BIOMECANICA DE LA RODILLA

Biomecanica de la rodilla

Karen Torres Cedeño

biomecanica

Ciencias ortopédicas

Cinemática de rodilla

Cinética de rodilla

Se aplican determinadas fuerzas y momentos en su superficie, provocan sobre él un movimiento y deformación

Estudio de las relaciones entre las posiciones, velocidades y aceleraciones de los cuerpos rígidos

Importancia radica en el desarrollo y diseño tanto de reemplazos articulares como de medios de fijación de osteosíntesis.

Modelos de 6 grados de libertad

Articulación femoropatellar

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Importante para la estabilidad de la rodilla, sobre todo en la extensión. La rótula provoca un aumento en el momento de transmisión de fuerzas de la rodilla.

• La articulación de 6 grados de libertad

• El sistema helicoidal

• Sistemas de las “dos ruedas”

cinematica femoropatelar

cinetica femoropatelar

1. Modelos Uniplanares o Sagitales

• Fuerzas de lateralización en el plano frontal

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2. Modelo triplanar

3. Modelo de los centros instantáneos de rotación

• Fuerzas de compresión en el plano sagital

4. Modelo de las áreas de contacto

• Fuerzas en el plano horizontal

5. Modelos basados en el surco intercondilar

6. Modelo de 6 grados de libertad

Presencia de un deslizamiento rotuliano sobre la tróclea

Movimiento relativo en términos de des- plazamientos sucesivos. La motricidad se crea por el desplazamiento de un cuerpo de una posición a otra como una rotación y una traslación a través de un eje helicoidal o en forma de tornillo. Estudios en la medida del movimiento de rodilla y su biomecánica:

• Métodos radiográficos:

1. Radiografía biplanar: basada en la medida de la posición de la rodilla en marcadores radiográficos en Rx realizadas en planos no paralelos.
2. Basados en stereofotogametría roentgenográfica.

• Métodos videográficos:

1. Luoroscopia y la cinerradiografía.
2. Métodos ultrasonográficos.
3. Métodos robóticos.
4. Métodos electromagnéticos

• Métodos eléctricos:

1. Goniómetros triaxiales
2. Sistema ISL (Instrumented Spatial Linkage) basado en el uso de potenciómetros unidos a barras fijas.

Modelos

3. Mecanismo de unión cruzada de cuatro barras: establece dos eslabones óseos y dos eslabones ligamentosos.4. Modelo de “ball-and-socket”: El eje condilar posterior, eje condilar distal y eje longitudinal de rotación controlado por los ligamentos 5. Los modelos esféricos con 2 grados de libertad: miembro como una barra para el análisis del movimiento y sobre dos ejes alrededor del centro articular

Determina las áreas de contacto femoropatelares por los siguientes factores: La geometría de las superficies articulares, la cinemática de las mismas, las cargas aplicadas, y el comportamiento viscoelástico de los materiales sometidos. La rótula no contacta por completo con el fémur nunca. De 0 a 90 grados el contacto articular se realiza con el polo inferior de la rótula. A partir de 90 grados el tendón cuadricipital inicia su contacto con la tróclea femoral En 135 grados de flexión la rótula abandona las facetas articulares y se desplaza hacia los cóndilos femorales.

Fuerzas

• Desviaciones varizantes: Distancia existente entre el eje de gravedad del miem- bro inferior y el centro de la rodilla.
• Compresión frontal: Resultante (R) de dos fuerzas; el peso corporal y la acción muscular.
• Cizallamiento articular: Fuerza que se produce a través del apoyo de los cóndilos femorales sobre los platillos tibiales.
• Cizallamiento frontal: Carga de los cóndilos femorales por la morfología diafisaria del mismo fémur.
• Cizallamiento sagital: Son los movimientos descritos de rodamiento y deslizamiento

Utilizan el cálculo vectorial para determinar diversos métodos de movimiento de la rótula:

• Rótula como polea
• Rótula como leva

Medición de distintos ángulos y desplazamientos

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• 3 planos del espacio. En la extensión completa la carga rotuliana es nula y aumenta progresivamente con la flexión.
• El tendón rotuliano presenta una inclinación hacia delante con respecto al eje tibial. Disminuye con la flexión y a 75 grados se hace posterior.
• El tendón del cuadriceps con respecto al eje femoral disminuye ligeramente de 0 a 65 grados.

El movimiento consiste en la traslación y rotación de dos cuerpos uno en relación del otro, o la traslación de puntos específicos de dos miembros uno en relación del otro. Desplazamientos rotacionales: 1. Flexo-extensión 2. Aducción-abducción 3. Rotación interna-externa Desplazamientos por traslaciones: 1. Medio-lateral 2. Antero-posterior 3. Compresión-distracción

• Traslación (“shift”): Movimiento medial o lateral del centro de la rótula sobre un eje medio-lateral sobre el fémur.
• Inclinación (“tilt”): Es la posición angular de la patela sobre su propio eje longitudinal.
• Rotación: Es la posición angular de la rótula sobre un eje paralelo a su propio eje antero-posterior
• Flexión: Es la posición angular de la rótula sobre un eje medio-lateral sobre el fémur.

Determina las áreas de contacto femoropatelares por los siguientes factores: La geometría de las superficies articulares, la cinemática de las mismas, las cargas aplicadas y el comportamiento viscoelástico de los materiales so- metidos

• La rótula no contacta por completo con el fémur nunca. De 0 a 90 grados el contacto articular se realiza con el polo inferior de la rótula
• A partir de 90o el tendón cuadricipital inicia su contacto con la tróclea femoral
• En 135 grados de flexión la rótula abandona las facetas articulares y se desplaza hacia los cóndilos femorales

Modelos

1. Modelo de bisagra: rotación sobre un eje único situado entre el miembro fijo (flexión de rodilla)
2. Modelo planar o del centroide: dos cuerpos en movimiento relativo presentan un punto que no se mueve y que actúa como centro de rotación. El modelo permite los movimientos de rodamiento o rotación A-P y de deslizamiento o traslación A-P

Propiedades biomecánicas

• Aumento del brazo de palanca efectivo del cuadriceps.
• Estabilidad funcional bajo carga de la rodilla
• Permite la transmisión,
• Proporciona protección ósea a la tróclea y cóndilos femorales en flexión.
• Buena estética de la rodilla en flexión.

Durante la flexo-extensión se producen movimientos en el condilo medial y lateral, en conjunto hay una rotación femoral externa de 20 grados, de los cuales 5 grados ocurren en los 5 primeros grados de flexión conocido como “final de rotación”. Entre 5–60 grados el fémur permanece alineado al eje longitudinal del pie y entre 60–110 grados se produce de nuevo la rotación de 15 grados ahora correspondiéndose con 13 mm.

Presenta el eje de flexo-extensión como un eje variante dependiendo de la flexo-extensión. La variación se produce en el momento en que según la superficie condilar podemos encontrar respecto a un plano de contacto, dos centros de rotación con radio distinto, por cóndilo. Si unimos las dos circunferencias a dos ejes, tenemos ahora un sistema conformado por “dos ruedas” y “dos barras”