LA COLONNA VERTEBRALE
Lezione 1 A
Fondamenti di biomeccanica della colonna vertebrale
applicati alla visita medica in azienda
Anatomia della colonna vertebrale
La colonna vertebrale o rachide, è una lunga asta ossea di sostegno,
posta sulla mezzeria e sulla parte dorsale del tronco.
È composta da una serie di elementi ossei, sovrapposti l’uno all’altro, le
vertebre, che riescono al contempo a definire un sistema mobile,
flessibile e deformante ma anche solido, stabile e dotato di una certa
rigidità.
Il rachide viene suddiviso dall’alto verso il basso, in quattro regioni:
cervicale, costituito da 7 vertebre;
dorsale, costituito da 12 vertebre;
lombare, costituito da 5 vertebre;
sacro coccigea, costituito da 5 vertebre sacrali e 4/5 coccigee.
Anatomia della colonna vertebrale
Le vertebre schematicamente hanno:
un corpo anteriore voluminoso e resistente che rappresenta la
parte ventrale della vertebra, a forma pressoché cilindrica;
un arco osseo posteriore che vanno a delimitare il foro vertebrale
all’interno del quale decorre il midollo spinale.
A livello degli spazi laterali tra gli archi posteriori delle vertebre
adiacenti, attraverso il forame intervertebrale decorro le radici dei
nervi spinali.
Tra i corpi anteriori di due vertebre consecutive si interpone un disco
intervertebrale, costituito da:
una struttura esterna, l’anulus fibrosus
un nucleo interno, il nucleo polposo.
Anatomia della colonna vertebrale
Nel suo insieme questa struttura è indispensabile per sopportare le
sollecitazioni pressorie e gravitazionali a cui è soggetta la colonna
vertebrale. La presenza dei dischi intervertebrali acquista particolare
significato e risalto proprio nei segmenti più sollecitati e mobili, quali
sono il tratto cervicale e soprattutto quello lombare.
La colonna vertebrale realizza il proprio equilibrio, l’elasticità e resistenza
grazie alle sue curve fisiologiche:
nel segmento cervicale presenta una curva a concavità posteriore,
la lordosi cervicale, con valori nella norma attorno ai 36°;
nel segmento dorsale presenta una curva a convessità posteriore, la
cifosi dorsale, con valori nella norma di circa 35°;
nel segmento lombare presenta una curva a concavità posteriore,
la lordosi lombare, con valori nella norma di circa 50°.
Anatomia della colonna vertebrale
Le funzioni meccaniche che deve svolgere nella sua funzione di
elemento strutturale sono classicamente tre:
protezione dell’asse nervoso inserito nella sua cavità assiale;
sostegno robusto del peso corporeo e dei carichi che ad esso sono
trasferiti nell'uso quotidiano degli arti superiori;
conseguimento di una certa mobilità flessio-torsionale del tronco.
Tali requisiti sono indubbiamente di difficile conciliazione ma devono
essere soddisfatti contemporaneamente.
L’azione di sostegno richiederebbe un sistema d'appoggio il più robusto
e rigido possibile (similmente alla soluzione seguita negli arti inferiori) e
questo sarebbe compatibile con la funzione di protezione ma non con
quella di mobilità, che per essere espletata necessita di discontinuità
strutturali.
Anatomia della colonna vertebrale
E' appunto la funzione di mobilità che, essendo preminente, condiziona
fatalmente il progetto biomeccanico della colonna vertebrale e
impone compromessi alla qualità delle funzioni di sostegno e di
protezione.
Si deve anche notare che lo svolgimento della funzione di sostegno,
portando necessariamente tutti i carichi esistenti a gravare sulla struttura
rachidea, che deve contemporaneamente svolgere anche funzione
protettiva, diventa potenzialmente pericolosa per l’asse nervoso ed i
nervi spinali, specie in certe localizzazioni e situazioni di carico
particolari.
Anatomia della colonna vertebrale
Pertanto i nostri interessi biomeccanici, che portano a concentrare
l’attenzione primaria dello studio sugli aspetti peculiari della qualità del
sostegno e della mobilità (nonché del suo controllo), debbono anche
tenere in conto la genesi dei fenomeni meccanici potenzialmente
pericolosi per il rachide ed il sistema nervoso contenuto.
Nell'ultimo dei vari stadi evolutivi, quello dei primati e dell'homo erectus,
vi è stata la verticalizzazione del rachide (prima parziale, come nelle
grandi scimmie, e poi totale, come negli ominidi) ed un conseguente
sconvolgimento della sua strategia antigravitaria.
Anatomia della colonna vertebrale
Il passaggio del posizionamento delle vertebre, da un assetto con asse
sostanzialmente orizzontale ad una nuova situazione ad asse verticale,
ha dato un'intensificazione della sollecitazione di compressione
principalmente alle strutture della parte anteriore (rappresentate dal
corpo vertebrale e dal disco intervertebrale), mentre ha comportato
per gli elementi della parte posteriore della vertebra con il contatto tra
le faccette articolari dei peduncoli la funzione prevalentemente di
guida cinematica del movimento.
A questi elementi di natura strutturale, si associa, una necessità di
gestione cinematica del tronco estremizzata in termini di versatilità e
precisione del controllo della deformabilità rachidea (controllo
posturale).
Anatomia della colonna vertebrale
In conclusione la soddisfazione contemporanea delle funzioni di
sostegno, mobilità e controllo coinvolge tutte le componenti rachidee e
che, secondo la loro natura anatomica, sono raggruppabili in:
ossee (corpi vertebrali, lamine, peduncoli, apofisi, archi e processi);
cartilaginee (superfici articolari);
legamentose (anelli fibrosi, capsule, legamenti lunghi e segmentari)
muscolari (muscoli del collo, del cingolo scapolo-omerale, del dorso,
del bacino e dell’addome).
All'interno del canale vertebrale è contenuto, avvolto dalle meningi, il
midollo spinale.
Anatomia della colonna vertebrale
Dalle due metà della colona, destra e sinistra, hanno poi origine e
fuoriescono ad intervalli regolari le radici spinali, una anteriore ed una
posteriore.
Ciascuna radice anteriore si unisce successivamente alla rispettiva
radice posteriore per costituire il nervo spinale. I nervi spinali
abbandonano il canale vertebrale attraversando i rispettivi forami di
coniugazione.
Poiché la lunghezza del midollo spinale è inferiore a quella della
colonna vertebrale, soltanto i primi nervi spinali hanno decorso
orizzontale; tutti gli altri si inclinano verso il basso.
Anatomia della colonna vertebrale
L'obliquità aumenta procedendo in direzione cranio-caudale. Pertanto,
mentre il midollo spinale termina sotto forma di cono in corrispondenza
dello spazio discale delimitato dalla 12a vertebra toracica e dalla 1a
lombare, o in corrispondenza del corpo della 1a vertebra lombare, il
canale vertebrale sottostante viene occupato da un voluminoso fascio
di nervi denominato cauda equina.
A livello lombare e sacrale il nervo spinale, fuoriuscito dal forame di
coniugazione, si divide, a sua volta, in un ramo anteriore ed in un ramo
posteriore. Il ramo anteriore contribuisce alla formazione del plesso
lombo-sacrale, dal quale hanno origine il nervo femorale (costituito in
gran parte dalle radici L3 ed L4) ed il nervo sciatico od ischiatico
(costituito in gran parte dalle radici L5 ed S1). Entrambi i nervi hanno
una duplice funzione, sensitiva e motoria, a livello degli arti inferiori.
Anatomia della colonna vertebrale
Precisiamo, per chiarezza, che col termine di radice nervosa, ad
esempio L4, si intende il ramo anteriore del nervo spinale, in questo caso
L4.
La radice L4 controlla la sensibilità cutanea della superficie anteriore
della coscia, della superficie antero-mediale della gamba, e del
margine interno del piede. Controlla il muscolo quadricipite ed in
parte il muscolo tibiale anteriore (TA), ed inoltre il riflesso rotuleo.
La radice L5 controlla la sensibilità cutanea della superficie laterale
della coscia, antero-laterale della gamba, e del dorso del piede,
inclusi il primo ed il secondo dito. Controlla inoltre i muscoli estensore
proprio dell'alluce (EPA), estensore comune delle dita (ECD),
peronieri, il medio e piccolo gluteo, ed in parte il tibiale anteriore
(TA).
Anatomia della colonna vertebrale
La radice S1 controlla la sensibilità della superficie posteriore della
coscia, posteriore della gamba, del margine esterno e della pianta
del piede. Controlla i muscoli flessori delle dita del piede, flessore del
piede (tricipite della sura), grande gluteo, ed inoltre il riflesso achilleo
e medio-plantare.
Il ramo posteriore del nervo spinale si divide, a sua volta, in due
branche: una branca mediale, sensitiva, che innerva l'articolazione
interapofisaria ed i legamenti interspinosi, e, mediante un ramo sensitivo
che fa rientro nel canale vertebrale (denominato nervo seno-vertebrale
di Luschka) il legamento longitudinale posteriore; una branca laterale,
sensitiva e motoria, che innerva i muscoli paravertebrali posteriori e la
cute della regione posteriore del tronco.
