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Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Facultad de Ciencias – Instituto de Biología

Laboratorio de Antropología Física y Anatomía Humana

Laboratorio de Técnicas Anatómicas

Prof. Dr. Pablo Lizana Arce - Prof. Atilio Aldo Almagià Flores

Guía de Laboratorio Descripción del Sistema Articular Inferior

1.- Complete la siguiente tabla con el tipo, nombre y ubicación de superficies articulares.

ARTICULACIONES TIPO DE ARTICULACIÓN

NOMBRE Y UBICACIÓN SUPERFICIES ARTICULARES

Cadera

Rodilla

Tibiofibular Superior

Tibiofibular Intermedia

Tibiofibular Inferior






ARTICULACIONES TIPO DE ARTICULACIÓN

NOMBRE Y UBICACIÓN SUPERFICIES ARTICULARES

Tibiotalar

2.- Lea con atención el siguiendo texto de la movilidad articular del miembro inferior, realizando y discutiendo los movimientos con tu compañero(a) y palpando las articulaciones en el caso que sea posible. La anatomía funcional o biomecánica de las articulaciones no se basa sólo en ejes anatómicos sino al eje de movimiento de los huesos, los cuales son aceptados por la nomenclatura Internacional de Anatomía y Kinesiología, fuente Kapandji, Gray, Chatain, Bustamante en Reunión 2002 y aplicados en nuestro laboratorio de Antropología Física y Anatomía Humana.

ANATOMÍA DE LA CADERA

La articulación de la cadera está constituida fundamentalmente por: el cótilo, acetábulo o coxo y la cabeza del fémur. El cótilo se encuentra en la unión del ilion con las ramas ilio e isquio pubiana, forma una cavidad circular, que está en anteversión entre 15° y 30° y una inclinación caudal de 45°; revestida por el cartílago articular, presenta una herradura en su fondo donde se inserta el ligamento de la cabeza femoral, que en su extremo opuesto está insertado en la cabeza del fémur, seguido por la zona cervical y trocantérica, donde se inserta la sinovial y la cápsula. La articulación esta reforzada por tres ligamentos que se originan de la porciones de los tres fragmentos óseos que rodean el acetábulo.

Los movimientos de la cadera son: flexión (120°), extensión (0°), abducción (45°), aducción (30°), rotación medial (30°), rotación lateral (60°) y circunducción.






La rodilla es una articulación que une el muslo con la pierna y está formada por el extremo distal del fémur, el extremo proximal de la tibia, la patela o rótula y las partes blandas que la rodean. Entre el fémur y la patela se establece la articulación patelofemoral y entre el fémur y la tibia la articulación femorotibial.

ANATOMÍA DE LA RODILLA

La rodilla es una articulación intermedia del miembro inferior. Principalmente, es una articulación dotada de un solo sentido de libertad de movimiento- la flexión - extensión, que le permite acercar o alejar, más o menos, el extremo del miembro a su raíz o, lo que es lo mismo, regular la distancia que separa el cuerpo del suelo. En esencia, la rodilla trabaja comprimida por el peso que soporta.

De manera accesoria, la articulación de la rodilla posee un segundo sentido de libertad: la rotación sobre el eje longitudinal de la pierna, que solo aparece cuando la rodilla esta en flexión.

Considerado desde el punto de vista mecánico, la articulación de la rodilla constituye un caso sorprendente: debe conciliar dos imperativos contradictorios:

o Posee una gran estabilidad en extensión completa, posición en la que la rodilla soporta presiones importantes, debidas al peso del cuerpo y a la longitud de los brazos de palanca.

o Alcanza una gran movilidad a partir de cierto ángulo de flexión, movilidad necesaria en la carrera y para la orientación optima del pie en relación con las irregularidades del terreno.

La rodilla resuelve estas contradicciones merced a dispositivos mecánicos ingeniosos en extremo; sin embargo, la debilidad del acoplamiento de las superficies, condición necesaria para una buena movilidad, expone esta articulación a los esguinces y a las luxaciones.

Los movimientos de la rodilla son: extensión (0°), flexión (120°), con la rodilla en flexión hay rotación externa (40°) e interna (30°).

DESPLAZAMIENTOS

Desplazamiento de la patela sobre el fémur. El movimiento normal de la patela sobre el fémur durante la flexión es una translación vertical a lo largo de la garganta de la tróclea y hasta la escotadura intercondilea. El desplazamiento de la patela equivale al doble de su longitud (8 cm), y lo efectúa mientras gira en torno a un eje transversal: En efecto, su cara posterior, dirigida directamente atrás en posición de extensión, se orienta hacia arriba cuando la rótula, al final de su

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recorrido, se aplica, en la flexión extrema, debajo de los cóndilos. Por tanto se trata de una translación circunferencial.

Desplazamientos de la patela sobre la tibia. Podemos imaginarnos la patela incorporada a la tibia para formar un olécranon como en el codo. Esta disposición impedirá todo movimiento de la rótula en relación a la tibia y limitaría de modo notable su movilidad, impidiendo incluso cualquier movimiento de rotación axial.

En efecto, la patela efectúa dos clases de movimientos con relación a la tibia, según consideremos la flexión-extensión o la rotación axial.

En los movimientos de flexión-extensión, la patela se desplaza en un plano sagital. A partir de su posición es extensión, retrocede y se desplaza a lo largo de un arco de circunferencia, cuyo centro está situado a nivel de la tuberosidad anterior de la tibia y cuyo radio es igual a la longitud del ligamento rotulando. Al mismo tiempo, se inclina alrededor de 35º sobre si misma, de tal manera que su cara posterior, que miraba hacia atrás, en la flexión máxima está orientada hacia atrás y abajo. Por tanto experimento un movimiento de translación circunferencial con respecto a la tibia.

En los movimientos de rotación axial, los desplazamientos de la patela con relación a la tibia tienen lugar en un plano frontal. En posición de rotación indiferente, la dirección del ligamento patelar es ligeramente oblicua hacia abajo y afuera. En la rotación medial, el fémur gira en rotación lateral con respecto a la tibia, y arrastra la patela hacia lateral; el ligamento patelar se hace oblicuo hacia abajo y adentro. En la rotación lateral, sucede lo contrario: el fémur lleva la patela hacia medial, de manera que el ligamento rotuliano queda oblicuo hacia abajo y hacia fuera, pero más oblicuo hacia fuera que en posición de rotación indiferente.

ALGUNOS ASPECTOS ANATOMOFUNCIONALES DE LOS MENISCOS

Los meniscos son estructuras fibrocartilaginosas cuyas funciones son soportar y distribuir una parte significativa de la carga que pasa a través de la articulación, absorber la energía provocada por los impactos, colaborar en la estabilidad de la rodilla y contribuir junto con otras estructuras a la lubricación articular. El menisco está compuesto básicamente por fibras de colágeno de tipo I agrupadas en forma de fascículos con cierta orientación preferencial en dirección circunferencial y en dirección radial en las zonas posteromediales. Las fibras de colágeno presentan valores elevados de rigidez y resistencia a tracción y, por tanto, su mayor contribución a las propiedades mecánicas del material se registra cuando están orientadas en la dirección de la carga, como ocurre con los tendones y los ligamentos. La asunción básica de que las fibras se orientan según las tensiones principales parece válida ( Mow y cols. 1989 ). ( Ghosh y Taylor ). ( Kummer ). Mecánicamente, el tejido meniscal puede considerarse compuesto por dos fases,






una sólida que corresponde al 26 % del peso y otra fluida que conforma el 74 % restante. La matriz sólida está compuesta principalmente por fibras de colágeno y proteoglicanos y su comportamiento responde al de un material compuesto reforzado con fibras, poroso y permeable, por lo tanto, la teoría bifásica desarrollada para el estudio del comportamiento de tejidos blandos hidratados es de aplicación también para el menisco ( Spilker y cols ). Al igual que el cartílago, el menisco presenta un comportamiento viscoelástico, experimentado fenómenos de creep y relajación de tensiones. Ahmed y Burke ( 1983 ) empleando transductores de microindentación demostraron que a través de los meniscos se transmite más del 50 % de la carga de compresión que soporta la rodilla en extensión y que a 90º de flexión éste valor alcanza el 85 %. McBride y Reid, consideran que los meniscos aumentan el área de contacto articular en 3 veces y que disminuyen en 7 veces la concentración de fuerzas. Shrive y cols. estiman que los meniscos soportan el 45 % de la carga total a lo largo de la flexoextensión. Kurosawa y cols. estudiaron el modo de soportar cargas de los meniscos utilizando fuerzas de 3 veces el peso corporal en 14 especímenes cadavéricos y concluyeron que los mismos aumentan la conformidad articular, colaborando en la transmisión de cargas y disminuyendo las tensiones de contacto, tanto a nivel del cartílago articular como del hueso subcondral, especialmente cuando la carga a la que fueron sometidos superó los 1000 Newtons ( N ). Baratz y cols. en otro estudio realizado sobre especímenes cadavéricos, valoraron cargas de 400 libras entre 0º y 30º de flexión, en rodillas con meniscectomía parcial y total, utilizando films presosensitivos y observaron que después de la resección parcial del menisco, el área de contacto disminuye en un 10 % y la presión puntual aumenta un 65 %; cuando el menisco se resecó totalmente, el área disminuyó en un 75 % y la presión puntual aumentó en un 235 %. Fukubayashi y Kurosawa, valoraron el área de contacto y el pico máximo de tensión en 7 rodillas sometidas a carga variable en extensión máxima. En presencia de meniscos y a 1000 Newtons ( N ) el área registrada fue de 11.5 x 10 ( 2 ) y el pico de presión fue de 3 megapascales ( Mpa) . Sin menisco los valores obtenidos en las mismas condiciones fueron de 5.2 x 10 ( 2 ) y 6 respectivamente

Los estudios sobre respuesta carga-deformación de la rodilla pre y post-meniscectomizada sugieren que éstas estructuras pueden atenuar las ondas de impacto intermitentes que se provocan durante la marcha normal ( Seedholm y Hargreaves, 1979; Voloshin y Wosk, 1981 ). La baja rigidez en compresión y una baja permeabilidad son propiedades meniscales muy útiles para el cumplimiento de dicha función. Hoshino y Wallace, valoraron la capacidad segmentaria de la rodilla en la absorción de impactos estudiando el comportamiento de 20 especímenes cadavéricos sometidos a carga y midiendo la transmisión de fuerzas en la rodilla intacta y en las siguientes condiciones: La meniscectomía radial bilateral aumentó la transmisión de fuerzas en un 13 %, la total en un 21 % y la resección del cartílago articular y del hueso subcondral en un 35 %. La






implantación de una prótesis total de rodilla provocó un incremento del 80 % en la transmisión de fuerzas.

La función lubricadora está aún por demostrar y no existe acuerdo generalizado en cuanto al papel estabilizador de los meniscos. Para Walker y Erkman, no existen dudas en la función estabilizadora de los meniscos. Sekiguchi, afirma que la ausencia del menisco medial provoca inestabilidad en rotación externa. Levy y cols. y Shoemaker y Markolf, comprobaron que la traslación anterior de la rodilla sin ligamento cruzado anterior aumenta cuando se reseca el menisco interno. Los efectos locales de una meniscetomía son el incremento de las tensiones en las superficies articulares, la reducción de las áreas de contacto y una menor capacidad de absorción de energía.

Ahmed y Burke ( 1983 ), determinaron que una meniscetomía medial reduce el área de transmisión de cargas de un 50 % a un 70 %, incrementándose ésta reducción con el aumento de la carga aplicada.

Comportamiento del Menisco a Compresión: Bajo carga, la fase líquida es forzada a salir de la matriz debido al gradiente de presiones que se genera y a la compactación de la matriz. Estudios de compresión en especimenes de menisco bovino, han indicado que este tejido es la mitad de rígido y la sexta parte de permeable que el cartílago articular bovino y confirman el comportamiento básico del tejido predicho por Mow y cols. (1984). La combinación de la baja rigidez y la baja permeabilidad sugiere que el material que compone el menisco podría funcionar con una alta eficiencia en la absorción de impactos por unidad de masa. Considerando que la masa del menisco, como estructura, es mucho mayor que la del cartílago articular, es probable que la mayor parte de la carga debida a los impactos que soporta la articulación sea absorbida por esta estructuras. Además, por poseer baja rigidez realiza una buena distribución de las presiones de contacto, en virtud de su deformabilidad.

Comportamiento del Menisco Bajo Carga Cortante: El menisco soporta importantes cargas tangenciales aún en condiciones normales ( Arnoczky y cols. 1988 ). Su respuesta a cortante, especialmente en planos paralelos al eje de orientación principal de los fascículos de sus fibras, puede ser muy importante en el desarrollo de fisuras verticales y horizontales ( Smillie, 1978 ). Los estudios realizados sobre tejido de menisco bovino, sometidos a carga de torsión pura oscilante ( Chern y cols. 1990 ) han mostrado que la rigidez a cortante de éste, es una sexta a una décima parte menor que la del cartílago articular bovino.

Parece que la causa es la alta orientación de la estructura de la matriz de colágeno y de la tenues interacciones entre las fibras de colágeno y los proteoglicanos que permiten el deslizamiento entre las moléculas, cuando las superficies articulares está aplicada a una carga cortante. Esta conformación de la






matriz del menisco maximiza la conformidad articular en cualquier posición de la articulación sin restringir el movimiento. Puesto que las dos funciones principales del menisco son soportar y distribuir las cargas, la capacidad del mismo para adaptar su forma en función de la carga le confiere una eficiencia máxima en cualquier ángulo de la articulación.

Comportamiento del Menisco Bajo Tracción: Aunque el menisco está sometido principalmente a cargas de compresión, las mismas generan elevadas tensiones de tracción en las direcciones radiales y circunferenciales, que son de gran importancia en la comprensión del funcionamiento normal y de la etiología de las lesiones meniscales. Fithian y cols. ( 1989 ) han estudiado el comportamiento del menisco humano normal sometido a fuerzas de tracción en dirección circunferencial, observando variaciones de la rigidez y resistencia en las diferentes zonas.

La variación observada no se explica en función de la diferencia de composición química, la cual es muy parecida en todas las zonas, sino en función de la arquitectura de los fascículos de las fibras.

La ausencia de concordancia entre las superficies articulares de la rodilla, es compensada gracias a la interposición de fibrocartílagos semilunares o meniscos. Cuando una esfera se apoya sobre un plano, sólo se produce contacto en el punto de tangencia; si se desea aumentar esa mínima superficie de contacto entre la esféra y el plano, basta con interponer entre ambos un anillo. Ese anillo tendrá obligatoriamente la forma de un menisco, triangular al corte y con 3 caras.

Los meniscos no se encuentran libres en la articulación. Su borde periférico se encuentra fijo a la cápsula, cada cuerno se fija a la superficie intercondilea anterior y posterior de la tibia. Los dos cuernos anteriores se conectan a través del ligamento yugal o transverso, el cual a su vez se une a la patela por un tracto adiposo. Algunas fibras se dirigen desde los bordes laterales de la rótula a la cara lateral de ambos meniscos constituyendo los alerones menisco-patelares. El ligamento tibial fija sus fibras más posteriores en el borde medial del menisco medial. El ligamento lateral se encuentra separado del menisco lateral por el tendón del músculo poplíteo, el cual si contacta con el menisco en su borde posterior a través de una expansión fibrosa. El tendón del músculo semimembranoso también envía una expansión fibrosa al borde posterior del menisco interno. Algunas fibras del ligamento cruzado posterior se fijan sobre el cuerno posterior del menisco externo formando el ligamento menisco femoral y lo mismo sucede entre el ligamento cruzado anterior y el cuerno anterior del menisco medial.

En extensión los cóndilos femorales presentan sobre las caras articulares tibiales






su máximo radio de curvatura, encontrándose los meniscos estrechamente interpuestos entre ambas superficies articulares, mientras que en flexión, son los radios más pequeños de curvatura femoral los que se ofrecen a las glenas, perdiendo los meniscos parcialmente el contacto con los cóndilos femorales, lo cual junto a la relajación de los ligamentos colaterales, favorece la movilidad en detrimento de la estabilidad. Factores de Movilidad: Se agrupan en pasivos y activos. No existe más que un factor pasivo. Cuando se desconectan los meniscos de todas las inserciones mencionadas y se mueve pasivamante la rodilla, existe una translación anteroposterior de los mismos generada únicamente por el empuje de los condilos sobre la superficie meniscal. Los factores activos en cambio, son numerosos. Durante la extensión los meniscos son tirados hacia adelante por los alerones menisco-patelares, tensos por el avance de la rótula y que también implica al ligamento yugal, además, el cuerno posterior del menisco externo es llevado hacia adelante por la tensión del ligamento meniscofemoral en simultáneo con la tensión del ligamento cruzado posterior. Durante la flexión, el menisco interno es tirado hacia atrás por la expansión fibrosa del semimembranoso, mientras que el cuerno anterior lo es por la acción de algunas fibras del ligamento cruzado anterior. El menisco externo es llevado hacia atrás por su conexión con el tendón del músculo poplíteo.

Durante la rotación externa, el menisco externo es llevado hacia adelante y el interno hacia atrás, inviertiéndose el recorrido durante la rotación interna. En esta situación también existe deformación meniscal y la amplitud del movimiento continúa siendo el doble para el externo que para el interno.

Fuente Bibliográfica de la Revisión de Bylski-Austrow y cols. Orthopade 2002 Apr;23(2):90-2. “Biomechanics of the meniscus”. Kummer B Zentrum fur Anatomie, Universitat zu Koln.

Una vez comprendida la actividad, completa la siguiente tabla de las articulaciones con sus movimientos

ARTICULACIONES NOMBRE MOVIMIENTOS

Cadera






Rodilla

Tibiofibulares

Tibiotalar

3.- Explique (NO DESCRIBA) observando la movilidad articular si las siguientes articulaciones son estables o inestables y los elementos que favorecen la estabilidad. Nombre además características principales de cada articulación.

CADERA:

RODILLA:






TIBIOTALAR:

PIE:






4.- Nombre (completando la tabla) e identifique en los huesos del laboratorio el origen e inserción de los ligamentos. Ubícalos además en cada una de las figuras.

CADERA

Nombre Ligamentos Origen Inserción

Iliofemoral

Isquiofemoral

Pubofemoral

Cabeza Femoral






RODILLA


Patelar

Colateral Tibial.

Colateral Fibular

Poplíteo Arqueado

Poplíteo Oblicuo

Cruzado Anterior

Cruzado Posterior

ACCESORIOS RODILLA


Coronarios

Menisco femoral

Transverso o Yugal

Alares






TIBIOTALAR


Colateral Tibial

Pars Tibiotalar Posterior

Pars Tibiocalcáneo

Pars Tibioescafoideo

Pars Tibiotalar Anterior

Colateral Fibular

Pars Fibulotalar Posterior

Pars Fibulocalcáneo

Pars Fibulotalar Anterior

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