Biomeccanica dell’anca

Introduzione(edit | edit source)

Biomeccanica, meccanica del movimento.

“La biomeccanica è semplicemente la fisica (meccanica) del movimento manifestato o prodotto dai sistemi biologici. Più specificamente, la biomeccanica è un campo di studio altamente integrato che esamina le forze che agiscono su e all’interno di un corpo così come quelle prodotte da un corpo”.⁽¹⁾

Quando si parla di biomeccanica dell’articolazione dell’anca, bisogna considerare come le ossa, i legamenti e i muscoli trasferiscono il peso del corpo dallo scheletro assiale all’arto inferiore.⁽²⁾

Carico statico( edit | edit source )

Modello di Koch( edit | edit source )

Koch è stato il primo ad introdurre il modello statico della biomeccanica dell’anca. Secondo la sua teoria, il braccio di leva del corpo e il braccio di leva dei muscoli abduttori hanno un rapporto di 2:1. Ciò significa che in posizione monopodalica (appoggio su una sola gamba), il medio gluteo deve generare una forza due volte superiore al peso corporeo per mantenere l’equilibrio ed impedire che il corpo si inclini verso il lato non sostenuto. In questo modello, il medio gluteo è l’unico muscolo che oppone resistenza ai carichi esercitati sul femore. Koch ha proposto che il medio gluteo trasforma questi carichi in carichi di trazione sull’aspetto laterale del femore sotto l’inserzione del medio gluteo e in carichi di compressione sulla faccia laterale del terzo distale del femore. Si è notato, tuttavia, che la dichiarazione originale di Koch non spiegava bene come il carico di trazione fosse convertito in carico di compressione nella parte distale del femore.⁽³⁾

Appoggio bipodalico( edit | edit source )

Il centro di gravità del corpo (CoG) è influenzato dalla struttura corporea, dalla postura, dall’età e dal sesso. I lattanti hanno il CoG più alto, seguiti dai bambini e poi dagli adulti. Un ginnasta potrebbe avere un CoG più alto di un calciatore per via delle differenze nello sviluppo muscolare.

Nei neonati e fino all’età di 4 anni, l’angolo collo-diafisi del femore ha un valore di circa 160-165 gradi.⁽⁴⁾ La postura eretta continua a ridurre questo angolo fino a raggiungere un angolo di 130-135 gradi. Rimane quindi invariato durante il processo di sviluppo corporeo e di crescita ossea, nonostante la quantità di tempo che gli esseri umani trascorrono in posizione eretta e il fatto che la massa corporea continui ad aumentare.⁽⁵⁾

Il centro di gravità del corpo è influenzato dalla struttura corporea, dalla postura, dall’età e dal sesso e non è sempre situato all’interno del corpo. ⁽⁶⁾Ad esempio, può spostarsi all’esterno del corpo, come quando una persona tocca i piedi con le mani. In appoggio bilaterale, il centro di gravità si trova tra le due anche, con una forza uguale esercitata su entrambe le anche. Nell’adulto, il centro di gravità del corpo si trova circa un centimetro davanti al primo segmento sacrale.⁽⁵⁾ La gravità ha un impatto sugli arti inferiori in direzione verticale. In queste condizioni di carico, il peso del corpo meno quello di entrambe le gambe è sostenuto in egual misura dalle teste dei femori.⁽⁵⁾

⁽⁷⁾

Il tessuto osseo risponde a diverse esigenze, comprese quelle influenzate dall’ambiente. Le risposte specifiche includono lo sviluppo di un osso ipertrofico o atrofico o un’alterazione della qualità dell’osso nelle aree di compressione (osso corticale) o di carico di trazione (osso spongioso).⁽⁵⁾

La stabilità articolare degli arti inferiori dipende da:⁽⁵⁾

• Geometria articolare: stabilità dell’anca, del ginocchio e della caviglia.
• Integrità dei tessuti molli: stabilità degli elementi dinamici (muscoli, tendini, fascia) e statici (legamenti) In risposta alle richieste, le strutture dinamiche regolano la propria lunghezza. Le strutture statiche diventeranno tese in estensione da un lato e, allo stesso modo, tese in flessione dall’altro.⁽⁵⁾
• I legamenti capsulari dell’articolazione dell’anca sono essenziali per mantenere un equilibrio tra mobilità e stabilità articolare.⁽⁸⁾

Appoggio monopodalico( edit | edit source )

In appoggio monopodalico (su una gamba sola), si verifica ciò che segue:⁽⁹⁾

• Il centro di gravità si sposta distalmente e si allontana dalla gamba d’appoggio.
• La gamba non portante diventa parte della massa corporea che agisce sull’anca portante.

• La forza verso il basso esercita un movimento rotatorio intorno al centro della testa del femore.
• Gli abduttori, che comprendono le fibre superiori del grande gluteo, il tensore della fascia lata, il medio e piccolo gluteo, il piriforme e l’otturatore interno, controbilanciano l’azione dei muscoli resistendo alla rotazione della testa del femore. In questo modo si crea un momento intorno al centro della testa del femore
• La leva degli adduttori è più corta del braccio di leva del peso corporeo. Pertanto, la forza combinata degli abduttori deve essere multipla rispetto al peso corporeo (in genere tre volte il peso corporeo), il che corrisponde a un rapporto di leva di 2,5.

Per le persone con un bacino largo e un collo del femore corto sono necessarie forze dell’anca maggiori. Queste persone hanno un rapporto di braccio di leva maggiore e, quindi, richiedono un aumento della forza dei muscoli adduttori. Questi soggetti tendono ad essere ad alto rischio di patologie dell’anca, comprese quelle artrosiche.⁽⁵⁾ Tuttavia, uno studio di Warrener et al.⁽¹⁰⁾ ha rilevato che la larghezza del bacino non predice la meccanica degli adduttori dell’anca o il costo locomotorio né nelle donne né negli uomini.

Esempi di posture che indicano un aumento del braccio di leva e una diminuzione della forza di abduzione dell’anca:⁽⁹⁾

• In posizione supina le gambe “cadono”
• In posizione seduta con le caviglie incrociate, il grande addome del paziente forza le anche in abduzione e rotazione esterna con le ginocchia “che sbucano in fuori”

Forze congiunte all’anca( edit | edit source )

I carichi medi sull’articolazione dell’anca, misurati nei soggetti che si sono sottoposti a una protesi totale dell’anca erano i seguenti:

• Camminare: circa 4 km/h, 238% del peso corporeo (BW) (da 160 a 330% del peso corporeo)^(11)(12)
• Scendere le scale: dal 108% al 260% del peso corporeo⁽¹³⁾
• Salire le scale: 251% del peso corporeo⁽¹²⁾
• Alzarsi dalla sedia e piegarsi: 40% del peso corporeo⁽¹³⁾
• Stare in piedi: il 32% del peso corporeo
• Appoggio monopodalico (su una gamba sola): 230-290% del peso corporeo⁽¹¹⁾

Nota: “inciampare o avere momenti di instabilità durante l’appoggio su una gamba sola può generare forze risultanti superiori a otto volte il peso corporeo”.⁽¹⁴⁾

I numeri sopra riportati indicano che la sollecitazione maggiore sull’articolazione dell’anca si verifica camminando e scendendo le scale. Lo sviluppo di patologie dell’anca, come l’osteoartrosi, può essere previsto quando queste attività vengono svolte in modo ripetitivo e/o in condizioni scorrette. ⁽¹³⁾

Modello dinamico di biomeccanica dell’anca( edit | edit source )

Secondo Koch,⁽³⁾ per mantenere la stabilità dell’anca, il medio gluteo deve generare il doppio del peso della forza del corpo in appoggio monopodalico. Tuttavia, sulla base di diversi dati relativi alla dinamica dell’anca e di un modello completo di stabilità, si è concluso che la bandelletta ileotibiale (ITB) svolge un ruolo significativo nel mantenimento della stabilità dell’anca. Le seguenti osservazioni supportano questa teoria:⁽⁵⁾

• La bandelletta ileotibiale funge da banda di tensione per alleviare la richiesta metabolica e ridurre l’attività elettrica del medio gluteo durante la fase di appoggio intermedia del passo.⁽¹⁵⁾
• I pazienti con amputazioni sotto il ginocchio presentano una funzione compromessa della bandelletta ITB come stabilizzatore dell’articolazione dell’anca per via della perdita della sua inserzione distale.⁽⁵⁾

Rilevanza clinica( edit | edit source )

Anca dolorosa( edit | edit source )

La gestione del dolore all’anca dovrebbe prevedere una riduzione della forza di reazione articolare. Può essere realizzata attraverso ciò che segue:

• Riduzione della massa corporea
• Aumento della forza degli abduttori
• Diminuzione del braccio di leva avvicinando il baricentro al centro della testa del femore:
  • Zoppicare (andatura antalgica)
  • Usare un bastone nella mano opposta: questo riduce la forza di reazione articolare del 50% quando circa il 15% del peso corporeo viene caricato sul bastone⁽¹⁶⁾

Quando una persona utilizza un bastone come sostegno, la forza di reazione articolare si riduce perché “la forza di reazione bastone-terra agisce a una distanza molto maggiore dal centro dell’anca rispetto ai muscoli abduttori”.⁽¹⁶⁾ Anche quando viene caricato un peso minimo sul bastone, il paziente è in grado di ridurre la richiesta dei muscoli abduttori per mantenere la stabilità articolare durante il passo.⁽¹⁶⁾

Salire le scale( edit | edit source )

Quando salgono le scale, i pazienti con osteoartrosi dimostrano:^(17)(18)

• Limitazione del range di movimento dell’anca in tutti e tre i piani: sagittale, trasversale e frontale
• Riduzione del picco del momento in rotazione esterna dell’anca

Quando scendono le scale, questi pazienti dimostrano:

• Aumento dell’inclinazione omolaterale del tronco

• Riduzione del range di movimento sul piano sagittale
• Riduzione del picco esterno del momento in estensione
• Riduzione del picco esterno del momento in rotazione
• Aumento del momento in adduzione dell’anca
• Aumento dell’impulso del momento in adduzione dell’anca
• Aumento dell’impulso del momento di rotazione interna⁽¹⁷⁾

L’approccio fisioterapico per migliorare l’esecuzione delle scale nelle persone affette da osteoartrosi può comprendere:

• La TENS come opzione per ridurre il peso dell’OA del ginocchio in fase iniziale⁽¹⁹⁾
• Il rinforzo muscolare per migliorare la massa muscolare dell’anca. Questo dato è risultato correlato positivamente con le performance nel salire le scale e nell’alzarsi da una sedia⁽²⁰⁾
• La prescrizione dell’allenamento della forza per i pazienti con osteoartrosi dell’anca da moderata a grave. Può migliorare la capacità di resistenza degli estensori del ginocchio, che svolgono un ruolo importante nelle funzioni quotidiane.⁽²¹⁾

Amputazione dell’arto inferiore( edit | edit source )

I pazienti con un’amputazione sopra il ginocchio presentano uno schema del passo con Trendelenburg positivo, nonostante abbiano abduttori dell’anca intatti. Tuttavia, in questo gruppo di pazienti, il medio gluteo non è in grado di fornire un’adeguata stabilità dell’anca durante il passo, per via della perdita dell’azione della bandelletta IT nel fornire ulteriore stabilità articolare.⁽²²⁾

Il trattamento potrebbe includere la tecnica chirurgica della tenodesi della bandelletta IT e delle strutture laterali dei tessuti molli fino al femore distale.⁽⁵⁾

Risorse(edit | edit source)

1. Zaghloul A, Elalfy MM. Hip Joint: Embryology, Anatomy and Biomechanics. Biomed J Sci & Tech Res, 2018 12(3).
2. Hip Biomechanics https://www.orthobullets.com/recon/9064/hip-biomechanics

Citazioni(edit | edit source)