Formazione della colonna vertebrale e postura verticale del corpo umano nell'ontogenesi

La colonna vertebrale umana attraversa progressivamente le fasi di sviluppo membranoso, cartilagineo e osseo. I suoi elementi compaiono nelle prime fasi dello sviluppo embrionale. Inizialmente, i rudimenti dei corpi vertebrali sono situati distanti l'uno dall'altro, separati da strati di mesenchima embrionale. Successivamente, iniziano a svilupparsi gli archi vertebrali, si formano i processi trasversi e articolari, quindi le vertebre si differenziano quasi completamente e i processi spinosi sono ancora assenti.

Nell'embrione, la corda è ridotta e si conserva solo sotto forma di nucleo gelatinoso dei dischi intervertebrali. Una caratteristica della colonna vertebrale nelle prime fasi dello sviluppo intrauterino è la somiglianza dei corpi vertebrali nella loro forma. Alla fine del secondo mese di sviluppo intrauterino, le dimensioni delle vertebre cervicali aumentano bruscamente. Un aumento dei corpi delle vertebre lombari e sacrali non si osserva nemmeno nei neonati a causa dell'assenza di effetti gravitazionali intrauterini.

Il legamento longitudinale si deposita negli embrioni sulla superficie dorsale dei corpi vertebrali. Il disco intervertebrale negli embrioni è formato dal mesenchima. I centri di ossificazione nella colonna vertebrale embrionale compaiono inizialmente nelle vertebre toraciche inferiori e lombari superiori, per poi essere rintracciati in altre sezioni.

Dopo la nascita, il bambino inizia immediatamente a confrontarsi con numerose influenze esterne. E lo stimolo più importante che ne formerà la postura è la gravità. Dal momento della nascita fino alla formazione della postura insita in un adulto, ogni bambino, secondo A. Potapchuk e M. Didur (2001), attraversa i seguenti livelli di formazione del movimento:

• livello A - il bambino, sdraiato a pancia in giù, solleva la testa. Allo stesso tempo, grazie ai riflessi cervico-tonici, si forma un livello che garantisce l'equilibrio del corpo e la soglia di base della tensione muscolare;
• Livello B - formazione delle connessioni muscolo-articolari che predeterminano lo sviluppo dell'automatismo dei motocicli. Questo periodo corrisponde alla fase di apprendimento del gattonare e del sedersi; inizia a formarsi il meccanismo di inclusione unilaterale e poi multilaterale dei muscoli degli arti, che successivamente assicura la formazione di uno stereotipo ottimale di camminata e stazione eretta;
• livello C - si forma entro la fine del primo anno di vita e consente al bambino di orientarsi rapidamente nello spazio utilizzando l'arsenale di capacità motorie esistente;
• Livello D - si crea una postura verticale del corpo, in cui l'equilibrio muscolare in posizione eretta è garantito con il minimo sforzo muscolare. Con il variare dei livelli di formazione del movimento, cambia anche la forma della colonna vertebrale. È noto che la colonna vertebrale di un neonato, ad eccezione di una piccola curvatura sacrale, non presenta quasi nessuna curvatura fisiologica. L'altezza della testa durante questo periodo è approssimativamente uguale alla lunghezza del corpo. Il baricentro della testa nei neonati si trova direttamente davanti alla sincondrosi tra lo sfenoide e l'osso occipitale e a una distanza relativamente grande davanti all'articolazione tra il cranio e l'atlante. I muscoli cervicali posteriori sono ancora poco sviluppati. Pertanto, la testa, pesante e grande (rispetto al resto del corpo), pende in avanti e il neonato non riesce a sollevarla. I tentativi di sollevare la testa portano dopo 6-7 settimane alla formazione della lordosi cervicale, che si stabilizza nei mesi successivi a seguito degli sforzi volti a mantenere il corpo in equilibrio in posizione seduta. La lordosi cervicale è formata da tutte le vertebre cervicali e dalle due vertebre toraciche superiori e il suo apice si trova a livello della quinta o sesta vertebra cervicale.

A 6 mesi, quando il bambino inizia a stare seduto, si forma una curvatura nella regione toracica con convessità verso la schiena (cifosi). Durante il primo anno, quando il bambino inizia a stare in piedi e a camminare, si forma una curvatura nella regione lombare, rivolta in avanti (lordosi).

La lordosi lombare comprende le XI-XII vertebre toraciche e tutte le vertebre lombari, e il suo apice corrisponde alla terza-quarta vertebra lombare. La formazione della lordosi lombare modifica la posizione del bacino e favorisce lo spostamento del baricentro generale (GG) del corpo umano posteriormente all'asse dell'articolazione dell'anca, impedendo così al corpo di cadere in posizione eretta. La conformazione della colonna vertebrale in un bambino di 2-3 anni è caratterizzata da una lordosi lombare insufficientemente accentuata, che raggiunge il suo massimo sviluppo nell'adulto.

La curva sacro-coccigea compare già negli embrioni. Tuttavia, inizia a svilupparsi solo con i primi tentativi di deambulazione eretta e con la comparsa della lordosi lombare. La formazione di questa curva è influenzata dalla forza di gravità, trasmessa alla base del sacro attraverso la sezione libera della colonna vertebrale e che tende a incuneare il sacro tra le ossa iliache, e dalla trazione dei legamenti situati tra il sacro e l'ischio. Questi legamenti fissano la parte inferiore del sacro al tubercolo e alla spina dell'ischio. L'interazione di queste due forze è il fattore principale che determina lo sviluppo della curva sacro-coccigea.

Con la formazione delle curve fisiologiche della colonna vertebrale, cambia anche la forma dei dischi intervertebrali. Se i dischi di un neonato hanno la stessa altezza sia anteriormente che posteriormente, con la formazione delle curve la loro forma cambia e le cartilagini nella sezione sagittale assumono una forma a cuneo. Nella zona della lordosi, l'altezza maggiore di questo cuneo è rivolta in avanti, mentre quella minore è rivolta all'indietro. Nella zona della cifosi toracica, al contrario, l'altezza maggiore è posteriormente e quella minore anteriormente. Nelle sezioni sacrale e coccigea, la colonna vertebrale presenta una curvatura rivolta all'indietro. I dischi intervertebrali della sezione sacrale hanno un'importanza temporanea e vengono sostituiti da tessuto osseo all'età di 17-25 anni, rendendo impossibile la mobilità delle vertebre sacrali l'una rispetto all'altra.

La crescita della colonna vertebrale è particolarmente intensa nei primi due anni di vita. La sua lunghezza raggiunge il 30-34% della lunghezza finale. Le diverse sezioni della colonna vertebrale crescono in modo irregolare. La sezione lombare cresce più intensamente, seguita da quella sacrale, cervicale, toracica e coccigea. Da 1,5 a 3 anni, la crescita delle vertebre cervicali e toraciche superiori rallenta relativamente. Un'ulteriore crescita della colonna vertebrale si osserva a 7-9 anni. A 10 anni, le vertebre lombari e toraciche inferiori crescono rapidamente. Un aumento del tasso di crescita della colonna vertebrale si osserva anche durante la pubertà.

Fino a 2 anni la lunghezza complessiva delle porzioni ossee e cartilaginee della colonna vertebrale aumenta con pari intensità; in seguito la crescita della porzione cartilaginea rallenta relativamente.

I corpi vertebrali di un neonato sono relativamente più larghi e più corti di quelli di un adulto. Nei bambini di età compresa tra 3 e 15 anni, le dimensioni delle singole vertebre, sia in altezza che in larghezza, aumentano dall'alto verso il basso, dalla parte toracica superiore a quella lombare inferiore. Queste differenze (almeno quelle relative alla crescita in larghezza) dipendono dall'aumento del carico gravante sulle vertebre sottostanti. All'età di 6 anni, si trovano punti di ossificazione indipendenti nella parte superiore e inferiore delle vertebre, così come alle estremità dei processi spinosi e trasversi.

La crescita complessiva delle vertebre, in media, dai 3 ai 6 anni procede con la stessa intensità in altezza e larghezza. A 5-7 anni, l'aumento in larghezza delle vertebre è leggermente inferiore all'aumento in altezza e, nelle età successive, l'aumento delle vertebre aumenta in tutte le direzioni.

Il processo di ossificazione della colonna vertebrale avviene per fasi. Nel 1°-2° anno, entrambe le metà degli archi si fondono, nel 3° anno, gli archi si fondono con i corpi vertebrali. A 6-9 anni, si formano centri di ossificazione indipendenti sulle superfici superiore e inferiore dei corpi vertebrali, così come sulle estremità dei processi spinosi e trasversi. Entro i 14 anni, le parti intermedie dei corpi vertebrali si ossificano. L'ossificazione completa delle singole vertebre termina entro i 21-23 anni.

Man mano che si formano le curve della colonna vertebrale, aumentano le dimensioni delle cavità toracica e pelvica, il che a sua volta aiuta a mantenere una postura eretta e a migliorare le proprietà elastiche della colonna vertebrale quando si cammina e si salta.

Secondo molti autori, la formazione della colonna vertebrale umana e la sua postura verticale sono influenzate dall'altezza del baricentro generale del corpo.

Le caratteristiche legate all'età relative alla posizione del baricentro comune sono causate da variazioni irregolari nelle dimensioni dei biolink e dai cambiamenti nel rapporto tra le masse di questi link corporei durante il periodo di crescita. Sono inoltre associate a caratteristiche peculiari acquisite in ogni fase dell'età, a partire dal momento in cui il bambino assume la posizione eretta fino alla vecchiaia, quando, a causa dell'involuzione senile, i cambiamenti biomeccanici si verificano contemporaneamente a quelli morfologici.

Secondo G. Kozyrev (1947), il baricentro generale dei neonati si trova a livello delle vertebre toraciche V-VI (determinato nella posizione di massimo raddrizzamento possibile degli arti inferiori mediante bendaggio). Questa posizione craniale del baricentro generale è spiegata dalle proporzioni caratteristiche del corpo dei neonati.

Man mano che il bambino cresce, il baricentro complessivo si abbassa gradualmente. Pertanto, in un bambino di 6 mesi, si trova a livello della decima vertebra toracica. A 9 mesi di età, quando la maggior parte dei bambini riesce a stare in piedi autonomamente, il baricentro complessivo si abbassa a livello dell'undicesima-dodicesima vertebra toracica.

In termini biomeccanici, il processo più interessante è la transizione alla posizione verticale del corpo. La prima stazione eretta è caratterizzata da un'eccessiva tensione di tutti i muscoli, non solo quelli che mantengono direttamente il corpo in posizione verticale, ma anche quelli che non svolgono un ruolo nell'atto della stazione eretta o hanno solo un effetto indiretto. Ciò indica un'insufficiente differenziazione dei muscoli e l'assenza della necessaria regolazione del tono. Inoltre, l'instabilità è causata anche dalla posizione elevata del baricentro e dalla ridotta superficie di appoggio, che rendono difficile il mantenimento dell'equilibrio.

Un bambino di 9 mesi presenta una postura peculiare sul piano sagittale. È caratterizzata dal fatto che gli arti inferiori del bambino sono in posizione semi-piegata (l'angolo di flessione dell'articolazione del ginocchio in un bambino di 9 mesi raggiunge i 162°, in un bambino di un anno i 165°) e il corpo è leggermente inclinato in avanti rispetto all'asse verticale (7-10°). La posizione semi-piegata degli arti inferiori non è dovuta all'inclinazione del bacino o alla limitazione dell'estensione delle articolazioni dell'anca, ma al fatto che il bambino si adatta a mantenere il corpo in un equilibrio tale da escludere la possibilità di una sua violazione inaspettata e garantire la sicurezza in caso di caduta. L'insorgenza di una postura peculiare a questa età è causata principalmente dalla mancanza di una capacità fissa di stare in piedi. Con l'acquisizione di tale capacità, l'incertezza nella stabilità statica del corpo scompare gradualmente.

All'età di due anni, il bambino assume una posizione eretta più sicura e sposta il baricentro all'interno dell'area di appoggio con maggiore libertà. L'altezza del baricentro generale del corpo si trova all'altezza della prima vertebra lombare. La semiflessione degli arti inferiori scompare gradualmente (l'angolo di flessione delle articolazioni del ginocchio raggiunge i 170°).

La postura di un bambino di tre anni in posizione eretta è caratterizzata da una posizione verticale del corpo e da una leggera flessione degli arti inferiori (l'angolo di flessione nell'articolazione del ginocchio è di 175°). Nella zona della colonna vertebrale, sono chiaramente visibili la cifosi toracica e la lordosi lombare emergente. Il piano orizzontale del baricentro generale del corpo si trova a livello della seconda vertebra lombare. Gli assi longitudinali dei piedi formano un angolo di circa 25-30°, come negli adulti.

Nella postura dei bambini di cinque anni, non si osservano più segni di semiflessione degli arti inferiori (l'angolo nell'articolazione del ginocchio è di 180°). Il piano orizzontale del baricentro generale si trova a livello della terza vertebra lombare. Negli anni successivi, i cambiamenti nella localizzazione del baricentro corporeo consistono principalmente nella sua graduale diminuzione e in una regolazione più stabile sul piano sagittale.

Con l'invecchiamento del corpo si verificano cambiamenti anatomici, fisiologici e biomeccanici nel sistema muscolo-scheletrico.

G. Kozyrev (1947) ha identificato tre tipi principali di postura con le caratteristiche morfologiche e biomeccaniche più caratteristiche.

Il primo tipo di postura senile è caratterizzato da un brusco spostamento in avanti del baricentro, tanto che il piano sagittale si trova davanti ai centri delle tre articolazioni principali degli arti inferiori. L'appoggio è prevalentemente sulla parte anteriore dei piedi, la testa è inclinata in avanti, la lordosi cervicale è appiattita. Nella parte inferiore dei tratti cervicale e toracico si nota una netta cifosi. Gli arti inferiori non sono completamente estesi all'altezza dell'articolazione del ginocchio (l'angolo di flessione varia da 172 a 177°).

Il secondo tipo di postura senile è caratterizzato da uno spostamento posteriore del baricentro. Il suo piano sagittale passa dietro il centro dell'articolazione dell'anca e la chiude passivamente, sfruttando la tensione del legamento ileo-femorale. Il busto è inclinato all'indietro, l'addome abbassato è spinto in avanti. La colonna vertebrale ha la forma di una "schiena curva".

Il terzo tipo di postura è caratterizzato da un cedimento generale del corpo senza alcuna inclinazione in avanti o indietro del tronco. Sembra che la gravità abbia compresso il corpo lungo l'asse verticale; di conseguenza, il collo sembra accorciarsi a causa di un aumento della curva cervicale, il tronco si accorcia a causa di un aumento della cifosi toracica e gli arti inferiori a causa della flessione delle tre articolazioni principali. Il piano sagittale del baricentro generale passa posteriormente dal centro dell'articolazione dell'anca, chiudendola passivamente da dietro o attraverso il centro dell'articolazione del ginocchio. Di conseguenza, le ultime due articolazioni possono essere chiuse solo attivamente.

Quando si esamina una persona anziana o senile, la prima cosa che attira l'attenzione è la sua postura, spesso caratterizzata da una pronunciata lordosi cervicale e lombare e da una cifosi toracica.

Negli anziani e negli anziani senili, la cifosi della colonna vertebrale aumenta, si forma gradualmente una schiena curva e aumenta anche la lordosi cervicale e lombare. Anche con un carico statico normale, si verifica un certo aumento della cifosi toracica nel corso della vita. Con carichi statici prolungati (sovraccarichi) sul lato della concavità, si verifica un'alterazione dei dischi intervertebrali e si sviluppa una curvatura fissa (ipercifosi senile) con tutte le conseguenze. Podrushnyak e Ostapchuk (1972) hanno identificato cinque tipi di postura intrinseci all'età avanzata, basati sull'analisi delle radiografie delle curve fisiologiche della colonna vertebrale:

1. invariato, angolo di curvatura toracica superiore a 159°;
2. curva, angolo della colonna toracica 159-151°;
3. cifosi, l'angolo di curvatura della regione toracica è inferiore a 151°, lombare - 155-164°;
4. cifotico-lordotico, l'angolo di curvatura della regione toracica è inferiore al 151% di quello della regione lombare, ovvero inferiore a 155°;
5. cifotico-appiattito, l'angolo di curvatura della regione toracica è inferiore a 15°, lombare - superiore a 164°.

Gli autori hanno scoperto che con l'invecchiamento i cambiamenti più evidenti nelle curvature si verificano nel piano sagittale della colonna toracica, in modo piuttosto evidente nella colonna cervicale e in misura minore nella colonna lombare.

Fino ai 60 anni, scoliosi, cifosi toracica, lordosi cervicale e lombare sono più frequenti nelle donne. Con l'avanzare dell'età, il numero di persone con postura eretta invariata diminuisce drasticamente, mentre aumenta il numero di persone con cifosi.

Tra i vari cambiamenti nella struttura e nella funzione della colonna vertebrale che si sviluppano durante il processo di invecchiamento, gli spostamenti o torsioni vertebrali occupano un posto speciale, poiché la loro frequenza di rilevamento e gravità aumentano con l'invecchiamento.

Secondo Ostapchuk (1974), le curvature torsionali della colonna toracica e lombare si riscontrano in oltre la metà delle persone praticamente sane di entrambi i sessi e vengono rilevate più frequentemente con l'età. Nella maggior parte delle persone, la torsione della colonna è associata a una curvatura sul piano frontale e la sua direzione è strettamente correlata alla forma della scoliosi.

La torsione che si sviluppa con l'invecchiamento è strettamente correlata alla disfunzione del muscolo lunghissimo. È aggravata dalla combinazione di torsione e curvatura laterale della colonna vertebrale. La torsione e la disfunzione del muscolo lunghissimo si sviluppano sullo sfondo di processi distrofici-distruttivi della colonna vertebrale, aumentando l'impatto negativo sulla statica e sulla dinamica di una persona con l'invecchiamento.

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