Hamill. Biomecánica_5ed

42 Sección I PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO HUMANO críticos de fortaleza del material y la historia de carga sobre el hueso. Los factores externos relacionados con una fractura incluyen la magnitud, dirección y duración de la fuerza aunada a la tasa a la cual se aplica la carga sobre el hueso. La capacidad de un hueso de resistir la fractura se relaciona con su capacidad de absorber energía. La capacidad de un hueso de resistir la deformación varía a lo largo de su longitud, debido a la dife- rente composición de hueso cortical y esponjoso (42). El hueso esponjoso, dependiendo de su arquitectura, puede deformarse más y absorber una cantidad mayor de energía en compara- ción con el hueso cortical (42). Estos límites están principal- mente influenciados por la carga sobre el hueso. La carga sobre el hueso puede aumentar o disminuir por la actividad física y el acondicionamiento, la inmovilización y la madurez esquelética del individuo. La tasa de carga también es importante debido a que la respuesta y la tolerancia del hueso son sensibles a la tasa. A tasas altas de carga, cuando el tejido óseo no puede defor- marse lo suficientemente rápido, puede presentarse una lesión. Los cinco tipos de fuerzas que aplican cargas sobre el hueso son la compresión, la tensión, el cizallamiento, el doblamiento y la torsión. Estas fuerzas se resumen en la tabla 2-1 y se ilustran en la figura 2-23. FUERZAS DE COMPRESIÓN Las fuerzas compresivas son necesarias para el desarrollo y creci- miento del hueso. Los huesos específicos necesitan estar mejor adaptados para manejar fuerzas compresivas. Por ejemplo, el fémur soporta una gran proporción del peso corporal y necesita ser rígido para evitar la compresión al tener carga. Las cargas que actúan sobre el fémur se han medido en el rango de 1.8 a 2.7 veces el peso corporal al pararse sobre una pierna, y de hasta 1.5 el peso corporal en una elevación de pierna en la cama (1). Si se aplica una fuerza compresiva grande y si la carga sobre- pasa los límites de tensión de la estructura, ocurrirá una fractura por compresión. Hay numerosos sitios en el cuerpo que son susceptibles de presentar fracturas por compresión. Las fuer- zas compresivas son causales del dolor rotuliano y el ablanda- miento y la destrucción del cartílago por debajo de la rótula.

Mientras la articulación de la rodilla se mueve a lo largo de su rango de movimiento, la rótula se mueve hacia arriba y hacia abajo en la escotadura femoral. La carga entre la rótula y el fémur aumenta y disminuye hasta un punto en el que la fuerza compresiva femororrotuliana es mayor a aproximadamente 50° de flexión, y es menor en la extensión completa o la hiperexten- sión de la articulación de la rodilla. La gran fuerza compresiva en la flexión, principalmente sobre la superficie femororrotulia- na lateral, es la fuente del proceso destructivo que rompe el car- tílago y la superficie subyacente de la rótula (17). E Figura 2-23. El sistema esquelético está sujeto a una variedad de car- gas que alteran la tensión sobre el hueso. El cuadro en el fémur indica el estado original del tejido óseo. El área coloreada ilustra el efecto de la fuerza aplicada al hueso. (A) La fuerza compresiva causa acor- tamiento y ensanchamiento. (B) La fuerza de tensión causa estrecha- miento y alargamiento. (C y D) Las fuerzas de cizallamiento y torsión crean distorsión angular. (E) La fuerza de doblamiento incluye todos los cambios observados en la compresión, tensión y cizallamiento. A Compresión Tensión B Cizallamiento Torsión Doblamiento C D

Tabla 2-1 Diferentes tipos de cargas que actúan sobre el hueso CARGA TIPO DE FUERZA FUENTE SAMPLE TENSIÓN/DEFORMACIÓN Compresión Presiona los extremos de los hue- sos para causar ensanchamiento y acortamiento Músculos, soporte de peso, gra- vedad o fuerzas externas Tensión máxima en el plano perpendicular a la carga aplicada Tensión Jala o estira al hueso para causar alargamiento y estrechamiento Por lo general el tirón del tendón de un músculo que se contrae Aplicación de una fuerza com- presiva o de tensión o una fuerza externa Tensión máxima en el plano perpendicular a la carga aplicada Tensión máxima en el plano paralelo a la carga aplicada Cizallamiento Fuerza aplicada en forma paralela a la superficie, que causa defor- mación interna en una dirección angular Doblamiento Fuerza aplicada al hueso sin un apoyo directo de la estructura

Soportar peso o múltiples fuer- zas aplicadas en diferentes pun- tos del hueso Fuerza aplicada con un extremo del hueso fijo

Fuerzas de tensión máximas sobre la superficie convexa del miembro doblado y fuerzas de com- presión máximas sobre el lado cóncavo Tensión de cizallamiento máximo tanto en los ejes perpendicular como paralelo del hueso, con fuerzas de tensión y compresión también pre- sentes en un ángulo a través de la superficie

Torsión

Fuerza giratoria