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Osteocinemática
Los sistemas Los sistemas que que
conforman la conforman la fisiologfisiologíía del a del movimiento movimiento
son:son:
ÓÓseoseoMuscular Muscular NerviosoNervioso
Osteocinmática
MACROMOVIMIENTOS U OSTEOCINEMATICAMACROMOVIMIENTOS U OSTEOCINEMATICAES LA PARTE DE LA BIOMECES LA PARTE DE LA BIOMECÁÁNICA QUE ESTUDIA EL NICA QUE ESTUDIA EL DESPLAZAMIENTO DE LOS HUESOS EN EL ESPACIO SIN DESPLAZAMIENTO DE LOS HUESOS EN EL ESPACIO SIN
IMPORTAR LOS MIMPORTAR LOS MÚÚSCULOS QUE SE CONTRAEN PARA SCULOS QUE SE CONTRAEN PARA LOGRARLOLOGRARLO
Eje mecánico
Los MACROMOVIMIENTOS son aquéllos que se ven a través de a
observación simple del gesto motor.
Este movimiento depende de la forma
de las superficies articulares
Eje mecánico
Def. Osteología
ES LA RECTA SOBRE ES LA RECTA SOBRE UN SEGMENTO UN SEGMENTO
OSEO QUE PASA OSEO QUE PASA POR EL CENTRO DE POR EL CENTRO DE LAS SUPERFICIES LAS SUPERFICIES
ARTICULARES ARTICULARES SITUADAS EN LOS SITUADAS EN LOS
EXTREMOS DEL EXTREMOS DEL HUESO.HUESO.
Cadena ósea
SEGMENTO DE RECTA QUE SEGMENTO DE RECTA QUE REPRESENTA UN SECTOR REPRESENTA UN SECTOR
DETERMINADO DEL CUERPO Y ES DETERMINADO DEL CUERPO Y ES EQUIVALENTE AL EJE MECANICO EQUIVALENTE AL EJE MECANICO
DEL HUESODEL HUESO
Cadena ósea
Def. Osteología
DOS TIPOS DE MOVIMIENTODOS TIPOS DE MOVIMIENTOGIRO:GIRO: RotaciRotacióón del hueso sobre si mismo, n del hueso sobre si mismo,
alrededor de su propio eje mecalrededor de su propio eje mecáánico (Rotacinico (Rotacióón).n).
BALANCEO:BALANCEO: Movimiento pendular del hueso Movimiento pendular del hueso alrededor de uno de sus extremos (Flex/ Ext. alrededor de uno de sus extremos (Flex/ Ext. ––Abd/Abd/AddAdd).).
Puro:Puro: RotaciRotacióón adjunta.n adjunta.Impuro:Impuro: RotaciRotacióón conjunta, si al realizar el n conjunta, si al realizar el
balanceo la cadena balanceo la cadena óósea sale del plano debe sea sale del plano debe realizar un giro para ir a otro plano sobre el realizar un giro para ir a otro plano sobre el anterior.anterior.
eslabón
Tejido conjuntivo especializado duro y rígido, que es elcomponente principal del esqueleto humano. Nordin. Panjabi
Estructura ósea macro
Epífisis
Fisis: zona de crecimiento del hueso
Metáfisis
Diáfisis
MetáfisisFisis: zona de crecimiento del hueso
EpífisisEstructura ósea macro
REPASO ANATOMICO
Diafisiscompactoperiostio
EpifisisEsponjosoCorteza
MetafisisCavidad medular
endostio
Estructura axial y apendicular
REPASO ANATOMICO
ESQUELETOESQUELETOPara su estudio, se divide en dos partes:
Esqueleto axial y Esqueleto Esqueleto axial y Esqueleto apendicularapendicular..
El esqueleto axialEl esqueleto axial ocupa la línea media del esqueleto formando el eje del cuerpo.
Está compuesto por los huesos del cráneo, de la cara, la cintura escapular (omóplato y clavícula), la columna vertebral, las costillas, el esternón y la cintura pelviana.
El esqueleto apendicularEl esqueleto apendicular se ubica por fuera de la línea media del esqueleto y representa a los huesos de las extremidades superiores e inferiores.
Algunos autores incluyen a las cinturas escapular y pelviana como parte del esqueleto apendicular.
Composición química hueso
REPASO ANATOMICO
67% Inorgánico Dureza y RigidezHidroxiapatita (Calcio y fósforo)Mg, Na, K, Cl.
33 %% Orgánico Flexibilidad y Elasticidad
90 - 95 % Fibras colágeno5 – 10 % Células óseas
% Agua (Tejido bifásico)
Est. Macro y Microscópica
• Unidad funcional:Osteón o sistema Haversiano (compuesto por laminillas)
• Conductos de Havers(vasos sanguíneos y fibras nerviosas)
• Conductos de Volkmann
• Lagunas (Osteocitos)
• Canalículos (Laguna, canal de Havers)
• Periostio (fibras de Sharpey)
Estructura ósea macro
Hueso esponjoso o trabecular (Cancellous):Hueso de calidad porosa
ubicado dentro de la cubierta densa del hueso
compacto
Hueso cortical o compacto:
Capa densa ubicada en la periferia de un hueso.
Hueso cortical maduro
• Tejido altamente organizado.
• En mayor proporción en las
diáfisis.
• Provee resistencia y rigidez
al sistema Esquelético.
• Porosidad 5-30%.
• Elasticidad del 3% aprox.
(baja).
• Soporta gran cantidad de carga
antes de la falla.
Hueso esponjoso maduro
• Es más débil, menos rígido y denso que
el hueso compacto.
• Se ubica en mayor proporción en la
proporción en las epífisis (zonas de
carga)
• Porosidad 30 - 90 %.
• Formado por trabéculas óseas que
forman una estructura “en malla”.
• Trabéculas compuestas por hueso
laminar no haversiano.
• Trabéculas se adaptan al estrés, por
disposición de colágeno.
• Intersticio: Vasos sanguíneo fibras
nerviosas, grasa y tejido hematopoyético.
Sistema trabecular
• Distribución de cargas en
superficies amplias
(epífisis).
• Transmisión de cargas.
• Absorción de cargas
dinámicas.
• Las trabéculas se disponen en
la dirección de las
cargas.(comportamiento
dinámico)
• Tejido altamente especializado
en soportar cargas
comprensivas.
Distribución de cargasSistema trabecular
DENSIDAD OSEA
Densidad ósea mayor (acúmulo de trabéculas) en la zona
de mayor carga. Fenómeno dinámico. Ley de Wolff
Ley de Wolff
LEY DE WOLFFLEY DE WOLFF
Todo cambio en la conformación estructural de un hueso es producto
de un fenómeno dinámico de adaptación a las demandas mecánicas
que le impone el medio.
DEMANDAS MECANICAS
DEMANDAS MECANICAS
DEPOSITOS OSEOS (Osteoblastos)
DEPOSITOS OSEOS (Osteoclastos)
Organización global
Bone Physiology. Courtesy Gray's Anatomy 35th edit Longman Edinburgh 1973
HuesoEsponjoso
Hueso Cortical
Osteon
Periostio
Macro y micro estuct del hueso
MacrMacróófagofago
•• Fagocitosis que invade cFagocitosis que invade céélulas patlulas patóógenas.genas.
CCéélulas que alteran la forma para rodear a la lulas que alteran la forma para rodear a la bacteria o los restos de bacterias.bacteria o los restos de bacterias.
Proceso: Proceso: QuimiotaxisQuimiotaxis, adherencia, formaci, adherencia, formacióón de n de fagosomafagosoma, formaci, formacióón de n de fagolisosomafagolisosoma..
•• SecreciSecrecióón de n de InterleukinasInterleukinas--1 1
(IL(IL--1)1)
•• InvolucradaInvolucrada en la en la reabsorcireabsorcióónn del del huesohueso..
http://saints.css.edu/bio/schroeder/macrophage.htmlhttp://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/phago.htmhttp://www.allsciencestuff.com/mbiology/research/osteoporosis
BacteriaNúcleo
Bacteria ingerida
HuesoHuesocompactocompacto/ / Cortical Cortical
CancellousCancellous/ /
TrabecularTrabecular/ / HuesoHueso esponjosoesponjoso
H comp / H esponjoso
20%80%% de Masaesquelética
En vértebras, huesos planos (pelvis) y en los extremos de los huesos largos.
Alrededor de todos los huesos, por debajo del periostio; primariamente en la cavidad de los huesos largos.
Ubicación
Rejilla rígida diseñada para la fuerza; Los intersticios son ocupados con la médula.
Caparazón compacto protector.
Descripción física
H. EsponjosoH. Compacto
H comp / H esponjoso
TrabecularTrabecularOsteonesOsteonesEstructurade primer
nivel
El sistema El sistema HaversianoHaversianopermite la difusipermite la difusióón de n de nutrientes y desechos nutrientes y desechos entre los vasos entre los vasos sangusanguííneos y las cneos y las céélulas; lulas; las clas céélulas estlulas estáán n prpróóximas a la provisiximas a la provisióón n de sangre en de sangre en lacunarlacunar..
Lenta circulaciLenta circulacióón de n de nutrientes y desechos.nutrientes y desechos.
Circulación
5050--90%90%55--10%10%Porosidad
H. EsponjosoH. Compacto
H comp / H esponjoso
Compresión
Inflección y torsión.Ejemplo. en la zona media de los huesos
largos.
Dirección de la
fuerza
BajaAltaRigidez
Resistir una gran distensión.Resistir un gran stress.Fuerza
Tensión>75%Tensión>2%Punto de fractura
H. EsponjosoH. Compacto
H comp / H esponjoso
7373--8282
156 156 --212212
107107--146146
Cortical Cortical
15 15 -- 2020
1111--1919
Cortical Cortical
Stress finalStress final(10(1066N/mN/m22))
MMóódulos eldulos eláásticossticos(10(1099N/mN/m22))
Tipo de Tipo de cargacarga
6.6+/6.6+/--1.61.6Rotura / Rotura / DivisiDivisióónn
1.5 1.5 –– 50500.10.1--33CompresiCompresióónn
~3~3--2020~0.2~0.2--55TensiTensióónn
EsponjosoEsponjosoEsponjosoEsponjosoTipo de Tipo de huesohueso
http://www.orthoteers.co.uk/Nrujp~ij33lm/Orthbonemech.htmForma
La longitud prevalece sobre La longitud prevalece sobre los otros dilos otros diáámetros.metros.
Forma tubular (menor peso)Forma tubular (menor peso)
Hueso compacto, esponjoso Hueso compacto, esponjoso con cavidad medular.con cavidad medular.
Conforman palancas Conforman palancas óóseasseas
Implicados en la locomociImplicados en la locomocióón.n.
Soporte de cargas axiales Soporte de cargas axiales permanentemente.permanentemente.
Permiten movimientos Permiten movimientos amplios y ramplios y ráápidos.pidos.
Huesos cortos
Estructura Estructura CuboidalCuboidal..
AbsorciAbsorcióón y transmisin y transmisióón de n de fuerzas.fuerzas.
Movimientos de poca Movimientos de poca amplitud.amplitud.
Gran contenido de hueso Gran contenido de hueso esponjoso. Cargas esponjoso. Cargas compresivas.compresivas.
Huesos planos
Fact que alteran el desarrollo óseo
Remodelado óseo
Se desarrollan en el transcurso de un tendón.
Protegen al tendón de un desgaste excesivo.
Cambian el ángulo de acción hacia su inserción distal (polea) Proveen ventaja mecánica.
La integridad estructural del hueso se La integridad estructural del hueso se mantiene por el remodelado continuo.mantiene por el remodelado continuo.
•• OsteoclastosOsteoclastos y y osteoblastososteoblastos se se agrupanagrupanen en UnidadesUnidades MulticelularesMulticelulares bbáásicassicas. . Basic Basic MulticellularMulticellular Units (Units (BMUsBMUs))
•• El hueso es completamente remodelado El hueso es completamente remodelado en 3 aen 3 añños aproximadamente.os aproximadamente.
•• Las cantidades de hueso viejo removido Las cantidades de hueso viejo removido se equiparan con la formacise equiparan con la formacióón de hueso n de hueso nuevo.nuevo.
http://http://www.elixirindustry.com/resource/osteoporosis/jilka.htmwww.elixirindustry.com/resource/osteoporosis/jilka.htmRemodelado óseo
Activación
Reabsorción
Inversión
Reposo
Formación y Mineralización
www.ifcc.org/ejifcc/ vol13no4/130401004n.htm
Osteoblastos
Osteoclastos precursores
Osteocitos
Carga del hueso
MECANICASMECANICAS
Soporte mecSoporte mecáániconico
ProtecciProteccióón de estructuras vitalesn de estructuras vitales
TransmisiTransmisióón de fuerzasn de fuerzas
LocomociLocomocióónn
FISIOLOGICASFISIOLOGICAS
Homeostasis MineralHomeostasis Mineral
HematopoyesisHematopoyesis
Fact que afectan el desarrollo óseo
Estado nutricionalEstado nutricionalNivel de actividadNivel de actividadHHáábitos posturalesbitos posturalesHerenciaHerencia
BMI
Leyes del crec óseo
Clasificación de la OMS de obesidad según IMC (Indice de masa corporal) 1997
Moderado25.0 – 29.9Sobrepeso
Alto30.0 – 34.9Obesidad clase I
Alto a muy alto35.0 – 39.9Obesidad clase II
Extremadamente alto
Mayor a 40Obesidad clase III
Normal a bajo18.5 – 24.9Peso Normal
Moderado a altoMenor de 18.5Bajo peso
RIESGO SANITARIO
BMICLASIFICACION
Carga / deformaciónLeyes de crec óseo
TEORIA GENOMICA: Existe un genoma, por lo tanto el crecimiento esta determinado genéticamente.
TEORIA EPIGENICA: A pesar de que esté determinado genéticamente, si no hay estimulación su crecimiento no va a aumentar. La forma de un hueso está determinada por factores ambientales. LA FUNCION DETERMINA LA ESTRUCTURA.
LEY DE WOLFF: Todo cambio en la forma y función del hueso va a estar seguido en forma secundaria por cambios en la configuración interna y por lo tanto en la configuración externa.
LEY DE HANSEN: Los elementos óseos se colocan y se desplazan según las presiones funcionales.
Carga / deformaciónLeyes de crec óseo
TEORIA DE BASSET: Las masas aumentan y disminuyen para reflejar las magnitudes de las fuerzas.LEY DE JONES: No siempre las presiones constantes estimulan el crecimiento, a veces lo inhiben.LEY DE HUETER – VOLKMAN: Control del crecimiento epifisiario. Las presiones aumentadas inhiben la mitosis en el condrocito. Si disminuyen las presiones se estimula la mitosis.LEYES DE SERRES:
De la Simetría: Todos los huesos que se ubican en la línea media tienen dos núcleos de crecimiento excepto los cuerpos vertebrales. De las Eminencias: Todas las eminencias tienen un único núcleo de crecimiento específico. Las excepciones son las Apófisis mastoides y articulares y las protuberancia occipital externa.De las Cavidades: Toda cavidad tiene dos o tres núcleos de osificación excepto el conducto dentario inferior y el conducto auditivo interno.
Carga / deformaciónDensidad ósea
TEORIA DE GODIN: • Puberales: El crecimiento se da hasta la pubertad a
expensas de los miembros inferiores y después del tronco. Hasta la pubertad el crecimiento se da por el hueso y luego por los músculos hasta la pubertad el crecimiento es en longitud y luego en ancho.
• De las Alternancias: El crecimiento del largo y ancho se da en forma alternada en períodos semestrales.
• De las proporciones: Se crece en etapas hasta la última osificación en forma proporcional con la altura ( de 0 a 6 años, de 6 a15 años, de 15 en adelante). Si el crecimiento es mayor al de la altura le va a quitar longitud a los segmentos superiores e inferiores.
• De las simetrías: Entre órganos binarios reina la simetría por hiperfunción.
DS de la densidad de la masa magra: 0.02 gr/ml.(*) Brussel’s Cadaver Study: A. Martin, D. Drinkwater, J. Clarys, M. Marfell-
Jones, 1986.
Brusel´s study
1.151.15--1.331.3316.316.3--25.725.7Masa Masa óóseasea
1.071.07--1.101.1041.941.9--51.451.4Masa Masa muscularmuscular
Densidad Densidad ((grgr/ml)/ml)PorcentajePorcentaje
DS de la densidad de la masa magra: 0.02 gr/ml.(*) Brussel’s Cadaver Study: A. Martin, D. Drinkwater, J. Clarys, M. Marfell-
Jones, 1986. Densidad ósea
DS de la densidad de la masa magra: 0.02 gr/ml.(*) Brussel’s Cadaver Study: A. Martin, D. Drinkwater, J. Clarys, M. Marfell-
Jones, 1986. Densidad ósea
Carga / deformaciónDensidad ósea
La masa ósea se mide en densitómetros. La edad es el mejor predictor de masa ósea.
En la figura se muestra el promedio ± 2 desviaciones estándar de masa ósea de personas normales según la edad. Como se observa en la figura 1 la densidad ósea aumenta hasta los 30 años y luego comienza a caer.
Carga / deformación
Entre los 30 y los 80 años el calcio total disminuye de 840 g a 680 g o sea 20%. Esta disminución es mayor en el hueso trabecular de la columna, donde es de 60%.
Las mujeres tienen una densidad ósea menor que los hombres. Además, después de la menopausia pierden hueso rápidamente por un período que dura unos 10 años.
La herencia determina en un 80% el nivel de masa ósea máximo que un individuo alcanza y también la tasa de pérdida. Los negros tienen mayor densidad ósea, alcanzan mayor masa ósea y la tasa de pérdida es menor comparado con los blancos y con los asiáticos.
Densidad ósea
Carga / deformaciónSist. mecánico
Durante el crecimiento la masa ósea se incrementa progresivamente y alcanza el cenit en el adulto joven. Pasada la etapa media del adulto, comienza una declinación progresiva de la masa ósea total en hombres y en mujeres. En las mujeres la pérdida de hueso acelera en la época de la menopausia por un lapso de alrededor de 10 años. El umbral de la fractura es un concepto teórico. Ocurre cuando la pérdida de hueso llega a un nivel en que éste se puede fracturar después de un trauma trivial.
Desde la IngenierDesde la Ingenieríía hay 2 a hay 2 sistemas mecsistemas mecáánicosnicos
Prop. Mecánicas del hueso
VIGAVIGADistribuye las cargas en forma horizontal (pelvis).Debe cumplir con 3 condiciones:
EstabilidadResistenciaCapacidad de deformación
COLUMNACOLUMNALongitud supera al diámetro y está cargada excéntricamente, por lo que existe una deflexión del hueso.En la concavidad Fuerza de compresiónEn la convexidad Fuerzas de tensión
TIPOS DE COLUMNALos tipos de curvas dependen de la fijación en los diferentes planos:Libre en el extremo superior y fija en la base (fémur frontal)Libre en el extremo superior (fémur/frontal)Columna móvil en ambos extremos (tibial / frontal)
TenacidadTenacidadDurezaDureza
Carga / deformación AnisotropíaPropiedades
Aceleración / Desaceleración / Impacto
Rigidez: Determinada por la pendiente de la curva en la región plástica.
Resistencia (Módulo de Young) E= 1/K
FlexibilidadFlexibilidadElasticidadElasticidad
Elasticidad: Ley de Hooke
AnisotropAnisotropíía a Carga de Carga de deformacideformacióónnFuerzaFuerzaRigidezRigidez
Carga / deformación AnisotropíaAnisotropia
Propiedades de un material donde muestra caracterPropiedades de un material donde muestra caracteríísticas sticas mecmecáánicas diferentes cuando la carga se aplica en nicas diferentes cuando la carga se aplica en
diferentes direcciones.diferentes direcciones.
Anisotropía
Comportamiento anisotrópico del hueso
Comportamiento anisotrópico del hueso
Carga de deformación
Propiedades de un Propiedades de un material donde muestra material donde muestra caractercaracteríísticas mecsticas mecáánicas nicas diferentes cuando la carga diferentes cuando la carga
se aplica en diferentes se aplica en diferentes direcciones.direcciones.
El hueso es considerado anisotrEl hueso es considerado anisotróópico porque responderpico porque responderáá diferentemente si diferentemente si las fuerzas son aplicadas en diferentes direcciones.las fuerzas son aplicadas en diferentes direcciones.AA-- El hueso puede manipular grandes fuerzas aplicadas en direcciEl hueso puede manipular grandes fuerzas aplicadas en direccióón n longitudinal.longitudinal.BB-- El hueso no es tan fuerte en las fuerzas de manipulaciEl hueso no es tan fuerte en las fuerzas de manipulacióón aplicadas n aplicadas transversalmente a travtransversalmente a travéés de la superficie.s de la superficie.
Cuantifica la relación entre la carga aplicada a una estructura y la deformación producida.
Fuerza
> Rigidez, > Módulo de Young
Deformación= Carga / Rigidez (mod. Young)
(D) Reg. Plástica: Aunque cese la carga no recupera su forma inicial
GRAVEDADGRAVEDAD
Correlación entre el peso corporal y masa ósea.Disminución de masa ósea en astronautas.
Act. muscular
ACTIVIDAD MUSCULARACTIVIDAD MUSCULARContracción muscular alterna la distribución de la carga sobre el hueso.
Tasa de deformación
TASA DE DEFORMACIONTASA DE DEFORMACION
Tensión
Inmovilización
Influencia de la velocidad de deformación
sobre las curvas tensión-deformación
Incluyen:
DirecciDireccióón de la fuerza aplicadan de la fuerza aplicada•• TensiTensióónn•• CompresiCompresióónn•• InclinaciInclinacióónn•• TorsiTorsióónn•• Rotura / divisiRotura / divisióónn
Magnitud de la cargaMagnitud de la carga
Tasa de la aplicaciTasa de la aplicacióón de la cargan de la carga
Tensión
2 Fuerzas iguales en sentido contrario e igual dirección. Se alarga y angostaFracturas por avulsión de las estiloides del V MTT por tracción del PLC.
Compresión
2 Fuerzas iguales y opuestas. Fuerzas creadas por la Gravedad y las Cargas externas.Se acorta y ensanchaFracturas por aplastamiento
Necesaria para:Crecimiento óseoDepósito de material óseo.
Cizallamiento
2 Fuerzas Perpendiculares a la superficie del hueso. Compresión más tensión (combinadas).Las fuerzas se aplican en paralelo a una superficie.Fractura intercondilea del fémur.
Crea una deformación angular, con una mayor falla del tejido óseo.
Torsión
La fuerza es aplicada sobre el hueso y tiende a hacerlo rotar sobre su eje.Crea un estrés cizallanteen el tejido óseo. Fuerzas de rotación en sentido puesto.
Causan daño en las estructuras.
Ej: Fractura espiroidea de la tibia.
Inclinación
Flexión de compresión en la concavidad y de tensión de la convexidad.
Ocurre deformación, generalmente falla el lado convexo por aumento de las fuerzas tensiles.
Ej: Fractura del antebrazo.
Comparación de materiales
200200400400--15001500AceroAcero
1313100100MaderaMadera
3030~ 4~ 4ConcretoConcreto
11--111177--180180TrabecularTrabecular
44--27271010--160160Cortical Cortical
MMóódulosdulos((GPaGPa))
FuerzaFuerza de de compresicompresióónn
((MPaMPa))MaterialMaterial
Pink: http://www.engineeringtoolbox.com/24_417.htmlYellow: http://www.brown.edu/Departments/EEB/EML/background/Background_Bone.htmGreen: http://ttb.eng.wayne.edu/%7Egrimm/BME5370/Lect3Out.html#TrabecularBone Comparación de materiales
Las propiedades de los materiales mencionados pueden variar ampliamente debido a los métodos de test utilizados para determinarlas
Variaciones de los siguientes ítems pueden producir efectos en el resultado:
Orientación de la muestraEl Hueso y la madera, son elásticamente anisotrópicos; pero no el acero.
Condición de la muestraSeco o húmedo con varios líquidos.
Datos de la muestra
Hueso: edad del donante, hueso particular estudiado.Madera: especie de árbol
Acero/concreto: método de preparación, componentes.
http://silver.neep.wisc.edu/~lakes/BoneAniso.html Sano vs Patológico
Daño Microestructural debido a cargas repetidas por debajo de la máxima fuerza que resiste el hueso.
• Ocurre cuando los músculos se fatigan y son menos capaces de contrarestar cargas durante una actividad física vigorosa.
• Se produce una progresiva perdida de fuerza y rigidez.
La Rotura comienza con las discontinuidades dentro del hueso (ej.: Canales haversianos, lagunas)
• Afectado por la magnitud y frecuencia de la carga, número de ciclos.
Etapas Fatiga del hueso
3 Etapas de la fractura por fatiga• Inicio de la fractura
Las discontinuidades resultan en puntos de un stress local aumentado, donde las micro fracturas se forman.
• A menudo el remodelado del hueso repara estas fracturas.
• Crecimiento de la fractura (Propagación)Si las micro fracturas no son reparadas, crecen o aumentan hasta que ellas encuentran una superficie de material mas liviano y cambian de dirección.
• A menudo el crecimiento transversal se detiene cuando la fractura cambia de perpendicular a ser paralela en la carga.
• Fractura FinalOcurre solamente cuando el proceso de fatiga progresa más rápido que la tasa de remodelación.
Simon, SR. Simon, SR. OrthopaedicOrthopaedic Basic ScienceBasic Science. Ohio: American Academy of . Ohio: American Academy of OrthopaedicOrthopaedic Surgeons;Surgeons;Etapas Fatiga del hueso
Barra cargada en inclinación
La fractura aparece en el lado extensible.
La fractura se cierra con la liberación de la carga.
La fractura aumenta con el próximo ciclo de carga.Etapa 1 Fatiga del hueso
Camino que conduce a la falla: RegiCamino que conduce a la falla: Regióón 1n 11.Iniciación de la fractura2.Acumulación3.Crecimiento
CaracterCaracteríísticas:sticas:•• DaDañño de la matriz en regiones de:o de la matriz en regiones de:
-- Alta concentraciAlta concentracióón de stress. n de stress.
-- Poca fuerza.Poca fuerza.
Etapa 1 Fatiga del hueso
• Pérdida relativamente rápida de la rigidez.
• Soportar una carga menor.
• Absorber más energía (Puede soportar grandes desviaciones)
La fractura se desarrolla rápidamente
Puede estabilizarse rápidamente sin mucha propagación.
Etapa 1 Fatiga del hueso
La fractura ocurre primero en regiones de alta tensión:
Se acumula con una opción u otra:
Aumento en el número de los ciclos.
Aumento de la tensión.
La fractura se desarrolla perpendicular al eje de carga.
Etapa 2 Fatiga del hueso
Camino que conduce a la falla: RegiCamino que conduce a la falla: Regióón 2n 21.1.Crecimiento de la fractura.Crecimiento de la fractura.2.2.UniUnióón (n (coalescencecoalescence))3.3.DelaminaciDelaminacióónn y py péérdida de unirdida de unióón (n (debondingdebonding))
CaracterCaracteríísticas:sticas:
•• DespuDespuéés de formarse una fractura: s de formarse una fractura: TensiTensióón n interlamelarinterlamelar y esfuerzo cortante que y esfuerzo cortante que son generados en su extremidad. son generados en su extremidad. Tiende a separar y cortar la laminar en la Tiende a separar y cortar la laminar en la interfase de la matriz de las fibras. interfase de la matriz de las fibras.
Etapa 2 Fatiga del hueso
•• La fracturas secundarias pueden La fracturas secundarias pueden extenderse en la direcciextenderse en la direccióón de la carga.n de la carga.
•• Las fracturas tienden a crecer paralelas Las fracturas tienden a crecer paralelas a la carga. a la carga.
•• La La delaminacidelaminacióónn a lo largo del eje de a lo largo del eje de carga.carga.
Redistribuciones elevadas y probablemente Redistribuciones elevadas y probablemente unidireccionales de la tensiunidireccionales de la tensióón.n.
A lo largo de las fibras paralelas al eje de la carga.A lo largo de las fibras paralelas al eje de la carga.
Etapa 3 Fatiga del hueso
Camino que conduce a la falla: Región 3• La rigidez decae rápidamente. • Fin de la vida útil (fatiga) del material.• Falla de la fibra
Acumulación del daño. La fractura se propaga a lo largo de las interfases.
• Proceso rápido. • Ultima falla de la estructura.
Daño por microfractura
DADAÑÑOS POR MICRO FATIGAOS POR MICRO FATIGA
Alta compresiónFalla lenta
Proceso combinado
Alta tensiónFalla rápida
Fracturas oblicuas
Grietas
oblicuas
Fracturas transversas
Desunión de osteones.Grietas transversas
Fracturas Insuficiencia
Debido a la actividad muscular normal que produce tensión en el hueso.
Observada en post-menopausia y/o mujeres amenorreicas cuyos huesos son:• Deficientes en minerales.
• De resistencia elástica reducida.
Sucede si la osteoporosis o alguna otra enfermedad debilita los huesos.
Signos y síntomas
Causas de las fracturas por stress
Dolor que se desarrolla gradualmenteAumenta con la actividad de carga de peso.Disminuye con reposo.
Sensibilidad al contacto en el lugar de
la fractura.
PPosible hematoma.
Hay dos teorHay dos teoríías acerca del origen de las as acerca del origen de las
Fracturas por stress: Fracturas por stress:
1. Teoría de la fatiga
2. Teoría de la sobrecarga
Teoría de la fatiga
• Durante esfuerzos repetidos (ej. correr)
Músculos incapaces de tolerar el impacto.
Los músculos no absorben el impacto.
La carga es transferida al hueso.
Cuando la carga sobrepasa la capacidad de adaptación del hueso.
Se produce una fractura.
Teoría de la Sobrecarga
Un cierto grupo de músculos se contrae • Causa que los huesos adjuntos se curven (arqueado).
Después de contracciones y curvaturas
repetidas.
El hueso finalmente se fractura.
Fracturas por stress
Las fracturas por stress son: Las fracturas por stress son:
•• Fracturas parciales o completas del Fracturas parciales o completas del hueso.hueso.
•• TensiTensióón repetitiva durante una n repetitiva durante una actividad actividad subsub mmááxima.xima.
Existen dos tipos principales:Existen dos tipos principales:
1.1. La fractura por fatiga La fractura por fatiga
2.2. La fractura por insuficienciaLa fractura por insuficiencia
Fracturas por stress
Una fractura por fatiga puede ser causada por:Una fractura por fatiga puede ser causada por:•• Stress anormal del mStress anormal del múúsculosculo
PPéérdida en la absorcirdida en la absorcióón del impacton del impactoActividad extenuante o repetitivaActividad extenuante o repetitiva
•• TorsiTorsióón n Hueso con resistencia elHueso con resistencia eláástica normal.stica normal.
•• Asociada con una actividad nueva o Asociada con una actividad nueva o diferente. diferente.
Carga anormalCarga anormalDistribuciDistribucióón anormal del stress.n anormal del stress.
Factores de riesgo Fract stress
Edad:
• El riesgo aumenta con la edad
• El hueso es menos resistente a la fatiga en individuos mayores.
Errores de Entrenamiento:
• Aumento drástico y repentino en los kilómetros recorridos o su intensidad.
• Correr con una distribución desigual de peso a través del pié.
• Entrenamiento intenso luego de un largo período de reposo.
• Inicio de entrenamiento con volúmenes e intensidades excesivos.
Fact de riesgo fract por stress
La historia del Fitness:• Las personas sedentarias que inician un
programa deportivo son propensas a lastimarse.
• Es importante el incremento gradual en la carga de entrenamiento
Uso de calzado:• Un factor significante es la condición del
calzado.• El calzado nuevo produce menos fracturas.
Fact de riesgo fract por stress
Condición Endocrina:
• Mujeres atletas que sufren amenorrea poseen alto riesgo.
• El fuerte entrenamiento puede también comprometer la condición del andrógeno en los hombres.
Factores Nutricionales:
• Es recomendada la ingesta de 800mg/día de calcio en la etapa post-puberal.
• En pacientes con fractura por stress se sugiere la ingesta de 1500mg. de calcio diariamente.
Fact de riesgo fract por stress
Factores Biomecánicos• La incidencia de las fracturas por stress* se deben
a:
La torsión tibial (torcedura/curvatura)
Grado de rotación externa en la cadera.
• Cuando ninguno estuvieron presentes
La incidencia fue del 17%.
• Cuando ambos estuvieron presentes
La incidencia fue del 45%.
* * -- GilatiGilati and and AbronsonAbronson (1985)(1985)Fact de riesgo fract por stress
Otros factores incluyen:• Pie altamente arqueado.• Excesiva pronación del pie.(rotando o
girando hacia adentro) • Excesiva supinación del pié. (rotando o
girando hacia afuera) • Segundo dedo más largo. • Juanete en el dedo gordo del pie.
Fact de riesgo fract por stress
Evitar aumentos abruptos en el volumen e intensidad de entrenamiento general.
Descanso adecuado.
Cambiar de calzado. Tendencia a perder la capacidad de absorción del impactoalrededor de los 600 kilómetros.
La alineación ósea puede ser modificada de algún modo por el uso de órtesis.
Las mujeres atletas deberían prestar especial atención a:• Entrenamiento
• Condición hormonal
• Nutrición y desórdenes alimenticios.
Tratamiento de las fracturas por stress
Discontinuar la actividad.
Reposo
Hielo
Actividad aeróbica sin impacto (Ej: natación y ciclismo)..
Tratamiento kinesiológico.
última
Con que propiedad del hueso se relaciona el módulo de Young ¿Qué significa que este sea alto en el hueso?Que mecanismos ayudan al hueso a disminuir sobre él los esfuerzos de flexión.Que factores son importantes o condicionan la adaptación funcional de los huesos. Ejemplifique.¿Qué tipo de hueso es más resistente a la torsión?.
A.- Mucha longitud y poco diámetro. B.- Poca longitud y mucho diámetro.
Justifique.¿Cuáles son los factores que influyen en las propiedades mecánicas del hueso?
TP
1er. GBraquial anterior
FlexiónCodo
1er. GBíceps BraquialFlexiónCodo
PalancaMiocinéticaMovimientoArticulación
1er. Género (Equilibrio) PAR2do. Género (Fuerza) ARP3er. Género (Velocidad) APR
Unidad Unidad estructural mayor estructural mayor del hueso cortical.del hueso cortical.Cilindros Cilindros concconcééntricos de la ntricos de la matriz del hueso matriz del hueso alrededor de los alrededor de los canales canales haversianoshaversianos. .
http://www.nd.edu/~humosteo/OsteonModel.gi
Haversian Canal
Rico en capilares, Rico en capilares, membrana fibrosa membrana fibrosa cubriendo la cubriendo la superficie exterior superficie exterior del hueso. del hueso.
•• Responsable de la Responsable de la alimentacialimentacióón del n del hueso. hueso.
Ubicados en lacunae.Derivan de células de la médula ósea.Responsables de la reabsorción del hueso.
• Unen al hueso ….• Las enzimas asimilan la matriz del hueso. • Controlados por los factores hormonales y de
crecimiento.Características que los identifican
• Gran tamaño.• Múltiples núcleos.• Contorno plegado.
Ubicación de una reabsorción activa.
CCéélulas que forman el huesolulas que forman el hueso• Revisten la superficie del hueso. • Rodeados por la matriz del hueso
desmineralizada. • Derivados de las células que revisten los
osteoprogenitores.
Producen colProducen coláágeno tipo Igeno tipo I• La secreción es polarizada hacia la superficie del
hueso.
Atraen las sales de calcio y fAtraen las sales de calcio y fóósforo para sforo para precipitar y mineralizar el hueso.precipitar y mineralizar el hueso.
Osteoblastos
Al finalizar la formaciAl finalizar la formacióón del hueso,n del hueso,
•• Permanecen en la superficie del hueso. Permanecen en la superficie del hueso.
•• Cubiertos por Cubiertos por OsteoidesOsteoides no calcificados. no calcificados.
Características que los identifican : :
• Superficie de la membrana externa recubierta por fosfatos alcalinos.
• Polarizados (Núcleos alejados de la superficie del hueso)
• Estructuras Basofilicas.
Osteoblastos rodeados por una matriz de hueso mineralizado.
• Mayor número de células óseas.
Ubicados entre la lamellae en un modelo concéntrico alrededor del lumen central de los osteones.
Concentración extracelular regular de calcio y fosfato.
CCéélulas lulas MecanosensorialesMecanosensoriales• Responden a la deformación
• Flujo de fluido intersticial a través de la red canalicular de los osteocitos.
Dirigidos lejos de las zonas de alto impacto.
Inician señales mecánicas y electrocinéticas.
Factores de crecimiento Factores de crecimiento • Insulina como factor de crecimiento, IGF-1,
• Síntesis de Prostaglandinas G/H
• PGE2 y Oxido nítrico
Los cristales de Los cristales de HydroxyapatitaHydroxyapatitaincrustados entre las incrustados entre las fibras de colfibras de coláágeno.geno.
Molecular hacia ultra
FibrillasFibrillas son son dispuestasdispuestasen la lamellaeen la lamellae
•• HojasHojas de de fibrasfibras de de colcoláágenogeno con con unaunaorientaciorientacióónn determinadadeterminada. .
Las Lamellae son Las Lamellae son dispuestasdispuestas en en osteonesosteonestubularestubulares. .
Ultra hacia Micro
La Unidad multicelular básica (BMU) es un grupo de células flotantes que disuelve un hueco en la superficie del hueso y luego lo completa con uno nuevo..”http://uwcme.org/site/courses/legacy/bonephys/physiology.php
• Las Unidades multicelulares básicas son estructuras anatómicas temporarias y discretas organizadas como una unidad funcional.
Los Osteoclastos remueven el hueso viejo, sintetizando luego uno nuevo.
• El hueso viejo es reemplazado por uno nuevo en paquetes.
Fotomicrografía del hueso presentando conjuntamente los osteoblastos y osteoclastosen una unidad metabólica del hueso.
http://uwcme.org/site/courses/legacy/bonephys/physiology.php
Sucede cuando el hueso experimenta un pequeño daño o un stress mecánico, o aleatorio.
Una Unidad multicelular básica se origina y se desplaza a lo largo de la superficie del hueso.
• Células diferenciadas son reclutadas desde laspoblaciones del tronco de la célula.
• Pre-osteoclastos se fusionan para formar los osteoclastos multi-nucleados.
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Los osteoclastos recientemente diferenciados se activan y comienzan a reabsorber al hueso.
• Los minerales son disueltos y la matriz es digerida por las enzimas y los iones de hidrógeno secretados por las células osteoclásticas.Se mueven longitudinalmente sobre la superficie del hueso.
Este proceso es más rápido que la formación, aunque puede durar varios días.
http://uwcme.org/site/courses/legacy/bonephys/physiology.phphttp://www.britannica.com/ebc/article?tocId=41887
Transición de la actividad osteoclástica a la
osteoblástica.
Lleva varios días.
Resulta en un espacio cilíndrico (túnel) entre
una zona reabsorbedora y la región de
recambio.
Se forma la línea de cemento.
Luego de la reabsorción , los osteoclastos son reemplazados por los osteoblastos alrededor de la periferia del túnel.
Atraído por las citosinas y los factores de crecimiento.
Los osteoblastos activos secretan y producen capas de osteoides, rellenando el túnel.
Los Osteoblastos no rellenan el túnel completamente.
• Dejan un canal haversiano.
• Contienen capilares para sostener el metabolismo de las Unidades Multicelulares Básicas y las células de la matriz del hueso.
• Transportan calcio y fósforo desde y hacia el hueso.
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Cuando el osteoide tiene alrededor de 6 micrones de espesor,
comienza a mineralizarse.
La formación inicial del mineral se deposita en múltiples
lugares discretos. (iniciación)
• El mineral es depositado dentro y entre las fibras del
colágeno. Este proceso, también, es regulado por los
osteoclastos.
Maduración del mineral
• Una vez que la cavidad está llena, los cristales del mineral
se agrupan, aumentando la densidad del nuevo hueso.
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Después de la perforación y recambio• Algunos osteoblastos se transforman en
osteocitosPermanecen en el hueso, una sensación mecánica tensiona al hueso ( fatiga).
• Los osteoblastos restantes se transforman en el revestimiento de las células.
Se libera calcio de los huesos.
Periodo de inactividad relativa• El osteón secundario y sus células asociadas
continúan con sus funciones mecánicas, metabólicas y homeostáticas.
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ProveeProvee fuerzafuerza y y rigidezrigidez. .
CilindroCilindro huecohueco: : FuerteFuerte y y livianoliviano
PoseePosee mecanismosmecanismos parapara evitarevitar la la fracturafractura porpor fatigafatiga..
Desarrollo de las cDesarrollo de las céélulas sangululas sanguííneas. neas.
•• Sucede en la mSucede en la méédula del hueso.dula del hueso.
Estas regiones estEstas regiones estáán compuestas n compuestas principalmente de hueso principalmente de hueso trabeculartrabecular..
•• ((ej.ej. La cresta ilLa cresta ilííaca, el cuerpo vertebral, aca, el cuerpo vertebral, fféémur proximal y distal)mur proximal y distal)
Los huesos planos en la cabeza
protegen el cerebro.
Protegen el corazón y los pulmones en
el pecho.
Las vértebras en la espina protegen la
columna espinal y los nervios.
Almacenamiento primario de calcio y Almacenamiento primario de calcio y
ffóósforo.sforo.
El hueso El hueso trabeculartrabecular se forma se forma
rráápidamente o se destruye.pidamente o se destruye.
•• En respuesta a los cambios en el En respuesta a los cambios en el
estancamiento de calcio sin serias estancamiento de calcio sin serias
consecuencias mecconsecuencias mecáánicas.nicas.