La cinematica dell'articolazione tibio-tarsica

June 19, 2016

 Di Anna Raumer 

 

La morfologia delle ossa, delle superfici articolari e dei legamenti della caviglia riportata in letteratura è molto variabile. Queste variazioni possono essere la causa principale delle variazioni meccaniche osservate nella giunzione. Le proprietà meccaniche passive del retropiede possono essere influenzate dal profilo delle superfici articolari, dalle proprietà del materiale cartilagineo, dalla geometria e dalle proprietà materiali dei legamenti, dal sistema “retinacular” attorno al retropiede e dagli incroci e inserimenti dei tendini.

Modelli analitici dell’articolazione della caviglia sono stati proposti per descrivere i meccanismi che riproducono la flessione plantare e dorsale durante attività come il passo; modelli simili sono stati proposti anche per i movimenti di inversione ed eversione dell’articolazione subtalare. 

Articolazione della caviglia

Il modello analitico più semplice, per l’articolazione della caviglia, è formato da una superficie cilindrica agente su un asse fisso. Questo modello descrive morfologicamente la caviglia, con eccezione fatta per il raggio cilindrico della base della tibia, ed i suoi meccanismi, limitando il movimento alla sola flessione plantare e dorsale, senza tener conto quindi delle coppie cinematiche che sono state osservate nella caviglia. 

Modello analitico della cinematica della caviglia: Superficie cilindrica. 

 

Un’altra visione del comportamento della caviglia, che incorpora le caratteristiche morfologiche, rappresenta la troclea talare come un tronco di cono. Questa superficie conica della troclea è congruente con la superficie inferiore della tibia, cosicché in direzione mediale-laterale il talo viene a congiungersi al malleolo laterale e mediale, quando il piede si viene a trovare in posizione neutra.

Durante la flessione plantare la parte finale posteriore della troclea entra nella morsa tibiofibulare e qui perde il suo sostegno da parte del talo perché la larghezza della parte posteriore finale della troclea corrisponde alla larghezza della morsa della caviglia. Durante questo movimento, comunque, si nota che la fibula serra la morsa della caviglia e il talo subisce un accoppiamento in rotazione interna, alzando così i suoi aspetti laterali e mediali contro i loro omologhi della tibia e del perone. 

 

Articolazione subtalare

Modelli analitici usati per descrivere la mobilità dell’articolazione subtalare sono molti; inizialmente si descrisse un solo asse che però si notò essere altamente variabile tra i soggetti.
Quest’asse è obliqua, orientata verso l’alto anteriormente e medialmente; essa penetra l’angolo posterolaterale del calcagno, passa perpendicolarmente al canalis tarsi e trapassa la zona superomediale del collo dell’astargalo. L’orientazione dell’asse dell’articolazione subtalare è nel piano sagittale e trasversale. 

Articolazione Subtalare : Assi di movimento nel piano sagittale. 

 

Altri studi sul movimento attorno all’asse subtalare hanno riscontrato e misurato uno spostamento longitudinale, lungo l’asse, del calcagno e paragonano la mobilità dell’articolazione subtalare al movimento di una vite. 

Modello analitico dell’articolazione subtalare: confronto tra la faccetta articolare posteriore del calcagno con una vite. hh’ piano orizzontale dove avvengono i movimenti; tt’ piano perpendicolare all’asse della vite; s angolo ellittico della vite, formato ai piani hh’ e tt’; esso è uguale all’angolo s’ ottenuto tracciando una perpendicolare pp’ dall’ asse. 

 

Durante l’inversione dell’articolazione subtalare, il talo ruota sull’asse longitudinale del calcagno e trasla anteriormente.
Studi successivi sul comportamento a vite dell’articolazione subtalare trovarono solo il 58% dei soggetti che presentavano traslazioni anteriori del talo durante l’inversione; il 20% presentava una traslazione posteriore seguita da una anteriore mentre un altro gruppo (20%) presentava movimenti casuali in avanti e indietro; infine il 3% descriveva un puro movimento di rotazione (Stiehl et al. 1991). Ognuno di questi modelli analitici conta sull’identificazione degli aspetti morfologici per descrivere il movimento dell’articolazione: la morfologia variabile potrebbe essere la causa della variabilità delle misurazioni meccaniche da soggetto a soggetto (Jason Robert Toy 2009). 

 

Movimento di plantaflessione e dorsiflessione

I movimenti di flessione plantare e dorsale sono delle rotazioni compiute dal complesso articolare della caviglia attorno all’asse X ; Esse sono le maggiori componenti della mobilità dell’articolazione della caviglia durante il passo. 

Entrambe le direzioni di flessione, originariamente si pensava fossero applicate sugli stessi assi di rotazione, quelli passanti per l’apice del malleolo laterale e mediale, o sull’asse di rotazione della caviglia. Questo pensiero rimase valido fino a quando non si è dimostrato che l’asse di rotazione della caviglia non è fisso ma è variabile, e questo porta ad un cambiamento costante e completo del range di mobilità. Il calcagno si inverte durante la plantaflessione del piede, mentre, la dorsiflessione coincide con delle piccole rotazioni tibiali interne (2° di rotazione interna - 10° di dorsiflessione). Il legamento Talofibulare Anteriore (ATFL) e il legamento Tibiotalare Anteriore subiscono significanti deformazioni (58-87% e 26-51% strain rispettivamente) durante la flessione plantare, mentre, il legamento Tibiotalare posteriore e il legamento Talocalcaneare subiscono grandi allungamenti (24-46% e 11-22% strain rispettivamente) in dorsiflessione. Il legamento Talofibulare Posteriore (PTFL), inoltre, subisce elongazioni moderate (7-17 % strain) durante entrambe le flessioni (Carl William Imhauser, 2004). 

Queste variabilità nella misura del range di mobilità dei movimenti di flessione plantare e dorsale sono spesso dovuti, come detto in precedenza, alla morfologia delle ossa che compongono l’articolazione. Alla massima dorsiflessione la parte superiore del collo dell’astragalo potrebbe spingere contro il bordo anterio-inferiore della tibia. La dorsoflessione potrebbe inoltre essere limitata dal raggio dell’arco articolare tibiotalare, e dall’inclinazione del angolo del collo dell’astragalo.

Il grado di orientazione della faccetta articolare posteriore del calcagno potrebbe avere effetti sul range di mobilità in plantaflessione, infatti se l’angolo di inclinazione della faccetta, che mediamente risulta compreso tra i 55° e i 75° dalla linea disegnata lungo la faccia superiore del calcagno, dovesse essere maggiore, creerebbe un aumento anche nel range di mobilità in plantaflessione. L’angolo della faccetta infero-posteriore dell’astragalo modifica i movimenti di flessione se non è più compreso nel range da 26° a 50°. Un angolo maggiore orienta la superficie in direzione longitudinale aumentando i movimenti di flessione plantare e dorsale. 

Parlando di range di mobilità bisogna fare una distinzione tra quello massimo e quello funzionale, ovvero i gradi di movimento massimi che il complesso della caviglia può compiere, e quelli che compie normalmente durante ad esempio la camminata e la corsa.

Il MROM (maximal range of motion) dell’articolazione della caviglia sul piano sagittale, dalla massima dorsiflessione alla massima plantaflessione , è di 57° (± 10°) mentre durante la fase di camminata il FROM (functional range of motion) è molto minore (Fig. 2.16 A). Relativamente alla posizione neutra, come accennato precedentemente, il MROM in plantaflessione risulta essere il doppio rispetta alla dorsiflessione (50° PF e 20° DF); per quanto riguarda il FROM durante il passo risulta essere molto vicino al MROM in dorsiflessione , mentre in plantaflessione corrisponde ad una piccola porzione del range massimo  (Roeland P. et al. 2010). 

 

FROM e MROM: A) dell’articolazione della caviglia, B) rispetto alla posizione neutra dell’articolazione della caviglia. Sag piano sagittale (Dorsi-Plantaflessione), Front piano frontale (Inv- Eversione), Trans piano trasversale (Add-Abduzione). 

 

 

FROM e MROM C) dell’articolazione subtalare, D) rispetto alla posizione neutra dell’articolazione sub talare. Sag piano sagittale (Dorsi-Plantaflessione), Front piano frontale (Inv-Eversione), Trans piano trasversale (Add-Abduzione). 

 

Movimento di inversione ed eversione

I movimenti di inversione ed eversione sono rotazioni lungo l’asse Z. 

Movimenti di eversione ed inversione. 

 

Il contributo della giunzione subtalare nei movimenti inversione/eversione (73.4 % della mobilità totale del complesso dell’articolazione della caviglia) è più grande di quello dell’articolazione della caviglia.
Il motivo alla base di questa affermazione è la forma cilindrica della superfici articolare posteroinferiore del talo che si accoppia perfettamente con la faccetta articolare posteriore del calcagno. L’asse maggiore del cilindro è orientata in direzione dell’ asse lungo del piede.
Altri contributi per questi movimenti possono arrivare dal mancato incastro della superficie trocleare del talo nella morsa tibiofibulare.

I movimenti di inversione ed eversione sono accoppiati rispettivamente con i movimenti di rotazione esterna ed interna; invertendo il piede si causa un’elongazione del legamento Calcaneofibulare (24-49% strain). Il legamento Tibiotalare posteriore profondo subisce moderate elongazioni (9-23% strain) sia in inversione che in eversione. Senza carichi assiali i legamenti laterali limitano l’87% della coppia in inversione mentre il legamento deltoideo limita l’83% della coppia in eversione (336-398 N/m per inversione e eversione). Con carichi assiali (667 N) è l’articolazione ossea che stabilizza il retropiede in inversione ed eversione. Anche in questo caso la variabilità nella misura del range di mobilità dei movimenti di inversione ed eversione sono spesso dovuti alla morfologia delle ossa che compongono l’articolazione; infatti, ad esempio, l’angolo della faccetta infero- posteriore dell’astragalo oltre a modificare i movimenti di flessione, modifica anche quelli di inversione ed eversione. Se l’angolo è minore dell’intervallo scritto in precedenza, i range di mobilità dell’inversione e dell’eversione aumentano. In questo tipo di movimenti il FROM dell’articolazione subtalare sul piano frontale e trasversale è variabile ma comunque minore rispetto al MROM; anche nel piano sagittale il FROM è variabile ma le differenze con l’ MROM sono minori. Relativamente alla posizione neutra il MROM in inversione risulta essere uguale a quello in eversione. Durante la camminata il FROM è molto piccolo rispetto il range massimo perché il passo viene fatto appoggiando il piede a terra e quindi movimenti di inversione ed eversione sono quasi nulli (Roeland P. et al. 2010). Nella tabella seguente sono riportati i valori dei range di mobilità in inversione ed eversione riportati in letteratura.

 

Movimento di adduzione ed abduzione

I movimenti di adduzione e abduzione, o rispettivamente rotazione interna ed esterna, sono rotazioni lungo l’asse Y. Questo tipo di rotazioni di solito non avvengono da sole, ma sono accompagnate della flessione plantare e dorsale e dell’inversione ed eversione, infatti ad esempio il movimento del retropiede dalla massima adduzione alla massima abduzione è accoppiato ad una sostanziale inversione del piede. 

Movimenti di rotazione interna ed esterna. 1 Adduzione, 2 Abduzione. 

 

L’articolazione subtalare e l’articolazione della caviglia contribuiscono egualmente ai due movimenti di rotazione, anche se all’estremità della rotazione interna (>20°) l’articolazione subtalare incrementa la sua rotazione di due volte rispetto alla caviglia.

Il legamento Talofibulare Anteriore (ATFL) resiste al 56% della coppia generata in abduzione quando il piede è in flessione plantare a 20° senza carichi assiali.

Il legamento Deltoideo invece resiste principalmente ai momenti di rotazione interna in posizione neutra del piede e in dorsiflessione a 20°.
Il legamento Calcaneofibulare (CFL) e il legamento Talofibulare Posteriore (PTFL) sono principalmente responsabili della resistenza all’ adduzione sotto tutte le condizione di carico assiale e di angoli di flessione, mentre il legamento Deltoideo gioca un ruolo di supposto secondario.

Il MROM e il FROM, in movimenti ad adduzione e abduzione, del complesso dell’articolazione della caviglia sono riportati nella figura soprastante  A,B,C,D.

Successivamente viene riportata una tabella in cui sono descritti i movimenti compiuti dall’articolazione subtalare e dall’articolazione della caviglia durante un ciclo di camminata, con specificati i tendini e legamenti che si attivano nelle diverse fasi del ciclo. 

Fasi del ciclo di Gait. Rappresentazione dei movimenti dell’articolazione subtalare e della caviglia durante le varie fasi del passo, e legamenti, muscoli e tendini che entrano in gioco. Legamenti che si attivano nei momenti di dorsi/plantaflessione; legamenti che si attivano nei momenti di pronazione/supinazione. 

 

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