6 Biomecânica Articular

8/17/2019 6 Biomecânica Articular

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BIOMECÂNICAARTICULARBIOMECÂNICA


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ConteúdoArticulações humanasClassificação articular

Modelo biomecânico

Graus de liberdade

Composição de articulações

Estabilidade da articulação

Flexibilidade da articulaçãoExemplos de Articulações Humanas

11/05/2016 BIOMECÂNICA ARTICULAR 2


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ARTICULAÇÕES HUMANASFunções das articulações:◦ Permitir/inibir o movimento numa dada direção;

◦ Transmitir forças entre ossos;

◦ Distribuir a carga numa maior área diminuindo assim a pressão nos ossos;

◦ Amortecer choques;

◦ Permitir “deformação” da articulação;

◦ Em alguns casos fornece lubrificação de proteção que minimiza o atrito edesgaste mecânico nas articulações.



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CLASSIFICAÇÃO ARTICULARSinartroses (Synarthrodial):◦ Articulações fixas;

Anfiartroses (Amphiarthrodial):

◦ Articulações de reduzida mobilidade;Diartroses ou Sinoviais (Diarthrosis):

◦ Articulações de grande mobilidade



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SinartrosesMuito pouca ou desprovidas de mobilidade;Constituídas por tecidos fibrosos, de forma a unir um ou mais ossos;

Promover estabilidade estrutural;

Absorver choque, vibrações e dissipar energia;

Dividem-se em:◦ Suturas ou Sinfibroses;

◦ Serráteis (A)

◦ Escamosas (B)

◦ Harmónicas (C)

◦ Esquindileses (D)

◦ Sindesmoses (E);


E


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AnfiartrosesMobilidade reduzida;Os ossos estão unidos por uma fibrocartilagem cuja consistênciapermite deslocamento axial e angular;

Promover estabilidade estrutural;Absorver choque e vibrações.

Dividem-se em:◦ Sínfises;

◦ Gonfoses.



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Diartroses ou SinoviaisAmpla Mobilidade;Os ossos estão unidos porligamentos cuja consistênciapermite podem permitir

deslocamento axial e angular,dependendo da geometria.

Promover estabilidade estrutural;

Absorver choque, vibrações e

dissipar energia.



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Diartroses ou SinoviaisCartilagem Articular - uma camadaprotetora de tecido branco denso quecobre a superfície óssea articular;

Cápsula Articular - uma membrana de

dupla camada que envolve o conjunto;

Líquido Sinovial - um líquido límpido,ligeiramente amarelado queproporciona lubrificação no interior dacápsula articular;

Bolsas Serosas - pequenas cápsulasforradas com líquido sinovial queamortecem o contacto das estruturasque separam;



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Diartroses ou SinoviaisTipos de articulações diartroses/sinoviais:Esferóidea ou Enartrose (spheroidal):

◦ Constituída por um segmento ósseo esférico que encaixa dentro de umacavidade com a sua forma. Permite rodar nos três eixo. Similar a uma união

esférica (ball and socket);



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Diartroses ou SinoviaisTipos de articulações diartroses/sinoviais:Elipsoideia ou Condilartose (condyloid):

◦ Constituída por um segmento ósseo arredondado ou elíptico e outro quecom forma côncava recíproca. Permite rodar com grande amplitude num

eixo e com menor amplitude noutros dois eixos. Similar a uma união elíptica(ovoid; ellipsoidal);



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Diartroses ou SinoviaisTipos de articulações diartroses/sinoviais:Selar ou Efipiartrose (saddle):

◦ Semelhante a articulação Condilartose, constituída por um segmento ósseoarredondado ou elíptico e outro que com forma côncava recíproca, mas

permite uma maior amplitude de movimento. Similar a uma união sela(sellar);



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Diartroses ou SinoviaisTipos de articulações diartroses/sinoviais:Trocloideia ou Trocartrose (trochoid):

◦ Constituída por um segmento ósseo em forma de cilindro e outro com umaforma de furo circular. Permite rodar sobre um eixo. Similar a uma união de

parafuso (pivot; screw);



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Diartroses ou SinoviaisTipos de articulações diartroses/sinoviais:Gínglimo ou Trocleartrose (ginglymus):

◦ Constituída por um segmento ósseo em forma de polia, que apresenta umadepressão no centro e outro com uma crista que encaixa no canal da polia. É

complementada por ligamentos e constrangimentos ósseos que limitam omovimento. Obriga a articulação a rodar num plano. Similar a uma união derevolução (hinge);



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Diartroses ou SinoviaisTipos de articulações diartroses/sinoviais:Plana ou Artrodia (arthrodial):

◦ Constituída por segmentos ósseos praticamente planos. Não permitemovimentos axiais e só podem deslizar entre si. Similar a uma união plana

ou apoio axial (gliding; plane);



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MODELO BIOMECÂNICOJuntas articulares extremamente complexas;Simplificação, substituindo as articulações biológicas por juntasmecânicas de geometria ideal.



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GRAUS DE LIBERDADENo espaço, um corpo rígido tem 6 graus deliberdade (6 G.D.L.), 3 translação e 3 rotações;

No plano, um corpo rígido tem 3 G.D.L., 2translações e 1 rotação;

O número de G.D.L. de um modelo é igual aonúmero total de coordenadas subtraindo onúmero de constrangimentos cinemáticos de junta e corpo rígido:

nG.D.L.=nc−nh

Onde: nc: nº de coordenadas; nh: nº deconstrangimentos



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GRAUS DE LIBERDADEJunta de Revolução: permite apenas uma rotação, i.e., restringe 5 g.d.l.(em 2D restringe apenas 2 g.d.l.);

Junta de Translação Prismática: permite apenas uma translação, i.e.,restringe 5 g.d.l.;

Junta de Translação Cilíndrica: permite apenas uma translação e umarotação, i.e., restringe 4 g.d.l..;

Junta Esférica: permite apenas rotações, i.e., restringe 3 g.d.l. (em 2Drestringe apenas 2 g.d.l.);

Junta Planar: permite duas translações e uma rotação, i.e., restringe 3g.d.l.;

Junta Universal: restringe todas as translações e uma rotação, i.e.,restringe 4 g.d.l. (em 2D restringe apenas 2 g.d.l.);



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GRAUS DE LIBERDADE



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GRAUS DE LIBERDADEArticulação (Joint) Tipo Graus de LiberdadeVértebra (Vertebra) Anfiartroses (Amphiarthrodial) 3

Anca (Hip) Enartrose (Ball-and-socket) 3

Ombro (Shoulder) Enartrose (Ball-and-socket) 3

Joelho (Knee) Condilartose (Ellipsoid) 3

Pulso (Wrist) Condilartose (Ellipsoid) 3

Dedos (Metacarpophalangeal-fingers)

Condilartose (Ellipsoid) 3

Polegar (Carpometacarpalthumb)

Selar (Saddle) 2

Cotovelo (Elbow) Trocleartrose (Hinge) 1

Cotovelo (Radioulnar) Trocartrose (Pivot) 1

Tornozelo (Ankle) Trocleartrose (Hinge) 1



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GRAUS DE LIBERDADE



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COMPOSIÇÃO DE

ARTICULAÇÕESCartilagem articular - hialina:◦ Distribui a pressão (pressões de contacto 50%

inferiores);

◦ Lubrificação (87% menos atrito do que entre um

patim e o gelo);Fibrocartilagem:

◦ Distribui pressão;

◦ Limita o escorregamento entre ossos;

◦ Absorve choques;

Tendões: Ligam músculos aos ossos;

Ligamentos: Ligam ossos a outros ossos.



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COMPOSIÇÃO DEARTICULAÇÕES


Cartilagem hialina – 80% de água –

matriz de colagénio e proteoglicanos –condrocitos e condroblastos semcapacidade de multiplicação

Fibroblastos num tendão –tecido conjuntivo densomodelado

Cartilagem fibrosa – matriz compostapor uma maior quantidade de fibra –elevada resistência


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COMPOSIÇÃO DEARTICULAÇÕES“If we consult the standard Chirurgical Writers from Hippocrates downto the present Age, we shall find, that an ulcerated Cartilage isuniversally allowed to be a very troublesome Disease; that it admits of aCure with more Difficulty than carious Bone; and that, when destroyed,it is not recovered ”

William Hunter, 1743



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ESTABILIDADE DAARTICULAÇÃOA capacidade da articulação resistir a deslocamento para lá do normal;

Aumenta se:◦ As superfícies encaixam perfeitamente (“close packed position”);



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ESTABILIDADE DAARTICULAÇÃO


◦ Estrutura de ligamentos associada à articulação;

◦ Ausência de fadiga muscular .


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FLEXIBILIDADE DAARTICULAÇÃOAmplitude de movimento permitida pela articulação;

Fatores que influenciam:◦ Extremidades ósseas e inserção dois ligamentos;

◦ Espessura dos tecidos que travessam a articulação;

◦ Fadiga muscular.



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Exemplos de Articulações



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