CARICHI AGENTI CHE DEFINISCONO LA SOLLECITAZIONE DEL RACHIDE

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1 CARICHI AGENTI CHE DEFINISCONO LA SOLLECITAZIONE DEL RACHIDE Lezione 4 B Fondamenti di biomeccanica della colonna vertebrale applicati alla visita medica in azienda

2 Carico agente Per carico agente intendiamo tutto ciò che influisce sul corpo umano e, avendo le caratteristiche di una forza o di un momento, è in grado di variare lo stato di sforzo e, sussistendo i gradi di libertà opportuni, di produrre un movimento nel rachide. E' importante ricordare che non è mai possibile misurare in modo diretto una forza, ma si è costretti a "calcolarla" in base agli effetti da essa prodotti. Dobbiamo perciò necessariamente prendere in considerazione uno dei seguenti casi limite. Oggetto libero di muoversi (in traslazione, rotazione o combinazione d'entrambi gli spostamenti): applicando su di esso le forze si produrranno variazioni dello stato di moto e, conoscendo la massa (e/o le inerzie), "misurando" le accelerazioni si risale alle forze agenti attraverso la risoluzione delle equazioni della dinamica.

3 Carico agente Oggetto vincolato: applicando le forze, essendo impossibilitato allo spostamento, l'oggetto subirà solamente delle deformazioni geometriche (elastiche, visco-elastiche, plastiche), dipendenti dalla natura e dalla rigidezza del sistema (funzione a sua volta di: modulo elastico del materiale, dimensioni e geometria dell'oggetto, tipologia dei vincoli ecc.), "misurando" le quali è possibile risalire alle forze agenti risolvendo il sistema d'equazioni che descrivono l'equilibrio del sistema (stato interno di tensio-deformazione). Ricordiamo ancora che una forza (F) agisce direttamente su tutti i punti del sistema che risultano allineati sulla retta d'azione (la forza, essendo un "vettore", possiede oltre che l'intensità anche una "direzione" ed un "verso"). Su tutti i punti, i, non allineati con la sua retta d'azione, la forza agirà anche con un "momento": Mi = F x bi (bi è il "braccio" della forza F rispetto al punto i: cioè la distanza misurata da i normalmente alla retta d'azione di F).

4 Fra i tanti possibili carichi (origine di forze, momenti e pressioni), che possono agire sulla colonna vertebrale, ricordiamo le seguenti classi fondamentali definite sulla base della tipologia delle origini: peso corporeo: influisce sul rachide in modo molto vario, stante la gran varietà degli assetti che il corpo umano può assumere (posture) attivando i numerosi gradi di libertà articolari esistenti nel sistema segmentario che è il corpo umano (la variazione delle posizioni reciproche dei segmenti corporei non altera, ovviamente, l'entità delle masse presenti e quindi delle forze gravitarie, ma muta profondamente i valori dei momenti trasmessi al rachide); pesi esterni gravanti sul corpo: ogni genere di peso sopportato mediante il tronco e gli arti superiori (oggetti sorretti con le braccia oppure gravanti su: capo, spalle, dorso, ecc.), anche in questo caso la posizione relativa modifica i momenti a parità di forze;

5 azioni di contrasto tra corpo ed ambiente esterno: si realizzano appoggiando, o vincolando, parti del corpo ad elementi esterni fissi o mobili (sia in senso attivo che passivo); azioni pressorie: esercitate sia internamente che esternamente al corpo del soggetto influiscono sul rachide come dei carichi distribuiti su vaste superfici (spinte idrostatiche, pneumatiche ed azioni meccaniche mediate da tessuti molli); azioni muscolari: le fibre muscolari interconnettono numerosi punti del sistema scheletrico e su di esso trasmettono, come reazioni di vincolo, le trazioni esercitate (inoltre esercitano spinte in tutti quei punti ove, anche senza essere vincolate, sono costrette a deviare dalla direzione rettilinea per realizzare un appoggio di rinvio);

6 carichi inerziali o dinamici: qualunque variazione di velocità (traslatoria o rotatoria) crea accelerazioni e di conseguenza, data l'esistenza di masse movimentate, anche effetti inerziali (possono interessare tutto il corpo o solo alcuni segmenti e le masse ad essi associate). Oltre ad essere ordinati in conformità a questa classificazione fondamentale, i carichi possibili, presentando diversi aspetti peculiari, possono essere soggetti ad ulteriori distinzioni, tra le più comuni ne ricorderemo alcune. Carichi esterni: se provengono dall'esterno del corpo e sono caratterizzati dall'esistenza di un'interfaccia di trasduzione tra l'ambiente esterno ed il corpo stesso (pesi applicati o sollevati, spinte o azioni d'appoggio e/o di vincolo, ecc.).

7 Carichi interni: se hanno origine all'interno del corpo (pesi propri dei segmenti corporei e loro effetti dinamici nel movimento, tensioni di fasci muscolari, messa in pressione idraulico/pneumatica di parti molli, ecc.). Carichi gravitari e spinta di galleggiamento: quelli gravitari hanno origine dalla presenza di masse sottoposte al campo gravitazionale terrestre; sono caratterizzati dalla costanza della loro direzione: sempre diretta dall'alto verso il basso. L'effetto gravitario sulla massa corporea è quasi del tutto eliminabile dalla spinta idrostatica conseguente all'immersione in acqua; rimane però l'effetto di un momento residuo dovuto alla non coincidenza, nei segmenti corporei, della posizione del centro delle masse con quella del centro di spinta idrostatico, che è solamente riferito alla forma e non tiene conto della distribuzione delle masse all'interno di essa.

8 Inoltre non bisogna dimenticare che l effetto gravitario è diffuso in ogni particella di massa mentre l effetto della spinta idrostatica è conseguenza della distribuzione delle pressioni sulle superfici di contorno ( si crea quindi un'interfaccia nella trasmissione del carico). Carichi ripetitivi o costanti: assolutamente ripetitivi o immutabili nel tempo sia per quanto riguarda l'intensità che la direzione d'azione. Carichi variabili: mutevoli nel tempo, o per quanto riguarda l'intensità o la direzione d'azione. Carichi concentrati o distribuiti: secondo l'estensione delle aree d'applicazione.

9 Carichi permanenti o accidentali: in base all'assiduità della presenza nel tempo (non alla costanza dell'intensità, che potrebbe anche essere mutevole) nel gravare sul rachide od alla casualità della loro manifestazione. I carichi citati, per via diretta o attraverso l'intermediazione di muscoli, tendini, legamenti od altri organi, possono produrre o no il movimento del rachide, ma certamente inducono sempre in esso uno "stato di sforzo".