2a aula - Propriedades mecânicas do biomaterial [Modo de

28/3/2011
Cinesiologia:
Propriedades mecânicas dos
biomateriais
Prof. Cláudio Manoel
Anatomia funcional: Sistema locomotor
Anatomia funcional: Sistema locomotor
Passivo:
(Tecido conectivo)
Ativo:
Ossos,
ligamentos,
cápsulas articulares,
tendões, Nervos, etc.
Composição tecido muscular
› Propriedade tênsil: Ativa e passiva
› Sacômeros:
Miosina-Actina: Tensão ativa
Titina: Elástica
Nebulina: inelástica
Músculo esquelético
(Tecido conectivo e
contrátil)
› Envoltórios: tecido conectivo
Anatomia funcional: Sistema locomotor
Anatomia funcional: Sistema locomotor
Composição tecido conectivo
› Água:
› GAG:
Propriedade Visco-elastica
› Elastina:
Envoltórios musculares
Disponível em:
http://yannaspinola.blogspot.com/2010/
06/tecido-muscular-parte-1.html
› Colágeno:
Propriedade tênsil passiva
Estrutura sacômero
Disponível em:
http://www.leoallevato.com.br/fitness_clipping/
abr_2006/titina.php
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Estresse mecânico
Anatomia funcional: Sistema locomotor
Física: Tensão ou ação de desgaste a
que estão expostos os materiais.
Cinesiologia: Tensão/Carga mecânica
imposta aos componentes corporais
(sistema locomotor)
Estrutura colágena (Colágeno tipo 1)
Disponível em:
http://anatpat.unicamp.br/nptmeningioma14c.html
Tipos de estresse
Tração
Compressão
Cisalhamento
Torção
Carga/estresse: Onde?
Propriedade dos tecidos biológicos
As
propriedades
mecânicas
(características) dos tecidos biológicos
que contém grandes quantidades de
colágeno são: elasticidade, viscoelasticidade e plasticidade.
As
propriedades
físicas
(Comportamento): relaxamento sob
estresse, creep, e histerese.
Propriedade dos tecidos biológicos
“As propriedades mecânicas definem o
comportamento do material quando
sujeitos a esforços mecânicos , pois
estão relacionadas à capacidade do
material em resistir ou transmitir estes
esforços aplicados sem romper e sem se
deformar de forma incontrolável.”
(Telecurso
2000 - Cursos profissionalizantes - Ensaios de Materiais)
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Propriedades Mecânicas
Propriedade Mecânica
Elasticidade: capacidade que um material tem de
retornar à sua forma e dimensões originais quando
cessa o esforço que o deformava. (ex: elástico)
Plasticidade: capacidade que um material tem de
apresentar deformação permanente apreciável,
sem se romper. (ex.: argila)
Viscosidade:
escoamento.
resistência
de
um
fluído
Curva tensão-deformação
ao
› Deformação plástica sob tensão
› Energia gerada se dissipa em calor e ele não retorna ao
comprimento inicial.
Propriedade Mecânica
Visco-elasticidade:
› Viscosidade + elasticidade
› deformação tempo dependente
Propriedade mecânica: Rigidez
T [N·m]
› Retornam
ao comprimento inicial com
comportamento diferente da deformação.
A
Rigidez (stiffness):
› Resistência a deformação por tração
› músculo-esquelético: estrutura, propriedades
mecânicas e neurais.
∆T
∆L
Rigidez =
L [ º]
Energia = A
Mensuração de tensões teciduais
Propriedade física
Relaxamento sob estresse
Ilustração de um
aparelho
para
medição
das
tensões
musculares
in
vivo
A – Carga inicial
B – Carga subsequente
LaRoche & Connolly (2006)
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Propriedade física
Histerese
Propriedade física:
Creep
Curva tensão-deformação do colágeno
Carga (N)
Efeito do calor sobre o tecido muscular
Carga submáxima
arbitrária
25oC
40oC
Deformação (cm)
Adaptado de Noonan et al. (1993)
Propriedade especial do colágeno
Efeito piezoelétrico do colágeno no osso
› Descargas elétricas sob tensão aumentam
absorção de cálcio (mineralização)
› Alinhamento segue a linha de tensão
› Tração, compressão, impacto
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Efeito piezoelétrico do colágeno no osso
Estresse x adaptação
Adaptação: Fenômeno em que o
organismo busca retomar um estado de
vantagem em relação às demandas
imposta.
Rieger et al. (2005)
-
Mínima/não ocorre
em
cartilagens
(inchaço funcional)
-
Carga
É
pequena/lenta
/ Estresse em
ligamentos
e
tendões
Adaptado de Selye, H. (1959)
Vascularização
Estresse x Lesão
Adaptação específica às demandas
Adaptado de Hamill & Knutzen (1999)
Estresse x Lesão
Propriedades mecânicas do
biomaterial
Implicações em:
› Tarefas de força
› Tarefas de velocidade
› Tarefas de flexibilidade
› Alongamentos
› Controle Motor
› Posturas sustentadas
› Lesões
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