Hamill. Biomecánica_5ed

Capítulo 2 Consideraciones esqueléticas para el movimiento 39

presencia de osteoporosis en esta población. Se especula que las fracturas por tensión en el cuello femoral de las corredoras pueden estar relacionadas con una pérdida notable de densidad mineral ósea causada por osteoporosis (11). Las atletas de élite en varios deportes han presentado pérdida ósea, por lo general asociada con episodios de entrenamiento pesado y relacionados con irregularidad menstrual. Algunas de estas atletas han per- dido tanta masa ósea que sus características esqueléticas se ase- mejan a las de las mujeres de edad avanzada.

200

150

100 Estrés (MN/m 2 )

C o m p r

D i s t

e s i ó n

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HUESO

e n s i ó n

Las propiedades mecánicas del hueso son tan complejas y varia- das como su composición. La medición de la fortaleza, la rigidez y la energía del hueso depende tanto de la composición mate- rial como de las propiedades estructurales del mismo. Adicio- nalmente, las propiedades mecánicas también varían con la edad y el género, así como con la localización del hueso, como el húmero versus la tibia. Puede haber variación adicional como resultado de factores como la orientación de la carga aplicada sobre el hueso, la tasa de aplicación de carga y el tipo de carga. El hueso debe ser capaz de soportar una gran variedad de fuerzas aplicadas en forma simultánea. En una posición estática, el hueso resiste la fuerza de gravedad, soporta el peso del cuerpo y absorbe la actividad muscular producida para mantener la pos- tura estática. En un modo dinámico, como correr, las fuerzas se magnifican varias veces y se vuelven multidireccionales. Fortaleza y rigidez del hueso El comportamiento de cualquier material bajo condiciones de carga está determinado por su fortaleza y rigidez. Cuando se aplica una fuerza externa sobre un hueso o cualquier otro mate- rial, ocurre una reacción interna. La fortaleza puede ser eva- luada al examinar la relación entre la carga impuesta (fuerza externa) y la cantidad de deformación (reacción interna) que se produce en el material. Como se mencionó anteriormente, el hueso debe ser rígido pero flexible, y fuerte pero ligero. La fortaleza es necesaria para soportar la carga, y la ligereza es necesaria para permitir el movi- miento. La fortaleza en los huesos que soportan peso radica en su capacidad para resistir el doblamiento al ser rígidos. Se requiere flexibilidad para absorber las fuerzas de alto impacto, y las propiedades elásticas del hueso le permiten absorber la energía al cambiar su forma sin presentar falla y posteriormente regresar a su longitud original. Si la energía aplicada sobrepasa la zona de deformación elástica, se produce deformación plás- tica a expensas de microlesión al hueso. Si tanto la zona elástica como la zona plástica son sobrepasadas, la energía aplicada se libera en forma de una fractura. FORTALEZA La fortaleza del hueso o de cualquier material se define por el punto de falla o la carga sostenida antes de la falla. La capaci- dad general del hueso para soportar una carga depende de tener suficiente masa ósea con propiedades adecuadas del material y una configuración de fibras que resista las posibilidades de carga en diferentes direcciones (44). La falla del hueso depende del tipo de carga impuesta (fig. 2-18); de hecho, no hay un valor

C i

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50

z a l l a

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0

estandarizado de fortaleza para el hueso, debido a que la medi- ción es tan dependiente del tipo de hueso y el sitio en el que se evalúa. La falla del hueso involucra ya sea un único evento traumático o la acumulación de microfracturas. Así, tanto los comportamientos de fractura como de fatiga del hueso son importantes. La fortaleza del hueso es proporcionada por la mineralización de su tejido: entre mayor sea el contenido mine- ral, más rígido y fuerte es el material. Sin embargo, si el hueso se mineraliza demasiado se vuelve frágil y no puede deformarse durante el impacto de la carga. La fortaleza se mide en térmi- nos de almacenamiento de energía o del área bajo una curva de tensión-deformación. La fortaleza de compresión del hueso cortical es mayor que la del concreto, la madera o el vidrio. La fortaleza del hueso cortical en la parte media de un hueso largo es demostrada por su capacidad para tolerar grandes impactos de carga y resistir el doblamiento. La fortaleza del hueso esponjoso es menor que la del hueso cortical, pero el hueso esponjoso puede deformarse 200 veces más antes de la falla. Figura 2-18. Tensión final para muestras de hueso cortical adulto. (Adaptada con autorización de Nordin, M., Frankel, V. H. (Eds.) [1989]. Basic Biomechanics of the Musculoskeletal System , 2nd ed. Philadelphia, PA: Lea & Febiger.).

¿Qué hace al esqueleto más fuerte y menos frágil? SAMPLE 1. Un incremento en la masa ósea. 2. La distribución efectiva de la masa ósea de modo que haya más hueso presente donde la demanda mecánica es mayor. 3. Propiedades minerales mejoradas del material óseo.