Capitulo 4 biomecanica DEL CRECIMIENTO OSEO Y DESARROLLO HUMANO

biomecanica DEL CRECIMIENTO OSEO Y DESARROLLO INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALIERGONOMIA

HUESOEs un tejido muy dinmico que est modelada y remodelada por las fuerzas que actan sobre ella continuamenteCumple dos funciones mecnicas:Se proporciona un marco esqueltico rgida que soporta y protege otros tejidos del cuerpo Forma un sistema de palancas rgidas que se puede mover por las fuerzas de los msculos de fijacin

COMPOSICIN Y ESTRUCTURA DEL TEJIDO SEOLos constituyentes materiales y la organizacin estructural del hueso influyen en las formas en las que el hueso responde a una carga mecnica . La composicin y estructura de los huesos producen un material que es fuerte para su peso relativamente ligero

COMPONENTES MATERIALESLos principales bloques de construccin de hueso son carbonato de calcio , fosfato de calcio , colgeno, y agua. Los porcentajes relativos de estos materiales varan con la edad y salud del hueso.

CARBONATO DE CALCIO & FOSFATO DE CALCIO60-70%

AGUA 25-30%

COLAGENO ES UNA PROTENA QUE PROPORCIONA HUESO CON FLEXIBILIDAD Y CONTRIBUYE A SU RESISTENCIA A LA TRACCIN ORGANIZACIN ESTRUCTURALEl porcentaje relativo de la mineralizacin sea vara no slo con la edad del individuo, sino tambin pice el hueso especfico en el cuerpo.Algunos huesos son ms porosos que otros. El hueso ms poroso, el de menor proporcin de fosfato de calcio y carbonato de calcio, y la mayor proporcin de tejido no mineralizado.

ORGANIZACIN ESTRUCTURALSi la porosidad es baja, con 5-30% de volumen de hueso ocupado por tejido no mineralizado, el tejido se denomina hueso cortical. El tejido seo pizca una alta porosidad relativa, con 30% mayor que el 90% del volumen de hueso ocupado por tejido no mineralizado, que se conoce como esponjosa, esponjoso, o hueso trabcular. El hueso trabcular tiene una estructura de nido de abeja con barras verticales y horizontales mineralizadas, llamadas trabculas, formando clulas llenas con sea y la grasa.ORGANIZACIN ESTRUCTURALLa porosidad del hueso es de inters porque es directamente afecta a las caractersticas mecnicas del tejido. Con su alto contenido de minerales, el hueso cortical es ms rgido, lo que puede soportar un mayor estrs, pero menos tensin o deformacin relativa, que el hueso trabecular. Debido a que el hueso trabecular es ms esponjoso que el hueso cortical, puede someterse a ms tensin antes de fracturarse

TIPOS DE HUESOSLas estructuras y formas de los 206 huesos del cuerpo humano que puedan cumplir funciones especficas. El esqueleto axial incluye los huesos que forman el eje del cuerpo, que son el crneo, las vrtebras, el esternn, y las costillas.Los huesos cortos, que son aproximadamente cbica, incluyen solamente los huesos del carpo y los tarsos Los huesos planos protegen los tejidos subyacentes y suaves, y tambin proporcionan grandes reas para el msculo y los archivos adjuntos de ligamentos. Huesos irregulares tienen diferentes formas para cumplir funciones especiales en el cuerpo humanoLos huesos largos forman el marco del esqueleto apendicular, tambin contienen una zona hueca central conocida como la cavidad medular o un canalCRECIMIENTO Y DESARROLLO DE HUESOEl crecimiento seo comienza temprano en el desarrollo fetal, y el hueso vivo est cambiando continuamente en la composicin y la estructura durante el perodo de vida. Muchos de estos cambios representan el crecimiento normal y la maduracin de hueso.

CRECIMIENTO LONGITUDINALSe produce en la epfisis y placas epifisarias Las epfisis son discos cartilaginosos que se encuentran cerca de los extremos de los huesos largos, cada epfisis produce continuamente nuevas clulas seas

DESARROLLO DE HUESO PARA ADULTOSCon el envejecimiento hay una prdida progresiva de colgeno y aumento de la fragilidad, Por lo tanto, los huesos de los nios son ms flexibles que los huesos de los adultos.

HUESO DE RESPUESTA AL ESTRSOtros cambios que se producen en el hueso vivo durante toda la vida no estn relacionados con el crecimiento y desarrollo normal. Hueso responde dinmicamente a la presencia o ausencia de diferentes fuerzas con cambios en el tamao, forma, y densidad.

HUESO DE MODELADO Y REMODELACINLos huesos de un ser humano determinado son una funcin de la magnitud y direccin de los esfuerzos mecnicos que actan sobre los huesos.La carga mecnica dinmica hace que los huesos se deforman o deformacin, con cargas ms grandes que producen mayores niveles de tensin.La remodelacin implica la resorcin de la fatiga daada del hueso mayor y la posterior formacin de hueso nuevo El modelado de hueso es el trmino dado a la formacin de hueso nuevo que no est precedida por la resorcin, y es el proceso mediante el cual crecen los huesos inmadurosHUESO DE MODELADO Y REMODELACINLos procesos de modelado y remodelacin son dirigidos por osteocitos, clulas embebidas en el hueso que son sensibles a los cambios en el flujo de fluido intersticial a travs de los poros resultantes de la tensin en el hueso . Aproximadamente el 25% de hueso trabcular del cuerpo se remodela cada ao Las cepas resultantes de una actividad como caminar son suficientes para provocar el recambio seo y la formacin de hueso.

Hipertrofia seaEs el nombre con que se designa un aumento del tamao de un tejido cuando se debe al aumento correlativo en el tamao de las clulas que lo forman; de esta manera, el rgano hipertrofiado tiene clulas mayores, y no nuevas. Se distingue de la hiperplasia, en que en esta crece el nmero de clulas, no su tamao.

Atrofia seaCuando se produce atrofia sea, la cantidad de calcio contenida en el hueso disminuye, y tanto el peso y la fuerza del hueso disminuye.Cuando la tensin normal ejercida sobre el hueso por la contraccin muscular, la carga de peso, o fuerzas de impacto se reducen, el tejido seo se atrofia travs de la remodelacin

Atrofia seaLa prdida de masa sea debido a la reduccin de la tensin mecnica se ha encontrado en pacientes encamados, los ancianos sedentarios y astronautas.

Atrofia seaDesmineralizacin sea es un problema potencialmente serio. Desde un punto de vista biomecnico, disminuye la masa sea, la fuerza y por lo tanto la resistencia a la fractura tambin disminuyen, en particular en el hueso trabecular.

Atrofia seaLos resultados de estudios de prdida de calcio realizados durante los vuelos skylab indican que la prdida urinaria de calcio est relacionada con el tiempo pasado fuera del campo gravitatorio de la Tierra. El patrn de prdida sea observada es muy similar a la del documento entre los pacientes durante los perodos de reposo en cama, con una mayor prdida de masa sea en los huesos que soportan el peso de la columna lumbar y las extremidades inferiores que en otras partes del esqueleto (55,66) durante con un mes de espacio, los astronautas pierden el 15% de la masa sea, o aproximadamente tanta masa sea que las mujeres posmenopusicas pierden en un ao (13, 37).

Atrofia seaNo es todava claro qu mecanismo o mecanismos especficos son responsables de la prdida de hueso fuera del campo gravitatorio de la tierra . La investigacin ha documentado consistentemente un balance negativo de calcio en los astronautas y animales en vuelos espaciales, con una reduccin de Planchas de absorcin intestinal de Calcio y incremento en la excrecin de calcio.

Atrofia seaSe sabe, sin embargo, si esto es causado por un aumento en la remodelacin sea, una reduccin en la remodelacin sea, o un desequilibrio entre la actividad de los osteoclastos y osteoblastos. Parece que el equilibrio normal entre la formacin y la resorcin de hueso se altera, en pocas palabras la regeneracin de hueso se ve involucrada negativamente

Atrofia seaQueda por ver si las medidas distintas de la creacin artificial de gravedad pueden prevenir con eficacia la prdida sea durante los viajes espaciales. Los programas de ejercicio actuales durante el vuelo en el espacio estn diseados para prevenir la prdida sea mediante el aumento de la tensin mecnica y tensin puesta en los huesos utilizando la fuerza muscular. Sin embargo, los msculos del cuerpo ejercen fuerzas principalmente de traccin sobre el hueso, mientras que la gravedad proporciona una fuerza de compresin. Por lo tanto, puede ser que ninguna cantidad de ejercicio fsico por s solo compensar por completo la ausencia de la fuerza gravitatoria.

Atrofia seaEn el hay una mquina llamadaARED(advanced Resistive Exercise Device) que les permite hacer ejercicios de resistencia mediante mbolos de vaco, desde sentadillas hasta press militar, Adems hay dos cintas para correr equipadas con un arns que ata al astronauta con bandas elsticas, proporcionando una simulacin de peso corporal que previene la prdida de hueso

OsteoporosisAtrofia sea es un problema no slo para los astronautas y los pacientes postrados en cama, sino tambin para un nmero cada vez mayor de la tercera edad y las mujeres atletas. La osteoporosis es una encontrada en la mayora de las personas de edad avanzada, con la aparicin temprana en las mujeres, y se est convirtiendo cada vez ms frecuente con el aumento de la edad media de la poblacin.

OsteoporosisLa condicin comienzan como osteopenia(es una disminucin en ladensidad mineral sea), la masa sea reducida sin la presencia de una fractura, pero a menudo progresa a la osteoporosis, una afeccin en la que la masa mineral sea y la fuerza estn tan severamente comprometidas que las actividades diarias pueden causar dolor en los huesos y la fracturacin.

Osteoporosis Ejemplo: La tibia es el hueso de mayor que soporte mas carga de peso en la extremidad inferior, si el 88% de la masa corporal es proximal a la articulacin de la rodilla, cunta fuerza de compresin acta en cada tibia cuando una persona se encuentra en posicin anatmica?, cunto fuerza de compresin acta en cada tibia si la persona tiene una bolsa de comestibles 20 N?

Solucin: Dado: wt= 600N(Se puede deducir que el peso = fuerza de compresin, Fe).Formula: Fe on knees = (600 N) (0.88) Formula: en el rodilla = ((600 N) (0.88))/2F en una rodilla = 264N = (Libra-fuerza pie194,72)

F con provisiones = F con provisiones= 272.8 N = (Libra-fuerza pie 201,21)

Osteoporosis postmenopusica y asociada con la edadLa mayora de los afectados por la osteoporosis son mujeres postmenopusicas y ancianos, aunque los hombres de edad avanzada son tan susceptibles, con ms de la mitad de todas las mujeres y alrededor de la tercera parte de los hombres desarrollo fracturas relacionadas con la osteoporosis

OsteoporosisFactores de riesgo para la osteoporosis son: Ser mujerBlanco o de etnia asitica.Edad avanzadaPequea estatura o tamao del marco Antecedentes familiares de osteoporosis.

Tipos de osteoporosisTipo 1: osteoporosis postmenopusica afecta aproximadamente al 40% de las mujeres despus de los 50 aos , las mujeres que sufren aproximadamente tres veces ms fracturas de cuello de fmur, tres veces ms fracturas vertebrales y seis veces ms fracturas de mueca como hombres de la misma edad.Tipos 2: osteoporosis asociada a la edad, afecta a la mayora de las mujeres y tambin afecta a los hombres despus de los 70 aos, aos despus de los 60 aos, aproximadamente el 90% de todas las fracturas en los hombres y las mujeres estn relacionadas con la osteoporosis, y estas fracturas son una de las causas principales de muerte en la poblacin anciana.Lesiones seas comunesDebido a las funciones mecnicas realizadas por el hueso, la salud sea es una parte importante de la salud general. La salud sea puede verse afectada por las lesiones y patologas. Periostitis.Fisura.Fractura.

Lesiones seas comunesPeriostitis: Es la inflamacin delperiostio, la capa ms superficial del hueso (como la "piel" del hueso). El lugar de mayor afectacin suele ser la cara antero interna de latibia, principalmente en el tercio inferior, aunque puede extenderse ms arriba, casi hasta la rodilla.

Lesiones seas comunesFisura:Una fractura incompleta de un hueso, esta es mas comn en nios, prcticamente en el adulto no existe, y esta dada por un tejido que rodea al hueso, llamado periostio que en los nios es muy grueso y contiene la fractura, en el adulto este periostio es muy delgado y no es capaz de contener la fractura.

Lesiones seas comunesFractura: Una fractura es una interrupcin en la continuidad del hueso, la naturaleza de la fractura depende de la direccin, magnitud, tasa de carga y duracin.

Lesiones epifisarias Alrededor del 10% de las lesiones esquelticas agudas en nios y adolescentes implica la epfisis, las lesiones epifisarias incluyen lesiones en la placa cartilaginosa epifisaria, el cartlago articular, y la apfisis, las apfisis son los sitios de unin de los tendones al hueso, donde la forma del hueso est influenciada por las cargas de traccin a la que estn sometidos estos sitios.

Lesiones epifisarias Las epfisis de los huesos largos se denominan epfisis presin y la apfisis se llaman apfisis de traccin, despus de que los tipos de carga fisiolgica presente, Los principales huesos que poseen epfisis son los huesos largos de las extremidades. En el ser humano tienen epfisis el fmur, latibia, elperon, los metatarsianos y las falanges en las extremidades inferiores, y elhmero, elcbito, elradio, los metacarpianos y las falanges en las extremidades superiores.