osteocinemática_afba

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

SECTOR DE NUESTRO CUERPO QUE INCLUYE:

HUESOSPARTES BLANDASPIEL

Hueso como tejido

Tejido conjuntivo especializado duro y rígido, que es elcomponente principal del esqueleto humano. Nordin. Panjabi

Estructura ósea macro

208 HUESOS

¿ 20% DEL PESO ?


REPASO ANATOMICO

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

(a) (b) (c)

Composición del hueso

• 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)


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

OsteocitosOsteocitos

OsteoblastosOsteoblastos

OsteoclastosOsteoclastos

Hormonas

• Estrógeno

• Testosterona

• Cytokines

Factores de crecimiento,

Interleukinas (1, 6, y 11)

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


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



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



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

Huesos largosLargos, Largos, CortosCortos, , PlanosPlanos, e , e IrregularesIrregulares..

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

Estructura díploe.

Fuerza protectora o de refuerzo.

Forma y delimita cavidades.

Huesos sesamiodeo

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

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

rigidez

Límite elástico

Energía almacenada

Distensión

Ten

sió

n

H Cortical vs Esponjoso

Límite elástico

Distensión

Ten

sió

n

Fact. que afectan la fuerza y la rigidez

Distensión

Tensión

GRAVEDADACTIVIDAD MUSCULARTASA DE DEFORMACIONINMOVILIZACIONDEGENERACION (Edad)

Gravedad

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

INMOVILIZACIONINMOVILIZACION

Tensión

Degeneración

DEGENERACIONDEGENERACION

Tensión

Tipos de carga que soporta el hueso

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

Fatiga del hueso

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.


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.


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.


•• 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.


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.


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.


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.


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

Preguntas tipo

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.

El osteoclasto es unacélula grande con múltiples núcleos.

núcleos

citoplasma

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

Osteoclastos

•Multinucleación•Modela el hueso

Osteocitos

Osteoblastos

Produce hueso y es responsable de la síntesis

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.


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.


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.


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.


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.

11

Sistema Ojival

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.

Probabilidad de lesión

osteocinemática_afba

Documents

esqueleto esqueleto

esqueleto humano

movimiento movimiento

hueso movimiento pendular

macro208 huesos

eje mecanico equivalente

eje mecalrededor

extremos flex