Colonna vertebrale: forze di taglio e resistenza al carico

La colonna vertebrale è una delle strutture più importanti del nostro organismo: il suo movimento è essenziale per svolgere tutte le attività della vita quotidiana, dal lavoro al tempo libero. Si tratta di una struttura perfetta in grado di distribuire in maniera ottimale il carico, che sia del nostro stesso corpo o di un elemento esterno, attraverso tutta la sua lunghezza.

Nonostante ciò, la letteratura scientifica da tempo ha dimostrato un’associazione tra lombalgia, danni discali e movimentazione manuale dei carichi. Lo stesso metodo NIOSH, utilizzato per calcolare il rischio da movimentazione manuale carichi, ne pone l’evidenza.

Come mai?

Per rispondere a questa domanda è necessario capire come lavora a livello biomeccanico la nostra colonna vertebrale. Con 7 vertebre cervicali, 12 toraciche e 5 lombari la nostra colonna è formata da ben 33 vertebre incastrate perfettamente una sopra l’altra. Sul piano laterale, l’insieme di queste ultime forma 4 curve principali che si alternano in: lordosi cervicale, cifosi dorsale, lordosi lombare, alle quali si aggiunge il tratto sacrococcigeo. Questa curiosa geometria permette non solo di scaricare il peso, ma di donare flessibilità nei piani di movimento mantenendo sempre una buona stabilità articolare. 

Oltre a muscoli e legamenti, a unire tra di loro le vertebre è il disco intervertebrale, chiamato comunemente anche “cuscinetto”.  Grazie alla sua conformazione strutturale risulta un ottimo ammortizzatore, capace di distribuire il carico e impedire la compressione degli stessi corpi vertebrali.

Nello specifico, i dischi intervertebrali sono sottoposti a diversi tipi di forze che agiscono su di loro durante tutte le nostre attività quotidiane, ovvero forze di compressione, trazione, torsione e taglio. 

Tra queste, quelle che risultano più “impegnative” da gestire per i nostri dischi sono proprio le forze di torsione e di taglio. 

La forza di torsione non è altro che la forza rotazionale che agisce sui dischi quando le vertebre ruotano l’una sull’altra. La forza di taglio, invece, agisce in direzione perpendicolare causando un movimento quasi di scorrimento tra una vertebra e l’altra. Queste forze, in molti casi, si trovano ad operare contemporaneamente sullo stesso disco.

La combinazione di queste forze, nel lungo periodo, può portare a un grande carico da parte del disco con il rischio di microlesioni o degenerazioni del tempo.

In particolare, questa condizione è maggiormente presente a livello delle vertebre lombari. Come abbiamo visto in precedenza, la mobilità e flessibilità della nostra colonna è garantita proprio dai gradi di libertà di movimento delle nostre vertebre in flessione, estensione, inclinazione laterale e rotazione. Dato che i corpi vertebrali non sono tutti uguali, anche i gradi di movimento saranno diversi.

Successivamente si incontrano 12 vertebre toraciche le quali si contraddistinguono dalla dimensione sicuramente maggiore, un corpo vertebrale più alto e spesso ma soprattutto dalla presenza di faccette a livello posteriore dove si articolano le coste. Come si può immaginare, la mobilità risulterà decisamente più ridotta a causa della gabbia toracica.

Le ultime 5 vertebre fanno parte del tratto lombare. Queste ultime sono più grandi e voluminose rispetto alle altre proprio perché devono sopportare  la maggior parte del carico della colonna garantendo stabilità. Dal corpo vertebrale si formano quattro faccette, due superiori e due inferiori, che si incastrano tra loro. Questa conformazione permette al rachide lombare movimenti di flessione e inclinazione, limitando in modo evidente però la rotazione.

Panjabi, M. M., & White,  in questo studio dimostrano proprio i diversi gradi di mobilità delle vertebre per ogni tratto della colonna. 

Possiamo notare chiaramente che le vertebre cervicali, avendo una dimensione minore rispetto alle altre, il loro grado di rotazione è molto elevato: riescono ad arrivare fino ai 40 gradi di rotazione (pensiamo a come siamo in grado di ruotare bene la nostra testa). Più scendiamo, più la dimensione aumenta fino ad arrivare alle nostre vertebre lombari che si rivelano essere più grandi e tozze rispetto alle altre. Il loro punto di forza è proprio quello di dare stabilità e  supportare la maggior parte del peso corporeo. Dall’altra parte però, il loro grado di rotazione è estremamente ridotto: non riescono ad andare oltre i 5 gradi di rotazione ciascuna.

Se trasliamo questi meccanismi in campo lavorativo, le attività di movimentazione manuale dei carichi possono richiedere al lavoratore nel sollevare un peso di inclinarsi in avanti, ruotare, mantenere posture incongrue nel tempo. Tutte queste azioni possono creare grande stress a livello delle vertebre lombari con un aumento del 400% della pressione idrostatica all’interno del disco. Soprattutto quando si parla di movimenti asimmetrici, è stato visto che più l’asimmetria aumenta, tanto più aumenta la compressione e le forze di taglio discali.

Cos’è la forza di taglio e come agisce?

La forza di taglio è la forza che agisce parallelamente alla superficie di un oggetto, in questo caso, al nostro disco. Movimenti che generano questo tipo di forza sono attività di sollevamento pesi e movimenti di torsione, dove la parte superiore del busto ruota rispetto al bacino. Nello specifico la forza di taglio tira in avanti la vertebra superiore la quale evita di slittare grazie all’azione del disco intervertebrale messo in tensione. Chi può aiutarci sono i nostri muscoli che, sostenendo il carico della colonna, vanno a ridurre notevolmente l’azione di queste forze. Ecco perché a una struttura muscolare debole spesso è associata la comparsa di fastidio o dolori alla schiena.

Diversi studi hanno evidenziato l’effetto delle varie forze, in particolare di torsione e di taglio, sul rachide:

Vijaywargiya et al sostengono come il peso del carico sollevato sia un fattore determinante per la zona lombare su tutti i piani (sagittale, trasversale e frontale). In particolare il momento lombare è stato visto aumentare significativamente durante l’azione asimmetrica, sia nella fase di sollevamento, che in quella di deposito.  Nella loro conclusione ci tengono a sottolineare come la diminuzione della flessione laterale del tronco e dell’accelerazione del movimento può essere una buona strategia per ridurre il rischio di Low Back Pain durante questo tipo di compiti.

Lavender et al osservano come il sollevamento di pesi con angoli di asimmetria elevati aumenti il carico fisiologico portando, alla lunga, microlesioni all’interno dei dischi. A livello pratico, ciò accade quando i soggetti sollevano un peso ruotando il busto senza muovere il bacino.

A livello muscolare, il New Jersey Institute of Technology ha riscontrato che le forze di compressione e di taglio laterale aumentano man mano che l’origine del sollevamento diventa più asimmetrica. Allo stesso tempo, i muscoli del lato opposto alla rotazione, si attivano maggiormente rispetto ai muscoli dello stesso lato. Si è visto che gli erettori spinali sono i muscoli più attivi sia durante i compiti simmetrici che asimmetrici. 

Alla luce di ciò, se ci ritroviamo a movimentare oggetti tra due piani di lavoro, nel momento in cui spostiamo il carico dobbiamo cercare di ruotare il bacino anziché la schiena, usando anche le gambe, proprio per cercare di stressare il meno possibile i nostri dischi e preservare la zona lombare che, come abbiamo visto, non è predisposta per grandi gradi di rotazione. 

Un’altra strategia che possiamo mettere in atto, se risulta possibile, è quella di riorganizzare la postazione di lavoro in modo tale da poter lavorare su piani adiacenti, invece che su due lati opposti. Inoltre, ricordiamoci sempre di evitare movimenti veloci e bruschi poiché, essendo meno controllati, potrebbero risultare dannosi per la salute della nostra schiena.

In conclusione proprio perché i muscoli rappresentano i principali alleati nel sostenere il carico della colonna, ecco che mantenerli sani e forti attraverso l’esercizio fisico, ci consente di diminuire ulteriormente la nascita di fenomeni di Low Back Pain. 

Un muscolo forte è un muscolo che più difficilmente si infortuna. Ecco quindi tre esercizi che possiamo fare tranquillamente a casa in completa sicurezza, al mattino o alla sera: 

Mobilità-Gatto: allungamento, propriocezione e mobilità di tutti i muscoli della colonna vertebrale.

Rinforzo-Superman: stimola tutti i muscoli del core, compresi i paravertebrali.

Stretching-Inchino: scarico e allungamento di tutti i muscoli paravertebrali e dorsali.