4.3 Prove sperimentali sull’articolazione subtalare
Gravi distorsioni laterali della caviglia possono creare instabilità subtalare; nel complesso il 10-25% dei pazienti che presentano distorsione laterale hanno anche instabilità sottotastragalica.
Per quanto riguarda il meccanismo di lesione, Taillard et al. (1981) hanno riferito che, quando uno stress d’inversione continuo viene applicato al piede, avvengono le rotture dei legamenti calcaneofibulare, cervicale e intraosseo talocalcaneare in successione. Lo scopo dello studio di Kamiya et al. (2009), presentato in seguito, è di chiarire i ruoli funzionali di questi tre legamenti rispetto al movimento dell’articolazione subtalare.
Essi ipotizzarono che il sezionamento sequenziale del legamento calcanofibulare, del legamento cervicale, e del legamento interosseo talocalcaneare aumentasse multidirezionalmente l’instabilità dell'articolazione sottoastragalica per gradi.
Dieci cadaveri (5 maschi, 5 femmine) sono stati utilizzati, per questo esperimento. Ogni gamba è stata tagliata, mantenendo ⅓ del femore distale. I campioni sono stati montati su un dispositivo appositamente creato per lo studio (Fig. 4.5), i piedi sono stati fissati con perni da 3,0 mm di diametro al calcagno e ai metatarsi e il ginocchio è stato immobilizzato in estensione con una vite di 3,0 mm di diametro.
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L'origine del sistema di coordinate è stata fissata al centro della caviglia in posizione neutra, e l'asse z era situata lungo l'asta tibiale attraverso il centro della caviglia. L'asse x si trova parallela alla linea di collegamento del centro del tallone con il secondo dito e perpendicolare all'asse z; infine l'asse Y è perpendicolare agli altri due assi in seguito alla regola della mano destra.
I 3 assi (x, y, z) sono stati utilizzati anche per la costruzione di tre piani mutuamente perpendicolari: il piano frontale (YZ), il piano sagittale (XZ) e il piano trasversale (XY).
I dati 3-dimensionali sono stati raccolti da sensori posti sulle varie componenti ossee (astragalo, tibia e perone), attraverso delle piccole incisioni cutanee tali da non perturbare la funzionalità dei tessuti molli; dati analizzati attraverso un software speciale, Medis-3D (Medisens Inc, Saitama, Giappone).
In primo luogo, i campioni sono stati testati intatti, applicando forze di inversione ed eversione di 19,6 N a livello della tibia distale, a 30 cm dall’articolazione dalla caviglia. Queste forze di trazione, applicate orizzontalmente con un sistema formato da una carrucola e un peso, sono state ritenute idonee per condurre test biomeccanici in uno studio preliminare (Uchiyama E, et al. 2006).
Successivamente, coppie di rotazioni interne ed esterne di 2.0 Nm sono state applicate lungo l’asse longitudinale del femore.
L’applicazione di queste rotazioni è stata fatta attraverso un sistema di pesi, costituito da un tubo acrilico di 10 cm di diametro posto sulla diafisi del femore attraverso una vite di 3 mm di diametro e da due sacche di acqua con un peso calibrato per fornire il momento di rotazione di 2 Nm desiderato. Tutto questo è avvenuto mantenendo il retropiede fisso, attraverso un sistema magnetico.
Gli angoli e le traslazioni causate sono state calcolate attraverso il sistema di coordinate specificato precedentemente e osservando la variazione degli angoli anatomici tra le varie componenti ossee determinati dai sensori.
Sono stati effettuati tre studi per ogni condizione di carico utilizzando la media degli ultimi due valori. Ogni processo è durato 10 sec, intervallato da 5 sec di recupero. Il legamento calcaneaofibulare, il cervicale e il legamento interosseo talocalcaneare sono stati esposti a prove di approccio laterale, mantenendo intatto il retinacolo estensore. Successivamente alle prove effettuate con legamenti intatti, sono state condotte prove in seguito al sezionamento dei tre legamenti in successione. Ogni
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legamento è stato sezionato con cura in modo da minimizzare l'interruzione dei tessuti molli circostanti.
Tabella 10 - Traslazione nel piano frontale (mm) e angoli dell’articolazione sub talare e dalla caviglia in seguito all’applicazione di forza in inversione/eversione e momento di rotazione interna/esterna. CFL legamento calcaneofibulare, CF legamento cervicale, ITCL legamento intraosseo talocalcaneare.
I risultati ottenuti da questo studio hanno portato alla conclusione che, per quanto riguarda l’articolazione talocrurale, gli incrementi più significativi negli angoli anatomici avvengono in seguito all’applicazione di carichi in inversione. La rottura del legamento calcaneaofibulare aumentata l’angolo di mobilità dell’articolazione a 11,1° ± 5,6° rispetto ai 2,9° ± 1,5° nella caviglia intatta, effetto che non si verifica ulteriormente in seguito al sezionamento degli altri due legamenti.
L’articolazione subtalare invece ha diversi comportamenti in base al tipo di forza o momento che viene applicato; in seguito all’applicazione di una forza in inversione, il sezionamento sequenziale dei legamenti aumenta l'angolo fra l'astragalo e il calcagno sul piano frontale a 51,7° ± 11,8° rispetto ai 35,7° ± 6,0° nel caso di legamenti intatti. Anche nel piano trasversale l’incremento è stato notevole.
La traslazione anteriore dell'astragalo invece non ha subito forti cambiamenti successivamente al sezionamento dei legamenti (7,1 ± 3,5 mm) e nel caso intatto (5,7 ± 3,7 mm). L’applicazione di una forza in eversione provoca invece piccoli cambiamenti angolari del astragalo nel caso di sezionamento sequenziale dei legamenti, rispetto al caso di una caviglia intatta. Gli angoli di rotazione e le traslazioni anteriori sono rimaste quasi costanti, durante il sezionamento sequenziale dei legamenti. Per quanto riguarda l’applicazione di rotazioni, la rotazione interna,
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provoca cambiamenti poco significativi degli angoli di rotazione delle componenti ossee dell’articolazione sottoastragalica nel piano trasversale (si passa da 1,8° ± 1,0° in una caviglia intatta a 2,9° ± 1,5° dopo il sezionamento completo dei legamenti), mentre la rotazione esterna provoca un aumento angolare significativo in seguito ad ognuno dei sezionamenti dei diversi legamenti.
La rottura del legamento calcaneaofibulare provoca il passaggio da un angolo di 0,4° ± 0,5° ad un angolo di 1,8° ± 0,6°, mentre il sezionamento del legamento calcaneofibulare e del legamento cervicale aumentano l’angolo tra calcagno e astragalo nel piano trasversale a 2,9° ± 0.9°.
Fig. 4.6 - Angoli tra il calcagno e il talo in seguito all’applicazione di forze in eversione nel piano frontale (A) e nel piano trasversale (B), e in seguito all’applicazione di momenti di rotazione interna ed esterna (D). Traslazione anteriore del calcagno in seguito all’applicazione di una forza in eversione (C).CFL legamento calcaneofibulare, CF legamento cervicale, ITCL legamento intraosseo talocalcaneare.
Si è determinato quindi che il legamenti calcaneaofibulare limitata l’eccessivo movimento dell'astragalo, soprattutto durante l’applicazione di un momento di rotazione esterna; il legamento cervicale, non solo limitata l’eccessivo movimento di
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inversione del talo, ma limitata anche la rotazione dell’astragalo durante la rotazione esterna; infine il legamento interosseo talocalcaneare apporta un contribuito sostanzialmente nella stabilità articolare subtalare in particolare in supinazione.