Equilibrio e gravità nell'uomo: concetti base

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1 Equilibrio e gravità nell'uomo: concetti base Equilibrium of the human body and the gravity line: the basics. Le Huec JC, Saddiki R, Franke J, Rigal J, Aunoble S Eur Spine J Sep;20 Suppl 5: Epub 2011 Aug 2. Abstract Introduzione: il bipedalismo è una caratteristica distintiva della razza umana ed è caratterizzato da una limitata base di sostegno e da una posizione ergonomicamente ottimale in seguito alla comparsa delle curve lombari e cervicali. Materiali: il bacino, adattato al bipedalismo, può essere considerato la vertebra pelvica che collega la colonna vertebrale agli arti inferiori. La linea di gravità del corpo è situata lateralmente in posizione leggermente arretrata rispetto alle teste femorali, mentre frontalmente attraversa il sacro in un punto equidistante dalle due teste femorali. Risultati: qualsiasi cambiamento anomalo a carico della cifosi e relativo alle curve del rachide comporta una compensazione, dapprima a livello del bacino attraverso la rotazione e quindi sugli arti inferiori tramite la flessione del ginocchio. Questo meccanismo mantiene la linea di gravità all'interno della base di sostegno ma non è ergonomico. Pertanto, per analizzare l'equilibrio sagittale, dobbiamo definire i parametri interessati e le relazioni tra di essi. Conclusioni: i parametri relativi al bacino sono: angolo di incidenza (incidence angle), inclinazione pelvica (pelvic incidence), pendenza sacrale (sacral slope); parametri relativi alla colonna vertebrale: punto di fissaggio (point of inflexion), apice della lordosi lombare (lumbar lordosis apex), lordosi lombare (lumbar lordosis), inclinazione spinale a C7 (spinal tilt at C7); parametri relativi all'analisi globale: angolo spino-sacrale (spino-sacral angle), che è un parametro intrinseco. Commento Carlo Trevisan Questo articolo è una preziosa revisione dei concetti di equilibrio e gravità applicati alla peculiare condizione di bipedalismo che interessa l uomo. Abbiamo deciso di fornirvene una sintesi perché è propedeutico per tutto quel filone di ricerca, oggi in primo piano, relativo ai rapporti tra rachide e pelvi e del quale vi abbiamo dato ampi riferimenti. L'acquisizione di una postura verticale eretta e la possibilità che abbiamo acquisito di estendere contemporaneamente il tronco, le anche, le cosce e le gambe hanno permesso la locomozione bipede. Ciò ha rappresentato sicuramente la principale trasformazione della storia degli ominidi, quella che lentamente ha indotto le altre, l'evoluzione della mano e del cervello, e che, conseguentemente, ha dato origine agli strumenti, alla coscienza, alla cultura ed alla società. Gli esseri umani stanno in piedi e si muovono attraverso un mondo soggetto alle leggi di gravità. La loro colonna vertebrale è soggetta a tutti i vincoli connessi con questa situazione. Il rapporto tra il bacino e colonna vertebrale è un risultato diretto di questo bipedismo. L assunzione della postura verticale ha portato all allargamento ed alla verticalizzazione del bacino ed alla comparsa delle

2 caratteristiche curve spinali sagittali nonché a profondi cambiamenti nei muscoli che sostengono la colonna vertebrale. Sebbene il bipedismo non sia affatto appannaggio esclusivo dell'uomo e sia utilizzato tanto da primati che dagli uccelli, il bipedismo umano è un affare completamente diverso: è la posizione unica della specie, ed è stabile ed ergonomico. Il bipedismo offre una serie di vantaggi e comporta una serie di vincoli: la postura eretta permette una completa libertà degli arti superiori che sono ora liberi di eseguire operazioni o trasportare cose e gli arti inferiori diventano l'unico punto di contatto con il terreno determinando una posizione potenzialmente instabile per una minore base di supporto. Al fine di consentire la posizione verticale, anche e ginocchia formano una linea retta. Il femore è lungo e verticale e la sua troclea è cava per assicurare la stabilizzazione della rotula durante la deambulazione. L'estremità prossimale della tibia si allarga in corrispondenza della sua estremità prossimale per distribuire meglio i carichi ed il piede, che ha perso la sua funzione prensile ha il compito ora di organo propulsivo. L'arco del piede, che è chiaramente presente, aiuta ad assorbire gli urti durante la presa di contatto con il terreno durante la deambulazione e fornisce un ulteriore impulso durante il passo. Il bacino, ovvero il punto in cui i due arti inferiori si uniscono alla colonna vertebrale, può essere considerato 'la prima vertebra o la vertebra pelvica', come proposto da Dubousset. La postura eretta ha infatti portato la pelvi a diventare una struttura essenziale all'interno dell'apparato motore umano e la sua evoluzione ha richiesto un compromesso tra due funzioni contraddittorie: essere un sostegno del tronco e della colonna vertebrale per la quale si necessita un bacino piccolo, rigido, solido e permettere il passaggio del feto durante il parto la cui testa è notevolmente cambiata nel corso del tempo, richiedendo un bacino più ampio, e con la massima flessibilità. Al fine di risolvere questo dilemma, il bacino è diventato verticale e più ampio. Il plateau sacrale è diventato un piedistallo, una base per la colonna vertebrale. La posizione o l'orientamento spaziale di questa base, che è più o meno inclinata in avanti, determina la posizione di fissazione della colonna lombare, e di conseguenza dell'intero rachide. Il bacino e le ali iliache si sono allargate per consentire l'inserimento di lunghi muscoli con un notevole effetto leva. Tuttavia, il bacino è stato ampliato quel tanto sufficiente per consentire il parto, e questo ampliamento e verticalizzazione del bacino ha richiesto un aumento considerevole della forza dei muscoli glutei: del gluteo medio per garantire la stabilizzazione laterale durante la deambulazione e del grande gluteo per mantenere il bacino in posizione verticale. Poiché il bacino è collocato in appoggio sulle anche, è facile vedere come la morfologia e la rispettiva posizione di anche, bacino e tronco svolgono un ruolo chiave nella postura. La posizione sul piano frontale della colonna spinale e del bacino è molto semplice: la colonna vertebrale normale è verticale con un asse mediano che passa attraverso il centro del sacro e la sinfisi pubica. Il bacino normale è orizzontale, con punti simmetrici che si collocano alla stessa altezza. Tuttavia, la geometria della pelvi in proiezione sagittale è più complessa e per capire meglio l'equilibrio sagittale, dobbiamo esaminare la posizione del centro di gravità e della linea di gravità.

3 Il centro di gravità si trova di fronte alla colonna vertebrale mentre la linea di gravità è verticale e passa attraverso la testa femorale. In una colonna vertebrale bilanciata il filo a piombo a livello di C7 è sempre dietro alla linea di gravità La linea di gravità è situata sul piano frontale lungo una linea verticale che passa attraverso la metà del sacro perpendicolarmente al terreno, e sul piano laterale lungo una linea verticale situata leggermente dietro alle teste femorali. Se l equilibrio è adeguato, la linea di gravità passa attraverso la base del supporto

4 In soggetti sani asintomatici, questa linea di gravità è la risultante di una reazione tra il terreno ed una catena dinamica ideale tra il tronco, il bacino e gli arti inferiori. Nella maggior parte delle condizioni patologiche, il centro di gravità è spostato troppo in avanti con l asse meccanico situato davanti alle teste femorali. Questo tipo di situazione si può comunemente osservare in caso di ipertrofia addominale, in gravidanza, nella cifosi dorsale marcata non compensata da un adeguata lordosi, e soprattutto nella degenerazione discale lombare severa nei soggetti anziani. Lo sbilanciamento posteriore è generalmente ben tollerato in quanto è in parte compensato dalla sottostante cifosi toracica. In pratica, la posizione della linea di gravità è di grande interesse per il clinico mentre il centro esatto di gravità era di minor interesse. Il centro di gravità varia infatti a seconda della posizione delle braccia e di flessione del tronco, e in circostanze normali, si trova leggermente davanti al sacro, ma la linea di gravità rappresenta la zona di reazione con il suolo e permette di effettuare le analisi dell equilibrio. Per risolvere i problemi di squilibrio vertebrale, in particolare sul piano sagittale, è essenziale determinare la posizione della linea di gravità. Per un soggetto in equilibrio in una posizione ergonomica, questa linea deve cadere all'interno della base di supporto, definita dalla posizione dei due piedi per terra. Quando la linea di gravità cade fuori da questa base, è richiesta una compensazione, e vari meccanismi possono entrare in gioco per correggere ogni tendenza di squilibrio anteriore: la contrazione dei muscoli posteriori della colonna vertebrale solleva il tronco verticalmente, richiedendo un anomalo sforzo doloroso dei muscoli della colonna vertebrale per evitare la caduta in avanti. Tale dolore può essere causato anche da una pressione eccessiva sulle faccette posteriori; la retroversione del bacino attorno alle teste femorali; l iperestensione delle anche che comunque ha un limite noto come riserva di estensione che è generalmente di 10 ; la flessione delle ginocchia nelle forme gravi, controllata dal quadricipite.

5 Effetti dell età o del processo degenerativo sull equilibrio sagittale della colonna vertebrale da sinistra a destra: A) colonna vertebrale in equilibrio, economia: il filo a piombo a livello di C7 passa attraverso S1; B) progressiva perdita dell altezza del disco da A a B: la compensazione tramite retroversione del bacino (inclinazione indicata dalla freccia) e contrazione dei muscoli posteriori permettono di mantenere l equilibrio (filo a piombo a livello di C7 dietro la testa femorale) entro un certo limite; C) se la cifosi è progressiva, la retroversione pelvica ha un limite e il paziente flette le ginocchia per mantenere l equilibrio (filo a piombo a livello di C7 passa attraverso la base del supporto). Ciò non è economico dal momento che impone di controllare la contrazione dei quadricipiti, la contrazione dei muscoli posteriori della colonna vertebrale I sistemi di imaging sono raramente associati a piattaforme di forza, di conseguenza quando si analizzano i raggi X, anche quelli scattati con il paziente in posizione verticale, non si può sapere la posizione della linea di gravità mentre le immagini TAC e di risonanza magnetica sono ottenute con il paziente in posizione supina, con la perdita delle informazioni che si hanno quando il paziente è in posizione verticale. Risulta così essenziale definire dei parametri per la misura indiretta dell equilibrio sagittale che consentano di rilevare situazioni di squilibrio patologico attraverso l'analisi delle radiografie tradizionali del paziente in posizione eretta. Se accettiamo che gli arti inferiori siano, sul piano sagittale, perpendicolari alle ginocchia, possiamo caratterizzare l'orientamento spaziale e la forma del bacino, che è la zona chiave per il trasferimento del carico del tronco. Analogamente, la colonna vertebrale, che costituisce l'ossatura del tronco, deve essere analizzata e caratterizzata utilizzando parametri facilmente misurabili sulle radiografie. Sarà quindi necessario stabilire una correlazione prima tra questi parametri della colonna vertebrale e del bacino e poi tra questi parametri e la linea di gravità. I parametri principali di questa analisi sono i seguenti: per il bacino l angolo di incidenza, la versione pelvica e l inclinazione sacrale; per la colonna vertebrale, il punto di inflessione, l apice della lordosi lombare, la lordosi lombare, inclinazione spinale a C7, il tipo di schiena; per l'analisi complessiva, l angolo spino-sacrale (SSA).

6 Parametri pelvici: inclinazione pelvica, pendenza sacrale, angolo di incidenza Domande per la Formazione a Distanza (FAD) 2013-F1-40-1) In un soggetto in postura eretta, dove passa la linea di gravità sul piano sagittale? a. Lungo una linea verticale situata leggermente davanti alle teste femorali b. Lungo una linea verticale situata leggermente dietro alle teste femorali c. Lungo una linea verticale situata leggermente davanti alla I vertebra lombare d. Lungo una linea verticale situata leggermente davanti alla VII vertebra cervicale 2013-F1-40-2) Quali di questi meccanismi non fa parte delle compensazioni che vengono messe in atto in caso di squilibrio sul piano sagittale? a. La riduzione della cifosi dorsale b. La retroversione del bacino c. L iperestensione delle anche d. La flessione delle ginocchia Tutte le domande dei singoli articoli (identificate dal codice sopra indicato) saranno raccolte nel questionario finale che dovrà essere compilato nel mese di dicembre da parte di coloro che si sono iscritti (o si iscriveranno) al programma facoltativo di FORMAZIONE A DISTANZA - FAD (vedi per conseguire l'attestato GSS FAD o i 50 CREDITI ECM FAD