Capitolo 2 Elementi di Cinesiologia del corpo umano

Elementi di Cinesiologia del

corpo umano

1_{I movimenti del corpo umano sono permessi (per la maggior parte) dalle} connessioni tra i vari segmenti scheletrici: le articolazioni.

Dal tipo di connessione tra due segmenti ossei, ne consegue una limitata liberta di movimento, oppure movimenti completi di rotazione e scivolamento nelle tre dimensioni dello spazio. La connessione fra i muscoli e i vari segmenti ossei si realizza con la formazione di sistemi di leve di vario grado.

Le articolazioni collegano in alcuni casi due o piu ossa consentendo estre-ma mobilita, come avviene ad esempio negli arti; in altri casi permettono una mobilita piu limitata, come le ossa della colonna vertebrale, in altri casi ancora il movimento e quasi impercettibile, come nel cranio.

Nell'organizzazione funzionale che regola la siologia del movimento, si possono distinguere due fasi: una di trasmissione dell'informazione ed una di movimento propriamente detto. La prima e di competenza eminentemente nervosa, caratterizzata dalla elaborazione dello stimolo a livello del sistema nervoso centrale e dalla sua trasmissione lungo i nervi periferici no alla bra muscolare che viene eccitata a contrarsi. La seconda corrisponde ad

un'atti-1_{Molto del testo di questo capitolo e tratto da [28], al quale va un sentito ringraziamento}

2.1 Articolazioni e loro classicazioni vita meccanica vera e propria caratterizzata dalla contrazione del muscolo e quindi dalla formazione del movimento in un determinato segmento corporeo.

2.1 Articolazioni e loro classicazioni

Le superci di contatto fra due o piu ossa vicine sono dette articolazioni: que-ste possono essere distinte in tre tipi, secondo la maggiore o minore mobilita che consentono:

 articolazioni prive di mobilita o sinartrosi (articolazioni per continuita);  articolazioni semimobili o anatrosi;

 articolazioni mobili o diatrosi.

Le sinartrosi sono articolazioni sse, cioe non permettono alcun movi-mento: sono di questo tipo le suture craniche, lungo le quali le ossa della volta cranica si incastrano perfettamente con l'interposizione di un sottile strato brocartilagineo. Ne risulta cos una struttura saldissima che garanti-sce la protezione dell'encefalo: con l'eta le suture possono saldarsi ossicando completamente.

Le anartrosi sono invece articolazioni semimobili: in questo caso si puo avere l'interposizione di uno strato di tessuto broso come avviene per le vertebre. Il disco intervertebrale si compone appunto di uno strato broso esterno, derivante dalla fusione dei legamenti, e di un nucleo polposo inter-no. Sono esempi di anartrosi le articolazioni fra coste e vertebre, fra coste e sterno e la sinsi pubica del bacino; tutte permettono movimenti molto ridotti.

Le diartrosi o articolazioni mobili consentono la massima possibilita di movimento: le superci ossee adiacenti si presentano rivestite da cartilagine e separate da una cavita articolare nella quale e contenuto un liquido den-so e limpido, detto liquido sinoviale, che favorisce lo scorrimento reciproco

Figura 2.1: Enartrosi.

Figura 2.2: Ginglimo.

delle ossa. Talvolta nella cavita si puo trovare una lamina cartilaginea che separa le ossa completamente o soltanto in parte (menisco): la sua funzione e di adattare le superci articolari delle ossa quando non sono perfettamente complementari. Intorno all'articolazione c'e una capsula articolare, prolunga-mento del periostio, esternamente e/o internamente alla quale si evidenziano i legamenti: questi sono fasci di tessuto connettivo che si inseriscono sulle due ossa aacciate.

Sempre a proposito delle diartrosi, secondo la forma delle due estremita ossee si hanno:

 enartrosi a segmento sferico, in cui un osso presenta un processo srico che si incastra completamente in una cavita (articolazione del fe-more con l'anca, e dell'omero con la scapola); garantiscono massima possibilita di movimento in tutti i sensi (gura 2.1);

2.1 Articolazioni e loro classicazioni

Figura 2.3: Artrodia.

Figura 2.4: Condiloidea.

 ginglimo a segmento cilindrico (articolazione omero - ulnare), in cui le superci articolari consentono movimento solo su un asse, generalmente sono munite di robusti legamenti collaterali (gura 2.2);

 artrodia o articolazione piana (articolazione intertarsiali). Questa ar-ticolazione e costituita dall'opposizione di due superci relativamente piane; consentono movimenti di scorrimento (g 2.3);

 condiloidea o articolazione ellissoidale (articolazione radiocarpica). Que-sta articolazione e formata da una supercie ovale convessa contrappo-sta ad un'altra supercie ellittica concava; il movimento e possibile attorno a due assi (gura 2.4);

 articolazione a sella (prima carpometacarpale). Ogni supercie artico-lare possiede una convessita ad angolo retto con una supercie concava;

Figura 2.5: Sella.

Figura 2.6: Bicondiloidea.

il movimento e possibile attorno a due assi (gif. 2.5);

 bicondiloidea o condiloidea doppia (articolazione femorotibiale). Il mo-vimento avviene per lo piu attorno ad un asse; sono anche possibili alcuni gradi di rotazione attorno ad un asse posto a 90 _{rispetto al} precedente; e formata da una supercie con due condili convessi cui corrisponde un'altra supercie con due concavita (gura 2.6;

 ginglimo laterale o trocoide (articolazione radioulnare superiore). E formata da un perno osseo centrale circondato da un anello osteolega-mentoso; il movimento e legato alla rotazione.

Inne, oltre alla classicazione legata alla relazione anatomica tra le su-perci articolari e anche possibile una suddivisione tra sindesmosi (gura 2.7)e articolazione siologica o funzionale (gura 2.8). Una sindesmosi e un'articolazione in cui le ossa sono collegate mediante tessuto connettivo

-2.2 Movimenti del corpo umano

Figura 2.7: Sindesmosi.

Figura 2.8: Articolazione siologica o funzionale.

broso che forma un legamento o una membrana interossei. Il movimento e possibile attorno ad un asse.

Un'articolazione siologica o funzionale e costituita da due superci, mu-scolo ed osso (articolazione scapolotoracica) o borsa e osso (articolazione sottodeltoidea), in grado di muoversi l'una rispetto all'altra.

2.2 Movimenti del corpo umano

La siologia associa al corpo umano tre piani, detti piani principali, che hanno un'importanza fondamentale nella descrizione del movimento articolare. La posizione di riferimento del corpo (posizione anatomica di riferimento) che si usa per denire questi piani e quella eretta, con piedi uniti, arti superiori tenuti lungo il tronco con gomiti in estensione e palme delle mani rivolti in

avanti. I piani principali normalmente deniti sono tre (si veda la gura 2.9):  Piano sagittale, denito come il piano di simmetria del corpo e lo divide

in una parte destra ed una sinistra;

 Piano frontale o coronale, denito come il piano perpendicolare a quello sagittale e divide il corpo in una parte anteriore ed una posteriore;  Piano orizzontale o trasversale, denito come il piano ortogonale agli

altri due e divide il corpo in una parte superiore ed una inferiore. Tutti i movimenti del corpo umano che si prendono in considerazione nell'ottica di questo lavoro possono essere ricondotti nella categoria generale di movimenti angolari e verranno analizzati nei successivi paragra. Questi sono movimenti che determinano un aumento o una riduzione dell'angolo formato da due segmenti ossei contigui ed includono essione/estensione e abduzione/adduzione.

E importante notare che la terminologia adottata e quella derivante dal-la cinesiologia; essa non e rigorosa, ma si pregge lo scopo di individuare alcune classi di movimenti alle quali far riferimento in modo piu o meno in-tuitivo, anziche denire in maniera univoca asse e verso di rotazione, il che risulterebbe troppo astratto e meno comprensibile.

2.2.1 Movimenti di essione e di estensione

I movimenti di essione e di estensione si realizzano intorno ad un asse che e posto nel piano frontale e si esplicano con una escursione nel piano sagittale. Durante tale movimento, le facce ventrali delle parti articolate si avvicinano nella essione e si allontanano nella estensione ( essione del tronco, dell'a-vambraccio sul braccio, ecc. . . ). Fanno eccezione i segmenti dell'arto inferiore corrispondenti alla gamba ed al piede. Nella essione della gamba sulla coscia sono le facce dorsali ad avvicinarsi, mentre i movimenti del piede rispetto alla gamba sono deniti in ogni caso movimenti di essione ( essione dorsale e plantare) per non creare confusione con la essione e l'estensione delle dita

2.2 Movimenti del corpo umano

del piede. I movimenti della coscia sul bacino sono indicati come movimenti di essione e di estensione mentre i movimenti che il braccio compie rispet-to alla spalla vengono indicati come movimenti di proiezione in avanti (o anteposizione) e di proiezione indietro (o retroposizione).

2.2.2 Movimenti di adduzione e di abduzione

I movimenti di adduzione (o avvicinamento) e di abduzione (o allontanamen-to) avvengono intorno ad un asse orizzontale che e posto nel piano sagittale e la loro escursione si compie sul piano frontale. Durante il movimento si ottiene avvicinamento od allontanamento rispetto al piano sagittale media-no o ad una struttura in posizione media rispetto ad altre che somedia-no poste lateralmente (es. movimenti delle dita della mano rispetto al dito medio).

2.2.3 Movimenti rotatori

Questi movimenti avvengono di solito attorno ad un asse longitudinale ed includono rotazione interna ed esterna, circumduzione interna ed esterna.

 Movimenti di rotazione interna ed esterna; si compiono intorno ad un asse longitudinale posto in uno qualunque dei tre piani dello spazio, verso l'interno o verso l'esterno (rotazione interna ed esterna). Quan-do i segmenti scheletrici della parte in movimento sono due o piu di due, un segmento fa da asse mentre l'altro si sovrappone o si pone in posizione parallela. La rotazione esterna si chiama supinazione, quella interna pronazione; ad esempio nell'avambraccio, durante il movimento di pronazione il radio ruota intorno all'urna, mentre nel movimento di supinazione si pone ad asse parallelo.

 Movimenti di circumduzione interna ed esterna; descrivono, con le parti mobili, un cono piu o meno regolare al cui apice corrisponde l'artico-lazione sulla quale si realizza il movimento. Alla supercie laterale del cono corrisponde l'escursione compiuta ed alla circonferenza di base

2.3 Analisi del movimento delle varie articolazioni corrispondono tutti i punti toccati dall'estremita della parte mobile. A seconda che il movimento si compia in un senso o nell'altro si chiamera circumduzione interna o esterna.

I movimenti della varie articolazioni corporee, analizzate nei paragra successivi, saranno riferiti a specici assi, ed in particolare i movimenti verso l'esterno e verso la parte anteriore del corpo sono stati assunti positivi.

2.3 Analisi del movimento delle varie

artico-lazioni

Viene di seguito fornita una rassegna di quelli che sono i movimenti per-messi dalle articolazioni principali, corredati da tabelle coi limiti siologici imposti ai suddetti. E' da sottolineare che i limiti siologici riportati in termini di escursioni angolari vanno considerati a partire da congurazioni di riferimento e per il singolo movimento stesso; in congurazioni diverse e in combinazione con altri movimenti i limiti possono essere ben dierenti e impongono ad ogni segmento articolare un determinato spazio di mobilita. Verranno inoltre trascurati in questa analisi i giochi, la variabilita dei centri e degli assi di rotazione e i movimenti indotti. Questi sono argomenti che esulano dall scopo di questo lavoro e per i quali si rimanda alla letteratu-ra specializzata (ad esempio [27]). Nonstante cio, i dati riportati sono piu che sucienti per fornire un'indicazione su quello che e il range di mobilita dell'arto in questione e verranno utilizzati nel capitolo 3 per implementare modelli articolari parametrizzabili in termini matematici.

2.3.1 Articolazione del collo

L'articolazione del rachide cervicale e costituita dalle seguenti articolazioni:  atlo-occipitale;

Figura 2.10: Assi di riferimento per i movimenti del collo.

Flessione/estensione Flessione lat. Rotazione

min -45 _-45 _-60

max 45 ₄₅ ₆₀

Tabella 2.1: Range dei movimenti del collo.

 intervertebrale.

Esse consentono all'articolazione del collo tre movimenti: una esso-estensione nel piano sagittale, una essione laterale nel piano frontale ed una rotazione nel piano orizzontale, che consentono di far cio che comunemente si indica con "ruotare la testa" (gura 2.10). Questi movimenti vengono eettuati se-condo tre assi ortogonali. Nella tabella 2.1 sono indicati gli angoli massimi e minimi dei rispettivi movimenti eettuabili dal complesso articolare del collo

2.3.2 Articolazione della spalla

La spalla e l'articolazione prossimale dell'arto superiore. Essa e la piu mobi-le di tutte mobi-le articolazioni del corpo umano e possiede ben piu dei tre gradi di liberta necessari per posizionare e orientare l'omero nello spazio. Inda-gando nella sua struttura si scopre che l'omero e vincolato/coadiuvato nei suoi movimenti da due altre ossa: la clavicola e la scapola, le quali formano una catena cinematica chiusa di ben quattro articolazioni meccanicamente

2.3 Analisi del movimento delle varie articolazioni

Figura 2.11: Assi di riferimento per i movimenti della spalla.

Flessione/est.ne Abd./add. piano FR Abd./add. piano OR Rot. int./ext.

min -60 ₀ _-45 _-70

max 180 ₁₈₀ ₁₃₅ ₉₀

Tabella 2.2: Range dei movimenti della spalla.

coordinate detta complesso articolare della spalla ([14]). Queste articolazioni sono le seguenti:

 gleno-omerale;  scapolo-toracica;  acromio-claveare;  sterno-costo-claveare.

I movimenti da essa eettuati sono: essione ed estensione, adduzione ed abduzione, rotazione interna ed esterna. Questi movimenti sono riferiti a degli assi, indicati nella gura 2.11, ed in particolare i movimenti di essione ed estensione sono riferiti all'asse F , i movimenti di adduzione ed abduzione su un piano frontale all'asse AF ed all'asse AO su di un piano orizzontale e quelli di rotazione all'asse R. Nella tabella 2.2 sono riportati i valori degli angoli dei rispettivi movimenti.

Figura 2.12: Assi di riferimento per i movimenti del gomito.

Flessione/est.ne Pronazione/sup.ne

min 0 _-80

max 150 ₈₀

Tabella 2.3: Range dei movimenti del gomito.

2.3.3 Articolazione del gomito

Il gomito e l'articolazione intermedia dell'arto superiore; realizzando l'unione meccanica tra il primo segmento, il braccio, ed il secondo, l'avambraccio, dell'arto superiore, permette a questo, di portare piu o meno lontano dal corpo la sua estremita attiva: la mano ([14]).

Anatomicamente, il gomito rappresenta una sola articolazione, ha infatti una sola cavita articolare. La siologia, invece, ci permette di distinguere due funzioni separate mosse da tree articolazioni:

 radio-ulnare superiore;  omero-ulnare;

 omero-radiale.

La prima e responsabile della prono-supinazione, mentre le altre due pilotano la esso-estensione.

2.3 Analisi del movimento delle varie articolazioni

Figura 2.13: Assi di riferimento per i movimenti del polso.

Flessione/est.ne Dev.ne radio-ulnare

min -80 _-30

max 80 ₃₀

Tabella 2.4: Range dei movimenti del polso.

Gli assi su cui si valutano questi movimenti sono: l'asse F per la esso-estensione e l'asse P per la prono-supinazione, visibili nella gura 2.12. Da notare che la prono-supinazione puo essere studiata solo quando il gomito e esso, in quanto nella posizione anatomica la rotazione avviene prevalente-mente grazie al movimento di rotazione della spalla.

Per quanti riguarda i limiti di mobilita, si rimanda alla tabella 2.3.

2.3.4 Articolazione del polso

Il polso, articolazione distale dell'arto superiore, permette alla mano, segmen-to esecusegmen-tore, di presentarsi in posizione ottima per la presa. Infatti, il com-plesso articolare del polso possiede due gradi di liberta, piu uno aggiuntivo costituito dalla prono-supinazione dell'avambraccio, consentendo alla mano di raggiungere qualsiasi angolo per sostenere o aerrare un oggetto.

Il complesso articolare del polso comprende due articolazioni:  radio-carpica;

Figura 2.14: Assi di riferimento per i movimenti del tronco.

Flessione/est.ne Flessione lat. Rotazione

min -30 _-35 _-45

max 80 ₃₅ ₄₅

Tabella 2.5: Range dei movimenti del tronco.

 medio-carpica.

I suoi movimenti si eettuano attorno a due assi , riportati in gura 2.13: F per la esso-estensione e D per la deviazione radio-ulnare. In alcuni testi di cinesiologia quest'ultimo movimento viene anche chiamato adduzione-abduzione. Intabella 2.4 e indicato il valore degli angoli dei suoi movimenti.

2.3.5 Articolazioni del tronco

Le articolazioni del tronco sono costituite dalla colonna vertebrale, gabbia toracica e la scapola e inne dal bacino.

Questo complesso articolare permette al tronco tre movimenti intorno a tre assi, indicati in gura 2.14 come: F , F L, R, che stanno rispettivamente per: esso-estensione lombare, essione laterale e rotazione. In tabella 2.14 sono riportati i range dei movimenti.

2.3 Analisi del movimento delle varie articolazioni

Figura 2.15: Assi di riferimento per i movimenti dell'anca.

Flessione/est.ne Abduzione/add. Rotazione

min -30 _-30 _-45

max 120 ₄₅ ₄₅

Tabella 2.6: Range dei movimenti dell'anca.

2.3.6 Articolazione dell'anca

L'anca e l'articolazione prossimale dell'arto inferiore ed e caratterizzata da tre gradi di liberta descritti secondo gli assi indicati nella gura 2.15 come F , A ed R. Rispetto a questi assi si eettuano i movimenti di esso-estensione, adduzione-abduzione e rotazione interna ed esterna. La sua articolazione e l'iliofemorale, che realizza praticamente un giunto sferico.

L'ampiezza massima della essione e condizionata dalla essione del gi-nocchio, e di circa 90 _{con ginocchio esteso e di 120} _{con ginocchio esso;} questo a causa di particolari muscoli che intervengono nella essione del gi-nocchio aventi origine nel bacino. Come per la essione, anche i movimenti di estensione hanno ampiezza dierente a seconda che avvengano a ginocchio esso o esteso. I valori tipici sono: 20 _{e 30} _{rispettivamente per un aondo} a ginocchio esteso e per uno a ginocchio esso tirato all'indietro.

L'abduzione dell'anca raggiunge i 45 _{se e di tipo attivo ma puo arrivare} a 180 _{in movimenti passivi come nella spaccata frontale di una ballerina.}

Figura 2.16: Assi di riferimento per i movimenti del ginocchio.

Flessione/est.ne Rotazione int./ext.

min -135 _-45

max 0 ₄₅

Tabella 2.7: Range dei movimenti del ginocchio.

A causa del contatto degli arti inferiori non esiste un movimento di ad-duzione puro; esso e possibile solo se accompagnato da una lieve essione o estensione dell'anca. Poiche il movimento di adduzione dipende dal grado di essione o estensione dell'anca non si parla di escursione angolare tipica.

Si riportano comunque in tabella 2.6 i valori di escursione angolari tipici sopra descritti.

2.3.7 Articolazione del ginocchio

Il ginocchio e l'articolazione intermedia dell'arto inferiore; possiede due gradi di liberta ed e costituita dalle seguenti articolazioni:

 femorotibiale;  femoropatellare.

2.3 Analisi del movimento delle varie articolazioni

Figura 2.17: Assi di riferimento per i movimenti della caviglia.

Flessione plantare Inversione/ev.

min -50 _-35

max 20 ₁₅

Tabella 2.8: Range dei movimenti della caviglia.

I movimenti di questa articolazione sono la esso-estensione e la rotazione interna ed esterna. Il primo predomina in ampiezza sul secondo, il quale puo avvenire solamente quando il ginocchio e in posizione di essione. Gli assi su cui si sviluppano questi movimenti sono rispettivamente F ed R, indicati in gura 2.16. In tabella 2.7 si riportano i valori di escursione angolare di questi movimenti.

2.3.8 Articolazione della caviglia

Il ruolo che le articolazioni del piede rivestono e duplice; infatti oltre a confe-rire all'organo in movimento 3 gradi di liberta, esse hanno anche l'importante compito di adattare il piede alle asperita del terreno modicandone la forma, e di creare tra suolo e gamba un sistema di ammortizzatori che dia al passo elasticita e scioltezza. Il complesso articolare della caviglia e costituito dalle

articolazioni tibiotarsica e astragalocalcaneare. I movimenti della caviglia che si sviluppano intorni ai due assi F e D, riportati in gura 2.17 sono ri-spettivamente: essione plantare - essione dorsale e l'inversione - eversione. In tabella 2.8 si riportano i valori di escursione angolare di questi movimenti.