Ruolo del Bacino sulla Biomeccanica del Rachide

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Gli esseri umani sono gli unici vertebrati a mantenere una posizione bipede. La lordosi lombare non si trova in nessuna altra specie. Le grandi scimmie, possono raggiungere una posizione eretta, ma solo con una semi-estensione del tronco. Tutta la loro colonna vertebrale sembra una grande “C”, ovvero un lunga cifosi che è incompatibile con una postura costantemente eretta. Il bacino, ha un’importanza enorme nello sviluppo della verticalità. La sua intrinseca anatomia e il suo rapporto con la colonna vertebrale modula la postura. Il bacino tenta di accoppiare la lordosi lombare con l’estensione dell’anca in posizione eretta, per dare il minimo dispendio energetico. La conoscenza ha dimostrato che la forma del bacino e la sua relazione con l’angolo sacrale, influenza molto il tipo di lordosi lombare. Recentemente, alcuni autori hanno evidenziato la correlazione tra l’organizzazione spino-pelvica e un eventuale degenerazione specifica. La chiave per questo, è l’angolo di incidenza pelvica (PI). Incidenza pelvica e angolo sacrale, sono importanti nel determinare il tipo di lordosi lombare. Secondo il valore dell’angolo sacrale, Roussouly et al. hanno descritto 4 tipi di lordosi lombare. Ogni tipo di geometria spino-pelvica, inflenza l’equilibrio spinale globale.

Duval-Beaupe`re et al. hanno definito l’Incidenza Pelvica come l’angolo creato dall’intersezione della linea tracciata perpendicolarmente dal centro delle teste femorali, al centro del piano sacrale. L’Incidenza Pelvica è l’angolo che descrive la relazione tra il piano sacrale e le teste femorali. L’angolo di incidenza pelvica fornisce informazioni sostanziali per quanto riguarda le possibilità di compensazione pelvica, come la capacità di retroversione. In uno studio recente, si è dimostrato che, in una popolazione asintomatica, si registrano valori <35° e >85°, con una media di 51,9°. Valori inferiori a 35° di questo angolo, sono visti nella malattia di Scheuermann, mentre soggetti con valori superiori a 85°, sono visti in soggetti con spondilolistesi istmica. I soggetti con un angolo di incidenza pelvica molto basso, presentano un bacino con un corto anello pelvico sul diametro antero-posteriore (AP), dove le teste femorali sono appena sotto il piano sacrale. Inversamente, soggetti con un bacino di angolo maggiore, hanno un grande asse antero-posteriore. Nel piano sagittale, le teste femorali, sono posizionate davanti al punto medio del piano sacrale.

INFLUENZA DELL’INCIDENZA PELVICA SUL POSIZIONAMENTO DEL BACINO

L’inclinazione pelvica (PT) è l’angolo tra la linea verticale e la linea passante dal centro delle teste femorali verso il centro della parte superiore del piano sacrale. Quando il bacino è in retroversione, l’inclinazione pelvica aumenta, mentre, quando il bacino è in antiversione, l’inclinazione pelvica diminuisce. Questo è un parametro posizionale, così come l’angolo sacrale. L’angolo sacrale si riferisce all’orientamento del piano sacrale in relazione a una linea orizzontale. Esiste una relazione geometrica tra l’angolo di incidenza pelvica e i due parametri posizionali (funzionali), ovvero Inclinazione Pelvica e angolo sacrale. La possibilità di rotazione del bacino, attorno all’asse della testa del femore è uno dei migliori meccanismi di regolazione dell’equilibrio sagittale.

A causa della relazione tra questi 3 parametri, l’incidenza pelvica, influenza direttamente il potenziale sia dell’Inclinazione Pelvica che dell’angolo sacrale, permettendo maggiore o minore compensazione di uno squilibrio sagittale. Mac-Thiong et al. hanno suggerito che il limite superiore non patologico dell’Inclinazione Pelvica, sarebbe il 50% dell’Angolo di Incidenza Pelvica. Allo stesso modo, i valori ideali per l’angolo sacrale, dovrebbe superare il 50% del valore di Incidenza Pelvica. Nella patologia, l’angolo sacrale non raggiunge mai una posizione negativa di 0° (questa situazione corrisponde alla massima retroversione possibile). Un valore negativo dell’angolo sacrale, non è possibile in stazione eretta (forse solo se si è seduti all’indietro in una sedia da ufficio). Possiamo assumere che il valore massimo dell’inclinazione pelvica è uguale all’Incidenza Pelvica. Per una persona, la capacità di retroversione dipende dal proprio valore di Incidenza Pelvica.

I soggetti con minore Incidenza Pelvica, hanno una limitata capacità di compensare il loro squilibrio sagittale attraverso la retroversione del bacino. La stessa scarsa capacità di compensazione, sembra teoricamente verificarsi in diverse patologie (iper-cifosi grave e spondilite anchilosante). Debarge et al. hanno dimostrato che, nella spondilite anchilosante, con basso grado di Incidenza Pelvica, l’estensione dei fianchi non limita la retroversione del bacino e il valore 0° dell’angolo sacrale, può essere facilmente raggiunto.

Mentre, un individuo con un alto valore di Incidenza Pelvica, e in squilibrio sagittale, ha maggiori possibilità di retroversione, ed è in grado di aumentare ampiamente l’offset posteriore tra l’osso sacro e le teste femorali nel piano sagittale. Questo meccanismo può aiutare a ripristinare la posizione di C7 dietro le teste femorali, contrastando così l’iper-cifosi. Questo è il motivo per cui, dopo aver raggiunto la massima retroversione, il complesso pelvico esegue la successiva possibile correzione, ovvero flettendo le ginocchia, così da inclinare l’osso femorale.

EFFETTO DELL’INCIDENZA PELVICA SULLA FORMA DELLA LORDOSI LOMBARE

Più l’angolo sacrale è inclinato, più la curvatura lombare è alta, al contrario, quando questo angolo è più orizzontale, la curvatura lombare si appiattisce. La lordosi lombare non deve essere studiata come una singola curva. L’arco superiore della lordosi lombare è uguale all’arco inferiore della cifosi toracica, ovvero la degenerazione di un angolo dipende dall’altro. Quindi, per malattie della colonna vertebrale degenerative lentamente progressive, la geometria toracica e della colonna lombare devono essere globalmente analizzate.

Per un rachide dorsale bilanciato, cifosi toracica e lordosi lombare sono intrinsecamente correlate e l’una dipende e “reagisce” secondo l’altro. In base all’orientamento dell’angolo sacrale, si giunge alla descrizione di 4 tipi di lordosi lombare:

Angolo Sacrale Piccolo (<35°)

Tipo 1: L’arco distale è quasi assente, l’apice è molto basso vicino a L5 e la lordosi lombare è abbastanza costruita solo dall’arco prossimale. La lordosi è breve e, quindi, la cifosi è lunga, con un’estensione sull’area toraco-lombare. In sintesi, è un dorso non armonioso con cifosi toraco lombare e breve iper-lordosi.

Tipo 2: L’arco distale è basso, è più lungo ma piatto, vicino ad una linea retta. È un dorso piatto armonioso.

Angolo Sacrale Medio (tra i 35° e 45°)

Tipo 3: La lordosi lombare è ben bilanciata tra i suoi due archi. È un dorso regolare ed armonioso.

Angolo Sacrale Grande (>45°)

Tipo 4: L’arco distale è molto aumentato in angolo e numero di vertebre, la lunghezza e curvatura della lordosi lombare tende ad aumentare. È un dorso iper-corbico armonioso. A causa della correlazione tra angolo sacrale Incidenza pelvica (quando i valori di incidenza pelvica sono alti, anche il valore dell’angolo sacrale è alto), il tipo 1 e 2 hanno generalmente un Incidenza pelvica di basso grado, mentre il tipo 3 e 4 hanno generalmente un alto grado di Incidenza pelvica. Il centro del corpo vertebrale C7 viene utilizzato come riferimento e la sua posizione nel piano sagittale è analizzata in relazione a due punti di riferimento anatomici: asse della testa del femore asse e il bordo posteriore del piano sacrale.

In una popolazione con una spina dorsale bilanciata, il piombo di C7 è generalmente situato dietro o al livello del bordo posteriore del piano sacrale. Se il piombo di C7 è tra l’asse della testa del femore e il bordo posteriore della piastra sacrale, il sistema potrebbe essere considerato come leggermente sbilanciato. Quando è avanti all’asse della testa del femore, il sistema è probabilmente gravemente sbilanciato. Il secondo metodo di utilizzare la vertebra C7 come un indicatore di equilibrio sagittale è attraverso l’angolo spino-sacrale, un angolo che quantifica la cifosi globale dell’intera colonna vertebrale.

In una colonna ben equilibrata, l’angolo spino-sacrale rimane proporzionale all’angolo sacrale. In caso di iper-cifosi, o perdita della lordosi lombare, si ha diminuzione dell’angolo spino-sacrale.

Nell’iper-cifosi grave, l’angolo spino-sacrale diminuisce fortemente.

Queste relazioni possono fornire una guida per valutare la necessità di correzione per la cifosi. La colonna lombare può essere immaginata come il pilone di una gru: nella posizione in avanti, la freccia deve supportare il peso corporeo, passando per la linea di gravità. Questa forza può essere diminuita dalla pressione e stabilizzazione dei muscoli addominali anteriormente. Quando la colonna vertebrale lombare si sposta all’indietro, i muscoli posteriori, lavorano per contrastare la gravità. La forza di contatto sulla colonna vertebrale è l’aggiunta di forze in avanti (gravità, pressione addominale) e forze posteriori tramite muscoli della colonna vertebrale. In caso di carico, la forza di contatto aumenta. In caso di dolore alla schiena acuto, la contrattura dei muscoli della schiena aumentano la Forza di contatto e la pressione dei dischi, aumentando il dolore. In una classica degenerazione con perdita di lordosi, la linea di gravità si muove in avanti rimanendo a livello delle teste femorali. La distanza anteriore della freccia, aumenta e in questo modo aumenta la forza di contatto.

Quando si agisce su un’unità funzionale spinale, c’è una distribuzione della forza di contatto tra il disco intervertebrale (nella parte anteriore) e le faccette articolari (dietro). Più è la colonna lombare è curva, più l’impatto della forza di contatto agisce sul posteriore. Al contrario, in caso di bassa curvatura o curva lombare piatta, questa forza agisce principalmente sui dischi. A livello di ciascuna unità spinale funzionale e secondo al suo orientamento locale, questa forza di contatto, che è verticale, può essere divisa in due forze risultanti: una parallela al piano delle vertebrale e l’altra perpendicolare a tale piano. Quando il piano vertebrale è vicino all’orizzontale, come nell’ipo-lordosi, il vettore perpendicolare sul disco aumenta. In caso di un orientamento più inclinato del piano piastra vertebrale, la risultante delle forza di contatto piano vertebrale aumenta, aumentando le forze di scorrimento.

Quando la colonna lombare è ipo-lordotica e piatta, l’azione della forza di contatto è principalmente sulla colonna anteriore (vertebre e dischi), aumentando la pressione del disco. D’altra parte, se la lordosi lombare è in iper, questa agisce principalmente sugli elementi posteriori (faccette articolari, processi spinosi) e sulle estremità della curva.

La distribuzione della forza di contatto favorisce la forza di scorrimento, aumentando lo stress sulle faccette e diminuendo la pressione del disco. Quando l’inclinazione è avanti, c’è il rischio di antero-listesi, mentre se l’inclinazione è posteriore, c’è il rischio di retro-listesi. Se consideriamo gli stress meccanici possono giocare un ruolo degenerativo della colonna vertebrale, l’ipolordosi, che può favorire le discopatie, mentre, l’iperlordosi può indurre artrite delle faccette posteriori (malattia di Baastrup e listesi).

ADATTAMENTO BIOMECCANICO NELLA CIFOSI PATOLOGICA

Quando la cifosi si verifica acutamente, come nella cifosi traumatica, la compensazione è ottenuta dalla colonna vertebrale sotto la cifosi e generalmente, non c’è compensazione a livello del bacino. Quando la cifosi è alta, la lordosi lombare è in grado di compensare il disequilibrio. Quando la cifosi si estende nel tratto toraco-lombare, la lunghezza della lordosi potrebbe essere troppo breve per creare un compenso. La flessibilità della colonna lombare è legata alla sua capacità di estensione. Quando la lordosi lombare è grande, gli archi posteriori e processi spinosi sono più sottili. Questa anatomia consente una gamma migliore di movimento della colonna vertebrale, principalmente in estensione. Ma il la debolezza dell’arco posteriore può indurre la sua rottura (spondilolisi, spondilolistesi degenerativa).

Nella schiena piatta strutturale (lordosi minore), l’arco posteriore è denso e alto, così come i processi spinosi, riducendo la capacità locale nell’estensione della colonna vertebrale. Questo potrebbe essere la causa di uno stress di iper-estensione locale nel caso di un compenso di cifosi superiore. Un caso simile, si verifica quando una pelvi orizzontale con alta Incidenza pelvica e angolo sacrale, è associato a una colonna lombare rigida piatta. Quando la cifosi si verifica su una colonna vertebrale rigida, come colonna vertebrale degenerativa o spondilite anchilosante o artrodesi, l’unico modo di compensazione è l’inclinazione pelvica, mirando sulla retroversione. Questo meccanismo aumenta la lunghezza orizzontale tra le teste femorali e piano sacrale, diminuendo l’angolo sacrale. Una pelvi verticale con un basso angolo di incidenza pelvica, è meno capace di compensare questo meccanismo rispetto a una pelvi orizzontale con un angolo di incidenza pelvica alto.

In caso di cifosi molto grave, la flessione delle ginocchia, aumenta l’effetto dell’inclinazione pelvica posteriore e migliora il posizionamento della testa e direzione dello sguardo.

VALUTAZIONE SPINO-PELVICA

Secondo il tipo di impostazione spino-pelvica, è possibile suggerire la tendenza all’evoluzione degenerativa e equilibrio patologico.

Tipo 1, è una combinazione di cifosi e iperestensione della zona:

– Nell’area della cifosi toraco-lombare, c’è un aumento del rischio di degenerazione del disco.

– Nell’area giunzionale, tra cifosi toraco-lombare e lordosi lombare, i dischi sono molto inclinati con rischio di retrolistesi.

– Nell’area iper-lordotica, vediamo il “bacio” di processi spinosi; c’è il rischio di sfaccettatura da iper-pressione e spondilolisi L5 per rottura, effetto “noci”. I dischi L4 L5 e L5 S1 sono generalmente protetto.

– In caso di aumento della cifosi toraco-lombare (ad esempio,: frattura) l’unico modo per compensare è aumentare la lordosi. A causa di un angolo di incidenza pelvica basso, la gamma di inclinazione del bacino posteriore è limitata. È obbligatorio, per ridurre la cifosi toraco-lombare, ridurre l’iper-lordosi.

Tipo 2 è un dorso piatto: L’orientamento dei dischi è orizzontale, pertanto, la pressione del disco è massima. Esiste un rischio importante di degenerazione precoce del disco, con ernia del disco centrale. Barrey ha dimostrato che i soggetti con ernia del disco più giovani, avevano un basso angolo di incidenza pelvica. Il rischio di discopatia precoce distale, aumenta nei soggetti con angolo di Incidenza pelvica basso. Meccanicamente, questo tipo di persona non è adatta per svolgere pesi, o sport con un alta pressione sul retro. Un’evoluzione cifotica a livello lombare può causare un grave squilibrio a causa della limitazione della retroversione del bacino. Il ripristino dell’equilibrio, di questo tipo 2, è più semplice a causa della piccola lordosi necessaria.

Tipo 3 e 4: Hanno una lordosi lombare più grande. Sono generalmente associati ad un bacino orizzontale con un angolo di incidenza pelvica di alta qualità. Aumenti dell’incidenza pelvica anche con maggiore angolo sacrale, riportano un rischio di spondilolistesi attraverso la lisi istmica L5 a causa di un meccanismo di scorrimento. A causa della grande quantità di curvatura della lordosi lombare, lo stress è principalmente posteriore delle faccette articolari. Il rischio di degenerazione posteriore è significativa. Quando i processi spinosi sono in contatto, l’estensione locale è al suo massimo e può essere un’importante causa di dolore. L’atrire posteriore della faccetta può avere diverse presentazioni patologiche, come la sub-lussazione attraverso il meccanismo di scorrimento, osteofiti, sinovite e formazione di cisti. Quando il contatto tra due tratti non è più efficiente, c’è un’instabilità anteriore con scorrimento, producendo spondilolistesi, principalmente tra L4 e L5.

Nelle persone anziane, per prevenire il dolore in estensione, c’è una tendenza a diminuire la lordosi. Le discopatie aumentano la perdita della lordosi, compensata da un’inclinazione posteriore crescente del bacino. Possiamo differenziare un vero Tipo 2 con discopatia da un ” falso tipo 2”, perché il primo ha un angolo di incidenza pelvica di basso grado e piccola inclinazione pelvica, mentre il secondo ha un alto angolo di incidenza pelvica e inclinazione pelvica di grandi dimensioni.

L’equilibrio della colonna vertebrale non è solo una questione di posizionamento della colonna sul bacino. C’è una forte correlazione di forma e funzione, tra bacino e la colonna vertebrale. La morfologia della pelvi è identificata dall’Incidenza Pelvica, con conseguenze sulla morfologia della colonna vertebrale. I parametri sagittali possono essere utili per quanto riguarda la rispettiva forma del colonna vertebrale e bacino, portando ad una migliore diagnosi di eventuali malattie della colonna, così da attuare una migliore strategia di trattamento.

BIBLIOGRAFIA

Pierre Roussouly, Joa˜o Luiz Pinheiro-Franco “Biomechanical analysis of the spino-pelvic organization and adaptation in pathology” Eur Spine J (2011) 20 (Suppl 5):S609–S618.

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Dott. Fabio Perna

Chinesiologo Clinico (Specialista in Esercizio Fisico Adattato). Aree di interesse: Osteoporosi - Cardiopatie - Recupero Motorio Post-riabilitativo - Rieducazione Posturale - Malattie Metaboliche (Diabete Mellito, Sindrome Metabolica, Obesità) Consulenza: dott.fabioperna@gmail.com

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