Legamento crociato anteriore (LCA) – Struttura e proprietà biomeccaniche

Introduzione(edit | edit source)

Il legamento crociato anteriore (LCA) è una struttura chiave nell’articolazione del ginocchio, in quanto resiste alla traslazione tibiale anteriore e ai carichi rotazionali.⁽¹⁾ È una delle strutture più frequentemente lesionate durante le attività sportive o ad alto impatto.⁽²⁾ La ricostruzione del legamento crociato anteriore mira a ripristinare la cinematica e la stabilità del ginocchio lesionato, per prevenire future alterazioni degenerative.⁽³⁾⁽⁴⁾ Pertanto, un’adeguata comprensione della complessa anatomia, funzione e biomeccanica del LCA è fondamentale per capire i meccanismi di lesione, il destino dell’insufficienza cronica del LCA e per migliorare la ricostruzione chirurgica.

Descrizione del LCA(modifica | modifica sorgente)

In generale, il LCA è una struttura che collega il femore e la tibia. Ha origine nella parte posteriore della superficie mediale del condilo femorale laterale. Si inserisce antero-lateralmente sulla spina tibiale anteriore, fondendosi con il corno anteriore del menisco laterale. Il legamento ha una propria membrana sinoviale.⁽⁵⁾ Sembra che non esista un’unica “vera” descrizione morfologica del LCA e la ricerca rileva una grande variabilità nella struttura morfologica del LCA stesso e delle sue aree di inserzione.⁽⁶⁾

Impronta femorale(modifica | modifica fonte)

Il legamento crociato anteriore è una struttura simile a una fascia di tessuto connettivo denso. Si inserisce prossimalmente sull’aspetto postero-superiore della faccetta mediale del condilo femorale laterale.^(7)(8)(9) La forma dell’impronta femorale del LCA è stata descritta come ovale o ellittica⁽¹⁰⁾, ma la descrizione più accurata è che ha la forma di un “segmento di cerchio”, con il bordo anteriore dritto e il bordo posteriore convesso.⁽¹¹⁾ Alcune ricerche dimostrano che l’impronta femorale del LCA comprende fibre a forma di ventaglio che si estendono alla cartilagine articolare del condilo femorale.⁽¹²⁾ L’impronta femorale varia da un individuo all’altro e per questo motivo è importante una ricostruzione del LCA personalizzata.⁽⁶⁾ Dalla sua inserzione femorale, il LCA corre anteriormente, medialmente e distalmente alla tibia con una lunghezza che varia tra i 27 mm e i 38 mm⁽⁶⁾ e una larghezza tra i 10 e i 12 mm.⁽⁶⁾ La larghezza del fascio antero-mediale è compresa tra i 6 e i 7 mm e quella del fascio postero-laterale tra i 5 e i 6 mm.⁽⁶⁾ L’area della sezione trasversale del sito di inserzione femorale varia da 60 a 130 mm², con circa il 50% dell’impronta dedicata a ciascun fascio.⁽⁶⁾

Impronta tibiale(modifica | modifica fonte)

Il LCA si inserisce su una fossa situata davanti e lateralmente alla spina tibiale anteriore. A questo punto, il legamento crociato anteriore passa sotto il legamento meniscale trasverso e alcuni fasci del legamento crociato anteriore possono fondersi con il corno anteriore del menisco laterale.⁽¹³⁾ L’area della sezione trasversale dell’impronta tibiale varia da circa 100 a 160 mm².⁽⁶⁾ La larghezza media dell’impronta tibiale è di circa 12,6 mm e ha uno spessore medio di 3,3 mm.⁽¹⁴⁾ L’impronta tibiale può essere suddivisa in tre principali classificazioni di forma: ellittica, triangolare e a C, con l’ellittica che è la forma più comune.⁽¹⁵⁾ La forma del sito di inserzione è un aspetto da tenere in considerazione nella ricostruzione personalizzata del LCA.⁽⁶⁾

Struttura dei fasci del LCA(modifica | modifica sorgente)

Il LCA viene comunemente descritto come una struttura a doppio fascio, con i due fasci classificati come fasci antero-mediale e postero-laterale. C’è una guaina di tessuto tra i due fasci e diversi siti di inserzione per i due fasci.⁽¹⁶⁾ Questi due fasci prendono il nome dalla posizione della loro inserzione sulla tibia. Ci sono anche delle ricerche che descrivono il LCA come una struttura a tre fasci e che classificano i fasci come fasci antero-mediale, intermedio e postero-laterale⁽¹⁶⁾, tuttavia esistono anche studi che non riescono a confermare la presenza del fascio intermedio nell’uomo.⁽¹⁷⁾

Dalla sua inserzione femorale, il LCA si estende anteriormente, medialmente e distalmente attraverso l’articolazione verso la tibia. Segue una leggera spirale laterale dovuta all’orientamento delle sue inserzioni ossee. L’orientamento dell’inserzione femorale del LCA, rispetto alla posizione articolare (flessione/estensione), è anche responsabile della tensione relativa del legamento per tutto il range di movimento.⁽⁹⁾ L’inserzione del LCA è un insieme di fasci singoli che si aprono a ventaglio su un’area ampia e appiattita.⁽⁸⁾ Questo continuum di fibre del LCA varia in tensione durante i movimenti del ginocchio e ogni fascio svolge un ruolo. Le fibre del fascio antero-mediale resistono principalmente alla traslazione anteriore della tibia, mentre le fibre del fascio postero-laterale resistono principalmente alla rotazione interna della tibia.⁽⁷⁾ Anche l’angolo di flessione del ginocchio influenza il contributo delle diverse fibre: le fibre del fascio antero-mediale forniscono stabilità e resistenza al carico con il ginocchio in flessione e i fasci di fibre postero-laterali forniscono stabilità in prossimità dell’estensione.⁽⁷⁾

	Fascio antero-mediale (AMB)	Fascio postero-laterale (PLB)
Inserzione	Origina dall’aspetto prossimale dell’inserzione femorale e si inserisce sull’aspetto antero-mediale dell’inserzione tibiale	Origina dall’aspetto distale dell’inserzione femorale e si inserisce sull’aspetto postero-laterale dell’inserzione tibiale
Orientamento	Nel piano frontale, il fascio antero-mediale ha un orientamento più verticale (circa 70° rispetto al ginocchio)	Il fascio postero-laterale ha un’orientamento più orizzontale (circa 55° rispetto al ginocchio)(9)
	Il fascio antero-mediale è moderatamente lasso con il ginocchio esteso e teso con il ginocchio flesso	Il fascio postero-laterale è teso con il ginocchio esteso e lasso con il ginocchio flesso(8)
	Funzionale alla flessione	Funzionale all’estensione

La rotazione interna allunga il LCA un po’ di più rispetto alla rotazione esterna, in modo più evidente a 30° di flessione. Inoltre, il LCA agisce come un freno secondario all’angolazione varo-valgo in estensione completa.⁽¹⁸⁾ La torsione è contrastata da una combinazione di taglio capsulare, azione del legamento collaterale obliquo, superficie articolare e geometria meniscale, mentre il crociato svolge solo un ruolo secondario.⁽¹⁾

Sebbene la designazione in due gruppi fornisca un’idea generale della dinamica del LCA per tutto il range di movimento, essa lo semplifica un po’ troppo. Il LCA è composto da un continuum di fibre, ognuna delle quali varia in tensione durante il movimento del ginocchio.^(7)(19) Questo aspetto è di grande importanza clinica perché, in qualsiasi posizione del ginocchio, una parte del LCA rimane in tensione e funzionale.

⁽²⁰⁾

Biomeccanica(edit | edit source)

Controllo della traslazione tibiale anteriore(modifica | fonte di modifica)

I due fasci del LCA hanno una natura dinamica e svolgono un ruolo complesso nella stabilizzazione dell’articolazione del ginocchio. È ampiamente accettato che il LCA sia il principale freno alla traslazione tibiale anteriore, indipendentemente dall’angolo di flessione del ginocchio. Inizialmente, gli studi biomeccanici sul LCA consideravano principalmente la sua funzione di limitazione della traslazione tibiale anteriore e da questi studi è emerso chiaramente che le forze sul LCA variano durante i diversi range di flessione del ginocchio. Le forze in situ più elevate si registrano tra 0 e 30 gradi di flessione, mentre la forza massima si registra a 15 gradi di flessione. Le forze in situ sono più basse tra i 60 e i 90 gradi, con la forza minima a 90 gradi.⁽²¹⁾

Il LCA fornisce dal 70 all’87% della resistenza a una forza di taglio tibiale anteriore applicata al ginocchio a piccoli angoli di flessione (0 – 30 gradi), e un po’ meno di questa resistenza (62 – 85%) ad angoli di flessione maggiori (60 – 90 gradi).”⁽⁷⁾

I due fasci hanno anche un ruolo individuale come parte del LCA nella limitazione della traslazione tibiale anteriore. Durante la flessione del ginocchio, il fascio antero-mediale sperimenta livelli relativamente costanti di forza in situ, mentre il fascio postero-laterale sperimenta forze in situ elevate tra 0 e 15 gradi di flessione del ginocchio e le forze diminuiscono rapidamente quando il ginocchio viene ulteriormente flesso.^(21)(22)

Stabilità rotazionale(modifica | fonte edit)

Il LCA si allunga maggiormente con la rotazione interna della tibia rispetto alla rotazione esterna. Gli studi incentrati sulla qualità della stabilità rotazionale del LCA hanno dimostrato che entrambi i fasci contribuiscono alla stabilità rotazionale del ginocchio. Studi su cadavere hanno dimostrato che quando una forza in valgo e una coppia (torque) tibiale interna venivano applicate al legamento crociato anteriore, le forze in situ erano di 30N a 15 gradi di flessione del ginocchio e di 35N a 30 gradi di flessione del ginocchio nel fascio antero-mediale.⁽²³⁾ Il fascio postero-laterale ha mostrato una maggiore variazione nelle variazioni con la flessione del ginocchio, con forze in situ di 21N a 15 gradi e 14N a 30 gradi. Entrambi i fasci aiutano la stabilità rotazionale del ginocchio, ma in misura diversa.⁽²²⁾

Le ricerche che hanno analizzato il LCA in modo dinamico con la risonanza magnetica hanno dimostrato che ci sono diversi cambiamenti che avvengono in un LCA normale con le attività in carico del peso corporeo.⁽²⁴⁾ Quando l’angolo di flessione del ginocchio aumenta durante il carico del peso corporeo, aumenta anche la rotazione assiale (torsione) dei fasci del LCA. Il LCA ha una torsione interna di 10 gradi quando il ginocchio è in estensione completa, mentre a 90 gradi di flessione del ginocchio, il LCA ha una torsione di 40 gradi. Anche l’angolazione laterale del legamento aumenta con l’aumentare della flessione del ginocchio, dimostrando che il legamento può avere una componente di forza laterale che aiuta a contenere la rotazione interna della tibia.^(24)(22)

Gli studi cinematici sul ruolo del legamento crociato anteriore durante le attività funzionali come la camminata, la corsa e il taglio hanno mostrato quanto segue:

• un ginocchio con un LCA deficitario si posiziona in modo diverso rispetto a un ginocchio con un LCA intatto durante le fasi della camminata. Il ginocchio con un LCA deficitario presentava una maggiore rotazione interna durante la fase di carico del passo rispetto a un LCA intatto.⁽²⁵⁾
• Nei pazienti con il ginocchio con un LCA deficitario, è stata mostrata una cinematica normale durante la camminata, ma con la corsa e gli esercizi di taglio sono stati notati movimenti anomali di traslazione anteriore e rotazione della tibia rispetto ai partecipanti con un LCA intatto.⁽²⁶⁾

Il LCA è importante per la stabilità rotazionale ed entrambi i fasci svolgono un ruolo importante nel fornire stabilità limitando la traslazione tibiale anteriore e la rotazione tibiale interna.⁽²²⁾

Proprietà di resistenza biomeccanica(modifica | fonte edit)

Il LCA è una struttura viscoelastica che va incontro a scorrimento e rilassamento.⁽²⁷⁾ Questo porta a una lassità in caso di carico prolungato, mentre la rigidità torna al suo stato originale dopo un periodo di riposo.⁽²⁷⁾ Il carico di rottura o forza di trazione finale del LCA varia tra 600 e 2300 Newton (N).⁽²⁸⁾ Studi su campioni cadaverici anziani hanno riportato un carico massimo di rottura di 496 ± 85 N.⁽²⁸⁾ Questo dimostra che l’invecchiamento influisce sulle proprietà di resistenza del LCA. Camminando, il LCA subisce forze in situ di 169N, salendo le scale di meno di 100N e scendendo le scale, le forze in situ sono di 445N. Pertanto, il carico di rottura dell’innesto ricostruttivo dovrebbe essere superiore a questo per una sostituzione del LCA adeguata e funzionale. ⁽²⁸⁾

Una revisione sistematica delle proprietà biomeccaniche degli innesti più comunemente utilizzati (innesto osso-tendine rotuleo-osso, ischiocrurali e quadricipite) ha rilevato che tutti gli innesti presentano proprietà biomeccaniche superiori rispetto al LCA nativo. Questi tipi di innesto presentano caratteristiche biomeccaniche simili e rappresentano opzioni valide per la ricostruzione del LCA se abbinati alle giuste caratteristiche del paziente.⁽²⁷⁾

Citazioni(edit | edit source)