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BIOMECÂNICA

DO SISTEMA

ÓSSEO

Prof.a Msc. Ana Paula Ribeiro

ASPECTOS BIOMECÂNICOS DO SISTEMA

ÓSSEO

Cerca de 206 ossos no corpo

~ 20 % da massa corporal

Constituição:

• carbonato de cálcio, fosfato de cálcio e minerais (60-

70%)

• colágeno e água (25-30%)

FUNÇÕES MECÂNICAS E FISIOLÓGICAS DOS OSSOS

MECÂNICAS

• Suporte para o corpo contra forças externas

• Age como um sistema de alavanca para transferir força

• Proteção para os órgãos internos

FISIOLÓGICAS:

• Formar células sanguíneas (hemopoiese)

• Armazenar cálcio (homeostase mineral)

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TECIDO ÓSSEO

OSSO: tecido vivo

• O osso é um tecido dinâmico que crescem até a idade

adulta.

• Após a idade adulta, está sob constante remodelamento

• Sofrem modelamento dado um estímulo apropriado

AS PRINCIPAIS PARTES DE UM OSSO LONGO

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AS PRINCIPAIS PARTES DE UM OSSO LONGO

AS PRINCIPAIS PARTES DE UM OSSO LONGO

SAGJ

ADAPTAÇÕES DO TECDO ÓSSEO

Crescimento: em comprimento (~20 anos) e em

diâmetro em função de fatores genéticos, biomecânicos,

fisiológicos e ambientais. Equilíbrio entre produção e

reabsorção até 40 anos (mulher), até 60 anos (homem).

• Modelamento e Remodelamento: aumento ediminuição da massa óssea (ocorre na idade adulta).

• Reparo ósseo: processo pelo qual o osso éreparado após uma lesão.

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CÉLULAS ÓSSEAS

SAGJ

• Osteoblasto - célula óssea responsável pela síntesede tecido ósseo, produzem as fibras colágenas e a

substância fundamental amorfa, encontrados nas zonas

de proliferação óssea.

• Osteoclasto - célula óssea responsável pelareabsorção de tecido ósseo, células gigantes que

possuem diversos núcleos.

• Osteócito - osteoblastos envolvidos pela própriamatriz que produziram.

CÉLULAS ÓSSEAS

SAGJ

ADAPTAÇÕES DO SISTEMA ÓSSEO

SAGJ

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SAGJ

AUMENTO ÓSSEO COM A CARGA DE PESO

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SECÇÃO TRANSVERSA DE UMA VERTEBRA

PIEZOELETRICIDADE NO OSSO

• Alguns cristais orgânicos que

compõem o tecido ósseo (Cristaisde hidroxiapatita) podem gerar um

potencial elétrico quando

deformados (BASSETT, 1967).

aplicação de cargas ⇒ produção de

potenciais elétricos ⇒ estimula a

formação óssea

• Compressão - carga negativa - construção

• Tração - carga positiva - reabsorção

• MARINO (1984) correntes elétricas estimulam a

formação de calo ósseo

• BRIGHTON (1981) estimulação elétrica e magnética

estimulam a consolidação de fraturas.

PIEZOELETRICIDADE DO OSSO

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Cada mudança na função é seguida por certas

mudanças na arquitetura interna e conformação

externa do osso.

• COLLETTI et al. (1989) - levantadores de peso

aumentam a densidade mineral óssea em locais que

sustentam mais peso: lombar, trocânteres, colo femoral

comparado com as outras estruturas que suportam

menor quantidade de carga.

LEI DE WOLFF

LEI DE WOLFF

Diferentes modalidades⇒ diferente densidade óssea:

• Fêmur - levantador de peso > arremessador > corredor

> futebol > nadadores (≅ sedentários)

• Estímulo efetivo mínimo que aciona formação óssea.

Se este estímulo for < ⇒ não altera; se for > estimula a

formação óssea .

Corredores (cross-country) apresentam mais massa

óssea quando comparados à sedentários de mesma idade

e peso (Dalin & Olsson, 1974).

• Atletas (mulheres) de nível universitário, apresentam

maior densidade óssea vertebral que o grupo controle

(sedentárias). Na pós-menopausa esta diferença se

acentua.

• Mulheres no período de pós-menopausa, praticantes de

atividade física (1 hora / 3x semanais / 1 ano)

aumentaram sua densidade óssea. Inativas diminuíram

sua densidade no mesmo período (Aloia et al., 1978).

LEI DE WOLFF

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SUSAN et al. (1993), comparam atividades que impõem

forças externas (corrida, saltos, dança) com a natação

(forças internas).

– Resultado: Crianças do primeiro grupo apresentarammaior densidade óssea

• Tempo para adaptação: Após 3 meses de atividade,

corredores não apresentaram ganho significativo da massa

óssea. (Nilsson & Westline, 1971).

LEI DE WOLFF

• Dança X Caminhada: Dança preservou melhor a

integridade óssea de mulheres (pós-menopausa) do que a

caminhada. Ambas as atividades condicionaram

adaptações biopositivas (Zetterberg et al., 1990)

• Soldados: Observa-se grande aumento (5 - 10 %) da

massa óssea de recrutas, após 16 semanas de

treinamento. Grupo apresenta alto índice de lesões ósseas.

• Astronautas apresentam grande excreção de cálcioatravés da urina. Após 1 ano de permanência no espaço

(Marte) podem ocorrer perdas de massa óssea da ordem

de 25 % (Raumbaut et al., 1979).

LEI DE WOLFF

Densidade óssea de crianças (12 -13 a) em função da atividade física

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Adaptação do Tecido Ósseo: SEXO

TECIDO ÓSSEO: PROPRIEDADES MECÂNICAS

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SAGJ

FATORES QUE INFLUENCIAM NA RESITÊNCIA ÓSSEA

• Tipo de osso

• Geometria de Aplicação das Forças

• Idade

• Tipo de atividade física

• Sexo

STRESS SUPORTADO PELO OSSO CORTICAL

Osso trabecular > resistência à tração e < à compressão

FRATURA POR COMPRESSÃO

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• >> proporção de colágeno

• << resistência à compressão

• Alto potencial de remodelagem

• Aumento da

flexibilidade óssea

• >> tolerância à

deformação plástica

TECIDO ÓSSEO DE CRIANÇA

ADAPTAÇÃO DO TECIDO ÓSSEO: IDADE

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ADAPTAÇÃO DO TECIDO ÓSSEO: IDADE

ADAPTAÇÃO DO TECIDO ÓSSEO: IDADE

• Indivíduos acamados sofrem severa perda do tecido ósseo (1% /

sem)

• Steady State de perda óssea é atingido após perda da ordem de

30 a 40%

ADAPTAÇÃO DO TECIDO ÓSSEO: IMOBILIZAÇÃO

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ADAPTAÇÃO DO TECIDO ÓSSEO: IMOBILIZAÇÃO