5- Biomecânica do tecido ósseo 2020-2

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Biomecânica do tecido ósseo
Silvia Gonçalves Ricci Neri
Fisioterapeuta – Faculdade São Francisco de Barreiras
Especialista em Docência em Ciências da Saúde – AVM Faculdade Integrada
Mestra em Educação Física – Universidade de Brasília
Doutoranda em Educação Física – Universidade de Brasília / The University of Sydney
Membro do Grupo de Estudos em Fisiologia do Exercício e Saúde (GEFS/UnB)
Tecido ósseo
Funções do tecido ósseo
• Suporte de forças intensas;
• Proteção de órgãos vitais;
• Armazenamento de minerais que participam de processos
fisiológicos determinantes para o movimento;
• Conexão com os músculos para criar as alavancas.
Composição histológica do tecido ósseo
• O tecido ósseo é formado por água (~30%) e matriz inorgânica
e orgânica (~70%).
– Matriz inorgânica: formada por minerais obtidos a partir
da alimentação, como cálcio (+ importante), bicarbonato,
potássio, sódio, citrato e magnésio.
– Matriz orgânica: composta por proteínas, como colágeno
(+ importante), glicoproteínas e proteoglicanos.
Composição histológica do tecido ósseo
• A presença do cálcio (resistência) e do o colágeno
(flexibilidade) faz com que o osso seja capaz de se deformar, a
fim de resistir a uma força.
• A água também contribui para a força óssea. Além disso, o
seu fluxo leva nutrientes, retira metabólicos, e transporta íons
para dentro e para fora do osso.
Células do tecido ósseo
Osteoblastos
• Células responsáveis pela produção das proteínas (ex.
colágeno) do tecido ósseo.
• Havendo maior quantidade de colágeno na célula, a massa
óssea (cristais de hidroxiapatita) é formada pela união do
colágeno fabricado pelos osteoblastos com cálcio trazido
pelos vasos sanguíneos até os ossos.
Osteoclastos
• Células capazes de fabricar e jogar sobre o osso um ácido que
corrói o tecido.
• Após a corrosão, a proteína de colágeno e o cálcio são
separados.
– O colágeno é seccionado em aminoácidos que ficam disponíveis para o
corpo produzir novas proteínas.
– O cálcio é enviado para a corrente sanguínea para participar de outros
processos fisiológicos importantes, como a contração muscular.
Osteócitos
• Atuam para controlar o metabolismo basal do tecido ósseo,
indicando se em dado momento, serão os osteoblastos ou
osteoclastos que terão sua ação intensificada.
Estrutura do tecido ósseo
Estrutura do tecido ósseo
(osso cortical)
(osso trabecular)
Estrutura do tecido ósseo
Osso cortical
• Tecido conectivo mineralizado
compacto com baixa
porosidade;
• 5 – 30% de tecido não
mineralizado;
• ↓ Deformação;
• Encontrado no corpo dos ossos
longos.
Osso Trabecular
• Tecido conectivo mineralizado
menos compacto com grande
porosidade;
• 30 – 90% de tecido não
mineralizado;
• ↑ Deformação;
• Encontrado nas extremidades
dos ossos longos e nas
vértebras.
Estrutura do tecido ósseo
Tipos de ossos
Esqueleto axial
Esqueleto apendicular
Tipos de ossos
Ossos curtos
• Estruturas ósseas pequenas e cúbicas, que permitem
pequenos movimentos de deslizamento e são úteis na
absorção de impacto.
Ossos planos
• Estruturas ósseas predominantemente achatadas, que
protegem órgãos e fornecem grandes áreas para fixação de
músculos e ligamentos.
Ossos irregulares
• Estruturas ósseas de formato irregular a fim de desempenhar
funções especiais no corpo.
Ossos longos
• Estruturas ósseas predominantes no esqueleto apendicular .
Desenvolvimento ósseo
• O crescimento ósseo começa no início da vida fetal, e
modifica continuamente sua composição e estrutura ao longo
da vida.
Crescimento longitudinal
• O crescimento longitudinal do osso ocorre nas cartilagens de
crescimento, sendo que elas se fecham por volta dos 18 anos.
Crescimento longitudinal
Crescimento em diâmetro
• Os ossos longos crescem em diâmetro durante a maior parte
da vida, sendo que antes da vida adulta o crescimento é mais
rápido.
– A camada interna do periósteo produz camadas de tecido
ósseo novo por cima das existentes.
– Ao mesmo tempo, o osso é reabsorvido ao redor da
cavidade medular, aumentando o diâmetro da cavidade.
Desenvolvimento ósseo
• Em razão do envelhecimento, existe perda progressiva do
colágeno, diminuição da mineralização e aumento da
porosidade, alterando a resistência mecânica do osso.
– O pico de densidade mineral óssea ocorre por volta dos 25
a 30 anos em mulheres e dos 30 a 35 anos em homens.
– O declínio ósseo é mais acentuado em mulheres.
Especificidades do osso infantil
• Maior concentração de colágeno do que cálcio → tecido mais 
deformável → maior resistência à fratura.
Especificidades do osso infantil
• As cartilagens do crescimento são de 2 a 5 vezes mais frágeis
do que o tecido ósseo que as circunda.
– Ao receberem uma força de grande magnitude, podem se
romper.
– A cicatrização pode gerar a calcificação do tecido,
comprometendo o crescimento ósseo na região afetada.
Especificidades do osso idoso
• ↓ Capacidade de absorção de cálcio pelo sistema digestório
• Alteração na concentração de hormônios
• ↑ Ativação dos osteoclastos
• ↓ Massa óssea 
• Fraqueza da musculatura que protege os ossos
• Suscetibilidade a fraturas
Resposta óssea ao estresse
• A massa óssea aumenta ou diminui conforme a quantidade de
força que atua sobre o osso (Lei de Wolff).
– Pode haver também mudanças nos formatos e tamanhos dos ossos,
embora em menor extensão.
• Essas mudanças ocorrem por meio de um processo conhecido
como remodelagem óssea, o que envolve a reabsorção do
osso mais antigo, danificado pela fadiga, e a formação
subsequente de um novo osso.
Hipertrofia óssea
• Aumento na massa óssea resultante da predominância da
atividade osteoblástica.
Atrofia óssea
• Diminuição na massa óssea resultante da predominância da
atividade osteoclástica.
Atrofia óssea
• A atrofia óssea é um problema frequente em idosos,
sobretudo em mulheres.
– Osteopenia: redução fisiológica da densidade mineral
óssea (até -2,5 DP).
– Osteoporose: redução considerável da densidade mineral
óssea (> -2,5 DP), acarretando em dor e fratura.
• Tipo I – associada à menopausa
• Tipo II – associada à idade avançada
Atrofia óssea
Atrofia óssea
Prevenção da osteoporose
• É mais fácil prevenir do que tratar.
• O fator mais importante para prevenir ou postergar o
surgimento da osteoporose é a otimização do pico de massa
óssea durante a infância e adolescência.
• Exercícios físicos, dieta adequada e dosagem hormonal
equilibrada são úteis para aumentar a massa óssea em
qualquer estágio da vida.
Forças atuantes no tecido ósseo
• Qualquer quantidade de força aplicada ao osso provocará
certa deformação, garantindo sua função de suporte de forças
externas.
Forças atuantes no tecido ósseo
• Região elástica: ao remover o estresse mecânico, o osso
retorna ao seu formato original sem permanecer com
nenhuma deformação residual.
• Região plástica: quando a força aplicada é maior que na região
elástica, há uma deformidade residual.
• Ruptura: incapacidade de resistir ao estresse mecânico
aplicado sobre o osso.
Forças atuantes no tecido ósseo
• Forças verticais
– Compressão: ↓ o tamanho e ↑ a largura do tecido.
– Tração: ↑ o tamanho e ↓ a largura do tecido.
• Forças horizontais
– Flexão: gera uma curvatura no tecido.
– Cisalha: deslocamento horizontal das porções superior e
inferior do tecido em sentidos opostos.
Comportamento anisotrópico do osso
• Os ossos exibem diferentes graus de força e rigidez em
resposta às forças aplicadas em diferentes direções.
– Força horizontal - ↑ risco de fratura
Representação gráfica da curva estresse-deformação diante da 
aplicação de diferentes forças
Como proteger o osso das forças horizontais?
• Os músculos atuam como cintas de tração que se opõem à
força da gravidade e transformam as forças de flexão no osso
em forças de compressão.
– Desta forma, na prática profissional é de suma importância fortalecer
a musculatura e controlar o volume e a intensidade do exercício físico
para não fadigar o músculo.
Lesões ósseascomuns
• A saúde óssea pode ser prejudicada em virtude de forças
intensas ou de forças aplicadas com frequência elevada.
– Lesões agudas
– Lesões crônicas
Lesões ósseas comuns
• Lesões agudas: caracterizadas pela aplicação de uma única
força intensa ao tecido, que promove o rompimento imediato
da estrutura. São mais raras no exercício físico, sendo sua
ocorrência maior em situações acidentais.
Lesões ósseas comuns
• Lesões crônicas (overuse): A intensidade da força é baixa ou
moderada, mas a frequência é elevada, o que gradativamente
compromete a estrutura e a função do tecido. Ocorrerem no
corpo por erro no planejamento da frequência da atividade.
Você saberia dizer o tipo de força que incidiu no osso do lutador? 
Por que essa força gerou a fratura?
Tipos de fraturas
• Perda da continuidade de um osso.
Simples Composta 
Tipos de fraturas
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