IL SISTEMA OSTEOARTICOLARE E MUSCOLARE

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1 IL SISTEMA OSTEOARTICOLARE E MUSCOLARE Lo scheletro e i muscoli costituiscono nel loro insieme un sistema dotato della duplice funzione di proteggere gli organi interni e di rendere possibile il movimento del corpo e il mantenimento delle posizioni assunte, cioè di assicurare l'equilibrio del corpo nei suoi vari atteggiamenti o nei molteplici movimenti elementari o complessi. LO SCHELETRO Lo scheletro è formato dall'insieme delle ossa, in numero di oltre 200, e dalle articolazioni che le uniscono e ne consentono e regolano i movimenti relativi. Le ossa e le articolazioni rappresentano la componente passiva dell'apparato locomotore, mentre la componente attiva è costituita dai muscoli. LE OSSA Le ossa hanno consistenza notevole e caratteristiche biomeccaniche (elasticità, resistenza alla pressione e alla trazione) che le rendono atte ad assicurare le più diverse condizioni statiche e dinamiche del corpo umano. Inoltre, per il loro contenuto di sali minerali, rappresentano un'importantissima riserva di sostanze inorganiche. Sono anche la principale sede dell'emopoiesi, cioè della produzione delle cellule del sangue, se si escludono i linfociti, che si formano quasi totalmente nelle linfoghiandole e nella milza. Per la loro forma si distinguono in ossa lunghe, ossa piatte e

2 ossa corte. Nelle ossa lunghe, tali in quanto in esse il diametro longitudinale prevale sugli altri due, si distinguono un corpo (diafisi), collegato con le due estremità (epifisi) per mezzo della metafisi. Nelle ossa piatte (o larghe) la lunghezza e la larghezza prevalgono sullo spessore. Le ossa corte (o brevi) presentano le tre dimensioni lunghezza, larghezza e spessore pressoché uguali. Tutte le ossa sono rivestite da una membrana connettivale, il periostio. Sulla loro superficie possono presentare: rilievi (come apofisi, tubercoli, tuberosità, spine), destinati in genere all'articolazione con altri segmenti scheletrici o all'inserzione di muscoli, tendini e legamenti; depressioni (come cavità, fosse, solchi, docce, canali), anch'esse in grado di fungere da punti di inserzione o da elementi articolari, di accogliere formazioni viscerali o di dare passaggio a strutture di vario tipo, e in particolare a vasi e nervi. Osservate in sezione, le ossa lunghe mostrano le epifisi costituite da osso spugnoso, organizzato in trabecole, che appaiono diversamente disposte in rapporto alla richiesta funzionale a cui sono sottoposte. Le diafisi sono invece costituite da tessuto osseo compatto che, come un involucro, delimita un canale in cui è contenuto il midollo. Nelle ossa brevi l'osso spugnoso si trova nella parte centrale, mentre in quelle piatte è compreso tra le due lamine, o tavolati, di osso compatto e prende allora il nome di diploe. All'interno delle ossa è accolto il midollo osseo, che può essere rosso, a funzione emopoietica, o giallo, di tipo fibroadiposo; il primo è contenuto nelle epifisi delle ossa lunghe e nello spessore delle ossa brevi e di alcune ossa piatte, mentre il secondo si trova alloggiato nel canale diafisario delle ossa lunghe. Le ossa, raggiunte da vasi e nervi dotati di funzione trofica e che ne assicurano la

3 sopravvivenza, si sviluppano per mezzo dei processi di ossificazione. Nell'embrione si formano degli abbozzi cartilaginei che rappresentano i modelli che guideranno i processi di ossificazione, durante i quali avverrà la sostituzione dello stesso modello cartilagineo con il tessuto osseo definitivo (ossificazione indiretta). In alcune ossa, invece, in particolare in quelle del cranio, l'ossificazione avviene direttamente dal connettivo, senza la fase intermedia dell'abbozzo cartilagineo (ossificazione diretta o membranosa). ARTICOLAZIONI Le articolazioni sono rappresentate da una serie di strutture che congiungono due o più ossa tra loro; si distinguono in sinartrosi e diartrosi. Le sinartrosi sono quelle articolazioni nelle quali tra i due segmenti scheletrici che vengono a contatto è disposto un tessuto congiungente di natura fibrosa, cartilaginea o fibrocartilaginea (articolazioni per continuità). Queste articolazioni godono per lo più di una scarsa motilità. Tra le sinartrosi si distinguono le sindesmosi, le sincondrosi, le sinfisi o anfiartrosi, e le sinostosi. Nelle sindesmosi, che possono essere fibrose o elastiche (sinelastosi), il tessuto congiungente è connettivo fibroso o elastico; tipiche sindesmosi sono, per es., le suture, che a loro volta si distinguono, a seconda della forma della linea di contatto, in armoniche, dentate, squamose, a incastro o schindilesi, e gonfosi. Nelle sincondrosi il tessuto congiungente è costituito da cartilagine ialina; nelle sinfisi da fibrocartilagine; nelle sinostosi dal tessuto osseo stesso (queste ultime articolazioni, tipiche dell'età senile,

4 sono però secondarie all'ossificazione di sindesmosi o di sincondrosi). Le diartrosi sono quelle articolazioni in cui i capi ossei vengono a diretto contatto e sono rivestiti da cartilagine ialina (articolazioni per contiguità). La stabilità di queste articolazioni è data dall'apparato capsulolegamentoso, costituito dalla capsula articolare e dai legamenti. La capsula, che avvolge come un manicotto i capi ossei che vengono a contatto, è composta da due strati, uno superficiale fibroso e uno profondo, la membrana sinoviale; questa delimita la cavità articolare e, ai margini della capsula, si riflette e riveste le superfici ossee intrarticolari fino al bordo della cartilagine articolare. La membrana sinoviale, che in alcuni punti può presentare dei prolungamenti (frange e villi sinoviali), produce un liquido chiaro, viscoso e filante, la sinovia, destinato a lubrificare e a nutrire le cartilagini articolari. I legamenti sono formazioni fibrose che integrano la funzione della capsula articolare, che spesso contribuiscono a rinforzare. Possono essere distinti in: periferici, che hanno forma di nastri o di cordoni e sono in genere incorporati nella capsula; intrarticolari o interossei, che si trovano all'interno della cavità articolare e sono uniti alle superfici articolari; a distanza, che congiungono tra loro ossa separate da intervalli anche notevoli e hanno aspetto cordoniforme, nastriforme o membraniforme (per es. le membrane interossee della gamba e dell'avambraccio). La forma delle superfici articolari consente di classificare le diartrosi in: artrodie, nelle quali le superfici articolari sono piane (per es., nell'articolazione fra anca e osso sacro); condiloartrosi, nelle quali

5 le superfici articolari sono rappresentate da segmenti di ellissoide concavi o convessi, con raggio di curvatura molto diverso (per es. articolazione temporomandibolare); ginglimi, con superfici articolari cilindriche, che possono essere laterali (trocoidi), quando l'asse del cilindro è parallelo o coincidente con quello longitudinale dell'osso (come, per es., nell'articolazione fra l'atlante e l'epistrofeo), oppure angolari (a troclea), quando i due assi sono perpendicolari (come, per es., nell'articolazione tibioastragalica); a sella, o a incastro reciproco, in cui le superfici sono concave e convesse nei due piani ortogonali (per es. articolazione trapeziometacarpale); infine, enartrosi, o articolazioni a noce, che sono quelle dotate di maggiore mobilità, in quanto le superfici articolari sono rappresentate da segmenti di sfera (per es. articolazioni scapolomerale e coxofemorale). COLONNA VERTEBRALE Lo scheletro è rappresentato dai segmenti ossei, dalla cui unione hanno origine il cranio, la colonna vertebrale e il torace (scheletro assile), nonché i cingoli scapolare e pelvico e la parte libera degli arti superiori e inferiori (scheletro appendicolare). La colonna vertebrale, detta anche rachide, è situata nella parte posteriore del tronco, in posizione mediana e si estende dall'atlante all'apice del coccige, congiungendosi in alto con la testa e in basso col bacino. La sua straordinaria versatilità funzionale risulta immediatamente evidente, anche se si elencano soltanto alcuni dei molteplici compiti che deve svolgere simultaneamente: conferire stabilità a un cilindro altrimenti collassabile; permettere

6 movimenti del tronco in tutte le direzioni; fornire inserzioni per numerosi muscoli e legamenti; sostenere strutture di peso considerevole, quali il capo e gli arti superiori; infine, contenere e proteggere una struttura estremamente delicata, il midollo spinale. È costituita da ossa sovrapposte, le vertebre, articolate tra loro e separate da strutture cartilaginee, i dischi intervertebrali. Tale conformazione alternata di segmenti ossei e di segmenti fibrocartilaginei, uniti tra loro da robusti legamenti, fa sì che la colonna vertebrale costituisca un sistema elastico, dotato di staticità sufficiente a sostenere il peso del corpo e a fornire inserzione a potenti masse muscolari e, al tempo stesso, di notevole mobilità. I movimenti della colonna vertebrale avvengono sia sul piano sagittale, a livello delle regioni cervicale e dorsolombare, sia su quello frontale, principalmente nella regione lombare, e sono favoriti dalla presenza di una serie di curvature che si sviluppano lungo il piano sagittale e contribuiscono a migliorarne l'elasticità e a conferirle un certo grado di molleggio. Nell'uomo adulto si osservano quattro curve, che dall'alto in basso sono: la curva cervicale, a convessità anteriore; la curva dorsale, a convessità posteriore; la curva lombare, a convessità anteriore e, infine, la curva sacrococcigea, a convessità posteriore. Le curve a convessità anteriore sono denominate lordotiche, quelle a convessità posteriore cifotiche. Esse aumentano di dieci volte la resistenza della colonna stessa. Le curve presentano caratteristiche differenti nelle diverse età della vita: nel neonato, infatti, la colonna vertebrale è pressoché rettilinea; nel bambino che inizia a stare seduto compare la curva cervicale; quando comincia a deambulare

7 si manifestano le diverse curve, che successivamente si accrescono fino ad assumere l'aspetto definitivo intorno ai anni nella donna e intorno ai anni nell'uomo; dopo i 50 anni, le curve si accentuano, specialmente quella dorsale; nella donna, durante la gravidanza, diventa temporaneamente più marcata la curva lombare. A sviluppo ultimato, in individui di media statura, la colonna vertebrale articolata ha una lunghezza di circa cm nell'uomo e di cm nella donna. Al termine di una normale giornata di lavoro, la lunghezza della colonna si riduce di circa 1-2 cm, che si recuperano durante la notte. a) Vertebre. - La colonna vertebrale è costituita da 33 o 34 vertebre, distinte in 7 cervicali, 12 toraciche, 5 lombari, 5 sacrali e 4 o 5 coccigee. Le vertebre presentano caratteristiche sia comuni sia proprie in rapporto al tratto di colonna in cui sono inserite: per es., le vertebre cervicali sono le meno voluminose, quelle lombari le più voluminose; nel tratto sacrale, le vertebre sono saldate insieme e formano l'osso sacro ecc. In generale, le vertebre sono costituite da un corpo e da un arco che delimitano il foro vertebrale. L'insieme dei fori vertebrali costituisce il canale vertebrale, nel quale è contenuto il midollo spinale. Il corpo è pressoché cilindrico, mentre l'arco è costituito dai peduncoli anteriormente e dalle lamine posteriormente. Sull'arco si attaccano alcune sporgenze ossee: i processi articolari, due superiori e due inferiori; i processi trasversi, uno destro e uno sinistro; il processo spinoso, situato posteriormente, in posizione mediana. Nella colonna articolata, la sovrapposizione dei peduncoli determina la delimitazione dei fori intervertebrali, visibili sulla faccia laterale della colonna, da cui fuoriescono i nervi spinali. Le prime due cervicali, rispettivamente

8 atlante ed epistrofeo o asse, hanno una conformazione diversa dalle altre vertebre: infatti l'atlante è privo del corpo ed è costituito da due archi, anteriore e posteriore, e da due masse laterali, mentre la faccia superiore del corpo dell'epistrofeo è caratterizzata da una robusta salienza ossea, detta dente o apofisi odontoide. b) Articolazioni. - Le articolazioni della colonna vertebrale uniscono tra loro i corpi e i processi articolari delle vertebre. Le articolazioni tra i corpi vertebrali (intersomatiche) sono delle sinfisi, in quanto tra di essi è disposta una struttura fibrocartilaginea, il disco intervertebrale. Questo è costituito da una porzione centrale, il nucleo polposo, e da una porzione periferica, l'anello fibroso. Il nucleo polposo si sposta durante i movimenti della colonna vertebrale. L'articolazione tra i corpi vertebrali è completata dai legamenti longitudinali, anteriore e posteriore, che aderiscono anteriormente e posteriormente ai corpi vertebrali e si estendono dall'occipite al sacro. Le articolazioni tra i processi articolari sono diartrosi, dotate di capsula rinforzata dai legamenti. Completano le articolazioni della colonna i legamenti a distanza, rappresentati da quelli gialli, disposti tra le lamine, da quelli interspinosi, tesi tra i processi spinosi, e da quelli intertrasversali, che uniscono tra loro i processi trasversi. Le articolazioni della colonna si modificano profondamente a livello dell'atlante e dell'epistrofeo, per realizzare la giunzione con il cranio. Le due masse dell'atlante si articolano con i condili dell'osso occipitale, mentre sulla faccia interna del suo arco anteriore esiste una piccola faccetta articolare, la fovea dentis, destinata ad accogliere il dente dell'epistrofeo, che in tal modo assume la funzione di un perno attorno al quale ruotano, in maniera solidale, l'atlante e il cranio.

9 c) Movimenti della colonna vertebrale. - Nel complesso, la colonna vertebrale è una struttura che presenta limitate possibilità di movimento di un segmento rispetto all'altro, ma è comunque dotata di buone caratteristiche di flessibilità. I movimenti della colonna vertebrale si attuano a seguito di trazioni o compressioni esercitate sui dischi intervertebrali e sui legamenti e per scorrimento reciproco sulle superfici articolari. Le sezioni più mobili sono caratterizzate da una maggiore deformabilità sia dei legamenti sia dei dischi intervertebrali. Un altro fattore importante è la posizione relativa dei processi spinosi di vertebre adiacenti e delle loro faccette articolari. Considerata nel suo insieme, la colonna vertebrale presenta movimenti di flesso-estensione, di inclinazione laterale destra e sinistra, di rotazione assiale. Il movimento di flesso-estensione si attua sul piano sagittale. Alla flessione prendono parte tutte le regioni del rachide, ma in maggior misura la colonna lombare. Ciò è dovuto alla particolare forma dei processi articolari delle vertebre di questa regione, i quali consentono un'ampia flesso-estensione e limitano invece altri movimenti. L'estensione avviene più liberamente nelle regioni cervicale e lombare, mentre nella regione toracica è limitata dalla sovrapposizione dei processi spinosi. Il movimento totale di flessoestensione è molto ampio, anche se varia notevolmente a seconda della flessibilità e dell'età dei soggetti. L'angolo massimo delimitato dalla colonna vertebrale, quando assume le due posizioni estreme del movimento di flesso-estensione, raggiunge il valore di circa 280. Il movimento di inclinazione laterale si attua sul piano frontale ed è di entità alquanto ridotta rispetto al movimento di flesso-estensione. L'ampiezza globale è di circa 85 per ogni lato. Al

10 movimento laterale concorrono soprattutto le regioni cervicale e lombare. Nella regione toracica, il movimento è ostacolato dalla presenza delle coste, che, articolandosi ciascuna con due vertebre adiacenti, limitano la reciproca inclinazione laterale delle stesse. La rotazione assiale della colonna vertebrale è dovuta soprattutto alla rotazione delle regioni cervicale e toracica. Nella regione lombare, essa è fortemente limitata dall'interazione dei processi articolari di vertebre adiacenti. In questa sezione della colonna vertebrale, la rotazione massima per ogni lato è soltanto di 5, mentre è di 35 nella regione toracica e di 50 nella regione cervicale. L'ampiezza massima di rotazione della colonna nel suo insieme è di circa 90. MUSCOLI I muscoli sono organi contrattili costituiti da una parte carnosa, di colore rosso, e da una parte tendinea, di colore bianco madreperlaceo, che rappresenta l'estremità connettivale fibrosa mediante la quale essi si fissano allo scheletro o ad altri punti d'inserzione; in alcuni muscoli, detti digastrici, il corpo è diviso in due parti, o ventri, da una intersezione fibrosa o da una porzione tendinea. Il colore della parte carnosa può variare in rapporto a diversi fattori, come, per es., la struttura delle fibre muscolari, l'entità della vascolarizzazione, legata alla richiesta funzionale alla quale in quel momento il muscolo è sottoposto, l'età del soggetto, nonché eventuali condizioni patologiche. La consistenza del muscolo è legata al suo tono, cioè al normale stato di leggera e costante contrazione muscolare. Il tono muscolare è regolato dal

11 sistema nervoso centrale e serve a opporre resistenza allo stiramento passivo del muscolo e a mantenere la postura del corpo. I muscoli del corpo umano sono 374 e il loro volume varia di molto, specialmente in rapporto all'attività cui sono sottoposti; possono andare incontro ad aumento (ipertrofia) o diminuzione (ipotrofia) del loro volume. In rapporto alla forma, si distinguono muscoli lunghi, come i bicipiti degli arti superiori e i quadricipiti degli arti inferiori; larghi, di forma appiattita, come i pettorali; orbicolari e sfinteri, le cui fibre formano un anello o un manicotto che delimita un'apertura, come, per es., il muscolo orbicolare delle labbra e lo sfintere dell'ano. In rapporto alla disposizione delle fibre, si distinguono muscoli a fibre parallele e muscoli a fibre oblique. Nei muscoli a fibre parallele, la direzione delle fibre muscolari è la stessa delle fibre tendinee. Nei muscoli a fibre oblique, i fasci di fibre muscolari si fissano obliquamente sul tendine. In questo secondo caso, essi si possono attaccare sui due lati del tendine (muscolo pennato) o su un solo lato (muscolo semipennato). In rapporto alla loro funzione, i muscoli possono essere distinti in flessori ed estensori, che, rispettivamente, allontanano la parte dal piano frontale e la avvicinano a esso, come i flessori ed estensori dell'avambraccio; adduttori e abduttori, che, rispettivamente, avvicinano un arto al piano sagittale e lo allontanano da esso, come i muscoli che agiscono sulla coscia; pronatori e supinatori, che consentono il movimento di pronazione della mano e dell'avambraccio e quello della mano sull'asse verticale, portando il dorso (pronazione) o il palmo (supinazione) della mano in posizione anteriore; rotatori interni o esterni, che permettono il movimento di un arto o di una parte del

12 corpo sul proprio asse. In rapporto alla loro reciproca attività, i muscoli possono ancora essere distinti in agonisti e antagonisti, come per es. i muscoli flessori ed estensori, che causano un movimento opposto sullo stesso arto. Si possono infine individuare insiemi di muscoli a funzioni complesse (per es. camminare, sedersi, deglutire ecc.), che prendono il nome di catene cinetiche statiche o dinamiche e la cui attività è resa possibile dall'azione coordinata di numerosi centri, posti a vari livelli del sistema nervoso centrale e delle relative vie di conduzione. I muscoli sono provvisti di vasi arteriosi e venosi e di nervi. La microcircolazione del muscolo scheletrico varia a seconda del tipo di muscolo; il muscolo con fibre a contrazione lenta, per es., è dotato di un microcircolo molto ricco. Le fibre nervose, che raggiungono il muscolo unitamente ai vasi, sono sensitive, motrici e simpatiche. Organi accessori dei muscoli sono le fasce, le lacinie e i retinacoli. Le fasce, costituite da connettivo fibroso denso, delimitano gli spazi (logge) entro i quali uno o più muscoli si contraggono. Lacinie e retinacoli delimitano i canali osteofibrosi al cui interno scorrono i tendini. Le numerosissime fibre che costituiscono un muscolo scheletrico sono tenute insieme da una fitta rete di tessuto connettivo. Questa rete, penetrando nel ventre muscolare, giunge ad avvolgere ogni fibra aderendo alla membrana di quest'ultima. Inoltre, il tessuto connettivo si distribuisce in modo da riunire insieme piccoli fasci muscolari che contengono un numero variabile di fibre. All'estremità del muscolo, la rete di tessuto connettivo si fonde e diviene continua con il tessuto connettivo denso dei tendini.