Biomeccanica del corpo umano

La biomeccanica

di Giovanni Lestini



(6) Equilibrio del rachide



«...questo grandissimo libro che continuamente ci sta
aperto innanzi agli occhi (io dico l’universo),
non si può intendere se prima non s’impara
a intender la lingua, e conoscer i caratteri ne’
quali è scritto. Egli è scritto in lingua
matematica, e i caratteri sono triangoli, cerchi
ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi
è impossibile a intenderne umanamente la parola;
senza questi è un aggirarsi vanamente per
un oscuro laberinto».
(Galileo GALILEI, Il Saggiatore, VI, 232)

Struttura del rachie a sartie Le funzioni della colonna vertebrale si sono modificate durante l’evoluzione dell’uomo, perfezionando la propria struttura di colonna portante, antigravitaria, che vede l’integrazione reciproca tra l’azione statica, durante il mantenimento della stazione eretta, e quella dinamica, durante la deambulazione, tanto da essere paragonata ad una complessa e perfetta struttura ingegneristica, nel rispetto dei canoni fisici della biomeccanica.
Il rachide svolge una serie di funzioni: è un’importante struttura dello scheletro assile, in quanto protegge il midollo spinale, mediante il quale vengono trasmesse le informazioni neuromotorie; ha il compito di sostenere il capo, il tronco e le estremità superiori; proietta i carichi del capo e del tronco in direzione del bacino; consente una serie di movimenti variegati, che permettono all’individuo di interagire con la realtà circostante. Infatti, la struttura a "sartie" le consente di essere deformabile e, nello stesso tempo, rigida per l’effetto dei muscoli che fungono da "tiranti". Per questo motivo, il rachide è paragonato all’albero di una barca a vela, con il cingolo scapolare che funge da "trave" trasversale, l’apparato muscolo-legamentoso rappresenta le sartie ed il bacino la base d’impianto.
Essendo una struttura di sostegno, sottoposta quotidianamente al carico gravitazionale, la colonna vertebrale è dotata di un doppio sistema di ammortizzazione. Infatti, essa sul piano sagittale presenta quattro curve (due lordosi e due cifosi) che possiamo paragonare ad una sorta di "molle", che attutiscono sia la forza esercitata dalla gravità, sia le sollecitazioni a cui il rachide è sottoposto durante le fasi dinamiche.
giunti sferici gradi di libertà L’altro sistema di ammortizzazione, paragonabile ai giunti sferici, è rappresentato dai dischi intervertebrali, costituiti da materiale fibro-cartilagineo, interposti tra una vertebra e l’altra, evitando, in questo modo, l’avvicinamento, o meglio lo schiacciamento, tra due o più vertebre, favorendo l’idoneo spazio vertebrale, onde evitare che i metameri, ovvero le vertebre, stimolino le radici nervose che fuoriescono dal midollo spinale, provocando scompensi e dolori localizzati o diffusi.
Questo secondo sistema consente di eseguire tre tipi di movimento: flessione del busto sul piano sagittale, flessione del busto sul piano frontale, torsione del busto sul piano trasversale.
articolazione del capo Il rachide presenta due articolazioni di particolare rilievo: l’articolazione atlanto-occipitale, tra l’atlante e l’osso occipitale del capo, e quella atlanto-assiale che collega l’atlante con i processi dentari dell’epistrofeo, ovvero con la seconda vertebra cervicale, consentendo al capo di eseguire le torsioni sul piano trasversale, intorno all’asse longitudinale del corpo umano.
La colonna vertebrale è un sistema cinematico costituito da 24 vertebre (7 cervicali, 12 dorsali, 5 lombari) e da due segmenti, sacrale e coccigeo, formati rispettivamente da 5 vertebre sacrali e 4-5 coccigee. Le vertebre sacrali si fondono in un unico blocco entro il 25° anno di età, mentre l’ossificazione delle vertebre coccigee avviene non prima della pubertà e, comunque, la loro fusione si verifica in tempi variabili.
valore angolare del rachide La stabilità della colonna vertebrale è subordinata allo stato di salute dei dischi intervertebrali, dei legamenti e dei muscoli circostanti. Anteriormente, il rachide è sostenuti dai muscoli addominali, dal retto dell’addome, dagli obliqui esterni ed interni; essi hanno la funzione sia di flettere la colonna vertebrale, sia di contenere gli organi interni. Posteriormente troviamo i muscoli erettori del rachide, i semispinali e gli spinali profondi; la loro funzione è quella di estendere la colonna vertebrale, per contrastare l’effetto della gravità.
Osservato sul piano sagittale il rachide si compone di quattro curve fisiologiche: lordosi cervicale, cifosi dorsale, lordosi lombare e cifosi sacrale coccigea.
Relativamente alle prime 3 curve possiamo notare che:

- la lordosi cervicale ha un valore angolare che oscilla fra i 32 ed i 36 gradi, secondo Kapandji (1974), calcolando l’angolo prodotto tra la tangente al piatto superiore della 1ˆ vertebra cervicale, con la tangente al piatto inferiore della 7ˆ vertebra cervicale;
- la cifosi dorsale ha un valore angolare che oscilla tra i 30 ed i 37 gradi, secondo Loebl (1967), per gli individui al di sotto dei 40 anni, e 41 gradi per le persone oltre i 60 anni, calcolando l’angolo prodotto tra la tangente al piatto superiore della 1ˆ vertebra toracica e la tangente al piatto inferiore della 12ˆ vertebra toracica;
- la lordosi lombare ha un valore angolare oscillante tra i 21 ed i 49 gradi, con una media di 34 gradi, secondo Youdas (1995), per gli individui di circa 25 anni di età, calcolando l’angolo prodotto tra la tangente al piatto superiore della 1ˆ vertebra lombare e la tangente al piatto inferiore della 5ˆ vertebra lombare.

Secondo alcuni studi effettuati in ingeneria, l’indice di elasticità o di resistenza (R)di una struttura si calcola elevando al quadrato il numero delle curve (N)+1. In sintesi:

R = (N*N) + 1

valori della pressione intradiscale nel caso delle 3 curve del rachide avremo:

R = (3*3) + 1 = 10,

vale a dire 10 volte più resistente, rispetto alla colonna vertebrale rettilinea, ovvero senza curve fisiologiche.
Quando si verifica un annullamento di una delle 3 curve, come ad esempio nella stazione seduta, in cui viene a mancare la lordosi lombare, a causa della retroversione del bacino, la resistenza (R) sarà addirittura dimezzata, poiché, secondo la formula appena descritta avremo:

R = (2*2) + 1 = 5.

Pertanto, al variare della posizione assunta dall’individuo, varierà la pressione esercitata dalle vertebre sui singoli dischi intervertebrali, costituiti da materiale fibro-cartilagineo, contenente l’80% di acqua nei giovani. Conseguentemente la pressione intradiscale sarà differente a seconda della posizione assunta.
Nella stazione seduta il peso sopportato dal disco intervertebrale è di 15 Kg/cm2; nella stazione eretta lo stesso disco sopporta 10 Kg/cm2; nel decubito supino su di esso graveranno 7 Kg/cm2.
E’ interessante notare che la posizione seduta favorisce una spostamento del baricentro in avanti, di conseguenza si verifica un aumento del braccio della leva della resistenza con l’incremento della pressione intradiscale nella zona lombare. Tale incremento è dovuto anche alla retroversione del bacino, che va a modificare la linea di pressione dei carichi, che differisce da quella che si verifica nella stazione eretta.

(segue...)

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