Capitolo 10 Il sistema scheletrico La struttura rigida del corpo

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1 Capitolo 10 Il sistema scheletrico La struttura rigida del corpo Immagina cosa sarebbe la vita senza lo scheletro. Come appariresti? Come ti muoveresti? Saresti in grado di muoverti? Se fossi in acqua, potresti anche muoverti (functional), ma esistono poche creature terrestri senza uno scheletro. I lombrichi e le lumache non hanno scheletri. Essi non possono stare eretti e si muovono molto lentamente e in modo non molto efficiente. Il tuo scheletro ti permette di stare eretto, e le tue ossa e le articolazioni tra queste ossa ti permettono di muoverti rapidamente. In questo capitolo saranno trattate queste ed altre funzioni del sistema scheletrico e delle articolazioni. Obiettivi Quando avrai finito questo capitolo, sarai in grado di: identificare le parti del sistema scheletrico descrivere le funzioni del sistema scheletrico descrivere le caratteristiche anatomiche delle ossa classificare le ossa come lunghe, corte, piatte, irregolari o sesamoidi descrivere il processo di crescita delle ossa lunghe descrivere i sistemi di classificazione strutturale e funzionale delle articolazioni classificare le articolazioni sinoviali come planari (o a vela), a cerniera, pivot, ellissoidali, a sella, sferoidali descrivere le caratteristiche anatomiche delle articolazioni sinoviali descrivere le funzioni della cartilagine articolare descrivere le funzioni del liquido sinoviale identificare i fattori che contribuiscono alla stabilità delle articolazioni sinoviali identificare i fattori che contribuiscono alla flessibilità delle articolazioni sinoviali Il sistema scheletrico comprende le ossa dello scheletro, le articolazioni, la cartilagine e i legamenti associati con le strutture articolari. Lo scheletro viene suddiviso in scheletro assiale e nello scheletro appendicolare, come mostrato in figura Lo scheletro assiale comprende le ossa del tronco, della testa e del collo cioè: il cranio, la colonna vertebrale e la gabbia toracica. Lo scheletro appendicolare include le ossa delle estremità, insieme al cingolo scapolare (clavicola e scapola) e le ossa pelviche (ileo, ischio e pube). Un adulto ha 206 ossa: 126 nello scheletro appendicolare, 74 nello scheletro assiale e 6 ossicini uditivi (le ossa dell'orecchio interno). Meccanicamente, il sistema scheletrico può essere immaginato come una organizzazione di connessioni rigide, collegate l'una all'altra mediante le articolazioni, per consentire movimenti specifici. I muscoli che si inseriscono alle ossa forniscono le forze che possono produrre le relative variazioni delle posizioni delle ossa. Questa è la funzione meccanica primaria del sistema scheletrico. L'importanza del sistema scheletrico negli sport sta nel fatto che esso fornisce le leve lunghe, che consentono il movimento. La struttura rigida dello scheletro sostiene anche i tessuti molli e gli organi del corpo. Varie strutture ossee dello scheletro forniscono anche protezione agli organi vitali. Il cranio e le vertebre rivestono e proteggono il sistema nervoso centrale (il cervello e il midollo spinale). Le costole e lo sterno proteggono il cuore, i polmoni, i maggiori vasi sanguigni,

2 il fegato e la milza. Il bacino (o pelvi) protegge l'utero nelle donne e la vescica. Il sistema scheletrico ha anche funzioni metaboliche. Il midollo osseo di alcune ossa produce i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine. Inoltre, le ossa conservano il calcio ed il fosforo. La suddivisione del sistema scheletrico è sintetizzata nella tabella Meccanicamente, il sistema scheletrico può essere immaginato come un'organizzazione di connessioni rigide, collegate l'una all'altra mediante le articolazioni per permettere movimenti specifici. Le ossa e le articolazioni sono le componenti fondamentali del sistema scheletrico. In questo capitolo sarà trattata la struttura e lo sviluppo di queste componenti.

3 Le ossa Le ossa, che formano circa il 16% del peso totale di un adulto, sono composte da due diversi tipi di tessuto osseo: osseo corticale o compatto e osso spongioso o spugnoso. Come indicato dai loro nomi, l'osso CORTICALE (o compatto) si presenta più denso e compatto, mentre l'osso SPONGIOSO (o spugnoso) è più poroso e spugnoso. Come è stato detto nel capitolo precedente, la composizione dell'osso lo rende il più duro e rigido di tutti i tessuti del corpo. Esso ha una grande resistenza alla compressione, alla trazione e al taglio. Queste qualità dell'osso rendono lo scheletro molto adatto alle sue funzioni di struttura di sostegno. Le ossa sono tessuti viventi e sono molto differenti dalle ossa secche o dai modelli di plastica dello scheletro umano usati nelle classi e nei laboratori di anatomia. Le ossa sono innervate e rifornite di sangue. Essendo un tessuto vivente, l'osso è duttile. Esso risponde agli sforzi cui è sottoposto, sviluppandosi in spessore nelle aree della tensione locale e divenendo più denso. La densità dell'osso diminuisce se non è sotto posto a sforzo regolare. Gli astronauti che ritornano da voli prolungati nello spazio, perciò, soffrono della perdita di densità ossea, come accade a chiunque non mantenga un livello minimo di attività. L'anatomia e le classificazioni delle ossa Le ossa si presentano in una varietà di forme e misure. La loro forma è determinata dalla funzione delle tensioni meccaniche cui sono imposte. Le ossa sono classificate in base alla loro forma. Le ossa lunghe hanno generalmente corpi (o aste) lunghi e cavi, con estremità nodose. Esse sono progettate per i movimenti ampi. Le ossa lunghe si trovano nelle estremità del corpo e comprendono l omero, il radio, l'ulna, il femore, la tibia, la fibula (o perone), i metacarpi, i metatarsi, le falangi e la clavicola. Le ossa corte sono più adatte a trasmettere le forze e all'assorbimento dei colpi (shock), ma non sono molto mobili. Le ossa del polso e della caviglia (carpali e tarsali) sono tutte ossa corte. Come indica il loro stesso nome, le ossa piatte hanno superfici piatte e sottili. Queste ossa sono progettate per la protezione. Le costole, il cranio, la scapola, lo sterno e le ossa pelviche sono ossa piatte. Le ossa irregolari sono quelle che non rientrano in nessun'altra categoria. Queste ossa sono progettate per il sostegno, la protezione e la capacità di fungere da leve. Le vertebre (incluso l'osso sacro ed il coccige) e le ossa del volto sono esempi di ossa irregolari. Alcune ossa sono anche descritte come ossa sesamoidi. Queste ossa si sviluppano all'interno dei tendini, spesso per far diminuire lo sforzo o aumentare la capacità di far leva. La rotula è un esempio di osso sesamoide (simile a semi di sesamo). La forma di un osso è determinata dalla sua funzione e dalle tensioni meccaniche cui è sottoposto Le ossa lunghe sono le ossa maggiormente coinvolte nel movimento. La conoscenza della struttura delle ossa lunghe è perciò importante per la biomeccanica dello sport. La figura 10.2 mostra un tipico osso lungo e la sua struttura. Una membrana sottile e fibrosa chiamata periostio copre la superficie esterna dell'osso, ad eccezione della superficie articolare. L'asse o corpo di un osso lungo è un tubo cavo con pareti di osso corticale. La parte centrale (cuore o nucleo,lett. core) cavo delle ossa lunghe è la cavità midollare, che contiene il midollo osseo, responsabile della produzione delle cellule del sangue. Negli adulti, la maggior parte della produzione dei globuli rossi avviene nelle ossa piatte. Nella cavità midollare delle ossa lunghe, c'è il midollo giallo che è composto innanzitutto da cellule adipose. Come abbiamo detto nel precedente capitolo, la forma cilindrica lunga e cava delle ossa lunghe le rende leggere, ma anche abbastanza forti nel resistere ai carichi di flessione. Nelle parti terminali delle ossa lunghe sono poste le articolazioni con le altre ossa. La cartilagine articolare copre le superfici di giuntura alle estremità delle ossa lunghe. Anche nelle estremità delle

4 ossa lunghe le parti esterne sono composte da osso corticale, ma le parti interne sono riempite di osso spongioso, invece che da midollo. Dei termini specifici sono usati per descrivere le irregolarità superficiali delle ossa. Alcuni di questi termini sono elencati e definiti sotto e mostrati graficamente in figura 10.3: Condilo - una protezione arrotondata che si articola con un altro osso Epicondilo - una protezione arrotondata vicino le estremità di un osso lungo ma laterale all'asse e non necessariamente una parte dell'articolazione faccetta-una superficie articolare piccola, liscia e di solito piatta Foro occipitale - un foro, di solito usato dai nervi e dai vasi per passarci attraverso Fossa - una depressione o un buco cavi Fovea - una depressione o un buco cavi più piccoli Testa - l'estremità articolare sferica di un osso lungo Linea - una linea sollevata o una piccola cresta Collo - la parte dell'osso che collega la testa all'asse (o corpo) Incisura - un solco sul margine o bordo di un osso Processo - una parte sporgente dell osso Spina - una parte sporgente appuntita dell osso

5 Trocantere - una sporgenza grande e nodosa Tubercolo - una sporgenza piccola e nodosa Tuberosità- una sporgenza nodosa L'anatomia e le classificazioni delle ossa La crescita e lo sviluppo delle ossa lunghe Le ossa lunghe si sviluppano per ossificazione endocondrale: cioè la cartilagine si trasforma in osso. In un feto umano si forma uno scheletro cartilagineo, ma l'ossificazione endocondrale di questo scheletro cartilagineo inizia prima della nascita. Alla nascita, il corpo di un osso lungo si è ossificato, le parti terminali, però, sono ancora composte da cartilagine. Nei metacarpi, metatarsi e falangi delle mani e dei piedi, solo un estremità di queste ossa rimane cartilaginosa alla nascita. Subito dopo la nascita le estremità cartilaginose delle ossa lunghe si ossificano, ad eccezione della cartilagine che separa le estremità dalla parte restante dell'osso. Questa cartilagine è chiamata cartilagine epifisaria (piastra epifisaria o disco epifisario o piatto di crescita) mentre l'estremità dell'osso è chiamata epifisi. La parte centrale dell'osso lungo è chiamata diafisi. Poiché un singolo osso lungo nei bambini può essere composto da due o tre ossa separate, i bambini hanno più ossa degli adulti. Le illustrazioni delle ossa lunghe di un adulto e di un bambino sono mostrate in figura Le ossa lunghe si sviluppano per ossificazione endocondrale: la cartilagine è sostituita dall'osso

6 La cartilagine epifisaria è responsabile della crescita in lunghezza delle ossa lunghe, come mostrato in figura Quando questa cartilagine cresce, la cartilagine più vicina alla diafisi si ossifica. Se il ritmo di questi processi è uguale, si verifica la crescita longitudinale dell'osso, ma se la velocità di ossificazione supera quella di crescita della cartilagine, l'intera cartilagine epifisaria si ossifica, unendo la diafisi con l epifisi, e la crescita longitudinale si ferma. La saldatura della piastra epifisaria, come ciò è chiamato, avviene naturalmente ad età specifiche per ciascun osso. La maggior parte delle epifisi si ossifica durante la pubertà, ma alcune possono non saldarsi fino a dopo i 25 anni di età. La crescita sulle piastre epifisarie è influenzata dalle tensioni che si verificano su di esse. Una certa quantità di tensione meccanica è necessaria per stimolare la crescita, ma troppa tensione può causare una saldatura prematura. Anche alcuni ormoni influenzano la crescita sulla piastra epifisaria. Una quantità troppo piccola dell'ormone della crescita ritarderà la crescita, mentre una quantità troppo grande può allungare la crescita oltre la normale età di chiusura. Gli ormoni sessuali fanno aumentare la velocità di ossificazione della cartilagine e perciò danno luogo alla saldatura delle piastre epifisarie. Questa è la principale ragione della saldatura della maggior parte dei piatti di crescita durante la pubertà. La crescita del diametro delle ossa lunghe avviene dove il periostio (la membrana che ricopre la superficie dell'osso) entra in contatto con l'osso. Lì viene depositato nuovo osso per far aumentare lo spessore delle pareti e il diametro dell'osso. Nello stesso tempo, però, l'osso è assorbito dalla superficie più interna della parete, e la cavità centrale dell'osso si allarga. La crescita del diametro delle ossa cessa con la saldatura delle piastre epifisarie; tuttavia, per tutta la durata della vita, l'osso continuerà ad adattarsi ai cambiamenti della tensione meccanica con aumenti o diminuzioni dello spessore e della densità delle pareti.

7 Le articolazioni Un giunto o articolazione è il punto in cui due ossa si toccano o si uniscono. Le articolazioni hanno una varietà di funzioni. La loro funzione primaria è quella di collegare insieme le ossa e controllare il movimento consentito per mezzo di esse. A seconda delle loro funzioni specifiche le articolazioni possono fornire fra le ossa sia connessioni rigide che altamente mobili. Oltre ad unire insieme le ossa, le articolazioni hanno anche la funzione di trasmettere le forze tra un osso e l'altro. Queste due funzioni di trasmissione della forza e controllo del movimento portano a disegni strutturali interessanti delle articolazioni.

8 Un giunto o articolazione è il punto in cui due ossa si toccano o si uniscono. La funzione primaria dell'articolazione è collegare insieme le ossa, e controllare il movimento consentito per mezzo di esse. La classificazione delle articolazioni Le articolazioni sono state classificate in molti modi, ma i principali schemi di classificazione si basano sulla struttura o sulla funzione (mobilità) dell'articolazione. Strutturalmente, le articolazioni possono essere classificate in tre gruppi principali. Questi gruppi posso essere ulteriormente suddivisi in sottogruppi (o tipi) di articolazioni. Dal punto di vista strutturale le articolazioni si distinguono in ARTICOLAZIONI FIBROSE (suture e sindesmosi), ARTICOLAZIONI CARTILAGINEE (synchrondoses) e ARTICOLAZIONI SINOVIALI. Un giunto fibroso e quello formato dalle ossa connesse mediante tessuto connettivo fibroso. Queste articolazioni sono tipicamente rigide (sebbene non lo siano necessariamente). Le suture del cranio sono esempi di articolazioni fibrose. Le ossa connesse dal tessuto cartilagineo formano invece un giunto cartilagineo. Questo tipo di articolazione può essere rigida o consentire piccoli movimenti. La sinfisi pubica fra le ossa pubiche sinistra e destra del bacino è un esempio di articolazione cartilaginea. Il giunto fra diafisi ed epifisi in uno scheletro immaturo è un altro esempio di articolazione cartilaginea. I giunti sinoviali sono formati dalle ossa connesse mediante legamenti e separate da una cavità comune. Le articolazioni sinoviali sono estremamente mobili. La loro caratteristica distintiva è una cavità comune, che racchiude lo spazio fra le articolazioni. La maggior parte delle articolazioni dello scheletro appendicolare sono articolazioni sinoviali. Funzionalmente, le articolazioni possono essere classificate sulla base del movimento che consentono di fare. Dal punto di vista funzionale le articolazioni si distinguono in ARTICOLAZIONE SINARTRODIALE o SINARTROSI (immobile), ARTICOLAZIONE ANFIARTRODIALE o ANFIARTROSI (semi-mobile) e ARTICOLAZIONE DIARTRODIALE o DIARTROSI (mobile). Alcuni sistemi di classificazione funzionale raggruppano insieme le articolazioni immobili e semi-mobili chiamandole sinartrosi. Nello schema di classificazione strutturale le articolazioni fibrose e cartilaginee sono classificate rispettivamente come sinartrodiali e anfiartrodiali, mentre le articolazioni sinoviali sono classificate come articolazioni diartrodiali. Le articolazioni sinoviali hanno per noi maggiore interesse, poiché sono queste le articolazioni che determinano il movimento. Esempi di articolazioni classificate in base alla funzione ed in base alla struttura sono mostrati in figura Le articolazioni sinoviali (o diartrodiali) sono suddivise in sei differenti tipi, a seconda dei movimenti permessi e della struttura dell'articolazione: planare (o a vela), a cerniera, pivot, ellissoidale, a sella e sferoidale. Spesso sono le forme delle superfici delle articolazioni che determinano i movimenti consentiti e quindi il tipo di articolazione. Poiché poche articolazioni sono esattamente come quella ideale rappresentata in figura 10.7, le articolazioni vengono classificate sulla base del tipo cui somigliano di più. Le ARTICOLAZIONI PLANARI o A VELA (lett. gliding joints) sono anche chiamate articolazioni irregolari, piane o artrodiali. Le articolazioni sono piatte e piccole e consentono solo movimenti planari di scorrimento. Le articolazioni intercarpale (polso), intertarsale (caviglia) e acromionclaveare (cingolo scapolare) sono esempi di articolazioni planari.

9 Le ARTICOLAZIONI A CERNIERA o A CARDINE (lett. hinge joints) sono uniassiali e consentono un solo grado di libertà di movimento (solo un numero-cioè l'angolo fra le due ossa di questa articolazione è sufficiente per descrivere pienamente l'orientamento delle ossa una rispetto all'altra). Le articolazioni a cerniera sono anche chiamate articolazioni ginglimo (ginglymus). La coppia delle superfici che si articolano in un'articolazione a cerniera somiglia ad un cilindro circolare (orientato perpendicolarmente all'asse lungo dell'osso), che si adatta ad un avvallamento poco profondo di combaciamento. I movimenti permessi per un'articolazione a cerniera sono la flessione ed il movimento di ritorno che è l'estensione (per esempio la flessione plantare e la dorsiflessione della caviglia). Le articolazioni omero-ulnare (gomito), tibio-femorale (ginocchio),talotibiale e talofibulare (caviglia) e interfalangea (dita della mano e del piede) sono tutti esempi di articolazioni a cerniera. Anche le ARTICOLAZIONI PIVOT sono uniassiali, consentendo un solo grado di libertà di movimento. Queste articolazioni possono anche essere chiamate articolazioni trocoidi o a vite. La superficie articolante di un giunto pivot può somigliare ad uno spillo che si inserisce in un buco o ad un cilindro (allineato con l'asse lungo dell'osso) che si adatta ad un avvallamento poco profondo. Su un'articolazione pivot è permessa la rotazione su un asse longitudinale. L'articolazione radio-ulnare prossimale (tra le ossa dell'avambraccio) e l'articolazione atlanto-assiale (tra la prima e la seconda vertebra cervicale) sono esempi di articolazioni pivot. I movimenti rotatori della articolazione radioulnare prossimale sono chiamati supinazione e pronazione. I movimenti rotatori dell articolazione atlanto-assiale sono chiamati rotazione a destra e a sinistra. Le ARTICOLAZIONI ELLISSOIDALI sono biassiali e permettono due gradi di libertà di movimento. Queste articolazioni possono anche essere chiamate articolazioni condiloidee o ovoidali. Le superfici articolari di un articolazione ellissoidale somigliano alla forma di un ellisoide (o uovo) che si adatta ad una depressione ovale di combaciamento. Queste articolazioni sono state anche denominate come articolazioni ovali o a sfera. I movimenti consentiti su una articolazione elissoidale sono la flessione e l'estensione, l abduzione e l adduzione, la circonduzione, nonché una combinazione di questi movimenti. Le articolazioni radio-carpale (polso), metacarpo-falangea (dita

10 della mano), metatarso-falangea (dita del piede) e occipito-atlantoidea (testa e collo) sono tutti esempi di articolazioni ellissoidali. Anche le ARTICOLAZIONI A SELLA (saddle joints) sono biassiali e permettono due gradi di libertà di movimento. Queste articolazioni sono anche chiamate articolazioni sellari. La superficie articolante di un giunto a sella si può considerare come un paio di selle ruotate di 90 l'una rispetto all'altra. Chiudi le dita di ciascuna mano, quindi metti le mani assieme, ruotandone una di 90. Questo si avvicina ad una articolazione a sella. I giunti universali nell'albero motore di una macchina sono come le articolazioni a sella. Anche un'articolazione a sella consente la flessione e l'estensione, l'abduzione e l adduzione, la circonduzione. La prima articolazione carpo-metacarpale (alla base del pollice) è un esempio di un'articolazione a sella. Le ARTICOLAZIONI A SFERA (ball-and-socket joints) sono triassiali e permettono tre gradi di libertà di movimento. Queste articolazioni sono anche chiamate enartrosi, sferoidali o cotiloidee. Le superfici su cui si articolano questi giunti sono una sfera e una cavità. Le articolazioni a sfera sono quelle che presentano più libertà di movimento fra le articolazioni sinoviali. Esse consentono la flessione e l'estensione, l abduzione e l'adduzione, nonché la rotazione interna ed esterna. Le articolazioni gleno-omerale (spalla) e dell anca sono esempi di articolazioni a sfera. L'articolazione sterno-clavicolare (tra il cingolo scapolare e lo scheletro assiale) è classificata come articolazione a sfera e planare. La struttura delle articolazioni sinoviali La caratteristiche distintiva di un'articolazione sinoviale è la cavità articolare formata dalla capsula articolare. La capsula articolare è un manicotto di tessuto legamentoso che circonda il giunto. Esso si attacca alle ossa su entrambi i lati dell'articolazione, connettendoli insieme. Le estremità articolanti delle ossa sono coperte da un sottile strato di cartilagine ialina chiamata cartilagine

11 articolare. Le altre superfici ossee esposte all'interno della capsula articolare e la superficie più interna della capsula articolare sono foderate con una membrana sinoviale. La membrana sinoviale e le cartilagini articolari, perciò, riempiono la cavità articolare. Un'articolazione sinoviale può essere paragonata ai cuscinetti sigillati, che non sono esposti agli elementi e perciò raramente hanno bisogno di essere lubrificati. Ma al contrario dei cuscinetti sigillati, un'articolazione sinoviale è auto-lubrificante. La membrana sinoviale secerne il liquido sinoviale, che riempie la cavità articolare. In alcuni giunti sinoviali, come l articolazione del ginocchio o quella sterno-clavicolare, un disco o la parte di un disco di fibrocartilagine separa le superfici mobili delle ossa. La figura 10.8 mostra le varie strutture di una articolazione sinoviale. La caratteristica distintiva di una articolazione sinoviale è la cavità articolare formata dalla capsula articolare. La capsula articolare è un manicotto di tessuto legamentoso che circonda l'articolazione Il liquido sinoviale secreto dalla membrana sinoviale è un fluido viscoso simile in apparenza agli albumi dell'uovo (syn sta per come e ovium per uovo ). Una funzione del liquido sinoviale è quella di lubrificare l'articolazione e ridurre l'attrito. Sotto pressione, anche la cartilagine articolare secerne il liquido sinoviale, che lubrifica il giunto. Un'altra funzione del liquido sinoviale è quella di nutrire la cartilagine articolare, poiché la cartilagine articolare non è fornita di nervi o sangue. Il liquido sinoviale deterge anche la cavità articolare e trasmette alcune proprietà idrostatiche di assorbimento dello shock all articolazione. La cartilagine articolare è la superficie portante fra le ossa che si muovono. Nel giunto essa aumenta l'adattamento di un osso nei confronti dell'altro, aumentando la stabilità dell'articolazione e riducendo la pressione quando l'articolazione è caricata. Essa riduce anche l'attrito e previene il logoramento. Poiché la cartilagine è più resistente dell'osso, la cartilagine articolare svolge anche una funzione di assorbimento dello shock sull'articolazione. I dischi o parti di dischi di fibrocartilagine, posti nei giunti svolgono funzioni similari: aumentano l'adattamento tra osso e osso e assorbono lo shock. La cartilagine articolare è la superficie portante tra le ossa che si muovono

12 Sebbene il termine cavità implichi che esista uno spazio di qualunque genere fra le estremità delle ossa articolanti in un'articolazione sinoviale, questo spazio è piuttosto piccolo, e in situazioni normali in realtà le cartilagini articolari si toccano l'un l'altra. Se però un'articolazione è lesionata, il gonfiore prodotto dall'aumentato volume del liquido può allargare notevolmente la cavità. La stabilità delle articolazioni sinoviali Il concetto di stabilità è stato precedentemente definito nel capitolo 5 come "non facilmente mobile". La stabilità articolare si riferisce ai movimenti delle ossa su piani diversi da quelli definiti dai gradi di libertà di movimento per il giunto o al movimento delle superfici dell'articolazione per una dislocazione di taglio (scivolamento laterale) o una dislocazione di trazione (allontanamento). La stabilità di una articolazione a cerniera, perciò, si riferisce alla sua capacità di resistere all abduzione e all'adduzione, alla rotazione interna ed esterna, o alla dislocazione. La flessibilità articolare si riferisce alla quantità di movimento possibile sui piani di moto definiti dai gradi di libertà di movimento per l'articolazione e a con quanta facilità avvengono questi movimenti. La flessibilità di una articolazione a cerniera, perciò, dipendono dalla sua gamma di movimenti nella flessione e nell'estensione e alla facilità di esecuzione di questi movimenti. La stabilità articolare si riferisce ai movimenti delle ossa su piani diversi da quelli definiti dai gradi di libertà di movimento per l'articolazione o al movimento delle superfici dell'articolazione per una lussazione di taglio (scivolamento laterale) o una lussazione di trazione (allontanamento). Le reciproche forme, concave e convesse, delle estremità articolari delle ossa in un'articolazione sinoviale sono quelle che determinano i piani dei movimenti consentiti all'articolazione. Le forze di compressione e di taglio si sviluppano tra le parti corrispondenti delle ossa dell'articolazione per resistere alle lussazioni o alle rotazioni in piani diversi da quelli ai quali l'articolazione era destinata, come mostrato in figura Più stretto è il contatto tra osso e osso più profonda è la corrispondenza fra convessità e concavità delle superfici articolari e più stabile è l'articolazione. L'anca è più stabile della spalla, poiché la cavità acetabolare (l'acetabolo) è più profonda di quella della spalla (la fossa glenoidea). La cartilagine articolare e i dischi fibrocartilaginei fanno aumentare il contatto tra le ossa che contribuiscono alla stabilità articolare. I menischi del ginocchio forniscono ai condili femorali una depressione più profonda per collocare il piatto tibiale, che è relativamente piano. Mentre le ossa delle articolazioni resistono alle forze di compressione e di taglio che agiscono sulle articolazioni, i legamenti forniscono le forze di contrapposizione alle dislocazioni di trazione,che si verificano quando qualcosa tende ad allontanare le ossa dell'articolazione dalla loro posizione. La loro resistenza alla trazione è necessaria anche nel caso in cui un carico di flessione agisca sull articolazione in un piano diverso dal piano di mobilità dell articolazione. In questo caso, l articolazione agisce come una trave, con lo sforzo di compressione su un lato e lo sforzo di trazione sull altro. Le superfici articolari delle ossa da un lato dell articolazione contrasteranno la componente di compressione del carico di flessione, mentre i legamenti dal lato opposto contrasteranno la componente di trazione del carico di flessione. Anche la capsula articolare fornisce una parte di questa resistenza alla trazione, ma la maggior resistenza alla dislocazione di torsione e alle forze di trazione è esercitata dai legamenti di cui la maggior parte delle articolazioni è fornita per protezione. I legamenti possono presentarsi come strisce ispessite nella capsula articolare stessa o come legamenti esterni separati dalla capsula articolare. Le posizioni dei legamenti rispetto all articolazione che proteggono, determinano la stabilità dell articolazione rispetto ai carichi di flessione, che potrebbero causare abduzioni, adduzioni o rotazioni dislocanti.

13 La figura illustra come il legamento collaterale mediale del ginocchio sopporta un carico di trazione per proteggere il ginocchio dall abduzione quando una forza mediale agisce sul ginocchio. Mentre le ossa dell'articolazione resistono alle forze di compressione e di taglio sulle articolazioni, i legamenti forniscono le forze di trazione per resistere alle dislocazioni di trazione, che si verificano quando qualcosa tende ad allontanare le ossa dell'articolazione dalla loro posizione. Anche i tendini ed i muscoli inseriti su di essi resistono alle forze di trazione e perciò contribuiscono alla stabilità del giunto in maniera simile ai legamenti. La retta lungo la quale agisce

14 la maggior parte dei muscoli corrisponde a quella di una componente della forza generata durante una contrazione, che tende schiacciare le ossa di un articolazione. In tal modo esercita una resistenza a queste forze di lussazione per trazione, e fa allontanare le ossa. Questa azione dei muscoli e dei legamenti è mostrata nella figura 10.11a. In alcune posizioni articolari, i muscoli possono in realtà creare forze aventi componenti che tendono a dislocare, piuttosto che a stabilizzare un articolazione. Questa azione è mostrata in figura 10.11b. I muscoli, i tendini e i fogli tendinei (aponeurosi) che incrociano le articolazioni forniscono anche il supporto laterale alle articolazioni che incrociano. Un altro fattore che contribuisce parzialmente alla stabilità delle articolazioni sinoviali è la pressione all interno della cavità articolare. Tale pressione interna è inferiore alla pressione esterna, per cui si crea una forza di aspirazione. Le ossa dell'articolazione sono così aspirate verso l'interno in modo che la cavità articolare venga ridotta e resti delle stesse dimensioni.

15 La flessibilità delle articolazioni sinoviali La flessibilità dell articolazione si riferisce al range (variazione o estensione) di movimento nei piani in cui l'articolazione è destinata a muoversi. Il range di movimento di un arto è limitato da alcuni degli stessi fattori che contribuiscono alla stabilità articolare: le ossa, i legamenti e i muscoli, ma anche da altri fattori. La flessibilità articolare si riferisce al range di movimento nei piani in cui l'articolazione è destinata a muoversi Il range di movimento è limitato anche dalla capacità di estensione dei muscoli che incrociano un'articolazione. I muscoli che incrociano più di un'articolazione (muscoli multi-articolari) possono non essere in grado di allungarsi tanto da permettere il completo range di movimento di ogni articolazione che il muscolo attraversa. I muscoli collegati ai tendini del ginocchio (hamstring muscles) sono un esempio di muscolo multi-articolare, poiché questi muscoli incrociano entrambe le articolazioni del bacino e del ginocchio. Prova l esperimento 10.1 per vedere come il range di movimento dell'articolazione dell anca è influenzato dai tendini del ginocchio. Esperimento 10.1! "! #!$! %&'! ( ) %* (+ ( #, %! $ &- +! # )!+#!( La maggior parte dei muscoli che incrociano una sola articolazione (muscoli uni-articolari) sono sufficientemente estensibili da non limitare il range di movimento su un articolazione. Ad eccezione del muscolo retto femorale, i muscoli quadricipiti sono tutti muscoli monoarticolari. Fletti l'anca e il ginocchio nello stesso tempo. I muscoli quadricipiti non sono entrambi allungati fino al loro limite. Sul ginocchio c'è stata una minore range di flessione rispetto al limite. Altri fattori, dunque, hanno limitato il range di flessione del ginocchio. Anche i legamenti limitano il range di movimento. I legamenti che non si allineano radialmente rispetto a un asse dell'articolazione durante un movimento dell'articolazione diventano più allentati e poi più stretti mentre prosegue il movimento, finché il legamento non ferma il movimento. Sulle

16 articolazioni a sfera e pivot, il range di rotazione è limitato alla torsione dei legamenti. Anche la capsula articolare limita il range di movimento. Anche la forma delle ossa dell'articolazione può limitare il range del movimento. L'estensione del gomito si blocca quando il processo dell olecrano dell ulna viene limitato dalla fossa dell olecrano dell'omero, o viceversa. Il malleolo laterale della fibula limita l'eversione della caviglia quando tocca il calcagno. Anche lo spessore dei tessuti molli o i vestiti intorno ad un'articolazione possono limitare il range del movimento. Una persona con muscoli flessori del gomito sviluppati (il bicipite brachiale) non può avere un grande range di flessione del gomito come una persona con muscoli meno sviluppati. Un bambino infagottato in uno spesso cappotto per il freddo invernale è un esempio estremo di come gli indumenti possono limitare il range di moto. La mobilità, o facilità di movimento, è influenzata anche dall'attrito all'interno dell'articolazione e dall'inerzia alla trazione dei muscoli intorno al giunto, in particolare di quelli che si oppongono al movimento articolare in questione (muscoli antagonisti). Ogni logoramento o danno alla cartilagine articolare aumenta l'attrito articolare e perciò riduce la mobilità. Il logorio e la rottura dei dischi articolari fibrocartilaginei riducono la mobilità anche nelle articolazioni con queste strutture. Un danno alla cartilagine articolare o all'osso all'interno della cavità articolare può produrre la perdita di particelle che riducono la mobilità. Anche un danno alla membrana sinoviale e alla sua capacità di produrre il liquido sinoviale darà luogo ad una perdita della mobilità articolare. Le persone che soffrono di patologie articolari avranno spesso uno o più di questi problemi. Riassunto Il sistema scheletrico dota il corpo di una struttura di collegamenti rigidi che consentono il movimento. Le 200 e più ossa dello scheletro forniscono il sostegno e la protezione agli organi interni. Le ossa fungono anche da produttori di globuli rossi e come riserva di minerali. Le ossa dello scheletro sono collegate insieme mediante le articolazioni, che possono permettere un ampio range di movimento, piccoli movimenti o nessuno. Le articolazioni posso essere classificate sulla base della loro funzione o della loro struttura. Le articolazioni diartrodiali o sinoviali sono quelle che ci interessano di più, poiché esse consentono un movimento ampio. I sei tipi di articolazioni sinoviali sono: articolazioni planari, articolazioni a cerniera, articolazioni pivot, articolazioni ellissoidali, articolazioni a sella, articolazioni a sfera. Tutte le articolazioni sinoviali hanno una cavità articolare rivestita con una membrana sinoviale, che secerne il liquido sinoviale. Le superfici portanti dell'osso in un'articolazione sinoviale sono rivestite con un sottile strato di cartilagine articolare, che è nutrito e lubrificato dal liquido sinoviale. Un fascio legamentoso circonda le articolazioni sinoviali e collega le ossa in modo da formare la capsula articolare. La stabilità dell'articolazione è influenzata dall'adattamento tra le ossa, dalla cartilagine articolare e dai dischi fibrocartilaginei, dai legamenti, dai muscoli e dai tendini, oltre che dalla pressione negativa (aspirazione). La flessibilità articolare o range di movimento è influenzata dalla estensibilità del muscolo, dai legamenti, dal contatto tra osso e osso, dallo spessore del tessuto molle e degli indumenti. La mobilità articolare o facilità di movimento è influenzata dalla trazione del muscolo antagonista e dall'attrito all'interno della cavità articolare. Parole chiave scheletro appendicolare capsula articolare cartilagine articolare scheletro assiale articolazione cartilaginea diafisi

17 cartilagine epifisaria epifisi articolazione fibrosa giunto o articolazione osso sesamoide articolazione sinoviale membrana sinoviale Domande di revisione 1. Quali sono le funzioni meccaniche del sistema scheletrico? Sostegno, movimento e protezione. 2. Quali sono le funzioni metaboliche del sistema scheletrico? Immagazzinamento dei minerali e produzione delle cellule del sangue. 3. Che tipo di osso è: a) il femore? b) la terza vertebra toracica? c) il calcagno? d) l'osso metacarpale primo? e) la rotula? a) osso lungo b) osso irregolare c) osso corto d) osso lungo e) osso sesamoide 4. Quale componente dell'osso è responsabile in modo primario della resistenza alla comprensione? Il componente minerale 5. A quale età si ossifica la maggior parte delle piastre epifisarie? Alla pubertà 6. Quali sono i sei tipi di articolazioni sinoviali? Planari, pivot, a cerniera, ellissoidali, a sella e a sfera. 7. Quale tipo di articolazione sinoviale è l'articolazione gleno-omerale? Articolazione a sfera 8. Quali sono le funzioni del liquido sinoviale? Il liquido sinoviale lubrifica l'articolazione sinoviale, fornisce il nutrimento alla cartilagine articolare, pulisce la cavità articolare e svolge una funzione di assorbimento dello shock 9. Cosa tiene il liquido sinoviale all'interno della cavità articolare? La membrana sinoviale e la cartilagine articolare tengono il liquido sinoviale nella cavità articolare 10. Quali sono le funzioni della cartilagine articolare? La cartilagine articolare migliora l'adattamento tra osso e osso, aumenta la stabilità articolare, riduce la pressione sopportata, riduce l'attrito,e svolge funzioni di assorbimento dello shock 11. Quali fattori influenzano la stabilità delle articolazioni sinoviali? La stabilità di un'articolazione sinoviale è influenzata dal grado di adattamento fra le superfici delle articolazioni, dalla capsula articolare, dai legamenti che passano attraverso l'articolazione, dai muscoli e dai tendini che passano attraverso l'articolazione e dal gradiente di pressione negativa fra l'atmosfera e la cavità articolare