BIOMECANICABIOMECANICA - - II

PROF. EDUARDO A. MELLADO QUINTANAPROF. EDUARDO A. MELLADO QUINTANA

KINESIOLOGO UNIVERSIDAD LA FRONTERAKINESIOLOGO UNIVERSIDAD LA FRONTERA

LICENCIADO EN KINESIOLOGIA U. CATOLICA DEL MAULELICENCIADO EN KINESIOLOGIA U. CATOLICA DEL MAULE

DIPLOMADO EN EDUCACION UNIVERSITARIA U. SAN SEBASTIANDIPLOMADO EN EDUCACION UNIVERSITARIA U. SAN SEBASTIAN

TERCERA UNIDAD:TERCERA UNIDAD:

ANALISIS BIOMECANICO

SEGMENTARIO

RAQUIS y TRONCO

CColumna olumna VVertebral ertebral y y

Fisiología Articular del Fisiología Articular del Raquis Raquis

Raquis en su Conjunto

Temario :Temario :Introducción

Descripción Curvas Relación Sagital Raquis - tronco Movimientos Generales: Planos – Grados de Libertad - Exploración Evolución: Filogénesis y Ontogénesis Funciones Elementos de unión

Biomecánica

Unidades Estructurales: Vértebra – Disco Intervertebral Rigidez y Flexibilidad Estabilidad: Raquis como Mástil - Columna Amortiguación: Indicadores Raquídeos – Disco Intervertebral

IntroducciIntroducción :ón :

Descripción• Cadena osteoarticular estructurada por 32 unidades

vertebrales, discos intervertebrales y elementos de unión

Cervical Dorsal Lumbar Sacra Coxigea

Clasificación Clasificación

Vecindades

Cabeza Tronco Cinturas y extremidades

Niveles y Curvaturas

Relación Sagital en el TroncoRelación Sagital en el Tronco

Fisiología y FuncionesFisiología y Funciones

Ubicación en el troncoSostén de estructurasUnión y EnlacesProtección de la MedulaAlbergue VascularAmortiguación de cargas

AxialesParte del tóraxEje y Pilar central

Movimientos Movimientos Planos - Grados de Libertad - ExploraciónPlanos - Grados de Libertad - Exploración

FlexiónExtensión

Inflexión D- I

Rotación D - I

Plano Sagital

Plano Frontal

Plano Transversal

Evolución Evolución

Filogenética

Ontogenética

Etapas del Enderezamiento Bidipestacional

1

43

2

Elementos de Unión

Discos IntervertebralesLigamentos Comunes y SegmentariosArticulaciones y capsulas articularesMusculatura

BiomecaniBiomecanica :ca :Unidades Estructurales:

Vértebra Disco Intervertebral

Amortiguación: Biomecánica de las curvasDisco Intervertebral

Columna VertebralEje Central BipedestaciónRigidez y FlexibilidadElementos de apoyo (mástil )Estabilidad

Unidades Estructurales del Raquis

Cadena y Cadena y ColumnaColumnaVértebraDisco IntervertebralElementos de Unión Sistema Nervioso Periférico

VERTEBRAVERTEBRA

TemarioTemario

Descripción: Cuerpo y ArcoVértebra tipo Agujero de conjunción Orificio magno Columnas Raquídeas: Anterior y Posteriores Histología: Resistencia TravecularCorticales (laterales, transversales)Sistemas Traveculares y Resistencia Elementos de unión intervertebrales

DESCRIPCIONDESCRIPCION

Eslabones óseos encadenados a través de su particular anatomía, para constituir el raquis.

• Las vértebras describen una arquitectura general, común para todo el raquis, presentando modificaciones específicas dependiendo de las necesidades biomecánicas de cada nivel raquídeo

• En general, una vértebra tipo se compone de un cuerpo, localizado hacia anterior y un arco, localizado hacia posterior.

Cervical

Dorsal

Lumbar

El cuerpo constituye una sección cilíndrica semihelíptica y que representa anatómicamente a la columna anterior del raquis, encargada de la recepción y distribución de las cargas axiales, a través del refuerzo interno del sistema travecular del hueso esponjoso.

Cuerpo

Corresponde funcionalmente a la columna anterior del raquis

Acción de soporte estático y distribución de cargas

El arco posterior con forma de herradura abierta hacia anterior, resulta de la fusión y cierre posterior de elementos laminares como los pedículos, láminas, macizos articulares y apófisis.

El arco corresponde anatómicamente a las columnas posteriores del raquis, materializada por la superposición de los macizos articulares, tanto a izquierda como a derecha.

Arco Posterior

• De este arco, en el punto de unión entre los pedículos con las láminas se generan los macizos articulares, cilindros irregulares que contienen por sus caras superior e inferior a las carillas articulares o facetas.

• De este mismo punto emergen lateralmente las apófisis transversa, dispuestas a cada lado, en el plano frontal.

• La fusión posterior de las láminas genera la apófisis espinosa, proceso óseo que da inserción a músculos y ligamentos.

Corresponde funcionalmente a las columnas posteriores del raquis

Acción Dinámica

Líneas TrabecularesLíneas Trabeculares

• El interior del cuerpo y arcos posteriores lo constituye un tipo de hueso esponjoso estructurado en finas columnillas que siguen las líneas de resistencia, denominadas trabéculas óseas, distribuidas en variadas direcciones:

De cortical a cortical, tanto en un eje perlateral,

céfalo-podálico como antero posterior.

De las corticales hacia el arco posterior reforzando las láminas, apófisis y macizos articulares.

• El entrecruzamiento de estas líneas, determina puntos de alta y de baja resistencia axial.

• Las caras o corticales superiores e inferiores del cuerpo lo constituye un tipo de cortical fibrocartilaginosa semipermeable al agua y que sirve para el intercambio hídrico entre el núcleo pulposo del disco intervertebral y el hueso esponjoso del cuerpo durante el mecanismo de autorregulación de la pretensión del disco.

Corticales

Agujeros Magno y de ConjunciónAgujeros Magno y de Conjunción

DISCO INTERVERTEBRAL

TemarioTemario

Descripción y localización Estructura: Núcleo y Anillo FibrosoPropiedades biomecánicas

DescripciónDescripción

Disco fibro-acuoso dispuesto entre las vértebras, encargado de la recepción, amortiguación y distribución de las cargas axiales.

Estructura Estructura

El disco esta constituido por dos elementos: Núcleo Pulposo Anillo Fibroso.

Núcleo PulposoNúcleo Pulposo

• De contextura gelatinosa, compuesta en gran medida por agua ( 88% ) además de muco proteínas ( sc, ks, ah ) células condrales y fibras de naturaleza colágena, de características coloidales, carente de irrigación e inervación.

• Su función esta relacionada con la propiedad de amortiguación de las cargas a que es sometida la columna, pudiendo a través del núcleo, recepcionar, absorber, distribuir y amortiguar las cargas axiales a que es sometido el raquis en su condición de columna del tronco.

Anillo PeriféricoAnillo Periférico

De naturaleza fibrosa, estructurado en una sucesión de siete capas de fibras que se disponen en forma oblicua, cuya orientación será inversa respecto a la dirección de las fibras de las capas vecinas.

• Siendo la dirección de las fibras de las capas periféricas de dirección verticales, mientras que las del centro son de orientación cada vez más oblicuas en forma progresiva hasta hacerse casi horizontal en la capa más interna e íntima al núcleo, describiendo una hélice que va desde una cara vertebral hasta la siguiente.

DINAMICA DISCO - VERTEBRALDINAMICA DISCO - VERTEBRAL

Disco como rotula

• Las caras corticales de los cuerpos vertebrales pivotean en el núcleo del disco a modo de una rotula.

Grados de libertad y movilidad

• El sistema disco vertebral, presenta tres grados de libertad de movimiento, correspondientes uno por cada plano corporal

• No obstante, este sistema permite seis grados de movilización, por lo que su movilidad total, activa y pasiva es de 12 movimientos.

F / E

Inflexión

Rotación

Movimientos Rotacionales

Grasos de Libertad Activos

Movimientos Traslatorios

Movilización Pasiva

Limitantes y frenos de movilidad

• La limitación de la movilidad esta representada por:

La tensión capsulo ligamentosa y muscularTensión discal en los diferentes ejes Topes óseos Factores externos como la presencia de la

parrilla costal, entre otras.

Relaciones anatómicas

Establece la relación relativa entre el cuerpo vertebral y el disco, en los diferentes tramos raquídeos, tanto en tamaño como en posición

Relación Disco - Raquis Relación Núcleo - Cuerpo vertebral

Relación Disco - Raquis

0.2 0.30.4

Relación Núcleo - Cuerpo vertebral

• De esta relación de tamaño relativo se establece que el disco de mayor altura relativa respecto a la altura del cuerpo vertebral, le corresponde al tramo cervical y el de menor altura corresponde al tramo dorsal.

• De esta relación, se determina que el raquis mas móvil es el tramo cervical y el de menor movilidad es el dorsal.

Amortiguación de Cargas AxialesAmortiguación de Cargas Axiales

Recepción Absorción Distribución

Biomecanica de las Curvas : Biomecanica de las Curvas :

Resistencia Mecánica de las Curvas

2 R = N + 1

A mayor Resistencia, Mayor Amortiguación

Indice de Delmas:Mide la importancia mecánica de las

curvas, dada la magnitud de estas.

Relaciona la Longitud del Raquis (L), medida desde S1 hasta el atlas, siguiendo el eje anatómico, con la Altura de la Columna (H), medida desde S1 hasta el atlas, siguiendo el eje mecánico.

ID = H / L

Rangos:

Normal : ID = 95 (94 - 96) Aumentado : ID < 94Disminuido : ID > 96

Disco Disco Intervertebral:Intervertebral:

Auto estabilidad disco vertebral

• La capacidad amortiguadora del disco, depende de su propiedad de hidrofilia, el que determina un estado de Pretensión del núcleo y del disco.

• Este estado permite recepcionar, absorber, distribuir y amortiguar las cargas axiales

• La capacidad elástica del disco dada una compresión axial sobre el raquis, depende de la tensión que se genera en el núcleo encerrado en el anillo inextensible y la hidrofilia del núcleo que atrae agua desde el cuerpo vertebral durante el reposo horizontal, es decir, sin cargas axiales.

• La tensión del disco disminuye con la carga durante la bipedestación, traspasando agua hacia el cuerpo vertebral

• Con los años, la capacidad hidrofilica disminuye, por lo que el raquis se torna mas rígido y con menor capacidad amortiguadora.

• Una ves recibida y amortiguada las cargas, el disco que ha sufrido deformación elástica, restablece su forma, tamaño y posición original, gracias al aumento de la tensión del núcleo, el que a la ves presiona al anulo periférico provocando que aumente también su tensión, el que restituye el sistema al estado de reposo

Cargas Asimétricas:

• Aumenta P interna del núcleo hacia lado contralateral a la carga (convexo)

• Elonga fibras contralateral del anillo

• Al aumentar la P, aumenta mas la tensión del anillo

• Fibras contra laterales a máxima tensión, rechazan al núcleo, estabilizando

Tolerancia de acuerdo a Carga y Tiempo

Si aumenta la Carga:

• Disminuye hidrofilia, perdida de agua, disminuye P interna del núcleo

Si aumenta el Tiempo:

• Disminuye hidrofilia, perdida de agua, disminuye P interna del núcleo

Acomodación Fisiológica:

• Ante aumentos o disminuciones de la presión interna del núcleo, se restituye por acomodación en el tiempo.

• Si no se respetan los tiempos de reposo o las cargas máximas permitidas, se pierde la acomodación fisiológica

• El núcleo actúa como repartidos de carga, con un 75% hacia al núcleo y 25% hacia el anulo

• Estos valores pueden aumentar al agregar carga, ante los movimientos, produciendo daño o ruptura del sistema.

Raquis como columna :

• El raquis es una cadena que constituye una estructura dinámica, capaz de comportarse como columna cuando se le somete a cargas en dirección axial, tal es el caso de la bipedestación.

En el sistema vertebral se constituyen tres columnas, dado los puntos de recepción de cargas axiales.

Una anterior: Representada por la secuencia de los cuerpos

vertebrales.

Dos posterior: Representadas por la secuencia de los macizos

articulares a través de las articulaciones intervertebrales.

RELACIÓN FUNCIONAL, DADA LA INTENSIDAD DE LAS CURVAS RAQUÍDEAS

Tipo Funcional DinámicoRaquis con curvas acentuadasID < 94

Tipo Funcional EstáticoRaquis con Curvas poco

acentuadasID > 96

DIVISIÓN FUNCIONAL DE UNA VERTEBRADIVISIÓN FUNCIONAL DE UNA VERTEBRA

Plano Sagital:Pilar Anterior: Cuerpos, Ligamentos y DiscosSoporte de cargas estáticasDistribución de cargasPilar Posterior:Arcos y macizos articularesBalance dinámico

Relación Funcional entre Relación Funcional entre Pilares :Pilares :

Palanca de interapoyo (equilibrio)

Amortiguación de cargas axialesDirecto y Pasivo: Disco IntervertebralIndirecto y Activo:Músculos (anteriores y posteriores)

Plano Transversal:Segmento Pasivo: VértebraSegmento Activo:DiscoAgujero de conjunción Articulaciones interapofisiariasLigamentosMúsculos

ESTABILIDAD Y EQUILIBRIO DEL ESTABILIDAD Y EQUILIBRIO DEL RAQUIS Y DEL TRONCORAQUIS Y DEL TRONCO

• La estabilidad estará determinada por factores anatomo – mecánicos.

• Este sistema cuenta con mecanismos estabilizadores a modo de “Maromas O Vientos”

Pasivos o Estático: Represento por el sistema capsulo – ligamentoso

Activo o Dinámico: Representado por el sistema muscular

Rigidez Flexibilidad

APRECIACIÓN CLINICA DEL RAQUISAPRECIACIÓN CLINICA DEL RAQUIS

Raquis como subsistemas

Subsistema Pasivo:Cuerpo vertebralDisco intervertebralLigamentosFacetas articulares

Disfunción:Lesión mecánica por sobrecarga Lesión degenerativa

Subsistema activo:Musculatura raquídea y torácica

• Actividad conciente de estabilidad

• Actividad inconsciente de postura

Disfunción:

• Alteración del control motor

• Patología Aguda

Subsistema neuras: Transductores Vías Terminaciones Receptores articulares

Disfunción• Alteración de receptores por enfermedad o

injuria

Columna como Unidades Funcional

Unida Funcional Cráneo – Cervico – Mandibular• Occipital, Atlas, Axis, ATM

Unidad Funcional Cervico – Toráxico – Escapular• C3 a C7, D1 a D12, Esternon, Clavícula, Escápalas,

Glenohumeral, Costillas

Unidad Funcional Lumbo – Pélvica• L1 a L5, Sacro Cóxis, Iliaco, Pubis, Coxo femoral

Raquis como unidades funcionales

Cuerpo vertebral

• Soporte, Amortiguación

Apófisis Transversas y Espinosas

• Inserción

Disco Intervertebral• Unión, estabilidad, movimiento, transmisión

Facetas Articulares

• Movimiento y freno

Musculatura

• Movimiento de palancasLigamentos• Unión y estabilidad

Columna

Subsistema

Disfunción

Desbalance

Alteración de coordinación

Alteración de equilibrio

Resistencia Discal• Cargas de gran intensidad y corta duración

Daño

• Cargas de baja intensidad y larga duración

Fatiga Disfunción

Predisponentes de disfunciones• Laminas Posterolateral del anillo mas delgadas• Laminas antero externa del anillo mas gruesas• LVCP aguzado a nivel lumbar• Presión discal de reposo es nula

Disfunción del par funcional Núcleo – Anillo

Núcleo: • Pierde tensión por disminución de hidrofilia• Aumenta tensión por sobrecarga

Anillo:• Pierde contención por fatiga o daño

Elongación Axial del Disco:

• Separación de carillas vertebrales

• Aumenta altura del disco

• Disminuye ancho del disco

• Aumenta tensión de las fibras

• Disminuye presión interna del núcleo

Compresión Axial del Disco:

• Disminución de la altura discal• Transmisión de tensión hacia fibras internas• Presión lateral sobre anillo• Aumenta ancho del disco• Aumenta presión interna del disco

Rotación Axial:

• Aumento tensión de fibras oblicuas contralateral• Laxitud de fibras oblicuas homo lateral• Aumenta tensión fibras internas• Rotación extremas produce ruptura discal

Inclinación asociada a sobrecarga:

• Descomposición de la fuerzaNormal a la cara inferior, impacte las vértebrasParalela a la cara inferior, tensa las fibras del

lado contralateral

Rotación Vertebral Automática durante la Inflexión• Durante la inflexión los cuerpos giran en sentido de la

convexidad, las espinosas se desplazan hacia la concavidad.

• Esto se explica por la sinergia de: Compresión discal del lado de la inclinación, que

impulsa al núcleo hacia el lado convexo Tensión de ligamentos de la convexita, desplazándose

hacia la línea media en busca del camino mas corto

Rotación Estructurada

• Alteración de los cuerpos vertebrales

• Acortamiento asimétrico de ligamentos o músculos

• Produce inflexión sostenida llamada escoliosis

• Gibosidad costal hacia el lado convexo

MOVILIDAD DEL RAQUISMOVILIDAD DEL RAQUIS

AMPLITUDES GLOBALES DE LA MOVILIDA DEL RAQUISAMPLITUDES GLOBALES DE LA MOVILIDA DEL RAQUIS

• El raquis en su conjunto posee tres grados de libertad, con seis movimientos

• Los movimientos globales no son la manifestación de la sumatoria de los movimientos unitarios, dadas las tenciones capsulo ligamentos y musculares.

• Varia según edad, biotipo y antropometria

Flexo – Extensión

• Plano sagital, eje perlateralCervical: F = 40º E = 75ºLumbar: F = 60º E = 35ºDorso lumbar: F = 105º E = 60º

• Flexión Total: 140º

• Extensión Total: 110º

Inflexión Lateral

• Plano frontal, eje antero posteriorCervical: I = 35º – 40ºLumbar: I = 20ºDorsal: I = 20º

• Inflexión Total = 75º - 85º

Rotación Axial

• Plano horizontal, eje céfalo podálicoCervical: R = 45º - 50ºLumbar: R = 5ºDorsal: R = 35º

• Rotación Total: R = 90º - 100º

DESBALANCES MECÁNICOS :DESBALANCES MECÁNICOS :

Alteración de la EstabilidadAlteración de la movilidad ( hipo, hiper )Alteración de las Curvas ( hiper, Hipo)

HERNIA DISCAL VERTEBRAL