|
Monografía: Fijación Externa por Dr. Alexandre Tarragó
Capítulo III 3.2 CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA BIOMECÁNICA
El material óseo empleado en la construcción de los huesos, así como su forma y estructura están relacionadas con: 1 - exigencias mecánicas El hueso es diferente dependiendo de las cargas que ha de soportar y donde. Huesos largos diáfisis mas estrechas y vacías(contenido hematopoyético) y epífisis mas anchas y rellenas de hueso esponjoso y recubiertas de cartílago. B - Principio de un segmento compensa al vecino. La deformación en un determinado nivel, siempre se ve compensada por los segmentos vecinos. Ejemplo, en un flexo de rodilla habrá un flexo de cadera. Una anteversion del cuello del fémur provoca una torsión externa exagerada de la tibia. C - Principio de los movimientos integrados. Las funciones de los segmentos corporales, no deben estudiarse de forma aislada, pero sus movimientos si. Cada posición o situación anatómica del aparato locomotor es producto de la suma de todas las articulaciones, y estructuras no óseas de la extremidad. D - Principio del equilibrio. El principio del equilibrio es consecuencia del principio de los movimientos integrados. En condiciones normales existe un equilibrio entre las estructuras , lo denominamos situación estaticodinamica, Cuando estas compensaciones no se dan, se producen alteraciones en la función desequilibrio de las funciones. E - Estado de tensión previa (pretensado). La mayor parte de las estructuras del aparato locomotor que resisten presiones, disponen de un estado previo de tensión. El cartílago articular dispone de unas fibras de colágeno en forma de arcos góticos que pueden amortiguar las presiones. El colágeno esta reforzado por cristales de hidroxiapatita, para que no se deforme. F - Beneficio de los sistemas cerrados. Los sistemas sometidos a una presión, solo cumplen su objetivo si son cerrados, sistemas herméticos. Una articulación funciona, y puede ser sometida a presión, si la cápsula articular es estanca.
Mecánica aplicada al movimiento del cuerpo de un ser vivo. La mecánica es la parte de la física que se encarga de estudiar la evolución y el cambio en la posición de los cuerpos en relación al tiempo. También estudia los sistemas en los que no se producen cambios en la posición, consecuencia de que las fuerzas actúan sobre ellos produciendo un estado de equilibrio. La mecánica se divide en: - Cinemática: estudia los movimientos sin preocuparse de cual es la causa que lo produce - Estática: se ocupa de valorar las fuerzas y el equilibrio que proporcionan. - Dinámica: estudia los movimientos, y sus causas, estudia las fuerzas. En cualquier mamífero, el movimiento se traduce en una distribución de fuerzas, estas actúan sobre las articulaciones, basándose en el tiempo, y en el espacio. Estas fuerzas son de diferentes tipos: - Fuerzas internas aplicadas, (generadas por la masa muscular). - Fuerzas internas de compresión, (el peso del propio cuerpo). - Fuerzas exteriores. FUERZA.
Una fuerza la podemos definir como cualquier acción que produzca aceleración sobre el cuerpo sobre el que actúa. - Efecto de desplazamiento. Una fuerza la medimos en Newton N. Que resultan del producto de la masa sobre la que actúa por la aceleración que se produce: F (N) = M(Kg.) * a(m/seg2) Una fuerza además de magnitud tiene dirección y sentido, para poder representar estas variantes necesitamos de vectores, cuando dos o mas fuerzas interactúan, las representamos por un vector que es la resultante de todas.
LEYES DE NEWTON La dinámica se basa en las tres leyes de Newton, las dos primeras tienen su origen en las experiencias de Galileo y la tercera es aportación directa de Newton. 1ª ley o ley de la inercia: todo cuerpo permanece en su estado de reposo o movimiento uniforme sobre una línea recta, si no hay ninguna fuerza que lo saque de el. 2ª ley: todo cuerpo capaz de moverse libremente, sometido a una fuerza, adquiere una aceleración proporcional a dicha fuerza, esto es, F = M. a 3ª ley: a cada acción se le opone siempre una reacción igual y en sentido opuesto; o bien, las acciones mutuas de dos cuerpos son iguales, en la misma dirección y sentido contrario.
MOMENTO CINÉTICO Cuando aplicamos una fuerza sobre un objeto que esta fijo en un sitio, se produce una rotación del objeto, y con ello un momento de rotación.
ESTRÉS Y DEFORMACIÓN
Que es el estrés sobre el material; estrés mecánico, Stres, tensión o esfuerzo mecánico, se define como la fuerza que se ejerce sobre una unidad o área en un objeto o material. La superficie de un elemento se define por lo que mide su área, la fuerza se puede ejercer totalmente o dependiendo del apoyo mas en un punto u otro, (articulación de la rodilla). El estrés se representa por la letra sigma: s (sigma) = F / A La unidad de Estres es el Pascal (Pa). En la practica normalmente se expresa por Megapascal (MPa) Como ya hemos apuntado el estrés sobre una superficie puede ser uniforme o diferente en cada sección. Existen tres tipos de estrés: 1 - Estrés en tensión o tracción, el objeto sobre el que actúa tiende a largarse, (la forma de laminar el hierro), una hiperextension sobre un tendón. 2 - Estrés en compresión, cuando el objeto sobre el que actúa tiende a acortarse. Compresión sobre una articulación, deformación del cartílago acorta su espesor. 3 - Estrés de cizallamiento, cuando la fuerza actúa en el plano de la sección, se trata de movimientos paralelos al plano. Generalmente cuando valoramos las fuerzas estresantes que actúan sobre un cuerpo, es una combinación de las tres que hemos relatado Cualquier cuerpo u objeto sometido a una serie de fuerzas sufre un strain figura. (Figura 1-2). Si aplicamos una fuerza sobre el objeto se producirá una deformación que definiremos como: e (epsilon) = L-Lo / Lo Si es una fuerza compresiva L será menor que Lo, y si es una fuerza en tensión L será mayor que Lo. Si aplicamos una fuerza compresiva a un objeto, se causa un acortamiento del objeto y también un ensanchamiento de este.
CURVA DE ELASTICIDAD La relación entre estrés mecánico y deformación nos da una idea de la rigidez de un objeto o material. La relación entre estrés y deformación nos la da la pendiente de la curva y se llama modulo de elasticidad (E): E = s (sigma) / e (epsilon) Cuando la experiencia es en tracción se llama modulo de Young (Y), en compresión es la misma magnitud, para materiales simples. La curva de estrés-deformación, tiene dos regiones distintas: - La primera parte de relación entre carga y deformación es rectilínea. - A partir de cierto punto la deformación no se recupera al retirar la fuerza. Este punto es la carga limite, punto de cesión o “yield point”. En ingeniería, se trabaja en la zona de elasticidad, a fin de que no exista la posibilidad de fallo de estructura. También se estudia los tipos de materiales que se van a utilizar. La dureza de un material se define por la capacidad de ser rayado por otro material. El material mas duro que se conoce es el diamante. Ductivilidad, es la capacidad de que un material se pueda alargar, bajo un sistema de fuerzas. Viscoelasticidad, es la propiedad delos materiales, que se deforman al someterlos a un estrés y a una velocidad determinada. Tenacidad, llamada también dureza de un material es la medida de la energía que se necesita para fracturarlo. La fatiga de un material, es la consecuencia de un estrés cíclico y fluctuante, aunque no llegue al punto máximo, puede romper (rotura crónica del ligamento cruzado anterior en razas grandes.). Materiales isotropicos son los que tienen las mismas propiedades en cada dirección del material. La Biomecánica es una ciencia básica en el estudio de la traumatología y ortopedia, así como de cualquier disciplina relacionada con el aparato locomotor, fisioterapia, ortesis, correcciones en la marcha etc. (Biomecánica clínica del aparato locomotor, Rodrigo C. Miralles Marrero editorial Masson 1988)
|
