CORSO DI ORTOPEDIA 2016/2017

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1 CORSO DI ORTOPEDIA 2016/2017 ANATOMIA Apparato locomotore L'apparato locomotore umano è l'insieme delle strutture anatomiche che permettono il movimento. E' costituito dallo scheletro, dal sistema muscolare, tendini e articolazioni. Lo scheletro è formato da ossa che sono collegate dai tendini ai muscoli. I muscoli, contraendosi, determinano lo spostamento dei segmenti ossei sfruttando articolazioni e legamenti. Tutto ciò permette il movimento dell'organismo. APPARATO SCHELETRICO Costituiscono lo scheletro l'insieme delle strutture ossee del corpo aventi funzione di sostegno e di protezione dei tessuti molli. Le ossa, grazie alla connessione con il sistema muscolare, funzionano da leve consentendo il movimento. Nello scheletro umano si contano 206 ossa. Di queste 29 formano il cranio, 26 la colonna, 25 la gabbia toracica, 64 i due arti superiori e le mani, 62 gli arti inferiori e i piedi. Lo scheletro si suddivide in due parti: Assiale o del tronco o centrale: formato da cranio, colonna vertebrale e cassa toracica, ha funzione di sostegno e protezione degli organi interni Appendicolare: formato dagli arti (superiori e inferiori), dai cinti (o cingoli). Svolge prevalente funzione di movimento e sostegno. Le ossa In base alla loro conformazione si dividono i 3 tipi: 1) Lunghe: formate da una diafisi (corpo), con un canale midollare e da due epifisi (estremità) che presentano le superfici articolari. Le epifisi si distinguono in prossimale e distale. Esempio: femore 2) Larghe o piatte. Esempio: Sterno o ossa craniche 3) Brevi o corte Esempio: vertebre o scafoide La superficie delle ossa è movimentata da sporgenze (apofisi, processi o tuberosità), da rilievi circoscritti (tubercoli) o da spione appuntite, solchi, fosse e docce. Queste svolgono importanti funzioni articolari o rendono possibile l inserimento sull osso di legamenti e tendini. L osso è avvolto da una membrana fibrosa chiamata periostio, ricca di vasi e terminazioni nervose. Il periostio si arresta al limite delle zone articolari o là dove si inseriscono legamenti e tendini. All interno del periostio è presente una membrana microscopica (endostio). L endostio avvolge lo strato esterno di tessuto osseo, detto tessuto osseo compatto. E un tessuto molto robusto e omogeneo. All interno è presente il tessuto osseo spugnoso, così chiamato perchè formato da piccole lamine che unite tra loro formano un sistema di piccole cavità simile ad una spugna. Le trabecole e le

2 lamelle del tessuto spugnoso sono orientate secondo le linee di forza che vengono applicate. L osso spugnoso è pervaso di midollo osseo. Il midollo osseo si distingue in giallo, ricco di tessuto adiposo, e rosso, costituito da cellule in continua divisione. Le cellule del midollo osseo rosso producono osteoblasti, osteociti e osteoclasti. Inoltre hanno una funzione emopoietica, cioè generano la maggior parte degli elementi cellulari del sangue e della linfa. Il midollo osseo rosso si trova soprattutto nelle ossa piatte e nelle epifisi delle ossa lunghe, quello giallo è localizzato prevalentemente nelle diafisi delle ossa lunghe. L osso è attraversato dalla fitta rete dei canali di Havers e dei canali di Volkmann che collegano tra loro e portano nutrimento a tutte le cellule che lo formano. L osso è costituito da sostanza inorganica combinata con sostanza organica, che insieme formano la sostanza fondamentale amorfa. La sostanza organica è formata da osseina e osteomucoide (una glicoproteina) e rappresenta il 30-40% del tessuto osseo. Questa componente conferisce caratteristiche di elasticità. La sostanza inorganica è formata da fosfato di calcio per l 86%, e da altri elementi minerali inorganici. Costituisce il 60-70% della massa totale del tessuto osseo. Questa componente conferisce caratteristiche di resistenza e durezza. Le cellule del tessuto osseo sono derivate da un unico precursore: la cellula mesenchimale. Questa può dare origine a 3 tipi cellulari: osteoblasti, osteociti e osteoclasti. Gli osteoblasti sintetizzano la componente organica dell osso. Gli osteociti derivano da osteoblasti che hanno ultimato il lavoro di sintesi, sono cellule intrappolate negli strati ossei depositati. Contribuiscono alla degradazione e al rimodellamento osseo. Gli osteoclasti sono cellule che degradano l osseo grazie a particolari enzimi che dissociano i Sali minerali e distruggono il collagene. La cartilagine è formata da cellule chiamate condrociti e da matrice extracellulare di collagene, glicoproteine e proteoglicani. La cartilagine è di diversi tipi: ialina, presente a livello delle superfici articolari; elastica, che per esempio si trova nel padiglione auricolare, e la cartilagine fibrosa che ha caratteristiche eterogenee in base alla sede in cui si trova (per esempio la sinfisi pubica e i menischi). Durante la vita fetale abbiamo 350 ossa completamente cartilaginee, con la crescita molte si fondono. Con lo sviluppo del sistema circolatorio e nervoso la cartilagine si trasforma in tessuto osseo secondo il processo di ossificazione indiretta o per sostituzione. In alcuni casi invece dal mesenchima embrionario si forma direttamente del tessuto osseo secondo il processo di ossificazione diretta o membranosa. Lo scheletro si può definire sviluppato all età di anni. L osso è un tessuto dinamico, infatti osteoblasti ed osteoclasti proseguono la propria attività anche dopo il termine dello sviluppo scheletrico.

3 Questo fenomeno di rimodellamento e l accrescimento delle ossa dipendono da diversi fattori, come quelli genetici (alcune popolazioni per esempio sono mediamente più basse di altre) e quelli ormonali. Sono molti gli ormoni che agiscono sull accrescimento osseo. La calcitonina, prodotta dalle cellule tiroidee favorisce l apposizione di nuovo tessuto osseo, mentre il paratormone ne favorisce la demolizione. L ormone somatotropo (prodotto dall ipofisi) e gli ormoni sessuali promuovono rispettivamente la produzione di cartilagine e la sua ossificazione. Anche la dieta è di fondamentale importanza: l apporto di nutrienti come fosforo, calcio, vitamine A, C e D è essenziale per la crescita corretta del tessuto osseo. Infine hanno importanza i fattori meccanici quali la forza di gravità e le forze muscolari. Articolazioni Le articolazioni concorrono con le ossa a formare l'apparato dello scheletro, in cui assolvono a due funzioni: rendere le ossa solidali, consentire il movimento reciproco delle ossa contigue e quindi di segmenti scheletrici tra loro. Le articolazioni possono essere classificate in base al grado di mobilità reciproca delle ossa coinvolte, a seconda del tipo di tessuto che collega tra loro le ossa o a seconda del movimento che le ossa possono realizzare. In funzione del grado di mobilità reciproca possiamo distinguere: articolazioni fisse o sinartrosi (scatola cranica), articolazioni semimobili o anfiartrosi (spina dorsale, ossa del piede) e articolazioni mobili o diartrosi (ginocchio, spalla, dita..). Le sinartrosi prevedono che tra le due superfici articolari sia interposto del tessuto connettivo denso e/o cartilagineo. Uno tra i tipi più comuni di sinartrosi è la sutura, come quelle presenti a livello delle ossa craniche. Queste articolazioni legano con tessuto connettivo denso due o più ossa piatte. La superficie dell osso che partecipa ad un articolazione formata da singole parti dette condili, è rivestita da cartilagine ialina che nelle articolazioni mobili o semimobili è avvolta dalla membrana sinoviale. Questa membrana contiene il liquido sinoviale o sinovia che riduce l attrito tra superfici e funziona da lubrificante. I capi articolari delle ossa che si legano in questi tipi di articolazioni sono avvolti da un manicotto fibroso chiamato capsula articolare che si inserisce da entrambe le parti sui margini delle cartilagini e si continua nei due periosti. La capsula articolare è formata da fasci intrecciati di tessuto connettivale denso e spesso è infiltrata di grasso. Le funzioni di collegamento fra ossa svolte dalla capsula articolare sono integrate da quelle svolte dai legamenti articolari: fasce di tessuto connettivo fibroso non elastico che impediscono alle ossa di allontanarsi tra loro. Il cranio Con il termine cranio si indica l insieme delle 29 ossa che formano la testa. Sono prevalentemente piatte e unite tra loro mediante articolazioni immobili (suture) ad eccezione dell articolazione

4 mandibolare (che consente i movimenti di masticazione) e la giunzione atlanto occipitale (che consente di muovere la testa). Le ossa del cranio hanno una struttura caratteristica: una lamina di tessuto compatto detta diploe, uno strato spugnoso ricco di cavità e una lamina esterna compatta più spessa di quella interna. Questa struttura consente al cranio di essere resistente ma anche leggero. SUTURE NEONATO La colonna vertebrale E formato da elementi sovrapposti dette vertebre. Si distingue in 5 regioni: cervicale (7 vertebre), toracica (12 vertebre alle quali si articolano le coste che formano la gabbia toracica), lombare (5 vertebre di dimensioni maggiori poiché devono sostenere la maggior parte del peso corporeo), sacrale (5 vertebre saldate tra loro a formare l osso sacro, sul quale si articolano le ossa del bacino), il coccige (formato da 4/5 vertebre fuse tra loro che nella maggior parte dei mammiferi sostengono la coda). Le vertebre hanno un foro centrale, poiché sono impilate i fori costituiscono un condotto cilindrico dove alloggia il midollo spinale. Ogni vertebra ha alcune sporgenze arcuate, dette processi spinali, alle quali sis attaccano muscoli e legamenti. Le vertebre sono separate tra loro dai dischi intervertebrali, formati da cartilagine. La gabbia toracica Formata da è formata da 12 paia di ossa chiamate coste che si articolano posteriormente alle vertebre toraciche. Questa struttura protegge il cuore, polmone e vasi sanguigni principali. Può dilatarsi e stringersi grazie ai muscoli costali. Ciascuna coppia di coste viene indicata con un numero romano progressivo a partire dall alto. La loro lunghezza aumenta fino alla coppia VIII per poi diminuire gradualmente. Le prime 7 coste si articolano anche anteriormente con lo sterno. Lo sterno è formano da 3 segmenti: manubrio, corpo e processo xifoideo, spesso fusi tra loro. La coppia VIII, IX E X è collegata dalla cartilagine costale alla punta della costa che la precede. Le ultime due coste sono invece fluttuanti e presentano notevole variabilità individuali. Il cinto scapolare e gli arti superiori Il cinto o cingolo collega la colonna vertebrale ad una serie di ossa lunghe con all estremità un complesso di ossicini specializzati (la mano). Scapola, clavicola e omero formano la spalla. L omero rappresenta l ossatura del braccio e si articola distalmente alle due ossa lunghe dell avambraccio: radio e ulna. Queste a loro volta si articolano con il carpo, che insieme al metacarpo e alle falangi, forma la mano. Nell arto superiore sono presenti tre articolazioni importanti: spalla, gomito e polso. Bacino e arti inferiori Come gli arti superiori, sono collegati alla colonna da un cingolo: il cinto o cingolo pelvico (o pelvi,o bacino).

5 Il bacino è formato dalle due ossa dell anca. A loro volta sono costituite da 3 ossa: ileo, ischio e pube. Ogni osso dell anca si articola con il femore, che costituisce l osso della coscia. L articolazione del ginocchio consente al femore di prendere rapporto con la tibia, il perone e la patella (comunemente detta rotula). Distalmente le ossa lunghe si articolano che ossa brevi del piede: il tarso, organizzato in due file, una posteriore ed una anteriore, alle quali seguono quelle del metatarso (5 ossa piccole e lunghe) e le falangi. APPARATO MUSCOLARE Il sistema muscolare rappresenta dal 40 al 50% del peso corporeo. I muscoli vengono suddivisi in tre grandi tipologie a seconda del tessuto muscolare che li caratterizza: 1) Muscoli scheletrici: formati da tessuto muscolare striato. Si distinguono in: - Volontari: sotto il controllo del sistema nervoso centrale, in grado di contrarsi repentinamente sviluppando una notevole potenza per brevi periodi di tempo - Involontari: controllati dal sistema nervoso periferico e indipendenti dalla volontà, sono in grado di sviluppare una media potenza per periodi di tempo più lunghi 2) Muscolo cardiaco: formato da tessuto muscolare disposto in fasce a spirale. Ogni cellula si contrae in modo coordintao. E in grado di contrazioni forti e continuate senza essere soggetto ad affaticamento. 3) Muscoli lisci: formati da tessuto muscolare liscio e controllano i movimenti involontari degli organi interni, è sotto il controllo del sistema nervoso autonomo. I muscoli scheletrici Esistono oltre 600 muscoli scheletrici. I muscoli prendono origine ed hanno inserzione nelle ossa tramite i tendini, strutture legamentose dotate di particolare robustezza. Il tendine può avere forma allungata o avere forma a falda appiattita (aponeurosi). Un muscolo può avere origine da più ossa come il bicipite o il quadricipite. L architettura delle fibre muscolari è importante per l efficienza di questi organi. Esistono muscoli a fasci paralleli, come i muscoli lunghi, dove le fibre sono parallele e le contrazioni sincronizzate sono dirette tutte nello stesso senso, quindi consentono contrazioni precise e potenti. I muscoli a fasci obliqui invece hanno delle fibre che decorrono obliquamente rispetto all asse di trazione. Questi comprendono per esempio i muscoli a ventaglio, i muscoli semipennati e multipennati. Nei muscoli che determinano una torsione le fibre sono disposte a spirale.

6 I muscoli vengono anche classificati in base al movimento che consentono di compiere: flessori ed estensori, adduttori e abduttori, pronatori e supinatori, rotatori interni ed esterni. I muscoli hanno la caratteristica di lavorare in coppia. Uno agisce in un senso ed un altro lavora contro di esso. Questi muscoli vengono detti antagonisti tra loro. Perifericamente il muscolo è circondato da uno strato di connettivo fibrillare (lasso) detto epimisio, da qui si dipartono dei setti tra gruppi di fibre muscolari che formano il perimisio. Il perimisio delimita i fasci muscolari. La cellula del tessuto muscolare è detta fibra muscolare, che hanno la caratteristica di essere molto grosse. La fibra muscolare è inoltre striata trasversalmente, con un alternarsi di bande scure e chiare. Le fibre muscolari presentano nel proprio citoplasma delle formazioni allungate, disposte longitudinalmente all asse della fibra, dette miofibrille. Le miofibrille sono circondate dal reticolo sarcoplasmatico, un sistema complesso di vescicole e tubuli che dà origine al sistema sarcotubulare. Lo scopo di questa struttura è di accumulare il calcio necessario per la contrazione. Prendiamo una miofibrilla e studiamola: essa presenta delle bande scure, dette bande A, e delle bande chiare dette I, nel mezzo della banda I c'è una linea scura detta linea Z. Lo spazio tra una linea Z e l'altra è detto sarcomero, che rappresenta l'elemento contrattile e la più piccola unità funzionale del muscolo; in pratica, la fibra si accorcia perché si accorciano i suoi sarcomeri. Ogni miofibrilla è fatta da miofilamenti, sottili, formati da actina e spessi, formati da miosina. Al centro di ciascun sarcomero è presente circa un migliaio di filamenti spessi, formando la banda A (scura perché formata da filamenti grossi). Alle loro estremità, queste molecole proteiche traggono rapporti con filamenti sottili, che formano la banda I (è chiara perché formata solo da filamenti sottili). Durante la contrazione muscolare le teste della miosina (filamento spesso) legano l actina (filamento sottile). La testa dell actina si muove verso il centro del sarcomero e trascina l actina. Così il filamento spesso rimane immobile (si muove la testa dell actina ma non il filamento) e il filamento sottile scivola. Una volta terminato il movimento in avanti, la testa della miosina si stacca dall actina arretrando e legandosi ad un altra molecola di actina. Con questo movimento i filamenti sottili vengono fatti scorrere verso il centro e il sarcomero si accorcia. E' interessante notare come ciascun sarcomero possa accorciarsi al massimo fino al 50% della sua lunghezza a riposo.

7 Quando facciamo ginnastica aumentiamo la nostra forza muscolare non aumentando le fibre muscolari ma aumentando la loro dimensione. Le fibre muscolari hanno energia chimica, che viene prodotta da mitocondri attraverso la respirazione, che può avvenire con o senza ossigeno (anaerobia). L uso dell energia chimica non è molto efficiente: solo il 20% si trasforma in movimento (lavoro muscolare), il resto si disperde sotto forma di calore. Quando un muscolo si contrae produce calore e sostanze derivate dalla respirazione cellulare: anidride carbonica, acqua e, se la respirazione è anaerobica, acido lattico- Se il muscolo compie uno sforzo prolungato non è ben irrorato di sangue, al prolungata respirazione anaerobica determina l accumulo di acido lattico. CRAMPO ORGANI ACCESSORI Fasce Si chiamano fasce i complessi di membrane fibrose che rivestono i muscoli e si oppongono al loro spostamento alterale ogni volta che si contraggono. Dalla loro superficie profonda si distaccano dei setti intermuscolari che dividono i muscoli in segmenti distinti. Borse Sono organi sinoviali a forma di vescicole. Si applicano ad una delle facce del muscolo separandolo dalle parti vicine. Si dividono in tendinee o muscolari. Le prime sono poste tra due muscoli o tra un muscolo ed un osso, le seconde tra due muscoli.