O que é biomecânica

Visualizações: 131
Classificação: (0)

Referência para estudantes e profissionais da área médica, Kapandji tem como objetivo nesta nova obra esclarecer de forma acessível e envolvente os conceitos e as aplicações associados à biomecânica. Por meio de uma linguagem simples e inúmeras ilustrações, o autor revela os princípios e normas que regem as estruturas do corpo humano. Retomando parte de suas sínteses sobre o tema, apresenta-nos sua concepção da biomecânica, acompanhadas de reflexões sobre as ciências e, particularmente, sobre os seres vivos. Indicado a estudantes de educação física, esporte, fisioterapia e demais áreas da saúde e do movimento, este livro desmistifica a mecânica osteoarticular humana, proporcionando uma compreensão global e interdisciplinar do assunto.

FORMATOS DISPONíVEIS

eBook

Disponível no modelo assinatura da Minha Biblioteca

56 capítulos

Formato Comprar item avulso Adicionar à Pasta

1. Se alguém me falasse sobre biomecânica...

PDF Criptografado

1

Se alguém me falasse sobre biomecânica...

Muitos daqueles que lidam com o corpo humano, como médicos, cirurgiões e cinesioterapeutas, podem se perguntar: “O que é biomecânica?” A resposta parece simples: é a ciência que descreve o funcionamento mecânico dos organismos vivos e, no nosso caso específico, o funcionamento do sistema musculoesquelético do corpo humano.

Essa definição, que parece genial, na verdade é uma simplificação, porque é impossível retirar o sistema musculoesquelético de seu contexto, ou seja, do restante do organismo, que o contém, e mesmo do mundo, no qual ele evolui.

Há um método ao alcance de qualquer pessoa que queira conhecer a biomecânica: observar seu próprio corpo. “Observa-te a ti mesmo” poderia se tornar uma máxima, comparável à “Conhece-te a ti mesmo”, de Sócrates. Diariamente, nos mínimos gestos, em qualquer comportamento, todos podemos fazer descobertas.

Além disso, na biomecânica existe “bio”, que significa “vida”, e essa característica, por si só, modifica profundamente a natureza da biomecânica, que é fundamentalmente diferente da mecânica pura e simples, em particular da mecânica industrial, embora seja essa a origem de seus teoremas fundamentais. A biomecânica é, definitivamente, uma ciência autônoma, e os cirurgiões ortopédicos que projetam próteses articulares não podem esquecer essas diferenças.

 

2. Introdução: a biomecânica

PDF Criptografado

2

Introdução: a biomecânica

A biomecânica trata do funcionamento do sistema musculoesquelético dos seres humanos e de todos os animais que possuem um esqueleto.

Ela tem muitas semelhanças com a mecânica industrial: basta citar como exemplo as alavancas rígidas articuladas entre si e comandadas por motores (Fig.

2.1); o princípio das forças associadas ou decompostas em vetores; os problemas de resistência, de equilíbrio, de inércia; e as noções de centros de gravidade, equilíbrio entre duas forças, torque de rotação e momento de ação. A biomecânica deve todas essas noções à mecânica clássica ensinada nas universidades e aplicada pelos engenheiros nos projetos e na construção das máquinas que estão à nossa volta e das quais nos servimos.

No entanto, o que diferencia a biomecânica é que, como o nome indica, ela diz respeito a estruturas vivas (Fig. 2.2). Por isso, não devemos esperar encon-

Figura 2.1

Figura 2.2

trar linhas retas, planos verdadeiramente perfeitos, circunferências ou superfícies de revolução perfeitas, pois, na biomecânica, tudo é curvo. Não devemos nos esquecer de que as diferentes partes do sistema musculoesquelético são vivas, e não peças inertes. Sua estrutura interna não é modular, composta por partes pré-fabricadas e diferentes, mas, sim, celular: cada peça se constitui de unidades elementares, as células. A consequência, como veremos, é uma diferença fundamental na evolução dos sistemas biomecânicos.

 

3. Utilidade do sistema musculoesquelético

PDF Criptografado

3

Utilidade do sistema musculoesquelético

O sistema musculoesquelético funciona graças

à biomecânica. Portanto, ele pode ser considerado uma máquina.

Nos animais, em particular no homem, a máquina do sistema musculoesquelético é apenas um dos elementos de um sistema integrado, totalmente dependente do componente principal do conjunto que é o sistema nervoso central, comandado pelo cérebro. Com efeito, é o encéfalo que representa a essência do indivíduo, pois abriga sua personalidade. Todo o restante

– sistema digestório, sistema circulatório, glândulas endócrinas, sistema musculoesquelético – depende do cérebro para garantir sua logística, ou seja, as melhores condições para seu funcionamento. Essas relações funcionais estão representadas no organograma da Figura 3.1.

Nesse conjunto complexo, o papel do sistema musculoesquelético é garantir a ligação física com o meio ambiente, para que a sobrevivência da pessoa seja possível, por meio de alimentação, proteção contra os perigos e defesa contra agressões. No homem, esse aparelho permite também modificações do ambiente, visando à sobrevivência não apenas da pessoa, mas de toda a espécie. O homem age sobre a natureza em seu interesse próprio, o que, como sabemos hoje, pode ter certas consequências.

 

4. Diferenças fundamentais entre mecânica e biomecânica

PDF Criptografado

4

Diferenças fundamentais entre mecânica e biomecânica

São seis as diferenças essenciais.

1. Diferenças estruturais

–– Na mecânica industrial, a estrutura é modular, enquanto, na biomecânica, a estrutura é celular.

–– A célula contém o plano e a vontade.

–– A célula é um hólon do organismo inteiro.

2. Inserção no tempo

–– Nós somos seres quadridimensionais.

–– O tempo é relativo à idade da vida.

3. Reprodutibilidade do sistema musculoesquelético

–– Nenhuma máquina construída pela mão do homem é capaz de se reproduzir.

–– A parábola do robô humanoide autorreprodutor demonstra que somente os seres vivos são capazes de se reproduzirem.

–– Por isso, a fêmea – na espécie humana, a mulher

– é o indivíduo alfa.

4. O lugar da vida no mundo físico

–– Os processos da vida estão em luta permanente contra o caos e a tendência à entropia. Nesse sentido, podemos caracterizar a vida como a neguentropia.

 

5. Diferenças estruturais entre as duas mecânicas

PDF Criptografado

5

Diferenças estruturais entre as duas mecânicas

Todos sabemos que as máquinas construídas pela mão do homem se constituem de peças de metal ou de outras substâncias. Essas peças são inertes e apenas reagem à força aplicada sobre elas, mas são incapazes de se adaptar a pressões suplementares e, sobretudo, estão fadadas ao desgaste relativamente rápido de suas superfícies de atrito; além disso, são suscetíveis a fraturas “por fadiga” depois de um período muito longo de funcionamento repetitivo.

As diferentes partes do sistema musculoesquelético, por outro lado, são estruturas vivas, o que significa que são capazes de responder a estímulos, fortalecendo-se nos pontos que trabalham mais, capazes de se reconstruir e de compensar o desgaste no nível articular. Tudo isso faz a diferença entre peças mecânicas inertes, fadadas à destruição relativamente rápida, e estruturas vivas, capazes de resistir ativamente às pressões.

É fácil comparar um automóvel com um ser humano: um automóvel trafega, em média, 100.000 km e dura 15 anos, enquanto a vida do ser humano dura mais de 75 anos, durante os quais seu coração bate pelo menos 3 bilhões de vezes. A máquina humana é, na verdade, muito mais sólida que as melhores máquinas produzidas pelo próprio homem. E isso se deve ao fato de ela ser uma máquina viva.

 

6. Inserção no tempo

PDF Criptografado

6

Inserção no tempo

Todo ser vivo está inserido no tempo: a evolução de cada uma das nossas células é a prova disso. Desde o nascimento até a morte, somos transportados pela

“esteira rolante do tempo” (Fig. 6.1).

Nós somos, portanto, seres quadridimensionais: três dimensões espaciais e uma temporal. Einstein nos explicou como essa concepção liga de modo absoluto o espaço e o tempo no Universo. De fato, não é possível haver movimento sem tempo. O tempo é o movimento e é também a vida!

Somos seres quadridimensionais e podemos nos imaginar como grandes serpentes que se ondulam e se agitam no espaço-tempo (a forma alongada representaria nosso estiramento na dimensão temporal), do princípio ao fim, e, em cada momento da nossa existência, somos um corte tridimensional do nosso ser quadridimensional. Essa imagem de ficção científica nos permi-

te compreender em que ponto estamos subordinados ao tempo, nosso bem mais precioso, que não se pode vender nem comprar. Por outro lado, ele pode nos ser roubado ou podemos gastá-lo com futilidades. Não nos esqueçamos de que, na mitologia grega, Cronos, pai de todos os deuses, devorava seus filhos. Algumas pessoas acham que o tempo não é uma dimensão, mas, na verdade, nosso universo não poderia existir sem o tempo, indispensável para que haja movimento e evolução, e mesmo para que exista a história. Aqueles que se dedicam a “matar o tempo” não se dão conta de que é o tempo que os está matando!

 

7. Nós somos seres quadridimensionais

PDF Criptografado

7

Nós somos seres quadridimensionais

Tal afirmativa remete a ficção científica, mas é a realidade, tangível e palpável, que talvez exija uma explicação sobre o significado da palavra “dimensão”.

Um ponto não tem dimensão 0d, mas precisa ser teórico e infinitesimal (Fig. 7.1: um plano que contém um ponto e uma reta). Uma linha é uma entidade geométrica de dimensão 1d, com duas pontas, duas extremidades. Se a cortarmos, haverá duas linhas, mas cada uma delas sempre com duas extremidades.

Um quadrado ou um círculo (Fig. 7.2: um plano que contém um quadrado e um círculo) são figuras geo­métricas de duas dimensões, porque estão inseridas em um plano que também comporta duas dimen-

PO

1d

sões 2d: comprimento e largura. O círculo é uma linha sem extremidade, que contém uma superfície. Toda linha fechada e formada por segmentos de reta, como um quadrado ou um retângulo é, assim como o círculo, uma figura bidimensional. Trata-se de polígonos: o primeiro polígono é o triângulo. Se ele for equilátero, será o primeiro dos polígonos regulares, cujo número

 

8. Reprodutibilidade do sistema musculoesquelético

PDF Criptografado

8

Reprodutibilidade do sistema musculoesquelético

Como parte integrante de todo ser vivo, particularmente do ser humano, o sistema musculoesquelético possui a faculdade de se reproduzir. Esse fato que parece tão óbvio representa, quando o examinamos com atenção, um fenômeno maravilhoso.

A título de exemplo, se colocarmos duas motos em uma garagem (Fig. 8.1), elas serão sempre duas, mas, se deixarmos no curral um jumento e uma jumenta (Fig. 8.2), depois de algum tempo eles serão três. A equação já não será 1 + 1 = 2, mas sim 1 + 1 = 3, o que contradiz a lógica matemática!

Para compreender a maravilha dessa constatação, lançaremos mão de uma parábola: a parábola do “robô humanoide autorreprodutor”.

O homem, em sua ambição prometeica, busca recriar a si mesmo, idealizando e construindo para tanto “robôs humanoides”. A técnica evoluiu rapidamente e certos países já conseguem construir “humanoides”

Figura 8.1

Figura 8.2

bastante apresentáveis, dotados até mesmo da forma e da expressão facial humanas.

 

9. O protótipo dos vertebrados

PDF Criptografado

9

O protótipo dos vertebrados

Todos os vertebrados que habitam o mar, a terra e o ar são estruturados segundo o mesmo protótipo, que deriva, por sua vez, dos peixes, já que foi da água que veio a vida.

Com efeito, a grande história dos vertebrados começa no mar, há centenas de milhões de anos, quando as primeiras células autônomas dotadas de vida começaram a sobreviver e se multiplicar nesse meio líquido.

Uma simples ameba (Fig. 9.1) podia se deslocar graças a seus pseudópodes, com os quais ela “se arrastava”, mas que também lhe permitiam englobar suas presas e assimilá-las pelo processo de “fagocitose”.

Mas o paramécio (Fig. 9.2) também podia se deslocar no meio líquido graças a seus cílios vibráteis.

Seguindo o princípio de que a “união faz a força”, as células isoladas logo se agruparam para formar um organismo pluricelular primitivo, a mórula (Fig. 9.3), que permitiu também a especialização. À medida que o conjunto de células se tornou mais pesado, os deslocamentos já não eram possíveis senão com a ajuda das correntes.

 

10. Leis da biomecânica

PDF Criptografado

10

Leis da biomecânica

A biomecânica se diferencia da mecânica geral e, em particular, da mecânica industrial, e possui leis que lhe são próprias, que justamente especificam suas particularidades e suas diferenças em relação à sua prima, a mecânica, com a qual, no entanto, compartilha as leis fundamentais sobre forças, movimentos, inércia etc.

Eis como essas características podem ser evocadas.

No sistema musculoesquelético dos vertebrados e, em particular, do homem, a natureza podia escolher entre o exoesqueleto, caracterizado por uma estrutura rígida em torno dos músculos, e uma estrutura integrada no interior de conjuntos anatômicos, que caracteriza o endoesqueleto, típico dos vertebrados.

Na geometria do sistema musculoesquelético, a geometria comum (Fig. 10.1) não tem vez, já que não existe nenhuma linha reta e todas as linhas são curvas.

Não há nenhum círculo perfeito, nenhum plano e nenhuma superfície de revolução no senso estrito do termo. As superfícies são tortas: as superfícies articulares, que deveriam ser superfícies de revolução, apresentam deformações, mesmo as que parecem ser superfícies de revolução perfeitas, como a cabeça do fêmur.

 

11. O corpo humano no espaço

PDF Criptografado

11

O corpo humano no espaço

Enquanto vivemos, nosso corpo ocupa uma fração do espaço tridimensional e, consequentemente, certo volume, muito fácil de ser medido por imersão total em uma banheira cheia de água até a borda: recolhendo-se e pesando-se a água que transborda, teremos o volume de água deslocado e, portanto, o volume do corpo. Foi Arquimedes (Fig. 11.1: veja como a banheira transborda) quem primeiro enunciou esse princípio, com sua bem conhecida exclamação: “Eureca!”. Suponhamos que você seja imerso integralmente nessa banheira: se estabelecermos uma relação entre o peso da água que transbordou e o peso do seu corpo, poderemos calcular o peso específico do seu corpo.

Figura 11.1

Número de células

O número de células do nosso corpo não é infinito, como se poderia pensar, mas finito e estatístico, representando o equilíbrio entre a apoptose e a regeneração celular. Esse número varia ao longo da nossa existência, mas ainda não conseguimos estimá-lo com exatidão. A partir de certa idade, já não temos nenhuma das nossas células originais.

 

12. Princípio da economia

PDF Criptografado

12

Princípio da economia

A natureza oscila entre dois extremos, segundo dois grandes princípios:

■■

■■

o princípio da economia; o princípio da profusão universal.

O primeiro, também chamado de princípio da parcimônia, é conhecido como “navalha de Ockham”, em homenagem a seu criador, Guilherme de Ockham

(1288-1348), monge franciscano inglês do século XIV que era filósofo e morreu excomungado.

Esse princípio estipula que “toda demonstração deve se apoiar sobre o mínimo possível de pressupostos”, ou seja, “tudo que é demais é inútil e deve ser eliminado”, daí o nome navalha de Ockham. Esse princípio, que se aplica ao raciocínio lógico, encontra diversas aplicações na natureza, particularmente no sistema musculoesquelético.

Na natureza, ele é ilustrado com perfeição pela esfera (Fig. 12.1), que representa o máximo de volume contido no mínimo de superfície. O ovo também é um exemplo de aplicação desse princípio na biologia: o mínimo de casca para proteger o máximo de volume para o embrião. Além disso, a resistência mecânica da esfera ou de uma forma ovoide é máxima se comparada

 

13. Desenvolvimento embriológico

PDF Criptografado

13

Desenvolvimento embriológico

A embriologia é a fantástica história da criação e do desenvolvimento de um ser vivo a partir de uma única célula, o ovo, que contém todas as potencialidades. O primeiro a se interessar pela embriologia foi Aristóteles

(350 a.C.), simplesmente quebrando, todos os dias, um ovo de galinha incubado. Ele disse: “A admiração é o começo da filosofia e também a origem do conhecimento.”

Big Bang

Quando, após o ataque à fortaleza, um esper­ matozoide consegue forçar sua passagem através da barreira do óvulo (Fig. 13.1), a fusão dos gametas masculino e feminino, a fecundação e também a concepção equivalem a um Big Bang: uma “explosão lenta”, mas ainda assim uma explosão, que, partindo de uma única célula invisível, microscópica, acabará por levar à formação de um novo ser humano, um verdadeiro monumento se comparado à célula inicial, uma sociedade de células, universo composto de bilhões e bilhões de células, como estrelas em uma galáxia. No Universo, estrelas morrem continuamente e são substituídas por outras que continuam nascendo; o mesmo ocorre com as células dos organismos vivos. Essa eliminação sistemática das células superabundantes ou inúteis é indispensável para reconstruir o indivíduo, mas, sobretudo, para evitar que ele se torne um monstro em razão da multiplicação das células em progressão geométrica; portanto, a morte celular está

 

14. Esqueleto e estrutura: a opção entre exoesqueleto e endoesqueleto

PDF Criptografado

14

Esqueleto e estrutura: a opção entre exoesqueleto e endoesqueleto

Na natureza, os modos de locomoção são muito diversificados: os seres monocelulares, que vivem em meio aquático, podem se deslocar usando pseudópodes, flagelos ou cílios vibráteis. No caso dos seres pluricelulares que vivem em meio aquático, a locomoção pode utilizar tentáculos munidos de ventosas, como os do polvo, ou o princípio da reação, como é o caso das medusas e das lulas.

No mar, somente os crustáceos são dotados de um esqueleto, que é um exoesqueleto.

Na terra, somente os caracóis usam a reptação, que não é uma forma muito rápida de se deslocar. Para se deslocarem com rapidez, os animais terrestres utilizam um sistema musculoesquelético dotado de partes rígidas, ou seja, de um esqueleto que pode assumir duas formas:

■■

■■

exoesqueleto, o tipo característico dos insetos e dos crustáceos – os insetos representam mais de 80% dos habitantes da Terra; endoesqueleto, presente em todos os outros animais, sejam os que vivem na terra, no ar, no mar ou os que voltaram ao mar, como os cetáceos e golfinhos.

 

15. Os diferentes tipos de ossos que formam o esqueleto

PDF Criptografado

15

Os diferentes tipos de ossos que formam o esqueleto

A estrutura de sustentação do corpo humano

é formada pelo esqueleto ósseo, que permite a parada na posição de pé e a marcha, na luta contra a força da gravidade. O esqueleto é uma parte essencial do sistema musculoesquelético. Ele comporta 205 peças

ósseas, mas esse número é variável por conta dos ossos inconstantes e supranumerários. Existem ossos de diferentes tamanhos e formas, que dependem do papel que exercem no funcionamento dessa “máquina”.

Habitualmente, os ossos são classificados em três categorias: ossos longos, ossos curtos e ossos planos.

Ossos longos

Os ossos longos constituem, em geral, o esqueleto dos membros, como o úmero, o fêmur (Fig. 15.1), o rádio e também os metacarpais e as falanges. Esses ossos são compostos por:

■■ A parte média, ou diáfise, de forma tubular, constituída de um tipo de osso duro, compacto, muito resistente, chamado osso cortical, por se situar na periferia. A estrutura tubular (Fig. 15.2) é totalmente lógica, pois ela combina o máximo de resistência com o mínimo de massa óssea utilizada. Com efeito, engenheiros já calcularam que a parte central de uma haste cilíndrica maciça sofre pouca ou nenhuma pressão mecânica. Só trabalham as partes periféricas, seja em alongamento, seja em compressão. O centro do cilindro é formado por matéria,

 

16. Os diferentes tipos de articulações

PDF Criptografado

16

Os diferentes tipos de articulações

As articulações são estruturas anatômicas que ligam entre si as diferentes partes do esqueleto, permitindo maior ou menor mobilidade.

Dependendo do grau de mobilidade, os anatomistas distinguem três tipos de articulação:

1. As fibrosas ligam ossos planos, como os da calota e da base do crânio, sem permitir qualquer mobilidade. Elas são chamadas de suturas cranianas, e sua forma denteada e imbricada exclui, a priori, qualquer possibilidade de movimento. Os osteopatas, no entanto, discordam dessa mobilidade nula, embora não haja qualquer dado científico a esse respeito.

Em um quebra-cabeça (Fig. 16.1), a linha de encaixe muito imbricada impede o deslocamento lateral, pois o plano de corte é perpendicular. Pode-se, contudo, imaginar certo grau de mobilidade, com base no fato de que algumas dessas linhas de sutura estão contidas em um plano oblíquo (Fig. 16.2), o que se evidencia na escama do osso temporal. Nessas condições, seria possível haver pequenos movimentos de deslizamento, semelhantes aos das placas tectônicas, mas ainda seria necessário comprová-lo por meio de exames tomodensitométricos em crânios com e sem compressão. Para o leitor interessado, esse poderia ser um bom tema para uma tese!

 

17. Autoconformação das superfícies articulares

PDF Criptografado

17

Autoconformação das superfícies articulares

A forma das superfícies articulares tem estreita correspondência com sua função, mas poderíamos nos perguntar do que depende essa forma.

Ela é resultante de um duplo determinismo.

O código genético, que representa o plano do organismo como um todo, contido no genoma de cada célula, determina por meio dos complexos processos de desenvolvimento embrionário a construção de cada uma das articulações do sistema musculoesquelético, desde as primeiras semanas de gestação.

No esboço cartilagíneo do osso longo, vemos se formar progressivamente – exatamente no local das futuras articulações – grupos de células mesenquimatosas (Fig. 17.1: formação embrionária de uma articulação dentro de um segmento ósseo) que irão se diferenciar em fibroblastos. Sobre as duas bordas dessa zona intermediária desenvolvem-se os condrócitos, que fabricam cartilagem. Entre as duas cartilagens surge uma cavidade sinovial que possui, na periferia, feixes de fibroblastos que constituirão os futuros ligamentos e a

 

18. Articulações sinoviais uniaxiais

PDF Criptografado

18

Articulações sinoviais uniaxiais

Essas articulações só possuem um grau de liberdade em torno de seu único eixo de rotação. Suas superfícies derivam da superfície do cilindro.

Um cilindro maciço dentro de um cilindro oco permite rotação, mas há um movimento parasita de deslizamento de acordo com o eixo do cilindro maciço no interior do oco, que pode ser eliminado se modificarmos a curvatura da geratriz (ver capítulo anterior):

■■

■■

■■

■■

■■

se a geratriz for côncava do lado do eixo de rotação, a superfície obtida será uma tróclea; se a geratriz for convexa do lado do eixo de rotação, a superfície obtida será uma trocoide.

Dependendo da direção e da forma do eixo, as articulações poderão ter um de dois tipos:

■■

do tipo gínglimo têm duas funções do ponto de vista mecânico:

gínglimos, que são articulações trocleares cujo eixo é cruzado, mais frequentemente perpendicular, ao eixo longitudinal do segmento móvel; trocóideas ou pivôs, que são articulações cujo eixo

 

Carregar mais


Detalhes do Produto

Livro Impresso
Book
Capítulos

Formato
PDF
Criptografado
Sim
SKU
BPP0000269643
ISBN
9788520447482
Tamanho do arquivo
160 MB
Impressão
Desabilitada
Cópia
Desabilitada
Vocalização de texto
Não
Formato
PDF
Criptografado
Sim
Impressão
Desabilitada
Cópia
Desabilitada
Vocalização de texto
Não
SKU
Em metadados
ISBN
Em metadados
Tamanho do arquivo
Em metadados