Usuario:
Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A2 - Degradación del Sistema Elástico
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3277
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Almacenamiento y retorno de energía elástica
Sistema elástico
Grupo 2: Grupo 2: Degradación viscoelástica y factor de pérdida
Tejido viscoelástico
Grupo 3: Grupo 3: Fatiga, microfisuras y reparación colágena
Microfisuras
Grupo 4: Grupo 4: Viscosidad sinovial y rigidez articular
Fluido sinovial
Grupo 5: Grupo 5: Redistribución patológica de cargas
Carga mecánica proximal
Grupo 6: Grupo 6: Regularidad del rebote y variabilidad de fase
Fase del rebote elástico
Grupo 7: Grupo 7: Eficiencia global y velocidad máxima sostenible
Eficiencia de devolución de energía
ID:1116
Grupo 1: Grupo 1: Almacenamiento y retorno de energía elástica
Descripción
Sistema elástico
Pregunta clave: ¿Cómo reduce el sistema elástico el costo locomotor?
Sistema elástico El sistema elástico de los mamíferos — formado por tendones, fascias y cartílagos — funciona como un banco de energía mecánica: durante la fase de carga del paso almacena energía potencial elástica, y durante la fase de impulsión siguiente devuelve esa energía almacenada, lo que reduce drásticamente el costo metabólico de la locomoción. El comportamiento mecánico del tejido que forma este sistema elástico se representa como un sólido que combina un componente puramente elástico dispuesto en paralelo con un componente que combina elasticidad y viscosidad en serie: el primero sostiene una rigidez del tejido que fija cuánta energía elástica puede almacenar y devolver de forma reversible, mientras que el segundo introduce un comportamiento dependiente del tiempo que disipa parte de esa energía como calor en vez de devolverla. A medida que avanza la degradación del sistema elástico, la rigidez del tejido y su capacidad de almacenar energía de forma reversible disminuyen, mientras que la fracción de energía que el tejido disipa en cada ciclo de carga aumenta; esta última fracción es lo que se conoce como el factor de pérdida del tejido, y su aumento sostenido es la firma mecánica directa de la degradación. Este sistema elástico se degrada cuando las propiedades viscoelásticas del tejido se deterioran por envejecimiento, sobreuso, inflamación o calcificación; esa degradación eleva las pérdidas de energía del sistema elástico y redistribuye las cargas mecánicas de forma patológica hacia otras estructuras.
ID:5982
Grupo 2: Grupo 2: Degradación viscoelástica y factor de pérdida
Descripción
Tejido viscoelástico
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la mecánica del tejido cuando se degrada?
Tejido viscoelástico A medida que avanza la degradación del sistema elástico, la rigidez del tejido y su capacidad de almacenar energía de forma reversible disminuyen, mientras que la fracción de energía que el tejido disipa en cada ciclo de carga aumenta; esta última fracción es lo que se conoce como el factor de pérdida del tejido, y su aumento sostenido es la firma mecánica directa de la degradación. El comportamiento mecánico del tejido que forma este sistema elástico se representa como un sólido que combina un componente puramente elástico dispuesto en paralelo con un componente que combina elasticidad y viscosidad en serie: el primero sostiene una rigidez del tejido que fija cuánta energía elástica puede almacenar y devolver de forma reversible, mientras que el segundo introduce un comportamiento dependiente del tiempo que disipa parte de esa energía como calor en vez de devolverla. Este sistema elástico se degrada cuando las propiedades viscoelásticas del tejido se deterioran por envejecimiento, sobreuso, inflamación o calcificación; esa degradación eleva las pérdidas de energía del sistema elástico y redistribuye las cargas mecánicas de forma patológica hacia otras estructuras. Además de la rigidez del tejido tendinoso y fascial, la degradación del sistema elástico también afecta la rigidez articular, que depende de la viscosidad del fluido sinovial que lubrica la articulación: esa viscosidad aumenta cuando la temperatura articular baja, y disminuye a medida que el ácido hialurónico del fluido sinovial se degrada, de modo que una articulación con ácido hialurónico degradado pierde la viscosidad que normalmente amortigua su movimiento.
ID:5983
Grupo 3: Grupo 3: Fatiga, microfisuras y reparación colágena
Descripción
Microfisuras
Pregunta clave: ¿Cuándo la carga cíclica supera la reparación y produce rotura?
Microfisuras Cuando la carga cíclica supera un umbral crítico, la tasa de daño por fatiga supera la tasa de reparación colágena, y esa falta de compensación produce una rotura del tejido por fatiga. A escala microscópica, dentro del tejido, la degradación avanza por fatiga de materiales: cada ciclo de carga hace crecer microfisuras ya presentes en el tejido, y esa tasa de crecimiento aumenta de forma exponencial con la amplitud del esfuerzo mecánico que la fisura soporta en cada ciclo. En tejido sano, los mecanismos de reparación colágena compensan continuamente esta acumulación de daño, renovando el colágeno dañado al mismo ritmo en que se produce la fisuración. El resultado conjunto de la pérdida de rigidez del tejido, la rotura por fatiga y la pérdida de viscosidad del fluido sinovial es una reducción de la eficiencia con que el sistema elástico devuelve energía durante la locomoción, la misma función con la que se abrió esta descripción.
ID:5984
Grupo 4: Grupo 4: Viscosidad sinovial y rigidez articular
Descripción
Fluido sinovial
Pregunta clave: ¿Cómo modifican temperatura y ácido hialurónico la amortiguación articular?
Fluido sinovial Además de la rigidez del tejido tendinoso y fascial, la degradación del sistema elástico también afecta la rigidez articular, que depende de la viscosidad del fluido sinovial que lubrica la articulación: esa viscosidad aumenta cuando la temperatura articular baja, y disminuye a medida que el ácido hialurónico del fluido sinovial se degrada, de modo que una articulación con ácido hialurónico degradado pierde la viscosidad que normalmente amortigua su movimiento. El resultado conjunto de la pérdida de rigidez del tejido, la rotura por fatiga y la pérdida de viscosidad del fluido sinovial es una reducción de la eficiencia con que el sistema elástico devuelve energía durante la locomoción, la misma función con la que se abrió esta descripción. Las articulaciones proximales adyacentes a la zona degradada compensan asumiendo una fracción mayor de la carga mecánica, el rebote elástico del sistema pierde regularidad y muestra una variabilidad de fase mayor entre ciclos sucesivos, y la velocidad máxima que el animal puede sostener se reduce en consecuencia.
ID:5985
Grupo 5: Grupo 5: Redistribución patológica de cargas
Descripción
Carga mecánica proximal
Pregunta clave: ¿Cómo se compensan mecánicamente las estructuras vecinas?
Carga mecánica proximal Las articulaciones proximales adyacentes a la zona degradada compensan asumiendo una fracción mayor de la carga mecánica, el rebote elástico del sistema pierde regularidad y muestra una variabilidad de fase mayor entre ciclos sucesivos, y la velocidad máxima que el animal puede sostener se reduce en consecuencia. El sistema elástico de los mamíferos — formado por tendones, fascias y cartílagos — funciona como un banco de energía mecánica: durante la fase de carga del paso almacena energía potencial elástica, y durante la fase de impulsión siguiente devuelve esa energía almacenada, lo que reduce drásticamente el costo metabólico de la locomoción. A medida que avanza la degradación del sistema elástico, la rigidez del tejido y su capacidad de almacenar energía de forma reversible disminuyen, mientras que la fracción de energía que el tejido disipa en cada ciclo de carga aumenta; esta última fracción es lo que se conoce como el factor de pérdida del tejido, y su aumento sostenido es la firma mecánica directa de la degradación.
ID:5986
Grupo 6: Grupo 6: Regularidad del rebote y variabilidad de fase
Descripción
Fase del rebote elástico
Pregunta clave: ¿Cómo se manifiesta la degradación en la regularidad del ciclo locomotor?
Fase del rebote elástico Las articulaciones proximales adyacentes a la zona degradada compensan asumiendo una fracción mayor de la carga mecánica, el rebote elástico del sistema pierde regularidad y muestra una variabilidad de fase mayor entre ciclos sucesivos, y la velocidad máxima que el animal puede sostener se reduce en consecuencia. El sistema elástico de los mamíferos — formado por tendones, fascias y cartílagos — funciona como un banco de energía mecánica: durante la fase de carga del paso almacena energía potencial elástica, y durante la fase de impulsión siguiente devuelve esa energía almacenada, lo que reduce drásticamente el costo metabólico de la locomoción.
ID:5987
Grupo 7: Grupo 7: Eficiencia global y velocidad máxima sostenible
Descripción
Eficiencia de devolución de energía
Pregunta clave: ¿Cómo se traduce el deterioro mecánico en desempeño locomotor?
Eficiencia de devolución de energía A medida que avanza la degradación del sistema elástico, la rigidez del tejido y su capacidad de almacenar energía de forma reversible disminuyen, mientras que la fracción de energía que el tejido disipa en cada ciclo de carga aumenta; esta última fracción es lo que se conoce como el factor de pérdida del tejido, y su aumento sostenido es la firma mecánica directa de la degradación. El resultado conjunto de la pérdida de rigidez del tejido, la rotura por fatiga y la pérdida de viscosidad del fluido sinovial es una reducción de la eficiencia con que el sistema elástico devuelve energía durante la locomoción, la misma función con la que se abrió esta descripción. Las articulaciones proximales adyacentes a la zona degradada compensan asumiendo una fracción mayor de la carga mecánica, el rebote elástico del sistema pierde regularidad y muestra una variabilidad de fase mayor entre ciclos sucesivos, y la velocidad máxima que el animal puede sostener se reduce en consecuencia.
ID:5988