BIOMECANICA DE LOS HUESOS

Transcripción

1 BIOMECANICA DE LOS HUESOS "La osteología constituye la base de la anatomía descriptiva y topográfica porque revela caracteres de clase, género y especie, es decir, como si cada función o acto fisiológico dejaran en el esqueleto huellas profundas de su manera de ser".

2 BIOMECANICA DE LOS HUESOS EL HUESO NECESITA EJERCICIO, SIN ESTIMULO NO SE ATROFIA, SE DESCALCIFICA ESTRUCTURA FUNCION ECONOMIA: RESISTIR FUERZA MAXIMA CON MINIMO MATERIAL OSEO

3 FUNCIONES DEL HUESO HOMEOSTASIS MINERAL: Ca P Mg Na RECEPTACULO DE ORGANOS HEMATOPOYETICOS PROTECCION MECANICA SOSTEN LOCOMOCION TRANSMISION DE FUERZAS PALANCAS

4 ESTRUCTURA ÓSEA COMPOSICIÓN: 35% CONSTITUCION: 1er Nivel: Sust. Orgánicas 45 % Sust. Inorgánicas 20 % H2O 2do Nivel: 3er. Nivel: Sust. Fundamental Amorfa, Fibras de colageno/hidroxiapatita Elementos celulares OSTEONA: lminillas concentricas Compacto/ esponjoso ORG.INTERNA: Tejido compacto - Tejido esponjoso Tejido reticular, no laminar o fibroso Periostio y endostio Médula ósea, vasos y nervios ORG. EXTERNA: Largos, Planos y Cortos Diafisis- Metafisis- Fisis- Epifisis Según su matriz de orígen

5 DESARROLLO OSEO La morfogenesis se da segun el tipo de matriz, pero influenciada por las fuerzas ambientales y las presiones (o tensiones) funcionales Matriz funcional: periostica capsular Teorías: genómica o epigenética

6 CONFIGURACION EXTERNA Largos Planos Cortos Irregulares

7 ADAPTACION FUNCIONAL DE LA ESTRUCTURA EXTERNA ADAPTACION A LAS FUERZAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS POSICIÓN, FORMA Y ESTRUCTURA DE LOS HUESOS UBICACIÓN: Soportan presiones o tracciones CLASIFICACION: Largos (como palancas de movimiento), Planos (como protectores de órganos) Cortos (para soportar y transmitir fuerzas) FORMA: Huesos tubulares y cuboideos son de caracter somático, se originan incluidos en una masa de tejido músculotendinoso. Huesos planos son de caracter visceral: las visceras están reforzadas por una cápsula de tejido blando rodeado por huesos que los protegen.

8 ESTRUCTURA EXTERNA DIAFISIS: Cilíndricas soportan mayor presión y son los característicos del miembro inferior. Triangular soportan mayor tracción y es el caso de los del miembro superior. Con torsiones: por accion muscular EPIFISIS: Accidentes óseos como apófisis, canales, fosas, orificios, etc. son expresión de las funciones. Salientes óseos son directamente proporcionales a la sección de los ligamentos o tendones que en ellas se insertan La denervación, ablación muscular, o reinserción de un tendón altera la forma del hueso

9 ADAPTACION FUNCIONAL DE LA ESTRUCTURA INTERNA Modelo de Cullmann de trabeculas Fig Radin Cap 2 AG.NUTRICIOS del HUESO

10 LEYES DEL DISEÑO OSEO LEYES DE: Wolff: MAYOR PRESIONES SOBRE HUESO, ESTIMULA FORMACION OSEA Delpech: MAYOR PRESIONES SOBRE CARTILAGO, INHIBE CRECIMIENTO Jansen: EL DISEÑO INTERNO ES EN DIRECCION DE LAS PRESIONES FUNCIONALES Basset: EN RELACION A LA MAGNITUD DE LAS FUERZAS FUNCIONALES Jones: NO SIEMPRE LA PRESION CONSTANTE ESTIMULA AL HUESO, A VECES HAY RESORCION OSEA Hueter Volkman: PRESIONES INTERMITENTES ESTIMULAN EL CRECIMIENTO

11 LEYES DEL CRECIMIENTO OSEO Testut Tomo I osteologia gral Leyes de Serres: de la Simetría Miralles- Miralles 2005 de las Eminencias de las Cavidades Leyes de Godín: Puberales de las Alternancias de las Proporciones de las Asimetrías Primeros 15 meses crecimiento de craneal a caudal Desde 7-8 años crecimiento de caudal a craneal

12 DISEÑO OSEO como una viga EL HUESO como una columna

13 Fig 3-6 VILADOT SOLICITUDES MECANICAS DE LOS HUESOS COMPRESION TRACCION FLEXION CIZALLAMIENTO TORSION Stress Flexion= L3. F. d / J

14 SOLICITUDES TORSION Q= L/ J.E si J=. r4 / 2 Entonces: Q = 2L/. r4. E

15 PROPIEDADES MECANICAS o VISCOELASTICIDAD (Tiempo y Veloc. Carga) o TENACIDAD (energía total para RIGIDEZ fracturar material) (Módulo de Young) E= 2T/cm 3 o DUREZA ( resistir deformación plastica) o ELASTICIDAD Hueso trabecular 75.5 Mpa Hueso cortical 17 GPa (Ley de Hooke) ELASTICIDAD DIF. LONG= k. F

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17 RESISTENCIA DEL MATERIAL DEPENDE DE: LA CARGA QUE PUEDE RESISTIR ANTES DE ROMPERSE LA DEFORMACION QUE PUEDE SOPORTAR ANTES DE ROMPERSE LA ENERGIA QUE ES CAPAZ DE ALMACENAR ANTES DE ROMPERSE

18 RESISTENCIA DIFERENCIA ENTRE CORTICAL Y ESPONJOSO (Modulo de Young del hueso trabecular es 75.5 MPa y 17 GPa en el cortical) MAYOR RESISTENCIA ENTRE 20 Y 40 AÑOS EL CORTICAL DISMINUYE 2% c/decada dp 50 AÑOS DUCTILIDAD DISMINUYE 5% c/decada CURVA EN FUNCION DE LA VELOCIDAD DE APLICACION DE LA CARGA: A MAYOR VELOCIDAD DE APLICACION DE LA CARGA, MAS RESISTENTE SE NECESITA MAS FUERZA PARA ROMPER UN HUESO BRUSCAMENTE QUE LENTAMENTE MAS RESISTENTE A LA COMPRESION LONG. MATERIAL ANISOTROPICO

19 (Fitzgerald 2004) CURVA CARGA / DEFORMACION DEL HUESO Grafico de Fitzgerald pg 143

20 Ejemplo aplicación: clavo placa FIGURA CURVA Frankel y Burstein fig 91

21 VISCOELASTICIDAD VARIACION SEGUN LA VELOC. DE APLICACION DE LA CARGA A > VELOCIDAD > RESISTENCIA FIGURA DE FITZGERALD

22 FACTOR TIEMPO CURVA DE FATIGA DEL HUESO EFECTO ACUMULATIVO VILADOT FIG 3-7 PG 49

23 MECANISMOS PARA DISMINUIR EL ESFUERZO SOBRE LOS HUESOS LAS ARTICULACIONES EL CANAL MEDULAR LOS MÚSCULOS

24 HOMEOSTASIS BIOLOGICA REABSORCION HUESO TEJIDO VIVO APOSICION FACTORES Genéticos Nutricios Vitamínicos Hormonales Mecánicos (Piezoelectricidad)

25 FACTOR PIEZOELECTRICO Entorno bioeléctrico de las células esqueléticas es estímulo morfogenético los cambios funcionales de este entorno ocasionan cambios en sus propiedades bioeléctricas que constituyen señales morfogenéticas reconocidas por las células, las actividades de la vida diaria originan cambios eléctricos que permiten la nutrición el excesivo reposo reduce la actividad piezoeléctrica alterándose la nutrición y debilitándose. El hueso presenta cargas electricas en determinadas superficies cuando son sometidos a presiones y tracciones mecanicas ejercidas perpendicularmente sobre su eje principal de simetria

26 CONSOLIDACION Y REMODELACION OSEA Owen- Viladot- Fitzgerald LA HERENCIA NO EXPLICA LA DISPOSICION TRABECULAR ADAPTACION DE TAMAÑO- FORMA Y ESTRUCTURA A SOLICITACIONES MECANICAS PROCESO DE ACTIVACION- FORMACION- RESORCION HOMEOSTASIS MECANICA FORMACION OSEA (potencial negativo) EN LA COMPRESION Y RESORCION OSEA (potencial positivo) EN LA TRACCION

27 RESUMEN HUESOS ELEMENTO COMPUESTO- BIFASICO- POROSIDAD VARIABLE- ANISOTROPICO VISCOELASTICO ESTRUCTURA JERARQUIZADA CON GRAN RESISTENCIA FUNCION COMPORTAMIENTO CERRADO: DISTRIBUCION HOMOGENEA DE FUERZAS Y ECONOMIA DE MATERIAL ORGANOS CON ALTO NIVEL METABOLICO Y PERMANENTE ACTIVIDAD DE REMODELACION