A. Il cammino è il processo attraverso il quale il corpo si sposta in avanti mantenendo la stabilità della postura. Durante il ciclo del cammino, gruppi muscolari agonisti e antagonisti lavorano in sintonia per far avanzare gli arti.
La maggior parte dei gruppi muscolari subisce contrazioni eccentriche (allungamento con contrazione).
Il quadricipite viene sottoposto a una contrazione concentrica (accorciamento muscolare) durante la fase di midstance (appoggio intermedio).
Alternativamente, alcuni gruppi muscolari vengono sottoposti a contrazione isometrica (la lunghezza del muscolo resta costante). Un esempio è quello degli adduttori dell'anca durante la fase di midstance.
B. Ciclo del cammino, o marcia (Figura 1)
Il ciclo del cammino corrisponde alla sequenza completa di tutte le funzioni di un singolo arto inferiore durante la marcia, da un appoggio iniziale all'appoggio iniziale successivo. Le sezioni del ciclo del cammino vengono spesso espresse in termini percentuali, partendo dall'appoggio iniziale (0%) e concludendosi con la parte più terminale della fase di swing (trasferimento o sospensione) (100%).
Il ciclo del cammino comprende due periodi: stance (appoggio) e swing (trasferimento o sospensione).
Stance - Periodo durante il quale il piede è appoggiato a terra. A una velocità di deambulazione normale, la fase di stance costituisce il 60% circa del ciclo del cammino.
Swing - Periodo durante il quale il piede è sollevato da terra e la gamba si muove in avanti. La fase di swing costituisce il 40% del ciclo del cammino.
Il rapporto percentuale tra le fasi di stance e di swing è dipendente dalla velocità.
3. Il ciclo del cammino può essere descritto anche in termini di semipasso (step) e di passo (stride).
Il passo (stride) è la distanza tra due appoggi iniziali consecutivi dello stesso piede sul terreno.
Il semipasso (step) è la distanza tra l'appoggio di un piede e quello del piede controlaterale.
4. Durante la deambulazione è necessario lo svolgimento di tre funzioni: Durante la fase di stance, l'arto deve (a) accettare il peso del corpo e (b) garantire sostegno su una gamba sola; (c) durante la fase di swing, l'arto deve essere portato in avanti.
5. Le otto fasi del ciclo del cammino
Accettazione del peso (stance): appoggio iniziale, risposta al carico
Sostegno su una gamba sola (stance): midstance, stance terminale), pre-swing
6. Posizioni articolari e attività muscolari caratteristiche durante ciascuna fase del cammino
a. Appoggio iniziale: inizia nel momento in cui il piede tocca il terreno.
Nell'andatura normale, il tallone è la prima parte del piede a prendere contatto col terreno.
L'anca è flessa, il ginocchio esteso e la caviglia è in posizione da dorsiflessa a neutrale.
I muscoli estensori dell'anca si contraggono per stabilizzare l'anca, dal momento che la massa corporea è situata posteriormente rispetto all'articolazione dell'anca.
Figura 1 Il ciclo del cammino. Un esempio dei dati temporo-spaziali dell’andatura che riproducono la misurazione della simmetria e il timing. (Riproduzione da Esquenazi A, Biomechanics of gait, in Vaccaro AR (ed): Orthopaedic Knowledge Update 8, Rosemont, IL, American Academy of Orthopaedic Surgeons, 2005, p. 380).
b. Risposta al carico
La risposta al carico caratterizza l'inizio del primo periodo di stance a doppio supporto.
Inizia nel momento in cui un piede tocca il suolo e prosegue finché quello controlaterale viene sollevato per la fase di swing.
Il peso del corpo viene trasferito sulla gamba di sostegno.
Durante la risposta al carico il ginocchio si flette a 15°, e il plantare della caviglia si flette per assorbire la spinta verso il basso.
I muscoli dorsiflessori della caviglia si attivano con una contrazione eccentrica (contrazione in allungamento) per controllare il momento di flessione plantare.
Alla flessione del ginocchio, quando la gamba in appoggio accetta il peso del corpo, il muscolo quadricipite si attiva per contrastare il momento di flessione e stabilizzare il ginocchio.
c. Midstance
La fase di midstance (appoggio intermedio) è il periodo iniziale del sostegno su un singolo arto.
La fase di midstance inizia quando il piede opposto si solleva e prosegue finché il peso del corpo non si allinea sul piede di sostegno.
La gamba di sostegno avanza oltre il piede di appoggio tramite la dorsiflessione della caviglia, mentre anca e caviglia si estendono.
Durata la fase di midstance gli estensori dell'anca e il quadricipite vengono sottoposti a contrazione concentrica (accorciamento muscolare).
Con il trasferimento della massa corporea in avanti, rispetto all'articolazione della caviglia, i muscoli del polpaccio si attivano per stabilizzare la tibia e la caviglia, consentendo al tallone di sollevarsi dal suolo.
d. Appoggio terminale (terminal stance)
La fase di appoggio terminale inizia quando il tallone di sostegno si solleva dal terreno e prosegue finché il tallone del piede controlaterale prende contatto con il suolo.
La massa corporea avanza oltre il piede di appoggio, dal momento che l'aumentata estensione dell'anca pone la gamba in una posizione di maggior trascinamento.
Il tallone si solleva da terra, e il ginocchio inizia a flettersi con l'impulso che sposta il corpo in avanti.
Nella fase conclusiva dell'appoggio terminale, quando il corpo viene trascinato davanti all'avampiede, le dita dei piedi si dorsiflettono a livello della articolazioni metatarso-falangee.
In questo momento i muscoli flessori delle dita dei piedi sono nella loro fase di massima contrazione.
e. Pre-swing
La fase di pre-swing corrisponde al secondo periodo di doppio appoggio del ciclo del cammino.
Questa fase inizia con il contatto iniziale dell'arto dello swing precedente e termina con il distacco delle dita (toe-off) dell'arto precedentemente in appoggio.
Il contatto con il suolo da parte della gamba opposta, realizzando l'appoggio iniziale, provoca la flessione a 35° dell'arto trascinante e la flessione plantare della caviglia a 20°.
Il peso del corpo viene trasferito sulla gamba opposta.
In questo momento il quadricipite dovrebbe essere inattivo, consentendo la flessione del ginocchio.
I muscoli flessori dell'anca forniscono la potenza per far avanzare l'arto, rimanendo attivi nel corso dei due terzi iniziali della fase di swing.
Il movimento in avanti della gamba fornisce la forza inerziale per la flessione del ginocchio.
f. Swing iniziale
La fase di swing iniziale corrisponde al periodo di appoggio sulla sola gamba controlaterale.
Questa fase inizia con il sollevamento del piede da terra, e termina quando il piede in via di trasferimento si trova parallelo al piede in appoggio.
La gamba del trasferimento viene fatta avanzare attraverso la contrazione concentrica dei muscoli flessori dell'anca.
Il ginocchio si flette in risposta all'inerzia in avanti fornita dai flessori dell'anca.
La caviglia subisce una dorsiflessione parziale per assicurare l'aderenza con il terreno.
g. Swing intermedio (Mid swing)
La fase di mid swing inizia quando il piede in via di trasferimento è parallelo al piede in appoggio, e continua fino a quando l'arto in via di trasferimento si trova davanti e la tibia in posizione verticale.
L'avanzamento dell'arto in via di trasferimento viene realizzato dall'ulteriore flessione dell'anca.
Il ginocchio si estende con l'impulso fornito dalla flessione dell'anca, mentre la caviglia continua a dorsiflettere verso la posizione neutrale.
I dorsiflessori della caviglia si attivano negli ultimi due terzi della fase assicurando l'aderenza con il terreno, quando il ginocchio inizia a estendersi.
h. Swing terminale (terminal swing)
Questa fase inizia quando la tibia è in posizione verticale, e termina quando il piede tocca il suolo.
L'avanzamento dell'arto viene completato dall'estensione del ginocchio.
I muscoli del tendine del ginocchio rallentano il movimento in avanti della coscia nel periodo terminale della fase di swing.
L'anca mantiene la sua posizione flessa.
I dorsiflessori della caviglia mantengono la loro contrazione assicurando la dorsiflessione della caviglia verso una posizione neutrale.
C. Baricentro
Il baricentro è situato anteriormente alla seconda vertebra sacrale, in posizione mediana tra le due articolazioni dell'anca (Figura 2).
Il corpo richiede la quantità minima di energia per spostarsi lungo un percorso lineare.
Nel corso della marcia, il baricentro si scosta dalla linea retta con spostamenti sinusoidali verticali e laterali.
Il baricentro si sposta verticalmente in modo ritmico, con l'avanzamento.
Il punto più elevato viene raggiunto nella fase di midstance, mentre quello più basso nel momento del doppio appoggio degli arti.
Lo scostamento verticale medio è di 5 cm; così quello laterale medio, anch'esso di circa 5 cm.
La velocità del movimento del baricentro si riduce nella fase di midstance, raggiungendo il picco dello scostamento verticale.
La velocità del movimento del baricentro aumenta con lo scarico dell'arto in appoggio.
Il baricentro devia lateralmente con l'avanzamento.
Trasferendo il peso da una gamba all'altra, il bacino si sposta verso il lato portante.
I limiti dello scostamento laterale vengono raggiunti nella fase di midstance.
Figura 2. Illustrazione tratta da una vista sagittale del baricentro e della linea di carico del peso in posizione eretta
D. Analisi del cammino - Una metodologia clinicamente utile per valutare la funzione degli arti inferiori mediante osservazione visiva o con rilevazioni quantitative.
Analisi visiva
L'analisi visiva inizia con una valutazione generale, osservando la simmetria e la scioltezza dei movimenti delle varie parti del corpo.
Andrebbero osservati la cadenza (passi al minuto), l'ampiezza della base, la lunghezza del passo, l'oscillazione delle braccia, il movimento del tronco e il sollevamento del corpo.
A causa della velocità e della complessità del cammino, l'analisi visiva non fornisce all'osservatore sufficienti informazioni quantitative per formulare una diagnosi precisa.
Utile la videoregistrazione, a integrazione dell'osservazione clinica.
Analisi di laboratorio dell'andatura
La cinematica è l'analisi del movimento prodotto durante il ciclo del cammino (Figura 3).
La cinetica è l'analisi delle forze che generano il movimento (Figura 4).
La polielettromiografia dinamica valuta l'attività dei diversi muscoli durante il cammino (Figura 5).
3. Il passo è valutabile con dei tappetini per la rilevazione della pressione durante il cammino o con altri dispositivi di misurazione dei tempi. Tra le sue caratteristiche vi sono la velocità, la cadenza (passi al minuto), i tempi di appoggio e di trasferimento, e quelli di sostegno singolo e doppio degli arti.
4. Analisi cinematica
Per la registrazione del movimento è utile la videoregistrazione su due piani.
Per registrare i singoli movimenti articolari vengono impiegati elettrogoniometri o tensiometri.
L'analisi del movimento utilizza multipli rilevatori ottici in grado di riconoscere dei sensori posti su un determinato soggetto. I dati provenienti dai rilevatori ottici possono essere impiegati per riprodurre un modello tridimensionale del tipo di andatura di un dato paziente.
5. Analisi cinetica
Le indagini mediante piattaforme dinamometriche misurano le forze delle reazioni di appoggio e le modificazioni del centro pressorio durante la deambulazione di un soggetto.
Per stabilire l'entità e la distribuzione delle forze sotto il piede possono essere impiegate rilevazioni podobarometriche.
I momenti e le forze articolari sono calcolabili utilizzando i dati relativi al movimento e alle forze.
6. La polielettromiografia dinamica misura e registra l'attività elettrica dei vari gruppi muscolari operanti durante l'attività funzionale.
Figura 3. Dati cinematici sagittali tridimensionali dell’arto normale e di quello emiparetico di uno stesso soggetto. I dati sono stati ottenuti con il sistema di registrazione dei movimenti CODA mpx (Charnwood Dynamics, Leicestershire, Inghilterra). Ciclo del cammino normalizzato espresso come percentuale del ciclo del cammino (asse delle x); 0 = appoggio iniziale, la linea verticale indica l’inizio della fase di swing, 100 = appoggio iniziale successivo.
Figura 5. Polielettromiografia dinamica dei muscoli quadricipiti ottenuta dalla gamba emiparetica di un soggetto con un’andatura a ginocchio rigido (stiff knee gait).
