Arquitetura Muscular
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23/03/2016 TIPOS DE CONTRAÇÃO MUSCULAR Contração Muscular Isométrica ou Estática Ocorre quando não existe encurtamento muscular visível, assim as actinas permanecem em sua mesma posição, enquanto as pontes cruzadas da miosina são formadas e recicladas produzindo tensão. 1 23/03/2016 Contração Muscular Isométrica ou Estática Carga externa = força produzida não ocorre trabalho. Exemplos: Aplicabilidade Desvantagens? 2 23/03/2016 Contração Muscular Concêntrica Ocorre quando existe o encurtamento muscular, assim as linhas Z são empurradas na direção do meio do sarcômero, fazendo com que os filamentos de actina deslizem sobre a cabeça da miosina, finalizando com as actinas sobrepostas e sem visualização da zona H. Contração Muscular Concêntrica Carga externa < força produzida ocorre trabalho positivo. Músculos agonistas são os controladores do movimento. Mesma direção do ângulo articular Exemplos: 3 23/03/2016 Aplicabilidade Contração Muscular Excêntrica Ocorre quando o músculo se alonga, fazendo com que os filamentos de actina deslizem a partir da parte média do sarcômero e as linhas Z retornem ao comprimento original de repouso. 4 23/03/2016 Contração Muscular Excêntrica Carga externa > força produzida ocorre trabalho negativo. Músculos antagonistas são os controladores do movimento. Direção oposta do ângulo articular. Exemplos: Aplicabilidade Comparada com a contração isométrica e concêntrica, a contração excêntrica produz mais força com o mesmo número de fibras ativadas e menor consumo de oxigênio. Excêntrica Concêntrica = Mais força produzida (tensão elástica) Saltos 5 23/03/2016 Isométrica Movimento Humano Concêntrica Excêntrica Contração Muscular Isocinética A velocidade angular e a sobrecarga imposta ao músculo varia de acordo com a força aplicada durante o movimento, o que faz com que os músculos gerem uma tensão contínua durante toda amplitude de movimento. Vantagens trabalhar o músculo em seu nível máximo em todo o movimento; maior controle do movimento e menor risco de lesão. Desvantagens alto custo; menor aplicabilidade as situações práticas. acessibilidade e pouca Foco de pesquisas 6 23/03/2016 RELAÇÕES DE FORÇA-VELOCIDADE NO MÚSCULO ESQUELÉTICO Relação Força-Velocidade em Ações Musculares Concêntricas A força máxima pode ser gerada na velocidade zero, e a velocidade máxima pode ser alcançada com a carga mais leve. Com o aumento da velocidade do encurtamento muscular, aumenta a frequência de ciclagem das pontes transversas menor número de pontes transversas afixadas. Diferentemente do alongamento. 7 23/03/2016 Relação Força-Velocidade em Ações Musculares Concêntricas Força-Velocidade na Fibra Muscular versus Carga Externa Quando o atleta aumenta a carga em um levantamento de peso, é provável que a velocidade do movimento diminua. Embora a relação entre força e velocidade esteja ainda presente na própria fibra muscular, o sistema como um todo responde ao aumento na carga externa. Aumento da carga Músculo pode estar gerando mesma força Retarda o movimento do sistema total Nesse caso, a velocidade de ação do músculo é alta, mas a velocidade de movimento da carga elevada é baixa. 8 23/03/2016 Relação Força-Velocidade em Ações Musculares Excêntricas Ação muscular excêntrica gerada por músculos antagonistas, pela gravidade ou por alguma outra força externa. Carga externa > resistência isométrica máxima fibra muscular começa a se alongar . Carga ligeiramente maior que isometria máxima mudanças pequenas na velocidade de alongamento e no comprimento do sarcômero. Carga muito elevada com 50% superior ao máximo isométrico o músculo se alongará em alta velocidade. Tensão aumenta com a velocidade de alongamento, porque o músculo está alongando enquanto se contrai Microlesões. Relação Força-Velocidade em Ações Musculares Excêntricas 9 23/03/2016 Fatores que Influenciam a Força e a Velocidade Geradas pelo Músculo Esquelético Secção transversa e comprimento total do músculo. Comprimento da fibra muscular: tensão de comprimentos encurtadas, tensão de comprimentos alongados, contribuição dos componentes elásticos e comprimento ideal para tensão. Relação Força X comprimento Fatores mecânicos Capacidade de gerar tensão diminui nos comprimentos extremos 10 23/03/2016 Força x Comprimento 3,60 µ 1 Fibra de sapo 3 5 100 2 1 2,17 µ 2 4 2,00 µ 3 1,70 µ 4 0 1,27 1,70 2,00 3,60 2,17 Comprimento (µm) Gordon et al., 1966 Relação Força X comprimento 1,27 µ 5 Fatores mecânicos 11 23/03/2016 Sexo e idade Homens Força (N) Mulheres Idade (anos) Zatsiorsky, 1996 Fatores que Influenciam a Força e a Velocidade Geradas pelo Músculo Esquelético Ativação neural do músculo. Tipo de fibra muscular. Ciclo alongamento-encurtamento. Idade do músculo (sarcopenia). Fadiga muscular. Fatores psicológicos. 12 23/03/2016 CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS MÚSCULOS Contração Muscular Isocinética A velocidade angular e a sobrecarga imposta ao músculo varia de acordo com a força aplicada durante o movimento, o que faz com que os músculos gerem uma tensão contínua durante toda amplitude de movimento. Vantagens trabalhar o músculo em seu nível máximo em todo o movimento; maior controle do movimento e menor risco de lesão. Desvantagens alto custo; menor aplicabilidade as situações práticas. acessibilidade e pouca Foco de pesquisas 13 23/03/2016 Classificação Funcional dos Músculos Agonistas Antagonistas Estabilizadores Neutralizadores Sinergistas Classificação Funcional dos Músculos Agonistas São os músculos que se contraem e causam o movimento do segmento corporal. Motor primário. Existe uma pequena diferença entre agonistas primários e agonistas acessórios ou secundários. 14 23/03/2016 Classificação Funcional dos Músculos Antagonistas ou contralaterais São os músculos que se opõem ao movimento articular, promovendo o movimento oposto. Devem relaxar para permitir que o movimento ocorra, ou devem se contrair simultaneamente com os agonistas para o controle ou retardo de um movimento articular. Antagonistas mais susceptível a lesões no local da inserção ou na própria fibra muscular – contraindo. Função “protetora” Classificação Funcional dos Músculos Qual o local de lesão? Tanto o agonista quanto o antagonista estão conjuntamente envolvidos no controle ou na moderação do movimento. Co-contração 15 23/03/2016 Classificação Funcional dos Músculos Classificação Funcional dos Músculos Estabilizadores ou fixadores Atua em um segmento para que possa ocorrer um movimento específico em uma articulação adjacente. Estabilizam a parte proximal do membro quando move-se a parte distal. Neutralizadores Músculo se contrai para eliminar uma ação articular indesejável de outro músculo. Geralmente ocorre concêntrica. quando os agonistas desenvolvem tensão 16 23/03/2016 Classificação Funcional dos Músculos Sinergistas Músculos que participam da ação do agonista mas que não são diretamente responsáveis pela ação. Conhecidos como músculos guias, ajudam em movimentos refinados e eliminam movimentos indenizáveis. Motores secundários ou acessórios. Classificação Funcional dos Músculos 17 23/03/2016 ARQUITETURA MUSCULAR Grupos musculares Músculos e grupos musculares estão arranjados de tal forma que podem contribuir individualmente ou coletivamente para gerar um muito pequeno ou fino ou um movimento amplo e potente. 18 23/03/2016 Organização espacial dos músculos Arquitetura Muscular Arranjos em paralelo e peniformes da fibras musculares. Arranjos em paralelo das fibras Os fascículos ficam em paralelos ao eixo longitudinal do músculo. Cinco diferentes formas: Plana Fusiforme Em fita Convergente Circular 19 23/03/2016 Arquitetura Muscular Plana forma delgada e ampla, com origem em aponeuroses em forma de lâmina. As forças geradas no músculo plano podem se expandir em uma érea maior. Arquitetura Muscular Fusiforme forma de fuso, com um ventre central que se afunila até os tendões nas duas extremidades. A forma desse músculo permite a transmissão de força a pequenos locais nos ossos. 20 23/03/2016 Arquitetura Muscular Em fita não têm região de ventre muscular, exibindo um diâmetro uniforme ao longo de toda à extensão do músculo. Essa forma permite a transmissão de força até locais específicos. Arquitetura Muscular Convergente (radiada) exibe um arranjo combinado de formas de fibras planas e fusiformes, com origem em uma aponeurose ampla convergindo para um tendão. 21 23/03/2016 Arquitetura Muscular Arranjos em paralelo das fibras A força das fibras tem a mesma direção da musculatura, o que resulta em uma maior amplitude de encurtamento e a possibilidade de movimentos mais velozes. Frequentemente são mais longos que os outros tipos de músculos. A fibra muscular é mais longa que o tendão. Arquitetura Muscular Circular são arranjos concêntricos de músculos em fita, que circundam aberturas para fechá-las durante a contração. 22 23/03/2016 Arquitetura Muscular Arranjos peniformes das fibras As fibras avançam diagonalmente com relação a um tendão central que avança por toda a extensão do músculo. Pena com fascículos curtos Peniforme (gastrocnêmio) Semipeniforme (semimembranáceo) Multipeniforme (deltoíde) Arquitetura Muscular Ângulo de penação é o ângulo formado pelos fascículos e pela linha de ação (tração) do músculo. Quando maior for o ângulo, menor a força transmitida ao tendão. 23 23/03/2016 Arquitetura Muscular Arquitetura Muscular Forma ângulo com relação a linha de tração a força gerada por cada fibra tem direção diferente da força muscular. A mudança no comprimento de cada fibra não é igual à mudança no comprimento do músculo. Considerando que as fibras musculares são mais curtas e avançam diagonalmente em relação ao tendão as fibras peniformes criam movimentos mais lentos, por uma amplitude de movimento menor, do que os músculos fusiformes. No entanto, um músculo peniforme possui uma secção transversal fisiológica muito maior, que pode geralmente produzir mais força que o músculo fusiforme. 24 23/03/2016 Arranjos das fibras musculares A força total é proporcional aos número de sarcômeros em paralelo A velocidade é proporcional a quantidade de sarcômeros em série O treinamento físico altera o ângulo de penação das fibras musculares? 25 23/03/2016 Área de Secção Transversa Secção transversa anatômica Secção fisiológica Perpendicular ao músculo Perpendicular às fibras Área de Secção Transversa 26 23/03/2016 Cadeias cinéticas Cadeias cinéticas 27 23/03/2016 Cadeia cinética aberta: Quando a porção distal do segmento pode mover-se livremente no espaço Cadeia cinética fechada: requer que o segmento distal esteja fixo (fechado) e o segmento ou os segmentos proximais se movam As forças que os músculos exercem em cada situação são diferentes!!! CCF Reforça a sincronização dos padrões de ativação muscular tanto para agonistas quanto para antagonistas, que se ativam durante estabilização e deambulação CCA Indicação para aumentar força ou amplitude de movimento 28 23/03/2016 CCF e CCA se complementam!!! CCA para os membros inferiores do lado direito do corpo CCF para os membros inferiores do lado esquerdo MECÂNICA DOS MATERIAIS BIOLÓGICOS: CARGAS APLICADAS AO OSSO 29 23/03/2016 Ossos são órgãos esbranquiçados, muito duros, que unindo-se aos outros, por intermédio das junturas ou articulações constituem o esqueleto. É uma forma especializada de tecido conjuntivo cuja a principal característica é a mineralização (cálcio) de sua matriz óssea (fibras colágenas e proteoglicanas). Articulações ou junturas são as uniões funcionais entre os diferentes ossos do esqueleto. São divididas nos seguintes grupos, de acordo com sua estrutura e mobilidade: Tipos de ossos Articulações Fibrosas (Sinartroses) ou imóveis. Articulações Cartilagíneas (Anfiartroses) ou com movimentos limitados. Articulações Sinoviais (Diartroses) ou articulações de movimentos amplos. 30 23/03/2016 Articulações Fibrosas Articulações Sinoviais Articulações Cartilagíneas Principais componentes do osso longo Diáfise – corpo Epífise – extremidades Placa/linha Epifisal– região de crescimento Artérias Nutrientes– medula e osso compacto 31 23/03/2016 Tendão é uma fita ou cordão fibroso, formado por tecido conjuntivo, graças ao qual os músculos se inserem nos ossos ou nos outros órgãos. São estruturas fibrosas, com a função de manter o equilíbrio estático e dinâmico do corpo, através da transmissão do exercício muscular aos ossos e articulações. Cartilagem é uma forma elástica de tecido conectivo semi-rígido - forma partes do esqueleto nas quais ocorre movimento. A cartilagem não sanguíneo próprio. possui suprimento Funções mecânicas do sistema ósseo SUPORTE MECÂNICO LOCOMOÇÃO PROTEÇÃO DOS ÓRGÃOS INTERNOS Funções Fisiológicas: formar células sanguíneas Armazenar cálcio PONTO DE FIXAÇÃO MUSCULAR - ALAVANCAS Você sabia? Os ossos constituem cerca de 16% da massa corporal total 32 23/03/2016 Quem se lembra? Quem se lembra? 33 23/03/2016 Quem se lembra? Quem se lembra? 34 23/03/2016 Cargas Aplicadas ao Osso O sistema esquelético está sujeito a uma série de forças aplicadas, pois o osso recebe carga em diversas direções. Cargas internas articulações pelos ligamentos e nas inserções dos tendões (não gera fraturas). Cargas externas gravidade, força de reação do solo e etc (pode gerar fraturas). Através das cargas aplicadas ao osso tensão e deformação. Tensão força por unidade de área. Deformação alteração no comprimento ou no ângulo. Resultante 35 23/03/2016 Em qual das duas situações a tensão (estresse mecânico) é maior? A B Existe diferença no estresse mecânico entre vértebras cervicais e lombares? 36 23/03/2016 Cargas Aplicadas ao Osso A tensão e a deformação geradas por forças aplicadas ao osso são responsáveis pela facilitação do depósito de material ósseo. O que vai determinar se um osso sofrerá ou não lesão em decorrência de uma força aplicada, são os limites críticos: resistência do osso; magnitude, direção e duração da força; e a velocidade com o que a carga foi aplicada ao osso. Quando excede a zona de deformação elástica deformação plástica, à custa de microlesões ósseas. Quando excede tanto a deformação elástica quanto a plástica a energia transmitida será liberada em forma de fraturas. Tensão Curva de tensão-deformação Deformação 37 23/03/2016 Características biomecânicas Anisotropia (diferentes respostas a cargas em diferentes direções) Viscoelasticidade (diferentes respostas de acordo com a velocidade) Resposta elástica (absorção do impacto – deformação) Resposta plástica (mudança na forma – micro-rupturas) Força e dureza (resistência e maleabilidade óssea) Piezoeletricidade (campo elétrico atrai ou repele moléculas do plasma, o que participa no fortalecimento da estrutura) Anisotropia Tensão O comportamento do osso irá variar conforme a direção e magnitude da carga aplicada Deformação 38 23/03/2016 Viscoelasticidade Com maior velocidade o osso responde à carga com maior rigidez Diferentes respostas a diferentes velocidades de aplicação de carga Quando recebe carga lentamente o osso não se mostra tão rígido - lesão Curva de tensão-deformação Quebradiço Rígido Tensão Flexível Deformação 39 23/03/2016 RESPOSTA ELÁSTICA Quando submetido a uma carga, o osso deforma-se na busca de absorção de impacto e energia Essa deformação atinge cerca de 3% do comprimento Deformação Carga Região elástica Após retirada da carga, há retorno ao tamanho normal do osso Deformação RESPOSTA PLÁSTICA Após o ponto de deformação, ocorrem micro-rupturas no tecido e o osso experimenta uma fase plástica Com isso, ao remover-se a carga, o osso não retorna mais a sua forma original Estresse (carga) Fratura / falha Região plástica Deformação 40 23/03/2016 Curva de tensão-deformação Tensão Fator de Segurança Deformação Curva de tensão-deformação Tensão Material maleável Material quebradiço Osso Deformação 41 23/03/2016 Força e rigidez do tecido ósseo Resistência à deformação – maleável EX.PELE: deforma-se bastante antes da falha É definida pelo ponto de falha ou pela carga sustentada antes do ponto de falha Também pode ser analisada pelo armazenamento de energia • Microtrauma (cargas repetitivas): baixa intensidade e alta repetição Lesão no sistema ósseo • Macrotrauma (cargas agudas): alta intensidade e baixa repetição 42 23/03/2016 Cargas Aplicadas ao Osso Existe cinco tipos de forças que aplicam cargas ao osso: compressão, tensão, cisalhamento, curvamento e torção. Compressão Tensão Cisalhamento Torção Curvamento Cargas Aplicadas ao Osso 43 23/03/2016 Tipo de força Compressão Carga Origem Comprime as Músculos, extremidades do osso, sustentação do causando alargamento peso, gravidade e encurtamento ou forças externas Habitualmente a tração do tendão de um músculo em contração Tensão/Deformação Máxima tensão no plano perpendicular à carga aplicada Tensão Traciona ou estica o osso, causando alongamento e afilamento Cisalhamento Causa deformação interna em uma direção angular Curvamento Força aplicada ao osso sem apoio direto da estrutura Sustentação do peso ou várias forças aplicadas em diferentes pontos no osso Forças tensivas máximas na superfície convexa e forças de compressão máximas no lado côncavo Torção Causa distorção angular Força aplicada com uma das extremidades do osso fixada Forças de cisalhamento, tensão e compressão Máxima tensão no plano perpendicular à carga aplicada Aplicação de força compressiva e Máxima tensão no plano tensão ou forças paralelo à carga aplicada externas Cargas Combinadas (Efeito do Carregamento) 44 23/03/2016 Resistência e rigidez do tecido ósseo Cortical Parece frágil mas só que não.... - Porosidade: alta capacidade de armazenar energia - Distribuição de cargas 50 Cisalha 100 Trabecular Tensão 150 Compressão Estresse (Mpa) 200 Lesões esportivas 45
