martes, 11 de enero de 2011

LEYES DE NEWTON EN LA MEDICINA

MÚSCULOS Y TENDONES
     Las Leyes de Newton se pueden usar para estudiar las fuerzas en los músculos y huesos. Un músculo está pegado a, por lo menos, dos huesos mediante tendones:  por ejemplo, en el brazo, el  biceps está conectado al triceps mediante un tendón.  En una coyuntura, dos ó más huesos está conectados flexiblemente: por ejemplo, el codo, la rodilla y la cadera. Un halado es ejercido por un músculo cuando las fibras se contraen bajo la estimulación de un nervio. El esqueleto humano es un artefacto muy sofisticado que transmite fuerzas hacia y desde varias partes del cuerpo.  Son los músculos los que mueven las partes del esqueleto y generan las fuerzas que usan energía química y eventualmente realizan trabajo.
     Los músculos generan fuerzas al contraerse después de haber sido estimulados eléctricamente.  Los tendones experimentan una tensión neta después de una serie de estas contracciones estimuladas eléctricamente.  La función importante de los tendones es conectar los músculos a las extremidades y los músculos tratan de acortar la distancia entre los puntos de contacto de estos tendones pero no los puede separar.  Esto significa que se necesita un par de músculos para operar una extremidad: por ejemplo, cuando se dobla la rodilla, los “hamstring muscles” se acorta y para enderezarla, los “quadriceps muscles” son los que se acortan. 
     Otros tipos de músculos llamados esfínteres pueden unirse y formar un estrechamiento de una abertura cuando se contraen: por ejemplo, el esfínter en el esófago bajo y otro en el ojo.
     Varios músculos actúan simultáneamente en el hombro para producir la fuerza total ejercida sobre el brazo.
Cuando una persona está parada interacciona directamente con el piso y ejerce sobre el mismo una fuerza igual a su peso.  De acuerdo a la Tercera Ley de Newton, el piso ejerce una fuerza hacia arriba sobre la persona igual en magnitud a su propio peso. 
     El pie está sujeto a tres fuerzas mientras está corriendo:
(1)   la fuerza que el piso ejerce hacia arriba sobre el pie (el peso de la persona)
(2)    la fuerza del tendón de Aquiles sobre el pie
(3)   la fuerza de los huesos de la pierna actuando hacia abajo sobre el pie


LA CADERA
     El movimiento de la pierna es controlado por un grupo de tres músculos independientes que se conocen como los músculos abductores de la cadera y están conectados a la pelvis.  Su acción principal es girar la pierna hacia un lado en relación a la cadera. 


MASTICANDO
     En el proceso de masticar, un grupo de músculos controlan la posición y el movimiento de la maxila y de la mandíbula. Las fuerzas que se generan surgen de dos grupos de músculos que se conocen como el “masseter muscle” y el “temporal muscle”: el primero baja la mandíbula (abre la boca) y el segundo asiste al primero en subir la mandíbula (cierra la boca).  Las fuerzas generadas por estos dos músculos también se pueden representar en un diagrama de cuerpo libre.


TRATAMIENTO DE HUESOS ROTOS (Sistemas de tracción)
     Para tratar huesos rotos se utiliza un sistema de poleas y cuerdas para mantener estacionaria la parte afectada del cuerpo.
     Para tratar un daño a la cabeza, se utiliza un sistema similar al mencionado anteriormente en donde, por lo general, la fuerza actuando sobre la cabeza va a ser un múltiplo íntegro de la tensión aplicada a la cuerda. Este múltiplo íntegro es igual, por lo general, al número de segmentos efectivos de cuerda utilizado en el montaje. Por ejemplo, si se requiere una fuerza neta hacia arriba de 6 lbs sobre la cabeza, y se van a usar tres segmentos efectivos de cuerda, el peso de la masa colgante en el extremo de la cuerda debe ser de 2 lbs.
     Para tratar fracturas a la espina dorsal, es necesario estirar la misma a lo largo de su longitud para que las vértebras sanen.  Para lograr esto, se acuesta al paciente horizontalmente sobre una camilla, se le coloca un cabestro con una cuerda directamente a la cabeza, se pasa la cuerda horizontal sobre una polea y se le añade un peso colgante al extremo colgante de la cuerda.  El peso colgante es igual a la tensión de dicha cuerda y, a la misma vez, es igual a la fuerza aplicada a la espina dorsal ya que la cuerda transmite dicha fuerza desde donde es aplicada hasta el punto de contacto con la cabeza.  La fricción entre el paciente y la camilla evita que el paciente se deslice sobre la misma.
     Cualquier sistema de tracción puede ser analizado teniendo en cuenta dos aspectos importantes:
(1)   la fuerza aplicada es en la dirección de la cuerda en el punto en donde ésta está conectada al paciente
(2)   la fuerza es igual al peso colgando de la cuerda .
Si varias fuerzas actúan en un mismo punto, el método gráfico de suma vectorial o el método analítico de suma vectorial pueden ser utilizados para analizar el sistema.
     Cuando el hueso de la cadera o el fémur se fractura hay una tendencia de que los músculos principales de la pierna se halen y desalineen los dos segmentos del hueso roto en el punto de fractura. Para prevenir esto, se utiliza un sistema de tracción con cuerdas y poleas en el cual parte del cuerpo es colocado bajo tensión para corregir el alineamiento de las dos estructuras adyacentes o para mantenerlas en posición. La fuerza neta sobre esa parte del cuerpo será igual a la suma vectorial de todas las fuerzas transmitidas a lo largo de las cuerdas que componen el sistema de tracción.


OSTEOARTRITIS
     Cuando dos huesos están conectados en una coyuntura, los huesos no se tocan en ese punto porque están cubiertos por cartílago que permite movimiento con baja fricción y están rodeados de un espacio lleno del fluido sinovial. Este fluido tiene la misma consistencia que el agua y, en los humanos, su coeficiente de fricción fluctúa entre 0.005 y 0.02.
     El proceso de envejecimiento y osteoartritis modifica las condiciones inmunológicas de estos puntos y afecta adversamente la composición del fluido sinovial. Esto hace que disminuya la capacidad lubricadora y permita contacto directo entre los extremos de los huesos que se conectan. Sin esta lubricación, la fuerza generada por el movimiento normal es transformada en calor y esta energía térmica contribuye a la destrucción de la coyuntura. Esto causa inflamación, hinchazón y dolor. Todo esto hace posible que el coeficiente de fricción aumente considerablemente (hasta alrededor de 0.5) y, por lo tanto, que la fuerza de fricción aumente entre las coyunturas y cause el dolor que se experimenta.

En base a estas leyes de newton aplicadas al funcionamiento del cuerpo humano se sientan las bases para concebir un tratamiento adecuado ante cada situacion:

  • fracturas
  • luxaciones
  • heridas leves
  • padecimientos sanguineos
  • etc.

LEYES DE NEWTON EN MEDICINA
BY Jose Angel Lopez Naranjo
3º "B" VESP.

1 comentario:

  1. Excelente post!
    Gracias, andaba buscando un texto como este que me ayudase a explicar las aplicaciones de la Física en la medicina.

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