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Le 3 dimensioni della scoliosi idiopatica

 

 La scoliosi è una deformità tridimensionale in cui tutte le caratteristiche biomeccaniche vengono utilizzate per la realizzazione del corsetto e per la fisioterapia. Ci concentreremo in particolare sui movimenti accoppiati che sono la base per la trasformazione digitale del corsetto di gesso correttivo e che possono essere utilizzati per la realizzazione di tutte le ortesi. Sullo sfondo si vede la prima rappresentazione in 3D della scoliosi fatta da Jean Dubousset e Henry Graf 50 anni fa. È nata la "vista Da Vinci".


 Alcune regole fondamentali della biomeccanica sono essenziali per comprendere la scoliosi nelle sue 3 dimensioni.


 Intorno ad un asse sono possibili solo due movimenti: rotazione e traslazione.


 In relazione ad un asse, un solido ha due gradi di libertà.


 Traslazione e rotazione, ad esempio lungo l'asse verticale.


 Il movimento tra due vertebre viene effettuato lungo 3 assi: 2 orizzontali; trasversale (che unisce i processi trasversali) e sagittale (nell'asse del processo spinoso) e 1 verticale (nell'asse del midollo allungato). Il movimento intervertebrale ha quindi 6 gradi di libertà in ciascuno dei 17 livelli toracici e lombari.


 Descriveremo successivamente il piano funzionale della colonna vertebrale e i 3 piani di riferimento anatomici.


 Il piano di funzione iniziale dei vertebrati è il piano frontale. Il passaggio dall'ambiente acquatico a quello terrestre e il bipedalismo modificano il piano funzionale che diventa sagittale.


 I 3 piani di riferimento anatomici sono: il piano frontale, il piano sagittale e il piano orizzontale (o piano trasversale). Sebbene il movimento avvenga nello spazio, per convenzione, la mobilità spinale è descritta in questi 3 piani di riferimento anatomici.


 Il movimento globale in un piano di riferimento anatomico è la somma delle proiezioni nel piano di riferimento dei movimenti segmentali tra due vertebre che si verificano effettivamente in 17 piani diversi.


 Il movimento nel piano frontale è la somma di tutti i movimenti intervertebrali nei piani lombare, toracico e cervicale.


 La terminologia 3D è stata definita da Ian Stokes e può essere trovata sul sito web della Scoliosis Research Society.


 La linea del corpo vertebrale descrive la forma della colonna vertebrale in un sistema di coordinate globale. Le vertebre si trovano su questa linea. Ogni vertebra definisce il proprio sistema di coordinate in base al suo orientamento.


 Il metodo Cobb di quantificazione della gravità della curva misura sia la curvatura che il grado di inclinazione delle vertebre terminali. Le perpendicolari alla linea del corpo vertebrale misurano solo la curvatura.


 Si possono utilizzare 4 scale di misura. Il livello segmentale misura la deformazione del corpo vertebrale, mentre il livello regionale misura una delle 3 regioni toracica, lombare e cervicale. Il livello della colonna vertebrale misura l'intera spina dorsale. Il livello globale integra il bacino e la testa.


 La gerarchia dei quattro sistemi di coordinate che definiscono la geometria vertebrale: a) Coordinate locali basate su una vertebra. b) Coordinate regionali basate su curvature definite dalle vertebre ai limiti di una curvatura o di una regione vertebrale. c) Coordinate globali della colonna vertebrale, definite dall'asse Z che passa per i centri delle vertebre C7 e L5 più lontano dall'intera colonna vertebrale. d) Sistema di coordinate globali, basato su tutto il corpo, con origine alla base della colonna vertebrale (S1) e dell'asse Z verticale (linea di gravità).


 Il movimento nel piano frontale si ottiene ruotando intorno all'asse sagittale e/o traslazione lungo l'asse trasversale. Se la colonna fosse diritta, avremmo un solo piano frontale, ma a causa delle deviazioni nel piano frontale e nel piano sagittale, tutti i movimenti vertebrali vengono eseguiti su piani diversi.


 Nel piano sagittale, a parte il dorso piatto, la colonna vertebrale non è diritta. Abbiamo curvature fisiologiche: lordosi lombare e cifosi toracica. La rotazione intorno agli assi sagittali (blu) avviene su più piani. Questa struttura di piani sovrapposti assicura un'eccellente stabilità nel piano di funzione sagittale. La colata regionale mira a ripristinare le curvature del piano sagittale.


 È l'orientamento delle articolazioni posteriori che determinerà la mobilità sul piano frontale. A livello toracico, le articolazioni posteriori si trovano in un piano frontale, mentre a livello lombare si trovano in un piano più sagittale.


 Il movimento nel piano frontale si ottiene per rotazione sull'asse sagittale e/o traslazione lungo l'asse trasversale a seconda dell'orientamento dei giunti posteriori. Se la colonna fosse diritta, ci sarebbe un solo piano frontale, tenendo conto delle deviazioni nel piano frontale e nel piano sagittale, tutti i movimenti intervertebrali avvengono su piani diversi.


 A livello toracico, l'orientamento frontale delle articolazioni posteriori favorisce la rotazione sull'asse sagittale, cioè la flessione.


 Il movimento di rotazione intorno all'asse sagittale si trova in uno dei 17 piani determinati dalle curvature del piano sagittale.


 Alcuni corsetti funzionano secondo questo principio di flessione indotto da un sistema a 3 punti.


 Nella regione lombare, l'orientamento sagittale delle articolazioni posteriori favorisce i movimenti sul piano sagittale. La mobilità sul piano frontale si ottiene quindi mediante traslazione lungo l'asse trasversale.


 Nella regione lombare, questo movimento traslazionale lungo l'asse trasversale sarà favorito dallo spessore del disco intervertebrale e dall'assenza di un giunto costovertebrale.


 Come prima, questo movimento si svolge in diversi piani a causa della lordosi.


 Un secondo elemento anatomico può limitare lo spostamento lombare. Questa è l'Anomalia Strutturale Asimmetrica della Base Iliolumbare che è stata descritta da du Peloux 45 anni fa. È caratterizzato da un'inclinazione di L4 con accorciamento del legamento ilio-trasverso convesso. L'unico modo per allungare questo legamento è quello di spingere i corpi vertebrali di L3 e L4 verso la linea mediana, cioè di tagliare la cresta iliaca.


 A destra è ben visibile la tosatura dell'altopiano iliaco convesso. L'espansione nella concavità è inutile; al contrario, si deve creare una parete concava per spingere le forze di traslazione frontale verso l'alto (effetto push up). In caso di doppia curvatura, la parete concava facilita la flessione correttiva della convessità toracica.


 Nel piano sagittale i movimenti fondamentali vengono eseguiti anche negli assi orizzontali con inversione delle rotazioni e traslazioni rispetto al piano frontale. Il movimento nel piano sagittale è la combinazione di rotazione intorno all'asse orizzontale trasversale e di traslazione lungo l'asse orizzontale sagittale.


 Il movimento nel piano sagittale è la somma di tutti i movimenti intervertebrali nei piani lombare, toracico e cervicale.


 Il movimento traslazionale lungo l'asse sagittale si situa su tanti piani quanti sono i piani delle vertebre incluse nella curvatura scoliotica, soprattutto a livello toracico, dato l'orientamento delle articolazioni posteriori.


 Lo stesso vale per il movimento di rotazione intorno all'asse trasversale, che sarà localizzato in tanti piani quanti sono i piani delle vertebre incluse nella curvatura scoliotica essenzialmente a livello lombare, tenendo conto dell'orientamento delle articolazioni posteriori.


 Nella scoliosi, la molteplicità dei piani di mobilità segmentaria del piano sagittale significa che nella geometria del piano l'azione meccanica dei corsetti è spesso limitata alla vertebra scoliotica apicale.


 È lo stesso a livello toracico, la molteplicità dei piani costituisce una sorta di libro aperto, il che spiega la difficoltà di cifrare un dorso piatto.


 Sul piano sagittale, la mobilità è facilitata nella regione lombare, ma è più limitata nella regione toracica, soprattutto perché lo spessore dei dischi intervertebrali è minore.


 La correzione nel piano sagittale è tuttavia fondamentale per raggiungere l'equilibrio isostatico, poiché è in questa posizione ideale di contatto che si ottiene la migliore mobilità nel piano frontale.


 L'equilibrio isostatico sagittale è specifico per ogni paziente ed è determinato dall'incidenza pancreatica-pelvica che è un fattore costituzionale. L'incidenza lombare-pelvica è accoppiata con la versione pelvica e l'inclinazione della base sacrale. È la somma di questi. Se conosciamo l'incidenza lombo-pelvica, il sagittalometro ci fornisce la versione pelvica e la base sacrale per un equilibrio isostatico ideale. Qualsiasi movimento del bacino modifica le curvature vertebrali. La versione pelvica è a sua volta accoppiata alla lordosi lombare. La retroversione pelvica diminuisce la lordosi lombare e aumenta lo stress sul disco intervertebrale. L'antiversione pelvica aumenta la lordosi e lo stress sull'arcata posteriore. Come nella versione pelvica, la lordosi ideale è determinata dal sagittalometro. Grazie all'orientamento delle articolazioni posteriori, la mobilità sul piano sagittale lombare è eccellente ed è facile regolare con precisione la lordosi lombare. La mobilità lombare è al massimo dell'equilibrio isostatico, che favorisce lo spostamento sul piano frontale. D'altra parte, la flessione è meno efficace nella regione lombare. A livello toracico, la stabilità e la solidità sono favorite, ma sono possibili movimenti di bassa ampiezza in tutte e 3 le direzioni. Questi movimenti saranno favoriti anche quando il piano sagittale è in equilibrio isostatico. A causa dell'orientamento delle articolazioni posteriori, il movimento principale è la rotazione intorno all'asse sagittale blu, cioè un movimento di flessione. In fisioterapia si preferisce la derotazione per la concavità in direzione della cifosi toracica con un migliore equilibrio isostatico rispetto alla derotazione per la convessità che favorisce la schiena piatta e limita la mobilità frontale.


 La torsione è il risultato della somma delle rotazioni lungo l'asse verticale. È favorita dalla gravità.


 Il movimento sul piano orizzontale è la somma di tutti i movimenti intervertebrali nelle regioni lombare, toraciche e cervicali.


 La compressione assiale facilita la deformazione della colonna vertebrale causando un effetto di deformazione.


 Il movimento lungo l'asse verticale è caratteristico della colonna vertebrale del busto.


 La scoliosi è un'elica circolare con un cerchio generatore orizzontale. Si parla di torsione quando si considera un'intera curvatura o regione vertebrale, si parla di rotazione a livello segmentale di solito al massimo e misurata alle vertebre apicali.


 La rotazione lungo l'asse verticale avviene su 17 piani orizzontali sovrapposti. Se l'asse verticale fosse rettilineo, la sovrapposizione di questi piani evocherebbe un millefoglie (un sottile foglio di carta).


 In realtà, nella scoliosi, l'asse verticale non è rettilineo ed è impossibile ottenere una detorsione nella geometria piana.


 La torsione è la somma delle rotazioni segmentali che sono tutte su un piano diverso.

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 Ad eccezione del corsetto Milwaukee, tutti i corsetti attuali sono basati su un sistema a 3 punti singolo o multiplo. Nell'ARTbrace non c'è nessun supporto o controsostegno, nessuna pressione e nessuna espansione. L'intero volume del torace e dell'addome sarà modificato secondo le regole molto precise della colata regionale.


 La derotazione globale o detorsione è la somma della traslazione lungo l'asse verticale (effetto push up) e della rotazione intorno all'asse verticale indotta dall'asimmetria.


 Per ogni vertebra, tutti e 3 i piani si muovono e non viene registrata alcuna curvatura scoliotica nello stesso piano. I 3 aerei variano indipendentemente. In contrasto con l'azione segmentale del sistema a 3 punti, che agisce solo su una vertebra, l'ARTbrace produce una colonna del tronco in direzione opposta alla colonna scoliotica su una colonna vertebrale generalmente allungata. È possibile sovrapporre il corsetto alle colonne del busto del tempio di Gerusalemme.


 Il vantaggio dell'elicoide del cerchio generatore orizzontale è che è possibile modificare e risuperare diverse regioni vertebrali senza perdere il movimento elicoidale.


 La torsione avverrà tra due punti fissi ad entrambe le estremità della curvatura.


 Nella geometria solida, ci sono due tipi di srotolamento, lo srotolamento geometrico e lo srotolamento meccanico.


 Il primo meccanismo di srotolamento è lo srotolamento geometrico, cioè un allungamento traslazionale lungo l'asse verticale in direzione opposta alla compressione.


 Lo spazio massimo nel disco intervertebrale aumenta la mobilità e favorisce la derotazione segmentale. A livello toracico, la derotazione viene eseguita preferibilmente attraverso la concavità per favorire l'equilibrio isostatico.


 'allungamento assiale è sempre stato un elemento importante del trattamento ortopedico conservativo della scoliosi. Il punto fisso è quasi sempre il bacino. Nel vecchio corsetto di Lione, l'allungamento assiale è ottenuto mediante supporti subassiali regolabili lungo il montante posteriore. Nel Boston e nel Chêneau, è la parte inferiore della colonna vertebrale che favorisce l'estensione (effetto nucleo ciliegia) Nell'ARTbrace, è l'applicazione precisa a livello sub-assiale e la regolazione della cinghia a cremagliera a livello toracolombare che provoca una sorta di estrusione (effetto tubo di maionese).


 L'applicazione sotto-ascellare è la stessa che portare in grembo un bambino. L'elevata rigidità della sola poliammide assicura questa presa senza la necessità di utilizzare la chiusura anteriore in velcro, che è presente solo per stabilizzare il corsetto.


 Questo grafico di Panjabi e White mostra l'efficacia delle azioni meccaniche lungo l'asse verticale oltre i 40°.


 Il secondo meccanismo è la detorsione meccanica che viene effettuata attraverso l'intera superficie esterna del torace. Il corsetto correggerà la deformazione toracica e l'asimmetria della piega della vita, ma soprattutto sposterà i volumi. Le facce del solido ottenuto nei piani di taglio sono chiamate le basi del tronco, e la distanza tra i due piani di taglio è l'altezza del tronco. Le facce laterali di questo solido non sono necessariamente piatte, ma sono paraboloidi iperbolici.


 Le due emi-valvole dell'ARTbrace sono infatti paraboloidi iperbolici che aggiungono "effetto Pringle" e una detorsione meccanica ottenuta dalla detorsione degli scanner 2 e 3.


 Sul piano frontale, l'unica mobilità è nelle espansioni. Nel piano sagittale non c'è mobilità. D'altra parte, la cesoiatura e la derotazione sono possibili a seconda della deformazione della barra posteriore in metallo e dell'assemblaggio della cerniera e delle emi-valvole in poliammide.


 Clinicamente e secondo lo stesso principio, i muscoli e le fasce formano catene a spirale che si incrociano in avanti nella regione toracolombare e all'indietro nella regione lombosacrale.


 L'Homo-sapiens è in grado di mobilitare queste catene durante l'attività sportiva grazie alla tridimensionalità della mobilità vertebrale.


 Tra i due punti fissi corrispondenti ai limiti della scoliosi, si cerca una coppia di detorsione.


 Il tipo di contatto è un importante elemento di conformità. Può essere paragonato a quello ottenuto per il sollevamento di balle di fieno senza strappare il sottile film plastico che le ricopre. Non esiste più la zona di iperpressione creata dal sistema multiplo a 3 punti, ma una detorsione globale tra le due chiavi ascellari e pelviche che distribuisce la tensione su tutta la superficie.


 Nell'ARTbrace non ci sono più sfere interne. Il tronco è guidato e dovrebbe muoversi come su una pista da bob curvata in direzione opposta alla scoliosi.


 La modifica del volume esterno del torace viene effettuata mediante un movimento di inversione della scoliosi in un piano frontale e la ricostituzione di un piano fisiologico sagittale in equilibrio isostatico che provocherà automaticamente una DETORSIONE.


 Questa detorsione è la conseguenza di movimenti accoppiati sul piano sagittale e frontale, come spiegato dal Punjabi nel 1978.


 Questa detorsione sarà massima in equilibrio isostatico sagittale.


 La valutazione radiologica della scoliosi è sempre stata difficile. Oltre alle difficoltà di lettura tra la regione lombare e quella toracica, l'irradiazione ripetuta spesso limitava la valutazione al solo piano frontale. Grazie a Georges Charpak, l'irradiazione è stata ridotta da 9 a 25 volte. I progressi nella digitalizzazione permettono una ricostruzione 3D affidabile che abbiamo utilizzato per valutare la correzione dell'ortesi sul piano orizzontale. Infatti, possiamo visualizzare la rotazione a livello dei 17 segmenti vertebrali. La scala 1:1 permette una notevole precisione. La ricostruzione manuale richiede 20 minuti, ma è possibile misurare gli angoli massimi di curvatura effettivi, cosa che non è possibile con la proiezione frontale. Con la tecnologia EOS, da un esame di base in 2D, abbiamo accesso al 3D.


 Le leggi del movimento accoppiate alla colonna vertebrale sono state descritte anche nel contesto delle manipolazioni vertebrali. A parità di inflessione frontale, il senso di rotazione può variare a seconda del piano sagittale. Per derottare una scoliosi, il piano sagittale deve essere posizionato in equilibrio isostatico. Con il dorso piatto, la rotazione scoliotica può essere accentuata.


 L'illustrazione di questo principio è ottenuta sperimentalmente creando una scoliosi strutturale mediante una singola flessione sul piano frontale.


 In alcuni piegamenti correttivi eseguiti in posizione supina, la rotazione lombare può essere accentuata.


 Lo stesso vale qui a livello toracico.


 Secondo il secondo principio della manipolazione vertebrale, quando la colonna vertebrale è curvata in flessione o estensione nel piano sagittale, cioè in equilibrio isocinetico, l'inflessione unilaterale è accompagnata da una rotazione nella stessa direzione, correggendo la rotazione scoliotica.


 La derrotazione della scoliosi è automatica durante la correzione frontale quando le vertebre sono in equilibrio isocinetico definito dalla restituzione delle curvature fisiologiche sul piano sagittale.


 Il corsetto lombare GTB è sempre realizzato in lordosi e la derotazione è chiaramente visibile in questo esempio.


 a conferma è data dallo studio dei 3 calchi successivi realizzati per ARTbrace. Nel getto n°1 realizzato in estensione, le due cinghie rimangono in equilibrio.


 Durante la scansione n. 2 a livello lombare, si nota una prima torsione tra la cintura pelvica e quella scapolare.


 Questo srotolamento tra le due cinture diventa più pronunciato nella scansione 3 nell'area toracica.


 Ecco il risultato radiologico del caso 90, con una scoliosi toracica iniziale di 39° e una gibbosità di 17° ATR. Eccellente correzione del corsetto con una riduzione totale della curvatura. Anche il piano sagittale è migliorato.


 In EOS 3D, la detorsione determina un'approssimazione delle vertebre sulla linea mediana.


 Ecco l'immagine clinica di questo bambino in un corsetto.


 A Risser 5, dopo 2 anni di trattamento con corsetto, l'angolazione rimane stabile a 13°.


 Aspetto clinico alla fine del trattamento dopo 6 mesi di trattamento con corsetto notturno. L'angolo di rotazione del bunnel è inferiore a 10°.


 L'esempio più spettacolare è stato notato in questo bambino di 11 anni che vive in Brasile e che ha una rotazione toracica significativa. La correzione del corsetto è soddisfacente.


 Ma la correzione più spettacolare del 141% è nel piano orizzontale con inversione delle rotazioni dei segmenti e detorsione globale. Come sempre, le vertebre si raggruppano lungo la linea di gravità.


 In conclusione, il metodo di Lione è direttamente derivato dalla biomeccanica 3D della scoliosi e mostra l'interesse della geometria globale dei solidi con correzione 3D regionale mediante movimenti accoppiati. La fisioterapia e il corsetto ARTbrace seguono esattamente gli stessi principi.

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