diminuição quase linear · 099l_) l'd d d · 1 al na estab1 1 a e a Junta u noumer com a remoção se . d · 25 a 100% do olecrânio. na a de O complexo do LCL consiste do ligamento e 1 d'al · · d o atera\ ra 1 que se ongma o epicôndilo lateral e se in li ul li sere no gamento an ar, o gamento colateral ulnar late 1 . . d . A d'l 1 ra que se ongma o ep1con 1 o ateral e passa superfic• 1 1. ul . . ia men. te ao 1gamento an ar, msenndo-se na crista supinadora da_ ulna, e o complexo do LCL acessório (Fig. 13.12). A o~gem do c~mplexo do LCL localiza-se no centro do eixo de ro~çao do cotovelo, explicando seu comprimen- to compat1vel por todo o arco de flexão-extensão (Fig. QUADRO 13.1 Porcentagem ae Contribuição da Força ae Contenção Durante o Deslocamento (Rotação ou Afastamento) Elemento Posição · Estabilizante Afastamento Varo Valgo Extensão LCM 12 31 LCL 10 14 Cápsula 70 32 38 Flexão Articulação 55 31 LCM 78 54 LCL 10 9 Cápsula 8 13 10 Articulação 75 33 LCM, complexo do ligamento colateral medial· LCL complexo do ligamento colateral lateral. ' · Ligamento anular Ligamento colateral acessório nto colateral ulnar lateral ugame 13 12 1. menta colateral lateral. flÚ· . 1exo do ,ga acof11P b ra Morrey e An ( 1983) tenham demonstra- 13. J J). Em ºrna contribuição mínima do complexo do nas u d do ape tabilidade vara, outros emonstraram que araaes bºl' d . LCL P . do LCL é um esta i iza or importante da 1plexO - '" e 0 con · ulnar com rotaçao externa e vara 1orçada junt~ uine[º 1990; Durig et al., 1979; Josefsson, Johnell 1oana et ab., rg 1987; O'Driscoll, Morrey & An, 1990a; \' nder e ' ~ \ e & Cotterhill, 1966 ). Osborn~ 11 e colaboradores ( 1990a) descreveram a o·onsco d , . , l , d da instabilida e rotatona postero- ateral do 1n11dª1 e m que a ulna supina sobre o úmero e a cabe-1ore O e dº - ' l l co ·d·o desloca-se em uma ireçao postero- atera . dora I l 1ª. 3 14). Demonstrou-se que o cotove o pode deslo-Ftº 1 . • ~ =· óstero-lateralmente ou postenormente com um lª 1 P1 .0 do LCM intacto. Isto pode ocorrer com as ·omP ex l ' . ombinadas de rotação externa eva gas através ,ar~a~ e l (S ºb . H l . & J d d 7 ta do cotove o OJ ~erg, e m1g aersgaar -a 1un , Andersen, 1989). O ligamento ~olater~~ ulnar latera~ e_ a el·1•a contenção para a mstabihdade rotatona pnm . . póstero-lateral do cotove!o, ~egmdo pelo ligamento ~o- lateral radial e cápsula. O Dnscoll et al. ( 1990b) tambem Jbsmaram um efeito pequeno, porém significativo, da ?ressão intra-articular negativa inerente da junta do :0101do aos estresses varo e de rotação (Estudo de Caso Ili ). 111 "C o ~ ·~2( 111 Q) ê ê g:;;;1 ~À~ .!!! E g ~ ' ' ' ' ' ' ' ' ~ ·;:: O O 20 40 60 80 100 120 140 é5 ° Ângulo de flexão da junta do cotovelo (graus) .G.13_13 : origern d . ~od O complexo do ligamento colateral lateral no eixo de ro- ,:,exa~cotovelo. O ligamento permanece isométrico por toda a faixa 0 ·exten • · 1 sao do cotovelo. LCR, ligamento colateral radia . e BIOMECÂNICA DO O 1 Reduzido Instabilidade rotatória póstero-lateral 2 Pousado 3 Luxado FIG. 13.14 . , 1 teral do cotovelo. Estágios clínicos da instabilidade rotatória postero- ª - ·va incluem a As estruturas que limitam a flexao passi , . d e a cápsula, o músculo tríceps, o processo coronoi : d l. . t da extensao o cabeça do rádio. As estruturas imitan es . f d I A O e o as-cotovelo compreendem o processo o o ecrani . A · tA eia pas-cículo anterior do complexo do LCM. resis en siva à pronação-supinação é fornecida em grande parte · longamen-pelo grupamento muscular antagomsta ao a to, não pelas estruturas ligamentares (Braune & Flugel, 1842). Outros demonstraram que o ligamento quadra- do fornece a contenção para a rotação do antebraço (Spinner & K.aplan, 1970). . A estabilidade longitudinal do antebraço é forne~1da pela membrana interóssea e pela fibrocartilagem tnan- gular. Lee et al. (1992) demonstraram a acentuada mi- gração proximal do rádio somente depois que 85% da membrana interóssea foram seccionados. Hotchkiss et al. · (1989) demonstraram rigidez aumentada da membrana interóssea com a supinação do antebraço e observaram que o complexo da fibrocartilagem triangular (TFCC) era responsável por 8% da rigidez longitudinal do antebra- ço, enquanto o feixe central da membrana interóssea fornecia 71%. Reardon et al. (1991) demonstraram em cadáveres que, com a remoção apenas da cabeça do rá- dio, a migração radial proximal foi de 0,4 mm. Quando combinada com a transação isolada da membrana interóssea, a migração radial proximal aumentou para 4,4 mm. A ressecção da cabeça do rádio, quando com- binada com a transação do TFCC, causou uma migra- ção radial proximal de 2,2 mm. A combinação dares- secção da cabeça do rádio, transação da membrana interóssea e transação do TFCC levou ao aumento má- ximo de 16,8 mm na migração do rádio proximal. Cinética O flexor principal do cotovelo é o músculo braquial, que se origina da face anterior do úmero e se insere na face anterior da ulna proximal (Fig. 13.15). O bíceps origi-