1. BBIIOOMMEECCAANNIICCAA DDEE MMIIEEMMBBRROO PPEELLVVIICCOO
HOSPITAL GENERAL LA VILLA.
DR. LUIS GOMEZ MENESES
RESIDENTE TRAUMATOLOGIA Y
ORTOPEDIA.

2. DDEEFFIINNIICCIIOONN..
 BIOMECANICA.
 Se considera una rama de la bioingeniería
y de la ingeniería biomédica que
comprende materias como la mecánica y la
física aplicada a los sistemas biológicos
para entender su funcionamiento y aplicarlo
en beneficio del mismo.

3. CONCEPTOS.
 CINÉTICA.
Rama de la mecánica que
estudia el movimiento de un
cuerpo bajo la acción de fuerzas
o en momentos específicos.
 CINEMÁTICA.
 Estudia el movimiento sin entrar
en el problema de las
interacciones. Es decir sin
estudiar las causas que lo
generan.

4. EELL AACCEETTAABBUULLOO..
 Es el componente cóncavo de
la cadera.
 La superficie articular esta
recubierto con cartílago articular
que se engrosa periféricamente.
 Está dispuesto oblicuamente
hacia delante, hacia afuera y
hacia abajo
 Aumenta su profundidad debido
a un reborde plano de
fibrocartílago llamado rodete.
 El rodete tiene terminaciones
nerviosas libres y receptores
sensoriales participantes en
mecanismo nociceptivo y
propioceptivo.

5.  Experimenta deformidad
elástica para hacerse
congruente con la cabeza
femoral.
 El patrón de carga del acetábulo
hace que se produzca contacto
en la periferia de la superficie
articular anterior, superior y
posterior.

6. LLAA CCAABBEEZZAA FFEEMMOORRAALL..
 Es el componente convexo de
la cadera.
 2/3 esfera.
 Cartílago articular es mas
grueso en superficie medial
central haciéndose fino hacia la
periferia.

7. DISTRIBUCION DE LAS CCAARRGGAASS ((EESSTTUUDDIIOO 11999955))..
 IN VITRO. (En cadáveres)
 Magnitud del peso influye en
patrón de carga.
 Carga pequeña. Periferia en la
superficie semilunar.
 Cargas grandes. En el centro
de la semiluna y en los cuernos
anterior y posterior.
 IN VIVO. (Prótesis
instrumentada de cabeza f.)
 Mostraron que la semiluna
anterior y medial trasmite la
mayoría de la carga durante la
actividad diaria.

8. EELL CCUUEELLLLOO FFEEMMOORRAALL..
 Ángulo cervicodiafisario.
 125 normal.
 Variar 90 a 135.
 La desviación de la diáfisis
femoral en ambos sentidos
altera las relaciones de fuerza
alrededor de las articulaciones
de la cadera y tiene un efecto
notable sobre los brazos de
palanca de la fuerza muscular y
la línea de gravedad.

9.  Angulo de anteversión.
 Se forma como una proyección
del eje longitudinal de la cabeza
femoral y el eje transverso de
los cóndilos.
 12.
 Anteversión mayor 12 g.
 Retroversión menor 12 g.
 Anteversión provoca que una
porción de la cabeza femoral no
este recubierta y cree una
tendencia hacia la rotación
interna de la cadera durante la
marcha para mantener la
cabeza femoral dentro del
acetábulo.
 Retroversión. Produce una
tendencia hacia la rotación
externa del miembro inferior
durante la marcha.

11.  Hueso esponjoso.
 Sistema de trabéculas.
 Las superficies epifisiarias están
en un ángulo recto con las
trabéculas del sistema medial.
 El sistema trabecular lateral
resiste la fuerza compresiva de
músculos.
 Mientras que la cortical medial
aumenta su grosor
progresivamente.

12. SISTEMA TRABECULAR
 En 1838 Ward describió el sistema trabecular de la cadera siguiendo
las líneas de estrés.
 PRIMARIOS
– ARCIFORME DE
GALLOIS Y
BOSQUETTE
– ABANICO DE
SUSTENTACION
 SECUNDARIOS
– FASCICULO
TROCANTEREO
– GRUPO DEL
TROCANTER MAYOR

13. BIOMECANICA
Hueso carga.
Mas 250 N/m2 para fractura.
Fuerzas de tensión.
Fuerzas de compresión.
Curvatura hacia anterior.

14.  Cambios en el envejecimiento.
 Producen reabsorción gradual
de las trabéculas.
 Disminución de la densidad
ósea.
 Predispone a fracturas en
ancianos.

15. CINEMÁTICA.
 Tiene lugar en los tres planos
 Sagital. Flexión extensión. (0 a
140) (0 a 15 )
 Frontal. Abducción aducción. (0
a 30) (0 a 25)
 Transverso. Rotación interna y
externa. (0 a 70 ) (0 a 90).
 Se necesitan para el desarrollo
de la vida diaria al menos
 120 grados de flexión.
 20 grados de abducción y
 20 grados de rotación externa.

17. ESTÁTICA.
 Durante bipedestación el centro
de gravedad pasa posterior a la
sínfisis del pubis.
 Cada extremidad pélvica carga
un tercio del peso corporal total
 En otras circunstancias cambia
dependiendo de la posición de
la columna vertebral, la posición
de la extremidad inferior, la
posición de la pelvis.

18.  Una fuerza de reacción articular
de aproximadamente tres veces
el peso corporal, actúa sobre la
articulación de la cadera
durante la posición de pie en
apoyo unipodal con la pelvis en
una posición neutra.

19.  El uso de un bastón o un
dispositivo ortopédico sobre la
extremidad inferior puede
alterar la magnitud de la fuerza
de reacción articular de la
cadera.
 Andar con un bastón sobre el
lado CONTRALATERAL de la
cadera afectada reduce la carga
sobre la articulación de la
cadera 2.2 veces el peso
corporal.
 42% reduce actividad muscular.

20. BIOMECANICA DE LA RODILLA.
 Es una estructura biarticular
constituida por la articulación
tibiofemoral y la femoro
-rotuliana.
 Brazo de palanca mas grande
del cuerpo.
 Cualquier impedimento del
rango de movimiento o del
movimiento de superficie
alterará el patrón de carga
normal y desencadenara una
patología.

21. CINEMÁTICA.
 En el plano sagital (de
extensión a flexión completa) va
de 0 a 140 º.
 En extensión la rotación esta
restringida por el choque de los
cóndilos femorales.
 90 º.
 flexión. Rotación externa 0 45 º.
Rotación interna 0 30 º.

22.  En el plano frontal (la abducción
y aducción) altera por flexión.
 Flexión de la rodilla 30 º. Solo
un mínimo de grados. ( 5º ).

23.  Cualquier limitación de la
movilidad de la rodilla se
traducirá en el incremento de
movimiento de otras
articulaciones para compensar.
 En cuanto a la marcha entre
mayor velocidad mayor
aumento de la flexión de la
rodilla.
lento 0 - 6 º
correr 18 – 30º

24.  Durante la flexión existe un
efecto de rotación interna y en
la extensión se producirá un
movimiento de rotación externa.
 Cóndilo medial 1.7 cm.

25.  Desde la flexión completa a la
extensión completa la rótula se
desliza 7 cm.
 El área de contacto
 Faceta articular lateral
0.5 a 2.5 cm. 2
 Faceta articular medial
0.5 a 2 cm2.

26. ESTATICA.
 Durante su fase estática se
tiene que estudiar tres
fuerzas coplanares que
actúan sobre la pierna.
 Fuerza de reacción del suelo
(W).
 Fuerza del tendón rotuliano
(P).
 Fuerza de reacción articular.

27. DINÁMICA
 ACELERACION.
 INERCIA DE LA MASA.
 Se utiliza para investigar las
magnitudes de las fuerzas de
reacción articular, fuerzas
musculares y ligamentarias de
la art. Tibiofemoral durante la
marcha.

28.  En sujetos sanos las fuerzas de
reacción articular se mantienen
por los meniscos y cartílago
articular.
 Se incrementan hasta tres
veces mas si no cuentan con
meniscos.
 70 % carga meniscos.
 7.17
 Conclusión. Los meniscos no
solo protegen el cartílago
articular y hueso subcondral,
también contribuyen a la
estabilidad de la articulación.
 Distribuyen la carga.

29.  ESTABILIDAD ARTICULAR.
configuración ósea, los
meniscos, los ligamentos, la
cápsula y los músculos que
rodean la rodilla.
 LCA es el limitador
predominante para el
desplazamiento anterior de la
tibia.

30. LCA LCP Y COLATERALES.
 75 hasta 90% de la fuerza
anterior en extensión.
 LCP asume 80 al l00% fuerza
de traslación posterior.
 Ligamento colateral lateral
 55% cargas mientras
 Ligamento colateral medial
 50% cargas aplicadas.

31. RÓTULA.
 FUNCIONES BIOMECÁNICAS.
 Alarga el brazo de palanca
depende flexión 45º= 30%.
 Permite una distribución mas
amplia de la solicitación
compresiva del fémur al
aumentar el área de contacto
entre el tendón rotuliano y el
fémur.

32.  Durante la flexión rodilla
hasta 90º la fuerza de
reacción articular alcanza
2.5 a 3 veces el peso
corporal.
 Durante el ascenso y
descenso de un escalón en
el punto de flexión de 60º el
valor de reacción articular
alcanzó 3.3 veces el peso
del cuerpo.

33. PIE Y TOBILLO.
 8ª. Semana de desarrollo
embrionario.
 Yema de la extremidad.
 Crecimiento lineal 8 – 10 mm.
por año.
 12 y 18 meses mitad del total.

34. BIOMECANICA DE PIE Y TOBILLO.
 FUNCIONES.
 Plataforma de soporte
estructural
 Soporta cargas repetitivas
de múltiplos del peso
corporal.
 Capaz de ajustarse a
diferentes superficies del
suelo.
 Variar las velocidades de la
locomoción.

35. CINEMÁTICA DEL PIE.
 Tiene lugar en tres planos
 Sagital (flexión – extensión). 0
-20º. 0 -45º.
 Transverso (abducción -
aducción). 0 -10º. 0 – 20º.
 Coronal (inversión – eversión).
 Pronación y supinación tienen
lugar en articulación
subastragalina.

36.  Pronación.
 Eversión, extensión y
abducción.
 Supinación.
 Inversión, flexión y aducción.

37. CINEMATICA.
 Ciclo de la marcha comprende
dos fases
 Fase portante. 62%
Contacto con el talón.
Pie plano.
Elevación del talón.
Despegue.
Despegue de los dedos.
 Fase oscilante. 38%.
Aceleración.
Elevación de los dedos.
Desaceleración.
 9.6

38. MARCHA.
 Durante la marcha toda la
extremidad pélvica rota
internamente en el primer 15%
de la fase portante.
 El pie supina 1º por cada 0.2 a
0.4 º de rotación externa tibial.

39.  Al final de la fase portante se
produce rotación externa por
algunos mecanismo como la
oblicuidad del corte
metatarsiano. 50 y 70º.
 Oscilación de la pierna
contralateral que provoca la
rotación externa de la pierna
apoyada.

40.  Ejes de la articulación
subastragalina.
 42º respecto a la superficie
plantar.
 16º grados respecto a la
línea media del pie.
 Durante la marcha el
movimiento funcional
subastragalino 10 - 15 º.

41. ARTICULACIÓN DE CHOPART.
 Articulación de Chopart
 Dos ejes de movimiento.
 Inversión y eversión a lo
largo del eje longitudinal.
 Flexión y extensión en el eje
oblicuo.
 Los movimientos de la
articulación subastragalina y
de Chopart se
interrelacionan para producir
flexibilidad y rigidez del pie.

42.  Articulación de Lisfranc.
 1 mtt. Cuña media 3.5º flexión y
1.5 extensión.
 4 y 5 mtt. Cuboides l0º flexión y
extensión y 11 rotación interna y
externa.
 Una teoría afirma que la
hipermovilidad del 1mtt- 1 cuña
puede llevar al hallux valgus.
 30º - 90º 50 a 70 marcha.

43. PARTES BLANDAS.
 Control muscular del pie.
 Flexores plantares
 Sóleo 29.9%
 Gastrocnemio 19.2
 Flexores dorsales
 Tibial anterior 5.6%
 Inversores
 Tibial posterior 6.4%
 Eversores.
 Peroneo lateral largo. 5.5%

44.  FUNCION DE LOS
SESAMOIDEOS.
 Semejante a la rótula
incrementan la distancia del
brazo de palanca.
 Permite que se genera mas
fuerza en la flexión de la
articulación mtt-falángica.
 Actúan transfiriendo cargas
desde el suelo a la cabeza del 1
mtt.

45.  DISTRIBUCION
PROMEDIO
REGIONAL DEL PESO
EXPRESADO EN
PORCENTAJE DE LA
CARGA.
 60% Retropié.
 8% mediopié.
 28% antepié.

46. FUNCIÓN DE LOS TEJIDOS BLANDOS.
 Tracción, amortiguación y
protección.
 La piel de la región plantar se
inserta firmemente. Esencial
para que se produzca tracción
al suelo.
 Paquete adiposo plantar
diseñada para absorber
impactos.
 23cm2.
 Presión talón 3.3kg/cm2
 6 Kg./cm2 en carrera.

47. BIOMECÁNICA DEL TALÓN.
 Consiste en columnas rellenas
de grasa con disposición
vertical, en forma de coma o de
U.
 Los tabiques están reforzados
internamente con fibras
elásticas diagonales y
transversas para producir un
efecto de espiral.

48. Efectos del calzado sobre la biomecánica del pie y el tobillo.
 PRIMERO ESTETICA –
FUNCION.
 88% síntomas calzado
incomodo.
 EFECTO TACÓN.
 1.9 cm. Aumenta presión sobre
el antepié hasta 22%
 5 cm. Aumenta 57%.
 8.3 cm. Aumenta 76%.

49. BIBLIOGRAFÍA.
 Biomecánica básica del sistema músculo esquelético. Margareta
Nordin PT. Dr. Sci. Víctor H. Frankel, MD, PhD, KNO. Capítulos 7, 8
y 9.
 Fisiología articular. Kapandji. Miembro Inferior. Tomo II.