Biomecánica del hueso

Samanta P. Anchondo HinojosFlor A. Vázquez Domínguez

Composición y estructura del hueso

• Formado por: Componente inorgánico: 60% (peso en masa)- Hace el tejido duro y rígido.- Hidroxiapatita (calcio y fosforo)

Componente orgánico: 30%(peso en masa)-Proporciona flexibilidad y elasticidad- 90 a 95 % fibras colágeno- 5 a 10 % cel. Óseas

Componente de agua: 10 %

Estructura ósea a nivel microscópico

Estructura ósea a nivel macroscópico

Generalidades

• Periostio: membrana externa, densa que rodea los huesos (excepto superf. Articulares).

• Capa osteogénica: capa interna, contiene células para generar hueso durante el crecimiento y la reparación

• Endostio: limita cavidad central en hueso largos (contiene osteoblastos y osteoclastos).

Propiedades biomecánicas del hueso• Fuerza – colapso ultimo, tamaño del área bajo

la curva• Rigidez – región elástica• Anisotropía

Anisotropía

Comportamiento Anisotrópico del hueso

Tensión

ESTRES

Carga longitudinal

Carga desde 30º

Basculada 60º

Carga transversal

Comportamiento biomecánico del hueso

Tensión

Cargas iguales y opuestas se aplican hacia fuera desde la superficie de la estructura, y la solicitación y la deformación tensil se producen en le interior de la estructura.Ejemplo:

Compresión

Cargas iguales y opuestas hacia la superficie de la estructura y la solicitación y deformación compresiva se produce en el interior de la estructura.

Cizalla

Carga paralela a la superficie a la estructura, y la solicitacion y deformacion se producen dentro de la estructura

Flexión

Las cargas se aplican de modo que se genera una flexión alrededor de un eje. Es una combinación de tensión y compresión.

Torsión

Se aplica una carga a una estructura de al forma que le causa un giro sobre un eje, y se produce un torque dentro de la estructura.

Carga combinada

Solicitación en cizalla – en plano paralelosSolicitación es tensiles – planos diagonal con respecto al eje

Influencia de la actividad muscular sobre la distribución de la solicitación en el hueso.

• La contracción de los músculos insertados en el hueso altera la distribución de la solicitación en el hueso.

• Esta contracción muscular disminuye o elimina la solicitación tensil sobre el hueso produciendo solicitación compresiva que la neutraliza parcial o totalmente.

Dependencia de la velocidad de deformación en el hueso

• El comportamiento biomecánico del hueso varia con la velocidad o tasa de carga.

• El hueso es más rígido y soporta una mayor carga hasta el colapso cuando las cargas se aplican a mayor velocidad.

Fracturas óseas basadas en la cantidad de energía liberada en la fractura.

Baja energía Alta energía Muy alta energía

Simple fractura en torsión del esquí

En accidentes automovilísticos

Velocidad de disparo de una bala de alto calibre

Fatiga del hueso bajo cargas repetitivas.

• Las fracturas óseas se pueden producir por una única carga que exceda la fuerza ultima del hueso o por las aplicaciones repetidas de una carga de una magnitud inferior.

• Se llama fractura de fatiga y es típicamente producida por pocas repeticiones de una carga alta o por muchas repeticiones de una carga relativamente normal.

• Cuando el hueso se somete a cargas bajas repetitivas puede sufrir microfracturas.

• Las fracturas de fatiga se producen normalmente durante la actividad física vigorosa continua, que causa que los músculos se fatiguen y reduzcan su habilidad de contracción. Son menos capaces de almacenar energía y así neutralizar las solicitaciones impuestas sobre el hueso.

Influencia de la geometría del hueso sobre el comportamiento biomecánico

• El comportamiento mecánico de un hueso esta influido por su geometría (longitud, área de corte transversal, y distribución del tejido óseo alrededor del eje neutral).

Remodelación ósea“LEY DE WOLFF”

• La remodelación del hueso está influenciada y modulada por las solicitaciones mecánicas.

• El hueso se remodela en respuesta a las demandas mecánicas aplicadas sobre él; se produce donde se necesita y se reabsorbe donde no se necesita.

Cambios degenerativos en el hueso asociados con el envejecimiento

• Con la edad se produce una marcada reducción de la cantidad de hueso esponjoso y una disminución en el espesor del hueso cortical. Estos cambios disminuyen la fuerza y la rigidez ósea.

Bibliografía

• Biomecánica básica Nordin, 3ra edición, capitulo 2.

• http://es.slideshare.net/leconca/5-biomecanica-del-hueso