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CARRERA: LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
ASIGNATURA : BIOMECÁNICA
DOCENTE A CARGO: - Lic. Marina Agostini DOCENTES DE LA CATEDRA: - Lic. Jimena Genovese
**- Lic. Néstor Troiano
- Lic. Karina Hardenack** Unidad 6. Dinámica de las articulaciones Tiempo Requerido: 3hs cátedra Objetivos: Que el alumno sea capaz de: Definir los conceptos relacionados con la dinámica, correlacionando los mecanismos de fricción, rozamiento y desgaste. Analizar el comportamiento dinámico de las articulaciones, en relación a las fuerzas que actúan sobre ellas. Aplicar dichos conceptos al análisis biomecánico con ejemplos concretos. Contenidos: Fuerzas de coaptación y de compresión que actúan en la dinámica articular. Proceso de desgaste producido por la fricción-rozamiento. Concepto de rozamiento estático y cinético. Coeficiente de rozamiento. Fricción. Fuerzas de fricción. Coeficiente de fricción. Hidrodinámica lubricación. Relación lubricantes - viscosidad. Tipos de Lubricaciones articulares Aplicación en biomecánica: cartílago articular, comportamiento de las superficies articulares congruentes e incongruentes. Estructura-función del cartílago articular. Propiedades mecánicas, viscoelasticidad. Deformación ante los movimientos. Líquido sinovial: origen, composición y fisiología. Fluidos tixotrópicos. Capsula y ligamentos estructura-función. Propiedades mecánicas. Adaptación funcional, zonas de inserción. Accesorios intrarticulares meniscos, rodetes y cojinetes. Relación estructura función. Bolsas serosas: estructura y mecanismo de acción. Bibliografía obligatoria: -Bordoli, Pablo Daniel; Manual para el análisis de los movimientos; Ed. cea; Bs. As.1995 Cap. 4. -Owen, Goodfellow & Bullough: Fundamentos científicos de la ortopedia y traumatología Ed. Salvat.Barcelona 1984. Cap. 2, 3 y 12
- Miralles y Miralles; Biomecánica Clínica de los tejidos y las articulaciones del aparato locomotor; Ed. Masson; 2005; 2da edición Cap. 3 -Radin y cols. -Biomecánica práctica en ortopedia- Ed. Limusa. México 1989. Capítulo 4 -Frankel / Burstein. -Biomecánica ortopédica- Edit. Jims Barcelona. 1991. Capítulos 6. CUESTIONARIO UNIDAD N 6 DINAMICA DE LAS ARTICULACIONES -Bordoli, Pablo Daniel; Manual para el análisis de los movimientos; Ed. cea; Bs. As.1995 Cap. 4. 1-Mecionar cuál es la ventaja que presenta el cartílago articular al carecer de irrigación e inervación, explicar cómo suple los vasos sanguíneos y que estructuras articulares poseen inervación. Una de las ventajas del cartílago articular al carecer de irrigación e inervación es que se evita la respuesta inflamatoria y dolorosa que suele estar presente en otros tejidos conectivos del cuerpo humano. El cartílago articular se nutre principalmente por difusión de líquido sinovial desde las estructuras vecinas de la articulación, como la membrana sinovial y los huesos subyacentes. El liquido sinovial es un fluido viscoso y rico en nutrientes que proporciona los elementos necesarios para la nutricion del cartilago y la eliminacion de sus desechos. En cuanto a las estructuras articulares que tienen inervación, se encuentran los ligamentos, los tendones, la membrana sinovial y los tejidos musculares cercanos a la articulación. Los nervios que inervan estas estructuras son responsables de transmitir información sensorial, incluyendo dolor y presión, así como también información motora para controlar los movimientos articulares. 2-Graficar la curva de deformación en función del tiempo que presentan las estructuras viscoelásticas, explicar y correlacionar con la deformación del cartílago ante las cargas. Mencionar que función cumple el hueso subcondral. Las estructuras viscoelásticas, como el cartílago, tienen una respuesta a la carga que depende tanto del tiempo como de la magnitud de la carga. La curva de deformación en función del tiempo para estas estructuras suele ser curva en forma de S, donde la deformación aumenta inicialmente de manera lineal con la carga aplicada, pero luego se desacelera y alcanza una meseta donde la deformación se mantiene constante, incluso cuando la carga sigue aplicándose. La curva de deformación en función del tiempo se correlaciona con la deformación del cartílago ante las cargas, ya que el cartílago es una estructura viscoelástica que experimenta cambios en su deformación a lo largo del tiempo. A medida que la carga se aplica al cartílago, se estira y se comprime, lo que provoca una deformación que puede ser reversible o irreversible, dependiendo de la magnitud y la duración de la carga. El hueso subcondral es una capa de hueso que se encuentra justo debajo del cartílago articular. Esta capa de hueso actúa como una base sólida y estable para el cartílago, permitiendo que el cartílago se mantenga en su lugar y evitando que se desplace o se deforme excesivamente ante las cargas. Además, el hueso subcondral ayuda a distribuir las cargas de manera uniforme en el cartílago, lo que ayuda a prevenir la aparición de lesiones y desgaste excesivo del cartílago. 3-Mencionar cuales son las estructuras que pueden presentar dolor en una UBM. En una unidad biomecánica del cuerpo humano, varias estructuras pueden presentar dolor debido a lesiones, desgaste, esfuerzo excesivo o tensión. Algunas de estas estructuras incluyen: Articulaciones : las articulaciones pueden sufrir lesiones, inflamación o degeneración debido al desgaste y edad, artritis, lesiones deportivas o trauma. Músculos : los músculos pueden experimentar dolor debido a la sobrecarga, contracturas, desgarros
6-Mencionar que estudia la reología y de quien depende la lubricación articular. Describir la estructura y función de la membrana sinovial. La reología es la ciencia que estudia el flujo y la deformación de la materia, particularmente en relación con la viscosidad, elasticidad y plasticidad. En el contexto del cuerpo humano, la reología se utiliza para estudiar las propiedades mecánicas de los tejidos y fluidos corporales, como la sangre, la linfa y los líquidos sinoviales. La lubricación articular, por otro lado, depende principalmente del líquido sinovial. Este líquido es producido por la membrana sinovial, que recupera la articulación y se encarga de mantener el equilibrio de líquido y nutrientes en la cavidad articular. La membrana sinovial también produce lubricantes y enzimas que ayudan a reducir la fricción entre los huesos y los tejidos durante el movimiento. La membrana sinovial es una estructura fina y delicada compuesta por dos capas: la capa intima y la capa subintima. La capa íntima es la más interna y está compuesta por células sinoviales especializadas que producen el líquido sinovial y los componentes de la matriz extracelular. La capa subintima es mas gruesa y contiene vasos sanguineos, nervios y celulas inmunitarias. La función principal de la membrana sinovial es la producción de líquido sinovial, que actúa como lubricante y amortiguador en las articulaciones. El líquido sinovial también es importante para el intercambio de nutrientes y desechos metabólicos entre el tejido conectivo y el cartílago articular. Además, la membrana sinovial produce enzimas y factores de crecimiento que ayudan a mantener la salud y la integridad del cartílago articular y otros tejidos asociados con la articulación. 7-Que estructura le confiere viscosidad al líquido sinovial, mencionar las funciones que debe cumplir un lubricante. La viscosidad del líquido sinovial se debe principalmente a la presencia de ácido hialurónico y proteoglicanos en su composición. En cuanto a las funciones de un lubricante, estas son: Reducir la fricción : el lubricante se encarga de reducir la fricción entre dos superficies en movimiento. En el caso del líquido sinovial, reduce la fricción entre las superficies articulares de los huesos. Proteger las superficies : el lubricante actúa como una barrera protectora entre las superficies en contacto. En el caso del líquido sinovial, protege las superficies articulares del desgaste y la abrasión. Distribuir las cargas : el lubricante se encarga de distribuir las cargas de manera uniforme entre las superficies en contacto. En el caso del líquido sinovial, distribuye las cargas que soportaron las articulaciones durante el movimiento. Absorber los choques : el lubricante absorbe los choques y las vibraciones generadas por el movimiento. En el caso del líquido sinovial, absorb los choques y las vibraciones que se producen durante el movimiento de las articulaciones. En resumen, la función principal de un lubricante es reducir la fricción y proteger las superficies en contacto, y para ello debe tener propiedades adecuadas de viscosidad, adherencia y capacidad de absorción de choques. 8-Explicar la estructura (buscar información en bibliografía de anatomía) y la función de los accesorios articulares. Dar ejemplos de UBM que presentan estos accesorios articulares, explicar cuál sería la función biomecánica específica en la UBM mencionada. Los accesorios articulares son estructuras que se encuentran en las articulaciones y que desempeñan una función importante en la estabilidad y el movimiento de las mismas. Estos accesorios incluyen los ligamentos, los meniscos, las bolsas sinoviales y los labrums. Los ligamentos son bandas de tejido conectivo que unen los huesos y ayudan a mantener la
estabilidad de las articulaciones. Estos pueden ser intraarticulares (ubicados dentro de la cápsula articular) o extracapsulares (ubicados fuera de la cápsula articular). Los ligamentos intraarticulares más conocidos son el ligamento cruzado anterior y el ligamento cruzado posterior de la rodilla. Los meniscos son estructuras fibrocartilaginosas en forma de media luna que se encuentran en la rodilla y en la articulación temporomandibular. Estos actúan como amortiguadores y distribuyen la carga que recibe la articulación. Las sinoviales son sacos llenos de líquido sinovial que se encuentran cerca de las articulaciones y actúan como almohadillas para reducir la fricción entre los huesos y los tendones. Un ejemplo de bolsa sinovial es la bursa olecraniana, ubicada en la punta del codo. El labrum es un anillo de cartílago que se encuentra en algunas articulaciones, como la cadera y el hombro. Este ayuda a aumentar la superficie de contacto entre los huesos y, por lo tanto, mejora la estabilidad de la articulación. Un ejemplo de UBM (unidad biomecánica) que presenta accesorios articulares es la rodilla. En esta articulación, los ligamentos cruzados actúan como estabilizadores, impidiendo que la tibia se mueva hacia adelante o hacia atrás con respecto al fémur. Los meniscos actúan como amortiguadores y distribuyen la carga que recibe la articulación, impidiendo el desgaste prematuro del cartílago articular. Por último, la bursa prepatelar es una bolsa sinovial que reduce la fricción entre la piel y la rótula durante la flexión y extensión de la rodilla. En resumen, los accesorios articulares son estructuras importantes para la estabilidad y el movimiento de las articulaciones. Su función biomecánica específica varía dependiendo de la UBM y la articulación en la que se encuentran. -Owen,Goodfellow&Bullough:Fundamentoscientíficosdelaortopediay traumatologíaEd. Salvat. Barcelona 1984. Cap. 2 9-Explicar las funciones complementarias de las fibrillas colágenas y del gel de glucoproteína hidratada correlacionarlo con sus propiedades mecánicas. Las fibrillas colágenas y el gel de glucoproteína hidratada son componentes importantes de los tejidos conectivos del cuerpo humano. Ambas estructuras tienen funciones complementarias que están relacionadas con sus propiedades mecánicas. Las fibrillas colágenas son estructuras fibrosas formadas por la proteína colágena, que se encuentran en gran cantidad en los tejidos conectivos del cuerpo, como la piel, los huesos y los tendones. La función principal de las fibrillas colágenas es proporcionar resistencia y elasticidad a los tejidos conectivos. La proteína colágena es rígida y se organiza en una estructura triple hélice, lo que le permite soportar grandes cargas de tensión y compresión. Por lo tanto, las fibrillas colágenas son muy importantes para la resistencia mecánica de los tejidos conectivos. Por otro lado, el gel de glucoproteína hidratada es una estructura gelatinosa que se encuentra en el tejido conectivo laxo. Está compuesto por una red de moléculas de glucosaminoglicanos (GAG) y proteoglicanos, que son capaces de retener grandes cantidades de agua. La función principal del gel de glucoproteína hidratada es proporcionar lubricación y amortiguación a los tejidos conectivos, lo que ayuda a reducir la fricción y el desgaste en las articulaciones. Además, también ayuda a mantener la integridad estructural de los tejidos, al distribuir las cargas mecánicas de manera uniforme. En resumen, las fibrillas colágenas duraderas resistencia mecánica a los tejidos conectivos, mientras que el gel de glucoproteína hidratada proporciona lubricación y amortiguación. Ambas estructuras son esenciales para el correcto funcionamiento de los tejidos conectivos y están íntimamente relacionados con sus propiedades mecánicas. 10-Describir la morfología del cartílago articular adulto explicando los siguientes conceptos: característica de la superficie articular, grosor medio del cartílago, características y propiedades
12-Explicar cómo está formada la molécula de proteoglucano, mencionar cuáles son sus propiedades mecánicas. Explicar que sucede en el cartílago articular si se reduce la cantidad de proteoglucanos. Mencionar que tipo de colágeno constituye el cartílago articular. Los proteoglicanos son moléculas grandes y complejas que están formadas por una proteína central y cadenas laterales de glicosaminoglicanos (GAG) que se unen covalentemente a ella. Los GAG son cadenas largas de carbohidratos altamente hidratados y cargados negativamente que contienen propiedades mecánicas únicas a los proteoglucanos. En el cartílago articular, los proteoglucanos se encuentran en una matriz extracelular altamente organizada principalmente por colágeno tipo II. Los proteoglucanos son críticos para la función mecánica del cartílago, ya que son resistentes a la compresión y mantienen la estructura de la matriz extracelular, lo que permite la absorción de impactos y la distribución uniforme de la carga. Si se reduce la cantidad de proteoglucanos en el cartílago articular, se producen cambios significativos en las propiedades mecánicas del tejido, lo que puede llevar a una disminución de la capacidad de carga del cartílago y, en última instancia, a su degeneración. Por ejemplo, en condiciones como la osteoartritis, se produce una degradación del cartílago y una disminución en la cantidad de proteoglucanos presentes, lo que contribuye a la pérdida de elasticidad y al aumento de la rigidez del tejido. En resumen, los proteoglucanos son moléculas críticas para la función mecánica del cartílago articular, ya que sólida resistencia a la compresión y ayudan a mantener la estructura de la matriz extracelular. La disminución de la cantidad de proteoglucanos en el cartílago puede llevar a una disminución en la capacidad de carga y la degeneración del tejido. El tipo colágeno II es el principal componente estructural del cartílago articular -Owen,Goodfellow&Bullough:Fundamentoscientíficosdelaortopediay traumatologíaEd. Salvat. Barcelona 1984. Cap. 3 13- Detallar que estructuras recubre la membrana sinovial, cuales son las dos partes que constituyen su estructura y cuáles son sus tres funciones principales. La membrana sinovial es una estructura que recupera las superficies internas de las articulaciones y está compuesta por dos capas principales: la capa sinovial y la capa fibrosa. La capa sinovial es la capa interna y está compuesta por células especializadas llamadas sinoviocitos. Los sinoviocitos secretan un líquido viscoso llamado líquido sinovial que lubrica la articulación y ayuda a reducir la fricción entre las superficies de la articulación. Además, los sinoviocitos también pueden secretar enzimas y mediadores inflamatorios en respuesta a una lesión o inflamación. La capa fibrosa es la capa externa y está compuesta por tejido conectivo fibroso denso. Esta capa ayuda a mantener la integridad de la articulacion y proporciona soporte estructural. Las tres funciones principales de la membrana sinovial son: Lubricación: la capa sinovial secreta líquido sinovial que ayuda a reducir la fricción entre las superficies de la articulación y facilita el movimiento. Nutrición: el líquido sinovial también transporta nutrientes y oxígeno a las células dentro de la articulación y elimina los desechos metabólicos. Protección: la membrana sinovial actúa como una barrera protectora que ayuda a prevenir la entrada de microorganismos y sustancias extrañas en la articulación. Además, la capa sinovial también puede secretar enzimas y mediadores inflamatorios en respuesta a una lesión o inflamación para ayudar a proteger la articulación y promover su curación. 14-Explicar del líquido sinovial los siguiente: definir al mismo, cual es su volumen, como se
origina, quien le confiere elevada viscosidad, cuáles son sus funciones y como se altera su composición ante una enfermedad inflamatoria. El liquido sinovial es un liquido claro y viscoso que se encuentra en las articulaciones del cuerpo humano. Este líquido sinovial actúa como un lubricante natural para las articulaciones, lo que permite un movimiento suave y sin fricción entre los huesos. En cuanto a su volumen, el líquido sinovial normalmente ocupa un espacio muy reducido en la cavidad articular, alrededor de 2-4 ml. No obstante, este volumen puede variar dependiendo de la articulación en cuestión y de la presencia de enfermedades inflamatorias. El líquido sinovial se origina a partir de las células de la membrana sinovial, que es la capa de células que recupera la articulación. Estas células secretan el líquido sinovial y lo liberan en la cavidad articular. La elevada viscosidad del líquido sinovial se debe principalmente a la presencia de ácido hialurónico, una molécula de gran tamaño que forma un gel denso en el líquido. Otras proteínas presentes en el líquido sinovial, como la lubricina y la proteoglicana, también contribuyen a su viscosidad. Las funciones del liquido sinovial son varias. Por un lado, actúa como lubricante para las articulaciones, reduce la fricción entre los huesos. Además, proporciona nutrientes y oxígeno a las células de la membrana sinovial y ayuda a eliminar los productos de desecho. También ayuda a amortiguar las fuerzas que actúan sobre las articulaciones, lo que protege los huesos y los tejidos blandos de lesiones. Cuando se produce una enfermedad inflamatoria en una articulación, la composición del líquido sinovial se puede alterar significativamente. Por ejemplo, en la artritis reumatoide, una enfermedad autoinmune que causa inflamación en las articulaciones, el líquido sinovial puede contener altos niveles de células inflamatorias y proteínas que dañan el cartílago y el hueso. Esto puede llevar a una disminución de la viscosidad del líquido sinovial ya una mayor fricción entre los huesos, lo que empeora los síntomas de la enfermedad.
- Miralles y Miralles; Biomecánica Clínica de los tejidos y las articulaciones del aparato locomotor; Ed. Masson; 2005; 2da edición Cap. 3 15-Describir como se diferencia el desarrollo articular dependiendo del tipo articular que resulte al final. El desarrollo articular puede variar dependiendo del tipo de articulación que se forme al final. Las articulaciones se clasifican en tres tipos principales: sinovial, cartilaginosa y fibrosa. Las articulaciones sinoviales son las más móviles del cuerpo y están formadas por dos huesos que se unen mediante una cápsula articular y están recubiertas por cartílago articular. Estas articulaciones se desarrollan a partir de células mesenquimales que forman una membrana sinovial, cartílago articular y una cápsula articular. El desarrollo de las articulaciones sinoviales se caracteriza por la formación de cavidades sinoviales dentro de la cápsula articular, que contienen líquido sinovial, y por la presencia de ligamentos y tendones que estabilizan la articulación y permiten el movimiento. Las articulaciones cartilaginosas se forman cuando los huesos se unen mediante cartílago. Estas articulaciones son menos móviles que las sinoviales y se desarrollan a partir de células mesenquimales que se diferencian en células cartilaginosas. Las articulaciones cartilaginosas se caracterizan por la presencia de una capa de cartílago articular que recupera las superficies de los huesos y permite el movimiento, y por la presencia de una capa de cartílago fibroso que une los huesos. Las articulaciones fibrosas se forman cuando los huesos se unen mediante tejido fibroso. Estas articulaciones son las menos móviles del cuerpo y se desarrollan a partir de células mesenquimales que se diferencian en células fibrosas. Las articulaciones fibrosas se caracterizan por la presencia de
células aplanadas, denominadas condrocitos, que se organizan en filas paralelas a la superficie articular. Estos condrocitos sintetizan y mantienen la matriz extracelular del cartílago, que está compuesta principalmente de colágeno tipo II y proteoglicanos. Zona intermedia o transicional : Es la capa intermedia del cartílago articular, que se encuentra debajo de la zona superficial. Está compuesta por condrocitos más grandes y redondeados que los de la zona superficial, y su matriz extracelular es más densa y rica en proteoglicanos. Además, en esta zona se encuentran las fibras de colágeno tipo II, que se organizan en una orientación más aleatoria. Zona profunda o radial : Es la capa más profunda del cartílago articular, que se encuentra en contacto directo con el hueso subyacente. Está compuesta por condrocitos que se organizan en columnas perpendiculares a la superficie articular, y su matriz extracelular contiene una mayor cantidad de fibras de colágeno tipo II y proteoglicanos. Zona calcificada : Es la capa más profunda del cartílago articular, que se encuentra en contacto directo con el hueso subcondral. En esta zona, la matriz extracelular del cartílago se mineraliza y se fusiona con el hueso subyacente para formar la capa subcondral. En resumen, la composición histológica del cartílago articular está compuesta por una matriz extracelular rica en proteoglicanos y colágeno tipo II, así como por condrocitos organizados en distintas capas que se adaptan a las diferentes funciones mecánicas y estructurales del tejido en la articulación. 18 Quien proporciona la nutrición del cartílago articular. El cartílago articular no tiene vasos sanguíneos ni nervios, lo que limita su capacidad de regeneración y reparación. Por lo tanto, la nutrición del cartílago articular se produce por difusión de nutrientes desde el líquido sinovial que rodea la articulación, así como por la absorción de nutrientes del hueso subcondral adyacente. El líquido sinovial es un líquido viscoso y transparente que se encuentra en las articulaciones y que actúa como lubricante y amortiguador. Contiene una serie de nutrientes necesarios para la nutrición del cartílago articular, como glucosa, aminoácidos, ácido hialurónico, proteoglicanos y sales minerales. La difusión de estos nutrientes hacia el cartílago articular se produce a través de la membrana sinovial que recubre la articulación y que permite el intercambio de sustancias entre el líquido sinovial y el cartílago. 19 Dentro de las propiedades biomecánicas del cartílago articular explicar los siguientes conceptos: El 90% de las presiones que se aplican al cartílago ¿quién las soporta? En condiciones fisiológicas de carga que tipos de Fuerzas actúan sobre el cartílago. Las propiedades biomecánicas del cartílago porque están influidas, como es la tensión en movimientos rápidos y en movimientos lentos relacionarlo con la curva de velocidad de aplicación de la carga. El comportamiento del cartílago varía dependiendo del tiempo de actuación de las cargas que sobre él se aplican, explicar que sucede en el salto y en la bipedestación. Las propiedades biomecánicas del cartílago articular son fundamentales para su función en la articulación. A continuación, se explican los conceptos mencionados:
El 90% de las presiones que se aplican al cartílago son soportadas por el líquido sinovial que se encuentra en la articulación. El cartílago es un tejido avascular y no tiene nervios, por lo que no puede soportar grandes cargas por sí mismo. En condiciones fisiológicas de carga, el cartílago articular está sometido a fuerzas de compresión, cizallamiento y tensión. La compresión es la fuerza que actúa en sentido vertical sobre el cartílago, la cizallamiento es la fuerza que actúa en sentido horizontal y la tensión es la fuerza que estira el tejido. Las propiedades biomecánicas del cartílago están influenciadas por la velocidad de aplicación de la carga. En movimientos rápidos, la tensión en el cartílago aumenta rápidamente, mientras que en movimientos lentos, la tensión aumenta de manera más gradual. La curva de velocidad de aplicación de la carga es importante porque puede afectar la capacidad del cartílago para absorber la carga y evitar el daño. El comportamiento del cartílago varía dependiendo del tiempo de actuación de las cargas que sobre él se aplican. En el salto, por ejemplo, la carga se aplica de manera rápida y el cartílago no tiene tiempo suficiente para adaptarse, lo que puede provocar su daño. En la bipedestación, la carga se aplica de manera más gradual y el cartílago tiene tiempo para adaptarse y soportar la carga sin sufrir daño. En resumen, las propiedades biomecánicas del cartílago articular son fundamentales para su función en la articulación y están influenciadas por factores como la velocidad de aplicación de la carga y el tiempo de actuación de las cargas que se aplican. Es importante tener en cuenta estas propiedades para prevenir lesiones en el cartílago y mantener la salud de las articulaciones. 20 Las propiedades mecánicas del tejido colágeno están influidas por tres factores mencionar y explicar cada uno de ellos. La comprensión de las propiedades mecánicas del tejido colágeno es fundamental para entender cómo se comportan los diferentes tejidos durante el movimiento y la carga. La biomecánica es la disciplina que se encarga de estudiar las fuerzas y los movimientos del cuerpo humano y cómo estos interactúan con los tejidos y las estructuras del cuerpo. En la biomecánica, se utiliza el término "tensión" para referirse a la fuerza que actúa sobre un tejido y que provoca su deformación. La relación entre la tensión aplicada a un tejido y la deformación resultante se conoce como "curva de tensión-deformación". La curva de tensión-deformación del tejido colágeno es importante para entender cómo se comporta el tejido en diferentes situaciones. Por ejemplo, en el caso de los tendones, que están compuestos principalmente de fibras de colágeno, la curva de tensión-deformación es lineal en una región inicial, pero luego se vuelve más empinada a medida que se aplica más tensión. Esto significa que los tendones son más resistentes a la tracción a medida que se aplican más fuerzas.
Zona de transición calcificada: En esta zona, las células comienzan a calcificar la matriz extracelular de colágeno, lo que ayuda a fijar el ligamento al hueso. Zona de hueso: En esta zona, las fibras de colágeno del ligamento se fusionan con las fibras de colágeno del hueso, formando una unión sólida y resistente. En resumen, los ligamentos y las cápsulas articulares son estructuras esenciales para mantener la estabilidad y función adecuada de las articulaciones del cuerpo humano. La estructura y composición histológica de estas estructuras permiten una unión sólida entre el hueso y los tejidos conectivos que los rodean, proporcionando una capacidad de carga y resistencia adecuada para las tensiones y fuerzas que actúan sobre la articulación durante el movimiento. 22 Explicar que sucede cuando un ligamento es sometido a compresiones y a tensiones. Explicar de qué factores depende la remodelación ligamentaria luego de una lesión. Mencionar cual es el comportamiento de la estructura ligamentaria después de una inmovilización total o parcial y ante el ejercicio intenso. Cuando un ligamento es sometido a compresión, las fibras colágenas del mismo se aplastan y se deforman, disminuyendo su capacidad de soportar cargas de tensión. Por otro lado, cuando un ligamento es sometido a una carga de tensión, las fibras colágenas del mismo se estiran y alargan, permitiendo que el ligamento absorba la energía y soporte la carga de tensión. Es importante tener en cuenta que cada ligamento tiene una resistencia y capacidad de carga específica, por lo que la respuesta de cada ligamento ante una compresión o una tensión dependerá de su estructura y de la carga aplicada. La remodelación ligamentaria después de una lesión depende de varios factores, como la gravedad de la lesión, la edad del individuo, la presencia de comorbilidades y el tiempo de inmovilización. Cuando un ligamento se lesiona, se produce una respuesta inflamatoria que conduce a la formación de tejido cicatrizal en la zona lesionada. Este tejido cicatrizal tiene una menor resistencia y elasticidad que el ligamento original, lo que puede afectar la capacidad de carga y la estabilidad de la articulación. Sin embargo, con el tiempo, el tejido cicatrizal se remodela y se reorganiza, adquiriendo una estructura más similar al tejido ligamentario normal. La remodelación ligamentaria depende, por lo tanto, del equilibrio entre la formación de tejido cicatrizal y la reorganización de las fibras colágenas, así como de la presencia de factores que puedan interferir con este proceso. La inmovilización total o parcial de un ligamento puede afectar negativamente su capacidad de carga y estabilidad, ya que la falta de movimiento y carga puede disminuir la densidad y fuerza de las fibras colágenas, así como reducir la nutrición y oxigenación del tejido. Por otro lado, el ejercicio intenso puede tener efectos positivos o negativos en la estructura ligamentaria, dependiendo de la intensidad y frecuencia del ejercicio. El ejercicio moderado y regular puede aumentar la densidad y fuerza de las fibras colágenas, lo que mejora la capacidad de carga y estabilidad del ligamento. Sin embargo, el ejercicio intenso y repetitivo puede producir una sobrecarga del ligamento, lo que puede conducir a su fatiga y lesión. Es
importante, por lo tanto, mantener un equilibrio adecuado entre el ejercicio y la recuperación para mantener una estructura ligamentaria saludable y resistente. -Radin y cols. -Biomecánica práctica en ortopedia- Ed. Limusa. México 1989. Capítulo 4 23 Explicar cómo actual la distribución de esfuerzos en las articulaciones. La distribución de esfuerzos en las articulaciones depende de varios factores, incluyendo la forma de las superficies articulares, la fuerza muscular, la dirección y magnitud de la carga aplicada, la presencia de ligamentos y otras estructuras de soporte y la estabilidad de la articulación. En general, las articulaciones están diseñadas para distribuir la carga de manera uniforme a través de la superficie articular, reduciendo así la presión y el desgaste en el cartílago y otros tejidos. Esto se logra mediante la forma de las superficies articulares, que están diseñadas para adaptarse y encajar entre sí y distribuir la carga de manera uniforme. Sin embargo, la distribución de esfuerzos puede verse alterada en situaciones de sobrecarga o desequilibrio muscular, donde ciertas áreas de la superficie articular pueden recibir una carga excesiva o desigual. Esto puede producir daño en el cartílago y otros tejidos, y aumentar el riesgo de lesiones articulares. La presencia de ligamentos y otras estructuras de soporte también influyen en la distribución de esfuerzos en las articulaciones. Los ligamentos ayudan a estabilizar la articulación y a distribuir la carga de manera uniforme, evitando así la concentración de la carga en áreas específicas. En resumen, la distribución de esfuerzos en las articulaciones depende de múltiples factores y es importante para mantener la salud y la función de las articulaciones a largo plazo. Un equilibrio adecuado entre la fuerza muscular, la estabilidad de la articulación y la distribución uniforme de la carga es esencial para prevenir lesiones y mantener la salud articular. 24 Explicar cómo se deforma el cartílago articular bajo carga. Indicar como se presenta la deformación del cartílago al variar la velocidad de la carga aplicada.
El cartílago articular es un tejido altamente especializado que se deforma bajo carga. La
deformación del cartílago articular se produce debido a la presión ejercida sobre el tejido,
lo que hace que las moléculas de proteoglicanos del cartílago se desplacen y provoquen la
expulsión del agua de los mismos, reduciendo así su grosor y aumentando la resistencia
del tejido. Además, el colágeno en el cartílago actúa como una red de soporte que ayuda
a mantener la estructura y la integridad del tejido.
La velocidad de aplicación de la carga también influye en la deformación del cartílago
articular. Cuando se aplica una carga rápida sobre el cartílago, como en movimientos de
alta velocidad o impactos, se produce una deformación elástica que se recupera
rápidamente después de retirar la carga. Por otro lado, cuando se aplica una carga lenta y
sostenida, como en movimientos de baja velocidad o durante el reposo prolongado, se
produce una deformación viscoelástica que se mantiene incluso después de retirar la
carga.
Lubricación hidrodinámica: Este mecanismo se utiliza cuando las superficies de contacto están separadas por una capa más gruesa de lubricante. En la lubricación hidrodinámica, el lubricante se presiona entre las superficies y crea una película de presión que separa las superficies y reduce la fricción y el desgaste. La ventaja de este mecanismo es que es muy efectivo en condiciones de alta velocidad y presión. La desventaja es que puede ser menos efectivo en condiciones de baja velocidad, ya que se requiere una cierta cantidad de flujo de lubricante para crear la película de presión. Lubricación por goteo: Este mecanismo se utiliza cuando se requiere una lubricación puntual en una superficie. En la lubricación por goteo, el lubricante se aplica directamente en la superficie de contacto en pequeñas cantidades. La ventaja de este mecanismo es que es muy efectivo en superficies de contacto pequeñas y de difícil acceso. La desventaja es que puede ser menos efectivo en condiciones de alta velocidad o presión, ya que la cantidad de lubricante puede no ser suficiente para reducir la fricción y el desgaste. Lubricación elastohidrodinámica: Este mecanismo se utiliza en aplicaciones en las que las superficies de contacto están sometidas a altas cargas y deformaciones. En la lubricación elastohidrodinámica, el lubricante se presiona entre las superficies y se deforma elásticamente para adaptarse a la forma de las superficies. La ventaja de este mecanismo es que es muy efectivo en condiciones de alta carga y deformación. La desventaja es que puede ser menos efectivo en condiciones de baja velocidad, ya que se requiere una cierta cantidad de flujo de lubricante para crear la película de presión. Además, este mecanismo requiere lubricantes especiales que sean capaces de soportar las altas presiones y deformaciones. -Frankel / Burstein. -Biomecánica ortopédica- Edit. Jims Barcelona. 1991. Capítulos 6. 27 Definir fricción. Graficar y explicar la curva de Fuerzas de fricción/ velocidad
La fricción es la fuerza que se opone al movimiento relativo de dos superficies en
contacto. Esta fuerza se debe a la resistencia que ofrecen las irregularidades de las
superficies al desplazamiento.
La curva de Fuerzas de fricción/velocidad, también conocida como curva de fricción, es
una representación gráfica de la relación entre la fuerza de fricción y la velocidad de
deslizamiento entre dos superficies en contacto. En esta curva se pueden identificar tres
regiones:
Región de fricción estática: corresponde al rango de velocidades en el que las
superficies en contacto no se están moviendo entre sí. En esta región, la fuerza
de fricción es constante y se iguala a la fuerza aplicada para intentar mover las
superficies.
Región de fricción cinética: corresponde al rango de velocidades en el que las
superficies en contacto están en movimiento relativo. En esta región, la fuerza de
fricción es proporcional a la fuerza aplicada y a la velocidad de deslizamiento.
Región de transición: es la región en la que se produce la transición entre la
fricción estática y la fricción cinética. En esta región, la fuerza de fricción empieza
a disminuir antes de alcanzar la velocidad de deslizamiento correspondiente a la
fricción cinética.
El coeficiente de fricción es la relación entre la fuerza de fricción y la fuerza normal entre
las superficies en contacto. En el caso del cartílago articular, el coeficiente de fricción es
muy bajo gracias a la presencia de lubricantes y al diseño de las superficies articulares.
En comparación, el coeficiente de fricción del acero es mucho más alto, lo que hace que
se necesite lubricación para reducir la fricción y evitar el desgaste de las superficies en
contacto.
Es importante tener en cuenta que la curva de fricción puede variar dependiendo de
factores como la rugosidad de las superficies, el tipo de lubricante, la temperatura y la
presión de contacto. Por esta razón, la selección del lubricante y el diseño de las
superficies articulares son aspectos fundamentales para reducir la fricción y el desgaste
en las articulaciones.
28 Definir fluido de Newton y fluido tixotrópico. Graficar y explicar la curva que relaciona el declive de velocidad y la viscosidad de dos fluidos.
Un fluido de Newton es aquel que mantiene una viscosidad constante
independientemente de la velocidad o cizallamiento al que se someta. Es decir, la
relación entre la velocidad y la fuerza cortante es lineal y constante. Ejemplos de fluidos
de Newton son el agua y el aceite.
