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Giancarlo Pellis

Sistema KTJ® Snodo a centro di rotazione variabile che ripropone il moto fisiologico del ginocchio

Biomeccanica del ginocchio:

ausilio per l’anziano e lo sportivo

Strettamente riservato ad uso interno versione 01.07.2010

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La biomeccanica del ginocchio Giancarlo Pellis

Il sistema KTJ Snodo a centro di rotazione variabile

Il sistema KTJ®

E’ l’insieme di quanto è stato realizzato da un punto di vista meccanico, sperimentale, teorico e brevettuale(1) a tutela e verifica di un organo meccanico che riproduce il moto fisiologico roto-traslatorio del ginocchio. ® KTJ - Knee Top Joint è il marchio registrato nei campi merceologici 10, 24

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Brevetti depositati e coperti dal marchio KTJ:

“Adjustable rotation radium articolated joint for gym machines and knee tutors” Usa, Australia, Germania, Francia, Spagna, Regno Unito, Giappone, Canada.

“Dispositivo per il ginocchio che consente la rotazione automatica della tibia” (TS2008A000001)

“Dispositivo per il ginocchio a supporto dei carichi verticali” (GO2008A000002)

“Knee ergonomic device for resolving the vertical loads (dispositivo ergonomico per il

ginocchio a scomposizione dei carichi verticali)” (PCT/IT2009/000026)

www.ktj.it è il sito internet sul quale sono riportate tutte le informazioni scientifiche e dei prodotti progettati nel rispetto delle rivendicazioni brevettuali depositate

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Riconoscimenti al Sistema KTJ

Ist Award GENIA PATENT WORLD Milano 1997

MEDAILLE D’OR 28° Salon International des Inventions Genève 2000

PRIX DU SALON NATIONAL ITALIEN DE L’INVENTION 28° Salon International des Inventions Genève 2000

PRIX IFIA FEDERATION INTERNATIONALE des ASSOCIATIONS d’INVENTEURS

28° Salon International des Inventions Genève 2000

AT AWARD 2004 12 November 2004, Düsseldorf /Germany

Isokinetic 2008 Winner of the poster presentation award Bologna 2008

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Australia: 728620 Canada: 2,252,221 Francia: 0910441

Germania: DE69719510T2 Giappone: 536923/97 Spagna: 2194194

Regno Unito: 0910441 Usa: US 6,358,190 B1, Certificaz. Europea 979196326

US 6,436,081 B2

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Presentazione

Il lavoro descrive la realizzazione dello

snodo a centro di rotazione variabile

quale organo meccanico che riproduce la fisiologica movimentazione roto-traslatoria del ginocchio ed è applicabile a dispositivi ortopedici indirizzati alla fisioterapia del ginocchio.

I risultati fino ad ora registrati ci permettono di affermare che i dispositivi KTJ creano condizioni particolarmente favorevoli non solo per la ripresa della deambulazione (tutori), soprattutto a persone anziane con patologie degenerative, ma anche nella riduzione dei tempi di recupero nel post-operatorio (applicazione sulle macchine per la ginnastica passiva).

I risultati degli studi condotti possono essere considerati anche come risposta a quanto scritto da Insall (86) in merito alla “scarsa significatività degli studi sulla cinematica del ginocchio basati su una localizzazione anatomica del centro di istantanea rotazione”.

L’autore

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Premessa

L’idea è nata dalla considerazione che alcuni atleti durante utilizzo della “leg extension”, quale attrezzo sportivo per il potenziamento della muscolature estensoria dell’arto inferiore, lamentavano dolore al ginocchio.

Volendo risalire alle cause di tale dolore, inizialmente è stata ipotizzata la possibile incompatibilità tra il moto del ginocchio quale articolazione interessata nell’esercizio e la cinematica del braccio mobile della macchina che viene a svilupparsi attorno ad un centro fisso.

L’analisi bibliografica

In quest’ottica, inizialmente, è stata effettuata una puntigliosa analisi bibliografia che quasi univocabilmente confermava che il ginocchio ha un moto combinato tra rotazione e scivolamento. In particolare la maggior parte degli autori consultati (SMIDT, 1973; FUMAGALLI ET AL.,1977; MARINOZZI end PAPPALARDO, 1977; KAPANDJI, 1977; TITTEL, 1979; FLEISCHMANN AND LINE, 1981; NISSEL, 1985; INSALL, 1986, DRAGANICH et al., 1987; YAMAGUCHI and ZAJAC, 1989; MELEGATTI, 1997; STEINBRÜCK, 1997) concordavano che per i primi 25-30 gradi di flessione i condili femorali rotolano sui piatti tibiali; dai 25-30 gradi in poi, i condili femorali combinano il moto rotatorio con quello traslatorio (di scivolamento) che all’aumentare della flessione, diventa sempre più importante.

Tale dinamica, è confermata dalla conformazione anatomica delle superfici articolari che costituiscono il ginocchio: i condili femorali (parte distale del femore) ed i piatti tibiali (parte prossimale della tibia). I primi presentano una superficie tondeggiante con un raggio di curvatura piuttosto ridotto, ma non uniforme tanto è vero che il loro profilo è molto simile a quello di una spirale; i secondi, sono definiti piatti in virtù del loro raggio di curvatura molto più ampio di quello dei condili femorali (tutti gli approfondimenti nell’Appendice A).

Peraltro, le superfici articolari descritte non sono uguali. Lo sviluppo in lunghezza del condilo è due volte maggiore della lunghezza della superficie articolare tibiale. Ciò impedisce la possibilità di un puro rotolamento tra i due capi articolari, che viene limitato per i primi 25-30 gradi di flessione. Successivamente viene combinata una fase di scivolamento.

I legamenti crociati trattengono i capi articolari assicurando il contatto e la stabilità antero-posteriore del ginocchio per tutto l’arco del movimento.

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Funzionalmente tale sistema garantisce che nella deambulazione (azione che nel corso della vita viene riproposta per un innumerevole cicli di volte), durante la quale il ginocchio raggiunge un flessione di 20-25°, vi sia solamente un moto rotatorio che meccanicamente preserva le superfici articolari dall’usura di fregamento. Ovvero ad ogni punto del condilo femorale corrisponde un punto sul piatto tibiale e le forze meccaniche, sviluppate dal gravare del peso del corpo, vengono trasmesse per compressione, senza provocare usura. La compressione, infatti, non prevede sfregamenti dato che il carico viene trasmesso sempre sugli stessi punti dei contigui capi articolari. Nel proseguo della flessione, ovvero in tutta la sfera di movimenti al di fuori della pura deambulazione (corsa lenta, corsa veloce, salto, pedalata, spinte con accosciata, ricadute, piegamenti –es. nello sci-, pedalata, ecc.) l’azione dello sfregamento avviene in maniera sempre direttamente proporzionale al grado di piegamento raggiunto e l’usura è proporzionale al peso del soggetto. Da quanto sopra, quindi, si deduce che nella meccanica di flesso-estensione del ginocchio non esiste un centro fisso di rotazione; da gamba estesa (in linea con la coscia), fino ai 25 gradi di flessione, il centro di rotazione dista circa 60 mm dalla superficie articolare tibiale; tale distanza, man mano che l'angolo tende a chiudersi, si riduce fino ad arrivare ad una distanza minima di circa 12 mm (come visibile nella figura 2).

Questo vuol dire che dopo i 25-30 gradi di flessione il centro istantaneo di rotazione tende a spostarsi in maniera sempre più rilevante verso le superfici articolari.

Pertanto, si può ipotizzare che la variazione del centro di rotazione, determina una variazione di lunghezza ginocchio-malleolo. Di conseguenza se il ginocchio viene reso solidale ad un dispositivo meccanico che ruota attorno ad un centro fisso, la differenza che si viene a creare tra la traiettoria del ginocchio e quella del dispositivo meccanico, produce un allontanamento tra i capi articolari stessi in quanto il sistema meccanico è più “forte” di quello organico e trascina i capi articolari sulla propria traiettoria che non cambia la sua ampiezza

La leg extension

Si presenta come una sedia piuttosto alta cui è collegato, lateralmente, un braccio mobile di carico che corre verticalmente, lungo l'asse longitudinale della gamba e ruota attorno ad un centro fisso il cui asse di rotazione deve essere coassiale all'asse orizzontale che passa trasversalmente ai condili femorali. Il braccio mobile nella sua parte distale è collegato ad un carico P che deve essere vinto nell’estensione della gamba sulla coscia tramite la contrazione del muscolo quadricipite.

Dalle considerazioni che 1 - nella posizione seduta, al pari di quella che viene assunta quando ci si accomoda sulla leg extension, l’estensione della gamba sulla coscia avviene per effetto della contrazione di tre capi del quadricipite (vasto interno, vasto intermedio e vasto esterno) in quanto il capo anteriore essendo poliarticolare viene escluso dall’azione meccanica in virtù del fatto che il bacino è ruotato anteriormente;

2 – l’azione di estensione e flessione della gamba è del tutto indipendente dalla tipologia di contrazione (isotonica o isocinetica) che viene espressa, è stata impostata una dettagliata analisi meccanica sulla distribuzione delle forze che agiscono nello specifico esercizio sia da un punto di vista statico sia da quello dinamico.

A tale scopo la gamba propriamente detta è stata paragonata ad una trave a sbalzo incernierata su un carrello posto sul piano articolare del ginocchio –piano tangente al punto di contatto tra il piatto tibiale ed i condili femorali- e trattenuto da una struttura elastica (legamenti crociati) e costruiti i diagrammi di taglio e di flessione (per taglio si intende una forza che agisce sul piano verticale, che ha un'intensità pari al carico applicato in tutti i punti della trave e per flessione si intende il prodotto carico/braccio che viene a determinarsi su ogni punto della trave). Nella statica i diagrammi di taglio e flessione evidenziano un preciso equilibrio tra i carichi che agiscono sulla trave (fig. 5).

Nella dinamica, invece, l’inerzia delle masse in movimento fa nascere delle sollecitazioni di “rimbalzo” che si scaricano sui legamenti crociati.

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Nell'estensione, infatti, l'energia cinetica acquisita dal braccio mobile tende a far proseguire il sovraccarico contro la gravità. Ad estensione completa, con la contrazione massima del quadricipite, il punto di inserzione di quest'ultimo diventa il fulcro del sistema; la gamba, sottoposta alla forza di inerzia dovuta al movimento, prosegue la sua corsa, ma avendo il fulcro a qualche centimetro dalle superfici articolari (punto di inserzione del quadricipite), tenderà a far salire la porzione distale (trascinata dall'inerzia del piede), contrapponendo un abbassamento della porzione prossimale (testa della tibia) e mettendo in trazione il legamento crociato posteriore. Quando il carico raggiunge il punto morto superiore, trasforma l'energia cinetica in energia potenziale che, ritornando a gravare sulla gamba crea una condizione di rimbalzo, facendo abbassare la parte distale (piede) e sollevare quella prossimale (testa della tibia) che a sua volta mette in trazione il legamento crociato anteriore.

Il rimbalzo, che meccanicamente può essere evidenziato con la chiusura anomala del diagramma di flessione, crea quindi una condizione microtraumatica che su un ginocchio sano può essere avvertita casualmente, su un ginocchio traumatizzato ha effetti particolarmente sfavorevoli

Lo scarico del rimbalzo

Per evitare che le sollecitazioni di “rimbalzo” si scarichino all’interno del ginocchio, è indispensabile ancorare tutto l’arto inferiore alla macchina (la coscia alla seduta e la gamba al braccio mobile) affinché tali sollecitazione “dannose” vengano assorbite dall’organo meccanico.

Questa operazione però non è possibile con le attuali leg extension in quanto tale operazione comporta una ulteriore problematica collegata alla differenza di traiettoria macchina/ginocchio. Il braccio mobile si muove, infatti, unicamente con moto rotatorio attorno ad un centro fisso, moto che non corrisponde a quello fisiologico del ginocchio. Rifacendoci all’ipotesi espressa in precedenza se la gamba viene ancorata al braccio mobile, quest'ultimo trascinerà il ginocchio sulla sua traiettoria a centro fisso;

con la gamba ancorata in estensione, durante la flessione verrà allontanata dalla sua radice con grande sofferenza dei legamenti (Fig. 7);

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con la gamba ancorata in flessione, durante l’estensione si creerà una forte compressione tra i capi articolari con grave sofferenza delle cartilagini e dei menischi (Fig. 8)

La risoluzione della problematica, quindi, deve necessariamente prevedere che la leg extension proponga una movimentazione del braccio mobile rototraslatoria, analoga a quella del ginocchio affinchè si possa ancorare tutto l’arto inferiore alla macchina (la coscia alla seduta e la gamba al braccio mobile) senza provocare situazioni di allontanamento tra i capi articolari ad allo stesso tempo scaricare il “rimbalzo” sulla struttura della macchina.

Fig. 9

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I lavori sperimentali biomeccanici che hanno contribuito alla realizzazione del dispositivo meccanico

Prendendo spunto da quanto scritto da Insall (86) sulla “scarsa significatività degli studi sulla cinematica del ginocchio basati su una localizzazione anatomica del centro di istantanea rotazione “ il moto del ginocchio è stato analizzato da un punto di vista matematico/sperimentale al fine di realizzare un dispositivo meccanico che rispetti la fisiologica movimentazione roto-traslatoria del ginocchio. A tale scopo è stato messo a punto uno strumento per la valutazione che ha permesso di effettuare le misure durante la flesso-estensione del ginocchio ma soprattutto di ricercare un preciso punto di repere dal quale poter iniziare e riproporre la valutazione stessa senza incorrere in grossolani errori.

Lo strumento per la valutazione

Per poter verificare in maniera sperimentale quanto ipotizzato sulla variazione di lunghezza ginocchio-malleolo determinata dalla variazione istantanea del centro di rotazione durante la flessione, è stato progettato uno strumento per poter effettuare contemporaneamente una lettura angolare (encoder angolare – Fig. 10) sul grado di flessione del ginocchio ed una lineare (encoder lineare – Fig. 10) sul rientro del piede, del quale l’appoggio della pianta è stato presa come zona di riscontro. Ambedue gli strumenti di misura sono collegati con un computer per l’elaborazione contemporanea delle misure ricavate. Prima di poter effettuare una valutazione, però, è stato considerato indispensabile trovare precisi e ripetibili punti di repere, affinché l’asse iniziale di rotazione del ginocchio che attraversa i due condili femorali quando l’arto è teso (già definito asse C), sia perfettamente coassiale all’asse di rotazione attorno al quale ruota il braccio mobile.

La macchina, è stata quindi dotata di un sedile mobile comandato da un motore passo-passo anche lui collegato al computer capace di postare antero-posteriormente, anche di solo 0,1mm, la seduta stessa.

Oltre a ciò, particolare cura è stata posta nel “sistema di appoggio” (fig. 10) del ginocchio strutturato in due appoggi laterali, inclinati e convergenti verso il basso, dei quali quello laterale ha la possibilità di scorrere in senso trasversale. Tale sistema fa sì che il contatto tra zona poplitea e macchina avvenga sulle parti "rigide" dei condili femorali e non su quelle “molli” muscolari (quale appoggio della parte posteriore della coscia sulla seduta della macchina), al fine di non inficiare la misurazione lineare con il rigonfiamento della massa muscolare poplitea dovuto all'accorciamento del comparto posteriore della coscia stessa durante la flessione. Oltre a ciò la possibilità di avvicinare o allontanare i due appoggi permette di spostare sulla verticale l’asse C trasverso del ginocchio per una maggior precisione dell’allineamento ginocchio/macchina.

Fig. 10

Procedura di allineamento macchina/ginocchio – Dalla considerazione che due traiettorie circolari che si sovrappongono hanno lo stesso centro di rotazione, è possibile ricercare l’allineamento degli assi macchina/ginocchio tramite l’esecuzione di una flesso-estensione di circa 30° della gamba ancorata al

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braccio mobile della macchina (Fig. 11). In tale frazione di movimento, sappiamo che il ginocchio compie un moto di puro rotolamento imperniato sul suo centro iniziale di rotazione.

Fig. 11

Un eventuale spostamento del riscontro posto all'altezza del piede, rilevato dall’encoder lineare, evidenzia che il centro di rotazione del braccio mobile della macchina ed il centro di rotazione del ginocchio non sono coassiali. Tale differenza in mm, viene elaborata dal computer che, tramite il motore, sposta la seduta in una nuova posizione che farà coincidere i due raggi allineando gli assi di rotazione.

Se la traiettoria della macchina è più stretta di quella della gamba il ginocchio è arretrato, il ginocchio deve essere avanzato;

se la traiettoria della macchina è più ampia di quella della gamba il ginocchio è avanzato, il ginocchio deve essere retrocesso.

Eventuali spostamenti verticali possono essere effettuati stringendo od allargando il “sistema di appoggio” .

La valutazione

Dopo tale fase di preparazione e messa a punto uomo/macchina, si può passare alla valutazione. Dalla enormità di dati che possono essere raccolti durante tutto l’arco di movimento, si è ritenuto sufficiente raccogliere i valori del rientro solo a precise angolazioni di flessione.

Fig. 12

Utilizzando l’apparecchiatura descritta è stato condotto lo studio di seguito riportata dal quale è stato poi realizzato il dispositivo roto-traslatorio.

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Pellis G., Di Cosmo F.:

Il moto ROTO-TRASLATORIO: Studio sperimentale, analisi matematica, dispositivo ortopedico;

Calzetti Editore, Perugia, atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2009

Premessa

ll movimento relativo di femore e tibia consiste, per i primi 30° di flessione, nel rotolamento del femore, fra i 30 e i 135 gradi si associa una progressiva traslazione anteriore dei condili femorali. Ciò comporta che il centro di rotazione del ginocchio non sia fisso, bensì variabile in relazione al grado di flessione articolare.

Un tutore per il ginocchio, dovrebbe tenere in considerazione questo dato ampiamente confermato dalla letteratura.

Scopo del lavoro è dimostrare le basi matematiche del progetto alla base di un dispositivo meccanico che rispetti tale variabilità di posizione del centro roto-traslatorio del ginocchio.

Materiali e metodi

Si è utilizzata una "leg extension" sulla quale è stato aggiunto un sistema per la misurazione della posizione del malleolo peroneale rispetto al centro di rotazione (fisso) della macchina. Ciò allo scopo di misurare l'apparente accorciamento della gamba nella flessione. Si è scelto di prendere il malleolo come riferimento a distanza della posizione del piatto tibiale per la difficoltà di una misurazione diretta. Posto che, sul piano sagittale, il centro iniziale di rotazione del ginocchio coincida con l’incrocio degli assi x ed y, si assume che, nella completa estensione del ginocchio, l'asse x della gamba , si trovi allineato con l’asse y del femore.

Partendo dall'ipotesi che, nel movimento di flessione del ginocchio, il centro istantaneo di rotazione (P) vari la propria posizione, rispetto al piatto tibiale, avvicinandosi allo stesso, si è voluto quantificare l'entità di tale spostamento.

A tal fine si è utilizzata una "leg extension" associata a un sistema di misurazione della distanza fra il centro di rotazione fisso della macchina e l'apice del malleolo esterno della gamba ottenendo una misura indiretta dello spostamento del centro di rotazione rispetto al piatto tibiale. Detta Ra la distanza misurata a ginocchio esteso ed Rb quella misurata a ginocchio flesso, si è calcolato il ∆R corrispondente a Ra - Rb.

Lo studio è stato effettuato su 83 soggetti maschi di età compresa fra i 16 ed i 19 anni (statura media cm 173,8 ± 5,89). I rilevamenti sono stati effettuati in estensione, a 30, 45, 90 e 135 gradi di flessione.

Risultati:

Sono stati raccolti nella tabella 1.

Angolo flex 0 30 45 90 135

Val medio ∆ R 0 0 0,04 1,25 4,99

δ 0 0 0,005 0,22 0,35

Tabella1

Essi evidenziano che il raggio di rotazione del ginocchio si mantiene costante fino a circa 30 gradi di

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flessione, (traiettoria circolare). Per angoli superiori ai 30° il raggio di rotazione diminuisce del valore ∆∆∆∆R.

In altre parole il movimento di flessione del ginocchio dopo una prima traiettoria circolare associa uno scivolamento evidenziato dalla progressiva diminuzione della distanza tra il centro di rotazione e la superficie articolare tibiale. Lo spostamento del punto P può essere rappresentato per i primi gradi dall'equazione:

x2+y2=r2 = Ra2

che corrisponde ad una circonferenza e per il successivo range di movimento, sino ai 135° di flessione, dall'equazione:

x =x - x1 = (Ra - Rb) cos ø

Pare importante rilevare che quando ∆∆∆∆x è sufficientemente piccolo rispetto Ra lo spostamento del centro di rotazione lungo l'asse x può essere trascurato.

Si è quindi costruito un dispositivo meccanico, che consentisse che la proiezione su di esso del centro di rotazione del ginocchio mimi il movimento fisiologico.

Ciò è stato ottenuto inserendo su una prima piastra (femorale) due perni: uno centrale, posto in corrispondenza dell’intersezione degli assi x,y ed uno periferico posto in corrispondenza del punto P. Su una seconda piastra (tibiale), sono state ricavate due aperture, una periferica con un percorso circolare per i primi 30°, che assume poi un andamento a spirale analogamente al percorso seguito dal punto P ed una centrale, che ha origine in un punto corrispondente all’intersezione degli assi x.y, con un’estensione lungo l’asse x pari al ∆∆∆∆x come sopra calcolato.

Tale sistema meccanico, quando utilizzato come snodo per un tutore del ginocchio, risulta quindi rispettoso dei rapporti dinamici delle componenti articolari ossee e capsulo-legamentose.

Conclusioni

Il dispositivo meccanico ripropone il moto roto-traslatorio del ginocchio e può essere utilizzato con vantaggio in tutti gli apparecchi ortopedico-riabilitativi, che coadiuvano il ginocchio nel suo movimento di flesso-estensione. Esso infatti non crea conflitti tra la traiettoria fisiologica e quella meccanica tali da scatenare tensioni nocive agli organi traumatizzati.

Ulteriori riflessioni sul parallelismo ginocchio/dispositivo in quanto hanno fatto nascere la convinzione che la movimentazione roto-traslatoria debba essere applicata anche ad uno strumento di valutazione per una “reale” misura del grado di flesso estensione del ginocchio.

Tale aspetto è stato approfondito nello studio riportato nelle pagine seguenti.

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Il teorema del ginocchio

Pellis G. Variable center of rotation concerning the physiological motion of the knee theorem

Teorema del centro di rotazione variabile relativo al moto fisiologico del ginoccchio

Atti del XIX edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2010, Calzetti Editore, Perugia,

Enunciato

Dato che nel suo movimento naturale il ginocchio compie un moto roto – traslatorio il suo reale grado di flessione tra i capi articolari dopo i 30° dipende dalla posizione del centro di rotazione.

Ciò comporta una differenza tra l’angolo misurato con un sistema goniometrico e quello realmente percorso dal ginocchio.

Ipotesi

Il movimento di flessione del ginocchio dopo una prima fase di rotazione su una traiettoria circolare prosegue con una fase di roto-traslazione contraddistinta dalla progressiva diminuzione della distanza tra il punto di rotazione e la superficie articolare.

Tesi

L’angolo di flessione raggiunto dal ginocchio dopo aver compiuto il fisiologico moto roto-traslatorio, è diverso dall’angolo valutato unicamente con un sistema goniometrico; in considerazione di ciò, la valutazione dell’ampiezza del movimento del ginocchio deve prevedere un sistema che tenga conto dello spostamento istantaneo del centro di rotazione.

Dimostrazione

La posizione del centro istantaneo di rotazione del ginocchio, inizialmente è posto sull’asse x quale prolungamento dell’asse longitudinale della coscia che nella estensione completa si sovrappone all’asse longitudinale x della gamba. In tale condizione il centro iniziale di rotazione del ginocchio coincide con l’origine del sistema di riferimento cartesiano ortogonale xOy.

Declaration

Given the natural flexion/extension movement of the knee as a combination of rolling and sliding during the first 30° of flexion; subsequently the real flexion depends upon the position of the center of rotation.

This implies that there is a difference between the knee angle measured with a goniometric sytem and the real distance between the foot and the axis of rotation.

Hypothesis

After an initial circular rotating phase, the flexion/extension movement of the knee proceeds with a combination of rolling and sliding (rotary - traslational) motion, which is characterized by the progressive decrease of the distance between the starting rotation and the articular surface.

Thesis

The knee flexion/extension axis achieved after a rolling and sliding motion, is different from the axis measured only with a protractor; thus a correct evaluation of the flexion/extension motion of the knee should consider the instantaneous displacement of center of rotation. . .

Proof

The position of the instantaneous center of rotation of the knee is initially placed on the x axis as an extension of the longitudinal axis of the thigh, whereas during the full extension of the thigh, it overlaps the longitudinal axis x of the leg itself. In this case the initial center of rotation of the knee coincides with the origin of Cartesian coordinate system xOy.

Nota 1

Volendo descrivere il progressivo spostamento dell’asse di rotazione del ginocchio stabilito che Ra è il primo raggio di rotazione che giace sull’asse y, la traiettoria di flesso-estensione della gamba sulla coscia può essere analiticamente definita:

Provided that Ra is the first rotating radius that lies on the y axis, we could describe the gradual displacement of the axis of rotation of the knee, the trajectory of flexion and extension of the leg on the thigh can be analitically defined as:

per α < 30° il movimento del ginocchio si può descrivere according to α <30 °, the knee motion can be described

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come un sistema rigido che ruota attorno ad un centro fisso: la traiettoria eseguita dal punto P ha come equazione quella di una circonferenza

as a rigid system that rotates around a fixed center: the trajectory performed by the point P is the equation of circumference

x2+y2=Ra2.

per 30° ≤ α < 135°, il centro di rotazione si sposta verso la superficie articolare di una quantità pari a ∆x.

Le nuove coordinate del punto P diventano:

According to 30° ≤ α < 135°, the center of rotation moves toward the articular surface by an amount equal to ∆x.

The new coordinates of point P become:

X = x + ∆x

Y = y + ∆y

L’equazione del centro di rotazione del ginocchio risulta essere:

The equation of the center of rotation of the knee appears to be:

X 2 + Y2 = Rb2

Dove Rb è il vero (effettivo) raggio di rotazione che cambia con il mutare di α, con Rb < Ra

Quando α è l’angolo tra l’asse x ed il raggio di rotazione, i valori di x, X, y e Y possono essere così ottenuti:

when Rb is the real (effective) radius of rotation changing with the mutation of α, when Rb < Ra

When α is the angle between the x-axis and the radius of rotation, the values of x, X, y and Y can be obtained as:

x = Ra sen α

y = Ra cos α

X = Rb sen α

Y = Rb cos α

Quindi per un dato valore di α compreso tra i 30° e 135° la posizione del centro istantaneo di rotazione può essere calcolata:

So when a given value of α is included between 30° and 135° the position of the istantaneous center of rotation can be calculated as:

∆x = X – x = (Ra – Rb) sen α

Applicazione pratica – la nuova scala angolare

Da quanto sopra, risulta che nel movimento roto-traslatorio il punto periferico P segue una curva con un andamento a spirale rientrante verso il centro.

Ciò comporta che la scala per la valutazione dell’angolo reale del ginocchio deve essere costruita dalla sequenza di punti di estremità P del raggio Ra, la cui seconda estremità (che coincide inizialmente con l’origine del sistema di riferimento xOy) dopo i 30 gradi si muove

Pratical application – The new scale angle

As seen from above, it appears that the rolling and sliding motion the peripheral point P follows a curve with a spiral process, receding toward the center.

This implies that the scale for the evaluation of the actual angle of the knee must be established by the sequence of extreme points P of radius Ra, which second end (it initially overlaps with the origin of the reference xOy system) after 30° it moves along the x axis within a

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lungo l’asse x di un’ entità pari a ∆x.

Pertanto sulla curva a spirale, le indicazione di riferimento angolare (Fig. 1) devono essere poste in funzione della nuova origine xO’Y conseguente allo slittamento istantaneo del sistema goniometrico lungo l’asse x, con O’ = O + ∆x, nuovo centro istantaneo di rotazione.

degree equal to ∆x

Therefore the angular reference information on the spiral curve (Fig. 1) must be placed according to the new source xO'Y as a result of the instantaneus shift of the goniometric system along the x axis, when O'= O + ∆x, as a new instantaneus center of rotation.

Fig.1

Fig. 1 - Scala angolare relativa a Ra= 13mm e ∆x=3.6mm1 Fig. 1 – Angular scale concerning Ra= 13mm and ∆x= 3,6mm1

Bibliografia - Reference

1) Pellis G., Di Cosmo F.: Il moto roto-traslatorio: Studio sperimentale, analisi matematica, dispositivo ortopedico, Calzetti Editore, Perugia, Atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2009.

Nota 1: il ribaltamento degli assi cartesiani è stato operato per mantenere inalterati i riferimenti stabiliti per l’esecuzione dello studio sperimentale 1

Nota: Da completare: le applicazioni pratiche

Lavoro da proporre congresso 2011

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Il dispositivo meccanico, roto-traslatorio, a centro di rotazione variabile

Applicando l’analisi matematica riportata precedentemente ai risultati sperimentali, è stato possibile “disegnare” il percorso del ginocchio nel suo moto fisiologico

Angolo flex 0 30 45 90 135

Val medio ∆R 0 0 0,04 1,25 4,99

Val medio ∆x 0 0 0,03 1,25 3,59

δ ∆R 0 0 0,005 0,22 0,35

δ ∆x 0 0 0,002 0’158 0,251

E’ stato quindi progettato un dispositivo roto-traslatorio, strutturato con due piastre, una femorale ed una tibiale, sulle quali è stato riprodotto un sistema di movimentazione guidata costituito da due perni (posti sulla piastra femorale) che scorrono in due asole (poste sulla piastra tibiale).

Il primo perno, centrale, è stato posto su ad una estremità della piastra femorale (in corrispondenza dell’intersezione degli assi x,y); analogamente sull’estremità della piastra tibiale è stato realizzato un foro quale punto di partenza di un’asola lineare che si sviluppa lungo l’asse x con un’estensione pari a ∆x.

Il secondo perno è stato posto sulla piastra femorale ma sull’asse y (in corrispondenza del punto P – vedi studio precedente). Nello stesso punto, ma sulla piastra tibiale, è stato realizzato un foro dal quale è stata sviluppata un’apertura periferica, circolare per i primi 30° e, per i restanti 105°, a spirale rientrante verso il centro. La sequenza di punti che forma l’asse longitudinale di tale apertura è ricavata dalla sequenza di punti dell’estremità di un segmento di lunghezza “x,y – P” la cui seconda estremità si muove lungo l’asse longitudinale della prima apertura lineare. La direzione di tale apertura e analoga alla direzione nella quale si sviluppa la roto-traslazione dei condili femorali sui piatti tibiali. Il dispositivo meccanico così strutturato può essere utilizzato su tutti gli apparecchi ortopedico-riabilitativi che coadiuvano il ginocchio nel suo movimento di flesso-estensione.

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Da dispositivo meccanico a dispositivo ortopedico

Affinchè il dispositivo realizzato possa realmente essere considerato un “dispositivo ortopedico”, sono stati effettuati ulteriori studi per verificare se quanto realizzato sia corrispondente a quanto indicato da Insall (86) come “una specifica condizione biomeccanica in conseguenza della quale il centro istantaneo di rotazione deve ricadere sulla perpendicolare del punto di contatto tra le superfici articolari”.

Lo stesso Insall sostiene che ciò accade quando il ginocchio non ha la possibilità di eseguire un corretto moto fisiologico, ovvero “quando le superfici articolari o i legamenti, o entrambi, non sono situati nella loro normale posizione anatomica, o quando al ginocchio viene applicato un … dispositivo ortopedico che forza il movimento articolare in una direzione innaturale”.

A tale scopo sono stati effettuati due studi riportati qui di seguito.

Il primo mette in luce la simmetria tra il percorso del ginocchio ricavato da radiogramma a precise angolature e un modello monoplanare il plastica movimentato da uno snodo a centro di rotazione variabile. La precisa sovrapposizione tra il tracciato del profilo radiologico e quello del modello, evidenzia una marcata similitudine tra le due traiettorie, similitudine che fa dedurre anche la sovrapposizione del centro istantaneo di rotazione e la sua conseguente perpendicolarità rispetto alle superfici articolari.

Il secondo, invece, è stato impostato sullo studio delle trazioni alle quali sono sottoposti i legamenti crociati durante le flesso-estensione, quale verifica di una possibile forzatura ”in direzione innaturale” dei capi articolari.

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16° Congresso Nazionale, Società Italiana di Artroscopia, Genova 2003

Pellis G., Di Cosmo F.:

Influenza di diversi tipi di snodo per tutore del ginocchio sui rapporti dinamici fra femore e tibia.

CONFRONTO FOTOGRAFICO TRA MODELLI DI SNODI MECCANICI CHE RIPRODUCONO LA MOVIMENTAZIONE DEL GINOCCHIO

Abbiamo voluto valutare quali possono essere le incongruenze tra il moto del ginocchio e quello determinato da diversi tipi di snodi meccanici utilizzati nei tutori mobili, comunemente proposti per una gran parte della traumatologia del ginocchio.

Le nostre considerazioni traggono spunto dal fatto che il movimento del ginocchio ripropone un moto roto-traslatorio: Smidt, 1973; Fumagalli,1977; Marinozzi e Pappalardo, 1977; Kapandji, 1977; Tittel, 1979; Fleischmann, Line, 1981; Nissel, 1985; Insall, 1986, Draganich et al., 1987; Yamaguchi and Zajac, 1989; Melegatti, 1997.

Prendendo come punto di partenza la gamba estesa 0° (Fig. 1), la meccanica articolare prevede che nei primi 25-30° di flessione, il ginocchio abbia un moto di solo rotolamento (Fig. 2); poi (Fig. 3, 4 e 5), il rotolamento si combina con uno scivolamento (in avanti) dei condili femorali sul piatto tibiale che diviene sempre più predominante.

PHOTOGRAPHIC COMPARISON OF ARTICULATED JOINT MODELS REPRODUCING THE MOVEMENT OF THE KNEE

We wanted to assess the possible difference between the movement of the knee and the movement of the various brace joints normally used while dealing with knee traumas.

We based our remarks on the well known fact that the knee has a rotatory-translatory movement, as described by Smidt (1973), Fumagalli et al. (1977), Marinozzi and Pappalardo (1977), Kapandji (1977), Tittel (1979), Fleischmann and Line (1981), Nissel (1985), Insall (1986), Draganich et al. (1987), Yamaguchi and Zajac (1989), Melegatti (1997) and Steinbrück (1997).

The thigh is considered the starting point and the extended leg the 0° angle (Fig. 1). According to articular mechanics, during the first 25-30° flexion the knee has a pure rotatory movement (Fig. 2). From 25° on (Fig. 3, 4 and 5), the rotation is combined with a gliding (forward) movement of the femoral condyles on the tibial flat bone that becomes more and more progressive and prevailing.

Radiografie di un ginocchio tipo a 0°, 30°, 60°, 90° e 110° Radiography of a standard knee at 0°, 30°, 60°, 90° e 110°.

Abbiamo anche considerato alcune opinioni contrarie a quanto sopra riportato, ovvero quelle formulate nei lavori di seguito elencati (Loudon et al, 1998; Putz, 1995; Townsend Ind. Inc., Patent n. EP 0 361 405 A, 04.04.1990; Townsend, Jeffrey H., Williams Robert J., US, patent n. WO 92 15264 A, 17.09.92), fondate sull’ipotesi che nella flesso-estensione il moto del ginocchio sia trasla-rotatorio, ovvero consista inizialmente in uno scivolamento anteriore del femore sulla tibia di circa 8-9 mm (per un arco di 20-25°), al quale segue una fase di rotazione dai 25° in poi.

We considered also opinions opposite to the above, e.g. Loudon et al (1998), Putz (1995), Townsend Ind. Inc., patent no. EP 0361405A, (04.04.1990), Townsend, Jeffrey H., Williams Robert J., US patent no. WO 9215264° (17.09.92). They are based on the hypothesis that during the flexion-extension the knee has a translatory-rotatory movement, i.e. the femur glides forward on the tibia for 8-9 mm (0-25°); the rotation phase follows from 25° on.

MATERIALI E METODI

Per poter effettuare il nostro studio, come primo punto, abbiamo ricostruito un modello monoplanare del ginocchio in materiale plastico che riproduceva il profilo del femore e

MATERIALS AND METHODS

In our research we reconstructed flat plastic models of the knee reproducing the outlines of femur and tibia with the average dimensions of adult bones. We chose four

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della tibia, rispettando le dimensioni medie dell’articolazione di un adulto. Successivamente abbiamo scelto 4 diversi tipi di snodo utilizzati per la costruzione di ginocchiere armate su ognuno dei quali abbiamo fissato un modello monoplanare.

DESCRIZIONE MECCANICA DEGLI SNODI

E’ noto che lo snodo utilizzato in un tutore del ginocchio è formato da un’articolazione meccanica collegata a due bracci, uno superiore, al quale è stato fissato il profilo femorale, ed uno inferiore, al quale è stato fissato il profilo tibiale.

different kind of knee support joints and fixed them on the flat models.

MECHANICAL DESCRIPTION OF THE JOINTS

The joint used in a knee brace is formed by a mechanical articulation linked to two arms. We fixed the upper arm to the model femur and the lower arm to the model tibia.

SNODO A CENTRO FISSO

Consiste in un perno centrale, che ripropone un moto rotatorio attorno ad un punto.

Tenendo vincolato il braccio tibiale, quello femorale, nella flessione, eseguirà, attorno al perno centrale, un moto rotatorio.

JOINT WITH FIXED AXIS OF ROTATION

It consists of a pivot reproducing a rotatory movement around a central axis.

During the flexion, the tibial brace is restrained and the femoral brace follows a circular trajectory around the pivot.

SNODO A DOPPIO CENTRO

I due bracci vengono posti a contatto tra loro con un estremo, ognuno dei quali presenta un profilo arrotondato e disegnato a ruota dentata. Al centro di ogni singolo arrotondamento è posto un perno in modo che ad un movimento di rotazione di un braccio, attorno al proprio perno, corrisponda un analogo movimento, nel senso opposto, dell’altro braccio

Tenendo vincolato il braccio tibiale, quello femorale, nella flessione, eseguirà un moto cicloide retrogrado.

JOINT WITH DOUBLE AXIS OF ROTATION

The braces are in contact by means of their rounded, gear-wheel-shaped extremities with a pivot in their middle. When one brace turns around its own pivot, the other brace makes the same movement, in the opposite direction.

During the flexion, the tibial brace is restrained and the femoral brace makes a so called retrograde cycloid movement.

SNODO A CENTRO DI ROTAZIONE SALTATA

È composto da una piastra principale, collegata al braccio superiore, che presenta due scanalature, una centrale (trasversale) di piccole dimensioni e una periferica (circolare) di grandi dimensioni; ogni scanalatura alloggia e guida un proprio perno, fissato su una piastra esterna. Durante i primi 25° di flessione, il fulcro è il perno alloggiato nell’estremità superiore della scanalatura circolare e costringe il primo perno posizionato nella scanalatura trasversale a spostarsi avanti per tutta la lunghezza della scanalatura stessa (traslazione lineare 8-9 mm), simulando lo scivolamento anteriore dei condili femorali rispetto al piatto tibiale. Nella seconda fase della flessione (dai 25° ai 120°) il fulcro salta sul secondo perno alloggiato alla fine della scanalatura lineare attorno al quale lo snodo sviluppa la sua traiettoria circolare guidata dal perno alloggiato nella scanalatura circolare. Tenendo vincolato il braccio tibiale, quello femorale, nella flessione, eseguirà un moto trasla-rotatorio.

JOINT WITH SWITCHING AXES OF ROTATION

It is composed of a plate linked to the upper brace. This plate has two grooves: a little central (transversal) one and a big peripheral (circular) one. Within each groove slides a pivot which is fixed to an external plate.

During the first 25° flexion, the fulcrum is the pivot seated in the upper extremity of the circular groove. It makes the other pivot move forward the entire groove (8-9 mm linear translation), simulating the anterior glide of the femoral condyles on the tibial flat bone.

In the second part of the flexion (from 25° to 120°) the fulcrum switches to the pivot seated in the lower extremity of the linear groove. The joint turns around it following the movement of the other pivot in the circular groove. The femoral brace has thus a translatory-rotatory movement.

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SNODO A CENTRO DI ROTAZIONE VARIABILE KTJ©

È formato da due piastre, una delle quali ha due scanalature; la prima di piccole dimensioni è posta al centro della piastra stessa che si allunga linearmente verso il basso, mentre la seconda inizialmente (da 0 a 30°) ha una forma circolare che successivamente diventa una spirale rientrante verso il centro della piastra stessa.

L’altra piastra presenta due perni, il primo viene inserito nella scanalatura lineare, mentre il secondo viene collocato in quella curvilinea. Ogni piastra è collegata ad un relativo braccio (femorale e tibiale); nel movimento di flessione, quindi, lo snodo determina un iniziale movimento rotatorio che dopo i 30° viene combinato con uno scivolamento determinato dalla parte a spirale dell’apertura periferica . Tenendo vincolato il braccio tibiale, quello femorale, nella flessione, eseguirà un moto roto-traslatorio.

ADJUSTABLE ROTATION RADIUS JOINT

It is composed of two plates. One of them has two groves. The first little one goes from the middle of the plate linearly downward. The second one initially (from 0° to 30°) has a circular shape which lately becomes a spiral lightly going to the middle of the plate.

The second plate has two pivots, one is seated in the linear groove and the other in the curvilinear one.

Each plate is linked to the respective brace (femoral and tibial). During the flexion the joint causes a rotatory movement combined – after the first 30° – with a gliding due to the spiral shape of the groove rotatory-translatory movement.

IL CENTRO INIZIALE DI ROTAZIONE

Per determinare un punto di riscontro comune a tutti gli snodi con il quale poter uniformare il posizionamento dei modelli di plastica rispetto al relativo snodo meccanico, è stato preso in considerazione il centro iniziale di rotazione individuato secondo il metodo impostato da Nietert (1976).

THE INITIAL AXIS OF ROTATION

We took as a landmark common to all the joints – in order to uniform the position of the plastic models with respect to their mechanical joints – the initial axis of rotation located with the Nietert (1976) method.

Tale punto può essere individuato misurando la lunghezza antero-posteriore del condilo femorale. Un terzo di tale misura è stata posta come distanza alla quale tracciare la parallela alla tangente al profilo posteriore del condilo femorale e la parallela alla tangente al suo profilo inferiore. L’intersezione delle due parallele, individua il centro iniziale di rotazione.

Nei modelli, tale riferimento si è potuto applicare sullo snodo a centro fisso, su quello a centro di rotazione variabile (impostando la posizione iniziale del perno centrale come centro iniziale) e su quello a centro saltato (impostando la posizione iniziale del perno centrale come centro iniziale), mentre non è stato possibile per lo snodo a doppio centro, in quanto il movimento viene sempre a svilupparsi attorno ai due centri.

We traced a line parallel to the tangent to the posterior outline of the femoral condyle and a line parallel to the tangent to its inferior outline at a distance equal to one third of the anteroposterior length of the femoral condyle. The intersection of those lines locates the initial axis of rotation.

In our models, this landmark has been applied to the joint with fixed axis, to the adjustable rotation radius joint (setting the initial position of the central pivot as initial centre) and to the joint with switching axes (setting the initial position of the central pivot as initial centre). We could not apply this landmark to the joint with double axis because the rotations around the two axes were always simultaneous

La documentazione fotografica

Per ogni singolo modello sono state fatte una serie di fotografie a vari gradi di flessione: 0, 30, 60, 90, 110.

Su ogni modello sono stati posti dei marcatori a distanza standard per poter evidenziare le eventuali incongruenze di traiettoria tra il movimento reale riportato nelle radiografie, e quello determinato da ogni singolo snodo.

The photographic documentation We took a series of pictures of each model at the following angles of flexion: 0°, 30°, 60°, 90°, 110°.

We put standard distance markers on all models to highlight the possible differences between the trajectory of the natural movement shown by the radiographies and the movement determined by each joint.

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JOINT WITH FIXED AXIS OF ROTATION

JOINT WITH DOUBLE AXIS OF ROTATION

JOINT WITH SWITCHING AXES

OF ROTATION

ADJUSTABLE ROTATION RADIUS

JOINT

0°

30°

60°

90

110°

Snodo a centro fisso

Snodo a doppio centro

Snodo a centro saltato

Snodo a centro di rotazione variabile

KTJ

Per un confronto più evidente, comunque, sono stati inizialmente ricalcati i contorni dei profili articolari dei modelli nelle varie posizioni e sovrapposti a quelli reali radiografico (sfondo opaco).

For a clearer comparison we traced the articular outlines of the models in the different positions and superimposed them to the respective radiographic outline (highlighted by the dark background).

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PROFILO RADIOGRAFICO RADIOGRAPHIC COMPARISON

Differenza tra il profilo radiografico e lo snodo con il centro fisso.

Si può notare come la sagoma del modello, al chiudersi della flessione, si porta in avanti ed in alto.

Da studi recenti si è stabilito che lo spostamento in alto corrispondeva ad un valore medio di 4,99 mm.

Difference between the radiographic outline and the joint with fixed axis.

At the end of the flexion it can be noticed how the outline of the model moves forward and up.

Recent studies fixed this up movement to an average value of 4,99 mm.

Differenza tra il profilo radiografico e lo snodo con il doppio centro.

L'ombra del modello, a fine flessione, si trova in una posizione marcatamente arretrata ed addirittura più in basso rispetto al piatto tibiale disegnato dal profilo radiologico.

Difference between the radiographic outline and the joint with double axis.

At the end of the flexion the outline of the model is situated in a highly backward position. The femur of the model is lower than the tibial flat bone of the radiography.

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Differenza tra il profilo radiografico e lo snodo con il centro saltato.

Il modello alla fine della flessione si trova in una posizione notevolmente avanzata e sollevata rispetto al profilo radiografico.

Difference between the radiographic outline and the joint with switched rotation.

At the end of the flexion the model is in a highly forward and upward position respect to the radiographic outline.

Differenza tra il profilo radiografico e lo snodo con il centro variabile di rotazione KTJ©.

In ogni fase della flessione il modello si trova sempre in una posizione molto simile a quella del profilo radiologico.

Difference between the radiographic outline and the adjustable rotation radius joint KTJ©.

In all the phases of the flexion the model is situated in a position very similar to that of the radiographic outline.

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CONCLUSIONI

Dalla nostra indagine risulta evidente che il ginocchio ha un moto roto-traslatorio durante il quale, dopo i 30° di flessione, il condilo femorale scivola anteriormente ed in modo progressivo sul piatto tibiale. Tale moto, quindi, dovrebbe essere riproposto in qualunque tipo di apparecchiatura o snodo meccanico che, per problemi fisioterapici, deve accompagnare il ginocchio nel suo movimento.

Al contrario, se il ginocchio viene vincolato ad un'articolazione meccanica che non riproduce tale moto roto-traslatorio, i capi articolari tenderanno ad essere trascinati dallo stesso dispositivo sulla traiettoria di quest'ultimo, creando all'interno del ginocchio degli allontanamenti con tensioni che si scaricano sulle strutture articolari quali i legamenti, in particolare i crociati, la capsula, i menischi e le cartilagini.

Dalla nostra indagine risulta che lo snodo a centro di rotazione variabile è quello che meglio propone un movimento che riproduce la gerarchia di intervento tra la progressività dei moti di rotolamento e di scivolamento. Questo fa sì che la gamba ed il supporto meccanico a lei collegato, restino perfettamente su traiettorie parallele in modo che, in qualsiasi fase del movimento, ogni punto di contatto gamba-dispositivo meccanico resti sempre perfettamente corrispondente. Ciò evita qualsiasi tipo di trazione del dispositivo meccanico sulle strutture deboli articolari ed evita l'insorgenza di tensioni all'interno del ginocchio.

In conclusione vogliamo far riferimento ai punti principali che sono riportati nel “Decreto Legislativo 24 febbraio 1997, n. 46 - Allegato I – Requisiti Essenziali. – Requisiti Generali” relativi alla normativa per la certificazione CE:

1.- i dispositivi devono essere progettati e fabbricati in modo che la loro utilizzazione non comprometta lo stato clinico e la sicurezza dei pazienti, né la sicurezza e la salute degli utilizzatori,

2.- le soluzioni adottate dal fabbricante per la progettazione e la costruzione dei dispositivi devono attenersi a principi di rispetto della sicurezza, tenendo conto dello stato di progresso tecnologico generalmente riconosciuto.

CONCLUSIONS

Our research clearly shows that the knee has a rotatory-translatory movement. After 30° of knee flexion the femoral condyle glides progressively forward on the tibial flat bone. This movement should be reproduced by all equipments or mechanical joints guiding the movement of the knee for physiotherapeutic reasons.

If the knee is restrained by a mechanical articulation that does not reproduce this kind of movement, the head of the bones tend to follow the trajectory of the mechanical articulation. This deviation produces tension in articular elements like the ligaments, particularly the cruciate ligaments, the capsule, the menisci and the cartilages.

Our research shows that the joint that better reproduces a movement respecting the order of the phases of rotation and gliding is the adjustable rotation radius joint.

The leg and its mechanical support move on parallel trajectories to allow a perfectly correspondent contact between leg and mechanical disposal during the entire movement.

This avoids all traction of the mechanical disposal on the articular structures and the beginning of tensions within the knee.

These are the main points of the Annex 1 to the Italian Legislative Decree No. 46 of February 24th, 1997 on the essential and general requirements for EC certifications:

1. Disposals must be designed and constructed so as not to prejudice the patient's clinical state and safety or the user safety and health.

2. During the disposal design and construction the manufacturer must observe all the safety measures, up-to-date with the technological progress.

-- Ulteriori considerazioni --

I dati esposti dimostrano come lo snodo a centro variabile sia quello che maggiormente rispetta la dinamica articolare del ginocchio, almeno per quanto riguarda i reciproci rapporti fra capo femorale e capo tibiale dell’articolazione. Ciò comporta, quando lo snodo sia applicato ad un tutore ortopedico, un maggior rispetto delle strutture anatomiche articolari e periarticolari. Quanto osservato tende a confermare che la precisa sovrapposizione tra il tracciato del profilo radiologico e quello del modello collegato con lo snodo a centro di rotazione variabile, evidenzia una marcata similitudine tra le due traiettorie, similitudine che fa dedurre anche la sovrapposizione del centro istantaneo di rotazione e la sua conseguente perpendicolarità rispetto alle superfici articolari ad ogni grado di flessione.

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16° Congresso Nazionale, Società Italiana di Artroscopia, Genova 2003 Pellis G., Di Cosmo F.:

Tensioni indotte sui legamenti crociati da diversi tipi di snodo per tutore del ginocchio . ….

LO SCOPO DELLO STUDIO

In considerazione che gli studi della cinematica del ginocchio, basati su una localizzazione anatomica del centro di istantanea rotazione, sono scarsamente significativi (Insall J.N., 1986, Chirurgia del ginocchio Verduci Editore), il nostro studio mira a determinare la tensione esercitata sui legamenti crociati quando la movimentazione di flesso-estensione è imposta da uno snodo a centro fisso e quando, invece, da uno snodo a centro di rotazione variabile (KTJ©).

In particolare abbiamo verificato e confrontato le forze di trazione sui legamenti crociati e la distanza alla quale i due capi ossei vengono costretti dal diverso movimento imposto dai due snodi.

Adjustable rotation radius articulated joint (KTJ) for knee tutors: relationship between movement and tension on the cruciate ligaments

THE PURPOSE OF THE RESEARCH

Taking into consideration that the studies on the kinematics of the knee, based on an anatomic localization of the centre of instantaneous rotation, are hardly significant (Insall J.N., 1986, Chirurgia del ginocchio Verduci Editore), our study aimed to determine the tension put on the cruciate ligaments when the bending-stretching movement is imposed by an articulated joint with a fixed centre, or on the contrary, by an articulated joint with a variable centre of rotation.(KTJ©).

In particular we have verified and compared the traction forces on the cruciate ligaments and the distance to which the two bone heads are constrained by the different movements imposed by the two articulated joints.

IL METODO USATO

Per lo studio, è stata usata una macchina per la ginnastica passiva.

Una serie di prove sono state fatte con il braccio originale, che presentava uno snodo a centro fisso. Le stesse misure sono state riproposte con un braccio modificato; al centro fisso è stato sostituito uno snodo a raggio di rotazione variabile KTJ©.

THE METHOD USED

A machine for passive gymnastics was used in the research.

A series of tests were carried out using the original arm, which had an articulated joint with a fixed centre. The same measures were carried out with a modified arm: the fixed centre joint was substituted by a KTJ© articulated joint with a variable rotation radius.

L’articolazione del ginocchio è stata ricostruita utilizzando un femore ed una tibia fissati alla macchina utilizzando 4 anelli di materiale plastico (due per il femore e due per la tibia - uno distale ed uno prossimale) muniti di viti convergenti al centro in modo da poter bloccare i rispettivi segmenti ossei in una precisa posizione spaziale. Ciò ha permesso di poter disporre i condili femorali ed i piatti tibiali in modo tale da riproporre perfettamente il rapporto che gli stessi hanno in vivo durante una flesso-estensione. Questo sistema di bloccaggio è un sistema molto più rigido di quello che normalmente avviene quando si fissa un tutore al ginocchio, in quanto non si crea alcuna zona di compenso elastico determinato dalle parti molli della gamba e dall’elasticità del tessuto del tutore; tale sistema è stato, comunque, applicato a tutti due i casi descritti.

The articulation of the knee was reconstructed using a femur and a tibia fixed to the machine using 4 plastic rings (two for the femur and two for the tibia – a distal and a proximal) fitted with screws convergent at the centre in order to be able to clamp the respective bone segments in an exact spatial position. This enabled the femoral condyles and the flat tibials to be put in such a way as to perfectly re-establish the relation between them that they had during bending-stretching. This clamping system is a much more rigid system than that which you normally get when fixing a protector to the knee, since it does not create any area of elastic compensation determined by the soft parts of the leg and by the elasticity of the protector fabric. This system has been applied, however, to both cases described.

Irrespective of the articulated joint used, it was always the

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Indipendentemente dallo snodo utilizzato, era sempre la macchina che produceva il movimento e il tipo di snodo che imponeva la traiettoria al ginocchio. L’allineamento tra il centro di rotazione della macchina ed il centro iniziale di rotazione del ginocchio, è stato determinato secondo il metodo impostato da Nietert (1976) e poi corretto manualmente in quanto il metodo stesso non prevede la personalizzazione del centraggio stesso. La correzione è stata eseguita agendo sulle viti poste sugli anelli di plastica. La verifica del centraggio, in tutti i casi doveva prevedere che i capi ossei restassero perfettamente a contatto nei primi 30° del movimento.

I legamenti crociati sono stati “ricostruiti” con del filo di dacron del diametro di 3mm ed inseriti attraverso i capi ossei forati:

machine which produced the movement and the type of articulated joint which imposed the trajectory of the knee. The alignment between the rotation centre of the machine and the initial centre of rotation of the knee, was determined according to Nietert's method (1976) and then corrected manually since this method did not provide for the centring to be personalized. The correction was made by acting on the screws on the plastic rings. The verification of the centring in all cases had to ensure that the bone heads remained perfectly in contact in the first 30° of movement.

The cruciate ligaments were “reconstructed” using 3 mm diameter Dacron thread and inserted through the perforated bone heads:

- il LCA dalla spina tibiale anteriore alla faccia interna del condilo laterale in corrispondenza della fossetta dove in natura si inserisce il LCA;

- il LCP dalla spina tibiale posteriore alla faccia laterale del condilo mediale in corrispondenza della fossetta dove in natura si inserisce il LCP.

In ogni canale creato con la foratura è stato inserito un tubetto di materiale plastico, con il diametro interno leggermente superiore a quello del “legamento”, in modo tale che quest’ultimo, abbia sempre la possibilità di scorrere senza creare attriti determinati dalla frizione tra il materiale spugnoso del tessuto osseo e quello a trefoli del “legamento”.

Il LCA è stato fissato sulla testa della tibia in prossimità del foro di uscita anteriore, mentre il LCP, sulla testa della tibia in prossimità del foro di uscita posteriore. Ambedue i legamenti, dopo aver oltrepassato i condili femorali sono stati prolungati ed agganciati, alla base del braccio della macchina con interposto, per la misura della trazione, un dinamometro.

Per la misurazione della distanza tra i capi articolari, ad ogni angolo raggiunto, è stato utilizzato un sistema a spessori (0,1 mm), da infilare tra i capi articolari ai vari angoli.

- the ACL from the front tibial spine to the inside face of the lateral condyle in correspondence with the fossa where, in nature, the ACL is inserted;

- the PCL from the rear tibial spine to the lateral face of the medial condyle in correspondence with the fossa where, in nature, the PCL is inserted.

A small plastic tube was inserted into every channel formed by perforation, with an internal diameter just slightly bigger than that of the “ligament”, in such a way that the latter could always slide without creating chafing caused by the friction of the spongy material of the bone tissue and the strand-type material of the “ligament”.

The ACL was fixed on the head of the tibia near the front exit hole, while the PCL was fixed on the head of the tibia near the rear exit hole. Both ligaments, after having passed the femoral condyles, were extended and fastened, at the base of the arm of the machine: a dynamometer was interposed, to measure the traction.

To measure the distance between the articular heads, at every angle reached, a system of shims (0.1 mm) was used, to be threaded between the articular heads at various angles.

ANALISI DEI RISULTAT

Il movimento completo, eseguito dalla macchina, era da 0° a 110°. Le misure sono state effettuate ogni 15°. Tutte le misure sulla distanza e sulla trazione sono state effettuate contemporaneamente bloccando il movimento del braccio all’angolazione prevista.

ANALYSIS OF THE RESULTS

The complete movement performed by the machine was 0° to 110°. The measurements were taken every 15°. All the measurements concerning distance and traction were carried out at the same time as the movement of the arm was clamped at the desired angle.

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Per la distanza, i risultati sono riportati in Fig.1.

Per quanto riguarda invece la tensione sui legamenti crociati, riportiamo in Fig.2 i risultati inerenti al centro fisso, mentre in Fig.3 quelli ricavati con lo snodo KTJ©.

Per ogni singolo legamento, all’angolo iniziale di 0° è stata data una tensione iniziale di 1,00 kg per poter determinare anche eventuali tensioni negative.

Come appare dalla Fig.1 la traiettoria imposta dallo snodo a centro fisso determina un marcato allontanamento dei capi articolari dai 30° di flessione in poi. Ciò non accade con lo snodo KTJ© che mantiene sempre un perfetto contatto tra i capi articolari.

Per quanto riguarda le forze esercitate sui legamenti crociati, analizzando i dati riscontrati con lo snodo KTJ© (Fig.3) possiamo notare che i legamenti sono sottoposti ad una trazione (notevolmente più blanda di quella riscontrata con il centro fisso) che, comunque, si equivale, contrapponendosi, in ogni frazione del movimento; oltre a ciò le trazioni sono più elevate nell’estensione e nella massima flessione, posizioni nelle quali il LCA, con il fascio postaro-laterale, ed il LCP, con la porzione anteriore, presentano il loro massimo spessore (Insall 1986) e quindi grado di resistenza alla trazione.

Le forze di trazione riscontrate con lo snodo a centro fisso, invece, sono decisamente assimetriche e di più elevata intensità; l’assimetria è data dal fatto che il LCP viene inizialmente trazionato, successivamente rilasciato nella fase centrale del movimento ed infine, negli ultimi gradi, nuovamente trazionato, se pur di poco.

As regards distance the results are reported in Fig. 1.

As regards tension on the cruciate ligaments, we report in Fig 2 the results concerning the fixed centre while those concerning the KTJ© articulated joint are reported in Fig.3.

For every single ligament, at the initial angle of 0° an initial tension of 1.00 kg was given in order to be able to establish any negative tensions.

As can be seen in Fig. 1 the trajectory imposed by the articulated joint with a fixed centre determines a considerable deviation of the articular heads, from 30° bending and more. This does not happen with the KTJ© articulated joint which always maintains perfect contact with the articular heads.

As far as the forces exerted on the cruciate ligaments are concerned, by analysing the data with the KTJ© articulated joint (Fig.3) we can observe that the ligaments are subjected to a traction (considerably less than that seen with the fixed centre) which, however, is equivalent, in counter-position, in every fraction of movement; furthermore the tractions are higher during stretching and in maximum bending, positions where the ACL, with the rear-lateral fascicle, and the PCL, with the front portion, have their maximum thickness (Insall 1986) and therefore degree of resistance to traction.

The traction forces found with the articulated joint with a fixed centre, on the contrary, are decidedly asymmetric and of a higher intensity. The asymmetry is due to the fact that the PCL is initially tractioned, then left in the central phase of the movement and, at the end, in the last degrees it is tractioned again, even if only slightly.

In conclusione del nostro lavoro possiamo dire che:

lo snodo a centro fisso non ripropone il moto roto-traslatorio tipico del ginocchio, creando un marcato allontanamento tra i capi articolari nella flesso-estensione, in perfetto accordo con quanto riportato da Insall (1986).

Lo snodo KTJ©, invece, propone un moto roto-traslatorio che tende a mantenere il contatto tra i capi ossei e a sviluppare delle tensioni molto equilibrate sui legamenti crociati.

Considerando infine, quanto riportato da Insall (1986), in riferimento alla possibilità nella quale il centro istantaneo di rotazione non ricade sulla perpendicolare alle superfici articolari (ovvero quando non viene eseguito un corretto moto roto-traslatorio), sappiamo che “questa condizione può verificarsi quando le superfici articolari o i legamenti, o entrambi, non sono situati nella loro normale posizione anatomica, o quando al ginocchio viene applicato un

In conclusion we can say that:

the articulated joint with a fixed centre does not give the rotational-translatory motion typical of the knee, thus creating a considerable distancing between the articular heads during bending-stretching, which totally agrees with what Insall reported (1986).

The KTJ© articulated joint, on the other hand, gives a rotational-translatory motion which tends to maintain contact between the bone heads and develops very balanced tensions on the cruciate ligaments.

Finally, taking into consideration what Insall reported (1986), about the possibility where the instantaneous centre of rotation does not fall perpendicular to the articular surfaces (or rather when a correct rotational-translatory movement is not performed), we know that “this condition can occur when the articular surfaces or the ligaments, or both, are not in their normal anatomic

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apparecchio di immobilizzazione o altro dispositivo ortopedico che forza il movimento articolare in una direzione innaturale”.

In riferimento ai dati riportati, possiamo indicare che lo snodo KTJ©, propone un movimento naturale, molto simile a quello fisiologico e, quindi, per tale caratteristica è particolarmente adatto per essere applicato sulle apparecchiature utilizzate in fase riabilitativa, nella quale è importante eliminare qualsiasi tipo di sollecitazione che possa aggravare ulteriormente una situazione già danneggiata. Trazionare con un carico eccessivo un legamento appena ricostruito non è sicuramente corretto al fine della guarigione.

Una riduzione di tali tensioni, mantenendo il perfetto contatto tra i capi articolari evita l’insorgenza di forti tensioni anche ai legamenti collaterali, alla capsula articolare ed ai menischi; (ricordiamo che questi sono collegati alla capsula articolare ed ai legamenti crociati: LCP con il corno posteriore del menisco esterno e LCA con il corno anteriore del menisco interno)

Lo snodo a centro di rotazione variabile KTJ©, quindi, trova naturale applicazione sulle ginocchiere, sulle macchine da ginnastica passiva e su quelle per il rafforzamento muscolare tipo leg extension.

position, or when an immobilization apparatus or other orthopaedic device which forces the articular movement in an unnatural direction. is applied to the knee”.

With reference to the data reported, we can state that the KTJ© articulated joint offers a natural movement, very similar to the physiological one and, therefore, because of this, it is particularly suited for application on any machine which is used for rehabilitation, where any undue stress must be avoided which could further aggravate an already damaged situation. Subjecting a reconstructed ligament to traction with an excessive load is surely not the correct way to cure it.

A reduction of this tension, maintaining perfect contact between the articular heads, also prevents the onset of strong tensions to the collateral ligaments, to the articular capsule and to the meniscus, (we must remember that the latter are connected to the articular capsule and the cruciate ligaments: PCL with the back cornu of the meniscus and ACL with the front cornu of the meniscus.

The KTJ© articulated joint with a variable rotation centre can therefore be applied naturally on knee pads, on passive gymnastic machines and on machines for muscle reinforcement such as leg extension.

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IMPORTANTE

Altre considerazioni in merito ai legamenti crociati

I dati sulla tensione LCA / LCP ricavati dallo studio riportato nelle pagine precedenti, concordano con quanto riscontrato in letteratura.

Dalla descrizioni delle inserzioni tibiali (vedi appendice A pag. XX), infatti, possiamo notare che le fibre dei legamenti crociati non abbiano tutte la stessa lunghezza e direzione; durante i movimenti, quindi, non vengono poste in tensione simultaneamente. ROUD già nel 1913 aveva proposto una tesi sostenendo che durante la flesso-estensione alcune fibre dei crociati restavano sempre in tensione data la loro diversa lunghezza. Ciò permette di controbilanciare la tensione LCA \ LCP in qualunque fase della flesso-estensione evitando movimenti a cassetto. Oltre a ciò, partendo dal modello meccanico di Strasser (1917) e stato dimostrato che il profilo articolare della parte posteriore dei condili rappresenta esattamente la curva che avvolge le differenti posizioni del piatto tibiale fra la flessione e l'estensione completa, a conferma che ne LCA, ne LCP cambia lunghezza mentre il profilo del condilo resta tangente al piatto tibiale. Da ciò si deduce anche che la forma dei condili e geometricamente determinata dalla lunghezza dei legamenti crociati, dalla loro posizione e dalla disposizione delle loro inserzioni. Tale concetto verrà ripreso più avanti nel testo

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La teoria opposta

Dalle ripeturte consultazioni bibliografiche effettuate sia per le necessarie pubblicazioni scientifiche sia per le indispensabili esami brevettuali, sono state riscontrate anche opinioni contrarie. L’ipotesi formulata nei lavori di seguito elencati (LOUDON ET AL, 1998; PUTZ, 1995; TOWNSEND IND. INC., Patent n. EP 0 361 405 A, 04.04.1990; TOWNSEND, JEFFREY H., WILLIAMS ROBERT J., US, patent n. WO 92 15264 A, 17.09.92), indicano che nella flesso-estensione il moto del ginocchio sia trasla-rotatorio, ovvero consista inizialmente in uno scivolamento anteriore del femore sulla tibia di circa 8-9 mm (per un arco di 20-25°), al quale segue una fase di rotazione dai 25° in poi.

Analisi anatomo-fisiologica

Eminenza intercondiloidea: la prima perplessità sull’iniziale traslazione dei condili femorali sui piatti tibiali, prende spunto dalla meccanica relativa alla rotazione assiale lungo l’asse longitudinale della gamba può essere effettata solo a gamba piegata dopo i 30° (Kapandji I A, pg. 80) in quanto dopo il retro-rotolamento iniziale dei condili femorali sui piatti tibiali, c’è il disimpegno dell’eminenza condiloidea tibiale che può ruotare nella fossa intercondiloidea femorale dove a ginocchio esteso si trova incastrata (è questa una delle cause di blocco della rotazione assiale in estensione - Kapandji I A, pg. 92). Da quanto sopra, la iniziale traslazione in avanti male si sposa con il “disimpegno dell’eminenza condiloidea tibiale” che avviene dopo i 30° in quanto la traslazione anteriore stessa tenderebbe a mantenere INCASTRATO il massiccio intercondiloideo per una più ampia porzione di flessione.

Il movimento dei menischi: ulteriore perplessità in merito alla teoria trasla rotatoria nasce dalla conoscenza del fisiologico retroscivolamento dei menischi durante la flessione. Il menisco interno e quello esterno, infatti, nella loro parte posteriore ed in particolare con i loro corni posteriori, sono collegati (tramite un’espansione fibrosa) rispettivamente al muscolo semimembranoso e al muscolo popliteo che, peraltro, sono i muscoli motori della flessione: il loro accorciamento determina la simultaneità dell’azione motoria ed il richiamo verso dietro dei menischi.

La meccanica roto-traslatoria, interpreta fedelmente tale movimentazione, infatti nella prima fase della flessione, la rotazione dei condili femorali prevede un rotolamento indietro degli stessi sui piatti tibiali proporzionale all’angolazione raggiunta, contemporaneamente all’arretramento dei menischi che vengono trascinati indietro dagli stessi muscoli motori azionati nella flessione.

Legenda:

R – rotula LLI – legamento collaterale interno

LLE – legamento collaterale esterno Mi – menisco interno

Me – menisco esterno Pop – muscolo popliteo

4 – corno anteriore menisco esterno

5 – corno posteriore menisco esterno 6 – corno anteriore menisco interno

7 – corno posteriore menisco interno 8 – legamento trasverso

9 – ali menisco-rotulee

10 - espansione fibrosa muscolo popliteo 11 – espansione fibrosa muscolo semimembranoso

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La teoria trasla-rotatoria, invece, tende ad affermate che nella prima fase della flessione 20-25° i condili femorali traslano anteriormente per 8-9 mm mentre i menischi trascinati dai muscoli flessori si spostano all’indietro. Questa opposta direzione di movimento, porterebbe senza dubbio ad un grave conflitto tra condili e menischi che rischierebbero di venir danneggiati ad ogni ciclo di movimento. Dalla considerazione che questi gradi di movimento corrispondono a quelli che vengono utilizzati nella deambulazione, ci si può rendere conto che tale conflitto porterebbe in poco tempo alla degenerazione completa dei corni anteriori di ambedue i menischi con tutte le conseguenze del caso.

Analisi brevettuale

Un’altra analisi condotta sul sistema meccanico che riproduce tale movimentazione, esaminato per esigenze brevettuali (TOWNSEND IND. INC., Patent n. EP 0 361 405 A, 04.04.1990), mette in luce che il dispositivo EP 0 361 405 A presenta un perno centrale che per i primi 20-25° di flessione si muove orizzontalmente in una scanalatura lineare; il centro di tale movimento è situato su un secondo perno periferico posto in una estremità di una apertura circolare periferica. Il perno centrale arrivato al termine della scanalatura, nel proseguo della flessione, diventa il centro della rotazione del perno periferico che continua a scorrere nell’apertura periferica.

Il perno periferico che fungeva da “centro mobile” nella prima parte del movimento, diventa il perno che scorre in una scanalatura periferica circolare. Ovvero il centro di rotazione dopo i 20-25° “salta” da un punto periferico ad un punto centrale.

Questa meccanica a scatto che suddivide nettamente la traslazione e la rotazione, male si sposa con il moto del ginocchio; riportando tale meccanica all’interno del ginocchio, si potrebbe supporre che quest’ultimo funzioni a scatti con una suddivisione netta tra la fase di rotazione e quella di scivolamento. Ciò assolutamente non avviene in quanto il movimento fisiologico che si verifica fra i capi articolari è senza soluzione di continuità e presenta una peculiare armonia.

Analisi motoria

Ulteriore comparazione tra le due teorie da un punto di vista pratico, è stata effettuata considerando le esercitazioni che di consuetudine vengono proposte nella rieducazione conseguente a trauma al ginocchio. Tale analisi è stata proposta in un lavoro proposto al XVII Congresso Internazionale di Riabilitazione e Traumatologia, Bologna 2009 venendo classificato al primo posto tra i poster presentati.

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XVII Congresso Internazionale di Riabilitazione e Traumatologia - Bologna 2009

Pellis G., Di Cosmo F.: CLASSIFICAZIONE DELLE ESERCITAZIONI PER LA RIEDUCAZIONE DEL GINOCCHIO IN

BASE ALLA TEORIA ROTO-TRASLATORIA E TRASLA-ROTATORIA

Introduzione - Il ginocchio è l’articolazione che combina una rotazione iniziale (25-30°) con un moto di scivolamento che diventa sempre più progressivo. A questa teoria roto-traslatoria, è stata affiancata una più recente che prevede inizialmente uno scivolamento anteriore del femore sulla tibia di circa 8- 9 mm (per un arco di 20-25°), al quale segue una fase di rotazione. Tale teoria la definiamo trasla-rotatoria.

Lo scopo dello studio - Capire, quali sono le esercitazioni più consigliate per una corretta rieducazione del ginocchio, in base alle sollecitazioni meccaniche prodotte dal moto che ogni singola teoria propone,

nella rotazione i punti di contatto tra le superfici si susseguano in modo tale che ad ogni punto di contatto su una superficie ne corrisponda uno diverso sull’altra. Nel rotolamento non c’è sfregamento e usura delle superfici

nella traslazione ad un punto di contatto su una superficie corrispondono più punti di contatto sull'altra. Ciò provoca sfregamento ed usura tra le parti. Più elevato è il carico trasmesso, più intenso sarà il fattore di deterioramento tra le parti.

Le teorie - La roto-traslazione prevede che i capi articolari rotolano per i primi 30° per poi iniziare in maniera sempre più importante lo scivolamento

La trasla rotazione prevede che i capi articolari scivolano anteriormente per 8-9 cm (circa 25-30°) per poi rotolare fino alla fine della flessione

L'analisi bibliografica e brevettuale

La teoria roto-traslatoria: si può notare che i lavori scientifici precedono temporalmente di gran lunga la data del trovato brevettuale Patent n. WO 97/38759 - 1997 - Draganich L.F., Andriacchi T. P., Andersson G. B (1987) Interaction between intrinsic knee mechanics and the knee extensor mechanism, J. Orthop. Res. 5:539-547.

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- Fleischmann J, Line R (1981) Anatomia umana applicata all'educazione fisica ed allo sport, vol.1, S.S.S., Roma, 303. - Fumagalli Z, Fusaroli P, Lambertini G, Nesci E, Pasqualino A (1977) Anatomia umana, vol.1, Piccin ed., Padova, vol. 1, pp 191-195. - Insall J.N. (1986) Chirurgia del ginocchio Verduci editore, pp. 11, 12-13, 25

- Kapandji I A (1977) Fisiologia articolare, Marrapese Ed. Demi s.r.l., Roma, 90.

- Marinozzi G, Pappalardo S (1977) L’articolzione del ginocchio, problemi morfologici e funzionali, Alcmeone,Istituto Superiore di Educazione Fisica, Roma, n.1, pp 25-30.

- Melegatti G (1997) Biomeccanica del legamento crociato anteriore, Alea Ed., Milano, vol.2, 22-24. - Nissell R (1985) Mechanics of the knee, Acta Ortop. Scand. 56 (supp.216): 5-41

- Smidt G.L. (1973) Biomechanical analysis of knee flexion and extension, J. Biomech., 6:79-92. - Steinbrück K, (1997) Rehabilitation des Kniegelenkes nach Kreuzband - Operationen, Orthopädie-Technik, 725-735.

- Tittel K (1979) Anatomia funzionale dell'uomo, Edi Ermes, Milano, 272. - Yamaguchi G.T., Zajac F.E. (1989) A planar model of the knee joint to characterize the knee-extensor mechanism, J. Biomech.,22:1-10.

La teoria trasla-rotatoria: si può notare che i lavori scientifici sono conseguenti alla data del trovato brevettuale Patent n. EP 0 361 405 A , 1990 e patent n. WO 92 15264 A , 1992 - Putz, 1995; Loudon et al, 1998.

Studi di confronto tra modelli - Da uno studio sul confronto tra i radiogrammi di un ginocchio tipo con i dispositivi meccanici che ripropongono i due moti considerati, completi di modelli monoplanari che riproducono i capi articolari del ginocchio, veniva riscontrato che: Il modello che ripropone il moto roto-traslatorio si trova sempre in una posizione molto simile a quella del profilo radiologico

Il modello che ripropone il moto trasla-rotatorio, alla fine della flessione, si trova in una posizione notevolmente avanzata e sollevata rispetto al profilo radiologico

Snodo a centro di rotazione variabile

Snodo trasla-rotatorio

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Gli esercizi per la rieducazione - devono essere proposti affinché si possa giungere al ripristino della completa funzionalità flesso-estensoria e di sopportazione del carico del ginocchio senza che questi possano provocare tensioni nocive all’articolazione stessa.

Dall’analisi delle sollecitazioni meccaniche che insorgono nel moto rotatorio ed in quello traslatorio, le esercitazioni da proporre nella rieducazione del ginocchio possono essere classificate in base alla gerarchie di intervento di ogni singolo moto, come “consigliate” e “non consigliate”

Gli esercizi consigliati sono quelli nei quali avviene il rotolamento tra i capi articolari, moto che esclude l’usura determinata dalla traslazione Moto Roto-traslatorio (esercizi consigliati): deambulazione, piegamenti ad angoli aperti, pedalata e corsa lenta ...

Moto Trasla-totatorio (esercizi consigliati): piegamenti ad angoli chiusi

Conclusioni - Nella considerazione che l’evoluzione biologica ha sempre sposato i concetti di rendimento e salvaguardia, difficilmente si può pensare che attività particolarmente utili all’uomo quali la deambulazione e la corsa possano provocare sfregamento ed usura all’interno di un articolazione fondamentale per la vita di relazione e l’esistenza stessa dell’uomo, come quella del ginocchio. Ciò porta a pensare che la teoria roto-traslatoria sia quella più accreditabile al moto del ginocchio e che le esercitazioni principali sulle quali basare un protocollo riabilitativo, sono quelle eseguite ad angoli aperti fino ai 30°, che, sfruttando il solo moto rotatorio, evitano le sollecitazioni meccaniche che producono USURA, compromettendo il corretto utilizzo dell’articolazione.

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Il parere del prof. Antonio Dal Monte

Quale consulente dell’Area Science Park di Trieste nel campo della Domotica, lo snodo a centro di rotazione variabile è stato presentato al prof. Antonio Dal Monte che si è espresso nei termini:

“L’impostazione data dal punto di vista biomeccanico risulta corretta”.

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I "dati tecnici" di KTJ

Tutti i risultati scientifici più significativi, raccolti sia negli studi di biomeccanica sia in quelli sull'uomo, sono stati raggruppati nella tabella "Dati tecnici" e garantiscono che la meccanica KTJ è corrispondente a quanto studiato e quindi a quanto accade in vivo.

Dati Tecnici

Legenda e riferimenti bibliografici • Ampiezza movimento ginocchio: KTJ permette un'ampiezza "goniometrica" da 0 a 135° • Rientro del centro istantaneo di rotazione: fa riferimento alla colonna Rientro [cm] nella quale appaiono i valori parziali in riferimento

all'angolo di flessione (arco) • Massima Tensione su LCA - LCP: fa riferimento alle colonne kg LCA (legamento crociato anteriore) e kg LCP (legamento crociato

posteriore) nella quale appaiono i valori parziali in riferimento all'angolo di flessione (arco) • Moto proposto: fa riferimento alla colonna Moto nella quale appaiono i valori parziali in riferimento all'angolo di flessione (arco) • Allineamento ginocchio-snodo: Autocentraggio pur non essendo una caratteristica meccanica, viene associato al maggior comfort

offerto dai tutori KTJ

Il terzo perno guida - Nella progettazione dello snodo è stato previsto un terzo perno periferico per migliorare la funzionalità. Il terzo perno, infatti, scorre sul bordo esterno della piastra tibiale in posizione opposta al secondo perno, controbilanciandone l’attrito e aumentando i punti di contatto in ogni fase della flessione.

Le barre laterali - Lo snodo è necessariamente collegato a due barre laterali, una superiore femorale ed una inferiore tibiale. Le barre vengono poste lungo l’asse longitudinale dell’arto inferiore e vengono ancorate allo stesso con 4 cinghie. Tale ancoraggio tende a mantenere il contatto tutore/arto e a creare una forza di attrito tra le parti a contatto a monte ed a valle del ginocchio, che tendono ad affiancarsi alla struttura articolare condividendo il gravare del carico in qualsiasi fase della flesso-estensione.

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Azione meccanica / compatibilità funzionale

Mantenimento della distanza articolare

La caratteristica fondamentale dello snodo a centro di rotazione variabile è quella di accompagnare il ginocchio su una traiettoria roto-traslatoria, senza creare alcun effetto negativo sulla meccanica articolare del ginocchio.

Compatibilità funzionale - Autocentraggio

La corrispondenza tra il moto meccanico e quello fisiologico, crea una condizione particolarmente importante nell’utilizzo pratico dei tali dispositivi ortopedici che utilizzano il centro di rotazione variabile.

In base al concetto meccanico in per il quale due corpi vincolati tra loro che ripropongono un analogo moto, nel movimento tendono a sovrapporre le loro traiettorie, il dispositivo a centro di rotazione variabile tende, durante il lavoro, a sovrapporre la sua traiettoria meccanica a quella fisiologica del ginocchio in virtù della forza di attrito che si viene a creare dallo sfregamento tra le parti a contatto. E’ la stessa forza di attrito che fa “scivolare” la traiettoria del dispositivo meccanico su quella fisiologica fino ad scomparire.

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La verticalità

Le barre laterali dello snodo KTJ tendono a sostenere il ginocchio facendogli mantenere una precisa verticalità. La forma delle barre è stata progettata affinché si possano adattare all’anatomia dell’arto inferiore in considerazione del valgismo fisiologico determinato dall’inclinazione del femore rispetto all’asse verticale passante per la testa del femore e la mezzaria del piatto tibiale. Tale adattamento della forma delle barre, è stata proposta per aumentare il contatto tra la coscia/barre femorali e gamba/barre tibiali creando una più ampia estensione della zona di contatto per il massimo sostentamento del ginocchio.

verticalità corretta stabilizzazione KTJ

Compatibilità funzionale - Valgismo e varismo

In presenza di una deviazione della verticalità dell’asse longitudinale dell’arto, il tutore KTJ può essere proposto quale guida (fornita dalle barre laterali) che si oppongono ai movimenti laterali.

La deviazione della verticalità determina una sollecitazione di compressione che si scarica unicamente su un comparto del ginocchio causando una degenerazione progressiva e continuata dei profili articolari.

valgismo varismo

Per cercare di contrastare tali fenomeni degenerativi è importante aiutare il ginocchio “sostenendo” il comparto sottoposto a compressione.

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Compressione - Sopportazione del carico di punta Nella stazione eretta ed in particolare quando l’appoggio grava su un singolo arto, la trasmissione del peso del corpo (carico P) tra i capi articolari del ginocchio avviene per compressione su 2 punti fisiologici di contatto:

A – Condilo Femorale mediale / Piatto Tibiale mediale

B – Condilo Femorale laterale / Piatto Tibiale laterale

In presenza di una traumatologia che interessi le cartilagini articolari ed i menischi, uno “scarico” su i punti di contatto può contrastare una progressiva degenerazione delle superfici traumatizzate.

Un menisco fessurato o fratturato sottoposto alla continua compressione esercitata dai capi articolari tenderà a ridurre la sua funzionalità.

Compatibilità funzionale - Traumi meniscali, condropatia, artrosi, fratture verticali piatto tibiale

In tale situazione la meccanica dello snodo KTJ si affianca al ginocchio ed in virtù del suo posizionamento geometrico dei due perni periferici situati sulla piastra femorale che restano l’uno a contatto uno del profilo esterno e l’altro con l’asola periferica. Tale contatto determina una condizione per la quale i punti di contatto fisiologici vengono affiancati da 4 punti meccanici facendo sì che il ginocchio sia gravato anche dei 2/3 del peso del corpo.

La riduzione della compressione tra i capi articolari ed il loro mantenimento ad una distanza regolare e costante in tutte le fasi del movimento è particolarmente compatibile con quanto necessario in caso di traumi meniscali e degenerazione dei profili articolari.

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Resistenza alla trazione

La disposizione dei perni ed in particolare di quello centrale inserito nell’apertura centrale, si contrappone anche alle tensioni di trazione quale allontanamento tra le due piastre. Dopo i 30-35° di flessione al termine della fase di rotolamento, quando il perno centrale si stacca dalla parte superiore dell’apertura centrale e l’allontanamento viene contrastato dal perno posto nell’asola a spirale che viene trattenuto dal bordo superiore in maniera proporzionale al grado di angolazione raggiunto.

Compatibilità funzionale - Traumi LCL e LCM

La lassità dei legamenti collaterali, destabilizzano il ginocchio sul piano laterale. In particolare per supportare un ginocchio con una lesione al legamento collaterale laterale LCL è importante stabilizzarlo facendo sì che lateralmente venga impedita una sollecitazione a trazione, mentre medialmente, deve venir impedita la compressione.

Per supportare un ginocchio che ha subito un trauma al legamento collaterale mediale LCM, invece è importante stabilizzarlo facendo sì che dalla parte laterale venga impedita una sollecitazione a compressione, mentre nella parte interna o mediale, deve essere impedita la trazione.

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Opposizione agli spostamenti antero-posteriori

La geometria dei perni posti sulla piastra femorale ed inseriti nelle aperture della piastra tibiale, creano dei momenti di forze che tendono a contrapporsi agli “scivolamenti” antero-posteriori.

Compatibilità funzionale – Lassità LCA e LCP

Tale caratteristica è particolarmente indicata nella traumatologia dei legamenti crociati per la quale è richiesta una marcata stabilità antero-posteriore.

La lassità del LCA porta ad uno scivolamento della testa della tibia in avanti (cassetto anteriore), mentre la lassità del LCP porta ad un o scivolamento della testa della tibia in dietro (cassetto posteriore).

Lassità LCA - cassetto anteriore

Lassità LCP - cassetto posteriore

Quando il ginocchio viene reso solidale con lo snodo a centro di rotazione variabile, lo snodo si oppone agli scivolamenti antero-posteriori ed ai conseguenti fenomeni di usura delle superfici articolari che possono portare a conseguenze anche più importanti, come rotture meniscali, artrosi , ecc..

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Il rimbalzo

Negli anni ’80 l’esercizio alla leg extension faceva parte della “ginnastica isocinetica” e veniva utilizzato in maniera massiccia nella fase riabilitativa conseguente alla traumatologia del ginocchio. Meno di 10 anni più tardi, però, tale metodica, classificato come un “esercizio a catena cinetica aperta” veniva sconsigliato ed utilizzato sempre meno.

La corrispondenza tra i motivi che hanno porta alla progressiva diminuzione nell’utilizzo di tale esercizio con quelli che hanno dato origine all’avvio della progettazione dello snodo KTJ, come ipotizzato, non sono da ricercarsi nell’effetto “muscolo-motorio” ma nelle eventuali sollecitazioni “di rimbalzo” che possono svilupparsi nella dinamica dell’esercizio qualora non vengano presi gli accorgimenti necessari per far assorbire tali sollecitazioni alla macchina stessa.

Il collegamento tra la gamba ed il braccio mobile della macchina, in considerazione che quest’ultima riproduce un moto circolare, crea un conflitto altrettanto traumatico che si scarica all’interno del ginocchio compromettendone il processo di guarigione.

Compatibilità funzionale

Lo snodo KTJ utilizzato sulla Leg extension, propone la traiettoria roto-traslatoria del ginocchio, assecondando le variazioni di raggio che accompagnano la flesso-estensione. Ciò permette di fissare a gamba al braccio mobile della macchia senza che questa trascini il ginocchio su una traiettoria “dannosa”. Oltre a ciò la distribuzione geometrica dei perni ed in particolare il perno centrale e il perno periferico inserito nell’apertura a spirale, quando viene raggiunta l’estensione, bloccano la corsa del braccio stesso in quanto loro stessi restano bloccati della fine delle aperture nelle quali alloggiano. Ciò trasmette eventuali forze sulle parti meccaniche evitando che vadano a scaricarsi sugli organi articolari del ginocchio.

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Le applicazioni KTJ sui dispositivi medici

Il dispositivo meccanico e definito a centro di rotazione variabile ha la possibilità di essere applicato su:

tutori (appendice E)

macchine per la ginnastica passiva,

macchine per la ginnastica attiva

ovvero su tutti quei dispositivi che coadiuvano il movimento di flesso-estensione del ginocchio soprattutto nel caso l’arto venga reso solidale al dispositivo ed evita di creare conflitti tra la traiettoria fisiologica e quella meccanica, conflitti che scatenano all’interno dell’articolazione tensioni particolarmente nocive agli organi traumatizzati.

I tutori

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Altre caratteristiche dello snodo KTJ: il range di movimento

Blocco del movimento e/o range di escursione

I modelli: Aperta, Base, Post-operatorio ed Atleta-polifunzionale, hanno lo snodo con la possibilità di blocco del movimento o di impostare un arco di escursione.

Aperta, Base Post_operatorio Atleta-Polifunzionale

Lo snodo possiede un coperchio apribile dal lato posteriore con una leggera pressione delle dita.

All'interno del coperchio è situato il vano nel quale sono situati 10 fori nei quali è possibile inserire i pin (posti nella scatola del tutore) per bloccare il movimento del braccio tibiale o per permettere un arco di movimento richiesto dalla prescrizione medica.

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Il blocco del movimento ad una precisa angolazione, prevede che il pin venga inserito nel foro del coperchio dello snodo, oltrepassi il foro del braccio tibiale alloggiandosi del corrispondente foro del braccio femorale.

Lo schema sotto riportato indice la corrispondenza tra foro ed angolo di blocco. Sull'adesivo riportato sullo snodo i fori di bloccaggio sono indicati in colore bianco.

Il range di movimento - Gli schemi sotto riportato indicano la corrispondenza tra fori ed arco di movimento prescritto. Sull'adesivo riportato sullo snodo i fori di range tra 0 e 60° sono indicati nella tabellina ROM - PIN.

Sull'adesivo riportato sullo snodo i fori di range tra i 15 e 60° sono indicati nella tabella ROM - PIN

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Gli studi sull’uomo

Ulteriori lavori sono stati svolti per cercare di determinare gli eventuali benefici ascrivibili al dispositivo a centro di rotazione variabile rispetto agli altri sistemi presenti sul mercato.

Il protocollo proposto nel primo lavoro presentato, inizialmente è stato eseguito da più di 35 soggetti. Per esigenze di “orientamento congressuale”, però, i risultati riguardano solo una parte di questi ed in particolare di solo calciatori.

Particolarmente significativi sono state le dichiarazioni fornite dai responsabili di strutture ospedaliere che hanno utilizzato il nuovo dispositivo sulle macchine per la ginnastica passiva anche su pazienti operati da meno di 48 ore.

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XVI Congresso Internazionale di Riabilitazione e Traumatologia - Milano 2007 Pellis G., Di Cosmo F.:

LA TOLLERANZA DEL TUTORE CON SNODO A CENTRO DI ROTAZIONE VARIABILE NELLA RIEDUCAZIONE DEL GINOCCHIO INSTABILE

Lo scopo. Valutare la tolleranza da parte di giovani atleti di due tutori per ginocchio, diversi per tipo di snodo articolare utilizzato: lo snodo a centro di rotazione variabile KTJ© e lo snodo a doppio centro.

THE TOLERANCE OF A PROTECTOR WITH AN ARTICULATED JOINT WITH A VARIABLE ROTATION CENTRE DURING THE RE-EDUCATION OF AN UNSTABLE KNEE.

The aim. To evaluate the tolerance young athletes have to two knee protectors, using different types of articulated joints: the KTJ© articulated joint with a variable rotation centre and the double centre articulated joint.

Il campione. 8 maschi e 2 femmine (calciatori) hanno svolto i test in 2 fasi: la prima, articolata in 4 esercizi, indossando una sola ginocchiera, ora di un tipo ora dell’altro, con scelta casuale e la seconda fase nella quale dovevano essere completati 10 esercizi, con ambedue le ginocchiere indossate contemporaneamente.

Il metodo di valutazione. A conclusione di ogni esercizio, al soggetto veniva chiesto di indicare, su scala analogica con punteggio compreso tra 1 e 10, le sensazioni soggettive di fastidio, di mobilizzazione del tutore, di limitazione del movimento avvertite durante la prova e quante volte aveva riposizionato con la mano il tutore.

The models. 8 males and 2 females (footballers) took the test in two stages: the first stage was carried out with four exercises, where they wore only one knee protector, first one type then the other, choosing randomly; in the second stage they had to complete 10 exercises, with both knee protectors worn at the same time.

The evaluation method. At the end of each exercise, the models were asked to indicate, on a scale of 1 to 10, any feelings of discomfort they had had, the mobilisation of the protector, any limitations of movement they experienced during the test and how many times they had had to re-position the knee protector manually.

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RISULTATI / RESULTS

Prima fase / First stage

Es.1) camminata / walking 5,5 km/h: - 4,3%

Es.2) corsa / running 8,5 km/h: - - 22,3%

Es.3) corsa / running 12 km/h: - - 37,5%

Es.4) corsa / running 20 kh/h: - 1,9%

Media / Average- 16,5%

Seconda fase / Second stage

Es.1) camminata / walking 5,5 km/h: +30,7%

Es.2) corsa / running 8,5 km/h: +20,1%

Es.3) corsa / running 12 km/h: +27,2%

Es.4) corsa / running 20 km/h: +29,3%

Es.5) salti verticali / vertical jumps n.15: +25,2%

Es.6) traslocazione laterale / lateral translocation: +28,7%

Es.7) corsa avanti e all’indietro / running forwards and backwards: +21,9%

Es.8) corsa balzata / running and jumping: +30,7%

Es.9) cyclette 125 watt: +27,2%

Es.10) tavoletta propriocettiva / proprioceptive table: +18,5%

Media: +25,9% = comfort KTJ©

CONCLUSIONI La tolleranza positiva (+25,9%) della ginocchiera che utilizza lo snodo KTJ© rispetto alla ginocchiera che utilizza lo snodo a doppio centro, rispecchia a livello di sensazione personale, quanto già sperimentalmente ricavato negli studi precedenti che indicavano la trasmissione di minime ed equilibrate tensioni dallo snodo a centro di rotazione variabile KTJ© sui legamenti crociati durante il movimento del ginocchio e la corrispondenza del moto roto-traslatorio proposto dallo snodo KTJ© con la traiettoria reale del ginocchio. Tale corrispondenza non è verificabile con lo snodo a doppio centro, proposto peraltro dalla maggior parte dei tutori in commercio.

CONCLUSIONS The positive tolerance (+25.9%) of the knee pad using a KTJ© articulated knee joint compared to the knee pad using an articulated knee joint with a double centre, reflects on a personal level what has already been found from previous studies. These showed the transmission of minimum and balanced tensions on the cruciate ligaments by the KTJ© articulated joint with variable rotation centre during knee movements and the harmony of the rotational-translatory motion with the real trajectory of the knee which the KTJ© articulated joint gives. This harmony is not verifiable with the double centre articulated joint which is the one found in most protectors on the market.

Bibliografia

1. Di Cosmo F, Pellis G.: Influenza di diversi tipi di snodo per tutore del ginocchio sui rapporti dinamici fra femore e tibia, Riv It Biol Med, 23, Suppl. 1: 405-7, 03;

2. Pellis G, Di Cosmo F.: Tensioni indotte sui legamenti crociati da diversi tipi di snodo per tutore del ginocchio, Riv It Biol Med, 23, Suppl. 1: 402-4, 2003; 3. Jensen MP, Turner LR, Turner JA, Romano JM.: The use of multiple-item scale for pain intensity measurement in chronic pain patients, Pain 67: 35-40, 1996.

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La 1/2 maratona

Una successiva verifica in merito al comfort riscontrato nello studio presentato nelle pagine precedenti, è stata proposta facendo correre 4 soggetti sani che indossavano un tutore, la mezza maratona (21.097m). I soggetti che si sono sottoposti a questa verifica, potevano toglierlo in qualsiasi momento per non rinunciare a portare a termine la gara, nell’eventualità il tutore avesse creato problemi. Ci si proponeva, comunque, di verificare le condizioni della cute dopo il traguardo, in considerazione del fatto che se questa fosse risultata arrossata o abrasa, sarebbe stato imputato al conflitto tra la traiettoria dello snodo a centro di rotazione variabile ed il moto fisiologico del ginocchio. Si vuole far presenta che in queste gare, dove la ripetitività del gesto viene proposta senza interruzione per oltre due ore, anche una maglia con una cucitura mal fatta, può portare ad abrasioni e sanguinamenti delle parti più sensibili della cute.

Risultati

Al termine della prova, tutti gli atleti esaminati non presentavano alcun segno di arrossamento sulla cute.

Oltre a ciò le dichiarazioni sulle sensazioni avute durante la corsa sono state molto positive. Quasi tutti sono stati concordi nell’affermare che inizialmente “sentivano” il tutore, ma appena sono “entrati in gara” un po’ per effetto della stanchezza un po’ per coinvolgimento tattico, non “lo sentivano più”. Oltre a ciò, a fine gara il commento comune è stato: “sentivo la gamba più stabile e più riposata”

L’anno successivo (2009), visti gli effetti particolarmente positivi sui soggetti sani, la ricerca è stata estesa anche a “maratoneti infortunati” che non potevano gareggiare ma non volendo rinunciare ad una “sgambata”. 5 atleti hanno accettato di partecipare ad un corsa “non competitiva” di 8 km utilizzando un tutore KTJ.

Tutti 5 gli atleti partecipanti hanno terminato la gara.

Il commento comune: “la ginocchiera mi ha aiutato, ho sentito la differenza, sono riuscito a finire la gara senza fermarmi, non mi si è gonfiato il ginocchio" Anche in questo caso nessun soggetto, terminata la prova, aveva segni di abrasioni o irritazioni cutanee riconducibili a sfregamento o conflitto tra il tutore e la cute.

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Lo snodo a centro di rotazione variabile su macchina per la ginnastica passiva

La verifica più rilevante è stata condotta in quattro ospedali, nei quali i rispettivi primari del reparto di ortopedia e di fisiatria, hanno accettato di sottoporre i pazienti, anche solo dopo 24 ore dall’intervento, a cicli di terapia con macchine di ginnastica passiva sulle quali era stato montato l’accessorio a centro di rotazione variabile.

I risultati di questo “esperimento” sono stati “eccellenti” al punto da provocare in più pazienti il rifiuto di sottoporsi alla ginnastica passiva con il vecchio sistema a centro fisso.

La sensibilità di un paziente nell’immediato post operatorio è particolarmente alta che il dolore con la macchina a centro fisso, inizia già a 30° di flessione. Il più delle volte al dolore segue la richiesta di interruzione della terapia.

Nelle stesse condizioni, con la macchina a centro di rotazione variabile, l’insorgere del dolore avviene anche a 60° di flessone.

Se consideriamo il primo studio sperimentale con i risultati del quale è stato costruito lo snodo KTJ, possiamo dedurre che la differenza del rientro tra i 30 ed i 60° è di circa 0,04 -0,05mm ovvero una distanza talmente piccola che dall’analisi matematica può essere considerata “trascurabile”. Tanto è vero che tale misura fa parte della tolleranza delle lavorazioni meccaniche per permettere il movimento di scorrimento tra perno e asola. Si può quindi affermare che la sensibilità nel post-operatorio e di 0,04 [mm]

Angolo flex 0 30 45 90 135

Val medio ∆R 0 0 0,04 1,25 4,99

∆ 0 0 0,005 0,22 0,35

A conferma di quanto sopra affermato, di seguito vengono riportate alcune dichiarazioni di responsabili ospedalieri che hanno utilizzato l’accessorio KTJ e ne hanno visto i risultati.

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1 –Giudizio dalla Commissione Tecnica F.V.G.

2 – Unità Operativa Medicina Fisica e Riabilitazione – Presidio ospedaliero di Gorizia Con la presente si certifica che abbiamo utilizzato la macchina Rimec Fisiotek 2000 N per la riabilitazione dei nostri pazienti appena operati al ginocchio. La suddetta macchina, a differenza di quelle fino ad ora utilizzate, con centro di rotazione fisso, monta uno snodo a centro di rotazione variabile. Grazie a questo snodo i pazienti che sono stati sottoposti a questa terapia riabilitativa hanno raggiunto fin da subito angoli di flessione molto ampi in alcuni casi fino al doppio, senza lamentare dolore, fenomeni di rigidità e senza rifiutare la terapia. Si consiglia peraltro l’utilizzo della suddetta macchina con centro di rotazione variabile. 3 – Azienda Ospedaliera di Trieste – Struttura complessa di Medicina Riabilitativa L’esperienza costruita con l’uso della Rimec Fisiotek 2000 N con snodo a centro di rotazione variabile ci permette di affermare la superiorità di tale presidio rispetto a quelli con snodo a rotazione fissa. I pazienti sottoposti ad interventi di chirurgia ortopedica, nell’immediato post operatorio e nei giorni seguenti l’intervento, l’hanno usata senza accusare dolore raggiungono range articolari molto ampi; non si è altresì notata alcuna reattività articolare negativa. Ciò ha permesso un più agevole lavoro di riabilitazione ed un più rapido raggiungimento degli obiettivi riabilitativi. 4 - Unità Operativa Ortopedica – Presidio ospedaliero di Monfalcone l modello Kinetec con snodo a centro di rotazione variabile si è dimostrato, durante il periodo di prova, molto più efficace nella riabilitazione passiva del ginocchio e con una migliore compliance da parte dei pazienti, rispetto al modello di pinete con snodo a centro di rotazione fisso. 5 – U.O. Ortopedico-Traumatologica - Presidio ospedaliero di Gorizia Con la presenta dichiariamo di aver utilizzato la macchina Rimec Fisiotek 2000 N montante snodo a centro di rotazione variabile su pazienti da noi operati al ginocchio. I risultati ottenuti sono stati: - Mancanza di fenomeni di rigidità; - Ampiezza degli angoli di flessione molto maggiori rispetto a quelli raggiunti con macchine a centro di rotazione fisso; - maggior facilità nel far fare la terapia ai pazienti in quanto priva di dolore. L’utilizzo della macchina è stato sufficientemente lungo per appurare e per confermare quanto sopra riportato

ll sistema offerto dalla ditta KTJ SISTEMI presenta un sistema con snodo a

centro di rotazione variabile che può permettere una riabilitazione sicura

anche dei legamenti crociati a differenza degli altri apparecchi che presentano

un centro di rotazione fisso. Tale sistema risulta più semplice nell’utilizzo …

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Ripresa delle azioni motorie

Le caratteristiche meccaniche dello snodo KTJ ed in particolare il mantenimento della verticalità e della distanza articolare, la sopportazione alla compressione ed alla trazione, concorrono a creare le migliori condizioni di aiuto durante le principali azioni motorie (deambulazione, corsa, spostamenti laterali, ecc.).

La deambulazione

Nella deambulazione tali caratteristiche fanno assumere al dispositivo KTJ un ruolo di

STAMPELLA DINAMICA

offrendo la possibilità di attivare tutti quei processi indispensabili per il mantenimento dell’equilibrio posturale. La ripresa deambulatoria, infatti, passa esclusivamente per un rafforzamento dei sistemi propriocettivi che vengono attivati unicamente con l’appoggio del piede sul terreno. KTJ da la possibilità di anticipare tale fase rieducativa stabilizzando verticalmente l’appoggio e riducendo il carico che grava su tutta la struttura articolare.

Nota: si vuole fare presente che le stampelle tradizionali o l’utilizzo del bastone, inizialmente permettono uno scarico rilevante dell’articolazione ma, in considerazione del fatto che l’appoggio avviene sempre su più punti, nella ripresa della

deambulazione non permettono di sfruttare gli “sbilanciamenti” sui quali si basa la stimolazione propriocettiva e il ripristino degli equilibri posturali.

Importanza dell’appoggio del piede

Il piede è la regione del corpo che trasmette il maggior numero di informazioni propriocettive segnalando istante per istante, i movimenti che l'organismo sta compiendo. I principali recettori propriocettivi sono situati negli archi plantari del piede (trasverso, laterale e longitudinale) ed in particolare nella parte anteriore del tallone, sotto la testa dei metatarsi, sotto l'alluce e nei muscoli lombricali del piede e vengono sollecitati in base al grado di deformazione durante l’appoggio. Tale funzione è determinante per l’equilibrio e per una corretta postura e il conseguente controllo dei rapporti tra segmenti coscia/gamba/piede. Un arto che ha un equilibrio posturale stabile, permette di sviluppare un’attività dinamica corretta.

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Amplificatore propriocettivo

Le considerazioni riportate nascono dalle osservazioni fatte soprattutto su una popolazione di anziani che, con varie patologie degenerative (condropatie, artrosi, valgismo grave, ecc.), hanno immediatamente ottenuto importanti vantaggi riprendendo a deambulare in tempi brevissimi. Questi vantaggi sono da ritenersi ascrivibili sia al sostentamento meccanico offerto dal tutore KTJ ma, probabilmente, anche ad una ripresa propriocettiva determinata in primo luogo dall’appoggio del piede “più sicuro” ed amplificata dal sistema sensitivo cutaneo.

Da come più dettagliatamente spiegato nell’allegato A, il sistema propriocettivo che presiede l’equilibrio posturale, ha come base le referenze nervose sensoriali presenti negli organi articolari (Corpuscolo del Ruffini - Capsula articolazioni prossimali, Corpuscolo del Pacini - Capsula, sinovia e articolazioni distali, Corpuscolo del Golgi – Legamenti, Terminazioni libere - Capsula e legamenti) che sinergicamente cooperano con i recettori cutanei dei quali fanno parte anche i nervi spinali che hanno una doppia funzione: la radice posteriore (dermatomero) è deputata all’azione sensitiva/propriocettiva mentre la radice anteriore (miomero) è deputata l’azione motoria.

Nell’arto inferiore il dermatomero e il miomero si sovrappongono; ne deriva che una pressione

locale produce una immediata risposta del gruppo muscolare sottostante il territorio interessato. Quando all’arto viene fissato un tutore, questo si sovrappone alle zone cutanee che possono essere

evidenziate dallo schema sotto riportato.

Nerviospinali muscolo motore zone cutanee

L3 estensione del ginocchio (quadricipite)

L4 flessione dorsale collo del piede (tibiale anteriore)

L5 estensione dell’alluce (estensore lungo dell’alluce)

S1 flessione plantare del collo del piede (tricipite della sura)

Si può così capire come un eventuale sbilanciamento registrato durante la deambulazione produce inevitabilmente delle pressioni laterali che vengono “trasmesse” dalle barre laterali ed “avvertite” dalle zone cutanee sensitive. Tali pressioni vengono recepite dal dermatomero ed elaborate immediatamente per una “correzione motoria” dal miomero. La particolarità della movimentazione del tutore

KTJ fa sì che la sensibilità della percezione cutanea non subisce interferenze determinate da sfregamenti tra tutore e cute, in virtù del perfetto parallelismo tra il moto meccanico del presidio ortopedico e quello roto-traslatorio del ginocchio.

Dalla considerazione che l’utilizzo del tutore viene consigliato in presenza di un trauma ad un organo articolare, inevitabilmente accompagnate anche da una lesione alle referenze nervosa/propriocettive, si può considerare la stimolazione sensitiva-cutanea come un “amplificatore propriocettivo” a sostituzione di quanto lacerato, per rafforzare la possibilità di un corretto appoggio del piede con il conseguente mantenimento e miglioramento dell’equilibrio posturale.

Per la ripresa della deambulazione consulta gli allegatio C e D

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I vantaggi sull’anziano

Il recupero deambulatorio nell’anziano non è solo una forma di autonomia ma anche una possibilità in più contro la solitudine e l’isolamento. La possibilità di ritornare a deambulare crea una catena di vantaggi all’articolazione stessa, che si intensificano in maniera crescente man mano che il movimento diventa sempre più quantitativo.

La ripresa deambulatoria, infatti, si riflette vantaggiosamente oltre che sul rafforzamento dei controlli propriocettivi determinanti per il ripristino della stabilità posturale, anche sul sistema muscolare e su quello dei grandi sistemi organici (cardiaco, circolatorio e respiratorio) con un marcato miglioramento

della qualità della vita.

Una gradita testimonianza spontanea

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La ripresa della corsa

Nella prima fase del recupero orientato alla ripresa della corsa, è consigliabile utilizzare un tutore KTJ per tutelare il ginocchio in tutte le fasi.

Fase di contatto o propriocettiva - Ha inizio con l’appoggio del piede al suolo durante la quale vengono ammortizzate le forze determinate dall’energia potenziale acquisita nel sollevamento sinusoidale del baricentro e quelle prodotte nella spinta per la propulsione.

In tale fase vengono attivati tutti i controlli propriocettivi che il piede trasmette ai vari segmenti corporei per il mantenimento dell’equilibrio posturale.

La funzione del tutore, quindi, è orientato prevalentemente all’assorbimento delle compressioni (a tutela delle superfici articolari e dei menischi) ed agisce come un

DISTRIBUTORE DI FORZE

a sostegno di tutta l’articolazione.

Con il tutore quindi, viene favorito l’appoggio del piede che a sua volta permette di sviluppare un equilibrio posturale stabile a favore di una azione dinamica corretta.

Fase aerea o cinestesica - Quando il piede non è in appoggio al suolo, i capi articolari del ginocchio non sono controllati dal sistema propriocettivo ma restano sottoposti alle accelerazioni alternate sul piano antero-posteriore ed all’inerzia determinata dalle accelerazioni alle quali è sottoposta la massa del piede.

Inoltre gli angoli tra coscia e gamba raggiungono la massima chiusura durante la quale è previsto il progressivo e prevalente scivolamento tra i capi articolari.

Nella fase aerea, quindi, il ginocchio è sottoposto al controllo cinestesico che elabora sollecitazioni quali: direzione del moto, angolazione tra i capi articolari, accelerazione, velocità di avanzamento ma esclude il loro controllo sul rapporto dinamico in quanto questi restano liberi di muoversi in funzione del trascinamento determinato dalle forze di accelerazione delle masse periferiche soprattutto agli angoli chiusi.

In questa fase il tutore KTJ può supportare il ginocchio instabile accompagnandolo in particolare negli angoli della traslazione, assorbendo le eventuali trazioni determinate dall’alternanza del moto oscillatorio di tutto l’arto inferiore.

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L’alternanza compressione / trazione

Nella pedalata il ginocchio è sollecitato alternativamente a compressione nella fase di “spinta” (estensione dell'arto) ed a trazione nella fase di “sollevamento” (flessione dell'arto).

Pare pertinente far presente che mentre la compressione è una sollecitazione “fisiologica”, ovvero rispecchia quanto creato per contrapporsi alla gravità, le sollecitazioni di trazione sono particolarmente “atipiche” e controindicate nel ginocchio instabile anche in conseguenza alla ripetitività ritmica della pedalata, quale azione meccanica che tende all’allontanamento dei capi articolari.


La funzione di KTJ si oppone a tali dinamiche tendendo a supportare il ginocchio nella fase di spinta, con una funzione di alleggerimento della compressione e trattenendolo nella fase di “sollevamento” durante la flessione dell’arto.

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Aiuto nello sci – il momento torcente

Le sollecitazioni alle quali è sottoposto il ginocchio durante la gestualità tecnica (curva) che prevede un preciso atteggiamento tra coscia e gamba, possono essere singolarmente suddivise:

1 - distribuzione verticale del carico (peso del corpo ed eventuali sovraccarichi derivate dalla gravità – freccia gialla);

2 - momento flettente determinato da tutte le forze che agiscono sul piano laterale ed hanno come braccio la distanza tra i profili articolari ed il baricentro dello sciatore e sono proporzionali alle accelerazioni laterali (freccia rossa); 3 - le rotazioni che si sviluppano lungo l’asse longitudinale della coscia e della gamba, che si vengono a determinare dall’atteggiamento assunto dallo sciatore (freccia verde).

La risultante di tali tensioni, ai vari gradi di piegamento può venir intesa come un momento flesso-torcente (freccia blu) che si scarica tridimensionalmente sugli organi articolari con una intensità proporzionale al grado di piegamento ed alla velocità in curva.


Il tutore KTJ tende a sostenere il ginocchio contrapponendosi a tale risultante in virtù della struttura del tutore stesso che prevede uno stretto collegamento tra i bracci laterali operato tramite le cinghie di fissaggio.

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Le rotazioni tra coscia e tibia

Le rotazioni tra la coscia e la gamba, seppur limitate nell’arco di movimento, sono azioni meccaniche che dipendono sempre dalla flessione tra i due segmenti dell’arto inferiore e possono essere distinte in:

rotazione assiale

rotazione longitudinale automatica.

La rotazione assiale della gamba attorno al suo asse longitudinale può essere realizzata solamente quando il ginocchio è flesso dopo i 30°, a seguito del retro-rotolamento iniziale dei condili femorali sui piatti tibiali che disimpegna l’eminenza condiloidea tibiale lasciandola così libera di ruotare nella fossa intercondiloidea femorale dove a ginocchio esteso si trova incastrata (questa è una delle cause di blocco della rotazione assiale in estensione - Kapandji I A, pg. 92).

L’arco di rotazione assiale permesso a 30° di flessione tra gamba e coscia è di circa 32°, mentre a 90° di flessione la rotazione è di circa 42° (Kapandji I A, pg. 80). Tale blocco, ad arto teso, è anche impedito dalla tensione dei legamenti crociati e dei legamenti collaterali.

La rotazione longitudinale automatica della tibia è l’azione meccanica determinata dalla differente conformazione anatomica dei condili femorali e dei piatti tibiali del comparto mediale e di quello laterale.

Le superfici articolari del comparto mediale ed in particolare il condilo femorale interno, è molto più esteso di quello esterno e nella meccanica flessoria compie una strada “diversa”.

Tale diversificazione, comunque, è non solo pertinente ai singoli comparti del ginocchio, ma anche tra soggetto e soggetto, in quanto il ginocchio è una caratteristica antropometrica personale ed il suo percorso articolare è determinato dalla lunghezza (l) dei legamenti crociati e dai punti di inserzione dei legamenti crociati. Tali differenze sono rese esplicite dai risultati ricavati e riportati nella tabella sottostante, dalla quale risulta chiaro che ogni soggetto ha una propria variabilità di “percorso”.

Angolo flex 0 30 45 90 135

Val medio ∆R 0 0 0,04 1,25 4,99

Val medio ∆x 0 0 0,03 1,25 3,59

δ ∆R 0 0 0,005 0,22 0,35

δ ∆x 0 0 0,002 0’158 0,251

Equazione del ginocchio

Ricorrendo, anche in questo caso ad una semplice analisi matematica si può normalizzare il personale percorso articolare e, noto il valore del rientro ∆R ai vari gradi di flessione, è possibile risalire alla personale equazione del ginocchio .

Infatti, riprendendo quanto descritto in un sistema di riferimento ortogonale (x.y) con l’origine nel centro del ginocchio, si riscontra che inizialmente la traiettoria descritta dalla gamba è un arco di circonferenza x2+y2=Ra

2.

Successivamente dato che il centro del ginocchio durante la flessione si sposta, per determinare la traiettoria effettiva è necessario considerare la traslazione del sistema di riferimento (x,y) lungo l’asse X di un nuovo sistema ortogonale di riferimento (X,Y). Sostituendo nell’equazione della circonferenza le nuove coordinate ottenute mediante le formule di traslazione,

x = x0 + X y = Y x = r cos α y = r sen α

si ottiene la seguente equazione: X2

+ Y2

- 2x0

X + x0

2 - r

2 = 0

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Il concetto sopra esposto si aggancia alle differenze esistenti tra i soggetti e si sposa anche con le differenze esistenti tra i comparti articolari del singolo.

In considerazione del fatto che tale rotazione longitudinale automatica della tibia appartiene al movimento fisiologico del ginocchio, deve essere sempre accompagnato e non impedito.

Per assecondare questo movimento fisiologico, è stato progettato un nuovo dispositivo la descritto nel lavoro sotto riportato estratto dagli atti del

XVII Congresso Internazionale di Riabilitazione e Traumatologia - Bologna 2008 Pellis G., Di Cosmo F.:

Dispositivo per il ginocchio che ripropone la rotazione automatica della tibia

La meccanica articolare del ginocchio è complessa ed il tipo di movimento effettuato è in diretta relazione con l’angolo di apertura del ginocchio. Prendendo, infatti, come punto di partenza l’arto inferiore esteso, nella prima fase della flessione la gamba compie un moto di pura rotazione. Da tale angolazione in poi, si assiste ad un doppio movimento di rotazione e di scivolamento. Oltre a tale movimentazione, definita roto-traslatoria, durante tale azione, la gamba propriamente detta effettua una rotazione automatica, rispetto alla coscia, che alcuni Autori valutano nell’ordine dei 20° dovuta: 1 - il differente sviluppo del contorno dei condili femorali, maggiormente esteso l’esterno rispetto a quello interno; 2 - la forma delle superfici articolari tibiali delle quali concava l’interna e convessa l’esterna; 3 - l’orientamento dei legamenti collaterali in quanto il legamento collaterale interno si tende più rapidamente di quello esterno, il che lascia al condilo esterno una maggior libertà di movimento per il fatto che è obliquo. Vi sono poi delle coppie di rotazione determinate dall’azione predominante dei muscoli flessori esterni (muscoli della zampa d’oca e popliteo) e dalla tensione del crociato antero-esterno alla fine dell’estensione che passa al di fuori dell’asse e porta ad una rotazione esterna. Quando la gamba è estesa (figure 1 e 2), il contatto tra il condilo femorale mediale ed il piatto tibiale del comparto mediale ricade nel punto A, mentre il contatto tra il condilo femorale laterale ed il piatto tibiale del comparto laterale , ricade nel punto B.

Per tali punti passa una retta “x”. Gli assi longitudinali della coscia incontrano la retta x in due punti C e D (fig. 2, 4): asse mediale nel punto C, asse laterale nel punto D. Analogamente, gli assi longitudinali della gamba propriamente detta incontrano la retta x negli stessi punti C e D. Semplificando, i punti C e D potrebbero essere individuati sull’intersezione della retta x con il bordo mediale e con quello laterale dei piatti tibiali (in considerazione anche dello scarso tessuto sottocutaneo presente nella zona mediale e laterale del ginocchio). Negli stessi punti C e D, passano anche gli assi di simmetria dei bracci femorali e tibiali delle ginocchiere

note, che nell’arto inferiore esteso, sono coassiali. La retta CD è coincidente con l’asse trasverso dell’arto inferiore quando lo stesso è esteso. L’asse trasverso interseca ortogonalmente l’asse longitudinale che passa sulla mezzeria del corpo umano e lateralmente estendendosi dal vertice del capo fino al piano d’appoggio dei piedi. L’asse trasverso e l’asse longitudinale determinano il piano frontale che divide il corpo umano in una parte anteriore ed in una posteriore. Quando l’arto inferiore è esteso esso ha un unico piano frontale (fig. 1). Quando la gamba è flessa, (figura 3 e 4), il contatto tra il condilo femorale mediale ed il piatto tibiale del comparto mediale, ricade in un punto A’, mentre il

contatto tra il condilo femorale laterale ed il piatto tibiale del comparto laterale ricade in un punto B’. Per tali punti A’, B’ passa una retta “x1”. In realtà, tra l’estensione e la flessione del ginocchio, si vengono a creare una serie infinita di coppie di punti di contatto An, Bn che determinano altrettante rette xn riferite ad ogni

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asse traverso determinato dall’istantaneità del grado di flessione. Durante la fase che va dall’estensione alla flessione il segmento C-D è spinto in avanti e contemporaneamente compie una rotazione di circa 20° avente centro di rotazione in un punto O coincidente a quello in cui si intersecano le due rette “x”, “x1”. Alla fine della flessione gli assi longitudinali della gamba propriamente detta incontrano la retta x nel punto D ed in un nuovo punto C’. La retta passante per i punti C’-D è l’asse trasverso della gamba propriamente detta a gamba flessa.

Il piano frontale prima unico per tutto l’arto inferiore (fig. 1), si divide conseguentemente in due (fig. 3): il piano frontale della coscia che rimane determinato dall’intersezione tra l’asse traverso coincidente con la retta C-D con l’asse longitudinale della coscia e quello della gamba propriamente detta determinato dall’intersezione tra l’asse traverso coincidente con la retta C’-D con l’asse longitudinale della gamba propriamente detta. I due piani frontali sono ruotati tra loro di circa 20°. Il segmento CC’ rappresenta la distanza dal alto mediale tra la posizione dell’asse longitudinale della gamba propriamente detta prima e dopo la flessione rispetto all’asse longitudinale della coscia. Per quanto sopra esposto le ginocchiere note non sono in grado di mantenere durante la flessione la sovrapposizione degli assi di simmetria dei propri bracci tibiali con l’asse longitudinale della gamba propriamente detta. La nuova movimentazione meccanica applicata alle ginocchiere con lo snodo a centro di rotazione variabile permette di seguire perfettamente il ginocchio in tutte le sue specifiche movimentazioni, quello roto-traslatorio e quello della rotazione automatica della gamba nei confronti della coscia assicurando così una maggior tutela e salvaguardia al ginocchio instabile.

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Bibliografia KTJ

Pellis G.: Biomeccanica del ginocchio, Ia parte, Ortopedici e sanitari, Ed. Tecniche Nuove, Milano, n.8, anno XLI, novembre 2004;

Pellis G., Di Cosmo F.: Biomeccanica del ginocchio, IIa parte, Ortopedici e sanitari, Ed. Tecniche Nuove, Milano, n.1, anno XLII, febbraio 2005;

Pellis G., Di Cosmo F.: Biomeccanica del ginocchio, IIIa parte, Ortopedici e sanitari, Ed. Tecniche Nuove, Milano, n.2, anno XLII, marzo 2005; Pellis G., Di Cosmo F.: Studio sperimentale per determinare le tensioni che lo snodo KTJ, produce sui legamenti crociati nel movimento di flesso-estensione del ginocchio, 16° Congresso Nazionale, Società Italiana di Artroscopia, Genova 28 – 1°maggio 2003;

Pellis G., Di Cosmo F.: Influenza di diversi tipi di snodo per tutori del ginocchio sui rapporti dinamici fra femore e tibia, 16° Congresso Nazionale, Società Italiana di Artroscopia, Genova 28 – 1°maggio 2003; Pellis G., Di Cosmo F.: La tolleranza del tutore con snodo a centro di rotazione variabile nella rieducazione del ginocchio instabile, XVI Congresso Internazionale di Riabilitazione e Traumatologia - Milano 2007;

Pellis G, Di Cosmo F.: Dispositivo per il ginocchio che propone la rotazione automatica della tibia, Calzetti Editore, Perugia, atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2008;

Pellis G, Di Cosmo F.: Classification of knee rehabilitation exercises based on the rotatorytraslational and translational-rotatory theory, Calzetti Editore, Perugia, atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2008; Pellis G., Di Cosmo F.: Il moto ROTO-TRASLATORIO: Studio sperimentale, analisi matematica, dispositivo ortopedico, Calzetti Editore, Perugia, atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2009 Pellis G.: Variable center of rotation concerning the physiological motion of the knee theorem, Teorema del centro di rotazione variabile relativo al moto fisiologico del ginocchio, Atti del XIX edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2010, Calzetti Editore, Perugia,

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Studi di altri Autori

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Appendice A

Anatomia del ginocchio La tibia É situata nella parte anteromediale della gamba. Il corpo é prismatico triangolare con tre facce e tre margini.

La faccia mediale é leggermente convessa. La faccia laterale é concava in alto, dove offre inserzione al muscolo tibiale anteriore; in basso, invece, diventa convessa e, per la torsione dell’osso tende a farsi anteriore. La faccia posteriore é liscia e convessa in tutta la sua estensione, salvo che nella sua porzione superiore dove é attraversata da una cresta rugosa detta linea obliqua o linea del muscolo soleo. Il margine anteriore é smussato alle estremitá, mentre tende a divenire tagliente al centro dell’osso. Il margine mediale é poco pronunciato; quello laterale o interosseo é tagliente ed offre attacco alla membrana interossea della gamba. L’estremitá superiore é assai sviluppata in senso trasversale e si espande in due masse, i condili tibiali. La faccia superiore di ciascuno di essi presenta una cavitá poco profonda (glenoide

tibiale a curvatura molto complessa) che permette il movimento

con l’omologo condilo femorale. Tra le due cavitá i cui profili antero-posteriori differiscono tra loro - la superficie articolare interna è concava nei due sensi, l’esterna è concava trasversalmente e convessa sagittalmente - si trovano due tubercoli, i tubercoli intercondiloidei, che formano un rilievo, l’eminenza intercondiloidea dotata di due spine, una mediale e l’altra laterale. Le cavitá poggiano su due robusti capitelli, di cui quello esterno presenta, sulla faccia laterale, una superficie

articolare piana, destinata all’articolazione con la fibula. I condili convergono in avanti in corrispondenza di un rilievo, la tuberositá tibiale; indietro, invece, essi sono separati da un solco. L’estremitá inferiore, meno sviluppata di quella superiore, presenta una superficie basale articolare concava, che corrisponde alla troclea dell’astragalo. Medialmente l’estremitá inferiore si espande in una sporgenza quadrilatera e robusta, il malleolo mediale. Il femore Forma lo scheletro della coscia. Vi si distinguono un corpo e due estremitá . Il corpo non é esattamente rettilineo, ma incurvato ad arco con concavitá posteriore; é prismatico e vi si possono considerare tre facce (anteriore, posteromediale e posterolaterale) e tre margini (mediale laterale e posteriore). Le facce sono lisce e leggermente convesse; i margini mediale e laterale sono smussati, quello posteriore, invece, é spesso, rugoso e viene denominato linea aspra. In basso tale linea si biforca, terminando ad entrambi i lati in corrispondenza di un condilo. Tale divergenza delimita un’area detta triangolo popliteo. In alto, invece, la linea aspra é tripartita e forma lateralmente la linea pettinea su cui si inserisce il muscolo pettineo, e medialmente la cresta del muscolo vasto mediale da cui si origina

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appunto l’omonimo capo del muscolo quadricipite. L’estremitá superiore presenta una testa e due rilievi denominati trocanteri uniti tramite la cresta intertrocanterica. La testa é sferica ed é destinata ad articolarsi con l’acetabolo ed è sostenuta da un segmento osseo detto collo anatomico. Medialmente alla base del grande trocantere si trova la fossa trocanterica. Subito al di sotto del piccolo trocantere si trova il collo chirurgico. L’estremitá inferiore del femore presenta in avanti ed in basso una superficie articolare per la tibia e la rotula, con due versanti obliqui e una gola centrale. I due versanti continuano in basso e in dietro in due

masse voluminose, i condili che sono separati da un’incisura, o fossa intercondiloidea. Visti dal basso i condili formano due sporgenze convesse nei due sensi ed allungate dall’avanti all’indietro. I condili non sono del tutto identici: i loro assi maggiori antero-posteriori non sono paralleli ma divergenti posteriormente; inoltre il condilo interno (I) diverge più di quello esterno (E) ed è anche più stretto. La faccia dei condili che volge verso l’asse del femore dá attacco ai legamenti crociati, quella che volge esternamente rispetto all’asse presenta due prominenze destinate a inserzioni di legamenti, gli epicondili mediale e laterale.

Al di dietro e al di sopra dell’epicondilo mediale si trova il tubercolo del grande adduttore, dove appunto questo muscolo prende inserzione.

La rotula o patella É compresa nello spessore del tendine d’inserzione del muscolo quadricipite; é breve e appiattito con una forma pressappoco triangolare, la base é volta in alto e offre inserzione al tendine del muscolo quadricipite; l’apice é volto in basso e si prolunga nel robusto legamento patellare La faccia anteriore o cutanea é convessa in ogni

direzione mentre la faccia posteriore o articolare é divisa da una cresta trasversale in una porzione superiore, liscia, che corrisponde al femore e una inferiore, rugosa, che corrisponde alla massa adiposa anteriore del ginocchio. La cartilagine articolare La cartilagine è l’elemento fondamentale nella fisiologia articolare, in quanto riveste le superfici articolari. Il tessuto ialino che in genere forma la cartilagine, viene generato dai condrociti ed è lucido e levigato per permettere lo scorrimento tra le due superfici. Si forma in base alle sollecitazioni meccaniche cui il capo articolare è sottoposto, al fine di ripartire al meglio i carichi; ha uno spessore che va da 0,2 a 6 mm ed è più spessa in periferia. Facilita una reciproca e più morbida concordanza dei capi articolari e riduce l'usura degli stessi nelle sollecitazioni fisiologiche e nei microtraumi. Ha limitata capacità rigenerative e dopo una lesione traumatica può andare incontro ad alterazioni degenerative che possono essere irreversibili. Le lesioni più superficiali tendono a progredire verso la degenerazione, quelle che penetrano l’osso sub condrale guariscono attraverso la formazione di un tessuto fibrocartilagineo o simil-cartilagineo. Il tessuto di guarigione però differisce dalla normale cartilagine ialina sia biochimicamente che biomeccanicamente e può facilmente andare incontro a successiva degenerazione. Ogni lesione a carico della cartilagine articolare ed in speciale modo nel ginocchio, viene considerata come l’inizio di una malattia cronica degenerativa con poche possibilità di cura, a causa della scarsa capacità rigenerativa di questo tipo di cellule che con un percorso lento ma inesorabile porta ad una progressiva limitazione funzionale. I Legamenti. Il ginocchio ha dei robusti legamenti che sono fondamentali per la cinematica. Il legamento Crociato Anteriore (LCA) a livello della tibia si inserisce anteriormente alla spina tibiale, mentre sul femore si termina sulla faccia mediale del condilo esterno, non è molto vascolarizzato .

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Il legamento Crociato Posteriore (LCP) origina nella rientranza intercondiloidea tibiale e si inserisce sul condilo mediale del femore nella parte interna, è ben irrorato ed è molto più robusto del LCA.

LCA ha un ruolo fondamentale nel mantenere salda e stabile l'articolazione, limita la rotazione interna e l'iperestensione, inoltre durante la flessione riduce lo spostamento in avanti della tibia rispetto ai condili femorali. Il LCP è fondamentale nel controllo della rotazione e durante l'estensione riduce lo spostamento posteriore della tibia rispetto ai condili femorali. I legamenti crociati sono a forma di “X”, incrociati su tutte le tre dimensioni dello spazio e svolgono l'azione di “Pivot Centrale”, ossia di perno sul quale si muove l'articolazione. Nel dettaglio, il LCA ha inserzione tibiale sulla superficie prespinale fra l'inserzione del corno anteriore interno in avanti e quella del menisco esterno. Il suo tragitto e obliquo in alto ed in fuori; la sua inserzione femorale e sulla faccia assiale del condilo esterno a livello di una zona stretta ed allungata verticalmente a contatto della cartilagine sulla parte più posteriore di questa faccia; il LCP ha inserzione tibiale sulla parte più lontana della superficie retrospinale molto indietro rispetto l'inserzione dei

corpi posteriori del menisco esterno e del menisco interno. La traiettoria del LCP e obliqua in avanti, in dietro ed in alto. La sua inserzione femorale occupa il fondo della fossa intercondiloidea e deborda notevolmente sulla faccia assiale del condilo interno lungo la cartilagine, al limite inferiore di questa faccia su una zona d'inserzione allungata orizzontalmente. Esiste un rapporto costante tra la lunghezza dei legamenti crociati: LCA e' più lungo di 5\3 rispetto LCP. Tale rapporto determina il funzionamento del ginocchio e la forma dei condili. Le inserzioni tibiali sono distanti in media 5 cm nell'adulto. Esternamente al ginocchio ci sono due legamenti: Collaterale Laterale (LCL) e Collaterale Mediale (LCM). Il LCL origina dall'epicondilo laterale del femore e, con decorso obliquo e verso dietro, si inserisce nella parte esterna della testa fibulare, ha una forma simile a una corda; è diviso in uno strato profondo e uno superficiale e non si unisce alla capsula o al menisco. Il LCM, origina dalla faccia esterna del condilo mediale e, con decorso obliquo e verso avanti, si inserisce sull'area laterale della tibia. Il LCM è più sottile del LCL, ha la forma di una banda elastica, si trova all'interno della capsula ed è collegato al menisco mediale, è più lungo del collaterale laterale. I collaterali sono importanti perché bloccano i movimenti di inclinazione laterale della tibia sul ginocchio, infatti le estremità dei due legamenti raggiungono la massima tensione a ginocchio esteso, mentre durante la flessione si allentano. Nella parte anteriore del ginocchio è situato il legamento trasverso del ginocchio (8) che collega i menischi e il menisco mediale con l’area intercondiloidea. Ai lati della rotula si trovano i legamenti alari (9), nella parte laterale c’è il legamento alare esterno, nella parte mediale è situato quello interno, il loro compito è di impedire un eccessivo spostamento laterale della patella. Nella parte posteriore del ginocchio il legamento menisco-femorale (12) posteriore collega queste due strutture ed ha andamento obliquo. A livello della rotula ci sono espansioni fibrose che originano dal vasto mediale e laterale inserendosi sul contorno laterale della patella. Tale tessuto prosegue fino al Collaterale Laterale e al condilo della tibia nello stesso lato del ginocchio Il Corpo di Hoffa è pannicolo adiposo al di sotto del Legamento Rotuleo e ha una doppia funzione, di attutire gli urti e di facilitare lo scorrimento riducendo l’attrito.

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I menischi interarticolari Sono strutture fibrocartlaginee ad anello incompleto che compensano la non corrispondenza della forma delle superfici articolari. Hanno sezione triangolare a tre facce: superiore concava a contatto con i condili femorali; periferica cilindrica, sulla quale si fissa la capsula con la sua parte profonda; inferiore, quasi piatta, posta sulla parte esterna della superficie articolare interna ed esterna della tibia. Questi anelli sono interrotti a livello dei tubercoli intercondiloidei tibiali così che assumono l'aspetto di una semiluna con un corno anteriore ed un corno posteriore. I corni del menisco esterno sono molto più, ravvicinati di quelli dell'interno; ne consegue che il menisco esterno forma un anello quasi completo -cioè ha la forma di una O- mentre l'interno assomiglia di più' ad una semiluna ed ha una forma di C. I menischi contraggono rapporti con: - faccia periferica della capsula - ciascun corno si fissa sul piatto tibiale a livello della superficie prespinale (anteriore) e retrospinale (posteriore); ---- il corno anteriore del menisco esterno subito davanti al tubercolo intercondiloideo laterale (4); ---- il corno posteriore dello stesso menisco, subito dietro al tubercolo intercondiloideo laterale (5); ---- il corno posteriore del menisco interno nell'angolo postero-interno della superficie prespinale (7); ---- il corno anteriore nell'angolo antero-interno della superficie prespinale (6). - Le due corna anteriori sono unite dal legamento trasverso che attaccato a sua volta alla rotula mediante sepimenti del batuffolo adiposo; - da ciascun bordo della rotula si tendono delle fibre verso le superfici laterali dei menischi, formando così la ali menisco-rotulee; - il LCM fissa le sue fibre più' posteriori sul bordo interno del menisco interno; - il LCL, invece, e' separato dal suo menisco ad opera del tendine del muscolo popliteo, che invia una espansione fibrosa al bordo posteriore del menisco esterno; - anche il tendine del semi-membranoso invia una espansione fibrosa al bordo posteriore del menisco interno; - alcune fibre del LCP si fissano sul corno posteriore del menisco esterno, dando origine al legamento menisco-femorale. - delle fibre del LCA vanno a fissarsi sul corno anteriore del menisco interno.

R – rotula

LLI – legamento collaterale interno (LCM)

LLE – legamento collaterale esterno (LCL) Mi – menisco interno

Me – menisco esterno Pop – muscolo popliteo

4 – corno anteriore menisco esterno 5 – corno posteriore menisco esterno

6 – corno anteriore menisco interno

7 – corno posteriore menisco interno 8 – legamento trasverso

9 – ali menisco-rotulee 10 - espansione fibrosa muscolo popliteo

11 – espansione fibrosa muscolo semimembranoso

12 – legamento menisco-femorale

La capsula articolare e la membrana sinoviale La forma generale può essere paragonata ad un cilindro con la faccia posteriore infossata a costituire un setto sagittale. Sulla faccia anteriore, e ritagliata una finestra in cui viene ad "incastrarsi" la rotula. I bordi del cilindro prendono inserzione in alto sul femore ed in basso sulla tibia.

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Inserzione sul piatto tibiale passa in avanti e sui bordi esterni delle superfici articolari; la linea di inserzione si piega poi all'interno della superficie retrospinale posteriore restando a contatto delle superfici articolari; passa poi tra le due spine tibiali per andare a circondare in piena superficie prespinale la zona di inserzione tibiale del legamenti crociato anteriore (1). Cosi le inserzioni LCA e LCP (2) restano al di fuori della capsula dunque fuori della cavità articolare. Inserzione femorale della capsula, anteriormente circonda dall'alto la fossetta sopratrocleare formando un profondo "cul di sacco" o recesso sotto-quadricipitale (5). Ai lati l'inserzione capsulare costeggia le facce della troclea, formando i recessi latero-rotulei poi segue, restando un po discostata, il limite cartilagineo dei condili, disegnando sulla loro faccia cutanea "le rampe capsulari di Chevriere; sul condilo esterno, l'inserzione capsulare passa al di sopra della fossetta dove si inserisce il tendine del muscolo popliteo; l'inserzione di questo muscolo e' dunque intracapsulare. In dietro ed in alto la linea di inserzione capsulare segue il bordo postero superiore della cartilagine condiloidea, proprio al di sotto dell'intersezione dei muscoli gemelli; la capsula corrisponde così alla faccia profonda di questi muscoli e li separa dai condili; a questo livello si ispessisce e da luogo ai gusci condiloidei. Nella fossa intercondiloidea la capsula si fissa sulla faccia assiale dei condili a contatto con la cartilagine e nel fondo della fossa, passando così da un bordo all'altro della fossa. Sulla faccia assiale del condilo interno l'inserzione capsulare passa al di sotto dell'inserzione femorale del legamento crociato posteriore. Sulla faccia assiale del condilo esterno la capsula si fissa tra la cartilagine e l'inserzione femorale del crociato anteriore. Anche a questo livello, l'inserzione dei crociati avviene al di fuori dei limiti della capsula dunque fuori dalla cavità articolare. La membrana sinoviale tappezza la superficie interna della capsula ed è composta da tessuto connettivo fibroso; produce la sinovia o liquido sinoviale che nutre la cartilagine e lubrifica l'articolazione in modo da diminuire l'attrito durante il movimento. I muscoli motori del ginocchio

Muscolo Quadricipite Femorale. E’ il più importante estensore del ginocchio ed è un muscolo fondamentale per la deambulazione. Si trova sulla loggia anteriore della coscia, è un muscolo formato da quattro capi: Il Retto Femorale è biarticolare ed origina dalla Spina Iliaca Antero Inferiore e dal tratto superiore della circonferenza dell’acetabolo, il Vasto Laterale origina dalla parte laterale del Grande Trocantere e dalla Linea Aspra, il Vasto Intermedio origina dalla faccia Antero-Laterale della diafisi Femorale e il vasto mediale origina dalla zona mediale della Linea Aspra. Questi quattro muscoli procedono verso la Rotula formando un tendine comune detto Tendine Quadricipitale che si inserisce sulla Patella, alcuni fasci continuano anteriormente ad essa per terminare sulla Tuberosità Tibiale. Il quadricipite ricopre tutta la parte anteriore del Femore, oltre ad estendere la gamba, con il retto femorale contribuisce alla flessione della coscia.

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Ai lati della Rotula il Tendine del Quadricipite è irrobustito da due retinacoli, vale a dire fasci di connettivo fibroso che collegano la rotula ai Condili tibiali. Muscolo Tensore della Fascia Lata. E’ un muscolo lungo e stretto che si trova nella porzione esterna della Coscia. Origina dalla SIAS (Spina Iliaca Antero Superiore) e si inserisce sul condilo esterno della Tibia, è biarticolare perché attraversa e controlla due articolazioni: l’Anca e il Ginocchio. Il tendine che si inserisce sulla tibia è molto lungo, inizia subito sotto la linea pettinea e la tuberosità glutea e si unisce alla fascia femorale o lata costituendo la benderella o tratto ileo-tibiale. L’azione del Tensore della Fascia Lata è l’abduzione della coscia, è un sinergico nell’estensione della gamba sulla coscia. Muscolo Sartorio. E’ il muscolo più lungo che abbiamo, stretto e nastriforme ha un andamento a “S” e decorre superficialmente al quadricipite. Origina dalla Spina iliaca antero superiore e si inserisce sulla faccia mediale della Tuberosità Tibiale unendosi ai tendini del Gracile e del Semitendinoso che insieme formano una struttura tendinea denominata “Zampa d’Oca”. Il sartorio è un muscolo che permette di assumere la posizione tipica del sarto con le gambe accavallate, flette, extraruota e abduce la coscia oltre a flettere e ruotare internamente la gamba.

Il Bicipite Femorale Dal nome si capisce che questo muscolo ha due capi, il lungo che origina dalla tuberosità Ischiatica insieme al muscolo Semimembranoso e il breve che origina nella metà distale della linea aspra e dal setto intermuscolare laterale. Dopo aver percorso la parte posteriore e laterale si inserisce sulla testa del Perone e sul condilo laterale della tibia. L’Azione del bicipite femorale è di flettere la gamba sulla coscia ruotandola esternamente, è l’unico muscolo che agisce da extrarotatore del ginocchio, inoltre estende la coscia Il Semitendinoso Origina dalla tuberosità Ischiatica, ma rispetto agli altri Ischio-Crurali si trova in posizione superiore ed esterna. Fa parte della parte posteriore e mediale della coscia e si inserisce sulla faccia mediale del Condilo Mediale della Tibia. L’azione del Semitendinoso è di flettere e ruotare internamente la gamba sulla coscia, inoltre estende la coscia. Il Semimembranoso Origina dalla tuberosità Ischiatica insieme al Bicipite Femorale, è situato nella parte posteriore e mediale della Coscia, distalmente

il tendine si separare in tre fasci: il ramo “discendente” termina sulla faccia posteriore del condilo mediale Tibiale, il ramo “ricorrente” prosegue verso il Condilo Laterale Femorale costituendo il Legamento Popliteo Obliquo, e il ramo “anteriore” o riflesso che si inserisce sulla faccia anteriore del Condilo interno della Tibia. L’azione del Semimembranoso è la flessione e rotazione interna della gamba sulla coscia e l’estensione della coscia. Il Gracile Come dice il nome, questo muscolo è piccolo ed è nastriforme, si trova sulla zona mediale della coscia. Origina dalla zona anteriore della Branca Ischio-Pubica e si inserisce sulla faccia mediale e anteriore del condilo della Tibia insieme al muscolo Sartorio e al Semitendinoso formando la Zampa d'Oca.

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Il Gracile adduce la coscia, flette e ruota internamente la gamba sulla coscia. Il muscolo Popliteo E' un muscolo profondo che si trova nella loggia posteriore della gamba, è largo e sottile. Origina dalla zona esterna del condilo femorale laterale e si inserisce sul lato superiore della Linea Obliqua e sulla zona posteriore della Tibia. Il Muscolo Popliteo flette e ruota medialmente la gamba. Il Gastrocnemio E' composto da due capi muscolari simmetrici, uno mediale che origina dal condilo Femorale interno e dalla porzione interna della Capsula ed uno laterale che origina dal Condilo Feomrale esterno e dalla porzione esterna della Capsula, è un muscolo biarticolare. Si inserisce con il robusto tendine Calcaneare o d'Achille sulla zona postero-superiore del Calcagno. L'azione del Gastrocnemio è la Flessione Plantare del piede e la rotazione interna, inoltre concorre alla flessione della gamba sulla coscia. Gli Ischio-Crurali Sono tre muscoli della loggia posteriore della coscia: il Bicipite Femorale, il Semimembranoso e il Semitendinoso, sono tutti biarticolari, hanno in comune l’origine ischiatica, l’azione di flessione della gamba sulla coscia e l’estensione dell'anca. Essi hanno un ruolo importantissimo nella cinematica del ginocchio perché con la loro azione proteggono il Legamento Crociato Anteriore dalle lesioni. La Zampa d’Oca. Tra i muscoli della loggia posteriore e mediale della coscia, ce ne sono tre che hanno un tendine comune denominato “Zampa d’Oca” che si inserisce sulla faccia interna dell’epifisi prossimale della tibia. Questi muscoli sono il sartorio, il semitendinoso e il gracile. Questo grosso tendine è sinergico del collaterale mediale nella stabilizzazione del ginocchio ed impedisce un’eccessiva rotazione esterna La zampa d'oca si trova medialmente al ginocchio

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Appendice B

Analisi sui sistemi meccanici più presenti in commercio utilizzati sui tutori del ginocchio.

Ognuno dei meccanismi esaminati, ha una movimentazione diversa e nessuno si avvicina alle caratteristiche roto-traslatorie tipiche del moto fisiologico del ginocchio.

Peraltro, per nessun dispositivo, è stata trovata una convincente documentazione scientifica che giustificasse la similitudine della traiettoria proposta con la movimentazione fisiologica del ginocchio stesso.

I tracciati Rx e percorso articolare di riferimento

I tracciati ricavati dal contorno radiologico ai vari gradi di flessione sono stati tenuti come confronto per ogni singolo snodo analizzato e riproposti in tratteggiato sui singoli disegni a dimostrazione delle divergenze riscontrate.

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La sovrapposizione KTJ

In apertura riportiamo la sovrapposizione tra i tracciati Rx e la traiettoria roto-traslatoria determinata dallo snodo KTJ

In considerazione della elevata coincidenza tra i profili Rx e la movimentazione determinata dallo snodo KTJ, si ritiene particolarmente significativo confrontare i tracciati dei profili stessi con le movimentazioni degli snodi in commercio, ad indice degli stress che ogni singolo dispositivo meccanico impone al ginocchio.

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Centro fisso

Come si riconosce

È caratterizzato da un singolo perno centrale. Nelle ginocchiere post-operatorie la corona esterna riporta le indicazione per il posizionamento del RANGE di movimento.

Nei primi 30° di flessione la traiettoria dello snodo e quella del ginocchio coincidono. Dopo i 30° di flessione, la traiettoria circolare tende ad allontanare i due capi articolari.

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Bauerfeind

US 6059743 - 09.05.2000

Come si riconosce

Ha un “primitivo” sistema di “personalizzazione”del centro di rotazione che può essere modificato dall’esterno. Come si vede dal disegno brevettuale sopra riportato, esistono 4 posizioni principali del centro di rotazione A, B, C e D. In base a questa scelta si possono avere le seguenti situazioni:

Soluzione A

Determina uno schiacciamento dei condili femorali sui piati tibiali dai 45° in poi

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Soluzione B

Determina uno schiacciamento dei condili femorali sui piati tibiali dai 15° fino ai 90°. Successivamente i condili femorali tendono ad essere allontanati verticalmente dal piatto tibiale.

Soluzione C

Determina un marcato ed importante allontanamento tra i condili femorali ed i piatti tibiali.

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Soluzione D

Determina un marcato allontanamento tra i condili femorali ed i piatti tibiali.

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Don Joy

Patent US 4 643 176 A1

Come si riconosce

E’ lo snodo più utilizzato dai costruttori di ginocchiere. Lo snodo ha una tipica forma allungata a rettangolo con i lati corti arrotondati a semicerchio al centro del quale, in molti snodi sono riconoscibili i due perni di rotazione senza alcuna copertura.

Con il suo moto a cicloide inversa, fin dai primi gradi di flessione tende a retro posizionare i condili femorali che dopo i 45-60° vengono anche compressi (in maniera sempre più importante) sui bordi posteriori dei piatti tibiali

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Townsend

Patent EPT 0361 405

Come si riconosce

Di forma asimmetrica, rotondeggiante anteriormente e quasi rettilinea posteriormente.

La movimentazione è TRASLA-ROTATORIA Nella sezione “LA TEORIA OPPOSTA” pag.28 tale movimentazione viene discussa in modo approfondito. Per i primi 20° i condili femorali vengono trascinati anteriormente per 8-9 mm; nel restante arco di movimento gli stessi condili femorali vengono allontanati verticalmente dei piatti tibiali

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Townsend PCT WO 92/15264

Snodo formato da 4 piastre ognuna delle quali presenta 2 fori Si possono distinguere 4 piastre: una femorale (superiore), una tibiale (inferiore) e due centrali Il movimento tra le piastre è a pantografo. Collegando i bracci superiore ed inferiore a due modelli in plastica che riproducono un femore ed una tibia, in funzione alla posizione dei perni inseriti nei fori viene prodotto un movimento trasla-rotatorio Come si riconosce

La movimentazione è TRASLA-ROTATORIA

Per i primi 20 gradi i condili femorali strisciano verso avanti sui piatti tibiali.

Dai 20 gradi in poi i condilo femorali entrano in conflitto sormontando in maniera sempre più importante il piatto tibiale fino ad una completa e preoccupante sovrapposizione

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FGP Physioglide® PCT – WO 2004/078078 A1

Snodo formato da 4 piastre ognuna delle quali presenta 2 fori. Le piastre sono suddivise in: una femorale (superiore) una tibiale (inferiore) due centrali. La movimentazione tra le piastre (unica caratteristica che distingue l’innovazione dal plagio) è analoga a quella del PCT WO 92/15264 di TOWNSEND (1992) con l’unica variante dello spostamento dei perni. La variazione consiste nel posizionamento dei fori dei perni evitando l’incrocio dell’interasse di collegamento. Ciò, comunque produce una movimentazione trasla-rotatoria. Come si riconosce

La movimentazione TRASLA-ROTATORIA è stata messa in evidenza collegando i bracci superiore ed inferiore a due modelli in plastica che riproducono un femore ed una tibia. In particolare per i primi 90 gradi i condili femorali strisciano verso avanti abbassandosi in maniera sempre più importante fino ai 45 gradi, entrando in conflitto con i piatti tibiali.

Dai 90 gradi in poi i condilo femorali si allontanano dai piatti tibiali indietreggiando.

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Ginnastica passiva - Effetti dello snodo a centro fisso e posizionamento della gamba

snodo a centro fisso snodo a centro di rotazione variabile

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L’allontanamento determinato dalla non corrispondenza tra le traiettorie ginocchio / snodo, può determinare diverse azioni negative in base al modo con il quale la gamba viene posizionata sulla macchina: 1 – con la gamba legata alla slitta si determina un’azione di trazione sui legamenti del ginocchio;

2 – con la gamba appoggiata alla slitta orizzontale si determina un’azione di sfregamento della gamba sulla slitta;

3 - con la gamba appoggiata alla slitta con movimento a compasso, si determina una condizione di trazione sui capi articolari allo stesso modo di quello che accade con la gamba legata sulla slitta. Il peso dei singoli segmenti dell’arto, determina un attrito sui sostegni del braccio mobile proporzionale al grado di flessione raggiunto che blocca lo scivolamento della gamba sulla slitta creando una condizione di trazione ed allontanamento tra i capi articolari.

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Appendice C

La PROPRIOCETTIVITA'

Propriocettività è un termine introdotto da Sherrington per descrivere gli ingressi sensoriali che originano, nel corso di movimenti guidati centralmente, da particolari strutture: i propriocettori. La loro funzione principale è di fornire informazioni di retroazione sui movimenti propri dell'organismo, in altre parole di segnalare, istante per istante, quali siano i movimenti che l'organismo stesso sta compiendo. I propriocettori sono terminazioni nervose che inviano informazioni al sistema nervoso; gli stimoli sono avvertiti da particolari recettori posti nei muscoli, nei tendini e nelle capsule articolari. Queste terminazioni generano impulsi nervosi che sono trasmessi al midollo spinale e da qui possono rimanere nel midollo spinale stesso, per la determinazione dei riflessi spinali, oppure raggiungere altre zone del midollo spinale o del cervello, per la determinazione di funzioni specifiche.

riflessi spinali funzioni specifiche

I propriocettori hanno una funzione importante nel controllo della contrazione dei muscoli scheletrici e attraverso quest'ultima è esplicata la maggior parte delle funzioni fisiche del corpo. Tale controllo è realizzato per mezzo di due tipi di recettori distinti:

i fusi neuromuscolari, distribuiti nel corpo muscolare

gli organi tendinei del Golgi posti nei tendini I fusi neuro-muscolari

Sovrintendono il riflesso da stiramento: se un muscolo è improvvisamente allungato, la parte mediana del fuso neuro-muscolare è stirata e ciò provoca l'immediato invio di segnali al midollo spinale. Questi segnali eccitano le cellule nervose motrici che controllano le fibre muscolari scheletriche immediatamente circostanti il fuso. Pertanto, l'improvviso stiramento del muscolo determina una contrazione riflessa che si oppone automaticamente allo stiramento. Questa funzione serve a "smorzare" le variazioni di lunghezza del muscolo, cioè ad impedire che la lunghezza del muscolo cambi troppo rapidamente.

Gli organi del Golgi

Sovrintendono il riflesso tendineo, o di stiramento inverso, che rileva l'entità della sua tensione ed invia tale informazione al midollo spinale e da esso al cervello. L'informazione a sua volta è utilizzata nei centri nervosi per aggiustare con precisione la tensione muscolare in rapporto alle necessità funzionali.

Presiedono poi a tale controllo anche i corpuscoli del Ruffini e quelli del Pacini (recettori cinestesici), situati nelle capsule articolari, che informano sul grado d'angolazione delle articolazioni e la velocità con la quale tale grado si modifica.

L'equilibrio L'equilibrio mantenuto nella postura eretta è un tipico ed importante esempio di come tutti i meccanismi propriocettivi sono coinvolti. L'equilibrio, infatti, si mantiene con lo spostamento ripetuto di masse (segmenti corporei) originate da continue azioni involontarie e coordinate di contrazione e rilassamento della muscolatura, in modo da correggere continuamente la posizione del baricentro, affinché la proiezione di quest'ultimo non esca dall' "ombra d'appoggio" sul piano.

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Per imparare a conoscere come agiscono i meccanismi propriocettivi, è necessario "ascoltare" quello che è trasmesso, sensorialmente, dal piede, che è la regione del nostro corpo in grado di fornire il maggior numero d'informazioni propriocettive, derivanti dai recettori situati nella parte anteriore del tallone, sotto la testa dei metatarsi, sotto l'alluce e nei muscoli lombricali del piede.

Il piede è una complessa struttura ad archi in un continuo stato di "allarme".

Tale stato può essere percepito prestando attenzione a quello che trasmette il piede in appoggio, quando si assume la posizione eretta, con un arto sollevato e piegato. In questa posizione si possono così sentire dei continui cambiamenti di pressione, in diversi punti della pianta, accompagnati da oscillazioni dell'arto in appoggio e da tutto il resto del corpo. Queste oscillazioni sono determinate, inconsciamente, dalla contrazione e dal rilassamento muscolare, che mettono in movimento le masse corporee, affinché la proiezione del baricentro del corpo ricada sempre nell'ombra d'appoggio della pianta del piede medesimo.

E' importante ricordare che il controllo propriocettivo è fondamentale, non solo per le attività nelle quali è richiesto l'equilibrio, come ad esempio per il funambolista o per il ginnasta che mantiene la propria verticalità stando in appoggio sulle mani a testa in giù,

ma pure per il tiratore scelto ad esempio, che ha come caratteristica fondamentale la capacità di stabilizzare la sua arma nello spazio. Quest'ultimo riesce a pensare solo alla posizione esatta del bersaglio e, benché molta parte della muscolatura del suo corpo continui a contrarsi, l'arma rimane praticamente immobile.

Propriocettività: rieducazione, prevenzione, allenamento Dopo aver considerato quanto sopra, possiamo analizzare i motivi per i quali le esercitazioni propriocettive possono essere impiegate nei vari campi delle attività motorie ed in particolare: nella rieducazione, nella prevenzione e nell'allenamento.

Rieducazione post-traumatica

In particolare nel recupero delle lesioni del collo del piede e del ginocchio, il metodo di lavoro propriocettivo è indispensabile per ripristinare gli analoghi riflessi, al fine di riattivare tutti i canali informativi interrotti dall'infortunio. Tutte le esercitazioni per la rieducazione hanno come "base" il piede e devono essere proposte evitando di indossare le scarpe, ciò affinché le sensazioni propriocettive non siano "distorte" dalla calzatura. Per intensificare ulteriormente l'effetto allenante è possibile eseguire gli esercizi ad occhi chiusi. Non va infatti dimenticato che l'equilibrio è controllato anche dagli esterocettori (vista ed apparato vestibolare), che ricevono le informazioni dal mondo esterno e che assieme alle informazioni propriocettive, danno il quadro esatto del rapporto esistente tra corpo ed ambiente.

Tale accorgimento è utilizzato per "disturbare" i sistemi d'informazione dell'equilibrio, costringendo così il soggetto ad essere più sensibile ai canali d'informazione rimasti operanti.

Prevenzione degli infortuni dell'arto inferiore

Gli esercizi propriocettivi devono essere svolti, soprattutto, da tutti quegli atleti che praticano un'attività sportiva nella quale il salto è una componente primaria (pallavolo, pallacanestro, calcio, pallamano ecc.). Nella ricaduta, infatti, quando il piede è appoggiato al suolo dopo una fase più o meno lunga di volo, deve sopportare e contrastare tutte quelle forze che il corpo ha acquistato prima e durante il volo stesso, quindi mantenendo una perfetta stabilità in tutta la fase d'ammortizzazione. In genere quando un atleta compie un salto, e non è contrastato in volo da nessuna forza esterna, può prevedere il punto di caduta avendo una notevole facilità nel controllare, seppur inconsciamente, l'appoggio del piede al suolo. Se, invece, durante il salto, l'atleta riceve un urto, può essere costretto a scomporsi in volo modificando la traiettoria del suo baricentro, cosa che rende incontrollata la ricaduta ed il conseguente appoggio sul terreno.

Per ridurre i rischi d'incidenti, è importante che ogni arto abbia un'attività posturale stabile anche durante le fasi d'ammortizzazione senza che si possano creare scompensi e quindi perdita di controllo motorio.

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Lo scopo delle esercitazioni preventive deve essere quello di rendere più rapido ed automatico il controllo della muscolatura in considerazione del fatto che durante il gioco si possono sviluppare azioni imprevedibili e talvolta violente.

Gli esercizi propriocettivi di prevenzione, basati sulla progressiva capacità di resistere agli squilibri, danno la possibilità di un appoggio del piede sempre corretto, stimolando la muscolatura in modo da evitare delle contrazioni isolate, sollecitando gruppi o combinazioni di gruppi muscolari. La ripetizione dell'esercizio fa acquistare sicurezza, rapidità e precisione al gesto. Ovviamente, tale forma d'allenamento è particolarmente importante per soggetti predisposti a traumi distorsivi (collo del piede e ginocchio) e come azione preventiva per quelle fasi di gioco in cui la stanchezza fisica compare in maniera rilevante.

Allenamento sportivo

Per le discipline nelle quali è indispensabile un gran senso dell'equilibrio o del controllo assoluto del gesto tecnico (sci, pattinaggio, karatè, judo, ecc.), la sensibilità propriocettiva è una caratteristica essenziale.

"L'equilibrio, in realtà, dipende più dalla capacità individuale di recuperarlo quando lo si è perso, piuttosto che dall'abilità a non perderlo".

Esso infatti, non è rappresentato da una situazione definita, ma deriva da un continuo adattamento tonico-posturale-coordinativo.

L'allenamento deve essere basato su esercitazioni che inducono la muscolatura a reagire utilizzando il pieno funzionamento di tutte le aree d'informazione, affinché ci sia una corrispondente ed appropriata risposta motoria alla nuova situazione posturale.

Nel caso contrario, quando questo controllo è carente, con una risposta tardiva e/o inesatta, si determina un errore nel gesto da eseguire, che in genere si traduce in una caduta.

Il miglioramento dell'equilibrio passa attraverso l'allenamento finalizzato al mantenimento della posizione voluta, unito ad un'elevata capacità di correzione degli sbilanciamenti.

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Appendice D

Tono, Trofismo ed riavvio all’attività motoria

Il trofismo muscolare

è un indice “a vista” della massa muscolare.

Per ipertrofia si intende un marcato volume della massa muscolare che normalmente dipende da una intensa attività motoria.

Al contrario un muscolo non utilizzato o sottoposto a contrazioni deboli riduce le sue dimensioni trasformandosi così in un muscolo ipotrofico o atrofico.

La trofia muscolare è, in genere, direttamente proporzionale alla forza muscolare ovvero alla capacità di vincere volontariamente una resistenza ed è, a sua volta, proporzionale al grado di allenamento.

Il tono muscolare

rappresenta l’attività primitiva e permanente del muscolo. Costituisce lo sfondo di ogni attività (tono residuo o di riposo) e può essere anche definito come il grado residuo di leggera contrazione del muscolo a riposo. Il tono è mantenuto ed adattato ai bisogni degli atti motori e comportamentali ed è attivato dalla cellule nervose che innervano il muscolo, da una scarica asincrona moto neuronale, quale riflesso segmentario spinale. Il tono muscolare è di notevole importanza per il normale svolgimento di vitali funzioni fisiologiche quali, ad esempio, il mantenimento della postura eretta e il ritorno del sangue venoso al cuore.

La valutazione del tono muscolare fa classicamente parte dell'esame neurologico. Esso è definito come la resistenza percepita dall'esaminatore che mobilita passivamente un segmento di arto del paziente. In caso di eccessiva resistenza rispetto a una situazione normale, si parla di ipertonia e, nel caso contrario, di ipotonia.

Le ipertonie possono essere classificate in tre grandi categorie: la spasticità, dove la resistenza ai movimenti passivi aumenta in funzione della velocità di spostamento dell'arto testato; la rigidità, dove lo stato ipertonico percepito è indipendente da questa velocità e le contrazioni di opposizione, che corrispondono a una resistenza accresciuta, per un paziente incapace di rilasciare l'arto esaminato su comando.

Un'iportonia isolata è riscontrabile nell'adulto durante il sonno fisiologico e in presenza di coma. Essa è presente in caso di patologia cerebellare, se associata ad atassia, con una passività marcata in caso di interessamento sensoriale o con una iperestensibilità manifesta dell'arto interessato. Nella persona senza problemi neurologici il tono muscolare si riduce sensibilmente in caso di allungamento muscolare (stretching) prolungato, tramite manovre sedanti quali, ad esempio, il massaggio, difetto di attività, rilassamento psicologico (muscolo ipotonico). Esso invece aumenta per incremento di attività, traumi fisici e/o psichici, stress (muscolo ipertonico).

La differenza tra aumento di tono determinata da “incremento di attività” (allenamento) o da “trauma fisico”, risiede principalmente nel fatto che nel secondo caso è presente rigidità, gonfiore e dolore, che tendono a “bloccare” l’articolazione elevando il tono di tutto il manicotto muscolare circostante.

Dolore e rigidità, invece, non appaiono nell’aumento di tono determinato dall’incremento di attività muscolare; l’eventuale scarsa mobilità articolare che viene ad accompagnare un alto grado di tonicità accompagnato da una marcata ipotrofia è riconducibile alla mancanza di esercizi di mobilità articolare e di allungamento muscolare di compensazione (l’esempio classico sono le atlete di ginnastica ritmica). Sia il tono che la trofia muscolare dipendono dal numero di miofibrille attivate con un singolo impulso nervoso e dai ponti acto-miosinici che vengono a formarsi in presenza della quantità di substrato energetico di pronto impiego (ATP). Per abbassare, momentaneamente, il tono, è opportuno “bruciare” l’ATP disponibile a livello locale e quindi far mancare il “carburante primario” per il mantenimento del tono stesso.

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Ciò è possibile effettuando una contrazione isometrica volontaria al massimo dell’intensità per una decina di secondi. La conseguente “stanchezza” determinata dallo svuotamento dei serbatoi energetici facilitano momentaneamente un abbassamento del tono, che comunque torna a salire non appena viene rimetabolizzato l’ATP speso nella contrazione precedente.

Tale manovra è, comunque, utile per:

- stabilire se esistono eventuali blocchi meccanici nell’articolazione – in questo caso alla conseguente richiesta di allungamento successivo, non corrisponde alcun allungamento effettivo;

- iniziare qualsiasi trattamento di mobilità con la disponibilità dell’infortunato ad affrontare angoli di lavoro più ampi.

Un concetto da sfatare

Il tutore, utilizzato ovviamente con il più ampio grado di libertà, non influenza assolutamente il tono ed il trofismo muscolare, ma permettendo il movimento, favorisce l’azione motoria flesso-estensiva e quindi la contrazione muscolare.

Sorge un paragone tra la mobilità permessa dal tutore per il ginocchio (da 0° a 135°) e l’immobilizzazione imposta dallo scarpone da sci (che a livello agonistico vengono scelti di 1-2 numeri più piccoli rispetto al piede).

Limitando al minimo il movimento del collo del piede, lo scarpone, peraltro tenuto ai piedi per parecchie ore al giorno (vedi maestri di sci), non induce assolutamente ipotrofia della muscolatura flesso-estensiva del piede; il manicotto muscolare della caviglia, infatti lavora ugualmente in maniera prevalentemente isometrica di stabilizzazione.

Il tutore KTJ permette al ginocchio una completa mobilità flesso-estensoria, anche se il ginocchio stesso è indebolito da un trauma a meno che non si intervenga volontariamente sulla riduzione del range di movimento (nota 2).

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Servizio www.sport-sys.it

Programmi motori per il ripristino della trofia muscolare e la ripresa dell’attività deambulatoria e l’allenamento alla corsa

1 - I concetti generali

Il movimento, anche nelle sue forme più semplici (a corpo libero o con piccoli attrezzi, camminata e corsa), attiva una serie di risposte fisiologiche che se organizzate in maniera programmata portano indubbiamente ad un rafforzamento di tutti gli apparati che vengono coinvolti.

L’ organizzazione del lavoro motorio, quindi, deve essere impostata sfruttando quella catena di risposte fisiologiche, definita da Selye come Sindrome Generale di Adattamento, secondo la quale tutte le strutture organiche coinvolte nel movimento rispondono allo stimolo meccanico dal quale vengono sollecitate, adattandosi e rinforzandosi.

La programmazione dell’attività motoria, quindi, deve prevedere una consequenzialità tra le sedute di lavoro con una diluita e moderata alternanza di stimoli, che potenziano l’organismo con effetto di sommazione, senza creare condizioni nocive di affaticamento.

Nel campo riabilitativo il processo di rieducazione di un gruppo muscolare o di un importante apparato organico, come ad esempio quello cardio-circolatorio o respiratorio, può essere inteso come il riadattamento dello stesso ad un lavoro precedentemente svolto. Lo stesso concetto è valido qualora il riadattamento organico o muscolare venga richiesto per interrompere quel processo di lenta degenerazione determinato dalla mancanza prolungata di attività fisica.

Ambedue i casi, anche se differiscono nel contenuto del lavoro da svolgere, ma convergono sul concetto che i carichi di lavoro devono essere programmati con una precisa alternanza affinché tale pianificazione produca e sia recepita con il massimo effetto di adattamento dal nostro sistema organico.

Per rispettare tale principio fisiologico,il carico di lavoro deve venir distribuito rispettando la ciclicità, tra le singole sedute, come l’esempio riportato nello schema sottostante.

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2 - Programmi "dopo la fisioterapia ... prima della palestra"

I programmi "dopo la fisioterapia ... prima della palestra" si basano sul concetto che il movimento è l’attività più naturale per riacquistare la funzionalità compromessa a seguito di un periodo di sedentarietà o immobilità causata da malattia o trauma. I programmi sono stati strutturati per poter offrire un servizio a coloro che hanno subito un trauma importante alle strutture articolari del ginocchio ed in particolare a:

Legamento crociato anteriore LCA, Legamento crociato posteriore LCP, Legamento collaterale mediale LCM, Legamento collaterale laterale LCL, Menisco interno Menisco esterno, Condropatia interna, Condropatia esterna, LCA + LCL LCA + LCM

LCP + LCL LCP + LCM LCA + LCL + Menisco Interno LCA + LCM + Menisco Interno LCP + LCL + Menisco Interno LCP + LCM + Menisco Interno LCA + LCL + Menisco Esterno LCA + LCM + Menisco Esterno LCP + LCL + Menisco Esterno LCP + LCM + Menisco Esterno

Quest’ultima, se l’articolazione è libera meccanicamente (nota 1), è determinata prevalentemente, da un alto tono muscolare "di difesa" che volutamente blocca l’articolazione in modo da evitare movimenti troppo ampi che possano comportare un importante interessamento delle strutture articolari ancora in via di guarigione. In questa fase grande importanza riveste la specificità delle esercitazioni e la gradualità dei carichi di lavoro che vengono proposti per un completo riprestino delle capacità motorie indebolite con l’infortunio e finite le cure medico-ospedaliere, hanno riacquistato la mobilità per la ripresa lavorativa, ma non sono ancora in grado di riprendere l’attività sportiva in quanto persiste una forma accentuata di ipotrofia muscolare, residui di gonfiore, dolore o mobilità articolare ridotta. Affinché ciò possa avvenire, è molto importante seguire scrupolosamente la programmazione impostata anche quando ci si sente bene e si è convinti di poter "fare di più". Per poter offrire un programma che possa essere più idoneo alle reali condizioni fisiche, in base ai tempi di adattamento (in questo caso di "riadattamento"), sono state individuate le fasi differenziate in base alla conclusione delle cure fisioterapiche:

Ia fase - dalla conclusione della fisioterapia a 2a-3a settimane

IIa fase - dalla 3a settimana alle 5-6a

IIIa fase - dalle 5-6a settimane alla 9a

IVa fase - dalla 9a alla 12a settimana Va fase - dalla 12a alla 15a settimana

La Va fase equivale ad un impegno generale quantificabile in 20-25 ml/kg/min di VO2 (massima potenza aerobica) che equivale a circa un risultato di 500-550 m nel test di Cooper svolto in 6 minuti (nota 2). Terminata la Va fase dei programmi "dopo la fisioterapia ... prima della palestra", è possibile continuare l’allenamento utilizzando i PROGRAMMI RI-AVVIO (Cooper 500-550 metri)

Nota 1: Come riconoscere un blocco articolare. Nota 2: Il Test di Cooper si esegue cercando di percorrere più strada possibile (camminando o correndo) in 6 minuti. Il risultato finale deve essere espresso in metri.

Tipologia degli esercizi proposti

corpo libero propriocettività sovraccarico

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3 – I programmi di ri-avvio Successivamente alla ripresa del trofismo nel processo di riavvio, riveste grande importanza l’attività motoria, inizialmente la deambulazione fino alla corsa. Tali attività “primarie” sono comunque fondamentali per il mantenimento di una corretta funzionalità organica e metabolica e sono anche vivamente consigliate (in particolare la camminata) a soggetti in soprappeso, diabetici o a rischio di cardiovascolare, ai quali, prima di richiedere ed iniziare un qualsiasi programma di riavvio, si consiglia di consultare il “QUESTIONARIO DI SCREENING PREPARTECIPAZIONE A PROGRAMMI DI ESERCIZIO FISICO” (www.sport-sys.it)

La problematica sopra esposta, determina la necessità di una precisa personalizzazione del programma da svolgere che deve essere impostato sia sulle “necessità del singolo” e sulle sue “reali potenzialità organiche”. In questo caso per “necessità del singolo” viene intesa una distribuzione ciclica del carico di lavoro diluita in funzione del personale IMC (Indice di Massa Corporea - peso e statura). Vengono così stabilite il numero di sedute che compongono il programma stesso (da 12 a 36), affinché il grado di incremento del carico proposto tra le varie sedute di allenamento, sia più proporzionale possibile alle reali capacità e condizione dell’utilizzatore.

Le “reali potenzialità organiche”, invece, vengono stabilite dal risultato del test di Cooper svolto in 6 minuti,

ovvero la massima distanza, in metri, percorsa in 6 minuti, ad un’andatura proporzionale alle proprie

capacità (anche camminando molto lentamente).

Il valore minimo da percorrere è di 300 metri.

Dal test, quale indice di “reali potenzialità organiche” viene ricavata la tipologia del programma. Aiuto di KTJ

Lo scarico del ginocchio che deve recuperare è importante sia nelle fasi deambulatorie ma soprattutto nelle fasi iniziali della corsa per salvaguardare tutta l’articolazione dai continui impatti dall’appoggio al suolo

Totale tempo: 0:21:55 - Totale metri: 2900 - Totale Kg: 0 - kCal: 128,75 - g: 14,31 - Vo2: 22,31

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Appendice E

I tutori KTJ

Aperta - nel recupero funzionale

INDICAZIONI - Nella seconda fase del recupero funzionale a seguito di traumi legamentosi (LCA, LCP, LCM, LCL), traumi capsulari e meniscali..

CARATTERISTICHE

- Azione batteriostatica - Ipoallergenico e antiodore - Respira con la pelle - Assorbe il sudore - Asciuga velocemente - Resiste allo sporco e ai lavaggi - Non appiccica - Azione antistatica

Snodo in acciaio regolabile (2)

TAGLIE

XS 33-38 cm S 39-44 cm M 45-51 cm L 52-56 cm XL 57-62 cm

la misura della circonferenza della coscia va effettuata a 15cm. dal bordo superiore della rotula

Come indossare la ginocchiere Aperta 1 - Aprire la ginocchiera ed appoggiarla sulla parte posteriore dell’arto inferiore facendo sì che lo snodo vada a ricadere all'altezza del ginocchio; 2 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio superiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della coscia ma leggermente retrocesso all’asse stesso;

3 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio inferiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della gamba ma leggermente retrocesso all’asse stesso.

4 - Fissare le cinghie, senza stringere, partendo da quella situata sotto il ginocchio ed eseguire alcuni passi per l'autocentraggio dello snodo.

5 - Stringere tutte le cinghie a partire da quella situata sotto il ginocchio.

Attenzione Se, una volta indossata la ginocchiera KTJ, durante la camminata o la corsa, avete la sensazione che la ginocchiera stia scendendo, non avete regolato bene la posizione del tutore ed il suo centro iniziale di rotazione non corrisponde a quello del ginocchio.

Agire come segue: - allentate e staccare le 4 cinghie dalla calza;

- staccare lo snodo dalla calza e posizionarlo leggermente verso la parte posteriore della calza;

- rimettere le cinghie nella loro posizione; - ripetere l’operazione fino a quando non sentite la ginocchiera stabile.

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Atleta - Polifunzionale - per la ripresa dello sport

INDICAZIONI A seguito di un intervento chirurgico a fratture articolari, capsulari, meniscali e legamentose. CARATTERISTICHE



TAGLIA UNICA

Da 40 a 54 cm.


Come indossare la ginocchiere Atleta

1 - Aprire la ginocchiera ed appoggiarla sulla parte posteriore dell’arto inferiore facendo sì che lo snodo vada a ricadere all'altezza del ginocchio;

2 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio superiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della coscia ma leggermente retrocesso all’asse stesso;


4 - Fissare le cinghie, senza stringere, partendo da quella situata sotto il ginocchio ed eseguire alcuni passi per l'autocentraggio dello snodo al ginocchio.


N.B. Ogni cinghia va agganciata come riportato nello schema sottostante. Nell’eventualità ci sia la necessità di ridurre leggermente la circonferenza della cinghia stessa (per un totale di 1-2 cm di circonferenza, è possibile infilare la cinghia nell'anello prossimale.

Attenzione - Se, una volta indossata la ginocchiera KTJ, durante la camminata o la corsa, avete la sensazione che la ginocchiera stia scendendo, non avete regolato bene la posizione del tutore ed il suo centro iniziale di rotazione non corrisponde a quello del ginocchio.

Agire come segue:- allentate leggermente le 4 cinghie anteriori; - tirate leggermente le cinghie posteriori in modo da portare all’indietro lo snodo che deve posizionarsi in corrispondenza del centro iniziale di rotazione del ginocchio; - ripetere l’operazione fino a quando non sentite la ginocchiera stabile.

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Atleta corta SL -

Per la protezione nell’attività sportiva in particolare nello sci INDICAZIONI Per il supporto del ginocchio nell’attività sportiva a seguito di: - traumi legamentosi (LCA, LCP, LCM, LCL) - traumi capsulari, - traumi meniscali – condropatia - artrosi

.CARATTERISTICHE


Snodo in alluminio

TAGLIE

Xs 32-45 cm

M 40 - 54 cm XL.50 – 65 cm


Come indossare la ginocchiere Atleta


2 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio superiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della coscia ma leggermente retrocesso all’asse stesso;


4 - Fissare le cinghie, senza stringere, partendo da quella situata sotto il ginocchio ed eseguire alcuni passi per l'autocentraggio dello snodo al ginocchio.


N.B. Ogni cinghia va agganciata come riportato nello schema sottostante. Nell’eventualità ci sia la necessità di ridurre leggermente la circonferenza della cinghia stessa (per un totale di 1-2 cm di circonferenza, è possibile infilare la cinghia

nell'anello prossimale.

Attenzione - Se, una volta indossata la ginocchiera KTJ, durante la camminata o la corsa, avete la sensazione che la ginocchiera stia scendendo, non avete regolato bene la posizione del tutore ed il suo centro iniziale di rotazione non corrisponde a quello del ginocchio. Agire come segue:- allentate leggermente le 4 cinghie anteriori;

- tirate leggermente le cinghie posteriori in modo da portare all’indietro lo snodo che deve posizionarsi in corrispondenza del centro iniziale di rotazione del ginocchio;

- ripetere l’operazione fino a quando non sentite la ginocchiera stabile.

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Base - per il sostentamento della rotula INDICAZIONI - Nella seconda fase del recupero funzionale a seguito di traumi legamentosi (LCA, LCP, LCM, LCL), traumi capsulari e meniscali, instabilità rotulea...

CARATTERISTICHE



TAGLIE

XS 33-38 cm S 39-44 cm M 45-51 cm L 52-56 cm XL 57-62 cm


Come indossare la ginocchiere Base

1 - Aprire la ginocchiera ed appoggiarla sulla parte posteriore dell’arto inferiore facendo sì che lo snodo vada a ricadere all'altezza del ginocchio; 2 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio superiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della coscia ma leggermente retrocesso all’asse stesso;


4 - Fissare le cinghie, senza stringere, partendo da quella situata sotto il ginocchio ed eseguire alcuni passi per l'autocentraggio dello snodo. 5 - Stringere tutte le cinghie a partire da quella situata sotto il ginocchio.

Attenzione Se, una volta indossata la ginocchiera KTJ, durante la camminata o la corsa, avete la sensazione che la ginocchiera stia scendendo, non avete regolato bene la posizione del tutore ed il suo centro iniziale di rotazione non corrisponde a quello del ginocchio.

Agire come segue: - allentate e staccare le 4 cinghie dalla calza; - staccare lo snodo dalla calza e posizionarlo leggermente verso la parte posteriore della calza;

- rimettere le cinghie nella loro posizione; - ripetere l’operazione fino a quando non sentite la ginocchiera stabile.

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Post-operatoria - dopo l'intervento chirurgico

INDICAZIONI - A seguito di un intervento chirurgico a fratture articolari, capsulari, meniscali e legamentose.

CARATTERISTICHE - Azione batteriostatica - Ipoallergenico e antiodore - Respira con la pelle - Assorbe il sudore - Asciuga velocemente - Resiste allo sporco e ai lavaggi - Non appiccica - Azione antistatica


TAGLIE

Corta cm. 45

lunghezza coscia da ... a ...

Lunga cm. 60 coscia da a


Come indossare la ginocchiere Post-Operatoria

1 - Aprire la ginocchiera ed appoggiarla sulla parte posteriore dell’arto inferiore facendo sì che lo snodo vada a ricadere all'altezza del ginocchio; 2 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio superiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della coscia ma leggermente retrocesso all’asse stesso;


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PRO

Per la protezione nell’attività sportiva in particolare nello sci INDICAZIONI Per il supporto del ginocchio nell’attività sportiva a seguito di: - traumi legamentosi (LCA, LCP, LCM, LCL) - traumi capsulari, - traumi meniscali – condropatia - artrosi

.CARATTERISTICHE


Snodo in alluminio

TAGLIA UNICA

Da 36 a 70 cm

Massima libertà cavo popliteo

Consigliato per sport estremi

la misura della circonferenza della coscia va effettuata a 15cm. dal bordo superiore della rotula.

Come indossare la ginocchiere PRO

Dopo aver estratto il tutore dalla confezione aprendola è possibile distinguere tutte le cinghie


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2 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio superiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della coscia ma leggermente retrocesso all’asse stesso; 3 - Avere cura di far sì che l’asse di simmetria del braccio inferiore dello snodo sia parallelo all’asse longitudinale della gamba ma leggermente retrocesso all’asse stesso. 4 - Fissare le cinghie, senza stringere, partendo da quella situata sotto il ginocchio ed eseguire alcuni passi per l'autocentraggio dello snodo al ginocchio.


N.B. Ogni cinghia va agganciata come riportato nello schema sottostante.

Nell’eventualità ci sia la necessità di ridurre leggermente la circonferenza della cinghia si deve agire come sopra riportato.

Attenzione - Se, una volta indossata la ginocchiera PRO, durante la camminata o la corsa, avete la sensazione che la ginocchiera stia scendendo, non avete regolato bene la posizione del tutore ed il suo centro iniziale di rotazione non corrisponde a quello del ginocchio.

Agire come segue:- allentate leggermente le 4 cinghie anteriori;

- tirate leggermente le cinghie posteriori in modo da portare all’indietro lo snodo che deve posizionarsi in corrispondenza del centro iniziale di rotazione del ginocchio;

- ripetere l’operazione fino a quando non sentite la ginocchiera stabile.

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Curriculum autore

Giancarlo PELLIS

nato a Gorizia il 16.09.53 insegnante di ruolo di Educazione Fisica presso il Liceo Ginnasio Dante Alighieri di Trieste

Titoli di Studio:

diploma di perito meccanico 1973,

diplomato con lode all'Istituto Superiore di Educazione Fisica (ISEF) di Roma nel 1976

Specializzazioni e Collaborazioni:

- docente di Teoria e Metodologia dell'Allenamento presso la Scuola dello Sport del C.O.N.I.- Roma

- docente di Teoria e Metodologia dell'Allenamento per la F.I.P. - collaboratore della rivista specializzata Nuova Atletica di Udine

- preparatore atletico e consulente sportivo presso : 1980 pallavolo - CUS Trieste - A2,.

1982-84 BIC Pallacanestro Trieste

1984-87 STEFANEL Pallacanestro Trieste 1984, pallamano - PRINCIPE Trieste - A1

1994-96 ILLY Caffè, - Pallacanestro Trieste - A1, - dal 1990 collabora con il Centro Regionale di Medicina dello Sport del Friuli Venezia Giulia

- dal 1995 collabora con la GLOBO Associazione di Divulgazione Scientifica dell'AREA di RICERCA di Trieste

- nel 1996 ha collaborato con il Milan Calcio fornendo il primo sistema computerizzato TOP 3

- dal 1996 consulente per la preparazione atletica piloti P.A.N. Frecce Tricolori

- dal 1996 docente all'ISEF di Roma nei corsi di Specializzazione

- dal 1997 docente ai corsi di riqualificazione per diplomati ISEF organizzati dalla Regione Veneto in collaborazione con la C.E.

- dal 1997 collabora con il prof. P.E. di Prampero, direttore del Dipartimento di Scienze e tecnologie Biomediche

dell'Università degli Studi di Udine con il quale è stato svolto un lavoro per l'Enciclopedia Italiana fondata da Giovanni Treccani.

- dal 1999 docente di Teoria e Metodologia dell’Allenamento presso la scuola di specializzazione in Medicina dello Sport dell’Università agli Studi di Udine, Direttore prof. P.E. di Prampero.

- nel 1999 ha collaborato con la squadra Karbyk Official Team di Udine per la preparazione atletica dei piloti per la partecipazione ai Campionati Mondiali svolti in Svizzera,

in collaborazione con il Dipartimento di Scienze e tecnologie Biomediche dell'Università degli Studi di Udine.

- dal 1999 ha instaurato una collaborazione con l’I.T.I. “A. Malignani” per la robotizzazione di una nuova strumentazione per la valutazione del percorso articolare del ginocchio nella flesso-estensione

- dal 2000 collabora con www.benessere .com per la pubblicazione di articoli inerenti la salute e lo sport

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- nel 2000 ha collaborato all’organizzazione per il lancio ad alta quota da 14.000 m senza ossigeno del paracadutista Sandro Biffi, organizzando la preparazione atletica

- dal 2006 è responsabile del sito internet www.sport-sys.it

- dal 2008 è responsabile R&D della KTJ sistemi srl

Ricerche svolte:

- nel 1983 ha svolto lavori di ricerca in collaborazione con l'equipe del prof. A. Scano direttore del Laboratorio di Fisiologia dello Sport Applicata all'Educazione Fisica dell'I.S.E.F. di Roma.

- nel 1983-84 ha svolto una ricerca (su più di 10000 soggetti) in collaborazione con: Università degli Studi di Trieste, Ente Provinciale di Trieste, Provveditorato agli Studi di Trieste, CONI Provinciale di Trieste, CUS Trieste

il lavoro ha ottenuto autorevoli consensi in Italia ed all'estero.

- nel 1986 ha determinato il concetto della Forza Massima Teorica - FMAXT® che è il primo sistema per la valutazione della forza muscolare effettuato collegando un attrezzo sportivo per l’allenamento muscolare (bilanciere o macchina pesi) ad un computer

- nel 1995 ha dimostrato che la forza massimale FMAXT® esprimibile da un gruppo muscolare corrisponde sia se ottenuta sfruttando la sola parte contrattile muscolare (nel gesto da fermo), sia se ottenuta dalla parte contrattile coadiuvata da quella elastica (nel gesto con contromovimento).

Proprietà intellettuale:

Dal 1982 si occupa di informatica applicata allo sport ha realizzato assieme a Giampaolo Olivo e Mario Tavagnutti il primo sistema hardware di collegamento tra strumenti di valutazione montati su attrezzi sportivi e computer e le procedure

TOP - Training & Testing OnLine Performance: (TOP – Tavagnutti Olivo Pellis)

-TOP1 "Programma per il condizionamento muscolare e la preparazione atletico-sportiva" -TOP 2.GYM "Programma per il condizionamento neuro-muscolare nell'allenamento sportivo.

-TOP 2.ALL "Programma per l'elaborazione dell'allenamento sportivo con studio grafico della distribuzione quantità ed intensità nella periodizzazione annuale"

-TOP2.RBT "Programma per il lavoro isotonico e propriocettivo nella rieducazione post-traumatica".

-TOP3.VPC "Sistema hardware e software per la valutazione, la programmazione ed il controllo del lavoro neuro-muscolare".

-TOP3.ANG "Sistema hardware e software per il controllo sensitivo tramite feedback multimediale nel movimento angolare"

-TOP4 "Programma di archiviazione ed ordinamento dati inerenti la valutazione motoria"

-TOP5 "Sistema hardware e software per la rilevazione e l'elaborazione dati inerenti la valutazione nello sport".

-DIETA.TOP "Programma per la costruzione del piano alimentare settimanale" -CARPET.TOP "Procedura per l'allenamento ciclico e progressivo al tappeto rotolatore, indirizzata alla

rieducazione muscolare, al fitness ed al training di alto livello"

-SPEED.TOP "Sistema hardware e software per il controllo dell'allenamento basato su feedback per lo stimolo della motivazione"

Brevetti

- Sondo a raggio di rotazione variabile per leg extension, leg curl e tutori a salvaguardia dei legamenti del ginocchio

- Dispositivo a raggio di rotazione variabile per leg extension, leg curl e tutori del ginocchio

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- Device with a variable rotation radius which can be installed on machines for passive gymnastics, knee tutors and weight-lifting machines, such as leg extension and/or leg curl devices in order to safeguard the knee ligaments (depositato in: U.S.A., Giappone, Canada, Australia, Francia, Germania, U.K., Spagna)

- Dispositivo per il ginocchio che consente la rotazione automatica della tibia (TS2008A000001)

- Dispositivo per il ginocchio a supporto dei carichi verticali (GO2008A000002)

- Knee ergonomic device for resolving the vertical loads (dispositivo ergonomico per il ginocchio a scomposizione dei carichi verticali) (PCT/IT2009/000026)

Riconoscimenti

- Pellis G., Olivo G.: Indirizzo all'attività sportiva, Trieste, Grafad, 1985, Primo Premio Internazionele di EDUCAZIONE FISICA e SPORT, "JOSE MARIA CAGIGAL" - BILBAO, SPAGNA

- 1° PREMIO GENIA PATENT WORLD ‘97, quale migliore innovazione commerciale ed industriale, Milano, Fiera Triennale 30, 31.5 1.6. 1997.

- MEDAGLIA D’ORO, 28° Salone Internazionale dell’Invenzione, Ginevra – 12 aprile 2000

- PRIX DU SALON NATIONAL ITALIEN DE L’INVENTION, 28° Salone Internazionale dell’Invenzione, Ginevra – 12 aprile 2000

- PRIX IFIA, FEDERATION INTERNAZIONALE DES ASSOCIATIONS D’INVENTEURS, 28° Salone Internazionale dell’Invenzione ,Ginevra – 12 aprile 2000

- AT AWARDS 2004, 12 novembre 2004, Dùsseldorf, Germany,

- Winner of the poster presentation award, Pellis G, Di Cosmo F: “Classification of knee rehabilitation exercises based on the rotatorytraslational and translational-rotatory theory”

Lavori Pubblicati: Giujusa T., Olivo G., Pellis G.: Valore della prova da sforzo al cicloergometro nella valutazione

funzionale dell'atleta, Alcmeone, Roma, n.4, anno III,1980. Giordano S., Pellis G.: Considerazioni sullo sviluppo di alcune qualità motorie ed articolari in alunni di

una scuola media superiore e risultati ottenuti mediante l'applicazione di un gruppo di prove, Alcmeone, Roma, n.1, anno IV, 1980.

Pellis G.: Andamento di una prova di valutazione funzionale, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.53, 1982.

Pellis G.: Variazioni degli indici scheletrico-muscolare dell'avambraccio in relazione con il riferimento sportivo, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.58, 1982.

Pellis G.: Determinazione della massima potenza anaerobica alattacida, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.58, 1982.

Pellis G., Olivo G.: Applicazione di una batteria di test quale selezione per l'indirizzo a discipline sportive con prevalente impegno anaerobico alattacido, Alcmeone, Roma, n.2, 1983.

Pellis G., Olivo G.: Valutazione funzionale all'Ergometric Jump Program, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.59, 1983.

Pellis G.: Alcune considerazioni sul Riscaldamento, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.60, 1983. Pellis G., Olivo G.: Correlazione tra precisione del gesto ed allenamento con il sovraccarico nel basket,

Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.61-62, 1983. Giordano S., Cama G., Pellis G.: Metodo cronometrico ed accelerografico per lo studio cinetico del

balzo verticale, Alcmeone, Roma, n.4. 1983. Pellis G., Olivo G.: Controllo ed elaborazione statistica di un piano di allenamento annuale, Nuova

Atletica, Udine, n.63, 1983. Pellis G., Olivo G.: Metodi di indagine per popolazioni scolastiche atti ad evidenziare quelle

caratteristiche bio-fisiologiche che regolano la prestazione, Atti del convegno -Sport e Scuola-, Trieste, 15.XII.1984.

Pellis G., Olivo G.: Indirizzo all'attività sportiva, Trieste, Grafad, 1985. Pellis G., Olivo G.: Sport e Scuola, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.87, 1986. Pellis G.: Allenamento a somma, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.87, 1987. Pellis G.: La forza massima teorica - metodo, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.84, 1987.

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Pellis G.: La valutazione della forza massima concentrica, atti del Convegno Nazionale Medicina e Pallacanestro, FIP - CONI, Grado 12,13,14 sett. 1987.

Pellarini F., Pellis G.: La battuta in salto, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.88, 1988. Pellis G.: Allenamento per la forza, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, Associazione Sport e Cultura, 1988. Pellis G.: Olivo G.: Test: semplicità e validità, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.90, 1988. Pellis G.: Olivo G.: Una proposta per un programma computerizzato di allenamento con sovraccarico,

Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.101, 1990. Pellis G.: Sistemi razionali ed automatizzati, La tecnica del nuoto, Verona, n.3, 1990. Pellis G.: Training OnLine Performance, Federclubs, n.3, 1993. Pellis G.: Determinazione della forza massima teorica per applicazioni nello sport e nella rieducazione

muscolare, Motricità e ricerca, n.2, 1993. Pellis G.: T.O.P. Procedura per l'allenamento neuro-muscolare con la periodizzazione computerizzata,

Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.121-122, 1993. Pellis G.: La valutazione della forza massima teorica con il sistema computerizzato TOP 3, Nuova

Atletica dal Friuli, Udine, n.124, 1994. Pellis G., Olivo G.: Indirizzo all'attività sportiva - Ipotesi e verifica fisico-attitudinale per l'indirizzo a

discipline sportive con prevalente impegno anaerobico alattacido, ,II edizione, Ia parte,Federclubs, n.1/2/3, 1994.

Pellis G., Olivo G., Zei P.: TOP 5 - Nuove tecnologie per la ricerca sportiva - I parte. Nuova Atletica, Udine, n.125, 1994.

Pellis G.: Olivo G.: TOP 5 - Nuove tecnologie per la ricerca sportiva - II parte, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n.129, 1994.

Pellis G.: Uno sprint davanti al computer, Gazzetta dello sportivo - supplemento Gazzetta dello sport, anno 1, n. 38, 1995.

Pellis G. Bisciotti G, Tavagnutti M.: La forza massima teorica - sistema integrato. I p. Nuova Atletica, Udine, n. 137, 1996.

Pellis G. Bisciotti G, Tavagnutti M.: La forza massima teorica - sistema integrato. II p. Nuova Atletica , Udine, n. 138, 1996

Bisciotti G., Pellis G., Tavagnutti M.: -TOP3.VPC "Sistema hardware e software per la valutazione, la programmazione ed il controllo del lavoro neuro-muscolare" Giganti del Basket, SEB Bologna, n.7, 1996

Pellis G.: Il lavoro è tutta questione di piani, Giganti del Basket, SEB Bologna, n.8, 1996 Pellis G.: La professionalità nell'allenamento con il software TOP2_GYM, Nuovo Club, Ed. Il Campo,

anno VII, n. 33/4, 1996. Pellis G. Bisciotti G, Tavagnutti M.: La forza massima teorica - sistema integrato. III p. Nuova Atletica

, Udine, n. 142, 1997. Pellis G.: Computer e periodizzazione nello sport, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4, n.1,

1997 Pellis G.: Forza massima teorica, I parte, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4, n.2, 1997 Pellis G. Bisciotti G, Tavagnutti M.: La forza massima teorica - sistema integrato, IV parte Nuova

Atletica , Udine, n. 143, 1997 Pellis G.: La forza massima teorica - Maximal theoretical strength, Calzetti e Mariucci, Perugia, 1997,

(con accluso video didattico). Pellis G.: Storie di sport tra software ed hardware, I parte, Alto Impatto, ed. Duo Print, Milano, n.3,

1997. Pellis G.: Storie di sport tra software ed hardware, II parte, Alto Impatto, ed. Duo Print, Milano, n.4,

1997. Pellis G.: Force maximale theorique, atti del convegno "Pour une preparation physique scientifique",

Universite de Borgogne, Dijon, 08.12.96. Pellis G.: TOP3 - Systemes hardware et software pour l'evaluation des caracteristiques mecaniques

musculaires et d'elaboration de planning de travail pour la reeducation post-traumatique et pour l'entrainement sportif, atti del convegno "Pour une preparation physique scientifique", Universite de Borgogne, Dijon, 08.12.96.

Pellis G.: Nuove metodologie di allenamento, Il Tennis del Friuli Venezia Giulia, ed. Chiandetti, n.3, 1997.

Pellis G.: Forza massima teorica, II parte, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4 , n.3, 1997 Pellis G.: Forza massima teorica, III parte, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4, n.4, 1997

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Pellis G.: Forza massima teorica, IV parte, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4, n.5, 1997 Pellis G.: Forza massima teorica, V parte, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4, n.6, 1997 Pellis G.: Forza massima teorica, VI parte, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4, n.7, 1997 Pellis G.: Forza massima teorica, VII parte, Professione Fitness, Alea Ed., Milano, anno 4, n.8, 1997 Pellis G.: Storie di sport tra software ed hardware, III parte, Alto Impatto, ed. Duo Print, Milano, n.5,

1997. Pellis G.: Storie di sport tra software ed hardware, IV parte, Alto Impatto, ed. Duo Print, Milano, n.6,

1997. Pellis G.: Nuove metodologie di allenamento, Il Tennis del Friuli Venezia Giulia, Ed. Chiandetti, n.3,

1997. Pellis G., Stupar G., Primossi G., Gombacci A.: Maximal Theoretical Strength: methodology and

applications, atti del XVI International Symposium on Biomechanics in Sport, Kostanz 22-23.07.98

Bisciotti G.N., Necchi P., Pellis G.: La salita che non c'è, Il Nuovo Calcio, Editoriale Sport Italia, Milano, n.76, 1998

Pellis G., Tavagnutti M.: Allenamento: Valutazione, Programmazione, Controllo. Concetti scientifici - Soluzioni informatiche, Ed. DiGiPress Gorizia, 1998.

Pellis G.: Considerazioni sul sistema Ergo Jump quale metodo di indagine scientifico-sportiva, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n. 150, 1998.

Bisciotti G.N., Necchi P., Pellis G., Greco S.: La pendenza virtuale, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n. 151-152, 1998.

Pellis G.: Il test forza massima teorica e la valutazione dell’elasticità muscolare, Nuova Atletica dal Friuli, Udine, n. 153, 1998.

Pellis G., Tavagnutti M.: Training: Evaluation - Programming - Control. Scientific concepts, Informatic Applications, Ed. DiGiPress Gorizia, 1998.

Bisciotti G.N., Belli A., Lacour J.R., Pellis G.C.: A simple method for evaluating maximal force in bench press, International Conference on weight-lifting and Strength training, 10-12.11.1998, Lathi, Finland.

Zamparo P., Pellis G.:il canottaggio, vol. II l’universo del corpo, Istituto della Enciclopedia Italiana fondata da Giovanni Treccani, 1999.

Pellis G., Di Cosmo F.: Studio sperimantale per determinare le tensioni che lo snodo KTJ, produce sui legamenti crociati nel movimento di flesso-estensione del ginocchio, 16° Congresso Nazionale, Società Italiana di Artroscopia, Genova 28 – 1°maggio 2003

Pellis G., Di Cosmo F.: Influenza di diversi tipi di snodo per tutori del ginocchio sui rapporti dinamici fra femore e tibia, 16° Congresso Nazionale, Società Italiana di Artroscopia, Genova 28 – 1°maggio 2003

Pellis G.: Biomeccanica del ginocchio, Ia parte, Ortopedici e sanitari, Ed. Tecniche Nuove, Milano, n.8, anno XLI, novembre 2004

Pellis G., Di Cosmo F.: Biomeccanica del ginocchio, IIa parte, Ortopedici e sanitari, Ed. Tecniche Nuove, Milano, n.1, anno XLII, febbraio 2005

Pellis G., Di Cosmo F.: Biomeccanica del ginocchio, IIIa parte, Ortopedici e sanitari, Ed. Tecniche Nuove, Milano, n.2, anno XLII, marzo 2005

Pellis G, Di Cosmo F.: Dispositivo per il ginocchio che propone la rotazione automatica della tibia, Calzetti Editore, Perugia, atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2008

Pellis G, Di Cosmo F.: “Classification of knee rehabilitation exercises based on the rotatorytraslational and translational-rotatory theory”, Calzetti Editore, Perugia, atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2008

Pellis G., Di Cosmo F.: Il moto ROTO-TRASLATORIO: Studio sperimentale, analisi matematica, dispositivo ortopedico, Calzetti Editore, Perugia, atti del XVIII edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2009

Pellis G. : Variable center of rotation concerning the physiological motion of the knee theorem - Teorema del centro di rotazione variabile relativo al moto fisiologico del ginocchio, Atti del XIX edizione del Convegno di Traumatologia e Riabilitazione Sportiva, Bologna, 2010, Calzetti Editore, Perugia,

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Indice

Il sistema KTJ 1

Riconoscimenti 2 Presentazione 4

Premessa 6 Analisi bibliografica 6

La leg extension 7 Lo scarico del rimbalzo 8

Lavori sperimentali biomeccanici 10

Lo strumento per la valutazione 10

Procedura di allineamento macchina/ginocchio 10 La valutazione 11

“Il moto ROTO-TRASLATORIO: Studio sperimentale, analisi matematica, dispositivo ortopedico” 12 “Teorema del centro di rotazione variabile relativo al moto fisiologico del ginoccchio” 14

Il dispositivo meccanico, roto-traslatorio, a centro di rotazione variabile 18

Da dispositivo meccanico a dispositivo ortopedico 20 “Influenza di diversi tipi di snodo per tutore del ginocchio sui rapporti dinamici fra femore e tibia”

PHOTOGRAPHIC COMPARISON OF ARTICULATED JOINT MODELS REPRODUCING THE MOVEMENT OF THE KNEE 21 Ulteriori considerazioni 27 “Studio sperimentale per determinare le tensioni che lo snodo a centro di rotazione variabile, produce sui legamenti crociati nel movimento di flesso-estensione del ginocchio” Adjustable rotation radius articulated joint (KTJ) for knee tutors: relationship between movement and tension on the cruciate ligaments 28 Altre considerazioni sulla forma dei legamenti crociati 33

La teoria opposta 34

Analisi anatomo-fisiologica 34

Analisi brevettuale 35 Analisi motoria 35

“Classificazione delle esercitazioni per la rieducazione del ginocchio in base alla teoria roto-traslatoria e trasla-rotatoria” 35

Il parere del prof. Dal Monte 38

I "dati tecnici" di KTJ 39 Azioni meccanica / compatibilità funzionale, Mantenimento della distanza articolare 40

L’autocentraggio 40 La verticalità – ginocchio varo o valgo 41

La compressione – Sopportazione del carico di punta – Traumi meniscali, condropatia, artrosi 42

La resistenza alla trazione – traumi LCL e LCM 43 Opposizione agli spostamenti antero-posteriori – Lassità LCA – LCM 44

Il rimbalzo 45 Le applicazioni KTJ sui dispositivi medici 47

Altre caratteristiche dello snodo KTJ: il range di movimento 48

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Gli studi sull’uomo 51 “La tolleranza del tutore con snodo a centro di rotazione variabile nella rieducazione del ginocchio instabile” THE TOLERANCE OF A PROTECTOR WITH AN ARTICULATED JOINT WITH A VARIABLE ROTATION CENTRE DURING THE RE-EDUCATION OF AN UNSTABLE KNEE 53 La 1/2 maratona 55

Lo snodo a centro di rotazione variabile su macchina per ginnastica passiva 56

I giudizi dei medici 57 Ripresa delle azioni motorie 58

La deambulazione 58 Importanza dell’appoggio del piede 58

Amplificatore propriocettivo 59

I vantaggi sull’anziano 60

La ripresa della corsa 61

L’alternanza compressione / trazione 62

L’aiuto nello sci – il momento torcente 63 Le rotazioni tra coscia e tibia 64

La rotazione assiale 64 La rotazione longitudinale automatica della tibia 64

L’equazione del ginocchio 64

Dispositivo per il ginocchio che ripropone la rotazione automatica della tibia 65

Bibliografia KTJ 67 Studi di altri Autori 68

Appendice A – Anatomia del ginocchio 70 La tibia 70 Il femore 70 La rotula 71 La cartilagine articolare 71 I legamenti 71 I menischi interarticolari 73 La capsula articolare e la membrana sinoviale 73 I muscoli motori del ginocchio 74

Appendice B - Analisi sui sistemi meccanici più presenti in commercio utilizzati sui tutori del ginocchio 78 I tracciati Rx e percorso articolare di riferimento 78 La sovrapposizione KTJ 79 Centro fisso 80 Bauerfeind 81 DonJoy 84 Townsend (Patent EPT 0361 405) 85 Townsend WO 92/15264 86 FGP Physioglide 87 Ginnastica passiva - Effetti dello snodo a centro fisso e posizionamento della gamba 88

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Appendice C – La propriocettività 90

Appendice D - Tono, Trofismo ed riavvio all’attività motoria 94 Programmi motori per il ripristino della trofia muscolare e la ripresa dell’attività deambulatoria e

l’allenamento alla corsa 96 I concetti generali 96 Programmi “dopo la fisioterapia .. prima della palestra” 97 I programmi di ri-avvio 98

Appendice E – I tutori KTJ 100 Aperta 100 Atleta polifunzionale 101 Atleta corta SL 102 Base 103 Post – operatoria 104 PRO 105

Curriculum autore 106

Indice 114

la biomeccanica del ginocchio parte 1-5 - sport-sys.it biomeccanica del ginocchio_parte_1... ·...

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