G.Cerulli, A.Caraffa, S.Palladini, P.Ceccarini
Università di Perugia
Scuola di Specializzazione in Ortopedia e Traumatologia
Medicina Fisica e Riabilitazione
Direttore: Prof G. Cerulli
Clinica Ortopedica e Traumatologica
Direttore : Prof A. Caraffa
Biomechanical Lab. “Let People Move” - Perugia
• Totale: 26 ossa(1/4 delle ossa del corpo umano sono
localizzate nel piede)
• 33 articolazioni
• Più di 100 muscoli, tendini (strutture fibrose che
connettono i muscoli all’osso),e legamenti (strutture
fibrose che connettono le ossa tra di loro);
• Un network di vasi sanguigni, nervi
Retropiede:
Talo-Astragalo
Calcagno
Mesopiede
Scafoide tarsale
Cuboide
Cuneiformi (mediale,
intermedio, laterale)
Avampiede
14 Falangi
5 Metatarsi
(ARTICOLAZIONE TRASVERSA DEL TARSO)
• Unisce
la filiera posteriore a
quella anteriore del tarso
• Comprende una articolazione
mediale o astragalo-navicolare
e una laterale o calcaneocuboidea
Fig pag 320
TARSOMETATARSALI)
•Sono artrodie che connettono i tre
cuneiformi e il cuboide alle basi delle
cinque ossa metatarsali
•Il 1° metatarso si articola con il cuneiforme
mediale
•Il 2° metatarso si articola con i tre cuneiformi
•Il 3° metatarso si articola con il cuneiforme
laterale
•Il 4° e d il 5° metatarso si articolano con la
faccia anteriore del cuboide
Archi del piede: Struttura tridimensionale a 3 archi
Arco
Longitudinale
mediale
Arco longitudinale
laterale
Arco trasverso
Arco Longitudinale Mediale
Ossee: Calcagno,Talo, Osso naviculare,1-3 cuneiformi,1-3 MT
Strutture capsulo-legametose di supporto: Legamento Plantare
Calcaneonaviculare, Legamento Plantare lungo, Deltoideo, Fascia plantare
Suporto muscolare: Abduttore alluce, Flessore delle dita breve; Tibiale
Posteriore, Flessore allucis Lungo, Flessore delle dita Lungo, Tibiale Anteriore,
Flessore delle dita lungo
Arco longitudinale laterale:
Ossee: Calcagno,Cuboide, 4-5° MT
Supporto legamentoso: legamento plantare lungo e breve, Fascia
plantare
Supporto muscolare: Abduttore corto delle dita, Flessore breve
delle dita, Peroneo lungo, breve e terzo
Arco trasverso:
Ossee: Navicolare, cuneiformi,
cuboide e metatarsi
Supporto
legamentoso:Legamenti
Intermetatarsali, Fascia plantare
Supporto muscolare: Tutti I
muscoli intrinseci; Muscoli
estrinseci: Tibiale Posteriore,
Tibiale Anteriore, Peroneo Lungo
A partire dal piede si organizza l’equilibrio statico e
dinamico del corpo poichè si trova alla base del sistema
di controllo antigravitario (sistema tonico posturale) che
consente all'uomo di assumere la postura eretta e di
spostarsi nello spazio.
Ricevere informazioni
propriocettive dal suolo durante
la stazione eretta e la
deambulazione per attuare
pattern del passo adeguati
Nel controllo della posizione del corpo e dello
svolgersi del movimento i flussi di
informazione ambientale penetrano attraverso
i recettori del piede (piede, organo
propriocettivo) e le forze derivanti dalla
risposta interna vengono ad esercitarsi sulla
sua superficie di appoggio (piede, organo di
moto).
Peso della massa corporea attraverso
la superficie di appoggio, espresso
dalla relazione uguale e contraria
generata dal suolo in opposizione alla
gravità
Il piede è assurto ad organo di
controllo antigravitario tale da
trasformare la forza di gravita,
fattore intrinseco di instabilità,
in meccanismo efficiente della
stazione eretta e della
deambulazione.
Il piede, nel corso dell'evoluzione che dura da
circa 350 milioni di anni,
anni per le esigenze sorte
nell'assunzione della stazione eretta e della
deambulazione bipede, ha acquisito, quale
caratteristica umana peculiare e differenziale,
l'attitudine all'irrigidimento ovvero alla
coesione intersegmentale.
Tale coesione podalica è realizzata dalle
formazioni capsulo-legamentose e
aponeurotiche a cui si aggiungono le
formazioni muscolari con funzioni di
"legamenti attivi" e posturali.
posturali
All'afferramento prensile si sostituisce
l'aggrappamento antigravitario. Il piede
è così il dispositivo di gran lungo più
valido che l'uomo possiede per il
controllo dell'ambiente sottoposto alle
legge di gravità
Piede astragalico:
Astragalo+Scafoide+3
Cuneiformi+1°-2°-3°
metatarso (struttura
dinamica)
Piede calcaneare:
Calcagno+Cuboide+4°-5°
Metatarso (struttura statica)
Il piede possiede una struttura ad elica
a passo variabile, le cui pale sono
rappresentate dal piede astragalico
e calcaneare, che si intersecano a
livello dell’articolazione sottoastragalica
Si avvolge e si svolge durante le fasi del passo
è l'applicazione dei principi della meccanica agli
organismi viventi. In particolare, la biomeccanica
analizza il comportamento delle strutture
fisiologiche quando sono sottoposte a sollecitazioni
statiche o dinamiche.
CINEMATICA : ANALISI DELLA “GEOMETRIA DEL MOVIMENTO”
PRESCINDENDO DALLE FORZE CHE LO CAUSANO
DINAMICA : ANALISI DELLE “CAUSE DEL MOVIMENTO” (FORZE) CHE
AGISCONO SULL’ ARTICOLAZIONE
PIEDE SENZA CARICO: CATENA CINETICA APERTA
il piede fuori-carico si muove sui tre piani dello
spazio,il complesso peri-astragalico e’ assimilabile
ad uno snodo cardanico.
PIEDE SOTTO CARICO: CATENA CINETICA CHIUSA
Il piede sotto-carico fa si’ che il complesso peri-astragalico
si trasformi in un organo di trasmissione conica angolare.
Le articolazioni talari astragalo-tibio-peroneale e
astragalo-calcaneare nonostante possano essere
considerate monoassiali garantiscano una mobilità
tridimensionale
ALLO SQUILIBRIO
S’ALTERNA L’EQUILIBRIO
1.Presa di contatto col
suolo
Fasi del Passo
2.Contatto massimo
4.Secondo impulso motore
3.Primo impulso
motore
Fasi del Passo
Come emerge dall'analisi biomeccanica, il movimento essenziale
del piede è l'eversione attiva che stabilizza le strutture mediali
in funzione di carico.
E’ il gioco tra le forze estrinseche e
le forze intrinseche ad indurre
nel piede le variazioni del suo
atteggiamento funzionale. Forma
e funzioni propriocettiva e
biomeccanica del piede sono
correlate
Fasi del Passo
FASE di Contatto al suolo :le ossa
tarso-metatarsali si svolgono con moto
elicoidale RILASSANDOSI=Pronazione
del piede e rotazione interna di gamba.
FASE di Propulsione : le ossa tarsometatarsali si avvolgono con moto
elicoidale.
IRRIGIDENDOSI=il retropiede ruota
all’interno,l’avampiede all’esterno;
supinazione del piede e rotazione
esterna di gamba
FASE DI APPOGGIO DEL TALLONE
1. I m.tibiale anteriore, estensore
comune delle dita ed estensore
proprio dell’alluce dorsiflettono il
piede sulla gamba e permettono
al tallone di prendere contatto
con il suolo ammortizzando il
carico
FASE DI APPOGGIO COMPLETO
2.Si crea a seguito del rilassamento
dei muscoli del compartimento
anteriore della gamba un equilibrio
con quelli posteriore. E’ una fase di
equilibrio gravitario e azione
muscolare nulla
INIZIO FASE DI DISTACCO
TERMINE FASE DI DISTACCO
3. Il gastrocnemio e il soleo sollevano il
tallone dal suolo sposando il carico
sull’avampiede.
Il m.peroneo lungo entra in azione
caricando la regione mediale
dell’avampiede, in corrispondenza del 1°
metatarso
4.Il m. Adduttore, Abduttore e
flessore breve dell’alluce
flettono il primo dito e danno la
spinta finale allo stacco dl piede
dal suolo
Piede struttura dinamica complessa risultato dell’unione
di piu’ unità funzionali che devono lavorare in
coordinazione all’unisono per evitare squilibri
Conoscenza dell’anatomia e della biomeccanica
Fondamentali per comprendere la fisiologia e la patologia
Two phases:
Stance or support phase
which starts at initial heel
strike and ends at toe-off
Swing or recovery which
represents time from toeoff to heel strike
Foot serves as shock absorber
at heel strike and adapts to
uneven surface during stance
At push-off foot serves as rigid
lever to provide propulsive force
Initial heel strike while running
involves contact on lateral
aspect of foot with subtalar joint
in supination
Ideato da Root misura i gradi di
deviazione tra avampiede e
retropiede a sottoastragalica
neutra
80% of distance runners follow heel strike pattern
Sprinters tend to be forefoot strikers
With initial contact there is obligatory external rotation
of the tibia with subtalar supination
As loading occurs, foot and subtalar joint pronates and
tibia internally rotates (transverse plane rotation at the
knee)
Pronation allows for unlocking of midfoot and shock
absorption
Also provides for even distribution of forces throughout
the foot
Subtalar joint will remain in pronation for 55-85% of
stance phase
occurring maximally as center of gravity passes over
base of support
As foot moves to toe-off, foot supinates, causing
midtarsal lock and lever formation in order to produce
greater force
Excessive or prolonged pronation or supination can contribute to
overuse injuries
Subtalar joint allows foot to make stable contact with ground and
get into weight bearing position
Excessive motion, compensates for structural deformity
Structural Deformities
Forefoot and rearfoot varus are usually associated with overpronation
Forefoot valgus causes excess supination
May interfere with shock absorption
Excessive Prontation
Major cause of stress injuries due to overload
of structures during extensive stance phase
or into propulsive phase
Results in loose foot, allowing for more
midfoot motion, compromising first ray and
attachment of peroneus longus
Negative effect on pulley mechanism of cuboid
relative to peroneal, decreasing stability of first
ray
Causes more pressure on metatarsals and
increases tibial rotation at knee
Will not allow foot to resupinate to provide
rigid lever = less powerful and less efficient
force produced
May also result in 2nd metatarsal stress
fracture, plantar fascitis posterior tibialis
tendinitis, Achilles tendinitis, tibial stress
syndrome and media knee pain
Excessive Supination
Causes foot to remain rigid decreasing
mobility of the calcaneocuboid joint and
cuboid
Results in increased tension of peroneus
longus and decreased mobility in first ray
causing weight absorption on 1st and 5th
metatarsals and inefficient ground reaction
force absorption
Limits internal rotation and can lead to
inversion sprains, tibial stress syndrome,
peroneal tendinitis, IT-Band friction syndrome
and trochanteric bursitis
Excessive Supination
Causes foot to remain rigid decreasing
mobility of the calcaneocuboid joint and
cuboid
Results in increased tension of peroneus
longus and decreased mobility in first ray
causing weight absorption on 1st and 5th
metatarsals and inefficient ground reaction
force absorption
Limits internal rotation and can lead to
inversion sprains, tibial stress syndrome,
peroneal tendinitis, IT-Band friction syndrome
and trochanteric bursitis
