DCSS Training 12 - Perchè la spina è curva - Parte 1

DCSS Training Perchè la spina è curva? Nella preparazione dell’opera biblica che è il “mio libro” mi sto accorgendo che alcune risposte che ho dato alle domande che mi sono posto (lo so lo so, si chiama schizofrenia…) non mi sono piaciute: poiché il libro deve contenere le risposte alle domande di cui vorrei risposta… se queste risposte non sono presenti, il libro avrebbe fallito miseramente (ragazzi, ma torna il discorso in italiano? Boh…) Perché nello squat e nello stacco non dobbiamo perdere la curvatura spinale? Perché se i muscoli della schiena sono tesi “sentiamo” una miglior stabilità? E infine, perché la spina è curva? Le risposte sono solo apparentemente ovvie: banalmente, perché se non facessimo così al termine di uno squat potremmo legarci le scarpe stando dritti in piedi! Si ma… perché? Mi raccomando, non valgono le risposte da ingegneri tipo “perché è come se”: è come se la spina fosse un arco, una trave, una sfera, un punto. Il “come se” implica sempre la classica spiegazioncina del cazzo per dare al cliente curioso ma stupido uno schema semplice semplice da capire. Il problema quando si affrontano queste domande è che nascondono risposte enormemente complesse, la cui comprensione necessiterebbe della visione globale del problema “corpo umano”: Anatomia, Fisiologia, Ingegneria, Antropologia, Chimica e Fisica e in un mondo sempre più specializzato l’esperto in ognuna di queste materie perde la visione complessiva, mentre una conoscenza ad ampio raggio è per forza superficiale. Queste trattazioni sono le peggiori perché necessitano di farsi parecchio il culo, come si dice in gergo tecnico: trovare il materiale specifico, studiarselo per determinare i nessi logici necessari per rispondere alle domande specifiche, dare un filo logico al tutto, preparare i disegni (e, cazzarola, per la spina dorsale ciò significa disegnare ogni fottutissima vertebrina per poi metterle insieme) e scrivere il testo. 9

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8

8

7

7

T1 T2

6

T4

5

L2

L1

3

L2

L3 2

L4

L4 L5

T1

T2

T7

L3

2

T4

L1

4

T7 3

T5

T6

T5 T6

4

T3

6

T3 5

1

1

L5 -

-4

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-

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3

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5

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1 0

1 1

1 2

1 3

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-

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-2

Taglio e compressione

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18,0

16,0

16,0

14,0

14,0 12,0

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5

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1 0

1 1

1 2

1 3

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3

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0 0

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T5-T4

5

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6

T2-T1

5

Compressione su vertebre

2

-2

6

18,0

1

-1

L1-T7

L4-L3

5

4

4 3

2

2 1

0 0

1

2

3

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6

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0 0

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0

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-2 -3

-4

-4 -5 -6

12,0 10,0 10,0

T3-T2

5

8,0

T6-T5

4

8,0

6,0

6,0

3 2

4,0

-5

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4

3

3 2 1

1

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0 0

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L5-L4

5

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2,0

4,0

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L2-L1

5

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0,0 -2

2,0 -2,0 -

L5

L4

L3

L2

L1

T7

T7

T6

T5

T4

T3

T2

T1

Ft -0,9

2,2

5,0

5,1

4,2

2,5

1,7

0,6

1,5

1,4

1,0

0,5

F 12,5 15,1 16,2 14,4 11,5 8,6

6,9

6,6

5,5

4,2

2,6

0,8

Fc 12,5 14,9 15,4 13,4 10,7 8,2

6,7

6,6

5,2

3,9

2,4

0,5

L5

L4

L3

L2

L1

T6

T5

T4

T3

T2

T1

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-3 -4

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-5 -6

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-3

-3

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-5

-5

-6

-6

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Sono soddisfatto perché ho portato a termine un piccolo studio iniziato circa due anni fa, abbandonato e ripreso molte volte: un modello biomeccanico della spina dorsale, estremamente semplice ma con una serie di caratteristiche che possiamo definire “avanzate”. Era pronto da tempo, solo adesso ho trovato dei dati che mi rendono confidente sull’attendibilità dei risultati. Nel disegno un po’ di grafici dei vari output (gli ingegneri sbaveranno più che a trovarsi Moana Pozzi nel letto – non sapete chi è Moana? Troppo giovani…), lo userò per descrivere il comportamento della spina nella seconda parte di questo articolo. La spina dorsale, questa sconosciuta I disegni presenti nel testo non sono il massimo ma almeno sono… miei e non ho rotture con i copyright o necessità di chiedere il permesso a nessuno. In più ho cercato di mantenere lo stesso stile perciò non avrete fra le mani il collage di fotocopie più o meno elettroniche come sempre accade con le varie dispense.

Vertebre cervicali

C7–C1

Vertebre toraciche

T12 – T1

Vertebre lombari

L5 – L1

Come rovescio della medaglia, la precisione di questi scarabocchi non è eccelsa, pertanto usateli solo per avere un’idea e affidatevi sempre a testi ed atlanti di anatomia.

Estensione

Flessione

Rotazione assiale

Osso sacro

Piegamenti laterali

Senza stare a farla più lunga del dovuto dato che tutti conoscono gli elementi di cui si parla, la spina dorsale o colonna vertebrale è composta dalle vertebre che tutti conoscono. Le vertebre si suddividono in tre macro-tipologie in base alla loro funzione: 

Vertebre cervicali: sono 5 numerate da C1 a C7, sostengono la testa e permettono i suoi movimenti



Vertebre toraciche: sono 12 numerate da T1 a T12, sono il punto di aggancio delle costole

2



Vertebre lombari: sono 5 numerate da L1 a L5, costituiscono le fondamenta della struttura sostenendo il peso di tutto il carico soprastante



La colonna poggia sull’osso sacro, composto dalla fusione delle 5 vertebre sacrali in una unica struttura.

A destra nel disegno sono indicati i movimenti resi possibili dalle vertebre toraciche e lombari. In base al compito le vertebre avranno una struttura differente, ma la suddivisione è estremamente semplicistica dato che moltissime vertebre hanno delle peculiarità proprie. Ad esempio la prima vertebra cervicale è l’atlante, diversa da tutte le altre in quanto funge da giunto con il cranio, ma casi del genere sono frequenti in tutta la struttura. Non avendo il tempo e più che altro la competenza di scrivere un trattato di anatomia funzionale, tutte queste caratteristiche andranno perse come lacrime nella pioggia (ok ok, ho esagerato): poiché siamo interessati a comprendere il funzionamento della spina durante lo squat e lo stacco, per quello che ci riguarda le vertebre si differenzieranno per la capacità di carico sostenibile. Più ci spostiamo dalla testa all’osso sacro e più le vertebre sono grandi per reggere sollecitazioni sempre maggiori.

Babbuino

Sterno

Gorilla

Sterno

Uomo

Sterno

3

Tutti i vertebrati possiedono una spina dorsale, ma il confronto con animali simili a noi evidenzia una fondamentale particolarità della nostra colonna vertebrale: è “verticale” e “curva”. Nel disegno, non in scala, è possibile notare le differenze fra noi e babbuini e gorilla. Notate come sia il babbuino, una scimmia arboricola, che il gorilla, una scimmia che vive a terra, abbiano non solo la spina dorsale “inclinata” quanto la cassa toracica prominente in avanti rispetto all’Uomo: entrambe le specie sono quadrumane, cioè non hanno i piedi come noi ma un’altra coppia di mani e a terra si spostano utilizzando tutti e quattro gli arti a differenza dell’Uomo che è bipede. L’Uomo milioni di anni fa è sceso dagli alberi e ha iniziato a camminare su due arti, liberando così gli altri due da questo compito in modo da potersi spostare, muovere e contemporaneamente compiere azioni con la parte superiore. L’Evoluzione ha “curvato” la spina e l’ha fatta entrare dentro la cassa toracica, permettendo una diversa distribuzione dei pesi degli organi in modo da non fare fatica a stare eretti.

Linea di gravità

Normale postura

At-tenti!

Rilassati

Anteroversione del bacino e aumento della lordosi lombare

Retroversione del bacino e diminuzione della lordosi lombare

Un banalissimo esperimento che potete fare in ufficio durante la pausa caffè: 

Posizionatevi in piedi in una posizione “neutra”, cioè né troppo sull’attenti ma nemmeno flosci sfatti con la schiena curva e la panza de fori: in questa posizione il vostro centro di massa (il punto ideale dove è possibile condensare tutta la massa corporea) è sulla linea di gravità del disegno a sinistra.

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Questa linea passa per il collo, la spina dorsale, dietro l’articolazione dell’anca, davanti al ginocchio e alla caviglia. Potete mantenere la posizione per ore o anche giorni, un tempo di tre ordini di grandezza superiore alla normale durata di una serie di squat: la posizione eretta non comporta una fatica di rilievo in una persona sana. 

Adesso mettetevi sull’attenti con la panza in dentro come quando passa la collega carina per cui sbavate come dei lama tibetani: per fare bella figura (ma dove, ma quando…) dovete ruotare il bacino in anteroversione, cioè facendo salire l’osso sacro, ma contemporaneamente dovete inarcare la spina dorsale per “compensare”. Nel disegno al centro potete notare come la linea di gravità si sposti in avanti rispetto alla posizione neutra. In questa posizione c’è un contributo più attivo dei vostri muscoli al mantenimento della postura, ma comunque assolutamente sostenibile per molto tempo.



Una volta che la collega è passata potete tornare a respirare, passando dal blu cianotico al vostro normale colore giallastro da palestrato lampadato: rilassando i muscoli della schiena la spina perde la sua curvatura e “compensate” questo ruotando il bacino in retroversione. Notate nel disegno a destra come la linea di gravità si sposti indietro rispetto alla posizione neutra: in questo caso il mantenimento della postura eretta viene compiuto apparentemente senza sforzo (in realtà, come vedremo, la tensione è a carico delle strutture legamentose).

“Compensare” significa “cambiare l’assetto corporeo per adattarlo agli spostamenti dei pesi di torace, addome, testa ed arti superiori”. Questo avviene grazie ai muscoli, ai movimenti del bacino e della spina dorsale. Il punto fondamentale è che la posizione eretta è un equilibrio instabile che però potete mantenere senza apparente sforzo fisico e mentale, semplicemente “compensando” di volta in volta il vostro peso corporeo. Il vero motivo per cui il movimento non richiede sforzo è però proprio la conformazione di base della spina dorsale e del torace, il resto dei movimento sono piccoli aggiustamenti rispetto alla configurazione iniziale, “eretta”. Un gorilla o un babbuino mantengono la posizione eretta in maniera similare allo stare sull’attenti, ma con un dispendio energetico nettamente superiore: stare eretti non è per loro una configurazione “naturale”.

Babbuino

Gorilla

Uomo

Torace e spina dorsale così costruiti permettono anche di camminare su due arti senza sforzi significativi, cosa impossibile ad un gorilla che infatti deve usare tutte e quattro le estremità e mettere le mani a terra. Provate a camminare gorilla-style, molto curvi in avanti ma senza

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appoggiare le mani a terra: farete molta fatica a portare la coscia in avanti e non riuscirete ad estendere bene il ginocchio nella fase di spinta a terra. Senza una distribuzione dei pesi corporei data dalla nostra spina la camminata bipede risulta estremamente faticosa! In questo assurdo disegno un tentativo di rappresentazione dei bacini dei tre animali: le creste iliache, quelle specie di orecchie in alto, sono molto “alte” rispetto all’osso sacro nel babbuino e nel gorilla rispetto all’Uomo dando una stabilità maggiore alle ultime vertebre lombari ma mettendole in una posizione tale da essere “dritte” e non “curve”, impedendo di fatto la distribuzione dei pesi tale da permettere un comportamento bipede. L’evoluzione della corteccia cerebrale è iniziata proprio grazie all’andatura bipede che ha permesso l’uso degli arti superiori per compiti sempre più complessi, insieme all’evoluzione delle mani con la creazione del pollice opponibile: in altre parole, è l’andare a due zampe che ci ha permesso di essere più intelligenti (si?) di un gorilla, ma questa andatura è dovuta ad una spina dorsale così fatta. L’Uomo si contraddistingue da gorilla e babbuini per la scoliosi, la spina dorsale che si flette lateralmente, e la spondilolistesi, una patologia in cui una vertebra “slitta” rispetto alle altre: solo noi ne soffriamo. Perciò, la spina dorsale è stata “progettata” per sostenere il peso del tronco, della testa e degli arti superiori permettendoci la deambulazione a due zampe, liberando le nostre mani: è fatta per sostenere il nostro “carico naturale” nelle condizioni più disparate, salti, torsioni, frenate, sollecitazioni minime ma continue e una moltitudine di stimoli del tutto diversificati in tipologie, durate ed intensità. Deve essere chiaro che non è però progettata per fare lo squat, lo stacco, il military press, carichi aggiuntivi al normale peso corporeo: noi la facciamo lavorare continuamente fuori specifica ed è assolutamente incredibile che ciò sia possibile e anche, se volete, salutare entro certi limiti! I mattoni della colonna Corpo vertebrale Processo articolare superiore

Processo articolare superiore

Processo trasverso

Processo trasverso

Lamina Processo articolare inferiore

Peduncolo Processo articolare superiore

Corpo vertebrale

Processo spinoso

Processo trasverso

Lamina Processo articolare inferiore

Processo spinoso

Processo articolare inferiore Processo spinoso

Corpo vertebrale Processo articolare superiore

Processo articolare superiore

Processo trasverso

Processo trasverso

Lamina Processo articolare superiore Processo trasverso

Lamina Processo articolare superiore Processo trasverso Foro vertebrale

Peduncolo

Processo articolare inferiore

Processo articolare inferiore

Peduncolo

Corpo vertebrale

Processo spinoso

Ok, lo so che questa è roba pallosa, però l’anatomia di una singola vertebra permette la comprensione di come queste vertebre si uniranno fra loro:

6

E’ presente un corpo vertebrale più o meno ellittico: il corpo vertebrale è l’elemento che sostiene ed assorbe tutto il carico sovrastante e costituisce la parte anteriore della vertebra. La parte posteriore è composta da una serie di strutture che formano il foro vertebrale in cui scorre il midollo spinale e i processi spinoso e traverso, praticamente delle punte ossee fra loro perpendicolari. Vertebra superiore Disco intervertebrale Processo articolare inferiore

Processo articolare inferiore

Vertebra superiore

Processo articolare suoperiore

Faccetta articolare inferiore

Processo articolare suoperiore

Vertebra inferiore

Unità funzionale spinale

Faccetta articolare suoperiore

Vertebra inferiore

Unità funzionale spinale

Di fondamentale importanza i processi articolari inferiore e superiore: la distanza fra l’interno delle “faccette ossee” del processo superiore è pari a quella fra l’esterno delle faccette ossee del processo inferiore, in modo da poter impilare le vertebre “incastrandole” fra le faccette dei due processi: il punto di contatto fra le faccette costituisce l’articolazione fra due vertebre. L’insieme di due vertebre impilate fra loro e di un disco intervertebrale costituisce l’unità funzionale spinale, l’elemento di base della spina dorsale. La spina dorsale deve sostenere tutti i carichi presenti sulla parte superiore del corpo, perciò è “progettata” per resistere a forze compressive, tramite una serie di accorgimenti evolutivi incredibili.

Un primo mezzo per contrastare le forze compressive senza collassate è la presenza di tessuto osseo spugnoso all’interno dei corpi vertebrali: questo costituisce il miglior compromesso fra peso della struttura e resistenza offerta alle sollecitazioni esterne, in quanto si viene a formare una struttura reticolare deformabile sotto carico avente le stesse caratteristiche di un corpo vertebrale omogeneo ma più pesante. “Deformarsi per non rompersi”, un ritornello che troveremo da ora in avanti molto spesso!

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Terminazione Nucleo polposo

Fibre dell’anulus

Nucleo polposo

Anulus fibroso

Anulus fibroso

Terminazione

L’elemento fondamentale deputato all’assorbimento delle forze compressive è il già menzionato disco intervertebrale che tutti conosciamo perché evoca terribili scenari quali protrusioni, ernie discali, bulging. Il disco meriterebbe una trattazione di migliaia di pagine per l’importanza che ha ed il materiale disponibile è paragonabile a quello sulla ricostruzione del ginocchio o dell’anca dato che sono in atto sforzi incredibili per creare dischi artificiali affidabili. Il centro del disco è costituito dal nucleo polposo, un materiale colloidale gelatinoso che può assorbire forze compressive perpendicolari. All’esterno sono presenti degli anelli di fibre elastiche disposti a strati come nelle cipolle o negli orchi, costituenti l’anulus fibroso. In ogni anello le fibre scorrono inclinate rispetto al piano orizzontale e passando da un anello all’altro l’inclinazione si inverte.

Vertebra superiore

Le fibre interne dell’Anulus sono agganciate alle terminazioni del disco intervertebrale

Le fibre esterne dell’Anulus sono agganciate al corpo delle vertebre

Disco intervertebrale Le terminazioni dell’Anulus sono agganciate al corpo delle vertebre

Vertebra inferiore

La struttura è tenuta insieme da una terminazione inferiore e una terminazione superiore. I dischi sono posizionati fra le vertebre, come nel disegno qua sopra. Bene, tutto questo enorme casino a che serve?

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Le forze compessive perpendicolari alle vertebre schiacciano il nucleo

Il nucleo si dilata mettendo in tensione l’Anulus

La tensione sulle fibre dell’Anulus compensa la dilatazione

Il disegno rappresenta cosa accade in presenza di una compressione delle vertebre: 

Il nucleo contrasta la pressione dilatandosi e mettendo in tensione le fibre dell’anulus, il disco si schiaccia deformandosi orizzontalmente.



Le fibre dell’anulus reagiscono elasticamente opponendo la resistenza necessaria a compensare la dilatazione. Componente orizzontale iniziale della trazione dell’Anulus

Forza di rotazione vista sul piano frontale

L’angolo delle fibre facilita la trazione nei movimenti rotatori delle vertebre

Trazione iniziale delle fibre dell’Anulus

Non è presente alcuna componente orizzontale iniziale della trazione dell’Anulus

Forza di rotazione vista sul piano frontale

Le fibre sono disposte

Solamente dopo che le fibre si sono

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In pratica il disco è un cuscinetto ammortizzante che funziona bene quando è schiacciato perpendicolarmente al suo piano orizzontale, ma ciò non significa che non sia stato costruito in maniera furba ed intelligente… L’inclinazione delle fibre permette una trazione ottimale per opporre resistenza nei movimenti rotatori (nel disegno a sinistra il disco è stato “dilatato” per permettere una visione delle lamine elastiche). Una rotazione della vertebra superiore è vista frontalmente come una traslazione, pertanto l’angolo permette alle fibre di esercitare la loro trazione fin dall’inizio del movimento: se il piano di trazione fosse perpendicolare al piano del disco le fibre inizierebbero a tirare solo dopo un certo intervallo di tempo, necessario per angolarle.

r 3

Zona lineare

4

2

1

c d

Carico

Carico

I diversi angoli di orientazione delle fibre, opposti fra loro, permettono al disco di essere efficace in entrambi i versi di rotazione. Come dire… niente è lasciato al caso!

Zona non lineare

Zona lineare

t d Deformazione

Deformazione

Proprio per l’importanza del disco, le sue caratteristiche sono state intensamente studiate sia in vitro (cioè con campioni in laboratorio) che in vivo (cioè su persone viventi). Le prove in laboratorio sono decisamente cruente dato che queste povere vertebre con i loro dischetti vengono schiacciate in varie direzioni con delle presse fino a frantumarle per determinare la risposta sotto stress. Il disco vertebrale (ma in generale anche una intera unità spinale) sottoposto a deformazione si comporta come nel disegno a sinistra: 

Una zona non lineare dove all’incremento della deformazione della struttura non corrisponde un conseguente aumento della forza di reazione



Una zona lineare in cui all’aumentare della deformazione aumenta la conseguente forza di reazione: è la zona elastica in cui viene definita una rigidità r data dal rapporto fra il carico necessario a deformare la struttura e la deformazione stessa. In altre parole, 100Kg/mm significa che per deformare di un millimetro un disco posto fra due vertebre sono necessari 100Kg di trazione.



Una zona in cui iniziano i primi cedimenti strutturali, a cui segue la rottura della struttura.

Le ultime due zone non interessano nemmeno ai masochisti a cui piace essere frustati a sangue con il gatto a nove code elettrificato con il 380 trifase, pertanto concentriamoci sulle prime due zone, non lineare e lineare come indicato nel disegno a destra. Una teoria molto intrigante è la zona neutra: inizialmente la struttura ossea e cartilaginea della spina dorsale reagisce alle deformazioni opponendo pochissima resistenza (la zona non lineare), per poi “indurirsi” quando queste deformazioni diventano più consistenti (la zona lineare).

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Zona neutra

Spostamento

Flessione

Carico

Estensione

Una “deformazione della struttura” è anche un qualsiasi movimento della schiena che altera la posizione degli elementi di una unità spinale e non necessariamente le parole devono essere associate ad un evento traumatico! Una resistenza minima alle “piccole” deformazioni permette variazioni della conformazione della spina con una contrazione minima dei muscoli spinali, in modo da mantenere l’equilibrio senza affaticarsi. Viceversa, deformazioni più consistenti generano di una forza di reazione maggiore in quanto molto più pericolose per l’integrità complessiva.

Creep

Rilassamento

Deformazione

Deformazione

Fa bene allungarsi la schiena?

t

t

Infine, due aspetti interessanti del disco vertebrale. Siete a letto e vi alzate, state in piedi tutto il giorno, poi tornate a letto. Accadono due fenomeni: 

Appena vi alzate in piedi sottoponete tutti i dischi della vostra spina alla pressione del peso corporeo della parte superiore del corpo, perciò questi si schiacciano come reazione alla pressione e si assestano su una configurazione di equilibrio. Al passare del tempo la pressione costante fa fuoriuscire parte dell’acqua contenuta nel nucleo polposo che viene a disidratarsi parzialmente, diventando più piccolo: più acqua fuoriesce e più il disco si schiaccia per mantenere la forza di reazione. Questo fenomeno si chiama creep ed è pertanto una deformazione lenta e progressiva in presenza di compressione costante, che segue quella rapida iniziale. (non ho tradotto il termine perché non ho trovato niente di equivalente che non fosse obbrobrioso).



Quando andate a letto eliminate di colpo la compressione sulle vertebre, l’anulus fibroso reagirà istantaneamente grazie alla sua componente elastica che non è più compensata dalla forza esterna, il nucleo polposo verrà compresso.

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Il recupero della configurazion iniziale è però solo parziale, in quanto manca l’acqua fuoriuscita per il precedente creep: nel tempo l’acqua rientra dentro i dischi reidratandoli per un completo recupero della forma di partenza. Il rilassamento è un recupero della deformazione sul disco che avviene lentamente. Poiché i dischi sono composti da materiale colloidale contenente una altissima percentuale d’acqua, si capisce l’importanza di questo questa e dei meccanismi di disidratazione e idratazione: i dischi si idratano per perfusione, cioè per variazione di pressione fra loro e l’ambiente esterno. Il creep è ad esempio responsabile dei mal di schiena di chi guida la macchina per professione come autisti e rappresentanti: i dischi subiscono, oltre al carico naturale costante per le molte ore di guida, anche tutte le sollecitazioni dovute alle vibrazioni del veicolo cioè continui microtraumi che schiacciano dischi che già hanno perso acqua. Il palestrato di Cro Magnon esibisce in questo caso tutta la sua logica da due neuroni di cui uno rotto: “se la compressione fa perdere acqua ai dischi, io la contrasto mettendoli in tensione e il gioco è fatto”. Su Internet potrete leggere di un sacco di metodi per “decomprimere” la schiena e idratare i dischi. Funziona questa roba? Ma certo! Solo che deve essere applicata da persone competenti quali dei bravi fisioterapisti. Giocare al Piccolo Chiropratico certe volte può avere conseguenze dolorose poiché andate ad allungare strutture che sono fatte per resistere alle compressioni e non alle tensioni! Se manco sapete cosa è un nucleo polposo o un processo trasverso, perché vi appendete alla sbarra ruotando il bacino? State sottoponendo la vostra spina a forze che vi sembrano deboli ma che in quella posizione e con i muscoli rilassati sono assolutamente superiori ad uno squat con 100Kg sul groppone. Poiché io non sono certamente più furbo degli altri, vi dico che in tutta la mia vita mi sono beccato il colpo della strega per due volte: una fu durante un giochetto di rilassamento delle vertebre steso con il busto sul tavolo di cucina, sentii un “tok” e una fitta alle lombari e da allora smisi con tutte queste manovrine da osteopata della Cepu. Se avete mal di schiena per i pesi, individuatene la causa piuttosto che stirarvi dopo lo stacco!

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Costruiamo la nostra prima colonna vertebrale!

Concedetemi una specie di mecha-reforming in stile Transformers, m a non prendetelo troppo sul serio (l’ultimo disegno a destra sembra tra l’altro una tazza del cesso vista dall’alto…): l’uso di modellini meccanici mi permette di evidenziare alcuni aspetti importanti delle vertebre, ma chiaramente altri vengono persi.

Estensione

Flessione

Piegamento laterale

Rotazione

Notate nei movimenti di estensione e flessione come la vertebra superiore di una unità spinale “ruoti” sopra la vertebra inferiore grazie ai giunti che sono una rappresentazione delle faccette articolari: il corpo vertebrale ha il compito di assorbire le forze compressive, le faccette articolari quello di permettere le rotazioni che danno luogo ai movimenti di estensione e flessione spinale. La rappresentazione meccanica risulta pertanto molto chiara, a mio avviso, nel descrivere questi movimenti ma molto meno chiara nel descrivere le rotazioni sull’asse verticale e i piegamenti laterali. Ciò non è un problema perché, di fatto, la spina dorsale è costruita per ruotare, con perno sull’osso sacro, sul piano sagittale o anteroposteriore (un modo saccente per dire davanti-dietro). Impilando più unità spinali come delle costruzioni Lego è possibile costruire una bella spina dorsale.

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tot tot

tot

vert

100 Ton

Lvert 

vert 

2

nvertebre  1

tot

2

nvertebre  1

1 Ton

Ltot

100 Ton

vert

1 Ton

Uno dei vantaggi di questa struttura modulare è che piccoli movimenti angolari svolti da elementi multipli permettono una elevata rotazione angolare complessiva. A sinistra in questo psichedelico disegno le vertebre ruotano ognuna di un certo angolo “piccolo” rispetto alla rotazione complessiva, sia in estensione che in flessione: con 7 vertebre, grazie alla formuletta in basso, una rotazione totale di 60° avviene con una rotazione per ogni vertebra di soli 15°. I disegni a destra descrivono due casi: 

In alto una spina dorsale composta da una unica asta rigida. L’asta viene fatta ruotare tramite il disco e la zavorra, come una specie di carrucola. Alla rotazione di tutta l’asta corrisponde uno spostamento in basso del peso, denominato Ltot. Il peso rappresenta la forza del muscolo che si contrae, accorciandosi proprio della lunghezza Ltot.



Applichiamo invece le varie carrucole ad ogni vertebra, come nel disegno in basso dove è riportato il caso per una singola vertebra: per ottenere la stessa rotazione totale è sufficiente che le zavorre si spostino molto meno verso il basso. Per la spina a 7 vertebre lo spostamento è pari ad 1/8 di quello del caso della spina rigida.

Con una spina composta da vertebre è possibile ottenere “grandi” rotazioni a fronte di accorciamenti muscolari “piccoli”, un vantaggio non da poco poiché più un muscolo deve accorciarsi e più deve essere lungo a riposo, perciò contenere più materiale contrattile da alimentare.

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Vista frontale

Vista laterale

La resistenza alla trazione è a carico delle fibre dell’Anulus

La tensione sull’Anulus è asimmetrica

Estensione

Il nucleo mette in tensione l’Anulus aumentando la resistenza complessiva

La compressione sul nucleo e sull’Anulus è asimmetrica

La resistenza alla compressione è a carico del nucleo

Flessione

Una unità funzionale spinale all’opera in flesso-estensione: se frontalmente la compressione è uniforme, lateralmente vi è una asimmetria nella pressione che il disco subisce. Questa variazione di pressione è ineliminabile, fa parte del gioco: il disco è in grado di sopportarla senza problemi se questa rimane all’interno dei valori tollerabili, altrimenti nel tempo tenderà ad espandersi anteriormente o posteriormente causando un’ernia.

Massima estensione

Massima flessione

Chiaramente vi è un limite all’escursione in flessoestensione, e se è difficile raggiungere una flessione pericolosa poiché le viscere freneranno gli entusiasmi dei più perversi, è abbastanza facile far cozzare fra loro i processi spinosi dato che basta buttarsi sportivamente troppo indietro, magari in quei lampi di idiozia tipici di chi deve dimostrare agli altri di essere ancora giovane (fischietto… chissà perché…)

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Legamento intertrasverso Legamento giallo Legamento faccetta articolare

Legamento faccetta articolare

Legamento faccetta articolare

Legamento longitudinale anteriore

Legamento longitudinale posteriore Legamento interspinoso

Legamento intertrasverso

Legamento intertrasverso

Legamento sovraspinoso

Legamento sovraspinoso Vertebra inferiore

La spina protegge le sue strutture ossee dalle più nefaste intenzioni del suo proprietario attraverso una robusta rete di legamenti che bloccano le escursioni massime delle vertebre. L’insieme di questi legamenti è una vera e propria struttura passiva di contenimento. Legamento longitudinale posteriore

Legamento longitudinale anteriore

Legamento intertrasverso

Legamento sovraspinoso

Legamento interspinoso

Estensione

Flessione

Piegamento laterale

Legamento faccetta articolare

I legamenti limitano e guidano i movimenti. Come esempio 



Il legamento longitudinale anteriore ha il compito di frenare la rotazione delle vertebre in estensione, in modo che i processi spinosi possano toccarsi senza fracassarsi. Questo legamento scorre frontalmente lungo i dischi vertebrali in modo da contenere in sede i dischi vertebrali evitando protrusioni anteriori. Il legamento longitudinale posteriore ha compiti del tutto speculari al precedente: si tende nella parte finale dei movimenti di flessione per evitare escursioni articolari dannose e contiene i dischi vertebrali da protrusioni posteriori.

Tutti gli altri legamenti hanno funzionalità simili nei vari movimenti rotatori. La stabilità della spina Siete dei piccoli Predator e state sventrando la vostra preda, strappandogli la spina dorsale per costruire il vostro trofeo (avete presente il film? Io l’ho visto al cinema da piccolo e il Predator con le treccine pseudo rasta erano eccezionali!), la colonna vertebrale non va in pezzi, le vertebre rimangono assemblate fra loro ma non riuscite a mantenerla dritta, è tutta floscia.

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Senza entrare nel merito di definizioni troppo complicate, per stabilità della spina intenderemo la capacità di recuperare la posizione a seguito di perturbazioni: vi piazzano un carico sulla schiena, voi oscillate ma tornate a mantenere la posizione di partenza. 9Kg

9Kg 9Kg

9Kg

9K g

g 9K

Spostiamoci, è meglio… E’ proprio scarsa!!

Anche qui è scarsa!

Però fa lo stesso male…

I legamenti tengono insieme la struttura e forniscono resistenza agli estremi delle escursioni articolari, per questo i singoli elementi stanno insieme e non è possibile curvarla oltre certi angoli, ma non possono assicurare la stabilità e la rigidità della struttura. Un dato molto ricorrente in letteratura è che le strutture ossee, cartilaginee e legamentose della spina collassano con un carico applicato di solo 9Kg: ciò non significa che la spina non possa reggere carichi superiori, solo che non riesce a mantenere la sua forma con appena 9Kg! Cosa rende pertanto rigida la nostra colonna vertebrale per sostenere la compressione dovuta ad un bilanciere sulla schiena o tirato dalle nostre mani? Ma è semplice! I muscoli della schiena! Ma… è proprio così semplice? Lo vedremo nella prossima parte!

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