Fundamentos de Biomecânica - 2ª Edição

1 Terminologia elementar
1.1 Planos e eixos de referência anatómica
1.2 Termos direccionais
1.3 Descrição dos movimentos articulares
1.4 Desvios de postura dos segmentos anatómicos
1.4.1 Desvios da coluna vertebral
1.4.2 Desvios de postura dos membros inferiores
1.5 Referência

2 Antropometria elementar
2.1 Introdução
2.2 Biótipos
2.3 Características antropométricas para diferentes percentis
2.4 Dados antropométricos
2.4.1 Dados dinâmicos
2.4.2 Dados estáticos
2.4.2.1 Comprimento dos segmentos corporais
2.4.2.2 Densidade dos segmentos corporais
2.4.2.3 Massa e centro de massa dos segmentos corporais
2.4.2.4 Momentos de inércia dos segmentos corporais
2.5 Aplicações em antropometria
2.5.1 Perna
2.5.2 Membro superior
2.6 Referências

3 Biomecânica muscular
3.1 Introdução
3.2 Princípio de funcionamento
3.3 Morfologia muscular
3.4 Força muscular
3.4.1 Secção transversal fisiológica e ângulo de penação
3.4.2 Vantagem mecânica do músculo
3.4.3 Velocidade e tipo de contracção muscular
3.5 Aplicações de força muscular
3.5.1 Músculo quadríceps
3.6 Referências

4 Ciclo de marcha
4.1 Introdução
4.2 Referências históricas
4.3 Ciclo de marcha normal
4.4 Parâmetros cinemáticos no ciclo de marcha
4.4.1 Evolução da posição dos centros de rotação do membro inferior
4.4.2 Deslocamentos angulares do membro inferior
4.4.2.1 Ângulos dos segmentos do membro inferior
4.4.2.2 Ângulos das articulações
4.4.2.2.1 Anca
4.4.2.2.2 Joelho
4.4.2.2.3 Tornozelo e pé
4.4.2.2.4 Pelve
4.4.2.2.5 Tronco
4.4.3 Velocidades do membro inferior
4.4.3.1 Velocidade angular dos segmentos do membro inferior
4.4.3.2 Velocidade angular das articulações
4.4.3.3 Velocidades lineares dos segmentos do membro inferior
4.4.4 Acelerações do membro inferior
4.4.4.1 Aceleração angular dos segmentos do membro inferior
4.4.4.2 Aceleração angular nas articulações
4.4.4.3 Acelerações lineares dos segmentos do membro inferior
4.5 Parâmetros cinéticos no ciclo de marcha
4.5.1 Forças, momentos, potência e energia
4.5.2 Forças de reacção do solo no ciclo de marcha
4.5.3 Centro de pressão da força de reacção do solo
4.5.4 Momentos nas articulações
4.5.4.1 Anca
4.5.4.2 Joelho
4.5.4.3 Tornozelo
4.5.5 Potência nas articulações do membro inferior
4.5.5.1 Anca
4.5.5.2 Joelho
4.5.5.3 Tornozelo
4.5.6 Energia e trabalho no ciclo de marcha
4.6 Electromiografia do membro inferior no ciclo de marcha
4.6.1 Padrões de actividade muscular do membro inferior
4.6.1.1 Anca
4.6.1.2 Joelho
4.6.1.3 Tornozelo
4.7 Aplicações no ciclo de marcha
4.7.1 Pé
4.8 Referências5 Forças e momentos no sistema músculo-esquelético
5.1 Introdução
5.2 Força
5.3 Momento
5.4 Equilíbrio estático
5.5 Diagrama de corpo livre
5.5.1 Procedimento para análise de um sistema em equilíbrio
5.5.2 Diagrama de corpo livre de estruturas músculo-esqueléticas
5.5.3 Determinação do centro de gravidade do corpo livre
5.6 Aplicações músculo-esqueléticas em equilíbrio estático
5.6.1 Ombro
5.6.2 Anca
5.6.3 Joelho
5.6.4 Tornozelo
5.7 Equilíbrio dinâmico
5.8 Aplicações músculo-esqueléticas em equilíbrio dinâmico
5.8.1 Anca
5.8.2 Cotovelo
5.9 Referências

6 Desempenho do sistema músculo-esquelético
6.1 Introdução
6.2 Trabalho
6.2.1 Trabalho positivo e negativo
6.3 Energia
6.3.1 Conservação de energia
6.3.2 Energia interna e externa
6.3.3 Eficiência energética
6.4 Potência
6.4.1 Potência e energia transferida entre segmentos
6.5 Aplicações de trabalho, energia e potência no sistema músculo-esquelético
6.5.1 Cabeça
6.5.2 Antebraço
6.5.3 Perna
6.5.4 Corpo
6.6 Referências

7 Fundamentos de estabilidade articular
7.1 Introdução
7.2 Mecanismos de estabilidade no plano de movimento
7.2.1 Curvatura articular
7.2.2 Acção muscular
7.2.3 Ligamentos
7.3 Mecanismos de estabilidade no plano lateral
7.3.1 Curvatura articular
7.3.2 Acção muscular
7.3.3 Ligamentos
7.4 Aplicações de estabilidade articular
7.4.1 Ombro
7.5 Referências

8 Comportamento mecânico dos materiais
8.1 Introdução
8.2 Forças e momentos internos
8.3 Tensão
8.3.1 Tensão normal
8.3.2 Tensão de corte
8.3.3 Tensões principais e tensão principal de cort
8.4 Deformação
8.4.1 Deformação normal
8.4.2 Deformação de corte
8.5 Módulo de elasticidade
8.6 Módulo de rigidez transversal0
8.7 Coeficiente de Poisson
8.8 Energia de deformação
8.9 Curvas tensão-deformação
8.10 Histerese
8.11 Viscoelasticidade
8.12 Critérios de cedência
8.12.1 Teorias de cedência
8.13 Fadiga
8.14 Referências

9 Comportamento mecânico do esqueleto
9.1 Introdução
9.2 Carga axial
9.3 Carga de flexão
9.3.1 Tensões de flexão
9.3.2 Deformação em flexão
9.3.3 Energia em cargas de flexão
9.4 Carga de torção
9.4.1 Tensões de torção
9.4.2 Deformação angular
9.4.3 Ensaio de torção
9.5 Cargas combinadas
9.6 Referências

10 Comportamento mecânico do osso
10.1 Introdução
10.2 Composição e estrutura do osso
10.3 Propriedades mecânicas do osso
10.3.1 Propriedades elásticas e de resistência mecânica
10.3.2 Efeito da densidade, idade e género
10.4 Renovação e adaptação óssea
10.4.1 Células ósseas
10.4.2 Remodelação e modelação óssea
10.4.3 Regulação da adaptação óssea por factores mecânicos
10.4.4 Mecanosensção e Mecanotrasndução
10.4.5 Exemplo de formulação de um modelo matemático de remodelação óssea
10.5 Efeito de “stress-shielding” e hipertrofia óssea
10.6 Referências11 Comportamento mecânico da cartilagem
11.1 Introdução
11.2 Composição e estrutura da cartilagem articular
11.3 Comportamento mecânico da cartilagem articular
11.4 Propriedades da cartilagem
11.4.1 Comportamento da cartilagem em compressão
11.4.2 Comportamento da cartilagem em tracção
11.4.3 Comportamento da cartilagem em corte puro
11.5 Relação entre propriedades mecânicas e composição
11.6 Falência mecânica da cartilagem
11.7 Lubrificação articular
11.8 Desgaste da cartilagem articular
11.9 Referências

12 Biomecânica da fractura
12.1 Introdução
12.2 Fractura traumática
12.3 Fractura óssea de fadiga
12.4 Efeito de alteração da geometria
12.5 Mecânica da recuperação da fractura óssea
12.6 Controlo mecânico da envolvente da fractura
12.7 Aplicação de fractura no fémur
12.8 Referências

13 Desempenho de dispositivos implantáveis
13.1 Introdução
13.2 Introdução ao método dos elementos finitos em biomecânica
13.3 Repartição de carga
13.4 Transferência de carga
13.5 Aplicações de dispositivos implantáveis
13.5.1 Anca
13.5.2 Tíbia
13.6 Referências

14 Biomecânica da anca
14.1 Introdução
14.2 Estruturas anatómicas da anca
14.3 Cinemática da anca
14.4 Cargas na articulação
14.5 Músculos na articulação da anca
14.6 Problemas da articulação da anca
14.7 Referências

15 Biomecânica do joelho
15.1 Introdução
15.2 Cinemática do joelho natural
15.2.1 Articulação tíbio-femoral
15.2.2 Efeito de “roll back”
15.2.3 Articulação patelo-femoral
15.3 Forças na articulação do joelho
15.4 Estabilidade da articulação do joelho
15.5 Função da patela
15.6 Referências

16 Proposta de exercícios práticos
16.1 Introdução
16.2 Exercício 1
16.3 Exercício 2
16.4 Exercício 3
16.5 Exercício 4
16.6 Exercício 5
16.7 Exercício 6
16.8 Exercício 7
16.9 Exercício 8
16.10 Exercício 9
16.11 Exercício 10
16.12 Exercício 11
16.13 Exercício 12
16.14 Exercício 13
16.15 Exercício 14
16.16 Exercício 15

António Completo
Professor Auxiliar com Agregação da Universidade de Aveiro, lecionando nas áreas da Biomecânica, Projeto Mecânico, Desenho Técnico e Comando Numérico Computorizado. É, também, Investigador no Centro de Tecnologia Mecânica e Automação (TEMA) da Universidade de Aveiro, tendo coordenado como Investigador Responsável vários projetos de
investigação e de cooperação empresarial. É autor e coautor de diversos artigos científicos na área da biomecânica ortopédica.

Fernando Fonseca
Licenciado em Medicina. Exercício profissional no Serviço de Ortopedia dos Hospitais da Universidade de Coimbra, atualmente Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra. Diretor Serviço de Ortopedia desde 2011. Professor Universitário (FMU, UBI, UA). Membro titular da SPOT. Presidente da SPOT (2017-2018). Sócio correspondente de diversas sociedades científicas internacionais (SBOT, AAOT, SAOT, SLAOT).