1 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA FACOLTA’ DI MEDICINA E CHIRURGIA Master in Riabilitazione delle Patologie Muscolo - scheletriche in collaborazione con l’Università di Bruxelles BIOMECCANICA TRAPEZIO METACARPALE: IMPLICAZIONI IN TERAPIA MANUALE Referente: Tesi di: Diego Arceri Alessandro Silva Ottobre,2006
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BIOMECCANICA TRAPEZIO METACARPALE: IMPLICAZIONI IN TERAPIA … · thumbs AND manual therapy, ... terapia manuale nell’articolazione trapezio-metacarpale nel rispetto della biomeccanica
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI GENOVA
FACOLTA’ DI MEDICINA E CHIRURGIA
Master in Riabilitazione delle Patologie Muscolo - scheletriche
in collaborazione con l’Università di Bruxelles
BIOMECCANICA TRAPEZIO METACARPALE: IMPLICAZIONI IN TERAPIA MANUALE
Referente: Tesi di: Diego Arceri Alessandro Silva Ottobre,2006
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INDICE
Abstract ……………………………………………………….3 Introduzione…………………………………………………..4 Criteri di selezione degli articoli…………………………...6 Risultati………………………………………………………12 Discussione…………………………………………………..25 Conclusioni…………………………………………………..35 Bibliografia…………………………………………………..36
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ABSTRACT
L'obiettivo di questo lavoro è quello di valutare la biomeccanica
trapezio – metacarpale e verificare il ruolo della terapia manuale.
A tal fine ho utilizzato come database medline introducendo parole
chiave, quali: biomechanics of thumbs, trapezio metacarpal joint,
thumbs AND manual therapy, anathomy of thumbs.
Tra gli abstract dal 1996 al 2006 ho scelto gli articoli che fossero in
lingua inglese, che fossero RCT o revisioni sistematiche.
Tali articoli trattano dell’anatomia e biomeccanica trapezio –
metacarpale ponendo particolare attenzione sulla forte influenza
della componente muscolare sulla medesima.
La maggior parte degli articoli sottolinea la complessità
dell’articolazione TM e della forte rappresentazione a livello di
sistema nervoso centrale dell’articolazione stessa. Ho avuto
difficoltà a trovare articoli che trattassero della parte relativa alla
terapia manuale. Le conclusioni a cui sono arrivato sono conseguenti
all’aspetto anatomico e biomeccanico dell’articolazione e al percorso
di studi fatto.
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INTRODUZIONE
Fra tutte le creature viventi, l 'uomo possiede l 'organo di presa più
altamente differenziato. Questo, parallelamente allo sviluppo dei
centri nervosi, gli ha permesso di raggiungere l 'apice della piramide
evolutiva.
Nei primati, gli arti anteriori venivano utilizzati per la
deambulazione ma anche per la prensione grossolana. Il sempre più
frequente utilizzo degli arti anteriori per motivi diversi della
deambulazione o l 'arrampicamento ha portato lentamente al
bipedismo. Il fatto di spostarsi sugli arti posteriori ha permesso uno
sviluppo diverso di quelli anteriori che, da puro ausilio locomotorio,
si sono trasformati in organi per la presa sempre più perfezionati .
L'evoluzione ha portato ad uno sviluppo unico della corteccia
celebrale deputata al controllo della mano unitamente al
perfezionamento anatomico dell ' organo.
La sua complessità anatomica (27 segmenti ossei, 18 articolazioni,
43 inserzioni tendinee) le consente di svolgere un numero incredibile
di funzioni. Il meccanismo principale della presa fine avviene però
grazie ad un segmento in particolare: il pollice. Infatti , mentre prima
le cinque dita erano allineate, nel corso del tempo, il primo dito si è
staccato e le sue articolazioni modificate fino a permettere l '
opposizione completa con tutte le altre quattro dita. L'opposizione
del pollice garantisce una presa molto più precisa anche di oggetti di
dimensioni molto piccole. Con la prensione fine il primate è passato
dall ' afferrare al prendere, esaminare, studiare ed utilizzare. Insieme
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alla capacità di utilizzare le mani per plasmare e sfruttare gli oggetti
a sua disposizione si è sviluppata l ' ideazione e la messa in opera: i l
primo grande passo che ha permesso alla scimmia primordiale di
staccarsi dai suoi simili ed evolversi verso ciò che conosciamo oggi
"l ' Homo sapiens sapiens".
Il pollice possiede un'ampia libertà di movimento dovuta alle
(TM) che permette di effettuare delle pinze bidigitali (1-2). Queste
consentono al primo dito di allontanarsi ed avvicinarsi al palmo della
mano (abduzione e adduzione), di portarsi anteriormente o
posteriormente al palmo (anteposizione e retroposizione) ed, infine,
di rivolgere il polpastrello verso le altre dita o di allinearsi sullo
stesso piano (pronosupinazione).
(Figura 1: l ’ar t icolazione TM)
L’obiettivo del presente lavoro è quello di valutare l’efficacia della
terapia manuale nell’articolazione trapezio-metacarpale nel rispetto
della biomeccanica e delle forze muscolari che agiscono su di essa,
proponendo alternative terapeutiche qualora il problema sia
articolare o muscolare.
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CRITERI DI SELEZIONE DEGLI ARTICOLI
Ho incluso nel seguente lavoro gli studi di coorte e le revisioni
sistematiche che trattano la biomeccanica e l’anatomia
dell’articolazione TM e l’efficacia della terapia manuale sulla
medesima. Ho escluso dalla mia ricerca gli articoli che:
- non fossero in lingua inglese;
- per cui non fosse consultabile l’abstract;
- fossero casi di studio;
- trattassero delle strategie di intervento interessanti
l’articolazione trapezio-metacarpale.
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Autore, titolo e anno
Tipo di studio e obiettivo
Popolazione Intervento Risultato
1. Barmakian JT (3). Anatomy of the joints of the thumb. Hand Clin. 1992
Revisione sistematica sulle diverse funzioni delle articolazioni nel pollice
Non specificata
L’articolazione trapezio metacarpale permette i movimenti di flessione- estensione, abduzione- adduzione, opposizione.
2. Bettering PC, Berger RA (4). Functional ligamentose anatomy of the trapezium and TM joint. Hand Clin 2001
Revisione sistematica dei legamenti e del loro ruolo nella stabilizzazione della TM
Non specificata
Il legamento dorso-radiale ha la funzione di arrestare l'adduzione e di favorire la rotazione in pronazione del metacarpo. Questo legamento è un importante stabilizzatore dell’articolazione TM.
3. Neumann DA,. Bielefeld T (5). The carpometacarpal joint of thumbs: stability, deformity and therapeutic intervention. J Orthop Sports Phys Ther 2003
Revisione sistematica sull’importanza della TM nella vita quotidiana. La seconda parte dell’articolo non è stata presa in considerazione in quanto tratta tecniche chirurgiche
Non specificata
L’analisi è stata effettuata utilizzando prove specifiche quali il pinch e il grasp.
L’articolazione TM permette un amplio range di movimenti. Essendo spesso sede di artrosi il paziente deve essere educato al corretto utilizzo delle prese, sottolineando che in adduzione il primo metacarpo tende a lussarsi mentre l’abduzione lo riporta in “sella”
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4. von Schroeder HP, Botte MJ (6). Anatomy and funchional significance of the long extensors to the fingers and thumbs. Cli Orthop Relat Res. 2001
Revisione sistematica sui muscoli intrinseci e estrinseci della mano ponendo particolare attenzione sull’estensore lungo del pollice
Non specificata
I muscoli intrinseci ed estrinseci permettono l’estensione delle dita. Avendo anatomia differente hanno funzioni complementari alle art. interfalangee ma opposte alle metacarpofalangea. L’ELP determina un movimento di estensione e di retroposizione del metacarpo sul trapezio. Interviene inoltre nell'abduzione e nell'estensione del polso.
5. Kuo LC, Coneey WP, Kaufman KR, Chen QS (7). A Quantitative method to measure maximal workspace of the trapeziomeacarpal joint- normal model development. J Orthop Res.2004
Revisione sistematica in cui attraverso uno studio tridimensionale si va a valutare le differenze nel massimo range di movimento della TM.
Non specificati
Lo studio è stato condotto utilizzando un elettromagnete in grado di valutare i movimenti 3D del pollice.
I soggetti con artrite TM, o trauma ottennero un ROM minore.
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6. Orthopedic Biomechanics Laboratori, Mayo Clinic and Mayo Foundation, Rochester USA (8). Mechanical advantage of the thumb muscles. J Biomech. 1998
Revisione sistematica sul ruolo dei muscoli del pollice sull’articolazione TM
7 cadaveri I muscoli valutati sono: flessore lungo la cui azione è di semplice flessione, flessore breve è sia flessore che adduttore, estensore lungo è estensore e adduttore, estensore breve è estensore e abduttore, abduttore lungo è estensore e abduttore, l’abduttore breve è solo abduttore, l’adduttore breve è flessore e adduttore, l’opponente è flessore e abduttore
7. Fabrizio PA, Clemente F R (9). A variant in the organization of abductor pollicis longus. Clin Anat. 1996
Revisione sistematica sulle varianti anatomiche dell’abduttore lungo del pollice
50 cadaveri. In 15 cadaveri venne trovata una differente organizzazione dell’APL. Le azioni del muscolo sono: abd., est. del primo metacarpo sul trapezio e estensione del polso. In questi 15 cadaveri non fu rilevata l’inserzione sul trapezio. Questo ha un’importante rilevanza clinica in quanto se l’inserzione è solo sul primo metacarpo l’azione dell’APL fa si che si generino forze
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di taglio.
8. Kaufman KR, An KN, Lintchy WJ (10). In-vivo function of the thumb muscles. CLin Biomech. 1999
Revisione sistematica volta a quantificare l’attività elettrica dei muscoli del pollice. Le misurazioni vennero fatte in contrazione isometrica volontaria prima e dopo aver bloccato il nevo mediano al polso.
Non specificata.
Misurazioni elettromiografiche e analisi biomeccanica.
La massima forza ottenuta si ebbe nel movimento della flessione. La regione con massima attività muscolare varia in base ai muscoli studiati. Il blocco del nervo mediano elimina l’abilità di produrre forza in abduzione.
9. Breteler MD, Simura KJ, Flanders M (11). Timing of Muscle Activation in a Hand Movement Sequence. Cereb Cortex. 2006
Revisione sistematica volta a verificare il sinergismo dei muscoli della mano e del pollice.
27 pazienti sani.
Utilizzo di un elettromiografo.
Si notò un grosso sinergismo in estensione dato dai quattro estensori delle dita associato all’inibizione dei flessori. In una fase successiva si ebbe l’attivazione dell’abd. del pollice, del flex del pollice, dell’abd. delle dita e infine del flex delle dita. Queste attivazioni seguono dei cortical pattern generation specifici.
10. Young R., Gutnik B., Moran RW., Thomson RW (12). The effect of efflerange in recovery from fatigue in the adductor muscles of the thumb. J Manipulative
Randomized Clinical Trial volto a valutare l’efficacia del massaggio sull’adduttore del pollice.
20 soggetti di 25 anni.
I soggetti prima vennero sottoposti a test isometrico (mano non dominante) poi furono sottoposti a una serie di test volti ad
Il ri-test isometrico dimostrò che dopo un massaggio di 5 minuti applicato sul primo interspazio dorsale non si ottenne nessun tipo di vantaggio
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Physiol Ther. 2005
affaticare l’adduttore
(forza max e recupero).
11.Yang HD, Minn YK (13). Facilitation and reciprocal inhibition by imagining thumbs abduction. J Clin Neurosci. 2006
Revisione sistematica dei muscoli agonisti e antagonisti della mano. Le stimolazioni transcorticali avvennero mentre il soggetto immagina un’abduzione tonica del pollice destro. Nello studio la potenziali evocati sono in risposta a stimolazioni sovra craniche e a livello della radice C7- T1. Venne calcolato il tempo di conduzion. I potenziali evocati vennero presi dall’APB e dall’AP simultaneamente.
22 soggetti sani.
Vennero utilizzate potenziali evocati e stimolazioni transcorticali.
L’immaginazione dell’abduzione ha una latenza molto bassa nel potenziale evocato dell’APB, nell’AD è più prolungata. L’immaginazione non è significativa in termini di latenza del potenziale evocato se la stimolazione è a livello della radice cervicale. L’immaginazione dell’abduzione del pollice facilita i motoneuroni dei muscoli agonisti e facilita l’inibizione degli antagonisti (innervazione reciproca).
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RISULTATI
Molti autori considerano l 'articolazione trapezio-metacarpale
un'articolazione a sella sottintendendo che le superfici articolari del
trapezio e del primo metacarpo siano perfettamente regolari con
curvature congruenti tra loro.
Secondo questa concezione i movimenti della trapezio metacarpale si
svolgono seguendo due gradi di libertà:
- anteroposizione / retroposizione - piano sagittale
- abduzione / adduzione - piano frontale
La capsula relativamente lassa permette una rotazione assiale. Questo
terzo grado di articolarità è fondamentale nell 'opposizione del
pollice.
Recenti studi hanno modificato le acquisizioni precedentemente
accennate.
Attraverso l 'utilizzo di un pantografo tridimensionale sono stati
riprodotti modelli in resina del tutto simili all 'articolazione trapezio-
metacarpale.
Dal risultato di può affermare che le superfici articolari del trapezio
e del primo metacarpo non sono perfettamente regolari (A.Kapandji,
1972)(14) ma sono formate da un’alternanza di concavità, convessità.
Si è potuto quindi affermare che la trapezio-metacarpale è
un'articolazione atipica con superfici irregolari non congruenti e con
molteplici assi di rotazione; può essere definita come una
"condiloatrosi atipica".
Partendo da questi nuovi studi si è iniziato ad analizzare la trapezio
metacarpale nello spazio.
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A seconda della messa in azione dei diversi muscoli lo spostamento
del primo metacarpo sul trapezio, partendo dalla posizione di riposo,
può essere graficamente indicato sul pollice con delle linee
longitudinali (15):
- l inea mediana dorsale nella cui direzione avvengono i
movimenti di estensione. I muscoli interessati sono l 'abduttore
lungo e l 'estensore breve del pollice. L' escursione massima è di
quaranta gradi;
- l inea mediana volare nella cui direzione avvengono i movimenti
di flessione con un'escursione massima di venti gradi. I muscoli
interessati sono il capo profondo del muscolo flessore breve
coadiuvato dall 'adduttore e dal flessore lungo del pollice;
- l inea ulnare nella cui direzione avvengono i movimenti di
retroposizione con un escursione massima di venti gradi. I
muscoli interessati sono l 'estensore lungo del pollice
coadiuvato dal capo esterno del muscolo primo interosseo
dorsale;
- l inea radiale nella cui direzione avvengono i movimenti di
anteroposizione con un escursione massima di trenta gradi. I
muscoli interessati sono l 'abduttore breve e l 'opponente del
pollice.
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(Figura 2 : le l inee longi tudinal i del lo
spostamento del pr imo metacarpo sul trapezio)
Non considerando la trapezio-metacarpale un'articolazione a sella si
può affermare che il metacarpo, spostandosi da una posizione
all 'altra, non compie un movimento semplice su un piano ma un
movimento complesso di rotazione assiale nel senso della pronazione
nell 'anteroposizione e nel senso della supinazione nella
retroposizione.
Un ulteriore riprova a quanto scritto fin ora è stata data dall '
approfondimento dell 'esperienza di Brunnel il quale dimostrava
chiaramente che il pollice, partendo da una posizione di
retroposizione e passando alla posizione di anteroposizione e
successiva adduzione per effettuare la pinza volo - volare con il
polpastrello dell ' indice, effettua una rotazione assiale.
Per effettuare uno studio analitico sui cambiamenti spaziali del
pollice sono state infisse all 'apice del pollice di un preparato
anatomico tre sonde di lunghezza uguale e di colore diverso (triedro
retto).
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Si è dimostrato che tra gli infiniti spostamenti che il pollice può
effettuare nel suo spazio di movimento cambia continuamente la sua
posizione spaziale tranne che in un solo piano, che può definirsi
elementare, in cui il pollice portandosi da una posizione limite
all 'altra, presenta il piano dell ' unghia sempre parallelo a se stesso e
quindi non subisce alcuna rotazione assiale nel senso della prono -
supinazione.
Tale movimento di prono - supinazione del pollice è perfettamente in
similitudine con i movimenti di prono - supinazione
dell 'avambraccio; infatti i l pollice spostandosi dal piano in cui
avviene il movimento elementare verso il palmo della mano
(anteroposizione) si prona, mentre spostandosi verso il dorso della
mano ( retroposizione) si supina.
(Figura 3: movimento pol l ice-avambraccio)
L'ampiezza del movimento di pronazione del pollice è certamente
maggiore di quello della supinazione, tale differenza è giustificata
dal fatto che il pollice per effettuare delle prese a pinza necessita di
apporre il suo polpastrello a quello delle altre dita.
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CENNI DI ANATOMIA (16-17-18)
Le strutture capsulo-legamentose dell 'articolazione trapezio-
metacarpale sono fondamentali sia nel conferire stabilità sia nel
guidare i movimenti complessi del pollice.
La capsula è robusta ma lassa rinforzata internamente da legamenti
sia sul versante ulnare sia sul versante radiale. Il sistema
legamentoso è molto importante in quanto, oltre a garantire stabilità,
arresta con la sua massima tensione e con l 'aiuto delle strutture
muscolari i vari movimenti del metacarpo. L'inserzione dei legamenti
fa si che guidino principalmente i movimenti di rotazione assiale.
LEGAMENTI DELLA TRAPEZIO–METACARPALE
- legamento dorso-radiale o trapezio-metacarpale esterno di
Arnold:
origina dal tubercolo dorso laterale della faccia dorsale del
trapezio per andarsi a inserire sul lato radiale del primo
metacarpo. Ha la funzione di arrestare l 'adduzione e di favorire la
rotazione in pronazione del metacarpo.
- legamento dorso-ulnare o trapezio-metacarpale interno di
Arnold:
origina dal tubercolo dorso ulnare della faccia dorsale del trapezio
contorna la base del primo metacarpo per poi andarsi a inserire sul
tubercolo palmare ulnare insieme al legamento obliquo anteriore.
Ha la funzione di bloccare la retroposizione e di favorire la
rotazione in supinazione.
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- obliquo anteriore:
l 'origine è prossimale all 'estremità distale della cresta del trapezio
o tubercolo palmare, mentre distalmente si inserisce sul tubercolo
palmare ulnare della base del primo metacarpo; tale legamento
arresta l 'abduzione e la retroposizione.
- legamento intercarpale:
origina dalla faccia radiale della base del secondo metacarpo e,
raggiunto l 'obliquo dorso-ulnare, si inserisce con quest 'ultimo sul
tubercolo palmare ulnare alla base del primo metacarpo. Con
l 'obliquo anteriore arresta l 'abduzione del primo metacarpo (un suo
allentamento determina la sublussazione esterna della base del
primo metacarpo).
(Figura 4: legamenti del la TM)
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I MUSCOLI
I muscoli che agiscono a livello dell 'articolazione TM si distinguono
in intrinseci ed estrinseci.
I primi agiscono prevalentemente a l ivello della trapezio-metacarpale
i secondi presiedono principalmente ai movimenti della metacarpo-
falangea ed interfalangea.
MUSCOLI INTRINSECI
- Muscolo abduttore breve:
origina del retinacolo dei flessori, tubercolo dello scafoide e
tubercolo del trapezio; si inserisce sul lato radiale alla base della
falange prossimale del pollice e espansione digitale estensoria. E'
innervato dal mediano.
Consente al metacarpo un più amplio movimento di anteroposizione
ed in minore misura di adduzione e rotazione nel senso della
pronazione.
- Muscolo opponente del pollice:
origina dal retinacolo dei flessori e tubercolo del trapezio; si
inserisce su tutta la lunghezza del margine radiale del primo
metacarpo. E' innervato dal mediano. La sua azione è sinergica a
quella dell 'abduttore aumentando la sua azione di rotazione nel senso
della pronazione.
- Muscolo flessore breve:
è costituito da due fasci:
i l fascio superficiale origina dal retinacolo dei flessori e dal
trapezio; il fascio profondo dal trapezoide e dal grande osso.
Entrambi si inseriscono distalmente con un unico tendine sul
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sesamoide esterno della metacarpo falangea del pollice e sul
tubercolo esterno della base della prima falange. Sono innervati
rispettivamente: i l primo dal mediano, il secondo dall 'ulnare.
Il muscolo flessore breve possiede una triplice azione: antepone e
prona il primo metacarpo per opera del capo muscolare superficiale e
lo adduce ad opera del capo muscolare profondo.
- Muscolo adduttore del pollice:
è costituito da due fasci:
il fascio obliquo origina dal grande osso e dalla base del secondo e
terzo metacarpo; i l fascio trasverso origina prossimalmente sul bordo
anteriore del terzo metacarpo. Entrambi si inseriscono distalmente
sul sesamoide interno della metacarpo-falangea, mentre un
contingente di fibre si porta dorsalmente sull 'apparato estensore del
pollice. E' innervato dall 'ulnare.
La sua azione è quella di adduzione del metacarpo.
- Muscolo primo interosseo dorsale:
è costituito da due fasci:
i l fascio esterno o laterale origina dal bordo ulnare del primo
metacarpo; i l fascio interno o mediale origina dal margine radiale del
secondo metacarpo. Si inseriscono entrambi sul bordo mediale del
secondo dito, principalmente a livello della base della prima falange.
E' innervato dall 'ulnare.
Il fascio esterno, facendo leva sul primo metacarpo, determina un
movimento di adduzione e retroposizione del metacarpo.
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MUSCOLI ESTRINSECI
- Muscolo abduttore lungo:
origina prossimalmente sulla faccia dorsale del terzo medio dell 'ulna,
sulla membrana interossea e sulla faccia dorsale del terzo medio del
radio.
Si inserisce sul lato radiale del primo metacarpo.
E' innervato dal radiale. Consente l 'abduzione e l 'estensione del
metacarpo sul trapezio, partecipa inoltre all 'estensione del polso.
- Muscolo estensore breve:
origina sulla superfice posteriore del corpo del radio al di sotto
dell 'abduttore lungo del pollice e dalla membrana interossea. Si
inserisce distalmente sulla faccia dorsale della base della prima
falange dorsale del pollice.
E' innervato dal radiale.
La sua azione è indirettamente sinergica a quella dell 'abduttore
lungo.
- Muscolo estensore lungo:
origina dal terzo medio della faccia posteriore dell 'ulna al di sotto
dell 'origine dell 'abduttore lungo del pollice e membrana interossea.
Si inserisce distalmente sulla faccia dorsale della base della falange
distale del pollice.
E' innervato dal radiale.
Indirettamente determina un movimento di estensione e di
retroposizione del metacarpo sul trapezio. Interviene inoltre
nell 'abduzione e nell 'estensione del polso.
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- Flessore lungo:
origina prossimalmente sulla faccia volare del terzo medio del radio
al di sotto della tuberosità bicipitale e sulla porzione vicina della
membrana interossea. Si inserisce distalmente sulla porzione volare
della base della seconda falange del pollice.
E' innervato dal mediano.
Indirettamente consente la flessione del primo metacarpo sul
trapezio.
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IMPLICAZIONI CON LA TERAPIA MANUALE (23-24-25-26)
Nella rieducazione di un distretto articolare con ridotta mobilità, ogni
tentativo di incrementare il range di movimento, che non rispetti le
caratteristiche biomeccaniche tipiche di quell’articolazione, risulterà
potenzialmente dannoso per la stessa potendo provocare:
- un tensionamento eccessivo delle superfici articolari;
- un aumento della pressione articolare che si concentra su un punto
con valori massimi elevati con possibili danni cartilaginei;
- reazioni flogistiche;
- dolore.
Fondamentale è introdurre e spiegare due termini di notevole importanza
nella terapia manuale. Questi sono l’artrocinematica e
l’osteocinematica .
L’artrocinematica è un termine cognato dai bioingenieri.
E’ una disciplina della fisica che descrive in modo dettagliato i
movimenti associati e reciproci dei capi articolari, denominandoli a
seconda del profilo articolare (forma piana, concava, convessa) dei due
patner ossei a contatto e del segmento (prossimale o distale) che si
muove sull’altro.
L’artrocinematica è una parte della cinematica articolare.
L’osteocinematica esamina e descrive i movimenti dei segmenti
scheletrici nello spazio in relazione ad assi e piani di riferimento