BIOMECANICA DE LOS HUESOS "La osteología constituye la base de la anatomía descriptiva y topográfica porque revela caracteres de clase, género y especie, es decir, como si cada función o acto fisiológico dejaran en el esqueleto huellas profundas de su manera de ser".

BIOMECANICA DE LOS HUESOS

EL HUESO NECESITA EJERCICIO, SIN ESTIMULO NO SE ATROFIA, SE DESCALCIFICA

ESTRUCTURA

FUNCION

ECONOMIA: RESISTIR FUERZA MAXIMA CON MINIMO MATERIAL OSEO

FUNCIONES DEL HUESO • HOMEOSTASIS MINERAL: Ca P Mg Na • RECEPTACULO DE ORGANOS HEMATOPOYETICOS • PROTECCION • MECANICA SOSTEN LOCOMOCION TRANSMISION DE FUERZAS PALANCAS

ESTRUCTURA ÓSEA COMPOSICIÓN:

CONSTITUCION:

35% 45 %

Sust. Orgánicas Sust. Inorgánicas 20 % H2O

1er Nivel:

2do Nivel: 3er. Nivel:

ORG.INTERNA:

Sust. Fundamental Amorfa, Fibras de colageno/hidroxiapatita Elementos celulares OSTEONA: lminillas concentricas Compacto/ esponjoso

Tejido compacto - Tejido esponjoso Tejido reticular, no laminar o fibroso Periostio y endostio Médula ósea, vasos y nervios

 ORG. EXTERNA: Largos, Planos y Cortos Diafisis- Metafisis- Fisis- Epifisis Según su matriz de orígen

DESARROLLO OSEO “La morfogenesis se da segun el tipo de matriz, pero influenciada por las fuerzas ambientales y las presiones (o tensiones) funcionales” Matriz funcional: periostica capsular

Teorías: genómica o epigenética

CONFIGURACION EXTERNA • • • •

Largos Planos Cortos Irregulares

ADAPTACION FUNCIONAL DE LA ESTRUCTURA EXTERNA ADAPTACION A LAS FUERZAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS POSICIÓN, FORMA Y ESTRUCTURA DE LOS HUESOS

• UBICACIÓN: Soportan presiones o tracciones • CLASIFICACION: Largos (como palancas de movimiento), Planos (como protectores de órganos) Cortos (para soportar y transmitir fuerzas) • FORMA: Huesos tubulares y cuboideos son de caracter somático, se originan incluidos en una masa de tejido músculotendinoso. Huesos planos son de caracter visceral: las visceras están reforzadas por una cápsula de tejido blando rodeado por huesos que los protegen.

ESTRUCTURA EXTERNA DIAFISIS: Cilíndricas soportan mayor presión y son los característicos del miembro inferior. Triangular soportan mayor tracción y es el caso de los del miembro superior. Con torsiones: por accion muscular EPIFISIS: Accidentes óseos como apófisis, canales, fosas, orificios, etc. son expresión de las funciones. Salientes óseos son directamente proporcionales a la sección de los ligamentos o tendones que en ellas se insertan La denervación, ablación muscular, o reinserción de un tendón altera la forma del hueso

ADAPTACION FUNCIONAL DE LA ESTRUCTURA INTERNA Modelo de Cullmann de trabeculas Fig Radin Cap 2

AG.NUTRICIOS del HUESO

LEYES DEL DISEÑO OSEO LEYES DE:  Wolff: MAYOR PRESIONES SOBRE HUESO, ESTIMULA FORMACION OSEA  Delpech: MAYOR PRESIONES SOBRE CARTILAGO, INHIBE CRECIMIENTO  Jansen: EL DISEÑO INTERNO ES EN DIRECCION DE LAS PRESIONES FUNCIONALES  Basset: EN RELACION A LA MAGNITUD DE LAS FUERZAS FUNCIONALES  Jones: NO SIEMPRE LA PRESION CONSTANTE ESTIMULA AL HUESO, A VECES HAY RESORCION OSEA  Hueter–Volkman: PRESIONES INTERMITENTES ESTIMULAN EL CRECIMIENTO

LEYES DEL CRECIMIENTO OSEO Testut Tomo I osteologia gral Miralles- Miralles 2005  Leyes de Serres: de la Simetría

de las Eminencias de las Cavidades  Leyes de Godín: Puberales de las Alternancias de las Proporciones de las Asimetrías • Primeros 15 meses crecimiento de craneal a caudal • Desde 7-8 años crecimiento de caudal a craneal

DISEÑO OSEO

como una viga

EL HUESO como una columna

SOLICITUDES MECANICAS DE LOS HUESOS Fig 3-6

VILADOT

COMPRESION TRACCION FLEXION CIZALLAMIENTO TORSION

Stress Flexion= L3 . F. d / J

SOLICITUDES TORSION Q= L/ J.E si

J= ∏ . r4 / 2

Entonces: Q = 2L/ ∏ . r4 . E

PROPIEDADES MECANICAS o VISCOELASTICIDAD (Tiempo y Veloc. Carga) o TENACIDAD (energía total para RIGIDEZ fracturar material)

o DUREZA ( resistir deformación plastica)

o ELASTICIDAD

(Módulo de Young) E= 2T/cm3 Hueso trabecular 75.5 Mpa Hueso cortical 17 GPa

ELASTICIDAD (Ley de Hooke)

DIF. LONG= k . F

RESISTENCIA DEL MATERIAL DEPENDE DE: • LA CARGA QUE PUEDE RESISTIR ANTES DE ROMPERSE • LA DEFORMACION QUE PUEDE SOPORTAR ANTES DE ROMPERSE • LA ENERGIA QUE ES CAPAZ DE ALMACENAR ANTES DE ROMPERSE

RESISTENCIA • DIFERENCIA ENTRE CORTICAL Y ESPONJOSO (Modulo de Young del hueso trabecular es 75.5 MPa y 17 GPa en el cortical) • MAYOR RESISTENCIA ENTRE 20 Y 40 AÑOS • EL CORTICAL DISMINUYE 2% c/decada dp 50 AÑOS • DUCTILIDAD DISMINUYE 5% c/decada • CURVA EN FUNCION DE LA VELOCIDAD DE APLICACION DE LA CARGA: – A MAYOR VELOCIDAD DE APLICACION DE LA CARGA, MAS RESISTENTE – SE NECESITA MAS FUERZA PARA ROMPER UN HUESO BRUSCAMENTE QUE LENTAMENTE

• MAS RESISTENTE A LA COMPRESION LONG. • MATERIAL ANISOTROPICO

CURVA CARGA / DEFORMACION (Fitzgerald DEL HUESO

• Grafico de Fitzgerald pg 143

2004)

Ejemplo aplicación: clavo placa • FIGURA CURVA Frankel y Burstein fig 91

VISCOELASTICIDAD VARIACION SEGUN LA VELOC. DE APLICACION DE LA CARGA A > VELOCIDAD > RESISTENCIA

• FIGURA DE FITZGERALD

FACTOR TIEMPO CURVA DE FATIGA DEL HUESO EFECTO ACUMULATIVO

• VILADOT FIG 3-7 • PG 49

MECANISMOS PARA DISMINUIR EL ESFUERZO SOBRE LOS HUESOS • LAS ARTICULACIONES • EL CANAL MEDULAR

• LOS MÚSCULOS

HOMEOSTASIS BIOLOGICA

REABSORCION

HUESO TEJIDO VIVO

APOSICION

FACTORES

Genéticos Nutricios Vitamínicos

Hormonales

Mecánicos (Piezoelectricidad)

FACTOR PIEZOELECTRICO • Entorno bioeléctrico de las células esqueléticas es estímulo morfogenético • los cambios funcionales de este entorno ocasionan cambios en sus propiedades bioeléctricas que constituyen señales morfogenéticas reconocidas por las células, • las actividades de la vida diaria originan cambios eléctricos que permiten la nutrición • el excesivo reposo reduce la actividad piezoeléctrica alterándose la nutrición y debilitándose. • El hueso presenta cargas electricas en determinadas superficies cuando son sometidos a presiones y tracciones mecanicas ejercidas perpendicularmente sobre su eje principal de simetria

CONSOLIDACION Y REMODELACION OSEA Owen- Viladot- Fitzgerald

• LA HERENCIA NO EXPLICA LA DISPOSICION TRABECULAR • ADAPTACION DE TAMAÑO- FORMA Y ESTRUCTURA A SOLICITACIONES MECANICAS • PROCESO DE ACTIVACION- FORMACIONRESORCION • HOMEOSTASIS MECANICA • FORMACION OSEA (potencial negativo) EN LA COMPRESION Y RESORCION OSEA (potencial positivo) EN LA TRACCION

RESUMEN HUESOS • ELEMENTO COMPUESTO- BIFASICO- POROSIDAD VARIABLE- ANISOTROPICO VISCOELASTICO • ESTRUCTURA JERARQUIZADA CON GRAN RESISTENCIA • FUNCION COMPORTAMIENTO CERRADO: DISTRIBUCION HOMOGENEA DE FUERZAS Y ECONOMIA DE MATERIAL • ORGANOS CON ALTO NIVEL METABOLICO Y PERMANENTE ACTIVIDAD DE REMODELACION