Biomecânica do Osso

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Biomecânica do Osso
Composição e Estrutura 
⤳ Proteção, ligação cinética e movimento corporal. 
⤳ Está entre as estruturas mais rígidas do corpo e é 
metabolicamente muito ativa durante toda a vida. 
⤳ É altamente vascularizado e tem alta capacidade 
de regeneração. Pode alterar suas propriedades em 
função de demandas mecânicas. 
⤳ Os componentes inorgânicos do osso fazem um 
tecido duro e rígido. Os componentes orgânicos dão 
ao osso sua flexibilidade e elasticidade. 
⤳ Porção inorgânica e mineral óssea consiste de 
cálcio e fósforo na forma de pequenos cristais que se 
combinam com a matriz orgânica. 
⤳ Representam de 60 a 70% do peso seco do osso. 
⤳ A água contribui com peso ósseo em torno de 5 
a 8% e a matriz orgânica compõe o restante do 
tecido. 
⤳ Osso cortical ou compacto: forma a parte externa 
ou córtex do osso e é semelhante ao marfim. 
⤳ Osso trabecular ou interno: trabéculas são fibras 
plásticas em estrutura de malha frouxa com espaços 
preenchidos pela medula vermelha. 
 
 
 
 
 
⤳ Osso trabecular e seus espaços intersticiais de uma 
tíbia humana. 
 ⋅ Osso não lamelar: imaturo 
 ⋅ Osso lamelar: maduro 
 
Propriedades biomecânicas 
⤳ Bifásico: mineral em uma fase e material orgânico 
(colágeno e material de base) em outra. 
⤳ Quando uma carga é exercida em uma direção a 
deformação da estrutura pode ser medida em uma 
curva de carga e deformação. 
⤳ Informações sobre a resistência, rigidez e outras 
propriedades mecânicas da estrutura podem ser 
avaliadas através do exame desta curva. 
 
Curva de carga e deformação 
⤳ Região Elástica: revela 
a elasticidade da estrutura. 
⤳ Região Plástica: volta 
ao normal, porém pode 
causar pequenos danos. 
⤳ Falha final: fratura. 
 
⤳ Três parâmetros que determinam a resistência da 
estrutura são refletidos na curva: 
1. A carga que a estrutura pode sustentar antes 
de falhar. 
2. A deformação que a estrutura pode 
sustentar antes de falhar. 
3. A energia acumulada antes da falha. 
 
⤳ A resistência final é indicada na curva pelo ponto 
final de falha. 
⤳ A resistência em termos de energia acumulada é 
indicada pelo tamanho da área sob a curva inteira. 
Quanto mais larga é a área, maior é a energia 
absorvida. 
⤳ A inflexibilidade da estrutura é indicada pela 
inclinação da porção elástica. 
 
Comportamento biomecânico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tensão 
⤳ Cargas postas são aplicadas na direção externa da 
superfície. 
⤳ A resultante de estresse e deformação ocorre 
dentro da estrutura, em um plano perpendicular ao 
da carga aplicada. 
⤳ Sob carga de tensão a estrutura alonga-se e 
estreita-se 
⤳ Fraturas produzidas por tensão são 
frequentemente observadas em ossos com uma larga 
porção de osso esponjoso. Ex: base do 5° metacarpo 
e calcâneo. 
 
Compressão 
⤳ Cargas iguais e opostas são aplicadas na direção 
interna da estrutura, resultando em estresse e 
deformação compressivos. 
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⤳ O estresse compressivo ocorre no plano 
perpendicular ao da carga aplicada. 
⤳ Sob estresse compressivo a estrutura encurta-se 
e alarga-se. 
⤳ As vertebras são estruturas ósseas normalmente 
afetadas neste mecanismo. 
⤳ São comuns fraturas em idosos com perda de 
densidade óssea. 
 
Deslizamento 
⤳ Durante a aplicação de cargas tangenciais, a carga 
aplicada é paralela à superfície da estrutura e o 
estresse de deformação tangencial pode ser visto em 
um plano paralelo ao da carga aplicada. 
⤳ A estrutura sujeita a cargas tangenciais deforma-
se internamente de maneira angular. 
⤳ Ângulos retos tornam-se obtusos ou agudos. 
⤳ Em carga tensiva e compressiva, estresses 
tangenciais também são observados. 
⤳ Ossos esponjosos são mais suscetíveis a fraturas 
deste tipo. 
 
Limites de cargas 
⤳ O osso cortical humano apresenta valores de 
estresse limite para as diferentes cargas de tensão, 
compressão e tangencial. 
 Podem sustentar maior carga compressiva: 190 Mpa 
 Carga tensiva: 130 Mpa. 
 Carga tangencial: 70 Mpa. 
 A elasticidade é de aproximadamente 17 Gpa em 
cargas longitudinais e de 11 Gpa em cargas transversais. 
 
⤳ O osso trabecular suporta: 
 Carga compressiva: 50 Mpa 
 Carga tensiva: 8 Mpa 
 A elasticidade é baixa: 0,4 Mpa 
 
Clinicamente sob compressão a fratura geralmente é 
estável, mas sob carga tensiva e tangencial a fratura 
é grave e instável.