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Cartílago articular, meniscos y discos: estructuras de amortiguación
- 1. Cartílago articular Biología, anatomía y función Residentes ortopedia y traumatología Universidad ICESI/Fundación Valle de Lili
- 2. Cartílago articular • Tejido blanco y liso que cubre las superficies de los huesos largos donde se articulan en las articulaciones diartrodiales. • En el adulto se compone principalmente de matriz extracelular (MEC) (del 15 % al 40 % del peso húmedo) y agua (del 60 % al 85 % del peso húmedo) • Los condrocitos, el único tipo de célula presente en el cartílago articular.
- 3. Cartílago articular • En las articulaciones sinoviales, el cartílago articular hialino cubre el hueso subcondral por debajo y su superficie mira hacia la cavidad articular y el líquido sinovial. • Proporcionan una superficie casi sin fricción y brindan una gran capacidad de carga a la articulación. • Capacidad para resistir fuerzas de cizallamiento, compresión y tracción
- 4. Cartílago articular Los condrocitos carecen de contacto de célula a célula. Unidad metabólica funcional, elabora y mantiene el MEC. Las principales macromoléculas que componen la MEC : colágeno tipo II y el proteoglicano de alto peso molecular, el agrecano.
- 5. Quantitative structural organization of normal adult human articular cartilage. Osteoarthr Cartil 2002;10(7):564-572.
- 6. Cartílago articular Avascular y aneural. Capacidad de curación intrínseca limitada y factor de riesgo para la degeneración del cartílago. Depende de la difusión de nutrientes desde el líquido sinovial y desde el hueso subcondral Condrocitos obtienen su energía principalmente mediante el proceso de glucólisis libre de oxígeno.
- 7. Membrana sinovial • Membrana de tejido blando conectivo especializada que recubre la superficie interna de las cápsulas articulares sinoviales. • Sella la cavidad interna de la articulación al conectarse físicamente con el hueso, el cartílago articular, la cápsula y los ligamentos. • Permite la lubricación de la articulación no solo a través de la retención del líquido sinovial en la cavidad articular, sino también a través de la síntesis del principal lubricante del líquido, incluidos el hialuronano y la lubricina.
- 8. Liquido sinovial • Forma líquida especializada de matriz extracelular sinovial. • Facilita el intercambio continuo de oxígeno, dióxido de carbono y metabolitos entre la sangre y el líquido sinovial. • Se difunde rápidamente hacia el cartílago articular y otros tejidos blandos de la articulación.
- 9. Biomecánica del cartílago articular Proporcionar superficie lisa y lubricada para articulación de baja fricción y transmisión de cargas Fase fluida Agua 80% del peso húmedo Fase solida ECM Relación de los proteoglicanos y liquido intersticial brindan resistencia compresiva por fuerzas de repulsión electroestática negativa Liquido sinovial, lubricación y nutrición
- 11. Meniscos y Labrum • Estructuras anatómicamente distintas pero análogas. • Compuestos de fibrocartílago con una microestructura de colágeno compleja pero bien organizada. • Para aumentar la congruencia y la estabilidad, disminuir las tensiones de contacto y distribuir la carga entre sus respectivas articulaciones.
- 12. Meniscos • Estructuras fibrocartilaginosas en forma de cuña situadas entre los cóndilos femorales y la meseta tibial • La macroestructura del menisco se divide en sus inserciones tibiales en las raíces anterior y posterior, los cuernos anterior y posterior curvos y el cuerpo meniscal en su porción media. • El menisco medial tiene una forma semicircular, que cubre aproximadamente del 50% al 60% de la meseta tibial medial en la edad adulta
- 13. Meniscos • El ligamento transverso o intermeniscal conecta los cuernos anteriores de los meniscos medial y lateral. • El menisco lateral tiene una forma de C más circular con tamaños simétricos de los cuernos anterior y posterior.
- 14. Meniscos Aumentan el área de contacto y la congruencia. Estabilidad articular La absorción de impactos, la transmisión de carga, la estabilidad, la nutrición, la lubricación articular y la propiocepción son funciones vitales proporcionadas por el menisco Disminuyen las tensiones de contacto a través de la articulación tibiofemoral.
- 15. Labrum • El labrum glenoideo: anillo de tejido fibrocartilaginoso. • Se adjunta al borde de la cavidad glenoidea. • Aumenta la profundidad de esta cavidad, estabilidad mayor de la articulación del hombro. • Aumenta el área de contacto.
- 16. Labrum • El labrum acetabular: anillo fibrocartilaginoso. • Fuertemente adherido a nivel del limbo acetabular y que expande la superficie de la cara semilunar. • Cubre la escotadura acetabular en forma de puente, quedando unido al ligamento transverso del acetábulo.
- 17. Disco intervertebral • Articulación fibrocartilaginosa en la columna vertebral. • Permite el movimiento multiaxial, mientras soporta las fuerzas de compresión ejercidas sobre la columna vertebral. • Está compuesto por un núcleo pulposo interno (NP) y un anillo externo denominado anillo fibroso (AF).
- 18. Disco intervertebral • Excepto entre el atlas (C1) y el eje (C2), el IVD separa cada cuerpo vertebral sucesivo y proporciona una combinación única de rigidez compresiva y flexibilidad para soportar la biomecánica normal de la columna.
- 19. Disco intervertebral • Bomba osmótica para atraer agua y generar presión hidráulica cuando se somete a cargas significativas durante las actividades. • El AF encapsula el NP gelatinoso y proporciona el soporte mecánico para contener la presión del NP y restringir las rotaciones intervertebrales.
- 20. Disco intervertebral • NP contenido más alto de agua/PG y mas bajo de colágeno/elastina • AF externa que tiene el contenido más bajo de agua/PG y el más alto de colágeno/elastina.
- 21. Disco intervertebral Sostiene la masa del torso y facilita el movimiento del tronco. Es intrínsecamente inestable. La estabilidad se determina por sinergia entre tejidos osteoligamentosos y los tejidos musculares. Soportan cargas y brindan resistencia en flexión, torsión y cizallamiento. El equilibrio tensión/presión depende del tiempo Comportamiento viscoelastico que varia en el movimiento con el contenido de agua del disco, altura del disco y flexibilidad de la columna.
- 23. Gracias
Notas del editor
- Microscópicamente, la organización supramolecular de sus componentes cambia de manera dependiente de la profundidad ("zonas"), de acuerdo con las diferentes funciones de estas zonas de cartílago (Figura 2, A). El primer 10 % del tejido del cartílago debajo de la superficie se denomina zona superficial y se caracteriza por condrocitos que adoptan una apariencia aplanada, junto con fibras de colágeno tipo II que corren paralelas a la superficie del cartílago. El contenido de proteoglicanos en la zona superficial es bajo. 7 Una función principal de la zona superficial es apoyar la lubricación de la superficie del cartílago y la articulación articular de baja fricción. La orientación de las fibras de colágeno en esta zona confiere resistencia a la tracción, que es importante para restringir la inflamación osmótica alta que se produce en el cartílago. En la zona media o de transición, los condrocitos, que todavía aparecen como unidades de una sola célula, adoptan una apariencia más redondeada y la orientación de las fibras de colágeno tipo II ya no es paralela a la superficie sino aleatoria (Figura 2, B). La zona media, que tiene el contenido más alto de proteoglicanos modificados con sulfato de condroitina, ayuda a brindar resistencia a la tensión de cizallamiento y la compresión del cartílago. Finalmente, en la zona profunda o radial, los condrocitos aparecen como columnas verticales de grupos de cinco a ocho células redondeadas (Figura 2), mientras que las fibras de colágeno están orientadas perpendicularmente a la superficie del cartílago. Esta zona tiene el mayor contenido de proteoglicanos y, en consecuencia, tiene la mayor resistencia a la compresión. Más allá de la zona profunda, la "marca de marea", que aparece como una delgada línea basófila ondulante en secciones microscópicas de cartílago descalcificado, separa el cartílago articular de una capa delgada de cartílago calcificado debajo. El cartílago calcificado, que contiene condrocitos hipertróficos, ancla el cartílago articular al hueso subcondral por debajo. 8 La placa ósea subcondral está vascularizada, con canales vasculares que penetran la capa de cartílago calcificado desde abajo. También se han mostrado fibras nerviosas en estos canales vasculares. La interfaz cartílago-hueso se denomina unión osteocondral y es un área de investigación activa en el contexto de la osteoartritis, donde se ha propuesto que el crecimiento interno de vasos y nervios en la unión osteocondral puede contribuir a la patogénesis de la enfermedad y dolor en las articulaciones.
- En la membrana sinovial normal, hay dos tipos principales de células: células similares a macrófagos de tipo A, que son responsables de limpiar los desechos en el líquido sinovial a través de la fagocitosis, y sinoviocitos similares a fibroblastos (FLS) de tipo B, que son responsables de sintetizar y secretar matriz extracelular en el líquido sinovial, incluidos hialuronano y lubricina
- Anatomia asquerosa Los meniscos de la rodilla son estructuras fibrocartilaginosas en forma de cuña situadas entre los cóndilos femorales y la meseta tibial. La macroestructura del menisco se divide en sus inserciones tibiales en las raíces anterior y posterior, los cuernos anterior y posterior curvos y el cuerpo meniscal en su porción media. El menisco medial tiene una forma semicircular, que cubre aproximadamente del 50% al 60% de la meseta tibial medial en la edad adulta. 3 El cuerno posterior tiene un promedio de 11 mm en la dimensión anterior-posterior, mientras que el cuerno anterior es más estrecho. 4 La figura 1, A ilustra la anatomía básica de los meniscos de la rodilla y sus inserciones. La figura 1, B es un diagrama de fotografía de una meseta tibial humana con meniscos medial y lateral intactos. El cuerno anterior del menisco medial se inserta en la tibia por delante del ligamento cruzado anterior (LCA) cerca de la fosa intercondilar con una variabilidad significativa. El ligamento transverso o intermeniscal conecta los cuernos anteriores de los meniscos medial y lateral (Figura 1, A). La inserción de la raíz posterior se encuentra en la fosa intercondílea posterior entre el menisco lateral y el ligamento cruzado posterior. 5 Además de sus inserciones radiculares, el ligamento meniscotibial (coronario) estabiliza el menisco medial a través de su inserción desde la cara inferior del asta posterior hasta la tibia (Figura 1, A). En la periferia, el menisco medial está firmemente unido al ligamento colateral medial profundo ya la cápsula articular, lo que limita su movilidad. 5 La raíz anterior del menisco lateral se une por delante de la eminencia intercondílea y justo lateral al sitio de inserción del LCA en la tibia, mientras que la raíz posterior se inserta por detrás de la espina tibial lateral, justo por delante de la raíz posterior del menisco medial. 3 Los fascículos popliteomeniscales se extienden desde el menisco lateral hasta la cápsula posterior para crear el hiato poplíteo. Los ligamentos meniscofemorales son estructuras de presencia variable que conectan el asta posterior del menisco lateral con el cóndilo femoral medial. Estos se describen por su relación con el ligamento cruzado posterior, con el ligamento de Humphrey cruzando por delante del LCP y el ligamento de Wrisberg por detrás. La unión menos continua del menisco lateral a la cápsula permite una mayor movilidad meniscal. Varios estudios han demostrado esto, incluido el trabajo de Thompson et al, que informó una excursión media del menisco lateral de 11,2 mm frente a una excursión media del menisco medial de 5,1 mm desde la extensión de la rodilla hasta la flexión. 6 Los meniscos tienen tres zonas que pueden distinguirse según la vasculatura y la composición de la matriz extracelular (Figura 2). Estas zonas se describen comúnmente como blanco-¬blanco (ww), rojo-¬blanco (rw) y rojo-¬rojo (rr) (Figura 2).
- Mecánica El labrum glenoideo tiene varias funciones con el objetivo principal de proporcionar una restricción estática a la articulación glenohumeral. La estructura macroscópica del labrum le permite reducir la traslación de la cabeza humeral sobre la cavidad glenoidea hasta en un 20 % en comparación con los hombros en los que se realizó una resección del labrum proporcionando un bloqueo estático del movimiento con compresión de la cabeza humeral. 54 , 55 El labrum cumple parcialmente esta función al aumentar la profundidad relativa de la cavidad glenoidea nativa en las dimensiones anterior-posterior y superior-inferior, lo que permite una restricción estructural más estable que la cavidad glenoidea aislada. 54 , 55 El labrum también mejora la estabilidad al aumentar el área de contacto total de la articulación glenohumeral. Esto permite una mayor estabilidad glenohumeral al aumentar el rango de movimiento estable dinámico. El labrum logra esto aumentando el área de superficie por la cual la cavidad glenoidea se articula con la cabeza humeral a pesar de sus diferentes radios de curvatura. 56 En última instancia, esto permite una mayor amplitud de movimiento funcional. De manera similar, de manera análoga al menisco de la rodilla, el labrum ayuda a dispersar las presiones de contacto a través de la articulación glenohumeral al aumentar el área de superficie total por la cual la cavidad glenoidea se articula con la cabeza humeral. 55 , 56
- Cada vértebra está compuesta por una porción anterior (cuerpo vertebral) y un arco posterior que está formado por el pedículo, faceta, lámina y apófisis espinosa (Figura 1, A). El cuerpo vertebral está compuesto por una región interna de hueso esponjoso rodeada por una capa delgada de hueso cortical.
- El AF externo se integra con el borde vertebral a través de una entesis de fibrocartílago que consta de una capa delgada de cartílago calcificado o "marca de marea".
- Biomecanica Juntas, la presión nuclear más la tensión EP y AF soportan cargas espinales y brindan resistencia a la flexión, torsión y cizallamiento. Sin embargo, el equilibrio presión/tensión depende del tiempo porque el PE es semipermeable y permite que el agua salga del disco cuando la tensión de la columna supera la presión de expansión nuclear y viceversa. 17Además, las interacciones sólido-líquido extracelulares del disco contribuyen aún más al comportamiento variable en el tiempo (viscoelástico) que subyace a las variaciones diurnas (Figura 3) en el contenido de agua del disco, la altura del disco y la flexibilidad de la columna. Por ejemplo, la compresión sostenida durante las actividades de la vida diaria da como resultado una pérdida de estatura de 15 a 25 mm, a lo que contribuye en gran parte la disminución de la longitud de la columna. Se ha demostrado que incluso las actividades de bajo impacto, como caminar suavemente, reducen significativamente la estatura, aunque el ejercicio más extenuante, las actividades relacionadas con el trabajo y la masa corporal alta exacerban esta pérdida. 18 , 19 Estos cambios de estatura se atribuyen principalmente a la redistribución del líquido, que compacta la matriz del disco. Por la noche, cuando la columna vertebral está relativamente descargada, la presión de hinchazón elevada del disco hace que absorba agua de los tejidos circundantes, lo que aumenta la estatura. A medida que el tejido del disco se rehidrata, la presión de hinchamiento cae hasta que vuelve a acercarse al equilibrio con la carga mecánica externa. Estos cambios de carga diurnos causan variaciones diarias significativas en el volumen del disco (aproximadamente 10%).