Università di Genova. Facoltà di Medicina e Chirurgia Corso di Laurea in Fisioterapia. Immagini relative al corso di Biomeccanica

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1 Università di Genova. Facoltà di Medicina e Chirurgia Corso di Laurea in Fisioterapia Immagini relative al corso di Biomeccanica

2 La biomeccanica: introduzione Perché Studiare la biomeccanica? Traumatologia: - Incidenti stradali - Lesioni dello sportivo

3 Il movimento Lo spostamento può avvenire in due differenti modi: Traslazione: quando ogni punto del corpo considerato si sposta lungo linee parallele. Rotazione: quando i punti del corpo considerato descrivono cerchi concentrici intorno ad un asse.

4 Il movimento Lo spostamento può avvenire in due differenti modi: Traslazione: quando ogni punto del corpo considerato si sposta lungo linee parallele. Rotazione: quando i punti del corpo considerato descrivono cerchi concentrici intorno ad un asse.

5 Descrizione del Movimento Osteocinematica Rotazioni e Traslazioni Assi e piani (S. Cartesiano) Flessione, Estensione, Abduzione, Adduzione, Rotazione

6 Descrizione del Movimento Artrocinematica Rotazioni e Traslazioni Le superfici articolari dell articolazione Roll, slide e spin Convenzione del concavo e convesso (Mc Connail 1959, Kaltenborn 1989)

7 y (4,10) x x (7,6.5) x (4.5,2) x

8 Osteocinematica: la colonna

9 Descrizione del Movimento: artrocinematica Superfici articolari

10 Descrizione del Movimento: artrocinematica Superfici articolari

11 Descrizione del Movimento: artrocinematica Superfici articolari Possono essere immaginate come superfici ovoidali o a sella. I gradi di curvatura variano di molto tra le stesse articolazioni di differenti soggetti Non esistono articolazioni con superfici realmente piane.

12 Descrizione del Movimento: artrocinematica La convenzione concavo-convesso Quando una superficie concava si muove su di una superficie convessa si verifica un movimento di roll e slide nella stessa direzione Quando una superficie convessa si muove su di una superficie concava si verifica un movimento di roll e slide in direzioni opposte.

13 Descrizione del Movimento: artrocinematica Roll, Slide e Spin Roll: si verifica quando i punti sulla superficie di un capo osseo entrano in contatto con i punti della superficie dell altro capo osseo nello stesso intervallo. Slide: si verifica quando solo un punto della superficie del capo osseo in movimento entra in contatto con vari punti della superficie opposta. *Linea passante per il capo Spin: movimento osseo in movimento, rotatorio attorno orientata ad un asse meccanico*. perpendicolarmente al centro della superficie articolare del capo osseo immobile

14 Descrizione del Movimento: artrocinematica Swing e glide Swing (pendolo): si verifica quando alcuni punti sulla superficie di un capo osseo prendono contatto con alcuni punti della superficie dell altro capo osseo ed altri lo perdono. Glide: si verifica quando i punti della superficie del capo osseo in movimento entrano in contatto successivo con vari punti della superficie opposta.

15 Descrizione del Movimento: artrocinematica Roll e Slide Nei movimenti fisiologici questi movimenti sono accoppiati. I movimenti puri di slide provocano un impingement I movimenti puri di roll provocano la dislocazione

16 Descrizione del Movimento: artrocinematica Centro di rotazione istantaneo. Durante il movimento articolare il centro di rotazione cambia istante per istante.

17 La cartilagine articolare caratteristiche: Spessore variabile 1.5mm 5mm Colore bianco lucido giallo opaco Non contiene vasi Non è innervata

18 La cartilagine articolare Struttura e composizione Cellule condrociti acqua (75%) Matrice extracellulare le fibre collagene proteoglicani

19 La cartilagine articolare Disposizione nell ambito della cartilagine articolare del collagene (A), dei proteoglicani (B) e dei condrociti (C).

20 La cartilagine articolare

21 La cartilagine articolare Il collagene

22 La cartilagine articolare Il collagene Il diametro ed orientamento delle fibre nelle cartilagini articolari cambia con la distanza della superficie articolare. Zona superficiale: il diametro è circa 300nm. Organizzazione a fogli paralleli alla superfice articolare, costituisce 10-20% del volume della matrice. Zona transizionale: il diametro varia tra 30 e 60nm, questa zona costituisce il 40-60% del volume della matrice e le fibre sono disposte in modo casuale. Zona profonda: 30%del volume della matrice e le fibre sono disposte in modo radiale

23 La cartilagine articolare Il collagene Il diametro ed orientamento delle fibre nelle cartilagini articolari cambia con la distanza della superficie articolare. Zona superficiale: il diametro è circa 300nm. Organizzazione a fogli paralleli alla superfice articolare, costituisce 10-20% del volume della matrice. Zona transizionale: il diametro varia tra 30 e 60nm, questa zona costituisce il 40-60% del volume della matrice e le fibre sono disposte in modo casuale. Zona profonda: 30%del volume della matrice e le fibre sono disposte in modo radiale

24 La cartilagine articolare I proteoglicani Lo ialuronato raccorda tra loro i vari proteoglicani formando degli aggregati di multimolecole. Aggrecan: large aggregating chondroitinsulphate proteoglycan Aggrecan = 10% del peso secco

25 La cartilagine articolare Compressione

26 La cartilagine articolare Caratteristiche meccaniche La CA si comporta come un materiale viscoelastico associano le proprietà elastiche e viscose Si deformano in modo non lineare e ritornano alla forma e dimensione originaria in modo non lineare Tempo Spessore cartilagine Forza applicata

27 La cartilagine articolare Tensione Le fibre collagene sono gli elementi più resistenti alla tensione nei tessuti connettivi. La loro presenza nella cartilagine articolare è indicativa del fatto che si possa verificare degli stress in tensione.

28 Il disco intervertebrale La sua capacità di trasmettere e distribuire il carico dipende dalla sua anatomia e dalla sua composizione chimica I carichi sono in compressione e o torsione

29 Il disco intervertebrale Il disco è una fibrocartilagine avascolare, costituito da cellule (5800 cells/mm³) e matrice extracellulare. Strutture: nucleo polposo, anello fibroso, piatto cartilagineo.

30 Il disco intervertebrale Il disco è una fibrocartilagine avascolare, costituito da cellule (5800 cells/mm³) e matrice extracellulare. Strutture: nucleo polposo, anello fibroso, piatto cartilagineo.

31 Il disco intervertebrale Il disco è una fibrocartilagine avascolare, costituito da cellule (5800 cells/mm³) e matrice extracellulare. Strutture: nucleo polposo, anello fibroso, piatto cartilagineo.

32 Il disco intervertebrale

33 Il disco intervertebrale

34 Il disco intervertebrale

35 I legamenti e la capsula articolazione

36 I legamenti e la capsula Struttura e composizion e. A) Legamento: hanno una forma simile ad una bandeletta allungata (intra/extra articolari) Guidano/limitano B) Capsula fibrosa: costituita da varie bandelette con direzioni diverse, costituisce una sorta di involucro. Stabilizzano

37 I legamenti e la capsula Biomeccanica Tessuto viscoelastico con caratteristiche influenzate dalla composizione e dalla organizzazione strutturale. Caratterizzato dalla tipica curva stress-strain elastina ++

38 I legamenti e la capsula Stress-Rilassamento Un azione deformante costante induce un grosso stress iniziale seguito da un diminuzione dello stress, in funzione del tempo, per mantenere la deformazione

39 I legamenti e la capsula Deformazione (Creep) Un carico costante induce una deformazione continua che tende a stabilizzarsi in funzione del tempo

40 I legamenti e la capsula Isteresi Un caratteristica importante dei tessuti viscoelastici è la dissipazione dell energia. Quando viene rimosso il carico dal tessuto ritorna alla lunghezza iniziale descrivendo una curva diversa

41 Il tendine Struttura e composizione

42 MLCM (Hagenaars et al 2002) multidimensional load and carryability model

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44 Tipi di contrazione concentrica: F>R eccentrica: F<R isometrica: F=R Senso della forza muscolare Senso dello spostamento Senso della forza muscolare Senso dello spostamento Senso della forza muscolare Nessuno spostamento

45 Tipi di contrazione concentrica: F>R eccentrica: F<R isometrica: F=R Senso della forza muscolare Senso dello spostamento Senso della forza muscolare Senso dello spostamento Senso della forza muscolare Nessuno spostamento

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47 Il muscolo Ampiezza/contrazione.

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49 Il muscolo Forza-lunghezza del muscolo.

50 Il muscolo Forza-velocità del muscolo.

51 Clinica Ampiezza movimento: Corsa interna vs. esterna

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