Análise cinética da coluna vertebral lombar

P R O F . D R . G U A N I S D E B A R R O S V I L E L A J U N I O R

Introdução

• 82% da população já teve dores na coluna lombar.dores na coluna lombar.

• As forças compressivas são as solicitações mecânicas mais comuns na coluna.

• A flexão vertebral em L5-S1 é de 20o .

• Flexão vertebral é diferente • Flexão vertebral é diferente de flexão do quadril (esta possui a inclinação pélvica anterior e o efeito somatório das flexões vertebrais).

Introdução

Posição A: anatômica (eixo que contém Atlas, L5, acetábulo e tálus está na vertical)Atlas, L5, acetábulo e tálus está na vertical)

Posição B e C: flexão do quadril e flexões vertebrais.

A flexão vertebral na torácicas é significa_tivamente menor, sendo de 4o em T1-T2 e 10o em T11-T12.

A B C

10 em T11-T12.

A flexão lateral nas vértebras lombares é de aproximadamente 6o, com exceção da L5-S1, onde é reduzida para apenas 3o .

Forças que atuam em L5-S1

Tensão dos eretores da espinha

Força Shear (cisalhamento)Força Shear (cisalhamento)

Força de Compressão

Forças que atuam em L5-S1

aFeesp

E

b

a

aFeespFc

Fs

Feesp

Fc

Fs

Onde:

Força dos eretores da espinha

Força compressiva

Força shear

b

h

Braço da força peso-corporal

h

Braço da força dos eretores esp.

h

E

Braço da força peso-carga

a Ângulo do plano sacral

Módulos das Forças que atuam em L5-S1

aFeesp

E

aFeespFc

Fs

Feesp

Fc

Fs

Onde:

Força dos eretores da espinha

Força compressiva

Força shear

b

h

Braço da força peso-corporal

Feesp =b(Pcorp) + h(Pcarga)

E

= (Pcorp.sen a + Pcarga.sen a)Fs

h

E

Braço da força peso-carga

= (Pcorp.cos a + Pcarga.cos a + Feesp)Fc

Braço da força dos eretores da esp.

Módulos das Forças que atuam em L5-S1

É importante observar que o valor médio de E (braço da força dos eretores da espinha) é de 6,5cm (braço da força dos eretores da espinha) é de 6,5cm e não 8,3cm.

Os valores mínimos de E para homens é 5,7cm e para mulheres 5,3cm.

Exemplo

Calcule a força exercida pelos eretores da espinha, a pelos eretores da espinha, a força de compressão e a força Shear na situação ao lado. Dados:h=40cm; b=15cm; a= 40o;massa corporal acima de L5/S1 = 50Kg; E= 6,5cm e

b

a

L5/S1 = 50Kg; E= 6,5cm e massa da carga 20Kg.

Adote g=1om/s2 h

Resolução

Aplicando os valores nas fórmulas:

Feesp =b(Pcorp) + h(Pcarga)

E= 15(500) + 40(200)

6,5= 2384,61N

= (Pcorp.cos a + Pcarga.cos a + Feesp) = Fc

= 500(cos40o) + 200(cos40o) + Eeesp = 2920,83N

= (Pcorp.sen a + Pcarga.sen a) = 500 (sen40o) + 200(sen40o) = 449,94NFs

Discussão do resultados

Neste exemplo, a força exercida pelos eretores da espinha foi de 2384,61N que está dentro dos limites espinha foi de 2384,61N que está dentro dos limites de 2200 a 5500N que os eretores da espinha são capazes de desenvolver em pessoas saudáveis.

A força compressiva foi de 2920,83N, para valores máximos aceitáveis de 3400N.

A força Shear neste modelo é conseqüência do atrito A força Shear neste modelo é conseqüência do atrito em as facetas, sendo considerada lesiva quando sua soma vetorial com a F compressiva, ou seja, a força resultante que atua sobre o disco possuir direção inferior a 16o com o plano do mesmo.

Biomecanicamente porque está errado?

ERRADO CERTO

Aprofundamento

Pesquisas laboratoriais mostram uma grande variação na determinação da força compressiva que atua na coluna determinação da força compressiva que atua na coluna lombar.

Pesquisadores desenvolveram uma equação preditiva da força máxima compressiva em função da idade, do sexo e do percentil da população de interesse. Assim:

Fc =7222 – (1048 x Didade) – (1279 x S) + (57 x pp)Fc =7222 – (1048 x Didade) – (1279 x S) + (57 x pp)

Onde Didade é a idade em décadas (1 para 20-29; 2 para 30-39; 3 para 40-49 e 4 acima de 50 anos).S é o sexo (1 para homens e 2 para mulheres) e pp é o percentil (50, 90, 95, etc.).

Finalizando...

Modelos computacionais complexos tem sido desenvolvidos para melhor precisar as forças que desenvolvidos para melhor precisar as forças que atuam na coluna vertebral.

Variáveis como a idade, pressão intra-abdominal e a densidade óssea das vértebras precisam ser incluídas nestes modelos.

Pax Domini sit semper vobiscvm!