Análise cinética da coluna
vertebral lombar
PROF. DR. GUANIS DE BARROS VILELA JUNIOR
Introdução
• 82% da população já teve
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
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)
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
A flexão lateral nas vértebras lombares é de aproximadamente 6o,
com exceção da L5-S1, onde é reduzida para apenas 3o .
C
Forças que atuam em L5-S1
Tensão dos eretores da espinha
Força Shear (cisalhamento)
Força de Compressão
Forças que atuam em L5-S1
E
Feesp
Onde:
Feesp
Fc
Fs
a
Força dos eretores da espinha
Fc
Força compressiva
Fs
Força shear
b
Braço da força peso-corporal
h
Braço da força peso-carga
E
Braço da força dos eretores esp.
a
Ângulo do plano sacral
a
b
h
Módulos das Forças que atuam em L5-S1
E
Feesp
Onde:
Feesp
Fc
Fs
a
Feesp =
Força dos eretores da espinha
Fc
Força compressiva
Fs
Força shear
b(Pcorp) + h(Pcarga)
E
Fs = (Pcorp.sen a + Pcarga.sen a)
b
Braço da força peso-corporal
h
Braço da força peso-carga
E
Braço da força dos eretores da esp.
Fc = (Pcorp.cos a + Pcarga.cos a + Feesp)
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
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
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
massa da carga 20Kg.
 Adote g=1om/s2
a
b
h
Resolução
 Aplicando os valores nas fórmulas:
Feesp =
b(Pcorp) + h(Pcarga)
E
= 15(500) + 40(200)
= 2384,61N
6,5
Fc = (Pcorp.cos a + Pcarga.cos a + Feesp) =
= 500(cos40o) + 200(cos40o) + Eeesp = 2920,83N
Fs = (Pcorp.sen a + Pcarga.sen a) = 500 (sen40o) + 200(sen40o) = 449,94N
Discussão do resultados
 Neste exemplo, a força exercida pelos eretores da
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
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
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)
 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
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!