Biomecánica de Fracturas Óseas: Impacto Deportivo y Lesiones

Tenemos a un jugador de fútbol que impacta a otro del equipo contrario, como se puede ver en la imagen. Bajo este diagrama, lo primero que se tuvo que hacer fue determinar la velocidad perpendicular al hueso, a través del ángulo entre piernas y la velocidad del jugador que impacta, con la fórmula del seno. Una vez obtenida la velocidad perpendicular, es posible obtener la energía del impacto, a través de la fórmula de energía cinética y utilizando la masa de la persona que salta.

En la parte de Energía de salto en skate, para calcular la energía de caída usamos la fórmula de energía potencial, ya que la masa y la altura desde donde cae son los parámetros necesarios para determinar la energía de caída. En este caso, la altura estimada fue de 2 metros. Acá es necesario mencionar que las extremidades son los puntos de apoyo en una caída y, por lo tanto, suelen ser las partes más afectadas en esta situación.

En la parte de la energía de los modos de fractura, el hueso se debe tomar como un cilindro hueco, que posee un radio interno R1 y otro externo R2. Estos datos se usarán para determinar la Sección, luego el momento de inercia que nos servirá para determinar más adelante la energía necesaria para la ruptura, y finalmente el volumen del hueso. También se calculó el módulo de cizalla a través del módulo elástico y el coeficiente de Poisson.

En la parte de tensiones de los modos de fractura, tenemos que las formas en las que se puede fracturar un hueso pueden ser mediante compresión, que corresponde a la deformación del hueso donde actúan dos fuerzas opuestas; pandeo, donde también actúan dos fuerzas opuestas pero el hueso se curva; y flexión, donde actúa una fuerza perpendicular al centro con dos extremos fijos que desplaza al hueso. Calculamos las fuerzas y tensiones críticas para cada caso. La tensión crítica corresponde a la tensión máxima a la que puede estar expuesto el hueso antes de romperse.

Una vez calculado lo anterior, es posible determinar el tipo de fractura que sufre el hueso. En el caso del jugador de fútbol, tenemos que calcular la energía necesaria para que se produzca fractura por flexión, y compararla con la energía de impacto. Como el valor es menor, significa que sí hay fractura por flexión. Luego, en el caso del skater, después de haber calculado las Energías, procedemos a compararlas con la energía de caída, y ocurrirá la fractura que necesite menos energía, que en este caso es la del pandeo.

El músculo, al expandirse o al contraerse, ayuda a reducir la tensión a la que está expuesto el hueso. Luego hay que calcular la sección que requerirá el músculo para que no exista fractura por pandeo, compresión y flexión. Esto se hace a través de la fórmula de tensión y se puede observar que los valores son demasiado grandes como para que alguien haya podido compensarlo.

Por último, tenemos que la propagación de una lesión depende del radio de la punta de quiebre, ya que mientras mayor sea el radio, la tensión en la punta de quiebre será menor. Aquí la presencia de poros toma un papel importante, ya que aumentan el radio y, por lo tanto, la propagación de una lesión disminuirá hasta detenerse.