A continuación presentamos la definición de algunos conceptos básicos para poder analizar el comportamiento biomecánico de los tejidos:
– Elasticidad: capacidad de un material sólido para soportar fuerzas externas, llegando a deformarse en proporción a la cantidad de fuerza total y pudiendo recuperar su tamaño original una vez que las fuerzas se dejan de aplicar.
– Plasticidad: implica deformaciones permanentes en los materiales después de soportar cargas mecánicas que superen un determinado valor, representado por el límite elástico.
– Viscosidad: comportamiento de los fluidos caracterizado por disipar la energía aplicada sobre el material; se trata de una medida de resistencia al flujo debida a la fricción interna entre sus partículas; un concepto íntimamente relacionado con la cantidad de agua que posee un tejido o material.
– Viscoelasticidad: propiedad de los materiales que pueden disipar a la vez que almacenar la energía mecánica de deformación, comportándose como un fluido a la vez que un sólido.
Biomecánica del hueso
El hueso presenta un comportamiento bifásico debido a su componente inorgánico (sales minerales) y a su componente orgánico (colágeno y sustancia fundamental). El colágeno les proporciona flexibilidad y resistencia ante cargas por tracción, mientras que las sales minerales le permiten dureza, rigidez y resistencia ante cargas por compresión.
Biomecánica del cartílago
El cartílago está considerado como una especie de gel consistente que se mantiene en posición mediante una malla constituida por diferentes tipos de fibras de colágeno y elastina.
Al aplicar fuerza al cartílago, este experimentará un aumento de la presión local que provocará, por un lado, la exudación de líquido hacia las zonas no comprimidas y al espacio interarticular y, por el otro, la deformación de la matriz estructural. Al retirarle la carga, con un tiempo suficiente para la recuperación, el tejido cartilaginoso hialino volverá a rehidratarse y su matriz a recuperar la configuración. Ha sido comprobado que la actividad física, a través del efecto carga-descarga, mantendrá el cartílago sano, ya que favorecerá el flujo de nutrientes desde el liquido sinovial y la exudación de las sustancias de desecho. Por otro lado, el desuso esta asociado con desgaste tisular y a la incapacidad de regeneración tisular.
Biomecánica del ligamento
El 90% del ligamento esta compuesto por colágeno, el cual es muy resistente a la tracción, es por ello que presenta similitudes al tendón. No obstante, la alineación de las fibrillas de colágeno en el ligamento no es simétrica como en el casi del tendón, por lo que al inicio de la carga el tejido ligamentoso puede reorganizarse en línea al vector de fuerza sin tener que experimentar la tensión inicial que lo deforme.
Biomecánica del tendón
El tendón es un continuo de tejido conectivo que trasmite de manera efectiva la fuerza generada por la zona contráctil de los músculos hacia el hueso. Participa en la propiocepción y actúa de almacenaje de energía durante el movimiento. Este último aspecto es debido a las propiedades elásticas que posee, fruto de su composición histológica y de la conformación longitudinal de su tejido siguiendo la línea de fuerza del músculo.
Al ser un tejido viscoelástico, el tendón reacciona de forma diferente según la intensidad y la velocidad de la fuerza aplicada. Con fuerzas de tracción bajas se muestra muy extensible, mientras que la extensibilidad disminuye ante tensiones elevadas, permitiéndole actuar con mucha stiffness.
Biomecánica del músculo
La unidad estructural es la fibra muscular, la cual consiste en la unión de muchas miofibrillas envueltas por una delicada membrana plasmática. La miofibrilla esta formada por diversos sarcómeros, constituidos por miofilamentos proteicos separados por las líneas sarcomericas Z. En cuanto a la unidad sarcomerica, cabe destacar el papel de los diferentes tipos de filamentos proteicos, donde más allá de las conocidas actina y miosina, existen dos proteínas más, la titina (elástica) y la nebulina (inelástica).
Si medimos la tensión generada en cada acción muscular, veremos que existe una relación directa e inversamente proporcional con la cantidad de carga impuesta, la cual condicionará la velocidad de ejecución. Es decir, a mayor carga impuesta menor será la velocidad de contracción. Sin embargo, al analizar lo que sucede durante la fase excéntrica, observamos un patrón opuesto, donde a mayor carga impuesta mayor será la velocidad de acción.