BIOMECANICA DE MIEMBRO PELVICOBIOMECANICA DE MIEMBRO PELVICO

HOSPITAL GENERAL LA VILLA.

DR. LUIS GOMEZ MENESES

RESIDENTE TRAUMATOLOGIA Y ORTOPEDIA.

DEFINICION.DEFINICION.

BIOMECANICA.

Se considera una rama de la bioingeniería y de la ingeniería biomédica que comprende materias como la mecánica y la física aplicada a los sistemas biológicos para entender su funcionamiento y aplicarlo en beneficio del mismo.

CONCEPTOS.

CINÉTICA.

Rama de la mecánica que estudia el movimiento de un cuerpo bajo la acción de fuerzas o en momentos específicos.

CINEMÁTICA.

Estudia el movimiento sin entrar en el problema de las interacciones. Es decir sin estudiar las causas que lo generan.

EL ACETABULO.EL ACETABULO.

Es el componente cóncavo de la cadera.

La superficie articular esta recubierto con cartílago articular que se engrosa periféricamente.

Está dispuesto oblicuamente hacia delante, hacia afuera y hacia abajo

Aumenta su profundidad debido a un reborde plano de fibrocartílago llamado rodete.

El rodete tiene terminaciones nerviosas libres y receptores sensoriales participantes en mecanismo nociceptivo y propioceptivo.

Experimenta deformidad elástica para hacerse congruente con la cabeza femoral.

El patrón de carga del acetábulo hace que se produzca contacto en la periferia de la superficie articular anterior, superior y posterior.

LA CABEZA FEMORAL.LA CABEZA FEMORAL.

Es el componente convexo de la cadera.

2/3 esfera.

Cartílago articular es mas grueso en superficie medial central haciéndose fino hacia la periferia.

DISTRIBUCION DE LAS CARGAS (ESTUDIO 1995).DISTRIBUCION DE LAS CARGAS (ESTUDIO 1995).

IN VITRO. (En cadáveres)

Magnitud del peso influye en patrón de carga.

Carga pequeña. Periferia en la superficie semilunar.

Cargas grandes. En el centro de la semiluna y en los cuernos anterior y posterior.

IN VIVO. (Prótesis instrumentada de cabeza f.)

Mostraron que la semiluna anterior y medial trasmite la mayoría de la carga durante la actividad diaria.

EL CUELLO FEMORAL.EL CUELLO FEMORAL.

Ángulo cervicodiafisario.

125 normal. Variar 90 a 135. La desviación de la diáfisis

femoral en ambos sentidos altera las relaciones de fuerza alrededor de las articulaciones de la cadera y tiene un efecto notable sobre los brazos de palanca de la fuerza muscular y la línea de gravedad.

Angulo de anteversión.

Se forma como una proyección del eje longitudinal de la cabeza femoral y el eje transverso de los cóndilos.

12. Anteversión mayor 12 g. Retroversión menor 12 g.

Anteversión provoca que una porción de la cabeza femoral no este recubierta y cree una tendencia hacia la rotación interna de la cadera durante la marcha para mantener la cabeza femoral dentro del acetábulo.

Retroversión. Produce una tendencia hacia la rotación externa del miembro inferior durante la marcha.

Hueso esponjoso.

Sistema de trabéculas.

Las superficies epifisiarias están en un ángulo recto con las trabéculas del sistema medial.

El sistema trabecular lateral resiste la fuerza compresiva de músculos.

Mientras que la cortical medial aumenta su grosor progresivamente.

SISTEMA TRABECULAR

En 1838 Ward describió el sistema trabecular de la cadera siguiendo las líneas de estrés.

PRIMARIOS– ARCIFORME DE

GALLOIS Y BOSQUETTE

– ABANICO DE SUSTENTACION

SECUNDARIOS – FASCICULO

TROCANTEREO – GRUPO DEL

TROCANTER MAYOR

BIOMECANICA

Hueso carga.

Mas 250 N/m2 para fractura.

Fuerzas de tensión.

Fuerzas de compresión.

Curvatura hacia anterior.

Cambios en el envejecimiento.

Producen reabsorción gradual de las trabéculas.

Disminución de la densidad ósea.

Predispone a fracturas en ancianos.

CINEMÁTICA.

Tiene lugar en los tres planos

Sagital. Flexión extensión. (0 a 140) (0 a 15 )

Frontal. Abducción aducción. (0 a 30) (0 a 25)

Transverso. Rotación interna y externa. (0 a 70 ) (0 a 90).

Se necesitan para el desarrollo de la vida diaria al menos

120 grados de flexión. 20 grados de abducción y 20 grados de rotación externa.

ESTÁTICA.

Durante bipedestación el centro de gravedad pasa posterior a la sínfisis del pubis.

Cada extremidad pélvica carga un tercio del peso corporal total

En otras circunstancias cambia dependiendo de la posición de la columna vertebral, la posición de la extremidad inferior, la posición de la pelvis.

Una fuerza de reacción articular de aproximadamente tres veces el peso corporal, actúa sobre la articulación de la cadera durante la posición de pie en apoyo unipodal con la pelvis en una posición neutra.

El uso de un bastón o un dispositivo ortopédico sobre la extremidad inferior puede alterar la magnitud de la fuerza de reacción articular de la cadera.

Andar con un bastón sobre el lado CONTRALATERAL de la cadera afectada reduce la carga sobre la articulación de la cadera 2.2 veces el peso corporal.

42% reduce actividad muscular.

BIOMECANICA DE LA RODILLA.

Es una estructura biarticular constituida por la articulación tibiofemoral y la femoro -rotuliana.

Brazo de palanca mas grande del cuerpo.

Cualquier impedimento del rango de movimiento o del movimiento de superficie alterará el patrón de carga normal y desencadenara una patología.

CINEMÁTICA.

En el plano sagital (de extensión a flexión completa) va de 0 a 140 º.

En extensión la rotación esta restringida por el choque de los cóndilos femorales.

90 º. flexión. Rotación externa 0 45 º.

Rotación interna 0 30 º.

En el plano frontal (la abducción y aducción) altera por flexión.

Flexión de la rodilla 30 º. Solo un mínimo de grados. ( 5º ).

Cualquier limitación de la movilidad de la rodilla se traducirá en el incremento de movimiento de otras articulaciones para compensar.

En cuanto a la marcha entre mayor velocidad mayor aumento de la flexión de la rodilla.

lento 0 - 6 º

correr 18 – 30º

Durante la flexión existe un efecto de rotación interna y en la extensión se producirá un movimiento de rotación externa.

Cóndilo medial 1.7 cm.

Desde la flexión completa a la extensión completa la rótula se desliza 7 cm.

El área de contacto Faceta articular lateral

0.5 a 2.5 cm. 2

Faceta articular medial

0.5 a 2 cm2.

ESTATICA.

Durante su fase estática se tiene que estudiar tres fuerzas coplanares que actúan sobre la pierna.

Fuerza de reacción del suelo (W).

Fuerza del tendón rotuliano (P).

Fuerza de reacción articular.

DINÁMICA

ACELERACION. INERCIA DE LA MASA.

Se utiliza para investigar las magnitudes de las fuerzas de reacción articular, fuerzas musculares y ligamentarias de la art. Tibiofemoral durante la marcha.

En sujetos sanos las fuerzas de reacción articular se mantienen por los meniscos y cartílago articular.

Se incrementan hasta tres veces mas si no cuentan con meniscos.

70 % carga meniscos.

7.17

Conclusión. Los meniscos no solo protegen el cartílago articular y hueso subcondral, también contribuyen a la estabilidad de la articulación.

Distribuyen la carga.

ESTABILIDAD ARTICULAR.

configuración ósea, los meniscos, los ligamentos, la cápsula y los músculos que rodean la rodilla.

LCA es el limitador predominante para el desplazamiento anterior de la tibia.

LCA LCP Y COLATERALES.

75 hasta 90% de la fuerza anterior en extensión.

LCP asume 80 al l00% fuerza de traslación posterior.

Ligamento colateral lateral 55% cargas mientras Ligamento colateral medial 50% cargas aplicadas.

RÓTULA.

FUNCIONES BIOMECÁNICAS.

Alarga el brazo de palanca

depende flexión 45º= 30%. Permite una distribución mas

amplia de la solicitación compresiva del fémur al aumentar el área de contacto entre el tendón rotuliano y el fémur.

Durante la flexión rodilla hasta 90º la fuerza de reacción articular alcanza 2.5 a 3 veces el peso corporal.

Durante el ascenso y descenso de un escalón en el punto de flexión de 60º el valor de reacción articular alcanzó 3.3 veces el peso del cuerpo.

PIE Y TOBILLO.

8ª. Semana de desarrollo embrionario.

Yema de la extremidad.

Crecimiento lineal 8 – 10 mm. por año.

12 y 18 meses mitad del total.

BIOMECANICA DE PIE Y TOBILLO.

FUNCIONES.

Plataforma de soporte estructural

Soporta cargas repetitivas de múltiplos del peso corporal.

Capaz de ajustarse a diferentes superficies del suelo.

Variar las velocidades de la locomoción.

CINEMÁTICA DEL PIE.

Tiene lugar en tres planos

Sagital (flexión – extensión). 0 -20º. 0 -45º.

Transverso (abducción - aducción). 0 -10º. 0 – 20º.

Coronal (inversión – eversión).

Pronación y supinación tienen lugar en articulación subastragalina.

Pronación. Eversión, extensión y

abducción.

Supinación. Inversión, flexión y aducción.

CINEMATICA.

Ciclo de la marcha comprende dos fases

Fase portante. 62%

Contacto con el talón.

Pie plano.

Elevación del talón.

Despegue.

Despegue de los dedos. Fase oscilante. 38%.

Aceleración.

Elevación de los dedos.

Desaceleración.

9.6

MARCHA.

Durante la marcha toda la extremidad pélvica rota internamente en el primer 15% de la fase portante.

El pie supina 1º por cada 0.2 a 0.4 º de rotación externa tibial.

Al final de la fase portante se produce rotación externa por algunos mecanismo como la oblicuidad del corte metatarsiano. 50 y 70º.

Oscilación de la pierna contralateral que provoca la rotación externa de la pierna apoyada.

Ejes de la articulación subastragalina.

42º respecto a la superficie plantar.

16º grados respecto a la línea media del pie.

Durante la marcha el movimiento funcional subastragalino 10 - 15 º.

ARTICULACIÓN DE CHOPART.

Articulación de Chopart

Dos ejes de movimiento. Inversión y eversión a lo

largo del eje longitudinal.

Flexión y extensión en el eje oblicuo.

Los movimientos de la articulación subastragalina y de Chopart se interrelacionan para producir flexibilidad y rigidez del pie.

Articulación de Lisfranc.

1 mtt. Cuña media 3.5º flexión y 1.5 extensión.

4 y 5 mtt. Cuboides l0º flexión y extensión y 11 rotación interna y externa.

Una teoría afirma que la hipermovilidad del 1mtt- 1 cuña puede llevar al hallux valgus.

30º - 90º 50 a 70 marcha.

PARTES BLANDAS.

Control muscular del pie.

Flexores plantares Sóleo 29.9% Gastrocnemio 19.2

Flexores dorsales Tibial anterior 5.6%

Inversores Tibial posterior 6.4%

Eversores. Peroneo lateral largo. 5.5%

FUNCION DE LOS SESAMOIDEOS.

Semejante a la rótula incrementan la distancia del brazo de palanca.

Permite que se genera mas fuerza en la flexión de la articulación mtt-falángica.

Actúan transfiriendo cargas desde el suelo a la cabeza del 1 mtt.

DISTRIBUCION PROMEDIO REGIONAL DEL PESO EXPRESADO EN PORCENTAJE DE LA CARGA.

60% Retropié. 8% mediopié. 28% antepié.

FUNCIÓN DE LOS TEJIDOS BLANDOS.

Tracción, amortiguación y protección.

La piel de la región plantar se inserta firmemente. Esencial para que se produzca tracción al suelo.

Paquete adiposo plantar diseñada para absorber impactos.

23cm2. Presión talón 3.3kg/cm2 6 Kg./cm2 en carrera.

BIOMECÁNICA DEL TALÓN.

Consiste en columnas rellenas de grasa con disposición vertical, en forma de coma o de U.

Los tabiques están reforzados internamente con fibras elásticas diagonales y transversas para producir un efecto de espiral.

Efectos del calzado sobre la biomecánica del pie y el tobillo.

PRIMERO ESTETICA – FUNCION.

88% síntomas calzado incomodo.

EFECTO TACÓN. 1.9 cm. Aumenta presión sobre

el antepié hasta 22%

5 cm. Aumenta 57%.

8.3 cm. Aumenta 76%.

BIBLIOGRAFÍA.

Biomecánica básica del sistema músculo esquelético. Margareta Nordin PT. Dr. Sci. Víctor H. Frankel, MD, PhD, KNO. Capítulos 7, 8 y 9.

Fisiología articular. Kapandji. Miembro Inferior. Tomo II.