close x

Biomecânica

Alinhamento fêmoro tibial

biomecania_1

O eixo anatômico longitudinal do fêmur é oblíquo, enquanto que o da tíbia é vertical. Isto cria um valgo fisiológico, que é considerado normal entre 10 a 12º para os homens e 14 a 16º para as mulheres. O eixo de transmissão de forças une a cabeça do fêmur ao centro do tálus (tornozelos), passando pelo sulco intercondilar do fêmur.

Mobilidade fêmoro tibial biomecania_2

No plano sagital, que é o principal, os movimentos são de flexão e extensão (rotação em torno do eixo x). No plano horizontal, são de rotação medial e lateral (rotação em torno do eixo z). Este somente ocorre quando o joelho está em flexão. As demais mobilidades são as translações superior/inferior (translação ao longo do eixo z), medial/lateral (translação ao longo do eixo x), anterior/posterior (translação ao longo do eixo y) e abdução/adução (rotação em torno do eixo y).

Ligamentos

Todos os ligamentos do joelho estão tensos em extensão completa, fazendo desta a sua posição mais estável.

Ligamentos cruzados

Têm um papel importante na artrocinemática do joelho e possuem uma alta organização ultraestrutural. Estão enrolados sobre si próprios e entre ambos e cruzados em todos os planos, excepto no horizontal.

Cinemática

Flexão / extensão

O eixo de flexão/extensão passa horizontalmente através dos côndilos femorais, com orientação inclinada medialmente para baixo. Esta obliquidade no eixo do movimento faz com que a tíbia se mova de uma posição lateral ao fêmur (valgo fisiológico) em extensão, para uma posição medial ao fêmur na flexão completa. O movimento depende da articulação coxo-femoral, devido ao fato dos músculos serem biarticulares.O excesso de extensão do joelho é denominado recurvato, enquanto o déficit é chamado de flexo.

A flexão inicia, dos 0 aos 25º, com um rolamento posterior dos côndilos femorais, aumentando o contato da face posterior dos côndilos femorais com os côndilos tibiais. Após os 25º de flexão, existe um rolamento posterior do fêmur, associado a um deslizamento anterior da tibia.

Na extensão ocorre, inicialmente, um rolamento anterior dos côndilos femorais. O decorrer da extensão resulta num movimento de rolamento anterior do fêmur acompanhado de um deslizamento posterior do mesmo.

O rolamento do côndilo medial ocorre nos primeiros 10 a 15º. O rolamento do lateral persiste até 20º, onde ocorre o maior contato no côndilo tibial. Isto provoca uma rotação automática do joelho.

O movimento de deslizamento anterior dos côndilos femorais durante a flexão coloca em tensão o LCA, a própria forma dos meniscos força os côndilos a deslizar anteriormente. O movimento de deslizamento posterior dos côndilos femorais durante a extensão tensiona o LCP, sendo esse deslizamento forçado pela forma dos meniscos.

Deformação dos meniscos

Nos movimentos de flexão e extensão, a deformação dos meniscos depende de dois fatores: passivo e ativo. Como fator passivo, temos a pressão exercida pelos côndilos, que provoca uma deformação anterior dos meniscos na extensão e uma deformação posterior dos meniscos na flexão. O fator ativo é a tensão muscular que traciona os meniscos durante os movimentos.

Mobilidade fêmoro patelar

O mecanismo da articulação patelo femoral é influenciada vigorosamente por estabilizadores tanto dinâmicos (estruturas contráteis) quanto estáticos (estruturas não contráteis) da articulação. Essa estabilidade baseia-se na interação entre a geometria óssea, as contenções ligamentares e retinaculares e os músculos. O músculo quadríceps femoral, um estabilizador dinâmico, é constituído por quatro músculos:

- Vasto lateral: desvia-se lateralmente do eixo longitudinal do fêmur;

- Vasto intermédio: fibras paralelas ao eixo longitudinal do fêmur;

- Reto femoral;

- Vasto medial: Longo – fibras com orientação vertical, desviando-se medialmente em relação ao eixo longitudinal do fêmur em 18º. Oblíquo – fibras com orientação horizontal desviando medialmente em relação ao eixo longitudinal do fêmur de aproximadamente 55º.biomecania_3

O alinhamento dos músculos determinam sua função na articulação do joelho. O vasto lateral, vasto intermédio, vasto medial longo e o reto femoral produzem todos um torque de extensão do joelho. O vasto medial oblíquo é incapaz de produzir qualquer extensão do joelho, mas exerce função extremamente importante na contenção dinâmica contra as forças que poderiam deslocar a patela lateralmente.

O grupo muscular da pata de ganso e o bíceps femoral também afetam dinamicamente a estabilidade, pois controlam a rotação interna e externa da tíbia, que pode influenciar de maneira significativa o deslocamento patelar.

Os estabilizadores estáticos da articulação patelo femoral incluem a parte lateral projetada mais anteriormente do sulco femoral, o retináculo extensor, o trato iliotibial, o tendão quadricipital e o tendão patelar. O tendão patelar controla as forças que agem sobre a patela para produzir um deslocamento superior, ao passo que o tendão quadricipital resiste as forças que causam o deslocamento inferior da patela.

A contração do quadríceps cria uma força dirigida superiormente que é suportada por uma força dirigida inferiormente oriunda do tendão patelar. A resolução dessas duas forças origina um vetor de força resultante dirigido posteriormente que causa compressão entre a patela e o fêmur. A magnitude de vetor de força resultante, e, portanto de força de compressão, é influenciada pelo ângulo de flexão do joelho e pela força de contração do quadríceps. A força de compressão é conhecida como força de reação da articulação patelo femoral (RAPF / PRFP).biomecania_4

Durante as atividades de reabilitação, a gravidade exerce profunda influência sobre as forças do quadríceps. A força da gravidade age através do centro de gravidade que, em uma atividade de cadeia aberta, é encontrado no lado do segmento que se movimenta. Exemplo: Durante um exercício de extensão do joelho na posição sentada, em cadeia aberta, quando a perna fica paralela ao solo, o centro de gravidade fica posicionado ao redor do eixo da articulação do joelho, de forma que a força de gravidade cria maior resistência para a extensão do joelho.

A localização do centro de gravidade irá variar com a quantidade de carga suportada pela perna. Porém, para qualquer carga constante a localização do centro de gravidade permanecerá constante para esse segmento. Na posição sentada com o joelho em 90º, o centro de gravidade é alinhado com o eixo do joelho, de forma a não criar qualquer rotação do mesmo.

Durante o exercício de extensão do joelho na posição sentada, à medida que a força do quadríceps aumenta, o mesmo ocorre com a RAPF. Enquanto o joelho está sendo estendido, a patela está movimentando-se superiormente no sulco femoral. Portanto, a área de contato entre o fêmur e a patela diminui a medida que a extensão progride. A combinação entre uma RAPF cada vez maior e uma área de contato cada vez menor gera estresses de contato muito maior. O estresse de contato máximo atinge um pico com aproximadamente 35º a 40º e, a seguir, declina à medida que a extensão prossegue, por causa do ângulo do joelho reduzido. O estresse de contato é influenciado por aumentos ou reduções no ângulo Q, que é o ângulo formado por duas linhas que se interceptam: uma da espinha ilíaca ântero-superior até o meio da patela e a outra do tubérculo tibial passando pelo meio da patela, que podem produzir uma distribuição irregular da pressão com estresses máximos mais altos em algumas áreas e falta relativa de cargas em outras. O ângulo Q descreve o efeito de desvio ou encurvamento lateral que os músculos quadríceps e o tendão patelar exercem sobre a patela. O estresse de contato é irrelevante desde, aproximadamente, 10º até a extensão plena, por causa da perda de contato entre a patela e o fêmur. Na extensão plena a patela apóia-se sobre o coxim gorduroso supratroclear.biomecania_5

A análise de uma atividade em cadeia fechada do tipo agachamento revela um resultado diferente. Durante o agachamento o centro de gravidade passa a localizar-se pela femoral do joelho. A localização exata do centro de gravidade varia com a carga e também com a posição dos segmentos corporais. Ao ficar de pé com o joelho em extensão plena o centro de gravidade estará posicionado adiante de S2, a linha da força de gravidade cai sobre ou imediatamente adiante do eixo da articulação do joelho. Isso significa que, para manter o joelho nessa posição será necessária pouca ou nenhuma força do quadríceps. Ao realizar-se agachamento, a linha de força da gravidade cairá atrás do eixo do joelho, acarretando sua flexão. O maior momento de flexão criado pela força da gravidade ocorrerá quando esta ficar mais afastada do eixo da articulação do joelho. Isso ocorre, especialmente, quando o fêmur fica paralelo ao solo. Para controlar a flexão do joelho, a força do quadríceps terá que aumentar com o aumento do momento de flexão da gravidade. Isso acarreta aumento na RAPF que, proporcionalmente, aumenta a área de contato entre a patela e o fêmur. Isso origina uma carga mais constante por unidade de área, com a articulação estando melhor preparada para tolerá-la. Hungerford e Barry sugeriram que essas relações das atividades de cadeia fechada produzem uma carga mais fisiológica da articulação, em comparação a carga que ocorreu durante as atividades de cadeia aberta.

Musculatura

Quanto à função muscular, são realizados mais estudos em relação ao quadríceps, por causa da sua importância para a função da articulação do joelho, e dispõe-se de pouca informação dos músculos posteriores da coxa (ísquio tibiais), por sua importância ser menor no controle do joelho, em relação ao quadríceps. Os ísquio tibiais funcionam flexionando o joelho e produzindo rotação tibial. O bíceps femoral gira a tíbia externamente e o semimembranoso e semitendionoso giram a tíbia internamente. Devido à inserção dos músculos ísquio tibiais sobre a tíbia, eles podem agir como contenções dinâmicas nos joelhos com deficiência do ligamento cruzado anterior.