Il complesso della caviglia comprende la parte inferiore della gamba e la parte posteriore del piede e forma un legame cinetico, permettendo all’arto inferiore di interagire con il terreno, grazie alla biomeccanica della caviglia, un requisito fondamentale per deambulazione e altre attività della vita quotidiana. (VIDEO)
Nonostante il carico dia un’alta compressione e grosse forze di taglio durante il cammino, la struttura ossea e legamentosa della caviglia consente di operare con un elevato grado di stabilità, e rispetto ad altre articolazioni come l’anca o il ginocchio, risulta molto meno soggetta a processi degenerativi come l’osteoartrosi, a meno che non sia associato un trauma precedente.
Questo documento metterà in evidenza importanti strutture anatomiche ossee e tessuti molli che formano il complesso della caviglia e sarà ulteriormente evidenziato come la caviglia funzioni in modo articolato durante la deambulazione e come la patologia cambia questi movimenti.
Anatomia della caviglia
Il piede è costituito da ventisei singole ossa, che insieme alle ossa lunghe degli arti inferiori formano un totale di trentatré articolazioni. Sebbene spesso sia indicato come “caviglia“, ci sono una serie di articolazioni che facilitano il movimento del piede. Il complesso articolare della caviglia è costituito dalla talocalcaneare (sottoastragalica), tibioastragalica (talocrurale) e trasversale-tarsale (talo-calcaneo-navicolare).
La sottoastragalica
Il calcagno è l’osso più grande, forte e posteriore del piede, fornendo attacco al tendine di Achille. Si trova inferiormente all’astragalo, e forma un’articolazione triplanare e uniassiale con astragalo. L’astragalo poggia sulla porzione superiore del calcagno.
Le due faccette articolari dell’articolazione astragalo-calcaneare anteriore sulla faccia inferiore dell’astragalo sono convesse, e sulla faccia superiore del calcagno sono concave, mentre le faccette articolari dell’articolazione astragalo-calcaneare posteriore sulla faccia inferiore dell’astragalo sono concave, e sulla faccia superiore del calcagno sono convesse.
Questa geometria permette i movimenti di inversione ed eversione della caviglia, e anche se questa articolazione permette altri movimenti, la maggior parte dell’eversione ed inversione del piede parte da qui. Un certo numero di legamenti forma dei legami tra le due superfici ossee. (VIDEO)
Il collegamento chiave tra i due è il legamento astragalo-calcaneale interosseo, un legamento forte e spesso che si estende dalle faccette articolari dell’astragalo inferiore alla superficie superiore del calcagno.
Due ulteriori legamenti, il legamento talocalcaneare laterale e il legamento astragalo-calcaneale anteriore contribuiscono al collegamento di questa articolazione. Tuttavia questi ultimi sono relativamente deboli.
L’articolazione astragalo-calcaneale è supportata anche dalla parte calcaneare del legamento collaterale laterale e dal legamento tibiocalcaneare del legamento deltoideo. Inoltre, i lunghi tendini del peroneo lungo, del peroneo breve, del flessore lungo dell’alluce, del tibiale posteriore e del flessore lungo delle dita forniscono ulteriore supporto.
La tibio-astragalica
L’articolazione tibioastragalica è la giunzione tra la porzione distale di tibia e perone con l’astragalo. L’aspetto portante di questa articolazione è l’interfaccia tibio-astragalica. L’osso astragalo comprende la testa, il collo e il corpo, e non ha alcuna inserzione muscolare diretta.
La troclea dell’astragalo si inserisce nello spazio formato dalle estremità distali delle ossa lunghe di tibia e perone. I malleoli di tibia e perone svolgono il ruolo di vincolare l’astragalo, tale che questo meccanismo funzioni come una cerniera, e contribuisce essenzialmente al movimento di flessione plantare e dorsale del piede.
Tuttavia, la geometria dell’articolazione, vista la superficie della troclea a forma di cono e l’asse di rotazione obliquo, suggerisce che questo apparato non possa funzionare semplicemente come una cerniera.
L’astragalo è più ampio anteriormente, il che significa che l’articolazione sia più stabile durante il movimento di dorsiflessione. La geometria conforme dell’articolazione tibioastragalica è considerata contribuire alla stabilità dell’articolazione generale.
Fase statica
In fase statica, la geometria della sola articolazione è sufficiente a fornire una resistenza all’eversione; in fase dinamica la stabilità deriva dalle strutture dei tessuti molli.L’articolazione tibioastragalica è un diartrosi ed è coperta da una sottile capsula, fissata superiormente alla tibia e ai malleoli, ed inferiormente all’astragalo. La stabilità articolare è data attraverso tre gruppi di legamenti.
La sindesmosi tibiofibulare limita il movimento tra la tibia e il perone durante le attività della vita quotidiana, mantenendo la stabilità tra le ossa. La sindesmosi si compone di tre parti – il legamento tibiofibulare anteriore, il legamento tibiofibulare posteriore e il legamento tibiofibulare interosseo.
La porzione mediale di questa articolazione della caviglia è supportata dai legamenti collaterali mediali (o legamento deltoideo) e questi sono la chiave per resistere ai movimenti di eversione e alle sollecitazioni in valgo all’interno dell’articolazione. Il legamento deltoideo è a forma di ventaglio e comprende i legamenti tibio-astragalici anteriore e posteriore, il legamento tibionavicolare e il legamento tibiocalcaneare.
I legamenti collaterali laterali riducono l’inversione dell’articolazione, limitando le sollecitazioni in varo e riducendo la rotazione. Sono costituiti dai legamenti talofibulari anteriore e posteriore e dal legamento calcaneare.
I legamenti anteriori e posteriori resistono alle forze ad alta resistenza di flessione plantare e dorsale. Questi legamenti forniscono stabilità all’articolazione tibioastragalica laterale e sono spesso danneggiati (VIDEO) durante le lesioni in inversione come la distorsione di caviglia. Il legamento calcaneare è l’unico tessuto connettivo diretto tra l’articolazione tibioastragalica e l’articolazione sottoastragalica.
La tibiofibulare inferiore
Questa articolazione è già stata indicata nella spiegazione dell’articolazione tibioastragalica. In parte della letteratura è considerata come un aspetto centrale dell’articolazione tibioastragalica, ma può anche essere considerata come un’articolazione distinta.
Questa non è un’articolazione sinoviale, ma è presente la membrana interossea, un tessuto fibroso che collega le due porzioni distali di perone e tibia. La funzione principale di questa articolazione è stabilizzatrice, aggiungendo appunto stabilità, piuttosto che movimenti aggiuntivi del piede e della caviglia.
Come precedentemente descritto, i legamenti tibio-fibulari anteriore e posteriore e il legamento tibiofibulare interosseo mantengono il rapporto tra la tibia e il perone. Il vincolo legamentoso dell’articolazione la rende altamente suscettibile al danno, ed è spesso coinvolta nelle frattura di caviglia e nelle lesioni in eversione.
La trasversale-tarsale
L’articolazione tarsale-trasversale (interlinea di Chopart) crea dei rapporti di congiunzione tra l’astragalo e lo scafoide (dove anteriormente, la testa dell’astragalo si articola con la faccetta posteriore della scafoide), e tra il calcagno e il cuboide, formando l’articolazione calcaneo-cuboidea. L’articolazione tarsale-trasversale è considerata parte della stessa unità funzionale sottoastragalica in quanto condividono un asse comune di movimento e contribuisce anche al movimento di eversione e di inversione del piede.
I muscoli della caviglia
La maggior parte del movimento all’interno del piede e della caviglia è prodotto da dodici muscoli estrinseci, che hanno origine nella gamba e si inseriscono all’interno del piede. Questi muscoli sono raggruppati all’interno di quattro scomparti. Il compartimento anteriore si compone di quattro muscoli: il tibiale anteriore, l’estensore lungo delle dita, l’estensore lungo dell’alluce e il peroneo terzo.
Il tibiale anteriore e l’estensore lungo dell’alluce producono una flessione dorsale e una inversione del piede.
Il peroneo terzo produce una flessione dorsale e un’eversione del piede.
L’estensore lungo delle dita produce solo una flessione dorsale del piede.
Il compartimento laterale è composto da due muscoli: peroneo lungo e peroneo breve, che producono una flessione plantare e una eversione del piede. Quello posteriore è costituito da tre muscoli: gastrocnemio, soleo e plantare lungo, che contribuiscono alla flessione plantare del piede.
Il compartimento posteriore profondo è composto da tre muscoli: tibiale posteriore, flessore lungo delle dita e flessore lungo dell’alluce, che producono una flessione plantare e una inversione del piede.
La biomeccanica della caviglia
I movimenti chiave del complesso della caviglia sono:
Asse di rotazione della caviglia
Mentre molti autori considerano l’articolazione tibioastragalica come una semplice articolazione a cerniera, c’è stato qualche autore che l’ha definita come multi-assiale, a causa della rotazione interna che si verifica durante la dorsiflessione, e la rotazione esterna che si verifica in flessione plantare.
Asse di flessione plantare e dorsale
Escursione articolare
Inversione e eversione
Forze della caviglia
Studi sul carico
La caviglia ha un livello relativamente elevato di congruenza, il che significa che nonostante si possano verificare carichi elevati durante le normali attività, l’area portante della caviglia è grande (11-13 cm2), ed è stato ipotizzato che questo dovrebbe tradursi in minore stress anche a livello dell’anca o del ginocchio.
Un carico applicato staticamente di 1,5 kN (circa il doppio del peso corporeo) in uno studio su cadavere, con la caviglia in posizione neutra, ha dimostrato una pressione media di contatto di 9,9 MPa, e una zona di contatto di 483 millimetri2, significativamente inferiore alla superficie proposta precedentemente.
L’esplorazione delle pressioni sotto carico statico con la caviglia durante le fasi del ciclo del passo indicano che le pressioni di contatto sono generalmente superiori in flessione plantare rispetto alla dorsiflessione.
ABSTRACT
Questo documento fornisce un’introduzione alla biomeccanica della caviglia, introducendo l’anatomia ossea coinvolta nel movimento del piede e della caviglia. La complessità dell’anatomia della caviglia ha una notevole influenza sulle prestazioni biomeccaniche dell’articolazione, e questo articolo discute sui movimenti complessi della caviglia e sulle articolazioni in cui si verificano.
Esso permette di comprendere meglio i legamenti che sono critici per la stabilità e la funzionalità della caviglia. Questo articolo descrive i movimenti coinvolti in un normale ciclo del passo ed evidenzia come questi possano cambiare in seguito ad un intervento chirurgico, come una protesi totale o una fusione.
