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CAPITOLO 1

 

 

Anatomia e fisiologia della colonna vertebrale

 

1.1 Il rachide nel suo insieme

 

Il rachide è l’asse di sostegno del corpo umano e il mezzo di protezione del sistema nervoso. Costituito da elementi ossei  sovrapposti gli uni sugli altri, collegati reciprocamente da  muscoli e legamenti, risponde alle esigenze di rigidità ed elasticità: è infatti sufficientemente rigido per sostenere il tronco e la testa e per fungere da cerniera agli arti e, nello stesso tempo,  è abbastanza mobile per permettere una grande ampiezza di movimenti. Grazie alla sua morfologia, pertanto, può deformarsi pur rimanendo rigido ad opera dei suoi tiranti muscolari che, sotto il controllo del sistema nervoso centrale, automaticamente regolano la loro tensione per ristabilire l’equilibrio. Si tratta di un adattamento attivo dipendente dalle modificazioni del tono dei vari muscoli posturali sotto l’azione del sistema extrapiramidale.  La colonna vertebrale,costituita da 33-34 vertebre, viene convenzionalmente divisa, dall’alto verso il basso, in quattro regioni:

  - cervicale, costituita da 7 vertebre;

  - dorsale, costituita da 12 vertebre;

  - lombare, costituita da 5 vertebre;

  - sacro-coccigea, costituita da 5 vertebre sacrali e 4 o 5 coccigee.

Il rachide, così costituito, rappresenta il pilastro centrale del corpo umano, svolgendo principalmente funzione di sostegno del tronco, grazie alla differente posizione nei vari livelli vertebrali: nel tratto cervicale è quasi centrale, essendo situato a 1/3 dello spessore del collo; nel tratto dorsale si avvicina al piano posteriore, essendo situato a 1/4  dello spessore del torace; nel tratto lombare è centrale, essendo situato esattamente a metà dello spessore del tronco. Questo differente posizionamento ha un preciso significato funzionale: nel tratto cervicale poiché sorregge il capo deve essere il più possibile vicino al centro di gravità del cranio; a livello toracico è spostato indietro dagli organi mediastinici , in particolare dal cuore; a livello lombare, poiché sostiene il peso di tutta la parte sovrastante del tronco, torna in posizione più centrale,  sporgendo all’interno della cavità addominale. La colonna vertebrale, nel suo insieme, rettilinea sul piano frontale mostra quattro curve fisiologiche sul piano sagittale: due curve a convessità anteriore definite lordosi, cervicale e lombare, e due curve a convessità posteriore,  la cifosi dorsale  e la curva sacro-coccigea. Attraverso  le curve fisiologiche, la colonna vertebrale realizza il proprio equilibrio sul piano antero-posteriore. La curva dorsale e la curva sacro-coccigea sono caratterizzate da rigidità e da stabilità. I movimenti, quasi impossibili a livello sacrale per le vertebre fuse tra loro, sono limitati a livello dorsale dalla presenza delle coste. Le due lordosi, equilibrate dalla muscolatura statica, sono invece i segmenti più mobili del rachide; la lordosi cervicale è orientata all’indietro e in alto mentre la lordosi lombare mira all’indietro e in basso.  Secondo Rocher-Rigaud il valore fisiologico delle curve del rachide è:

  - di circa 36° per la lordosi cervicale;

  - di circa 35° per la cifosi dorsale;

  - di circa 50° per la lordosi lombare.

Queste curve possono però essere più o meno accentuate a seconda che il sacro e le vertebre immediatamente soprastanti risultino più o meno inclinati rispetto all’orizzontale. Se il sacro è  basculato in avanti tendono ad accentuarsi, mentre, se il sacro è basculato indietro tendono a verticalizzarsi. Quando il loro valore rimane fisiologico, osservando il soggetto in piedi,in equilibrio, la parte posteriore del cranio, il dorso e le natiche appaiono tangenti ad un piano verticale.  

 

 

1.2 Origine e significato delle curve

 

Le curve vertebrali non hanno la stessa origine e non sono comparse tutte nello stesso periodo; l’evoluzione dell’individuo sembra ripercorrere l’evoluzione della specie e la formazione delle curve fisiologiche, dovuta ad un adattamento alla posizione eretta e alla marcia, risponde all’esigenza di trovare equilibrio sul piano frontale in seguito alla riduzione del poligono di  sostegno. Nella Filogenesi, cioè nel corso dell’evoluzione della razza umana, a partire dai nostri predecessori, il passaggio dalla posizione quadrupede alla posizione eretta bipede ha causato dapprima il raddrizzamento e poi l’inversione della curva lombare inizialmente a concavità anteriore: questo perché l’angolo di raddrizzamento del tronco non è stato completamente assorbito dalla retroversione pelvica, quindi, per annullare l’angolo residuo è stata necessaria la formazione della lordosi lombare che varia a seconda degli individui in rapporto al grado di antiversione e retroversione del bacino. Durante l’Ontogenesi, nel corso dell’evoluzione dell’individuo, si osservano gli stessi cambiamenti del rachide lombare: durante la vita fetale il rachide ha solo una curva a concavità anteriore, in quanto il feto è rannicchiato su se stesso con gli arti superiori e inferiori in flessione; alla nascita il bambino ha un atteggiamento più aperto, caratterizzato dall’abduzione degli arti che tornano successivamente più vicini al tronco, quando compaiono i primi tentativi di raddrizzare la testa ed alzarsi.  Ad un giorno di età il tratto lombare è concavo anteriormente (a); a cinque mesi tale concavità si riduce (b), ma è solo a quindici mesi che il rachide diviene rettilineo (c). Dai tre anni in poi compare una leggera lordosi lombare (d), la quale si accentua intorno agli otto anni (e) ed assume la sua curva definitiva a dieci anni (f).

 

Il tutto avviene parallelamente al passaggio dalla posizione quadrupede a quella bipede; la stazione eretta quindi è all’origine ed è la causa della formazione delle curve del rachide e della pianta del piede. Con la stazione eretta, infatti, si ha una riduzione della base d’appoggio e la progressiva formazione delle curve fisiologiche migliora la distribuzione del peso assicurando l’equilibrio. Se il rachide fosse rettilineo la base d’appoggio sarebbe ancora più ristretta e la linea di gravità cadrebbe sui talloni; tramite le curve rachidee è possibile utilizzare un poligono di sostegno più ampio, facendo cadere il centro di gravità dentro la superficie costituita dai piedi. L’equilibrio nella postura bipede può essere considerato effetto dello spostamento dei segmenti corporei: la testa si sposta in avanti, il dorso  si sposta indietro e il ventre si sposta in avanti. Tale equilibrio, quando i nostri segmenti sono allineati, non richiede alcuno sforzo per essere mantenuto ed è regolato dal tono posturale e da precise sinergie equilibratrici di muscoli agonisti ed antagonisti. La stazione eretta, quindi, è tanto più naturale quanto più è verticale, ma comporta delle compensazioni lordotiche al fine di ottenere maggiore stabilità. Le curve della colonna vertebrale, anatomicamente, sono dovute sia alla forma dei dischi intervertebrali, sia a quella delle vertebre stesse. In particolare, nel segmento cervicale e in quello lombare sono determinate quasi interamente dalla struttura cuneiforme dei dischi, mentre, nel segmento dorsale dipendono quasi esclusivamente dalla forma a cuneo dei corpi vertebrali.Le curve fisiologiche, oltre a  migliorare la distribuzione del peso su un poligono di sostegno ridotto, aumentano anche la resistenza della colonna vertebrale alle sollecitazioni di compressione assiale.Alcuni studi hanno dimostrato che la resistenza di una colonna che presenta delle curve è direttamente proporzionale al quadrato del numero delle curve più uno. Il  rachide umano, con  tre curve mobili, ha una resistenza dieci volte maggiore di quella di una colonna rettilinea sprovvista di curve, la cui resistenza  è pari ad uno. L’importanza delle curve del rachide può essere misurata in base all’INDICE RACHIDEO DI DELMAS. Questo indice, misurabile solo su pezzo anatomico, è dato dal rapporto tra la lunghezza sviluppata del  sacrale all’atlante. Una colonna vertebrale con curve normali possiede un indice pari a 95; i limiti estremi di un rachide fisiologico sono tra 94 e 96%. Quando l’indice di Delmas è inferiore al 94% il rachide ha curve accentuate la cui lunghezza sviluppata è molto maggiore della sua altezza; al contrario, quando l’indice di Delmas è superiore al 96% il rachide ha curve attenuate. Delmas ha dimostrato che il rachide con curve pronunciate è di tipo funzionale dinamico, mentre quello con curve appiattite corrisponde ad un tipo funzionale statico. La presenza delle lordosi permette inoltre i movimenti di grande ampiezza degli arti superiori e inferiori. L’articolazione scapolo-omerale, in abduzione, non permette un movimento superiore ai 90° e in elevazione del braccio non va oltre i 60°; l’articolazione coxo-femorale, in abduzione, non permette un movimento superiore ai 45° e in estensione della coscia non oltrepassa i 40°. Sono necessarie delle compensazioni o accentuazioni delle lordosi per permettere agli arti di oltrepassare questi limiti. Così un’accentuata elevazione del braccio aumenta la lordosi lombare per trazione del gran dorsale e, ugualmente, un’accentuata estensione della coscia sul bacino aumenta la lordosi lombare per stiramento dello psoas.

 

1.3 Caratteristiche morfologiche vertebrali

 

La vertebra tipo è un anello osseo che presenta una massa compatta anteriore, di forma cilindrica, denominata corpo vertebrale ed un arco vertebrale posteriore suddiviso a sua volta, dal massiccio delle apofisi articolari fissato su entrambi i lati, in una porzione anteriore chiamata peduncolo vertebrale ed in una porzione posteriore definita lamina vertebrale. Sulla linea mediana posteriore, dove le due lamine si congiungono, si impianta l’apofisi spinosa o processo spinoso. L’arco posteriore così formato si salda alla faccia posteriore del corpo vertebrale per mezzo dei peduncoli. La vertebra completa comprende anche le apofisi traverse o processi traversi destro e sinistro che si saldano sull’arco posteriore tra peduncolo e lamina, all’altezza del massiccio delle articolari sporgendo lateralmente ed i processi  articolari  superiori ed inferiori  diretti rispettivamente cranialmente e caudalmente.  

 

Il corpo e l’arco di ogni vertebra delimitano il foro vertebrale dalla cui successione, lungo tutta la lunghezza dell’asse rachideo, risulta il canale vertebrale formato alternativamente  da parti ossee, a livello delle vertebre, e, da parti legamentose, tra le vertebre a livello del disco intervetebrale e dei legamenti dell’arco posteriore. Questa vertebra tipo la si riscontra a tutti i livelli della colonna, naturalmente con caratteristiche morfologiche alquanto diverse in relazione al significato funzionale di ciascun segmento. Il rachide cervicale, nel suo insieme, è formato da due parti anatomicamente e funzionalmente ben distinte: il rachide cervicale superiore anche definito rachide sottooccipitale, costituito dalle prime due vertebre cervicali, atlante ed epistrofeo, ed il rachide cervicale inferiore costituito dalle altre cinque vertebre cervicali. Le vertebre cervicali sono caratterizzate dalle minor dimensioni e dal fatto che hanno le apofisi traverse perforate da un orifizio definito foro trasversario attraverso il quale passa l’arteria vertebrale. Le sette vertebre sono tutte dello stesso tipo tranne le prime due, molto diverse tra loro e dalle altre vertebre. L’atlante, più largo in senso trasversale che sagittale, comprende due massicci laterali portanti una faccetta articolare superiore, la quale si articola con i condili occipitali, e una faccetta articolare inferiore che si articola con la faccetta superiore dell’epistrofeo. Al posto del corpo vertebrale presenta un arco anteriore che presenta posteriormente  una piccola faccetta cartilaginea, la quale si articola con l’apofisi odontoide dell’epistrofeo. L’arco posteriore si allarga posteriormente sulla line mediana dove non esiste un’apofisi spinosa.

  L’epistrofeo è formato da un corpo vertebrale dalla cui faccia superiore, al centro, prende origine l’apofisi odontoide  o dente dell’epistrofeo che serve da perno all’articolazione atlo-assoidea. Per il resto è molto simile alle altre vertebre cervicali, le quali aumentano progressivamente di volume in senso cranio-caudale; i processi spinosi si fanno sempre più lunghi fino alla settima vertebra, definita vertebra prominente, dove il processo spinoso è facilmente apprezzabile alla palpazione. 

 

Le vertebre dorsali hanno il corpo vertebrale con diametro trasversale quasi uguale a quello antero-posteriore. Si differenziano per la presenza, nella porzione postero-laterale dei piatti vertebrali, di faccette articolari costali le quali, due superiori e due inferiori, insieme a quelle delle vertebre contigue servono alla formazione dell’articolazione con le coste. Caratteristica è anche l’apofisi spinosa voluminosa, lunga e molto inclinata in basso ed indietro. L’unica vertebra con una morfologia propria è la dodicesima poiché è la vertebra di transizione con il rachide lombare: sul corpo vertebrale ha solo due faccette costali, le quali si articolano con la dodicesima costa; inoltre, mentre le apofisi articolari superiori sono orientate come quelle di tutte le vertebre dorsali, in dietro, leggermente verso l’alto e in fuori, quelle inferiori, poiché devono corrispondere alle faccette superiori della prima vertebra lombare, sono orientate all’infuori ed in avanti come le faccette inferiori delle vertebre lombari.  

 

Le vertebre lombari hanno il corpo vertebrale molto voluminoso con diametro trasverso superiore a quello antero-posteriore. Hanno le lamine molto alte che si congiungono indietro originando un’apofisi spinosa massiccia, orizzontale; le apofisi traverse, considerevolmente atrofizzate, sono in realtà dei residui costali e le apofisi articolari, disposte verticalmente dietro le apofisi traverse, consentono ad ogni vertebra lombare di stabilizzare lateralmente la vertebra che sta sopra. A livello lombare il forame vertebrale ha la forma di un triangolo quasi equilatero. Le vertebre sacrali sono fuse in un unico osso, l’osso sacro, il quale, posto nella parte posteriore del bacino, forma con l’ultima vertebra lombare un angolo sporgente in avanti, denominato promontorio del sacro. La base superiore del sacro mostra una faccia piana per il corpo della quinta vertebra lombare  e lateralmente due sporgenze verticali che si articolano con i processi articolari inferiori della stessa vertebra. L’apice inferiore è costituito da una faccetta che si articola con la base del coccige, costituito generalmente da quattro-cinque vertebre saldate insieme.  La prima vertebra coccigea si articola con l’ultima vertebra sacrale tramite una faccetta superiore e presenta lateralmente, su ciascun lato, i corni del coccige,rudimenti dei processi articolari; le altre tre o quattro vertebre sono residui dei corpi vertebrali. Il sacro è percorso dal canale sacrale che fa seguito al canale vertebrale della colonna lombare; triangolare nella parte superiore si riduce ad una semplice doccia nella parte terminale e manca totalmente a livello coccigeo.

 

1.4 Articolazioni vertebrali

 

Le vertebre si pongono tra loro in rapporto articolare tramite i corpi ed i processi articolari; sono inoltre riunite per mezzo di legamenti a distanza che connettono le lamine, i processi traversi ed i processi spinosi.

• Le articolazioni tra i corpi vertebrali o articolazioni intersomatiche sono sinartrosi, le quali si stabiliscono tra la faccia inferiore e superiore di due vertebre contigue; tra di esse si trova il disco intervertebrale le cui dimensioni variano lungo il rachide raggiungendo il massimo a livello lombare. Oltre al disco intervertebrale i mezzi di unione delle articolazioni intersomatiche sono i legamenti longitudinali anteriore e posteriore, i quali si trovano rispettivamente sulla faccia anteriore dei corpi vertebrali, dall’epistrofeo alla parte superiore del sacro, e sulla parte posteriore dei corpi vertebrali, dall’osso occipitale al sacro.

• Le articolazioni tra i processi articolari sono diartrosi del tipo delle artrodie in quanto si effettuano tra faccette articolari piane o, come nel segmento lombare, leggermente incurvate consentendo esclusivamente movimenti di scorrimento tra le superfici contigue.  I mezzi di unione sono dati da una capsula fibrosa rinforzata, in tutti i segmenti della colonna, da legamenti gialli. I legamenti a distanza  sono rappresentati dai legamenti gialli tesi tra le lamine, dai legamenti interspinosi e dal legamento sovraspinoso, i quali riuniscono i processi spinosi, e dai legamenti intertrasversari che connettono  i processi trasversi. La colonna vertebrale, inoltre, si articola in alto con la testa,in avanti con le coste, in basso e lateralmente con le due ossa dell’anca.

   Le articolazioni cranio-vertebrali, le quali consentono i movimenti della testa sul rachide, sono le articolazioni atlo-assiale mediana e laterale e l’articolazione atlo-occipitale. L’articolazione atlo-assiale mediana è una diartrosi a ginglimo laterale o trocoide che si stabilisce tra il dente dell’epistrofeo ed un anello osteofibroso formato dall’arco anteriore e dal legamento trasverso dell’atlante. Le articolazioni atlo-assiali laterali si effettuano tra i processi articolarri delle prime due vertebre cervicali e sono artrodie. L’articolazione atlo-occipitale è una diartrosi di tipo condiloideo  che si stabilisce tra i condili dell’osso occipitale e le cavità glenoidee situate  sulla faccia superiore delle masse laterali dell’atlante.

 

1.5 Articolarità segmentaria e globale della colonna vertebrale

 

Considerato nel suo insieme, (fra sacro e cranio), il rachide rappresenta l’equivalente di una articolazione con tre gradi di liberta: flesso-estensione, inclinazione laterale destra e sinistra, rotazione assiale. L’ampiezza di questi movimenti elementari, pur essendo molto piccola ad ogni singolo livello, diviene ampia nella sua totalità dato l’elevato numero delle articolazioni vertebrali. Uno degli elementi che condiziona i movimenti della colonna è l’orientamento delle faccette articolari delle vertebre. A livello cervicale le faccette articolari sono orientate a metà tra l’orizzontalità e l’inclinazione antero-posteriore, nel tratto dorsale sono orientate all’indietro e leggermente in alto e in fuori, mentre a livello lombare sono volte in dietro e in dentro. L’ampiezza dei movimenti dei vari segmenti rachidei  può essere misurata su radiogrammi effettuati in proiezione antero-posteriore.

- A livello del rachide cervicale:

la flessione è di 40° e l’estensione è di 75°;

l’inclinazione laterale è compresa tra i 35° e i 45°;

la rotazione è compresa tra i 45° e i 50°.

- A livello del rachide dorsale:

la flessione è di 45° e l’estensione è di 25°;

l’inclinazione laterale è di 20°;

la rotazione è di 35°.

- A livello del rachide lombare:

la flessione e di 60° e l’estensione è di 35°;

l’inclinazione laterale è di 20°;

la rotazione, molto limitata, è di 5°.

Questi valori sono indicativi in quanto variano notevolmente a seconda dei vari soggetti e dell’età. L’articolarità globale del rachide può essere valutata clinicamente tramite alcuni movimenti “test” chiesti direttamente al soggetto. La flessione totale del rachide è di 110°; l’estensione massima è complessivamente di 140°; l’inflessione o inclinazione laterale totale varia da 75° a 80°; la rotazione assiale tra bacino e cranio varia tra i 90° e i 95°.

 

1.6 Segmenti rachidei in ambito funzionale

 

Inquadrata  in ambito funzionale  la colonna vertebrale è  suddivisa  in   tre  parti: cervicale, dorsale, lombare e sacro-coccigea. La colonna cervicale  è composta da sette vertebre legate da un punto di vista anatomo-funzionale all’osso  occipitale e sotto l’influenza della statica e della dinamica del capo.  Le vertebre cervicali sono soprattutto correlate all’andamento delle principali funzioni della testa e del collo quali, in ordine di importanza, la deglutizione, la masticazione, la fonazione, la respirazione e la locomozione. L’atlante sostiene la testa e l’epistrofeo serve da perno per la rotazione del capo. Si distingue anche la settima vertebra poiché, avendo l’apofisi spinosa facilmente apprezzabile alla palpazione, è definita vertebra prominente e costituisce un punto di repere. La colonna dorsale  è composta da dodici vertebre collegate in senso antero-posteriore a dodici paia di coste le quali, anteriormente, sono a loro volta collegate allo sterno. Questo insieme costituisce la gabbia toracica e la colonna dorsale, facendone parte, è influenzata principalmente dalla funzionalità della respirazione polmonare che avviene in media sedici volte al minuto. Il tratto dorsale è inoltre sottoposto alle sollecitazioni che si originano nei suoi due estremi, quello cervicale e quello lombare. Tali sollecitazioni provocano effetti di flessione, estensione, abduzione e torsione fondamentalmente durante le loro differenti posture e durante la locomozione. La colonna lombare, il sacro e il coccige formano la parte inferiore della colonna vertebrale la quale è a sua volta la parte sottostante del complesso mandibulo-cranio-sacrale. Nel suo insieme la colonna lombo-sacrale e coccigea è principalmente influenzata  dalla  postura  e   dalla locomozione  ma anche dalla respirazione.