Biomecánica de la articulación de la rodilla

Breve descripción de la biomecánica articular de la articulación de la rodilla (femoritibial) diseñada como introducción para estudiantes de la Materia de Anatomía Humana en el Grado en Ingeniería Biomédica

1. Tiene dos funciones principales: Dar estabilidad al miembro inferior, aunque el mayor grado de estabilidad sólo se consigue con la rodilla en extensión completa ya que en cualquier amplitud de flexión es muy inestable. Al tener mucha movilidad tiene una función esencial en la marcha y la locomoción humana. Las superficies articulares de la articulación femorotibial son poco congruentes, aunque un conjunto de músculos y ligamentos muy potentes que ayudan a estabilizarla, pero sólo lo consiguen en extensión. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla Es la articulación intermedia de la EI. Realmente es un complejo articular formada por dos articulaciones independientes: articulación femorotibial y articulación femoro -rotuliana.

2. Anterior Posterior Tróclea femoral Cóndilos femorales TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

3. Pierna derecha, visión a nterior Cóndilos tibiales Meseta tibial Tuberosidad tibial TEMA 6 Biomecánica de la rodilla Pierna derecha, visión posterior

4. Rótula, visión anterior Posterior TEMA 6 Biomecánica de la rodilla Rótula, visión posterior Rodilla derecha, visión lateral

5. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla Las superficies articulares de la articulación de la rodilla son tres: Epífisis distal del fémur, con su tróclea (anterior) y los cóndilos femorales (posteroinferior). Meseta tibial (epífisis proximal), con sus dos cavidades glenoideas (medial y lateral). La cara posterior de la rótula, con su cara articular para la tróclea femoral. Epífisis distal del fémur, visión inferior Meseta tibial, visión superior Rótula, visión posterior

6. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

7. Está formada por los cóndilos femorales de la parte distal del fémur (cóndilo externo y cóndilo interno) que se articulan con las cavidades glenoideas (externa e interna, respectivamente) de la meseta tibial. Las superficies articulares están separadas por una cresta anteroposterior ósea. Funcionalmente es una diartosis , sinovial tipo tróclea o en bisagra con un grado de libertad (flexo-extensión), aunque también es capaz de realizar movimientos de rotación axial (en flexión) por lo que se convertirá en una tróclea con dos grados de movilidad (TRÓCLEA MODIFICADA). TEMA 6 Biomecánica de la rodilla: articulación femorotibial

8. Estas contradicciones se resuelven gracias a una serie de elementos de adaptación, pero la poca concordancia de las superficies articulares expone a la rodilla a esquinces y luxaciones. En flexión, posición de inestabilidad, la rodilla está expuesta a lesiones ligamentosas y meniscales. En extensión es más vulnerable a fracturas articulares y a rupturas ligamentosas. Desde el punto de vista mecánico, la rodilla debe conciliar dos situaciones contradictorias: Poseer gran estabilidad en extensión máxima. En esta posición la rodilla realiza grandes esfuerzos debido al peso del cuerpo. Adquirir una gran movilidad a partir de cierto ángulo de flexión. Esta movilidad es necesaria para la carrera y para la orientación óptima del pie en relación a las irregularidades del terreno. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla: articulación femorotibial

9. Estos fibrocartílagos, denominados MENISCOS, tienen como fin elevar los bordes de la cavidad glenoidea correspondiente y, al mismo tiempo, aumentar su profundidad. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla: articulación femorotibial MECANISMOS DE CONGRUENCIA ARTICULAR La concordancia entre las dos superficies articulares no es perfecta debido a que la concavidad en las cavidades glenoideas de la tibia está poco marcada y no se adapta bien a la convexidad, mucho más pronunciada, de los cóndilos femorales. Para mejorar la congruencia articular, en cada una de las cavidades glenoideas se ancla un fibrocartílago en forma de semianillo cuyo grosor va disminuyendo de la periferia al centro.

10. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla: articulación femorotibial IMPORTANCIA DE LOS LIGAMENTOS Y LOS TENDONES EN EL REFUERZO Y EN LA ESTABILIDAD Pata de ganso: refuerzo medial Refuerzo lateral Ligamentos: 3 anteriores, 2 colaterales y 2 posteriores Ligamentos cruzados: internos Refuerzo posterior

11. La tibia es un hueso largo, par y simétrico. En un esqueleto en posición vertical, la tibia se sitúa vertical en la pierna en posición medial respecto al peroné. Se denomina EJE ANATÓMICO DE LA TIBIA a la línea medio diafisiaria. Se denomina EJE MECÁNICO DE LA TIBIA a la línea recta que se extiende desde el centro de las espinas tibiales hasta el punto medio de la cara horizontal distal de la tibia. Ambos ejes son paralelos y están muy próximos. TEMA 6 Estructura

12. Dada la peculiar disposición del fémur en el muslo, cuando su epífisis distal articula con la meseta tibial , los ejes anatómicos de ambos huesos forman un ángulo de 170  -175  (medición lateral). Esta angulación aporta un VALGO FISIOLÓGICO A LA RODILLA (GENU VALGO) que es más marcado en las mujeres que en los hombres debido a la anchura de la pelvis. Para ser fisiológico ha de darse el mismo grado de desviación en ambas rodillas. La distancia entre talones es < 6cm. Este valgo fisiológico de la rodilla, permite que el centro articular de la cadera (C) esté alineado con el centro articular de la rodilla (O) y con el centro articular del tobillo (T). Esta alineación se conoce como el EJE MECÁNICO DEL MIEMBRO INFERIOR. TEMA 6 Estructura

13. Anomalías en el ÁNGULO DE GENU VALGO FISIOLÓGICO . Si el ángulo disminuye (< 170 ) aparece el genu valgo patológico . La distancia entre talones es > 6 cm. Se acompaña habitualmente de una tendencia a la pronación (eversión) de los pies: una desviación de los talones, que se “vuelcan” hacia dentro, produciendo un aplanamiento del arco medial del pie y causando una deformación del calzado también hacia dentro. TEMA 6 Estructura

14. Anomalías en el ÁNGULO DE GENU VALGO FISIOLÓGICO . Si el ángulo aumenta (>175) aparece el genu varo patológico . Se acompaña habitualmente de una tendencia a la supinación (inversión) de los pies: una desviación de los talones, que se “vuelcan” hacia fuera, produciendo una curvatura excesiva del arco medial del pie y causando una deformación del calzado también hacia fuera. TEMA 6 Estructura

15. En los primeros meses de vida, las caderas y las rodillas se encuentran en flexión. Los miembros inferiores, en conjunto, aparecerán con una rotación externa normal de los fémures e interna en las tibias. Es el GENU VARO propio de esta edad. Con el tiempo las tibias comenzarán a realizar un mecanismo de rotación externa con la bipedestación y la marcha que estará normalmente completado a la edad de los 3 años. A partir de los tres años puede aparecer el GENU VALGO FISIOLÓGICO, bastante normal en niños de esta edad. Se caracteriza por una marcha con las rodillas juntas y los talones separados más de 8 cm. TEMA 6 Estructura

16. Está formada por la llamada tróclea femoral, que es el canal formado entre la parte anterior de los cóndilos femorales, y por la superficie articular de la rótula o patela. La cara articular de la rótula se divide por medio de una cresta en dos superficies, una externa y otra interna, que se articulan con el cóndilo correspondiente. Funcionalmente es una diartosis , sinovial tipo tróclea con un grado de libertad en modo de flexo-extensión, que sirve para ayudar a la flexo-extensión de la articulación femorotibial . Funciona como una polea de reflexión. En extensión, la rótula se mueve hacia arriba y en flexión hacia bajo, así evita que los tendones rocen con las carillas articulares. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla: articulación femoro -rotuliana

17. La rodilla tiene tres grados de amplitud de movimiento alrededor de los tres ejes: Eje transversal X-X’ : atraviesa los cóndilos femorales, se sitúa en el plano frontal y a través de este eje se producen los movimientos de flexo-extensión. Eje longitudinal Y-Y’ : permite los movimientos de rotación interna-externa con la rodilla en flexión. En extensión, este eje se confunde con el eje mecánico de la EI y la rotación axial ya no se localiza en la rodilla, sino en la cadera que la suple. Eje anteroposterior Z-Z’ : este eje no permite un tercer grado de libertad. Pero en flexión va a permitir leves movimientos (1-2 cm) de lateralidad ya que en esta posición los ligamentos colaterales presentan cierta holgura. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

18. La FLEXIÓN de la rodilla es el movimiento que aproxima la cara posterior de la pierna a la cara posterior del muslo. La amplitud del movimiento va a variar debido a diferentes factores: Flexión activa. Flexión pasiva. Cadera extendida o flexionada. Contacto elástico de las masas musculares de la pantorrilla y del muslo. Contracción o relajación de grupos musculares. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

19. La FLEXIÓN ACTIVA de la rodilla, en general, es menos amplia que la pasiva. Con la articulación coxofemoral flexionada, el movimiento alcanza los 140°. Con la articulación coxofemoral extendida, no supera los 120°. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla La FLEXIÓN PASIVA de la rodilla supera la flexión activa. Se considera que se alcanza la máxima amplitud en flexión pasiva cuando el talón contacta con la nalga. En este caso la amplitud alcanza los 160°.

20. La EXTENSIÓN de la rodilla es el movimiento aleja la cara posterior de la pierna de la cara posterior del muslo. No existe el movimiento de extensión absoluta ya que en posición anatómica la rodilla ya está en el grado máximo de extensión. Sí existe, en cambio, el movimiento de extensión relativa . Éste consiste en la extensión de la rodilla partiendo de cualquier posición de flexión. La amplitud del movimiento es prácticamente inexistente aunque varía debido a diferentes factores: Extensión activa. Extensión pasiva. Cadera extendida o flexionada. Contracción o relajación de grupos musculares. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

21. La EXTENSIÓN ACTIVA de la rodilla rara vez sobrepasa la posición de referencia. Con la articulación coxofemoral extendida la eficacia del cuádriceps aumenta y la hiperextensión de la rodilla se puede realizar (5°). La EXTENSIÓN PASIVA de la rodilla supera la extensión activa, pero con pocos grados más de movimiento. En este caso se pueden alcanzar hasta los 10° y se puede hablar de hiperextensión . Si los grados de hiperextensión son mayores de 10-15° se observaría una patología denominada genu recurvatum . TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

22. Para apreciar toda la amplitud de la ROTACIÓN de la rodilla, se ha de colocar al individuo en sedestación, con la articulación coxofemoral y la rodilla flexionadas en un ángulo de 90° y con las piernas colgando. En esta posición, la flexión de la rodilla excluye la rotación de la cadera. También se puede observar que la punta del pie se dirige ligeramente hacia fuera. En la ROTACIÓN INTERNA de la rodilla, la punta del pie se dirige hacia dentro y el pie se sitúa en inversión. La amplitud máxima es de 30°. En la ROTACIÓN EXTERNA de la rodilla, la punta del pie se dirige hacia fuera y el pie se sitúa en eversión. La amplitud máxima es de 40°. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

23. Existe también lo que se denomina la ROTACIÓN AUTOMÁTICA de la rodilla. Esta rotación ocurre espontáneamente en los movimientos de flexo-extensión. En flexión, la pierna tiende a rotar medialmente. En extensión, la pierna tiende a rotar lateralmente. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

24. ¿POR QUÉ ESTA ARTICULACIÓN TROCOIDE PUEDE REALIZAR GIROS? Perfil de los cóndilos femorales. Perfil de las cavidades glenoideas tibiales . Movilidad y deformación de los meniscos durante el movimiento. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

25. PERFIL DE LOS CÓNDILOS FEMORALES Tienen diferente tamaño: el externo (Ce) es más ancho y más largo que el interno (Ci). No son paralelos: divergen hacia atrás y el interno (Ci) se abre más que el externo (Ce). No tienen la misma longitud (eje vertical): el externo el más largo que el interno. E I TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

26. PERFIL DE LAS CAVIDADES GLENOIDEAS TIBIALES No tienen la misma forma ni el mismo tamaño: la interna es más larga que ancha mientras que la externa es más ancha que larga. Perfil transversal: la interna es cóncava y la externa también. Perfil anteroposterior: la interna es cóncava y la externa es convexa. Esta condición determina que el cóndilo femoral interno articula con relativa estabilidad pero el externo está en una posición inestable y la estabilidad durante el movimiento se la dará el LCA. I E TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

27. MOVILIDAD Y DEFORMACIÓN DE LOS MENISCOS Durante la rotación externa de la tibia con la rodilla en flexión, el menisco externo se mueve hacia delante sobre la cavidad glenoidea mientras que el interno se desplaza hacia atrás. Durante la rotación interna de la tibia con la rodilla en flexión, el menisco interno avanza mientras que el externo retrocede. Como las astas meniscales no se mueven, el cuerpo de cada menisco ha de deformarse para poder desplazarse. D TEMA 6 Biomecánica de la rodilla

28. Todas estas características condicionan la posición del fémur sobre la tibia: Cuando se realiza un movimiento de flexión de la rodilla se produce un movimiento de ROTACIÓN INTERNA AUTOMÁTICA DE LA TIBIA sobre el fémur de 20 °. La consecuencia directa es que, al acercar el talón a la nalga, éste se acerca a la región medial glútea y la punta del pie se dirige hacia adentro. Cuando realizamos la extensión de la rodilla, ocurre lo contrario. TEMA 6 Biomecánica de la rodilla