INFORME BIOMECÁNICA ANALISIS PROPIEDADES BIOMECÁNICAS DEL SISTEMA MUSCULO ESQUELETICO Integrantes: Martin Medina Camila Monzoncillo Francisco Duran Docente: Karoll Hermosilla Fecha: 15 noviembre de 2019 INTRODUCCIÓN Existen ciertos indicadores biomecánicos fundamentales que caracterizan la actividad del músculo, estos corresponden a la fuerza que se registra en su extremo (a la que se denomina tensión), y la velocidad de variación de la longitud. Cuando el músculo se excita, varía su estado mecánico; estas variaciones son denominadas contracción muscular. La contracción se manifiesta en la variación de la tensión o de la longitud del músculo (o de ambas), así como de otras de sus propiedades mecánicas (elasticidad, rigidez, etc.). Cuando el músculo se encuentra en estado de Reposo, existe solapamiento moderado de los puntes cruzados de miosina sobre actina. En estado de elongación, el solapamiento disminuye y puede llegar a ser nulo. Finalmente, durante la contracción, el solapamiento o superposición es máximo. El límite de solapamiento queda dado por el contacto entre los filamentos gruesos y los discos Z. El comportamiento global del músculo es debido tanto a los componentes activos como pasivos. La tensión activa, representa la tensión desarrollada por los elementos contráctiles del músculo. La tensión pasiva refleja la tensión desarrollada cuando un músculo sobrepasa su longitud de reposo y la parte no contráctil del vientre muscular se estira. Cuando el vientre muscular se contrae, la combinación de las tensiones activas y pasivas produce la tensión total ejercida. En la tensión muscular debe entenderse que se produce durante la activación del músculo (generalmente se utiliza el término menos apropiado de “contracción” en lugar de “activación”), la cual tiene lugar cuando el músculo recibe un impulso eléctrico y se libera la energía necesaria, lo que dará lugar a la unión y desplazamiento de los filamentos de actina y miosina en el sentido de acortamiento sarcomérico y elongación tendinosa. La activación siempre tiende a acortar las sarcómeras, tanto si el músculo se está acortando (activación concéntrica) como elongando (activación excéntrica). Pero según la voluntad del sujeto o la relación que se establezca con las resistencias externas, la activación del músculo puede dar lugar a tres acciones diferentes: 1) acortamiento o acción dinámica concéntrica (superación de la resistencia 1.2. externa, la fuerza externa actúa en sentido contrario al del movimiento); 2) alargamiento/estiramiento o acción dinámica excéntrica (cesión ante la resistencia externa, la fuerza externa actúa en el mismo sentido que el movimiento), y 3) mantenimiento de su longitud o acción isométrica (la tensión [fuerza] muscular es equivalente a la resistencia externa, no existe movimiento ni por supuesto trabajo mecánico). Esta última definición no se ajusta a la realidad totalmente, pues lo único que se mantiene igual es el ángulo en el que se está produciendo la tensión muscular, pero la acción del músculo es de acortamiento de fibras y de estiramiento del tejido conectivo, como el tendón En resumen, podemos decir que el término contracción significa desarrollo de tensión dentro del músculo y no necesariamente un acortamiento visible del propio músculo. La tensión que genera el músculo puede generar una contracción estática o dinámica, sin movimiento o con movimiento articular respectivamente. En la contracción isométrica o estática no hay un cambio de longitud del músculo ya que la resistencia iguala la capacidad de contracción. Al no haber desplazamiento, teóricamente y en términos de física, no se produce trabajo mecánico y toda la energía consumida se transforma en calor. Sin embargo, fisiológicamente, hay un trabajo expresado por la fuerza o tensión isométrica desarrollada durante un tiempo determinado, con costo energético, liberación de calor y fatiga. En la práctica, no existe una contracción isométrica pura ya que aunque las inserciones de músculo queden fijas y no exista movimiento, las fibras musculares se acortan alrededor de un 7% a expensas del componente elástico en serie del tendón que cede al comienzo de la contracción. En la contracción isotónica o dinámica, el músculo cambia de longitud y se produce un trabajo externo medible a partir de la fuerza y la distancia recorrida. Así mismo, no toda la energía consumida se convierte en trabajo efectivo, ya que en parte es necesaria para neutralizar las fuerzas pasivas del acortamiento. Por eso la carga máxima en contracción isotónica en acortamiento es sólo un 80% de la tensión máxima alcanzada en la contracción isométrica. Según la dirección del cambio de longitud muscular, la contracción isotónica puede ser: o o Concéntrica o de acortamiento, con trabajo positivo cuando el torque generado por la potencia muscular es mayor al generado por la resistencia. Excétrica o de alargamiento, con trabajo negativo, cuando el torque generado por la potencia muscular es menor al generado por la resistencia. CONCEPTOS IMPORTANTES Músculo=tejido contráctil activo + tejido elástico pasivo Contracción: capacidad de generar tensión Tensión total= tensión activa + pasiva A mayor fuerza, menor velocidad ASTF: área perpendicular a la línea de acción de las fibras musculares ASTA: área perpenducualr a la línea de acción del músculo Músculos fusiformes: buenos para velocidad Músculos penniformes: buenos para fuerza En cuanto a la longitud, los músculos suelen desarrollar la máxima tensión contráctil cuando adoptan la longitud en reposo, aunque en un músculo normal se produce una fuerza global mayor cuando el músculo está estirado, lo cual parece contradecir la relación general entre tensión y longitud. No obstante, el aparente aumento se debe a la contribución de los componentes elásticos de los tejidos articulares y no a un aumento de la tensión muscular. La fuerza máxima de la fibra muscular se consigue en una longitud determinada y, distinta para cada músculo. Esta situación muscular es llamada longitud de reposo . Se denomina longitud de reposo a, dada una contracción isométrica, la longitud muscular ideal en la cual se desarrolla la tensión máxima. Se corresponde con una longitud de la sarcómera que permite la activación de todos los puentes cruzados entre los filamentos gruesos y finos (miosina y actina). Las fibras musculares pueden contraerse sólo un 60% de su longitud de reposo, de forma que al 75% de la longitud de reposo, las fibras generan sólo un 75% de la fuerza muscular. La capacidad de generar fuerza, por tanto, debería disminuir cuando el músculo es activado a longitudes superiores e inferiores de la longitud de reposo. La capacidad de generar tensión disminuye cuando la fibra muscular se acorta más allá de la mitad de su longitud de reposo . Según se va acortando el músculo durante la contracción, los puentes de actina-miosina se superponen, creando una incompleta activación de las conexiones (se establecen menos puentes actina-miosina). Al final del recorrido del rango de movimiento articular, el músculo está débil y es incapaz de generar grandes cantidades de fuerza. Cuando un músculo que está activado (contraído), es estirado un poco más allá de su longitud de reposo (aproximadamente hasta un 20 % más) la tensión muscular generada es mayor que la alcanzada en . Este hecho se corresponde con una situación en la que el componente contráctil es óptimo para la producción de fuerza (están activados todos los puentes de actina y miosina) al que, además, se suma el estrés del componente pasivo muscular (tejido conjuntivo) originado por la elongación a la que está siendo sometido el músculo En cambio, cuando se produce una elongación de la fibra muscular por encima de esta longitud (más del 20% de la longitud de reposo) la tensión generada caerá. Esto es debido al deslizamiento y desconexión de los puentes de actina-miosina que se habían establecido, al realizar el estiramiento. Existe, por tanto, una zona de longitudes óptimas en las que la fuerza muscular generada es máxima, a partir de esta zona, la fuerza producida es infra-máxima. Además de la longitud del músculo, la cantidad de fuerza muscular depende también del área de sección transversa fisiológica. De forma general, la fuerza máxima que un músculo puede generar es de aproximadamente 50 N/cm2 de sección transversal fisiológica. El área de sección transversa fisiológica, se obtiene al cortar el vientre muscular en dirección perpendicular a las fibras que lo constituyen, muestra el número de filamentos de actina y miosina colocados en paralelo. El área total, equivale a la suma de todas las áreas de sección transversa fisiológica que constituyen el músculo. La sección transversa fisiológica es mayor en los músculos peniformes, por poseer mayor número de fibras musculares, por lo que los músculos peniformes generan mayor fuerza que los fusiformes. Los músculos fusiformes (como el bíceps braquial) tienen sus fibras paralelas, y son capaces de contraerse de forma rápida y en estallido. Los músculos peniformes (deltoides e interóseos), por el contrario, poseen fibras atadas al septo, con aspecto de pluma, formando un ángulo con respecto a la línea de acción. Estos últimos son músculos más lentos, pero son capaces de generar potencia mantenida durante su contracción. En función de esta característica, los músculos encargados de generar mayor fuerza tendrán sus fibras en disposición peniforme, en cambio, aquellos músculos cuya función de movimiento no exige tanta fuerza tendrán disposición fusiforme.
