Cenni di anatomia e biomeccanica della colonna vertebrale per l'Università

Cenni di Anatomia e Biomeccanica della Colonna Vertebrale

La colonna vertebrale è un organo complesso in cui coesistono strutture vascolari, neurologiche, articolari, legamentose e muscolari. Nell'uomo, sul piano sagittale, essa presenta quattro curvature che, oltre a conferire un'ampia mobilità e l'elasticità necessaria ad assorbire le vibrazioni prodotte durante la marcia, permettono di sopportare carichi superiori a quelli sostenibili qualora fosse completamente diritta aumentando la resistenza del rachide alle oscillazioni di compressione assiale. Queste inoltre suddividono il rachide in quattro segmenti principali composti da due deviazioni a convessità anteriore, più mobili e flessibili, ovvero la lordosi cervicale e la lordosi lombare, e da due a convessità posteriore, più rigide, vale a dire le cifosi dorsale e sacrale (fig. 1.1). I punti di passaggio tra le varie curvature vengono detti "cerniere" e sono le zone maggiormente esposte a danni sia di usura che di tipo fratturativo.

LORDOSI CERVICALE TRATTO CERVICALE CIFOSI DORSALE TRATTO TORACICO (O DORSALE) 11 LORDOSI LOMBARE 3 TRATTO LOMBARE 4 CIFOSI SACRALE TRATTO SACRALE TRATTO COCCIGEO Fig. 1.1 --- Curvature fisiologiche del rachide e sua suddivisione in segmenti.

Movimento della Colonna Vertebrale

Il movimento della colonna vertebrale si sviluppa grazie all'azione coordinata del sistema neuromuscolare agonista che lo produce, di quello antagonista che locontrolla e di quello dei vari segmenti. Ne consegue che il grado di mobilità è differente nei vari livelli della colonna, influenzato anche dall'orientamento delle superfici articolari che ciascuna zona possiede. Essendoci ampie variazioni individuali sia nei due sessi sia nelle differenti età, non possono essere dati dei valori assoluti alla mobilità del rachide.

Anatomia della Vertebra

La vertebra è l'unità funzionale della colonna e in essa si possono distinguere due porzioni: una anteriore, costituita dal corpo vertebrale, e una posteriore, rappresentata dall'arco vertebrale (fig. 1.2a). Da una vista lungo il piano sagittale, la vertebra può così essere suddivisa in:

• un pilastro anteriore, che esplica fondamentalmente una funzione statica di sostegno;
• un pilastro posteriore, che svolge una funzione dinamica.

L'unione funzionale tra questi due pilastri (fig. 1.2b) è assicurata dai peduncoli.

Dietro (Schiena) Apofisi spinosa Arco vertebrale Apofisi articolare con faccetta articolare - Foro vertebrale Posizione del forame intervertebrale Corpo vertebrale - Fossetta costale Pilastro posteriore Pilastro anteriore Bordo costale a b Fig. 1.2 --- a) Suddivisione vertebrale lungo il piano trasversale; b) suddivisione vertebrale lungo il piano sagittale.Il segmento vertebrale è formato da due vertebre adiacenti, dal disco intervertebrale tra loro frapposto e dai tessuti molli che le uniscono (fig. 1.3).

Canale rachideo con midollo spinale/radici dei nervi Forame intervertebrale (passaggio per la radice del nervo) Corpo vertebrale superiore Processo spinoso Faccette Disco intervertebrale lombare Processo trasverso Corpo vertebrale inferiore Radice del nervo Colonna posteriore Colonna anteriore Fig. 1.3 --- Esempio di segmento vertebrale, tratto lombare.

Articolazione del Giunto a Sfera

Il nucleo polposo, interposto tra i due piatti vertebrali, compone con questi una tipologia di articolazione detta "giunto a sfera", la quale rende possibili tre tipi di movimenti, ovvero flessione ed estensione lungo il piano sagittale, inclinazione laterale nel piano frontale e rotazione in quello orizzontale.

Flessione ed Estensione

Flessione ed estensione sono movimenti semplici e simmetrici. Nella prima (fig. 1.4a) si ha uno scivolamento anteriore e una traslazione sul piano sagittale della vertebra soprastante rispetto alla sottostante unito a uno slittamento posteriore del nucleo polposo e antero --- superiore delle faccette articolari e ad una messa in tensione dei legamenti posteriori. La flessione totale del rachide è di 110°, mentre quella dei singoli segmenti raggiunge i 40° nel tratto cervicale, i 45° nel tratto dorsale e i 60° in quello lombare.

W a b Fig. 1.4 --- a) Movimento di flessione di un segmento vertebrale; b) movimento di estensione di un segmento vertebrale.Di contro, nell'estensione (fig. 1.4b) la vertebra soprastante scivola indietro rispetto alla sottostante tendendo i legamenti anteriori e si osserva una traslazione postero --- inferiore delle faccette articolari ed una anteriore del nucleo polposo. L'estensione totale della colonna è complessivamente di 140°, mentre nei vari distretti raggiunge i 60° a livello cervicale, i 40° a livello dorsale e i 20° in quello lombare.

Rotazione e Lateroflessione

Rotazione e lateroflessione rappresentano invece dei movimenti combinati e asimmetrici, in associazione con estensione, flessione o neutralità.

Durante la rotazione si realizza uno scivolamento del piatto superiore dal lato della torsione. Similarmente nella lateroflessione lo slittamento si realizza verso il lato dell'inflessione.

Nel complesso tale articolazione consente quindi sei gradi di libertà: flesso --- estensione, inclinazione laterale a destra e a sinistra, scivolamento sagittale e trasversale e infine rotazione verso destra e verso sinistra.

Tuttavia si deve sottolineare che possono essere ottenuti movimenti di grande ampiezza solamente sommando i movimenti di molte articolazioni di questo tipo dal momento che ogni singolo movimento è poco ampio.

Questi movimenti complessi dipendono dalla disposizione dei legamenti e delle faccette posteriori.

Inclinazione Laterale

Il movimento di inclinazione laterale si realizza lungo il piano frontale grazie agli slittamenti delle faccette articolari posteriori, le quali si elevano dal lato della convessità e si abbassano da quello della concavità (fig. 1.5), e può essere centrato principalmente sulla colonna dorsale e lombare.

m -_ m n a b Fig. 1.5 --- a,b) Movimento di inclinazione laterale di un segmento vertebrale.In entrambi i segmenti esso si combina con una rotazione automatica che è dovuta alla compressione dei dischi e alla tensione dei legamenti. L'inclinazione laterale incrementa difatti la pressione sul disco dal lato della concavità per cui la sua sostanza, compressa, si sposta verso la convessità determinando la rotazione (fig. 1.6).

B ROTAZIONE 0 A INCLINAZIONE b a Fig. 1.6 --- a,b) Rotazione automatica del rachide durante la flessione laterale.

Tale rotazione è fisiologica. Tuttavia, alcune alterazioni della statica vertebrale causate o da un'ineguale ripartizione delle tensioni legamentose o da irregolarità nello sviluppo, determinano una rotazione permanente dei somi.

Moto Rotazionale

Il moto rotazionale si compie interamente su di un piano orizzontale e viene influenzato dalla posizione tenuta dal centro di rotazione, che differisce in base al piano vertebrale.

A livello lombare (fig. 1.7) la rotazione è minima a causa dell'orientamento delle superfici articolari. Durante tale movimento la muscolatura posteriore e quella addominale agiscono sui due lati della colonna con un'azione combinata tra la muscolatura omolaterale e quella controlaterale.

Fig. 1.7 --- Rotazione vertebrale nel tratto lombare.Nel tratto toracico (fig. 1.8a) la rotazione vertebrale comporta sempre una deformazione delle coste per via dell'elasticità costale e condrale, ottenendo dal lato della rotazione un aumento della concavità costale mentre dal lato opposto al movimento rotatorio un aumento della concavità condro --- costale (fig. 1.8b).

0 X Inferiore Superiore a a b Fig. 1.8 --- a) Rotazione assiale nel tratto dorsale; b) deformazione costale secondaria alla rotazione vertebrale nel tratto dorsale.

5° 35° 50° a b c 90 --- d Nonostante la presenza della gabbia toracica, che conferisce rigidità a tutto il segmento, nel rachide dorsale si ha un movimento rotatorio che, nel suo insieme, risulta quattro volte maggiore di quello del tratto lombare.

Nel complesso la rotazione assiale tra bacino e cranio si aggira attorno ai 90° (fig. 1.9d), mentre quella del tratto lombare è di 5° circa (fig. 1.9a), quella del tratto dorsale di 35° (fig. 1.9b) e quella del tratto cervicale raggiunge i 50° (fig. 1.9c).

Fig. 1.9 --- a) Ampiezza della rotazione nel tratto lombare; b) ampiezza della rotazione nel tratto dorsale; c) ampiezza della rotazione nel tratto cervicale; d) ampiezza globale della rotazione del rachide.Per quanto riguarda invece l'inclinazione laterale (fig. 1.10), essa ammonta all'incirca sui 20° sia a livello lombare che dorsale mentre a livello cervicale si aggira attorno ai 35° --- 45°.

L'inflessione del rachide nel suo complesso, tra cranio e sacro, oscilla quindi tra i 75° e gli 85° per lato.

Fig. 1.10 --- Ampiezza della lateroflessione della colonna vertebrale nel suo insieme e nei suoi vari tratti.

L 20° D 20° 1 1 C 35° -- 1 35- /20 1 T 75° - 20° Fig. 1.11 --- Modificazione dell'ampiezza degli spazi intercostali durante la lateroflessione del tratto dorsale.

Durante la lateroflessione del tratto dorsale, dal lato della convessità si ha un sollevamento del torace unito ad un allargamento degli spazi intercostali e dell'angolo condro --- costale mentre in quello della concavità una retrazione ed un abbassamento toracico unitariamente a una diminuzione di ampiezza degli spazi intercostali e dell'angolo condro --- costale (fig. 1.11).A livello lombare l'ampiezza della lateroflessione varia in relazione all'età. Per questo, in linea di massima, si può dire che essa sia tra i 20° e i 30° per ogni lato.

L'ampiezza maggiore si ha nei tratti compresi tra L3 e L4 e L4 e L5, dove nella giovane età arriva attorno ai 16°, per rimanere invece poi stabile sugli 8° tra i 30 e 60 anni e infine diminuire a 6° nell'età più avanzata.

1.1 Leggi di Fryette

Harrison Fryette (1876 --- 1960) fu uno dei primi osteopati che si occupò di analizzare la cinematica rachidea. Rifacendosi al lavoro di R. W. Lowett del 1905 "The mechanism of the normal spine and its relation to scoliosis", egli elaborò uno studio sui principi dei movimenti fisiologici della colonna vertebrale e dedusse le leggi della biomeccanica del rachide in rapporto alle disfunzioni vertebrali che presentò all'American Osteopathic Association nel 1918 e nel suo libro "Principles of Osteopathic Technique" del 1954 in cui è contenuta un'analisi segmentale della colonna vertebrale in posizione seduta.

Nel 1956 T. E. Hall riesaminò le sue idee dando loro l'appellativo di "leggi" nell'annuario dell'Osteopathic Institute of Applied Techinque.

Le leggi sono tre ma soltanto le prime due (fig. 1.12) sono attribuite a Fryette in quanto la terza fu proposta da C. R. Nelson nel 1948. Mentre quest'ultima è stata riconosciuta valida per tutto il rachide dall'osteopatia mondiale, le prime due sono considerate valide solo per i tratti dorsale e lombare dall'osteopatia classica, mentre anche per quello cervicale basso (C3 --- C7) dall'osteopatia moderna. Alla luce delle ricerche degli ultimi anni, si è invece concordi nel reputare inapplicabili alle prime due vertebre cervicali i primi due principi.

Le leggi di Fryette sono le seguenti:

1. LEGGE: Quando una vertebra o un gruppo di vertebre in posizione neutra (NSR) oppure con una flessione (FSR) o estensione (ESR) comprese tra i 10° e i 20°, tali per cui non si abbia contatto tra le apofisi articolari posteriori, compiono una lateroflessione, si ottiene una rotazione automatica opposta dei corpi vertebrali verso il lato della convessità;
2. LEGGE: In condizioni di flessioni (FRS) o estensioni (ERS) maggiori che comportano un contatto tra le faccette articolari, la lateroflessione determina una rotazione dei corpi vertebrali dallo stesso lato, ovvero verso la concavità;
3. LEGGE: Il movimento iniziale di un'articolazione intervertebrale su un piano modifica la mobilità di questa negli altri due piani riducendola. Il moto di una vertebra varia a seconda della morfologia della curva nella quale essa si trova.