Biomecánica del Cartílago

Biomecánica del Cartílago

• El cartílago distribuye las cargas a través de la articulación, reduciendo el estrés en las superficies articulares.
• Permite el movimiento relativo de las superficies articulares con la mínima fricción.
• Funciona en un rango de presión de contacto de 2-11 MPa.

Tipos de Tejido Cartilaginoso

• Es un tejido conectivo denso, con fibras de colágeno formando una matriz en los condrocitos.
• Tipos: Hialino, Fibrocartílago, Cartílago Elástico.

Composición Tisular

• Las células cartilaginosas ocupan el 2% de la composición total.
• La matriz cartilaginosa está compuesta principalmente de agua (60-80%).
• Los proteoglicanos (agrecan, condroitin-sulfato, queratán-sulfato, ácido hialurónico) y la condronectina son componentes importantes.
• Las fibras extracelulares incluyen colágeno tipo II y elastina.

Composición Tisular (Detallado)

• Las fuerzas de contacto entre las superficies articulares son cruciales para mantener el contenido normal de proteoglicanos en el cartílago.
• Los proteoglicanos muestran cambios con la edad, incluyendo una reducción de tamaño, un aumento del contenido de sulfato de queratán y una disminución del sulfato de condroitina.

Estructura del Cartílago

• El cartílago articular tiene capas tangencial, transicional y radial.
• La capa calcificada y el hueso subcondral están en la parte inferior del cartílago.

Evolución Estructural

• La proporción de proteoglicanos y colágeno varía a lo largo del cartílago, siendo mayor la cantidad de proteoglicanos en la capa superficial y de colágeno en la capa profunda.
• Las proporciones se modifican con la edad, lo que afecta la funcionalidad del cartílago.

Comportamiento Biomecánico General

• El cartílago es un material bifásico, anisótropo.
• La orientación de las fibras de colágeno afecta su comportamiento bajo carga.

Modelo Bifásico de Mow

• Propuesto por Mow en 1980 para modelar el cartílago articular.
• Consta de una fase sólida (matriz orgánica) y una fase fluida (líquido en los intersticios).
• El modelo se asemeja a una esponja empapada en agua.

Comportamiento Biomecánico bajo Carga

• El cartílago tiene un comportamiento viscoelástico, su comportamiento depende de la velocidad en que se aplica la carga.
• Bajo carga mantenida (como en la bipedestación), el cartílago se deforma y libera fluido hasta alcanzar un equilibrio.
• Aumentando la presión y la superficie de contacto, disminuye la presión sobre los puntos de apoyo.

Factores que afectan las propiedades biomecánicas

• Gravedad, actividad muscular, tasa de deformación, inmovilización y degeneración (edad).

Secciones Transversales en Diferenetes Edades

• Las imágenes de los cartílagos en diferentes edades muestran cambios en la estructura, composición y grosor del cartílago, que afectan su capacidad biomecánica.

Cartílago en Lesión

• La lesión del cartílago muestra diferentes etapas de daño.
• La perdida de condrocitos y la disrupción de la matriz extracelular (MEC) son señales de daño y alteración.
• Con el tiempo, la pérdida progresiva de la organización y la pérdida del contenido normal de proteoglicanos contribuyen al envejecimiento del cartílago.