TEMA 4 Biomecánica de tendones y ligamentos (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Fisioterapia - 1º curso
Asignatura Física Aplicada
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 20/06/2017
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TEMA 4: BIOMECANICA DE TENDONES Y LIGAMENTOS Los ligamentos y tendones son tejidos blandos formados básicamente por colágeno.
Mientras los ligamentos se conectan hueso a hueso, los tendones unen músculos al hueso 1.TENDONES Y LIGAMENTOS -Los dos juegan un papel muy importante en la biomecánica del sistema musculoesqueletico -Pues representan un área muy importante de tratamiento ortopédico por el cual existen aún muchos desafíos terapéuticos -La mayor parte de estos desafíos tienen que ver con el restablecimiento de la función normal mecánica de estos tejidos -El movimiento articular induce tensión a los ligamentos -La contracción muscular lo hace sobre los tendones -Los ligamentos y tendones pueden adaptarse a cambios de su ambiente mecánico a causa de lesiones traumáticas o por enfermedades varias -El tendón expuesto al aire se deteriora • • A los 20 minutos pierde el 50% de su capacidad para sintetizar los componentes de la matriz A los 40 minutos pierde el 100% -Presentan una gran variedad de terminaciones nerviosas y mecanoreceptores que juegan un papel importante en la propiocepción y nociocepción -Como con todos los tejidos biológicos, los ligamentos y tendones tienen una estructura jerárquica que afecta su comportamiento 2. COMPOSICIÓN DE LIGAMENTO Y TENDÓN COMPONENTE Material celular Matriz extracelular Agua Solidos Colágeno Tipo 1 Tipo 3 Elastina Sustancia fundamental LIGAMENTO 20 % fibroblastos 80% 60-80% 20-40% 70-80% 90% 10% Aprox. 2% con excepciones como el 20-30% TENDÓN 20 % tenocitos 80% 60-80% 20-40% Un poco + 95-99% 1-5% ligamento amarillo (60%) Fibras de colágeno: -Constituye alrededor del 25% de la masa de proteína total en los vertebrados, siendo, por tanto, la proteína más abundante del organismo.
-Es una proteína fibrilar alargada, que destaca por su especial composición en aminoácidos y por el particular ordenamiento de las moléculas que constituyen la unidad fibrosa básica.
-El componente principal de las fibras de colágeno es el denominado "tropocolageno", sintetizado en el interior de los fibroblastos, pero "ensamblado" en microfibrillas en el espacio extracelular.
-Tanto el tendón como el ligamento, así como el hueso, están formados por este tipo de moléculas.
Fibras de elastina: - Las fibras de elastina están formadas por grupos de fibrillas de una proteína (elastina) y se disponen de forma aleatoria en términos de orientación, pero unidas entre si.
-La elastina es una proteína rica en aminoácidos hidrófobos: la valina y la alina.
-También contiene dos aminoácidos poco corrientes: la desmosina y la isodesmosina.
-La disposición molecular entre estos dos tipos de aminoácidos permite que cuando las fibras de elastina se estiran, tiendan a disponerse en la dirección de las fuerzas que provocan el estiramiento.
-Las características de las proteínas de elastina permiten estiramientos próximos a 200% de la longitud de reposo.
-Además, las moléculas de elastina, experimentan resistencia al estiramiento, es decir, muestran tensión en relación al grado de estiramiento. Podríamos decir que tanto los tendones como los ligamentos son muy poco extensibles. Hay, sin embargo, una excepción: el ligamento amarillo (contiene un 70% de elastina).
Sustancia fundamental: -Esta es la parte no fibrilar de la matriz y consiste en un gel de consistencia viscosa formado por hidratos de carbono y proteínas, disueltos en un volumen relativamente elevado de aigua.
-La función de la sustancia fundamental es la de facilitar el intercambio de moléculas e intervenir en la mecánica.
Las macromoléculas que conforman la gran mayoría de la sustancia celular de los tendones y ligamentos pueden clasificarse en tres grupos: • Fibrillas formando colágeno • • Proteoglicanos Glucoproteinas de la matriz 2. ESTRUCTURA DEL TENDÓN Y LIGAMENTO -Tanto el tendón como el ligamento presentan una estructura jerarquizada similar.
-Las protofibrillas asocian entre sí formando microfibrillas. La disposición y orientación de las fibras de colágeno difiere según se trate de tendones o ligamentos, ajustándose a su función -Así mientras las fibras de colágeno que forman los tendones presentan un alineamiento completamente paralelo, longitudinal y en línea de tracción del mismo -Esta disposición lo hace apto para soportado elevadas tensiones.
-Ligamento: disposición menos paralela. Las fibras presentan una menor orientación estructural, más irregular, lo que permite soportar cargas en otras direcciones que no sean las longitudinales -La piel por ejemplo tiene una disposición al azar ya que recibe fuerzas y tensiones de muchos lugares -Fibroblastos se alinean entre los haces de colágeno y a lo largo del eje a la dirección del tendón o ligamento 3. VASCULARIZACIÓN DE LOS TENDONES Y LIGAMENTOS -Tienen una pobre vascularización y por eso afecta su proceso de reparación y su actividad metabólica -En los tendones la nutrición vascular lo reciben: • • Directamente de los vasos sanguíneos en el perimisio De la inserción periostica y/o de los tejidos que los envuelven, es decir, el paratendon y el mesotendón -1. Tendones vasculares: • Tendones envueltos por el paratendón (tendón de Aquiles)  los vasos sanguíneos entran por diferentes puntos sobre la periferia y se unen entre ellos mediante anastomosis de manera longitudinal al eje del tendón por un sistema de capilares -2. Tendones avasculares: • Envueltos por una vaina tendinosa sinovial o mesotendón  se nutren a través de sus vínculos (condensación vasos sanguíneos) y por difusión a través del líquido sinovial.
Estructuras que envuelven los ligamentos y tendones son de colágeno tipo III 4.UNIONES TENDINOSAS -El tendón se une por los dos lados al musculo (UTM) y al hueso (UOT) -UTM es una región altamente especializada que permite la transmisión de la tensión generada por las fibras musculares contráctiles a las fibras de colágeno -UOT es una región también especializada donde el tendón se insertan al hueso. En la UOT, el tendón viscoelastico transmite la fuerza a una estructura rígida como el hueso.
Esta unión se realiza a través de una zona de transición que histológicamente presenta 4 estados • Estrato 1: tendinoso Exsiste una estructura típicamente tendinosa, con tenocitos, colágeno y sustancia fundamental • Estrato 2: fibrocartilaginoso Los tenocitos cambian la forma alargada de sus núcleos a formas más redondas, pareciéndose a las células cartilaginosas (condrocitos) • Estrato 3: fibrocartilaginoso mineralizado Aparece la línea de marea (cimentant) o línea azul, el primer vestigio de sustancia osteoide. Aparece entre la estructura tendinosa y los condrocitos • Estrato 4: Óseo Está formado por una estructura típicamente ósea por acumulación progresiva de cristales de hidroxiopatita en el interior de las fibras de colágeno.
5. FUNCIONES MECANICAS Tendón  transmitir fuerzas de tracción del músculo para producir un movimiento.
Ligamento  estabilizar las articulaciones y evitar movimientos excesivos.
5. BIOMECANICA DEL TENDON Y LIGAMENTO Presentan un comportamiento no lineal y viscoelastico. Si no se tiene en cuenta el comportamiento viscoelastico (se deforma en función del tiempo), en una curva de tensión-deformación típica por ligamentos, se observa: 1. Región inicial: comportamiento no lineal, desaparece cuando se estira alrededor del 2% (debido a una configuración ondulada de fibras de colágeno) 2. Zona lineal: comportamiento lineal, las fibras se disponen de forma paralela 3. Región plástica: las fibras se dañan microscópicamente 4. Cuando se llega a la carga máxima: lesión macroscópica.
Esto se traduce en una serie de características mecánicas.
Inestabilidad: se considera que es poco o nada extensible -Su alargamiento fisiológico es de orden del 4% de su longitud -Del 4 a 8% sufre una deformidad plástica -A partir del 8% se rompe Resistencia: el colágeno confiere al tendón una fuerte resistencia -400 a 1800 veces superior a la fuerza que puede desarrollar la parte contráctil Viscoelasticidad: Esta característica indica la dependencia que presenta el material con el tiempo de aplicación de la carga. Característica especial de los tendones, que le permite absorber las oscilaciones en caso de elongación y acortamiento (como amortiguador). Esta viscoelasticidad se debe a un intercambio de agua en el interior de los tendones.
Existen dos tipos de comportamiento viscoelastico: • El de fluencia o “creep”: consiste en aplicar una carga al material de forma instantánea y dejarla aplicada durante todo el tiempo de ensayo. Se observa que la deformación del material aumenta de forma continua hasta llegar a una valor máxima determinada.
• Tensión/relajación: cuando un tendón o ligamento experimenta una deformación, se observa que la tensión que soporta disminuye con el tiempo.
Es decir, que la carga requerida para mantener un grado de tensión determinado disminuye con el tiempo.
7. FACTORES QUE AFECTAN A LAS PROIEDADES BIOMECÁNICAS DE LOS TENDONES Y LIGAMENTOS 7.1. Edad Desde la infancia a la edad adulta aumentan las propiedades mecánicas de ligamentos y tendones, pero a partir de cierta edad, van disminuyendo sus propiedades fundamentalmente las estructurales, entendiendo como tal: -Resistencia -Rigideza 7.2. Inmovilización y ejercicio Los ligamentos y los tendones representan la capacidad de adaptarse y remodelarse después de una lesión, y esta remodelación depende de los requerimientos mecánicos.
Se ha visto que el entrenamiento físico incrementa la fuerza tensil de los tendones y ligamentos de la interfase ligamento-hueso -No obstante, los cambios que se generan en ellos ocurren de forma más lenta que en las que ocurren en el hueso (por pobre irrigación), debido a que presentan una pobre suministración vascular.
-Después de una inmovilización total o parcial de una articulación, se necesita un periodo de tiempo perlongado (puede ser todo el año), porque los ligamentos recuperen su dureza y rigidez anterior.
-Cuando un ligamento se ve sometido a un ejercicio intenso se produce una hipertrofia: se ha comprobado un aumento de la resistencia y dureza de los ligamentos y una aumento del diámetro de los haces de las fibras de colágeno7-Juntamente con la reducción de las propiedades mecánicas, después de un periodo de inmovilización, también se producen cambios estructurales de los ligamentos y tendones.
-Ej  rodilla: durante la inmovilización se producen una reducción de diámetro del lig.
Cruzado anterior, esto implica una pérdida de fibras de colágeno y glicosaminoglicans 7.3. Respuesta a una lesión -Se ha podido observar que los tendones sometidos a una movilización pasiva inmediata después de su reparación, presentaban menores adherencias que otros que se inmovilizan, sin perder significativamente su resistencia a la tracción 7.4. Hemodiálisis -El 36% de las personas que reciben hemodiálisis se producen “fallo” tendinoso con ruptura del tendón a causa de insuficiencia renal crónica (IRC) -Personas que lo reciben por mucho tiempo se encuentra hiperlaxitud de tendones y ligamentos en el 74% 7.5. Injertos -Injertos derivados de diferentes individuos de la misma especie: Aloinjertos -Injertos derivados de la misma persona: autoinjertos -Los aloinjertos han mostrado perfiles de las fibrillas de colágeno que no se parecen a tendón normal o al L.C.A (ligamento cruzado anterior) normal ...

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