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MÓDULO 3 BIOMECÁNICA DE LOS TEJIDOS

BIOMECÁNICA DEL HUESO

1. EL TEJIDO ÓSEO

3. PROPIEDADES MECÁNICAS

CÉLULAS: - OSTEOBLASTOS - OSTEOCLASTOS

4. FUERZAS A LAS QUE PUEDE SER SOMETIDO UN HUESO

- OSTEOCITOS SUSTANCIA INTERCELULAR:

5. FATIGA ÓSEA

- SUSTANCIA ORGÁNCA - SUSTANCIA MINERAL 2. ESTRUCTURA DEL HUESO

6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS PRPOPIEDADES MECÁNICAS DEL HUESO

HUESO CORTICAL HUESO ESPONJOSO PERIOSTIO ENDOSTIO VASOS SANGUÍNEOS

7. REMODELACIÓN ÓSEA

1. EL TEJIDO ÓSEO 1.1. CÉLULAS: - OSTEOBLASTOS - OSTEOCLASTOS - OSTEOCITOS

1.2. SUSTANCIA INTERCELULAR: - MATRIZ ORGÁNCA - SUSTANCIA MINERAL

OSTEOBLASTO: productor de hueso

- al madurar se convierte en osteocito

OSTEOCITOS O CÉLULAS DE VIRCHOW

-procede del osteoblasto al quedarse atrapado en la sustancia intercelular - presenta prolongaciones citoplasmáticas (CANALÍCULOS) que lo ponen en o con las otras células

OSTEOCLASTOS

- Cél gigantes, tienen microvellosidades -Reabsorbe tejido óseo: función de remodelación ósea

MECANISMOS ADAPTATIVOS DEL HUESO: 1. EL HUESO TIENE GRAN PODER DE REGENERACIÓN 2. NO ES INERTE NI CUANDO LLEGA A SU MADUREZ. SIEMPRE ESTÁ EN CAMBIO . ESTA EN CONTINUO MODELADO FISIOLÓGICO 3. TIENE HABILIDAD PARA MINERALIZARSE, A DIFERENCIA DE OTROS TEJIDOS

SUSTANCIA INTERCELULAR 1.SUSTANCIA ORGÁNICA: colágeno y glucoproteínas Fibras de colágeno 90% de toda la sustancia intercelular, y le proporcionan flexibilidad y resistencia a la tensión Hay también agua y lípidos. Esto constituye el TEJIDO OSTEOIDE

2. SUSTANCIA MINERAL: Esta constituido por hidroxiapatita: fosfato cálcico cristalizado (hexagonal). Es lo que le dureza, rigidez y resistencia a la compresión.

2. LA ESTRUCTURA DEL HUESO ESTA COMPUESTO POR: HUESO CORTICAL O COMPACTO HUESO ESPONJOSO PERIOSTIO ENDOSTIO VASOS SANGUÍNEOS NERVIOS MÉDULA ÓSEA INSERCIONES MUSCULARES

HUESO CORTICAL

HUESO CORTICAL - tiene

una POROSIDAD del 5-30 %

-Tejido óseo laminar de textura densa que rodea al tejido esponjoso -Está formado por canales paralelos al eje mayor del hueso rodeados por un cilindro de láminas concéntricas de colágeno -Los vasos circulan a través de estos canales e irrigan el hueso

HUESO CORTICAL -Existen otros canales perpendiculares: Canales de Volkmann -Sistema de Havers (OSTEONA): estructura formada por un canal central, con vasos y nervios, el cilindro de sustancia intercelular y osteocitos.

HUESO ESPONJOSO Esta formado por un enrejado tridimensional de columnas y placas óseas que están rodeadas por hueso cortical. -tiene una POROSIDAD del 30-90 %

HUESO ESPONJOSO II Las trabéculas del hueso esponjoso están constituidas por hueso laminar no harvesiano, y se orientan de manera que se obtenga el máximo de resistencia utilizando la mínima cantidad de material

HUESO ESPONJOSO (III)

El hueso está edificado según las fuerzas a las que esta sometido. La orientación de las trabéculas óseas depende de factores genéticos pero son susceptibles a cambios: -por la acción de factores mecánicos -fracturas mal consolidadas -parálisis musculares...

PERIOSTIO: membrana conjuntiva que recubre la superficie del hueso

ENDOSTIO: membrana de tejido conjuntivo que tapiza la superficie interna del hueso, es decir la cavidad medular, estas células se pueden transformar en osteoblastos y también tienen función hematopoyética

IRRIGACIÓN -El hueso es una estructura muy vascularizada -En general existen tres fuentes principales de vascularización: •Arteria centromedular (1) •Arterias periósticas, que son las encargadas de la revascularización en fracturas. En caso de fracturas abiertas, la arteria perióstica puede no revascularizar y provocar necrosis (2) •Vascularización epífiso-metafisiaria (3)

Pueden existir zonas especificas que están irrigadas dependiendo de un pedículo vascular

CABEZA FEMORAL

ESCAFOIDES

3. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HUESO Función básica del esqueleto : conferir al cuerpo una estructura, que por un lado sea RÍGIDA, y por otro sea ARTICULADA para realizar movimientos.

Sirve de ANCLAJE al sistema muscular

Está sometido a dos tipos de fuerzas: . Estáticas del peso del cuerpo . Dinámicas de la acción de los músculos y ligamentos

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HUESO El esqueleto es un elemento PASIVO de nuestro aparato locomotor de modo que las fuerzas son transmitidas de un hueso a otro a través de las articulaciones. Para poder ejercer su función el hueso tiene tres propiedades mecánicas fundamentales: 1. RESISTENCIA 2. RIGIDEZ 3. ELASTICIDAD

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HUESO

Tomamos una muestra de hueso y lo sometemos a una carga y medimos la deformación que se produce.

1.Parte AB: a medida que aumenta la carga aumenta la deformación y cuando cesa se recupera la forma inicial La deformación es proporcional a la carga. Es la llamada REGIÓN ELASTICA. El PUNTO B es el límite elástico.

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HUESO

2. Parte BC: si la carga continua, la muestra se sigue deformando hasta el punto C o PUNTO DE RUPTURA, esa región se llama REGIÓN PLÁSTICA, en la que aún cuando cese la carga la muestra no recupera la forma original

CURVA DE CARGA-DEFORMACIÓN

RIGIDEZ

HUESO CORTICAL

HUESO ESPONJOSO

DEFORMACIÓN

+++ + +

+++

FRACTURA

> 2% long inicial

7 % long inicial

EL HUESO ES UN MATERIAL ANISOTRÓPICO: SUS PROPIEDADES VARÍAN DEPENDIENDO DE EN QUE EJE SE CARGUE Es más resistente a la compresión en sentido longitudinal que en sentido tangencial

4.FUERZAS A LAS QUE PUEDE SER SOMETIDO UN HUESO

1. FUERZAS DE COMPRESIÓN 2.FUERZAS DE TRACCIÓN 3. FUERZAS DE CIZALLAMIENTO 4. FUERZAS DE FLEXIÓN 5. FUERZAS DE TORSIÓN

1. FUERZAS DE COMPRESIÓN -

dos fuerzas iguales y opuestas se aplican sobre el hueso

-

El máximo estrés se produce en un plano perpendicular a la línea de carga

-

Como consecuencia el hueso tiende a acortarse y ensancharse

-

P.e. Aplastamiento cuerpos vertebrales

2. FUERZAS DE TRACCIÓN -

dos fuerzas iguales se aplican en sentido contrario sobre el hueso

-

El máximo estrés se produce en un plano perpendicular a la línea de carga

-

Como consecuencia el hueso tiende a alargarse y hacerse más estrecho

-

P.e. Arrancamiento de la apófisis estiloides del 5º metatarsiano, por tracción del tendón del peroneo lateral corto, o calcáneo cerca de la inserción del tendón de Aquiles. (h esponjoso)

3. FUERZAS DE CIZALLAMIENTO -

La fuerza se aplica perpendicular a la superficie del hueso

-

El máximo estrés se produce en un plano paralelo a la línea de carga

-

La estructura se deformará internamente de forma irregular

-

El hueso cortical soporta mejor la compresión que la tracción y la tracción mejor que el cizallamiento

-

P.e. Fractura intercondílea de fémur

4. FUERZAS DE FLEXIÓN

- Las fuerzas aplicadas sobre el hueso hacen que éste se doble sobre su eje mayor y aparecen fuerzas de compresión en el lado de la aplicación de la fuerza y de tracción en el lado opuesto - P.e. Fractura en el antebrazo al caer y poner la mano en el suelo

5. FUERZAS DE TORSIÓN - la fuerza aplicada tiende hacer rotar alrededor de su eje -Aparecen fuerzas de cizallamiento que se distribuyen a lo largo de toda estructura -p.e. Fractura espiroidea de tibia, que se produce cuando se esquía al caer rotando sobre un pie fijo anclado e el esquí

5. CONCEPTO DE FATIGA ÓSEA

•Un hueso se fractura cuando la carga aplicada excede a su resistencia •También se puede fracturar con cargas menores pero REPETIDAS •A esta fractura se le conoce como Fractura por fatiga •El hueso se fatiga rápidamente cuando la carga se acerca al punto de rotura •Es muy importante la frecuencia de la aplicación de las fuerzas

6.FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS PRPOPIEDADES MECÁNICAS DEL HUESO 6.1 TAMAÑO Y FORMA DEL HUESO 1. Cuanto mayor es el hueso mayor es su resistencia 2. Cuanto más delgados (menos cantidad de masa ósea alrededor del eje neutro) menos resistente a la flexión

6.2. COMPOSICIÓN DEL HUESO - cualquier alteración de la composición del hueso provoca una modificación de sus propiedades mecánicas. p.e. enfermedad de Paget y de Scheuermann - en las personas ancianas se produce una disminución de la masa ósea y por eso son más frecuentes las fracturas, afectándose más el hueso esponjoso que el cortical

Una reducción de 1/3 de la masa ósea implica una disminución de 9 veces sus propiedades mecánicas

6.3. ACTIVIDAD MUSCULAR

-La contracción muscular tiene como función regularizar las cargas que son transmitidas por el hueso -Tienen una función protectora del hueso -Cuando falla la contracción o por fatiga o parálisis se favorecen las lesiones óseas

7.CONCEPTO DE REMODELACIÓN ÓSEA

-Según la LEY DE WOLF sabemos que el hueso adapta su forma , tamaño y estructura a las solicitaciones mecánicas que recibe -En condiciones ideales esto ocurre de forma equilibrada( OSTEOCITOS/ OSTEOCLASTOS).Si las solicitaciones mecánicas son sup o inf a las ideales, se dará una remodelación ósea patológica