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Biomecánica ◦

La biomecánica es un área de conocimiento interdisciplinar que utiliza los conocimientos de la mecánica, la ingeniería, la anatomía, la fisiología y otras disciplinas, para estudiar el comportamiento del cuerpo humano y resolver los problemas derivados de las diversas condiciones a las que puede verse sometido

La

Biomecánica es la ciencia que estudia el comportamiento mecánico del cuerpo humano, teniendo en cuenta que los tejidos vivos tienen unas cualidades especiales que no poseen los materiales inorgánicos:

La capacidad de adaptarse a las tensiones a las que están sujetos. • La capacidad de tolerar un aumento progresivo de la carga. Sin embargo, comparten con dichos materiales el hecho de que se rompen si se excede su resistencia. •

CAMPO DE ESTUDIO. • Cinemática: parte de la biomecánica que estudia los movimientos sin tener en cuenta las causas que lo producen. Se dedica exclusivamente a su descripción. Describe las técnicas deportivas o las diferentes habilidades y recorridos que el hombre puede realizar. Por ejemplo: pateo del balón a la puerta de futbol o la distancia recorrida por el mediocampista en un partido.

Dinámica: estudia el movimiento o la falta de éste, relacionado con las causas que lo provocan. • Cinética: estudia las fuerzas que provocan el movimiento. Por ejemplo, el estudio de las fuerzas implicadas en el lanzamiento de una bola al home play o durante la carrera de home a primera de un jugador de beisbol. ◦ Gravedad. ◦ Muscular. ◦ Fricción. ◦ Resistencia externa. •

Estática: estudio de las fuerzas que determinan que los cuerpos se mantengan en equilibrio. Por ejemplo, cómo un escalador se mantiene sobre unas presas o cómo el surfista se mantiene sobre la tabla. Conceptos básicos de Física aplicados a la Biomecánica.

Leyes de Newton. 1ª ley de la inercia.- todo cuerpo permanece en reposo o movimiento uniforme rectilíneo si no actúan fuerzas sobre él. •

Ejemplo: •

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Un paciente permanece en reposo durante el decúbito sobre el lecho, pero además esta en reposo cuando ejercita patrones estáticos dentro de las paralelas y frente a espejos, sin realizar movimiento alguno, solo corrección de la postura bípeda y alineamiento de su vertical. Cuando adiestramos el equilibrio en posición bípeda a un paciente entre dos terapeutas, uno al frente y otro a sus espaldas, y le aplicamos empujes pectorales y dorsales con fuerzas similares, solo conseguimos el mantenimiento de un equilibrio. 2ª ley de la aceleración.- una fuerza aplicada sobre un cuerpo le comunica una aceleración

Ejemplo: •

Cuando entrenamos el equilibrio a un paciente durante la marcha, le proporcionamos pequeños empujes por la espalda haciendo que su velocidad de marcha se incremente. Sin embargo, aparece una respuesta como mecanismo defensivo o fuerza opuesta que es la contracción de sus músculos tratando de frenar la aceleración alcanzada, en este caso, la velocidad de marcha será el resultado de la diferencia entre las dos fuerzas aplicadas y sobre la dirección del cuerpo en marcha, predominará la mayor de ellas.

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3ª ley de acción y reacción.- siempre que una

partícula ejerza una fuerza (acción) sobre otra partícula, ésta responderá simultáneamente con otra fuerza (reacción) igual en módulo y dirección pero de sentido opuesto a la primera. Ejemplo: •

Cuando se realiza la función de marcha, el pie aplica una fuerza a la superficie (suelo), y este le devuelve con una fuerza opuesta o reacción. Esta reacción es muy importante, ya que de su intensidad depende el desencadenamiento de uno de los reflejos medulares fundamentales, conocido como reflejo de la marcha y que es el encargado de lograr el envaramiento de los miembros inferiores. Fuerza

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Capacidad física para realizar un trabajo o un movimiento.

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ejemplo de Aplicación de esta capacidad física sobre algo: "levantó la caja con fuerza”

Esto puede apreciarse en los siguientes ejemplos: •

Un objeto empuja a otro: un hombre levanta pesas sobre su cabeza

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Un objeto atrae a otro: el Sol atrae a la Tierra Un objeto repele a otro: un imán repele a otro imán Un objeto impulsa a otro: un jugador de fútbol impulsa la pelota con un cabezazo. Un objeto frena a otro: un ancla impide que un barco se aleje. Composición de las Fuerzas

Fuerza: Es la acción que altera o modifica el estado de reposo de un cuerpo al actuar sobre éste. •

Los elementos que conforman la fuerza son:

1. Intensidad

de la fuerza: Magnitud que se refiere a la potencia necesaria para realizar un trabajo mecánico,

2. Sentido:

Se refiere a la dirección en que esta fuerza se traslada o transmite, es decir, desde el punto de aplicación hasta el lugar donde deberá realizarse el trabajo, generalmente se señala dibujando la punta de una saeta.

3. Punto

de aplicación de la fuerza: Lugar donde se aplica la potencia o energía mecánica en este caso, en el sistema de palancas mecánicas se conoce como punto de potencia, que se representa señalando la cola de una saeta

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Las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, pueden ser muy diversas y originarse en el interior de un cuerpo o fuera de éste y se pueden definir como fuerzas simples o combinadas.

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Se considera una fuerza simple a la acción ejercida por el empuje de una energía determinada con una intensidad definida sobre cualquier punto de un cuerpo.

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Cuando se utilizan dos fuerzas combinadas sobre un mismo punto de un cuerpo, en la misma dirección, el desplazamiento será igual a la suma de las dos fuerzas. Si se aplican dos fuerzas iguales sobre un cuerpo, pero en sentido contrario, el mismo se considera que está en equilibrio. Si una de ellas es mayor a la otra, entonces el cuerpo se desplazará en sentido de la mayor, suscitando un movimiento.

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FUERZAS ACTUANTES EN EL MOVIMIENTO HUMANO. FUERZAS INTERNAS. Si no produce cambios en la longitud del músculo y la fuerza producida se emplea en equilibrar una resistencia exterior, se llama isométrica (trabajo estático). Al contrario de la Contracción isotónica que se se produce cuando la fuerza ejercida varia la

longitud del músculo, acortándolo o alargándolo. FUERZAS EXTERNAS. Gravedad. es la fuerza ejercida por el suelo sobre un cuerpo apoyado en él. Rozamiento: es la resistencia al movimiento de dos superficies en contacto. Actúa en la misma dirección pero en sentido contrario al del movimiento y depende del tipo de materiales en contacto y de la intensidad con que ambas superficies presionan una contra otra. Resistencia (al aire o al agua): depende de forma directa de la forma del objeto (coeficiente aerodinámico), de la sección frontal y de la velocidad a la que se desplaza. Movimiento Fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio. Para producir movimiento es necesaria una intensidad de interacción o intercambio de energía que sobrepase un determinado umbral. Ahora bien. No es lo mismo hablar de movimiento y de desplazamiento, ya que un cuerpo puede cambiar de posición sin desplazarse de su situación en el contexto general. Un ejemplo está dado por la actividad del corazón, la cual constituye un movimiento sin

desplazamiento asociado.Movimiento: cualquier fuerza o esfuerzo realizado que cambie la posición de un cuerpo en un espacio. Desplazamiento: fuerza o esfuerzo realizado que cambie la posición de un cuerpo de un espacio a otro Cantidades escalares y vectoriales. • Para poder cuantificar un movimiento utilizamos la combinación de tres patrones primarios: ⁃ la longitud, en metro ⁃ el tiempo en segundo ⁃ la masa en kilogramo Las cantidades pueden ser representadas por unidades pertenecientes a escalas matemáticas preestablecidas denominadas magnitudes escalares. Las magnitudes que además de indicar una cantidad indican una ubicación en el espacio son llamadas vectoriales. •

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Según la geometría de su recorrido los movimientos son divididos en movimientos lineales o de traslación y movimientos angulares o de rotaciones.

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En una traslación: todos los puntos del cuerpo describen trayectos paralelos durante su ejecución, recorriendo todos la misma distancia a la misma velocidad. Un caso particular de traslación son los movimientos vibratorios, en los cuales un objeto o partícula se desplaza y repetidamente desde un punto a otro siguiendo el mismo recorrido

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Una rotación: se caracteriza por ser realizada en torno a un eje de movimiento, describiendo todos los puntos del cuerpo trayectorias circulares concéntricas al eje de movimiento, recorriendo un mismo ángulo durante el mismo tiempo.

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Debido a la diferente naturaleza que poseen ambos tipos de movimientos, las magnitudes utilizadas para mensurarlos van a ser diferentes para cada caso.

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Los movimientos lineales o de traslación: pueden ser cuantificados a través del desplazamiento, la distancia, la velocidad, la rapidez y la aceleración; los movimientos angulares o de rotaciones: lo son a través del desplazamiento angular, velocidad angular, velocidad tangencial y la aceleración angular.

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Centro de Gravedad El centro de gravedad representa aquel punto hipotético en el cual toda la masa de un cuerpo/objeto se concentra. Es en este punto donde actúa la fuerza de gravedad. En un cuerpo u objeto simétrico: el centro de gravedad se localiza en el centro geométrico de dicho cuerpo u objeto. En un objeto o cuerpo asimétrico, el centro de gravedad se encuentra hacia el extremo más pesado y es en aquel punto donde se distribuye equitativamente la masa.

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el Centro de gravedad: No es un punto fijo, depende de la

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posición relativa de los distintos segmentos, de la topografía adiposa del sujeto y del índice esquelético. En un sujeto normal en posición de pie con los brazos colgando paralelamente al tronco (en Bipedestacion) el Centro de Gravedad se encuentra por encima de las articulaciones coxofemorales y un centímetro detrás de la línea que los une

Determinantes del Centro de Gravedad. Entre los factores que determinan el centro de gravedad podemos encontrar: Fisiológicos. • • •

El embarazo en la mujer. El calzado. Región geográfica.

Patológicos. • • • • • • •

El peso corporal (obesidad). Amputaciones. Lesiones Medulares. Traumatismos del SOMA. Deformidades del esqueleto. Mialgias y artralgias. Afecciones neurológicas

Para localizar el centro de gravedad de cada segmento del cuerpo humano puede realizarse que el centro de gravedad

de un segmento se localiza en el eje longitudinal que pasa por los puntos de un segmento, estando siempre más cerca de la extremidad proximal, dividiendo al eje en dos partes desiguales, una proximal y otra distal, siendo el medio de las articulaciones proximal y distal. Cada segmento de nuestro organismo humano posee su propio centro de gravedad. Esto quiere decir que, sobre éstos actúan la fuerza de gravedad. Desde la posición anatómica de pie, el centro de gravedad en el cuerpo humano se encuentra aproximadamente en la porción anterior de la segunda vertebra en el sacro. Esto es cierto cuando todas las palancas del organismo humano se combinan y el cuerpo se considera como objeto sólido. La ubicación precisa del vector de gravedad para una persona dependerá de las dimensiones físicas de ésta, donde su magnitud es igual a la masa corporal del individuo. Entre más grande sea la base de apoyo de un cuerpo u objeto, mayor será su estabilidad. Cuando la base de apoyo es grande, la línea de gravedad tendrá más libertad para moverse, sin tener que salirse de la base de apoyo. Base de Sustentación: La base, referida a un cuerpo rígido, es la zona en la que éste se apoya. En el caso del cubo, la cara sobre la que se apoya, es la base, mientras que la base en una silla, puede

considerarse como la zona delimitada por las líneas que unen sus patas. Al ampliar la base de sustentación en sus dimensiones, el equilibrio será más estable, lo que podemos lograr en el hombre, con solo orientarle que abra sus piernas amplíe su base de sustentación y sea mas fácil lograr equilibrio. Los factores que influyen en la postura o la posición son: la base de sustentación, el centro de gravedad y la línea de gravedad, Ya que son los factores que inciden directamente en el equilibrio y sobre todo en el mayor o menor esfuerzo del trabajo muscular y ligamentoso, en su mantenimiento. Se logra el equilibrio cuando las fuerzas que actúan sobre un cuerpo se hallan perfectamente compensadas y el cuerpo permanece en reposo. Equilibrio Estable: Sí las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en reposo tienden a devolverle su posición original después de haberlo desplazado, se dice que dicho cuerpo se halla en equilibrio estable. La condición de equilibrio es mucho más estable cuando el centro de gravedad se halla lo más bajo posible y la línea de gravedad cae cerca del centro de una base amplia. El equilibrio se convierte progresivamente menos estable a medida que el centro de

gravedad se eleva y la línea de gravedad se aproxima al borde de la base. La estabilidad del cuerpo humano es mayor en posición supina. Se convierte progresivamente menos estable a medida que se eleva el centro de gravedad y se reduce la base como sucede en la posición sentada y en la bipedestación. Equilibrio Inestable: Si a un cuerpo se le aplica un desplazamiento inicial, por pequeño que este sea, siempre que aumente el desplazamiento por la fuerza que está actuando sobre él, se dice que el cuerpo se halla en equilibrio inestable. Cuando el centro de gravedad se halla muy elevado y la base es pequeña, se producirá un equilibrio relativamente inestable, debido a que incluso desplazamientos muy pequeños, serán causa de que la línea de gravedad pase por fuera de la base y el cuerpo caerá al suelo . Equilibrio Neutro o Indiferente: Si a pesar del desplazamiento de un cuerpo, la altura y la posición de su centro de gravedad permanece invariable con relación a la base, se considera que existe un equilibrio indiferente o neutro, como sucede cuando una pelota se mueve en una superficie plana. El equilibrio estático normal. •

Lo que asegura el equilibrio normal del cuerpo humano, es el estado de equilibrio de todas sus partes, así como la firmeza equilibrada de los elementos de sostén, (de

sus huesos). •

Si observamos detenidamente el esqueleto humano, podemos apreciar en su parte anterior un predominio de superficie lisa, y lo contrario en la parte posterior, la que se nos muestra de forma rugosa.

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La forma en que está diseñado el esqueleto humano, permite que su porción superior facilite la ligereza y flexibilidad, mientras que la porción inferior garantice la fuerza.

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De acuerdo a lo estudiado anteriormente, el equilibrio se manifiesta de forma patológica, cuando uno de los segmentos sufre una deformación o alteración, ya que esta influye en los equilibrios de los segmentos inferior y superior y la línea de gravedad no se ajusta a los parámetros corectos.

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Para establecer equilibrio de un objeto, todas las fuerzas que actúan sobre este deben ser consideradas.

MASA CORPORAL

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La magnitud física que permite indicar la cantidad de materia que contiene un cuerpo se conoce

como masa. • •

Corporal, por otra parte, es lo perteneciente o relativo al cuerpo.

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La masa corporal, por lo tanto, está vinculada a la cantidad de materia presente en un cuerpo humano.

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El concepto está asociado al Índice de Masa Corporal (IMC), que consiste en asociar el peso y la altura de la persona para descubrir si dicha relación es saludable.

En concreto, se estipulan los siguientes resultados en base a la cifra que se obtenga del cálculo citado: • por debajo del 18.50 se establece que la persona en cuestión tiene un peso bajo. • entre el 18.50 y el 24.99 se puede decir que el individuo está en una situación normal en cuanto a peso. • Si la cantidad obtenida esta entre 25 y 30 se establece que la persona cuenta con sobrepeso. • si la cifra es superior a 30 se establece que tiene un problema de obesidad. Es leve si está entre 30 y 34.99; es media si está entre los 35 y los 39.99 y • La obesidad mórbida cuando supera la cantidad de 40. •

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Un peso de ochenta kilos es normal en quien mide 1.90 metros, pero constituye un riesgo para alguien que

mide 1.60 metros. •

El Indice de Masa Corporal, se calcula dividiendo el peso (en kilogramos) por la altura al cuadrado (en centímetros).

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la fórmula para calcular nuestro Indice de Masa Corporal queda así: Indice de Masa Corporal= peso (kg) / [estatura (m)]2.

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Los Huesos Estructura ósea: •

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El hueso es un tejido firme, duro y resistente que forma parte del endoesqueleto de los vertebrados. Está compuesto por tejidos duros y blandos.

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Los huesos: poseen formas muy variadas y cumplen varias funciones. Con una estructura interna compleja pero muy funcional que determina su morfología, los huesos son livianos aunque muy resistentes y duros.

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Las fuerzas que pueden actuar sobre el tejido óseo son de tres tipos: tensión, compresión y torsión. Además pueden ser aplicadas de forma perpendicular a la superficie ósea (fuerza normal) o de forma oblicua (fuerza de cizallamiento que es una Deformación que sufre un hueso cuando es sometido a dos fuerzas que van en dirección paralela y sentido opuesto y que convergen hacia el

hueso.). •

Los huesos responden a las fuerzas aplicadas sobre su superficie siguiendo un patrón característico. La respuesta de tejido óseo frente a las fuerzas que se aplican sobre su superficie dependerá del tipo de fuerza, del tipo de hueso, así como de la densidad, arquitectura y composición del tejido óseo.

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La primera fase es elástica y depende de la rigidez del hueso. En esta fase, la deformación es temporal y se mantiene solo durante el tiempo de aplicación de la fuerza tras lo cual, el hueso recupera su forma original. Si la fuerza aumenta,

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fase plástica y el hueso, aunque se recupera parcialmente, queda deformado.

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Por último cuando la fuerza aplicada es superior a la resistencia del tejido se produce la fractura.

Articulación. Las articulaciones o junturas son un conjunto de estructuras que unen dos o más componentes rígidos del esqueleto, ya sean huesos o cartílagos. Las articulaciones poseen ciertas características funcionales generales comunes. Constituyen lugares de unión del esqueleto.

En ellas se produce el crecimiento de los huesos. En muchas de ellas se realizan los movimientos mecánicos del esqueleto, proporcionándole al mismo, elasticidad y plasticidad.

Clasificación de las articulaciones. Articulaciones inmóviles o fibrosas: Se caracterizan porque los huesos que participan en ellas se mantienen unidos de forma continua por medio de tejido conectivo fibroso, se desarrollan directamente del tejido conectivo embrionario por osteogénesis membranosa y carecen de movimientos. como: Los huesos que forman la bóveda craneana o neurocráneo articulan mediante suturas fibrosas Articulaciones semimóviles o cartilaginosas. Se caracterizan porque los huesos se encuentran unidos de forma continua por tejido cartilaginoso, los cuales se desarrollan mediante la osteogénesis cartilaginosa y carecen o tienen poca movilidad. Cuando Los huesos que las constituyen están unidos por tejido cartilaginoso, permitiendo discretos movimientos casi inexistentes en ocasiones. como las:

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Articulación intervertebral y Articulación costotransversa

Articulaciones móviles o sinoviales. Se caracterizan porque la unión de los huesos es discontinua al presentar una cavidad entre ellos, lo que le proporciona movilidad, estando los huesos realmente unidos por una cápsula articular reforzada por ligamentos. La cápsula articular está tapizada internamente por la membrana sinovial, de donde recibe su nombre este tipo de articulación. Como : el Miembro superior (glenohumeral o del hombro). la Articulación coxofemoral (cadera). y la Articulación radiohumeroulnar (codo). Articulaciones y movimientos. Consideraciones preliminares 1. Movimiento articular: Recorrido de un segmento corporal o palanca ósea desde una articulación específica, normalmente axial o angular (alrededor de un eje

particular) y paralelo a un plano, o alrededor de un eje y plano oblicuo. Arco de movimiento: La amplitud de movimiento (grado de recorrido) o desplazamiento angular o axial total permitido por cualquier par de segmentos corporales (o palancas óseas) adyacentes. Arco de movimiento normal: La cantidad o excursión total a través del cual porciones o segmentos corporales pueden moverse dentro de sus límites anatómicos de la estructura articular, antes de ser detenidos por estructuras óseas ligamentosas o musculares. Articulaciones y movimientos. Consideraciones preliminares 2. Flexibilidad: El alcance total (dentro de los límites de dolor) de una parte del cuerpo a través de su arco de movimiento potencial. Flexibilidad adecuada: El estado ideal de longitud y elasticidad de las estructuras cruzando las articulaciones y afectando un movimiento articular sencillo o doble. Estiramiento: Descripción de una actividad que aplica una fuerza deformadora a lo largo del plano de un movimiento. Ejercicios de Flexibilidad: Término general utilizado para describir ejercicios ejecutados por una persona para

elongar los tejidos blandos como los músculos, aponeurosis, tejido conectivo, tendones, ligamentos, cápsulas articulares y la piel, de forma pasiva o activamente. Articulaciones y movimientos. Consideraciones preliminares 3. Movilización: Describe la aplicación de una fuerza a través de planos rotatorios o traslatorios de un movimiento articular. Movilización articular: Tracción pasiva y/o movimientos de deslizamientos aplicados en las superficies articulares que mantienen o restauran el juego normal articular. Estabilidad: La resistencia o cohesión desplazamientos de potencial dislocante. Osea capacidad de mantenerse en una posición.

a la

Laxitud (o flojedad): Describe el grado de estabilidad de una articulación, la cual depende de sus estructuras de soporte (ligamentos, cápsula articular y continuidad ósea). El grado de movimiento anormal de una articulación. Movilidad de una Articulación. Se refiere a la magnitud del arco de movimiento. El grado de libertad o nivel de extensión/recorrido de una articulación que depende de diversos factores:

Factores que afectan la movilidad articular. Estructurales o estáticos: Interposición de los topes óseos (hueso a hueso): Obstaculizan el arco de movimiento. Esto se refiere a a la forma o configuración de las partes óseas articuladas y/o el grado de intimidad o contacto entre dichas superficies articulares. Interposición de estructuras blandas: También influyen en el recorrido de las articulaciones. Describe la posición, engrosamiento/compresión y/o grado de rigidez/ flexibilidad de los tejidos blandos que circundan o cruzan la articulaciones. Dichas estructuras blandas incluyen los músculos y su aponeurosis (fascia o epimisio) o tejido conectivo que cubre todo el tronco o vientre del músculo, las estructuras de la articulación (tejido conectivo, ligamentos, tendones, y la cápsula articular), la piel y el tejido adiposo (grasa). Fisiológicos o dinámicos: Este determinante incluye ell reflejo de estiramiento autógeno regulado por el mecanismo de los husos musculares. Además, la fase transitoria de contracción muscular puede ser otra causa que influye en la movilidad de una articulación.