Fundamentos da Biomecânica e do Movimento Humano

Biomecânica

A biomecânica consiste no uso dos princípios da mecânica clássica ou newtoniana aplicados aos sistemas biológicos.

Cinética

É a área de estudo que analisa as forças que agem sobre um sistema, como o corpo humano ou um objeto.

Estática

É a área que examina os sistemas que não estão se movendo ou que estão se movendo em velocidade constante, sendo considerados em equilíbrio.

Forças que Atuam sobre o Corpo Humano

• Gravidade
• Muscular
• Resistências aplicadas externamente
• Atrito

Consequências:

• Compressão articular
• Tração articular
• Pressão sobre os tecidos corpóreos

“Nossa atuação terapêutica deve, sempre, levar em consideração os efeitos mecânicos das forças aplicadas aos segmentos corpóreos do paciente”

• Grau e estágio de lesão do segmento
• Condições gerais do paciente
• Objetivos do tratamento, entre outros...

Conceito de Torque

Ou momento de uma força, é o produto desta força pela distância perpendicular de sua linha de ação ao eixo de movimento.

Implicações Clínicas:

• Transferências de pacientes
• Avaliação de força muscular
• Prescrição e aplicação de exercícios com resistência manual
• Avaliação de mecanismos de lesão

Alavancas

São simples peças rígidas, tais como barras, hastes ou travessões, capazes de girar ao redor de um ponto ou eixo, denominado fulcro ou ponto de apoio.

Trata-se de um dispositivo que se compõe de uma barra rígida sob a influência de forças que tendem a girá-la sobre seu eixo.

Componentes:

• Eixo
• Peso ou resistência
• Força

Alavanca de 1ª Classe (Inter-fixa)

Alavanca de 2ª Classe (Inter-resistente)

Alavanca de 3ª Classe (Inter-potente)

Conceitos Cinemáticos para Análise do Movimento

Formas de Movimento

• Movimento Geral: Combinação complexa dos componentes dos movimentos linear e angular.
• Movimento Linear: Todas as partes do sistema movimentando-se na mesma direção e com a mesma velocidade. Também denominado de movimento de translação. Pode ser retilíneo ou curvilíneo.
• Movimento Angular: É a rotação ao redor de uma linha central imaginária conhecida como eixo de rotação. Quase todos os movimentos humanos voluntários envolvem a rotação de um segmento corporal ao redor de um eixo imaginário de rotação que passa através do centro da articulação à qual o segmento está ligado.

Terminologia Padronizada de Referência

Posição Anatômica de Referência

Posição ereta vertical com os pés separados ligeiramente e os braços relaxados ao lado do corpo, com as palmas das mãos voltadas para frente.

Termos Direcionais

• Superior - Inferior
• Anterior - Posterior
• Medial - Lateral
• Proximal - Distal
• Superficial - Profundo

Planos Anatômicos de Referência

• Plano Sagital (ântero-posterior): Divide o corpo verticalmente em metades direita e esquerda.
• Plano Frontal (coronal): Divide o corpo verticalmente em metades anterior e posterior.
• Plano Transversal (horizontal): Divide o corpo em metades superior e inferior.

Eixos Anatômicos de Referência

Os eixos SEMPRE são perpendiculares aos planos:

• Eixo Médio-lateral (látero-lateral): Perpendicular ao plano sagital.
• Eixo Ântero-posterior: Perpendicular ao plano frontal.
• Eixo Longitudinal (vertical): Perpendicular ao plano transversal.

Terminologia do Movimento Articular

• Movimentos no Plano Sagital: Flexão, extensão, hiperextensão, dorsiflexão e flexão plantar.
• Movimentos no Plano Frontal: Adução e abdução, lateralização do tronco, elevação e depressão da cintura escapular, desvio radial e ulnar, eversão e inversão.
• Movimentos no Plano Transversal: Rotação esquerda e direita, rotação medial (interna) ou lateral (externa), supinação e pronação, adução e abdução horizontal.

Conceitos Cinéticos para a Análise do Movimento

• Inércia: Resistência à ação, à mudança ou à aceleração.
• Massa: Quantidade de matéria que compõe um corpo.
• Força: Um impulso ou uma tração agindo sobre um corpo.
• Diagrama de Corpo Livre: Esboço do sistema analisado e das representações vetoriais das forças atuantes.
• Força Efetiva: Resultante da composição de duas ou mais forças.
• Centro de Gravidade (Centro de Massa): Ponto ao redor do qual o peso e a massa de um corpo estão equilibrados igualmente, independentemente da posição do corpo.
• Peso: Força de atração que a Terra exerce sobre um corpo.
• Pressão: É a força distribuída por determinada área.
• Volume: É a quantidade de espaço que um corpo ocupa.
• Densidade: É definida como a massa por unidade de volume.
• Torque (Momento de Força): É o efeito rotatório de uma força.
• Força Compressiva: Pode ser interpretada como força de esmagamento.
• Força de Tensão: É uma força de tração que cria tensão no objeto sobre o qual é aplicada.
• Força de Cisalhamento (Deslizamento): Força dirigida paralelamente a uma superfície.
• Estresse Mecânico: Distribuição de força dentro de um corpo (Ex.: vértebras lombares).
• Cargas de Inclinação: Carga assimétrica que produz tensão em um dos lados do eixo longitudinal e compressão do outro lado.
• Forças de Torção: Carga que produz rotação de um corpo ao redor de seu eixo longitudinal.

Efeito das Cargas

• Deformação: Mudança no formato.
• Ponto de Cessão (Limite Elástico): Ponto sobre a curva carga-deformaçâo além do qual a deformação é permanente.
• Falência (Falha): Perda da continuidade mecânica.
• Carga Repetitiva: Aplicação repetida de uma carga subaguda de magnitude relativamente baixa.
• Carga Aguda: Aplicação de uma única força de magnitude suficiente para causar lesão de um tecido biológico.

Características Biomecânicas do Tecido Ósseo

As placas de crescimento derivam do centro primário de ossificação da cartilagem fetal. Os centros primários crescem e se expandem de modo centrífugo e multidirecional até serem confinados nas placas das faces terminais do osso. O tecido é composto de componentes cartilaginosos, ósseos e fibrosos, cada um com seu próprio suprimento sanguíneo e metabolismo local.

Estrutura Esquelética

A estrutura determina a função. Estresses funcionais e adaptações secundárias (fisiológicas ou patológicas) podem ocorrer por:

• Overuse (uso excessivo)
• Desuso
• Mau alinhamento
• Forças deformantes

Diferentes Tipos de Ossos e suas Funções

Ossos Longos (Ex.: fêmur)

Mais compridos do que largos. Compostos por diáfise (osso compacto), osso esponjoso (medular), metáfise e epífise. Oferecem suporte ao corpo e atuam como alavancas para locomoção. O comprimento ósseo é geralmente formado por forças compressivas, enquanto as inserções musculares são formadas por forças tensivas.

Ossos Curtos (Ex.: carpo e tarso)

Formados por osso esponjoso recoberto por uma fina camada de osso cortical. Respondem pela absorção de choques e transmissão de forças.

Ossos Chatos (Ex.: costelas, ílio, esterno, escápula)

Compostos por duas camadas de osso compacto com osso esponjoso e medula interpostos. Função básica: proteção e oferta de amplas superfícies para inserção muscular.

Ossos Irregulares (Ex.: crânio, pelve, vértebras)

Possuem função e formato específicos. Consistem em osso esponjoso e fina camada de osso compacto. Funções: sustentação de peso, distribuição de cargas, proteção (medula espinal) e inserção muscular.

Ossos Sesamoides (Ex.: patela)

É um osso curto penetrado por tendão e/ou cápsula articular. A patela encontra-se “mergulhada” no tendão do quadríceps. Conferem vantagem mecânica ao alterarem o ângulo de inserção do músculo.