Biomecânica do joelho www.traumatologiaeortopedia.com.br.

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1 Biomecânica do joelho

2 Estudo do eixo 1º grau de liberdade: eixo transversal XX’ – mov de flexão-extensão. 2º grau de liberdade: eixo longitudinal YY’ – rotação axial qdo em flexão. Eixo ZZ’ qdo o joelho está fletido permite-se mov de lateralidade. 170° a 175°

3 Movimentos de flexo-extensão
Fig 6 – posição de referência. A extensão é definida como o mov que alonga a face post da perna da face post da coxa. A extensão ativa – a extensão prévia do quadril prepara a extensão do joelho(fig 7). A extensão relativa é o mov que completa a ext do joelho à partir de toda posição de flexão. A flexão. A flexão ativa atinge 140° se o quadril estiver fletido e 120°se o mesmo estiver em extensão. A flexão passiva atinge 160° e permite o calcanhar entrar em contato com as nádegas.

4 Movimentos de rotação axial
A rotação da perna só pode ser executada com o joelho fletido. A RE é de 40° e a RI é de 30° com o joelho flexionado à 90°. Rotação axial passiva fig 15 e 16. Rotação “automática” – ela é involuntariamente ligada aos mov de flexão- extensão. Qdo o joelho se extende o pé se encontra colocado em RE e qdo o joelho é fletido a perna gira em RI.

5 As superfìcies de flexo-extensão
Articulação tipo troclear: as superfícies da extremidade inferior do fêmur constituem uma polia, que por sua forma nos faz lembrar um trem de aterrissagem de avião. Do lado tibial, as superf estão inversamente conformadas e se organizam sobre duas corredeiras paralelas, separadas por uma crista ântero-posterior, no prolongamento dessa crista situa-se a crista da face post da patela(fig32).

6 Superfícies de rotação axial
As superf articulares, tais como foram descritas anteriormente permitem somente o mov da flexão- extensão. Para que a rotação axial seja possível é necessário modificar a superf inferior(fig 34). Entende-se então, que o maciço das espinhas tibiais formam um pivô ao redor do qual a superf inferior pode girar. Modelo mecânico.

7 Movimentos flexo-extensão: rolamento e deslizamento
A forma arredondada dos côndilos poderia fazer pensar que eles rolam sobre as superf tibiais, esta é uma opinião errônea(fig 47,45). Se os côndilos deslizassem sem rolar a flexão seria prematuramente limitada por um obstáculo do rebordo post do platôtibial(fig 49). Os irmãos Weber em demonstraram que o côndilo rola e desliza ao mesmo tempo sobre a glenóide. Strasser em 1917 mostrou que que a proporção de rolamento e deslizamento não era a mesma durante todo o mov de flexão-extensão. A partir da extensão o côndilo começa a rolar sem deslizar depois o deslizamento torna-se progressivamente predominante e no fim da flexão o côndilo desliza sem rolar. interno externo

8 Movimentos de rotação axial
Na flexão do joelho as espinhas tibiais separam-se do fundo da chanfradura intercondiliana onde elas se acham encaixadas na extensão(fig 56,54,58). Os movimentos ântero-posteriores dos côndilos não são exatamente iguais. O côndilo interno desloca-se relativamente pouco na concavidade da glenóide interna(fig 57,55,59). A face externa de espinha externa é convexa(como o platô externo) e a face interna da espinha interna é côncava(como o platô interno). Adicionando-se que a espinha interna é mais alta que a externa verifica-se que o eixo real de rotação axial não passa entre as duas espinhas tibiais, mas sim ao nível da vertente articular da espinha interna que constitui o verdadeiro pivô central.

9 Deslocamentos dos meniscos à flexão-extensão
Os côndilos recuam sobre os platôs na flexão e avançam na extensão. Os meniscos seguem esse mesmo mov(fig 81,82). Ao mesmo tempo que eles retrocedem, os meniscos se deformam. O menisco externo se deforma e se desloca mais que o interno pq as inserções de seus cornos estão mais próximas. Sobre os meniscos atuam fatores ativos e passivo. Só há um fator passivo do mov de translação dos meniscos:os côndilos empurram os meniscos pra frente. Fatores ativos: - durante a extensão os meniscos são puxados pra frente pelas pregas alares menisco-rotulianas(1); o corno post do menisco ext é impelido pra frente pela tensão do lig menisco-femural(2). Durante a flexão o menisco int é puxado pra trás pela expansão do semi-membranoso(3), que se insere sobre seu rebordo post; o corno ant é atraído pelas fibras do cruzado ântero-externo(4); o menisco ext é puxado pra trás pela expansão do poplíteo(5).

10 Deslocamento Meniscos á rotação axial, lesões meniscais
A amplitude total do deslocamento do menisco externo é o dobro da amplitude do menisco interno. Ao longo dos mov do joelho os meniscos podem ser lesados qdo não seguem os deslocamentos dos côndilos sobre o platô. Por exemplo em um movimento de extensão brusca não há tempo pra um dos meniscos ser levado pra frente e ele é acunhado entre o côndilo e o platô(fig 92), levando à rupturas tran sversais(a) ou à desinserções do corno anterior(b). Um outro mecanismo de lesão é constituído por uma torção do joelho associada a um valgo e rotação externa(fig 93); o menisco menisco interno encontra-se, dessa forma, conduzido ao centro da articulação e é pinçado entre o côndilo e o platô, produzindo então: fissura longitudinal do menisco(94) ou desinserção capsular total(95) ou fissura completa(96)(menisco em alça de balde). A partir do momento em que um dos meniscos se rompe, a parte lesada não segue mais os mov normais e se acunha entre o côndilo e o platô produzindo um bloqueio do joelho numa posição de flexão tanto mais acentuada qto mais posterior for a lesão meniscal.

11 Deslocamento da patela sobre fêmur
O aparelho extensor do joelho desliza sobre a extremidade inferior do fêmur como uma corda numa polia(98). O movimento normal da rótula sobre o fêmur durante a flexão, é portanto, uma translação vertical ao longo do colo da tróclea e até a chanfradura intercondiliana(100). O deslocamento da rótula equivale ao dobro do seu comp(8cm) e é efetuado em torno de um eixo transversal. A capsular articular forma ao redor da rótula três profundos fundos de sacos: sub-quadricipital(Sq) e os látero- rotulianos(Lr). Quando a patela desliza sob os côndilos de A até B, os três fundos de saco se desdobram(100). Em sua descida a patela é acompanhada pelo lig adiposo que passa da posição ZZ’ à posição ZZ”, mudando assim sua orientação em 180º. Qdo a patela “sobe” o fundo de saco sub-quadricipital encravar-se-ia entre a patela e a tróclea se ele não fosse puxado pelo m.tensor do fundo de saco(Msc).

12 Deslocamento da patela sobre fêmur
A patela é fortemente colocada em sua ranhadura pelo quadríceps, tanto mais qto mais acentuada for a flexão; no final da extensão esta força de coaptação diminui e na hiperextensão ela tem tendência mesmo de se inverter, isto é, deslocar a patela da tróclea. Neste momento a patela tende a ser empurrada pra fora, pois o tendão quadricipital e o lig rotuliano formama um ângulo obtuso aberto pra fora. A face externa da tróclea, nitidamente mais proeminente que a interna impede a luxação da patela pra fora(103). Se por má-formação congênita a face externa é menos desenvolvida a patela luxa pra lateral na extensão completa(104).Luxação recidivante da patela. A torsão externa da tíbia sob o fêmur, assim como o genuvalgum, fechando o ângulo entre o tendão quadricipital e o patelar, aumentam o componente dirigido pra fora e favorecem a instabilidade lateral da patela. ( fatores de luxação e subluxação externas na condromalácia patelar e da artrose fêmuro-patelar externa).

13 Deslocamento patela sobre a tíbia
Nos mov de rotação axial os deslocamentos da patela em relação à tíbia ocorrem no plano frontal. Em neutro a direção do tendão patelar é ligeiramente oblíquo e para fora(107). Durante a RI o fêmur gira em RE em relação à tíbia, atraindo a patela pra fora, o tendão patelar torna-se oblíquo pra baixo e pra dentro(108). Durante a RE ocorre o inverso(109). Nos movimentos de flexão- extensão a patela se desloca no plano sagital, a partir da extensão ela retrocede, deslocando-se ao longo de um arco de círculo, cujo centro se situa ao nível da TAT.

14 Os ligamentos laterais do joelho
A estabilidade do joelho está na dependência de potentes ligamentos, os cruzados e os laterais. Os ligamentos laterais reforçam a cápsula articular do lado externo e do lado interno. O lig colateral medial possui origem atrás e acima da linha dos centros de curvatura(XX’) do côndilo. Sua inserção encontra-se atrás da pata de ganso(110). Suas fibras anteriores, distintas da cápsula, constituem seu feixe superficial e suas fibras posteriores são mais ou menos confundidas com a cápsula, este feixe profundo insere-se firmemente na face periférica do menisco medial. O lig colateral lateral possui origem atrás e acima da linha dos centros de curvatura(YY’) do côndilo. Insere-se na cabeça da fíbula, no interior da zona de inserção do bíceps(111). Ele está distinto da cápsula em todo seu trajeto. Os ligamentos laterais estão tensionados durante a extensão e afrouxados na flexão.

15 Estabilidade transversal do joelho
A extremidade inferior do fêmur possui dois sistemas trabeculares: na cortical interna fibras de compressão e na cortical externa fibras de tração. O outro sistema de trabéculas horizontais unem os dois côndilos(117). A extremidade superior da tíbia possui uma estrutura semelhante. Pelas características da inclinação do eixo femoral a força F aplicada sobre a tíbia não é estritamente vertical(118). A força transversal t(decomposta de F) tem a tendência de exagerar o valgo, ao fazer com que a interlinha se entreabra num ângulo a. É o sistema ligamentar medial que opõe normalmente a tal deslocamento. Deduz-se que quanto mais acentuado é um joelho valgo, mais ele solicita o sistema ligamentar medial e mais ele tende a se acentuar.

16 Estabilidade transversal do joelho
Quando um trauma ocorre na face interna do joelho, ele tende a corrigir o valgo fisiológico e determina primeiramente uma # do platô tibial medial e, em seguida se a força continuar uma ruptura do lig colateral lateral(120). Um trauma na face externa do joelho faz o côndilo lateral se deslocar ligeiramente pra dentro, depois se afunda no platô lateral e, por fim faz fraturar a cortical externa desse platô.

17 A estabilidade transversal do joelho
Durante a marcha e a corrida, o joelho é continuamente solicitado por esforços laterais. Em certos casos, o corpo está em desequilíbrio interno sobre o joelho de apoio(122) o que tende as exagerar o valgo fisiológico. Se o esforço lateral é muito importante o lig colateral medial se rompe(123). No outro sentido um desequilíbrio externo tende a corrigir o valgo fisiológico e a abrir a interlinha lateral. Se se produz um trauma na face interna do joelho, pode seguir- se uma ruptura do lig colateral lateral(125).

18 A estabilidade transversal do joelho
Nos esforços laterais brutais da corrida e da marcha, os lig colaterais não estão sozinhos pra assegurar a estabilidade do joelho; eles são ajudados por músculos que constituem verdadeiros lig ativos da articulação. O lig colateral lateral auxiliado potentemente pela cinta de Maissiat(1), posta em tensão pelo tensor da fáscia lata. O lig colateral medial é ajudado da mesma forma pela contração dos músculos da pata de ganso(2,3,4). Os lig laterais são também ajudados pelo quadríceps, cujas expansões diretas(Ed) e cruzadas(Ec) formam na face anterior da articulação uma capa sobretudo fibrosa. As expansões diretas se opõem à abertura homolateral da interlinha e as cruzadas impedem sua abertura do lado oposto. Vê-se então, a importância do quadríceps na estabilidade do joelho e, inversamente as alterações da estática( joelho que falseia) resultante de uma atrofia desse músculo.

19 Os ligamentos cruzados do joelho
O lig cruzado anterior possui três feixes: - ântero-interno o mais longo , o primeiro visível e o mais exposto aos traumatismos; o póstero-externo é encoberto pelo precedente, mas é o que resiste nas rupturas parciais e o feixe intermediário. No conjunto, sua forma é torcida sobre si mesmo, pois suas fibras mais anteriores na tíbia possuem as inserções mais inferiores e mais anteriores no fêmur e suas fibras mais posteriores na tíbia inserem-se mais superiormente sobre o fêmur. O lig cruzado posterior possui quatro feixes: - póstero-externo o mais posterior na tíbia e o mais externo no fêmur;o ântero-interno o mais anterior na tíbia e o mais interno no fêmur; o anterior de Humphrey inconstante e o menisco-femural de Wrisberg que se liga ao corno post do menisco lateral, une-se então ao corpo do lig que ele acompanha para se fixar juntamente com ele sobre a face axial do côndilo medial.

20 Direção dos ligamentos cruzados
Os lig cruzados aparecem efetivamente cruzados no espaço, um em relação ao outro(148). No plano sagital e no plano frontal eles estão cruzados, sendo que suas inserções femurais estão distantes em 1,7cm; conclui-se que o cruzado posterior é oblíquo para cima e para dentro e que o cruzado anterior é oblíquo para cima e para fora(145). No plano horizontal, contrariamente, eles estão paralelos. Os lig cruzados cruzam-se tb com os lig colaterais. O cruzado anterior cruza-se com o colateral lateral e o cruzado posterior com o colateral medial. Portanto, existe uma alternância regular na obliquidade dos 4 lig. Existe uma diferença de inclinação entre os dois lig cruzados ; na posição de extensão do joelho o cruzado anterior é mais vertical, enquanto o posterior é mais horizontal.

21 Direção dos ligamentos cruzados
O mesmo acontece nas zonas de inserção femurais: a do cruzado anterior é vertical e a do posterior é horizontal(148). Sobre o joelho fletido o LCP que estava horizontalizado na extensão, levanta-se verticalmente, descrevendo um arco de círculo de mais de 60º em relação à tíbia, enquanto o LCA endireita-se muito pouco.

22 O papel mecânico dos lig cruzados
Espessura do ligamento: a espessura e o volume são diretamente proporcionais à sua resistência e inversamente proporcionais às suas possibilidades de alongamento. A estrutura do ligamento: as fibras não tem todas o mesmo comprimento, consequentemente não são solicitadas no mesmo momento. A extensão e a direção das inserções: a direção relativa das inserções varia no decorrer do mov, o que contribui ao “recrutamento”. Essa variação na ação diretriz do lig efetua-se nos três planos do espaço. Globalmente, os lig cruzados asseguram a estabilidade ântero- posterior do joelho e permitem os mov de dobradiça, mantendo o contato das sup articulares.

23 O papel mecânico dos lig cruzados
Partindo da posição de alinhamento(168) ou de pequena flexão de 30º(169), para qual os cruzados estão igualmente tensionados, a flexão faz bascular a base femural cd(170) enquanto que o LCP se endireita e o LCA ab torna-se horizontal.

24 O papel mecânico dos lig cruzados
A partir do momento em que a flexão chega à 90º(172) e depois à 120º(173) o LCP se endireita verticalmente e se tensiona proporcionalmente mais que o LCA. O cruzado post está tenso na flexão. Na extensão em hiperextensão (175)todas as fibras do LCA estão tensionadas, enquanto só as fibras póstero-superiores do LCP estão tensas. O cruzado ant está tenso na extensão e é um dos freios da hiperextensão.

25 O papel mecânico dos lig cruzados
Durante a flexão o LCA é solicitado e atrai o côndilo pra frente portanto, pode –se dizer que o LCA é responsável pelo deslizamento do côndilo pra frente associado ao rolamento pra traz(179). Durante a extensão o LCP é responsável pelo deslizamento do côndilo para trás, associado a seu rolamento para frente(180).

26 Estabilidade rotatória em extensão
Na extensão completa a rotação longitudinal é impossível: ela é interditada pela tensão dos lig laterais e dos cruzados. Durante a RI os lig cruzados tensionam-se mutuamente, o que aproxima as superf da tíbia e do fêmur bloqueando a RI. Durante a RE os lig cruzados permitem um pequeno afastamento das superf articulares, assim, a RE não é bloqueada pela tensão dos lig cruzados. Os lig cruzados impedem a RI do joelho estendido e os lig laterais limitam a RE. A RI tensiona o LCA e afrouxa o LCP e viceversa

27 Extensores do joelho O quadríceps é o músculo extensor do joelho.
Ele é 3 vezes mais potente que os flexores. É formado de 4 corpos musculares, que se inserem através de um aparelho extensor comum sobre a TAT. 3 músculos monoarticulares: vasto intermédio1, v. lateral2 e v. medial3. 1 m.biarticular: m. reto femoral4. Os 3 músculos monoarticulares são somente extensores do joelho sendo que o vasto medial possui uma predominância relativa a se opôr à tendência da patela de luxar para lateral. A patela é um osso sesamóide incluso no aparelho extensor do joelho e seu papel é essencial: aumenta a eficácia do quadríceps levando pra frente sua força de tração.

28 Flexores do joelho Os flexores do joelho estão contidos na loja posterior da coxa: são os músculos ísquiotibiais – bíceps crural(1), semi-tendinoso(2) ,semi-membranoso(3); os músculos da pata-de-ganso: grácil(4), sartório(5) e semi- tendíneo( que faz parte tb dos ísquiotibiais); o poplíteo; o gastrocnêmio(6,7) não são praticamente flexores do joelho mas flexor plantar do pé. Os ísquiotibiais são extensores do quadril e flexores do joelho e sua ação sobre o joelho é condicionada pela posição do quadril. Qdo o quadril se flexiona os ísquiotibiais sofrem um encurtamento relativo e tensionam - se. Se a flexão do quadril ultrapassa 90º (posição IV) torna- se muito difícil conservar os joelhos em extensão completa.

29 Rotadores do joelho Os flexores do joelho são, ao mesmo tempo, seus rotadores. Repartem-se em dois grupos: Os que se fixam por fora do eixo vertical XX’ de rotação do joelho: são os rotadores externos – bíceps(1) e tensor da fáscia lata(2). O tensor só se torna flexor-rotador externo qdo o joelho está fletido, num joelho completamente extendido ele perde sua ação de rotação e torna-se extensor. Os que se prendem por dentro do eixo vertical XX’ de rotação do joelho: são os rotadores internos – sartório(3), semi- tendíneo(4), grácil(6), semi- membranoso(5) e poplíteo(7). O poplíteo(extensor) se insere sobre a face posterior da extremidade da tíbia, depois penetra na cápsula do joelho, passando sob a ogiva que forma o lig poplíteo arqueado; antes, ele envia uma expansão que se fixa sobre a borda post do menisco lateral no interior da cápsula mas por fora da sinovial e fixa-se tb numa fosseta do côndilo lateral. É o único RI monoarticular, portanto, não influenciado pela posição do quadril.