Fisioterapia del movimiento. 138 Waya Díez
BLOQUE V: CARACTERÍSTICAS BIOMECÁNCIAS DE LOS TEJIDOS
TEMA 13: BIOMECÁNICA DE LOS TEJIDOS
CONCEPTOS DE MECÁNICA RELATIVOS A LOS TEJIDOS DEL APARATO LOCOMOTOR
La mecánica es la rama de la física que estudia el movimiento, el equilibrio y la deformación de los cuerpos, y
las fuerzas que lo provocan.
El sólido – deformable está compuesto por un material que se puede deformar al estar sujeto a fuerzas
externas (carga mecánica); la deformación, normalmente, será proporcional a la magnitud, la dirección y el sentido de
la fuerza aplicada, y al tiempo y la frecuencia a la que se aplica.
La ciencia de los materiales estudia los valores de las tensiones (fuerzas internas) y las deformaciones que
experimenta un cuerpo al estar sometido a cargas mecánicas (fuerzas
externas).
- Elasticidad: capacidad de un material sólido para soportar fuerzas
externas, llegando a deformarse en proporción de la cantidad de
fuerza total y pudiendo recuperar su tamaño original una vez se
dejan de aplicar las fuerzas. Si no recupera su forma no es elasticidad,
una persona que se estira mucho no es elástica, es flexible, la
elasticidad realmente hace mención a la capacidad de recuperación
de su forma cuando las fuerzas desaparecen, realmente no hay
tejidos 100% elásticos en el cuerpo.
- Plasticidad: implica deformaciones permanentes en los materiales después de soportar cargas mecánicas que
superen un determinado valor, representado por el límite elástico o vield point. Ej.: rotura parcial de un
ligamento, una parte del ligamento ha entrado en plasticidad, pero otra parte recupera su forma.
- Viscosidad: comportamiento de los fluidos caracterizado por disipar energía aplicada sobre el material; se trata
de la resistencia al flujo debida a la fricción interna entre partículas; concepto íntimamente relacionado con la
cantidad de agua que posee. Requiere que el sólido no sea rígido, tiene que haber agua/líquido, estos fluidos
disipan la energía.
- Viscoelasticidad: propiedad de los materiales que pueden disipar a la vez que almacenar la energía mecánica
de la deformación, comportándose como un fluido a la vez que un sólido, se trata de un comportamiento
gradual y temporal – dependiente. Los tejidos biológicos tienen un comportamiento viscoelástico.
La magnitud de la deformación del tejido sometido a una carga depende de 4 factores:
- Propiedades del material relativas a su composición: tales como el colágeno (muchos subtipos), elastina
(proteínas menos rígidas que el colágeno), agua, proteoglicanos (proteínas con azúcar), todo esto hará que el
tejido sea más fácil o difícil de deformar.
- Factores ambientales: la temperatura afecta al comportamiento de los tejidos; un tejido puede ser muy rígido
a temperatura normal, pero si la aumentamos puede ser más deformable ya que se cambian sus propiedades
a nivel químico… Esto reduce el riesgo de lesiones.
- Tamaño y forma de la estructura:
o Hipertrofia: cuanta más fibra tenga un tendón más grueso será y por tanto más difícil que se deforme.
o Alineación fibrilar: el tendón tiene fibras de colágeno paralelas entre ellas, el músculo hace
contracciones de actina y miosina que provocan tracción hasta el tendón, gracias a su alineación. Si
tenemos un tendón con patología no estará alineado lo cual provocará que no se estire.
- Características de las fuerzas aplicadas: se trata de fuerzas externas que se aplican al tejido, se compone de la
ubicación (punto de la palanca en que se aplique la fuerza), dirección, sentido, magnitud y duración.
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CARGAS: FUERZA QUE SE APLICA A UN TEJIDO
- Tracción: el tejido se alarga y se hace estrecho.
- Compresión: las fuerzas son en sentido opuesto, excéntricamente, y se alarga horizontalmente.
- Cizalla: fuerzas divergentes en sentido opuesto pero que se aplican a una misma dirección, son paralelos,
provocando así cambios angulares en vez de longitudinales.
ESTIRAMIENTO
El estiramiento es el tipo de carga más importante; a más tracción externa más tracción interna sufre el tejido,
si vamos aplicando carga el tejido se va deformando:
- Zona A: es la holgura, por eso no se necesita mucha carga para esta deformación ya que lo que hace es recolocar
sus fibras, alinearlas para llevarlas a su estado inicial. Es una deformación que no crea tensión interna.
- Zona B: región elástica donde hay una relación proporcional entre tensión y deformación. Nos da la pendiente
(módulo de elasticidad); si la pendiente es menos
profunda la estructura es menos rígida y si es más
pronunciada pues más rígida. Si se deja de aplicar
tensión el tejido irá recuperando su forma. Suele
seguir una proporción que va de menos a más.
- Zona C: región plástica, que es cuando se supera
la elasticidad (la línea roja marca el yelt point, que
es cuando no hay vuelta atrás) y el tejido no
recupera su forma original, siempre quedará un
remanente porque ha pasado el límite a la
plasticidad. La plasticidad la mayor parte de
ocasiones llega a lesión; si yo tengo un paciente
que me viene con rigty (no stiffnes) no siempre trabajaré con elasticidad si no que con mucho cuidado aplicaré
un poco de plasticidad si es que así se mejora la vida de la persona.
- Zona D: es la zona cuando el tejido ya sufre microrrotura o rotura completa; se supera el límite de resistencia
final, el tejido ya no se deforma si no que se rompe.
MÓDULO DE YOUNG O DE ELASTICIDAD (E)
El módulo de Young o elasticidad expresa el grado de rigidez o
stiffness, es decir, la capacidad de un material de resistirse a la deformación,
que es característico para cada material. Es igual a la tensión (𝜎) que soporta
un material dividido por la deformación (𝜀) proporcional que experimenta.
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RESILENCIA
La resilencia indica la capacidad de un material para absorber energía sin sufrir una
deformación plástica (área por debajo de la región elástica de la curva tensión – deformación)
durante la aplicación de una carga y cederla cuando se retira (elasticidad).
El yield point es el límite de cedencia, a partir de ahí entramos en la región plástica, donde
el módulo de elasticidad cae:
- Punto A: holgura; en el tendón no es tan importante pero sí lo es
en los ligamentos.
- Punto B: yield point, límite de la región elástica. Cuando se deja de
aplicar fuerza externa, el tejido no es capaz de recuperar su forma
original.
- Punto D: rotura parcial del tejido y este ya no tiene resistencia.
- Punto C: rotura total, el tejido no puede recuperar el 100% de su
forma original.
Al superar el límite elástico entramos en la zona plástica que puede
haber tanto microrroturas como macrorroturas, se dan cuando hay
+8% de estiramiento; el tendón es un tejido poco deformable
(stiffness).
RESISTENCIA: DE 0 HASTA LA ROTURA
La resistencia es la totalidad de la curva y se ve afectada por 3 factores:
- La carga que puede resistir antes de romperse (Y).
- La deformación que puede soportar antes de romperse (X).
- La energía que es capaz de almacenar antes de romperse.
- Dúctil: tiene más capacidad de deformación valorando la
región plástica.
- Frágil: un cristal resiste a la deformación, pero si se deforma se
rompe totalmente ya que no tiene plasticidad, no tiene rotura
parcial. Esto puede suceder en un tejido óseo en cicatriz, a
cierta resistencia en un tejido lesionado no hará una lesión si
no que directamente habrá rotura.
