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UNIVERSIDAD LIBRE SECCONAL BARRANQUILLA PROGRAMA DE FISIOTERAPIA II SEMESTRE BIOMECANICA THAYS LÓPEZ VALLE PRMIER PARCIAL.

1. DEFINA BIOMECANICA DESDE LA EVOLUCION HISTORICA  Ciencias que estudia las fuerzas externas e internas y como inciden en el aparato locomotor (hay, 1973).  Interdisciplina (Winter, 1990) científica que mide, describe, analiza, valora, proyecta e interviene el movimiento humano.  Zatsiorsky (1994) indica más globalmente que es una ciencia que estudia el movimiento mecánico en sistemas vivos y en particular el movimiento del sistema locomotor del cuerpo humano.  Hay (1978) la Biomecánica es la ciencia que examina las fuerzas actuando sobre y en un ESTRUCTURA biológica y los efectos que producen dichas fuerzas.  Milburn, (1996) el concepto de ahí, implica un entendimiento del movimiento humano en tres áreas: estructura biológica, análisis mecánico y un entendimiento del movimiento  Vera, p. “conjunto de conocimientos interdisciplinares, generados a partir de utilizar, con el apoyo de otras ciencias, biomédicas, los conocimientos de la mecánica y distintas tecnologías en, primero el estudio de los sistemas biológicos y, segundo resolver los problemas que le provocan las distintas condiciones a las que verse sometido”

2. ELABORE UN GLOSARIO DE 25 TERMINOS USADOS EN BIOMECANICA a) Biónica: Ciencia que estudia la creación y desarrollo de aparatos y procedimientos tecnológicos que sustituyen o sirven de ayuda a las funciones naturales de los seres vivos. b) Bioingeniería: Disciplina que estudia las aplicaciones de la ingeniería a la medicina o a la biología. c) Ergonomía: Estudio de las condiciones de adaptación de un lugar de trabajo, una máquina, un vehículo, etc., a las características físicas y psicológicas del trabajador o el usuario. d) Kinesiología: ciencia que estudia el movimiento. e) Mecánica: Es la parte de la Física y de la Ingeniería que estudia el movimiento. Rasch agrega que “versa sobre la evaluación de las fuerzas responsables de mantener a un objeto o estructura en posición fija y también sobre la descripción, predicción y causas del movimiento de un objeto o estructura”. Según este último autor, la mecánica se divide en estática y dinámica, y esta última a su vez se divide en cinemática y cinética. f) Plasticidad: se pone de manifiesto cuando al ser expuesto un material a una solicitación mecánica no sufre ninguna deformación hasta que ésta no alcanza un determinado valor, que representa el valor de carga límite. g) Fuerza centrípeta: es la que produce aceleración radial, aparece como tensión en la estructura que une al objeto con el centro de rotación, de modo que arrastra al objeto hacia el centro de rotación. h) Fuerza centrífuga: es la causada por la tendencia del objeto a viajar en línea recta. Posee dirección contraria a la centrípeta. Ambas fuerzas, son directamente proporcionales a la masa (o peso) del objeto y al cuadrado de la velocidad tangencial. i) Esfuerzo o fatiga: cociente entre la fuerza de resistencia (R), que es respuesta a una fuerza (F), y la superficie (S) sobre la que es aplicada, cuando esta superficie está en equilibrio. j) Distancia: es una cantidad escalar que describe la longitud del camino recorrido, incluyendo los cambios reales de dirección, de manera que es siempre positiva. k) Desplazamiento: es el cambio de posición de una partícula en relación con algún juego de coordenadas, es un vector. l) Fusiforme: Se llaman fusiformes los objetos u organismos en forma de huso, es decir, con forma alargada, elipsoide, y con las extremidades más estrechas que el centro.

m) Isométrica: De igual medida (iso: igual, métrico: medida). Se dice de las contracciones en las que no hay variación de la longitud muscular total. Sin embargo, aunque no es apreciable, hay cambio en la longitud del tejido elástico y del contráctil. n) Contracción muscular: Una contracción muscular es un proceso fisiológico desarrollado por los músculos cuando, según la tensión, se estiran o se acortan. Este proceso está controlado por el sistema nervioso central y permite producir fuerza motora. o) Palancas: nuestros brazos y piernas funcionan a modo de palancas; una palanca está formada por tres componentes: el brazo de resistencia, el punto de apoyo y el eje de rotación. p) Equilibrio hace referencia a la estabilidad. Un principio importante del equilibrio es la alineación del centro de gravedad del cuerpo sobre la base de apoyo. Tener un buen equilibrio es importante para la práctica de muchos deportes y ejercicios. q) Dorsiflexión: reducción del ángulo de la articulación del tobillo r) Plantarflexión: aumento del ángulo de la articulación del tobillo s) Elevación: mover una parte del cuerpo en dirección ascendente (hacia la cabeza) t) Depresión: mover una parte del cuerpo en dirección descendente (alejándola de la cabeza) u) Eversión: girar el tobillo de forma que la planta del pie apunte al lado contrario de donde está ubicado el otro pie v) Inversión: girar el tobillo de forma que la planta del pie apunté hacia el otro pie w) Rotación lateral: girar una extremidad alejándola de la línea central/medial del cuerpo x) Rotación medial: girar una extremidad hacia la línea central/medial del cuerpo y) Pronación: girar el antebrazo de forma que la palma de la mano mire hacia abajo si el antebrazo está flexionado z) Supinación: girar el antebrazo de forma que la palma de la mano mire hacia arriba si el antebrazo está flexionado 3. EXPLIQUE LAS CARACTERISTICAS BIOMECANICAS DE LOS TEJIDOS ESTUDIADOS TEMA 1 B IOMECÁNICA DEL HUESO . El hueso está formado por una matriz orgánica compuesta principalmente por colágeno tipo I y una matriz inorgánica mineralizada. Las fibras de colágeno que forman el hueso son el resultado de la unión mediante enlaces cruzados de una triple hélice de cadenas de este material. Esta estructura le confiere al hueso su resistencia a la tracción en sentido longitudinal y es responsable en gran parte de la elasticidad del mismo. Las propiedades biomecánicas que proporciona el colágeno dependen a su vez de las características ultra estructurales del mismo, como la cantidad y la orientación de sus fibras o la estabilidad de sus enlaces. En diversos estados patológicos estas características se ven seriamente afectadas

(principalmente la estabilidad de los enlaces). Por otro lado, los cristales se disponen en los huecos que quedan libres en la matriz orgánica y son los responsables de la rigidez del hueso y de su resistencia a la compresión, por lo que estas características dependerán de la cantidad de mineral, del grado de empaquetamiento y de la ordenación de los cristales alrededor de las fibras de colágeno. Está compuesto en un 10% de agua, el resto está formado por células típicas del tejido óseo y la sustancia intercelular. Las células óseas son de tres tipos: osteoblastos, osteocitos y osteoclastos. Los osteoblastos proceden de células mesenquimatosas (osteoprogenitoras) primitivas; son células de forma variable, según si están o no en fase de actividad. Los osteoblastos activos elaboran y secretan a la matriz el denominado osteoide: colágena de tipo I, glucosamino-glucurono-glucanos y proteoglicanos (condroitín y queratánsulfatos) que se disponen hacia el tejido óseo preexistente formando un borde osteoide. Los osteoblastos dirigen las primeras fases de la mineralización de las fibras colágenas y por tanto su depósito adecuado. Sobre este conjunto se van depositando los otros elementos, en tanto que en las restantes fases, la mineralización se hará a expensas de elementos de la sangre. En las primeras fases penetran calcio y fosfatos procedentes de la sangre al citoplasma del osteoblasto, se forma fosfato tricálcico que precipita y que va siendo expulsado al medio extracelular. Cuando los osteoblastos finalizan un brote de actividad productora de osteoide, o bien regresan al estado inactivo, se adosan sobre la superficie ósea o terminan por ser rodeados por la matriz y quedar encerrados en pequeñas cavidades o lagunas óseas, transformándose en osteocitos. Los osteocitos, poseen prolongaciones finas de su citoplasma que le dan aspecto de araña y que, por sus prolongaciones, conectan con las de otros osteocitos a través de los canales cacóforos de las osteonas, y reciben los nutrientes para sobrevivir. Los osteocitos podrían funcionar como transductores mecánicos regulando la osteoclastogénesis, de forma que el aumento de carga produce una disminución de la misma.

Los osteoclastos, son células muy voluminosas proceden de monocitos circulantes de la sangre, que después de atravesar la pared de los capilares del hueso, se fusionan para formar osteoclastos. Están adheridos a la superficie ósea en zonas de reabsorción ósea activa, frecuentemente en depresiones que ellos mismos han creado en el hueso, las lagunas de Howship o “bahías de reabsorción”. La sustancia intercelular o matriz extracelular, también denominada osteína, consta de una sustancia fundamental amorfa (poco abundante en relación a los otros elementos de la matriz, debido a las moles que contiene), de un componente fibrilar, embebido en ella, y de sales minerales. Además de estos componentes, existen factores de crecimiento óseo en una proporción de un 10-15%(3). Está recorrida en su totalidad por un sistema de canalículos y cavidades que comunican entre sí y que contienen a los osteocitos y sus prolongaciones (si son jóvenes). Contiene moles orgánicas e inorgánicas. Las primeras están representadas sobre todo por la colágena y otras proteínas (sialoproteína, osteocalcina, osteonectina, osteopontina, etc.) que tienen capacidad para unirse al calcio desempeñando un importante papel en la mineralización ósea. TEMA 2 B IOMECÁNICA DEL CARTÍLAGO ARTICULAR . Histologicamente, el cartílago hialino está compuesto básicamente de agua en más del 60% del tejido. El 40% restante lo constituyen las células, denominadas condorcitos, y la matriz extracelular (condrina), formada por una sustancia amorfa y unos componentes fibrilares que se localizan en ella. Los condrocitos, que le dan al cartílago articular las características mecánicas de la plasticidad y la viscolelasticidad, se encuentran alojados en unas depresiones de la matriz (lagunas) en las que se aloja normalmente más de un condrocito. En el cartílago “in vivo” los condrocitos llenan totalmente las lagunas y tienen prolongaciones, estas son tanto más numerosas cuanto más jóvenes son, lo que asegura el intercambio nutricional con el entorno, algo importante, ya que están bastante alejados de los vasos sanguíneos. . Los condrocitos son células elaboradoras y secretoras de los elementos de la matriz (colágena, elastina y glucoaminoglicanos.) que se renueva

constantemente. La matriz extracelular o condrina, está formada por sustancia fundamental, que es amorfa, contiene abundancia de ácido hialurónico, de glucoaminoglicanos unidos a proteínas en forma de proteoglicanos, que mantienen la consistencia firme del cartílago, glucoproteínas y abundancia de agua no libre sino unida a ellos, lo que confiere turgencia a la matriz. Estas glicoproteínas hidratadas (en forma de gel) son el componente responsable de soportar las fuerzas de compresión que llegan a la articulación. Los proteoglicanos unidos al ácido hialurónico y a las fibrillas de colágena que se encuentran en la propia matriz, forman redes tridimensionales. El cartílago se comporta como un material viscoelástico. Es un material poroso lleno de fluido en su interior que se comporta como una esponja. Posee la particularidad de que está diseñado mecánicamente para soportar cargas de Compresión (su resistencia a la tracción es un 5% de la del hueso, mientras el módulo de elasticidad en compresión es del orden de 0.1% que el tejido óseo). El tejido hialino es un material anisotrópico, esto es debido a la disposición que presentan los haces de fibras colágenas en su interior, estableciendo una arquitectura muy específica de su estructura histológica. Bajo cargas instantáneas, el cartílago posee un comportamiento casi por completo elástico, con una recuperación casi instantánea de la deformación generada una vez que cesa la fuerza deformante. Durante la deformación a consecuencia de la carga, se va a producir la salida de agua libre desde el interior del cartílago al exterior, parte queda en el espesor del cartílago atrapada por las glucoproteínas del tejido y porque los poros se van haciendo cada vez más pequeños debido al aplastamiento o deformación, cuando toda el agua libre sale del cartílago, nos encontramos con el limite elástico de compresión, a partir de aquí, la deformación es plástica y por lo tanto, no se recupera en su integridad. La deformación del cartílago hialino depende de la velocidad de aplicación de la carga. Cuando la carga se aplica a gran velocidad sobre cartílago hialino, este presenta mayor rigidez. Cuanto mayor sea la rapidez con la que aplicamos la carga, más rápida es la compresión y por lo tanto más difícil es que salga el agua del interior del tejido hialino, en cambio, cuando la carga se aplica de forma lenta y constante sobre cartílago, se consigue mayor deformación del tejido.

TEMA 3 B IOMECÁNICA DE LOS TENDONES Y LIGAMENTOS . Los tendones, al igual que el músculo, presenta una arquitectura jerárquica bien definida; el tendón envuelve grupos de fascículos quienes a su vez están compuestos por paquetes de fibras de colágeno, que a su vez están formados por miofibrillas de colágeno en la escala nanométrica. Clásicamente el tendón viene definido como tejido conjuntivo denso modelado, caracterizado por tener células y fibras conjuntivas ordenadas en haces paralelos y muy juntas al objeto de proveer la máxima resistencia. A pesar de tratarse de estructuras duras e inextensibles, los tendones son flexibles. En general se presentan como bandas o cordones conjuntivos que unen el músculo al hueso. Su relación con ambos se establece en dos regiones especializadas: la unión miotendinosa y la unión osteotendinosa que concentran la mayoría de las lesiones deportivas. Macroscópicamente, los ligamentos se evidencian como bandas densas de tejido conectivo, paquetes de fibras de colágeno orientados de forma paralela, que conectan hueso con hueso. Su inserción en el hueso se conoce como entesis y ocurre de forma directa o indirecta. Las fibras de colágeno del ligamento se conectan a una zona de fibrocartílago no mineralizado, esta continúa con fibrocartílago mineralizado hasta llegar al hueso. La transición del ligamento a través de diferentes zonas ofrece una ventaja mecánica durante el proceso de carga al minimizar la concentración del esfuerzo, esto ocurre en la zona fibrocartilaginosa mineralizada de la entesis, a través de su interdigitación con el hueso adyacente lo cual aumenta el área seccional de la interfaz entre las dos estructuras. Propiedades mecánicas La curva esfuerzo-deformación presenta una región llamada "toe" o región basal. Esto se debe a que cuando se comienza a aplicar una carga, hay una fase de rectificación de las fibras (las cuales no están inicialmente extendidas hasta su longitud máxima). En este punto, la deformación registrada aumenta sin esfuerzo apreciable. A partir de este momento, cuando las fibras alcanzan su longitud total, se comienza a registrar un aumento del esfuerzo. Luego, cuando el tejido ya no puede resistir la carga impuesta, es decir la carga se aleja del rango fisiológico, se produce una falla microscópica hasta ocasionar falla macroscópica y por ende, ruptura de las fibras del ligamento (figura 1.3.2). Esto sucede frecuentemente en movimientos extremos como en accidentes automovilísticos o en deportes de alto contacto.

La ruptura parcial o total de los ligamentos se conoce como esguince. Según el grado de la lesión, estos se clasifican en grado I, II o III Esta patología ocasiona cambios en la estructura y fisiología del ligamento, altera la sinergia entre los tejidos adyacentes y el movimiento articular y causa un déficit funcional. En la figura se muestran los ligamentos en el pie, de done se puede deducir su función de estabilización del pie. Si un ligamento pierde su función debido a una lesión, la articulación del tobillo queda mucho más inestable, aumentando la probabilidad de lesión de otro de los ligamentos. La reparación del ligamento tras sufrir un esguince, sigue un proceso biológico muy similar al observado en la mayoría de los tejidos conectivos del cuerpo: inflamación, proliferación y remodelación. En promedio, se requiere alrededor de un año para que el ligamento tengo propiedades similares a las de un ligamento no lesionado. Este tiempo depende de distintos factores, entre ellos: el medio celular, el género, la edad, el tamaño y contenido de la cicatriz, la carga aplicada, las señales hormonales y el grado de la lesión. Sin embargo, los factores mecánicos pueden favorecer la calidad y el tiempo de reparación del ligamento. Los tres tipos básicos de carga mecánica son: tensión, compresión y esfuerzo cortante. Aunque los fibroblastos de los tejidos conectivos están sujetos a estas cargas, la carga de tracción es la más común para los fibroblastos en tendones y ligamentos. La respuesta adaptativa de los tejidos conectivos a esta carga, resulta en incremento del tamaño de las estructuras existentes y remodelación de las proteínas de las cuales está constituido el tejido. Esto sugiere que los estímulos mecánicos pueden llegar a ser favorables durante la etapa de remodelación del ligamento. Por ejemplo, la activación fisiológica o la ejecución de movimientos controlados, contribuyen de manera importante en la reparación del ligamento. TEMA 4 BIOMECÁNICA DE LOS NERVIOS PERIFÉRICOS Y RAÍCES NERVIOSAS E SPINALES.

Un traumatismo externo sobre las extremidades y un atrapamiento nervioso puede producir la deformación mecánica de los nervios periféricos. Provoca cambios en la estructura y función. Modos comunes de una lesión nerviosa son el estiramiento y la compresión. Se clasifican en la columna vertebral: 8 cervicales, 12 torácicas, 5 lumbares, 5 sacras y 1 coccígeo. El contenido nervioso del canal espinal solo se compone de las raíces nerviosas lumbo-sacras. Se encuentran 2 tipos de raíces nerviosas: motoras y sensitivas. Capas membranosas Los axones en el endonuero están separados por el LCR por una capa fina de tejido conectivo (membrana de la raíz) está membrana es la estructura análoga a la piamadre. La dura madre espinal encierra las raíces nerviosas y al LCR.

Cuando las dos capas de la duramadre craneal entran en el canal espinal, las capas externas se solidarizan con la parte periostica de las láminas de las vértebras. Las capas internas se unen a la aracnoides y alcanzan la duramadre espinal. Las propiedades mecánicas de las raíces nerviosas espinales en el ser humano son diferentes para cualquier raíz nerviosa según sea su localización en el canal vertebral central. Las raíces nerviosas en la columna vertebral no son estructuras estáticas. Ocurren micro-estiramientos, sin embargo, esto puede producir irritación crónica, hernia discal o estenosis del agujero intervertebral El nervio periférico tiene también un comportamiento visco elástico como un alargamiento progresivo con el tiempo sometido a tracción fija, así como una capacidad de relajación después de la tracción. Bajo elongación constante la tensión del nervio se reduce a un 30% en los primeros 10 min. y muy poco más en los siguientes 20 min; es decir tiene un comportamiento elástico no lineal. Este fenómeno de relajación (creep) es útil en las suturas y en los injertos nerviosos, ya que la tensión a la que queda no será la misma al poco rato. Estas características viscoelásticas son propiedades importantes, pues permiten adaptarse a una rápida tracción o se recuperan después de soportar un peso excesivo. Lo cierto es que el nervio ajusta su tensión aumentando su elasticidad si la tracción a que es sometido empieza a sobrepasar los límites fisiológicos. Esta característica lo preservaría de lesiones durante los estiramientos en la extensión forzada o la fisioterapia. El perineuro desempeña un papel mecánico de protección y equilibra las presiones entre las fibras nerviosas y el epineuro. De hecho, es el principal componente conjuntivo para soportar cargas y es el que proporciona muchas de sus características de resiliencia. La resistencia a la tracción que implica un límite elástico y un fallo mecánico es la característica mecánica más importante. Su curva de tracción-deformación no es lineal. Inicialmente, bajo tracción tiene un módulo bajo de deformidad que aumenta gradualmente al aumentar la tracción TEMA 5 B IOMECÁNICA DEL MUSCULO ESQUELÉTICO. El modelo mecánico del tejido muscular se corresponde con el de un material viscoelástico. Este modelo está constituido por un elemento elástico (representado por un muelle) que se dispone en serie con un elemento viscoso (pistón hidráulico) y ambas estructuras, colocadas en paralelo con otro elemento elástico (muelle) Desde el punto de vista biológico, los muelles del modelo mecánico del músculo representan los tejidos conjuntivos que recubren las fibras musculares (endomisio, perimisio, epimisio y fascia) mientras que el émbolo representa la unidad contráctil

del músculo (sarcómera). Los elementos elásticos (dispuestos en el modelo mecánico en serie y en paralelo) ofrecen resistencia a la elongación y almacenan esta energía para ser utilizada posteriormente. El elemento elástico en paralelo protege al elemento contráctil de su lesión cuando es elongado a gran velocidad. Durante la deformación muscular, al ser material viscolelástico se origina una hystéresis, que consiste en que parte de la energía almacenada durante la deformación es liberada cuando cesa la fuerza y el tejido vuelve a su posición o forma de origen. La viscoelasticidad corresponde al modelo mecánico de comportamiento de los tejidos orgánicos. En el momento del “choque” se produce una deformación instantánea del complejo (muelle) que absorbe la energía generada transformándola en amortiguación. Como resultado de ello, la tensión generada en el material viscoelástico va a ser parcialmente dependiente de la velocidad y del tiempo. A carga grande o carga aplicada a gran velocidad, se produce un aumento de la rigidez del material y mayor absorción de energía. Por el contrario, cuando la carga utilizada es de pequeña magnitud y se aplica de forma constante o a velocidad lenta, el resultado que se obtiene en el material es el siguiente: Creep: deformación lenta y continua con el tiempo. Primero se va a producir una deformación en relación al peso o la carga, de forma rápida que es debida al elemento elástico. Posteriormente, se produce una deformación lenta y progresiva debida al elemento viscoso. A pesar de que el muelle llegue a su máxima extensión de forma inmediata, el pistón continuará deformándose de forma progresiva durante todo el tiempo que dure la fuerza. Relajación de la tensión: cuando un material viscoelástico es alongado lentamente, y se mantiene a una determinada longitud, se observa que existe una disminución de la tensión generada en su interior durante el tiempo en el que se mantenga a esta longitud. Esto es debido a que, en un primer momento, la elongación se debe al estiramiento del muelle, que se efectúa de manera más rápida, antes de que se mueva el pistón. A partir de aquí comienza el movimiento del pistón, la fuerza requerida para mantener la deformación podría caer a cero, lo que obligaría al muelle a volver a su posición o forma inicial, pero en este caso no vuelve a su posición inicial sino a su nueva posición (marcada por la deformación que haya adquirido el pistón). La viscoelasticidad presenta una serie de inconvenientes. Las estructuras antagonistas al movimiento generado, al ser también material viscoelástico, se tensan con una resistencia que aumenta según se incrementa la velocidad de la acción agonista. Debido a este hecho, las fuerzas productoras del movimiento deben incrementarse considerablemente para vencer dicha resistencia, lo que da lugar a un aumento del coste energético.

4. EXPLIQUE LOS MECANISMO DE LESION DE CADA TEJIDO DESDE LAPRESPECTIVA BIOMECANICA. TEMA 1 B IOMECÁNICA DEL HUESO . El comportamiento mecánico del hueso, su comportamiento bajo la influencia de las fuerzas y momentos se ve afectado pos sus propiedades mecánicas, sus características geométricas, el tipo de carga aplicada, la dirección de la carga, la tasa de carga y la frecuencia de carga. Daño óseo por factores extrínsecos: -agentes infecciosos: bacterias, virus y hongos -factores químicos: sobre uso de asteroides -radiación: irradiación -factores mecánicos: solicitación aplicada al hueso Daño óseo por factores intrínsecos: -factores metabólicos: control hormonal e la hemostasis mineral normal calciomagnesio-fosforo. -Factores vasculares: flujo sanguíneo -factores celulares: genética TEMA 2 B IOMECÁNICA DEL CARTÍLAGO ARTICULAR . Mecanismo de desgaste del cartílago -Desgastes interfacial: interacción de superficies de soporte de carga -Degaste de fatiga: Deformación de la superficie de soporte de carga bajo carga -desgaste por carga de alto impacto: carga de impacto sobre la articulación sinovial TEMA 3 B IOMECÁNICA DE LOS TENDONES Y LIGAMENTOS . Lesiones tendinosas afecta a la estructura del tendón. Las células o los componentes de la matriz extracelular. -Lesiones patológicas: lesiones relacionadas con enfermedades termales, heredadas, corticosteroide, enfermedades endocrinológicas y metabólicas; diabetes, artritis rematoide, enfermedades congénitas, infecciones y tumores. -Lesiones causadas mecánicamente: lesione relacionada con el tipo de deformación local o el nivel de solicitación, pueden ser: atrofia, sobreuso y violencia externa.

Colapso de ligamento: la célula y los componentes de la matriz extracelular, pueden ser: -Lesiones patológicas: relacionadas con enfermedades -lesiones causadas mecánicamente: que pueden ser atrofia, sobre uso y violencia externa.

TEMA 4 B IOMECÁNICA ESPINALES .

DE LOS

NERVIOS PERIFÉRICOS

Y

R AÍCES NERVIOSAS

Enfermedad o lesión: -Sobrecarga: síndrome de atrapamiento nervioso, ejemplo, síndrome del túnel carpiano -Flujo sanguíneo bajo: síndrome de atrapamiento nervioso y neuropatías metabólicas. Ejemplo, diabetes -Problemas en la transmisión de la información: Déficit sensorial y motor con o sin dolor, ejemplo, en los síndromes de compresión de la raíz nerviosa. TEMA 5 B IOMECÁNICA DEL MUSCULO ESQUELÉTICO. Lesión muscular producida por: Factores extrínsecos: que pueden ser producido por -

agentes infecciosos: virus factores químicos: toxico factores térmicos: temperatura extremas factores mecánicos: traumatismo indirecto, inmovilización y traumatismo directo

Factores intrínsecos: producidos por -

Alteraciones neuromusculares Alteraciones endocrinas y metabólicas Alteraciones circulatorias Alteraciones tumorales

5. EXPLIQUE LAS LEYES QUE SE REQUIEREN EN BIOMECANICA LA LEY DE HOOK: la deformación (resultante del estiramiento) impuesta a un cuerpo elástico es proporcional a la tensión (fuerza/cargo) aplicada sobre él.

TERCERA LEY DE NEWTON: Cuando dos cuerpos interactúan, la fuerza ejercida por el primero sobre el segundo es de igual magnitud y de dirección opuesta que la fuerza ejercida por el segundo sobre el primero. LEY DE ARNDT-SCHULTZ: Los estímulos débiles excitan la actividad fisiológica, los moderadamente fuertes la favorecen, los fuertes las retarda y los muy fuertes la bloquean. LEY DE HILTON: El nervio que inerva una articulación también inerva los músculos que la mueven, así como la piel que cubre la inserción articular de dichos músculos.

6. EXPLIQUE LA ORGANIZACIÓN DE LAS CADENAS MUSCULARES - Llamamos cadena cinética (CC) a una sucesión de segmentos unidos mutuamente e interrelacionados por medio de articulaciones que forman un sistema móvil (Hochmuth, 1973) • Para formar una CC es necesaria la presencia de al menos dos articulaciones con tres segmentos - La movilidad de una CC está condicionada por los grados de libertad de sus articulaciones. Un grado de libertad es la capacidad de giro o de desplazamiento de la articulación en un eje • Cuantos más grados de libertad mayor movilidad - Una articulación sin ningún tipo de limitación, podrá desplazarse en los tres ejes del espacio y además girar en torno a ellos • 3 grados de desplazamiento + 3 grados de giro = 6 grados de libertad (Aguado, 1993), aunque lo máximo que llegamos es a 5 grados de libertad (El hombro) • En la cadena cinética se suman los grados de libertad de sus articulaciones - Cuantos más grados de libertad tenga una CC, la complejidad del movimiento que puede realizar es mayor, y asimismo, necesitara un mayor control y un nivel de coordinación más exigente Tipos de cadenas cinéticas - Según la resistencia a vencer y la actuación del segmento distal podemos clasificar las CC en: • Cadenas cinéticas abiertas o secuenciales • Cadenas cinéticas cerradas o de empuje • Cadenas cinéticas semiabiertas

7. EXPLIQUE LOS PRINCIPOS BIOMECANICOS Y DE EJEMPLO DE CADA UNO DE ELLOS PRINCIPIOS DE ECONOMIA DE ESFUERZOS. ECONOMIA DE MATERIALES.  La cantidad de huesos utilizado en su construcción, así como su forma y estructura. Están relacionados con las exigencias mecánicas de cada etapa de la vida y la actividad propia de cada edad.  Ahorro de energía  Forma de los huesos acomoda las funciones del mismos: -Locomotor -hematopoyético

PRINCIPIO DE UN SEGMENTO COMPENSA AL VECINO  ESCOLIOSIS: CURVA COMPENSATORIA Desde una vista lateral, la forma de la columna vertebral normal es de una S alargada: la parte superior de la espalda se arquea hacia afuera y la parte inferior se curva levemente hacia adentro.

 HIPERCIFOSIS: HIPERLORDOSIS consiste en el aumento de la concavidad anterior de la columna dorsal. En la mayoría de los casos, se produce por la adopción prolongada de posturas inadecuadas o a vicios posturales, en otros casos, se debe a la falta de tonicidad y potencia en la musculatura paravertebral.

 FLEXUM RODILLA: AUMENTO DE LORDOSIS Es una deformidad de la rodilla en la cual la articulación no puede realizar una extensión completa y por lo tanto se encuentra de forma permanente en una posición de flexión. Es por lo tanto la deformidad inversa al genu recurvatum.

 ACORTAMIENTO MI: ESCOLIOSIS LUMBAR es la desviación lateral de la columna vertebral, socialmente conocida como “desviación de columna”, un grupo de vértebras se inclina hacia un lado y a la vez, rota hacia el lado contrario.

 EQUINISMO: (TENDON DE AQUILES) o es una condición en la que el movimiento de doblado del tobillo hacia arriba está limitado.

PRINCIPIOS DE LOS MOVIMIENTOS INTEGRADOS Las funciones de los movimientos corporales no se deben estudiar de forma aislada pero sus movimientos sí. la función de hombros es la suma de los movimientos de sus articulaciones a lo que además hay que añadir la actividad de otras estructuras no articulares. PRINCIPIOS DE MOVIMIENTO DE EQUILIBRIO El principio de movimiento integrados conduce a el principio de movimiento de equilibrio. Equilibrio entre las estructuras con conservación de situación estático dinámica. Cuando no se logra el equilibrio de la función, se dan las alteraciones funcionales.

ESTADO DE TENSION PREVIA Las estructuras del aparato locomotor que resisten presiones disponen de un estado previo de extensión.

El cartílago articular dispone sus fibras de colágeno en forma de arco para amortiguar las presiones. El colágeno del hueso esta reforzado por cristales de hidroxiopatita para que no se deforme.

BENEFICIOS DE LOS SISTEMAS CERRADOS El sistema con tensión previa solo cumple al máximo su función si son sistemas cerrados y consigue que las presiones sean homogéneas en su interior. Esto ahorra material y energía físicas de envolturas internas. CARTIGALO ARTICULAR – HUESOS - CONTROL DE PRESIONES POR EL ARBOL VASCULAR

MECANICA PASIVA DE PUTTI Es una forma de ahorro de energía. si se logra la trabe mecánica de ciertas articulaciones de mi (hiperlordosis, cadera y rodillas en extensión) se disminuirá al mínimo el esfuerzo de cuádriceps y tríceps.

REFERENCIAS ANATOMICAS Son las orientaciones necesarias para comprobar la normalidad o anormalidad. son cambiante según la raza, edad, sexo, entrenamiento muscular, nutrición, estado endocrino. 8. IDENTIFIQUE 10 PALANCAS DEL CUERPO HUMANO Y A QUE GENERO PERTENENCEN.

9. ELABORE UN CUADRO DE SEMEJANZAS Y DIFERENCIAS ENTRE LAS PROPIEDADES BIOMECANICA DE LOS TEJIDOS ESTUDIADOS Tejidos estudiados

Biomecáni Biomecánica Biomecáni ca del del cartílago ca de los hueso articular tendones y ligamentos .

Biomecáni ca del Musculo Esquelétic o

Component es celulares y extracelular es

Células: Osteoblasto Osteocitos Osteoclasto

Tejido contráctil

Células: Condrocitos

Matriz extracelular:

Matriz extracelular: -fase solida: component

Biomecáni ca de los Nervios Periféricos y Raíces Nerviosas Espinales Células: Celular: Fibroblastos Transporta axonal y conducción Matriz de impulsos extracelular: nerviosos: -Proteínas: axón, vaina Colágeno de mielina y tipo I

Tejido conectivo Tejido vascular

e orgánico: proteínas no colagenosa s tipo I Proteínas no colagenosa s células del factor de crecimiento proteínas de unión PG

Colágeno tipo II y Elastina proteoglicano s -PG+ agua: Sustancia fundamenta -fase liquida: l, tipo gel Agua y sales inorgánica

células de schwann

Anisotropía, Viscoelastic viscoelasticida o, fuertes y d, flexibles. comportamien to de tumefacion y capacidad de soporte de carga comprensiva

Las raíces Component nerviosas e elástico y en la contráctil duramadre carecen de epineruo y perinero pero sometidas a carga de tensión exhiben tanto elasticidad como fuerza tensil.

Agua component e inorgánico: Cristales de hidroxiopatit a Calcio, fosfato. Propiedade s biomecánic as

Protección, soporte y uniones cinemáticas .

10. ELABORRE UN MAPA CONCEPTUAL DE TODO LO ESTUDIADO

CONCEPTO E HISTORIA DE LA BIOMECANICA

Desde la antigüedad; los griegos en el periodo helenístico son los que se introducen en las leyes da partir el funcionamiento que rigen en el ejercicio físico

Dieron gran importancia al estudio del movimiento y marcha.

Galeano (129-201) A.C.

Hipócrates (460-372) A. C.

Aristóteles (348-322) A.C. Era romano y trabajo como médico de gladiadores. Hizo un ensayo donde plasma la diferencia entre nervios motores y sensitivos

Aristóteles fue quien por primera vez descubrió las acciones de los músculos y el proceso de la marcha

A partir del siglo XVII por los estudios de galileo galilei e Isaac Newton se realiza una aproximación científica a análisis mecánico de los seres vivos.

Muestra un conocimiento de la relación entre el musculo y el movimiento denominándola carne.

1608- 1679 GIOVANNY ALFONSO BORELLI- estudia el movimiento en todas sus formas y lo publica en su obra “motu animalium”; en 1680 aplica a la medicina el método fisico-matematico de su maestro galileo galilei y concibe el organismo de una forma radicalmente mecanicista. Para el estudio del movimiento animal y humano aplica el principio de la palanca, establece las relaciones entre el sistema muscular y óseo; también estudia el movimiento de los pájaros, peces, mamíferos e insectos. Es considerado el padre de la Biomecánica.

1830-1904 ETIENNE JULES MAREY aplico técnica de fotografías cronociclica, ciclofotografia o cronofotografía para analizar la marcha humana y la marcha animal.

1944 en la universidad de california destacan EBEMAST E INMAN por sus investigaciones electromiografía y en 1945 crearon un laboratorio de marcha humana. Aportaron todo sobre la rotación e inclinación de la pelvis y el tronco mediante la utilización de un equipo cinematografía con el que grababan a los sujetos caminando de frente y de perfil.

1954 BAMETT estudia las fases de la marcha humana mediante un podografo bloque grueso de gomaespuma con 640 varillas ordenadas para formar un bloque de 6x15 pulgadas. Se registraba fotográficamente el desplazamiento de cada varilla cuando el sujeto caminada sobre ellas

1960 CHODERA desarrolla el podobarógrafo para la investigación de las presiones plantares

1980 BETTS observo la variación de presión en termino de intensidad de luz reflejada en una interface cristalina y desarrollo un método de proceso de imagen computarizada.

SIGLO XX En la actualidad son numerosos los sistemas utilizados para el análisis de la marcha, tanto para la realización de análisis cinético, cinemática, estudios electromiograficos o del consumo de energía atraves de espirometria. La fotografía o las primitivas técnicas cinematográfica que se emplearon en el análisis del movimiento y más concretamente de la marcha se ha sustituido por sistema que analizan el sistema el proceso de ambulación mediante la utilización de cámara de video.

ESTATICA

es la rama de la Mecánica que estudia el equilibrio de los cuerpos rígidos, sujetos a la acción de diversas fuerzas. Cuando un cuerpo es rígido, las partículas que lo conforman no cambian sus posiciones relativas y por ello el objeto es indeformable. Tales objetos pueden encontrarse en equilibrio tanto si están en reposo (equilibrio estático) como si se mueven (equilibrio dinámico), solo que, en este último caso, el movimiento debe ser rectilíneo uniforme.

El gran fisico griego Arquimides de siracusa (287212 A.C) dejo establecidos fudamentos del uso de la palanca y el equilibrio de cuerpos sumergidos -la hidroestatica

Otras civilizaciones del mundo antiguo, cuyos monumentos sobreviven hasta nuestros días, también conocían los principios fundamentales, pero fueron los griegos quienes comenzaron a sistematizar su estudio.

destacansimo n stevin (1548-1620), el primero en observar la paradoja hidrostática y en describir el equilibrio de los cuerpos sobre el plano inclinado. tambien

Más tarde Isaac Newton (1642-1727) otorgó a la formulación de la estática el impulso definitivo con sus tres leyes de la mecánica.

La estática tuvo un temprano desarrollo histórico, surgido de la necesidad de construir estructuras fijas a medida que se iban estableciendo las ciudades. Los antiguos egipcios dejaron sus monumentos como evidencia; conocían las máquinas simples como poleas, palancas y planos inclinados.

el siguiente aporte a mencionar fue hecho por d¨alemberty el concepto de fuerza inercial. gracias a esto es posible estudiar problemas dinámicos a través del concepto de equilibrio

DINAMICA

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA MECÁNICA CLÁSICA APLICADOS AL ESTUDIO DEL APARATO LOCOMOTOR: FUERZA Y MOMENTOS DE FUERZA. MOVIMIENTO LINEAL ANGULAR. CONCEPTO DE EQUILIBRIO. CONCEPTO DE PALANCAS Y POLEAS. LEYES DE NEWTON.

La aplicación de los principios de la mecánica a la fisiología del aparato locomotor ha estado latente en la biología, la física y el arte, por ello, al hablar de los antecedentes de la biomecánica deberíamos remontarnos a Hipócrates o Arquímedes, pasando por Leonardo da Vinci. Es curioso que, en el Siglo XVI, para tener categoría social, los artistas debían hacerse científicos y quizá ésta puede ser la explicación de los geniales hallazgos antropológicos de un Leonardo o de un Durero. Por otra parte, desde el punto de vista matemático no podemos olvidarnos de la personalidad de Newton, cuyos principios siguen siendo vigentes

FUERZAS Y MOMENTO DE FUERZAS En mecánica newtoniana, se denomina momento de una fuerza o torque (respecto a un punto dado) a una magnitud vectorial, obtenida como producto vectorial del vector de posición del punto de aplicación de la fuerza (con respecto al punto al cual se toma el momento) por el vector fuerza, en ese orden. También se denomina momento dinámico o sencillamente momento. Ocasionalmente recibe el nombre de torque, del inglés torque, derivado a su vez del latín torquere (retorcer).

El momento de una fuerza con respecto a un punto da a conocer en qué medida existe capacidad en una fuerza o sistema de fuerzas para cambiar el estado de la rotación del cuerpo alrededor de un eje que pase por dicho punto.

El momento tiende a provocar una aceleración angular (cambio en la velocidad de giro) en el cuerpo sobre el cual se aplica y es una magnitud característica en elementos que trabajan sometidos a torsión (como los ejes de maquinaria) o a flexión (como las vigas).

CONCEPTO DE EQUILIBRIO Desde el punto de vista biomecánico cuando hablamos de Equilibrio nos referimos a él como “un término genérico que describe la dinámica de la postura corporal para prevenir las caídas, relacionado con las fuerzas que actúan sobre el cuerpo y las características inerciales de los segmentos corporales” (Winter, 1995).

Equilibrio estático, cuando un cuerpo está en reposo o no se desplaza. Equilibrio cinético, cuando el cuerpo esta movimiento rectilíneo y uniforme.

Equilibrio dinámico cuando intervienen fuerzas inerciales, es decir en movimientos no uniformes, donde un cuerpo parece estar en aparente desequilibrio, pero no se cae.

CONCEPTO DE PALANCAS Y POLEAS

Las palancas es una máquina simple que funciona de acuerdo al principio de los momentos. Una palanca es una barra rígida que rota alrededor de un eje fijo, cuando se le aplica una fuerza para vencer una resistencia. Utilizada, bien para vencer una resistencia mayor que el esfuerzo aplicado, o para aumentar la distancia de una resistencia que puede moverse, aunque se tenga que usar un esfuerzo mayor que la resistencia. En cada palanca actúan las diferentes fuerzas que resultan de la contracción de los músculos creando así brazos de potencia y los dobleces que resultan de los pesos de los distintos segmentos corporales. Con estos datos podemos calcular los momentos de fuerza que actúan en los diferentes segmentos involucrados, y con ello calcular los ángulos óptimos de trabajo.

Existen tres tipos de palanca

las de primera clase, en donde el apoyo esta entre la resistencia y la fuerza

las palancas de segunda clase, en donde la resistencia está entre el apoyo y la fuerza

las palancas de tercera clase, en donde la fuerza está entre la resistencia y el apoyo.

LEYES DE NEWTON.

Las leyes de Newton son tres principios que sirven para describir el movimiento de los cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante). Las tres leyes de Newton son: 

Primera ley o ley de la inercia.



Segunda ley o ley fundamental de la dinámica.



Tercera ley o principio de acción y reacción.

RECURSOS ELECTRONICOS

http://www.revistareduca.es/index.php/reduca-enfermeria/article/viewFile/262/285 http://revistadeosteoporosisymetabolismomineral.com/2017/07/11/biomecnica-yhueso-y-ii-ensayos-en-los-distintos-niveles-jerrquicos-del-hueso-y-tcnicasalternativas-para-la-determinacin-de-la-resistencia-sea/ file:///C:/Users/soporte/Downloads/DialnetEstudioDeLasPropiedadesMecanicasDelSistemaOseo-4902685.pdf http://www.revistareduca.es/index.php/reduca-enfermeria/article/viewFile/227/249 http://aprendeenlinea.udea.edu.co/lms/moodle/mod/page/view.php?id=164160 http://nerviobio.blogspot.com/2017/10/sistema-nervioso-s-e-divide-en-2.html http://www.revistareduca.es/index.php/reducaenfermeria/article/viewFile/264/287#:~:text=El%20m%C3%BAsculo%20esquel% C3%A9tico%20est%C3%A1%20rodeado,las%20fibras%20musculares%20(endo misio). https://www.studocu.com/co/document/universidad-del-norte-colombia/sistemamusculoesqueletico/apuntes-de-clase/palancas-cuerpo-humano/5198834/view https://slideplayer.es/slide/10389246/ https://www.studocu.com/co/document/universidad-miguel-hernandez-deelche/biomecanica-del-movimiento-humano/apuntes-de-clase/tema-10-cadenascineticas/3108233/view