Muscoli e movimenti del ginocchio

1. INTRODUZIONE

I muscoli del ginocchio possono essere classificati in due gruppi: il primo è formato dai muscoli estensori del ginocchio mentre il secondo dai muscoli flessori. Gli stessi muscoli compiono anche dei piccoli movimenti di rotazione interna e rotazione esterna. Se prima di questo argomento vuoi rivedere le articolazioni che interessano il ginocchio clicca QUI.

Complessivamente rappresentano l’insieme dei muscoli che hanno come importantissima funzione, quella di stabilizzare attivamente l’articolazione. La loro azione rappresenta un’importante protezione per il ginocchio, che come ben sappiamo, lavora su tutti e tre i piani dello spazio e proprio per questo motivo è soggetto a diverse posizioni di tensione e di stress.

2. ESTENSIONE DEL GINOCCHIO

È il movimento che allontana la superficie posteriore della gamba dalla superficie posteriore della coscia. Nella posizione di riferimento, l’arto inferiore è già in estensione (0°). È possibile effettuare 5 – 10° di estensione (soprattutto passiva) a partire dalla posizione di riferimento, in questo caso si parla di iperestensione. In alcuni soggetti questa “capacità” di superare i gradi di estensione ha una causa patologica che viene definita recurvato. L’estensione attiva supera raramente e di poco la posizione di riferimento e questa possibilità dipende dalla posizione dell’anca: l’efficacia del retto anteriore come estensore di ginocchio è tanto più grande quanto più l’anca è estesa. La previa estensione dell’anca facilita l’estensione del ginocchio. L’estensione relativa è il movimento che completa l’estensione del ginocchio a partire da qualsiasi posizione di flessione. Il deficit di estensione si esprime con un angolo negativo (es. -10°).

Durante il movimento di estensione la superficie articolare del femore (i condili) contemporaneamente rotolano anteriormente e scivolano posteriormente rispetto al piatto tibiale. A causa di tutto ciò i menischi vengono portati ad avanzare. I fattori limitanti l’estensione sono: a livello legamentoso, dalla tensione della parte posteriore della capsula, dei legamenti collaterali e del legamento crociato anteriore (LCA); a livello muscolare, dalla tensione dei muscoli flessori di ginocchio.

I muscoli estensori del ginocchio sono quattro, sono innervati tutti dal nervo femorale e insieme formano il quadricipite femorale, un grande e potente componente del movimento di estensione di  ginocchio, con un area che misura circa 3 volte quella dei muscoli che risiedono nella parte posteriore della coscia che vedremo in seguito.

Esso, come detto prima, è costituito da quattro muscoli:

  • Retto femorale

O anche “retto anteriore”, origina dalla spina iliaca antero-inferiore e da sopra l’acetabolo per inserirsi sulla rotula.

Esso ha un ruolo particolare, è l’unico muscolo biarticolare del quadricipite, infatti la sua azione è quella di estendere il ginocchio e flettere l’anca.

  • Vasto mediale

Origina dal labbro mediale della linea aspra femorale e si inserisce sulla rotula. Possiede fibre muscolari con direzioni diverse, alcune sono oblique e più distali e si avvicinano alla rotula medialmente di 50°/55° rispetto al tendine del muscolo del quadricipite, le altre fibre sono più longitudinali e si avvicinano alla rotula con un’inclinazione mediale di 15°/18° rispetto al tendine del quadricipite.

Le sue fibre oblique si estendono più distalmente rispetto agli altri muscoli anteriori della coscia e sono anche molto importanti in quanto stabilizzano la patella durante il suo scivolamento nel solco trocleare femorale, riducendo infatti il rischio della lussazione in fuori della rotula.

La sua azione è quella di estendere il ginocchio.

  • Vasto intermedio

Origina origina dal labbro laterale della linea aspra femorale e si inserisce sulla rotula. È il muscolo più profondo della loggia anteriore, si trova infatti sotto il vasto intermedio e sotto il vasto laterale.

La sua azione è quella di estendere il ginocchio.

  • Vasto laterale

Origina dal labbro laterale della linea aspra femorale e si inserisce sulla rotula. È il muscolo che possiede la sezione più ampia tra quelli del quadricipite ed assieme al retto femorale copre il vasto intermedio.

Il vasto laterale è il muscolo più grande tra quelli che compongono il quadricipite.

Come abbiamo appena descritto, tutti e quattro i muscoli si inseriscono sulla base e sui lati della rotula, o patella, formando un unico e grosso tendine, molto forte, il tendine del muscolo del quadricipite. Mente invece il tendine rotuleo collega l’estremità inferiore della rotula alla tuberosità tibiale.

Il muscolo quadricipite, assieme alla rotula e al tendine rotuleo rappresentano il meccanismo di estensione del ginocchio.

Nei  movimenti di estensione del ginocchio a livello funzionale, in base al tipo di contrazione muscolare degli estensori del ginocchio, l’articolazione eseguirà una diversa funzione. Per esempio, quando gli estensori si contrarranno isometricamente andranno a stabilizzare e proteggere il ginocchio; durante una contrazione eccentrica il muscolo andrà a controllare la velocità di discesa del centro di massa corporeo, come quando ci si mette a sedere, ci si accovaccia e si atterra dopo un salto, inoltre fornisce anche l’assorbimento degli urti al ginocchio; mentre durante una attivazione concentrica, muove la tibia o il femore verso l’estensione del ginocchio, azione usata in questo caso per sollevare il centro di massa corporeo come quando si passa da una posizione seduta alla posizione eretta.

Il momento in cui si può avere una massima estensione è quando il ginocchio parte da una flessione che va dai 45° ai 70° circa. Questa caratteristica viene utilizzata in modo frequente durante anche delle normalissime attività quotidiane, come per esempio salire le scale, alzarsi dalla sedia ecc…

Il movimento di estensione del ginocchio dipende dalla posizione dell’anca, questa particolarità è dovuta al fatto che la distanza tra la spina iliaca antero-inferiore (S.I.A.I.) e il bordo superiore della troclea femorale è più corta in flessione dell’anca che in stazione eretta e per questo motivo si arriva ad ottenere un allungamento relativo del muscolo quadricipite quando l’anca è flessa e il ginocchio anch’esso flesso per il peso della gamba. Quindi, in questa posizione, per ottenere una estensione del ginocchio sono molto più efficaci i due vasti rispetto al retto femorale che è già occupato a flettere la coscia sull’anca.

Quando invece l’anca si estende per azione dei glutei, si estende anche il ginocchio e la caviglia. In questa posizione il quadricipite arriva ad ottenere la sua massima potenza grazie soprattutto all’aumentata efficacia del retto femorale.

3. FLESSIONE DEL GINOCCHIO

Questo tipo di movimento avvicina le facce posteriori della coscia e della gamba fino a metterle in contatto. L’ampiezza della flessione del ginocchio varia in funzione della posizione dell’anca e delle modalità del movimento stesso. La flessione passiva del ginocchio ha un’ampiezza di 150° e permette al tallone di toccare la natica. La flessione attiva arriva a 140° se l’anca è stata flessa, mentre si limita a 120° se l’anca è in estensione, limitata dalla tensione del retto femorale).

L’orientamento e l’ampiezza delle superfici articolari dei condili femorali e dei piatti tibiali favorisce la flessione del ginocchio consentendo un ampio movimento del ginocchio sul piano sagittale. I due condili femorali, convessi nei due sensi, costituiscono una puleggia o più esattamente un settore di puleggia, la scanalatura della puleggia è rappresentata in avanti dalla scanalatura della troclea femorale e indietro dalla fossa intercondiloidea.

Durante la flessione i condili femorali, non solo rotolano sul piatto tibiale, ma dopo i primi 15°-20°, oltre al rotolamento posteriore viene associato uno scivolamento anteriore dei condili femorali sul piatto tibiale. Inoltre, prima di iniziare un movimento di flessione partendo da un’estensione completa, serve un meccanismo chiamato “Screw-home Mechanism”, ossia uno “sblocco” del ginocchio e delle sue congruenze articolari in estensione completa, grazie ad una leggera extrarotazione del femore sul piatto tibiale (o intrarotazione della tibia rispetto al femore) ad opera del muscolo popliteo. Di conseguenza durante gli ultimi 30° di estensione abbiamo abbinata un’extrarotazione della tibia sul femore (o intrarotazione del femore sulla tibia). Durante la flessione il punto di contatto tra i condili e le glene si sposta verso dietro, di conseguenza i menischi seguono questo movimento e arretrano.

I fattori limitanti la flessione sono: di natura legamentosa, tensione del LCP; di natura muscolare, tensione dei muscoli estensori.

I muscoli flessori del ginocchio hanno la capacità di flettere, ma anche di ruotare internamente ed esternamente il ginocchio, ad eccezione però del gastrocnemio che partecipa solo alla flessione e alla stabilizzazione. 

I muscoli flessori comprendono i muscoli della loggia posteriore della coscia, il sartorio, il gracile e il popliteo  e sono innervati da tre fibre nervose: femorale, otturatore e lo sciatico.

  • Ischio-crurali

Sono i muscoli della loggia posteriore della coscia, detti appunto flessori del ginocchio. In questo gruppo di muscoli abbiamo:

  • Semimembranoso

Origina dalla tuberosità ischiatica e si inserisce sull’epifisi prossimale tibiale, formando assieme al muscolo gracile e sartorio il tendine della zampa d’oca. Si trova sempre posteriormente al semimembranoso, tranne quando si avvicina al ginocchio, dove il tendine passa anteriormente e si va ad unire ai tendini del sartorio e del gracile.

La sua azione non è solo quella di flettere il ginocchio, ma siccome risiede nella parte “mediale” della loggia posteriore, ha anche il compito di ruotare internamente il ginocchio.Inoltre essendo biarticolare ha anche il compito di estendere l’anca.

  • Semitendinoso

Origina dalla tuberosità ischiatica e decorre distalmente per poi dividersi, una volta arrivato all’altezza del ginocchio, in 3 tendini che si inseriscono uno sulla faccia posteriore del condilo mediale della tibia, uno sul condilo laterale del femore e l’ultimo sulla faccia posteriore del condilo mediale tibiale. I tendini sono in stretto contatto con altre strutture come il legamento collaterale mediale (LCM), entrambi i menischi (posteriormente) e il legamento popliteo obliquo.

La sua azione è quella di flettere il ginocchio e siccome risiede assieme al semitendinoso nella parte mediale della loggia posteriore della coscia, partecipa anche alla rotazione interna del ginocchio. come per il semitendinoso, anche in questo caso si è in presenza di una muscolo capace di estendere l’anca.

  • Bicipite femorale

Come si può ben capire è composto da due capi, il capo lungo e il capo breve.

Il capo lungo origina dalla tuberosità ischiatica, mentre il capo breve parte dal 3° medio del labbro laterale della linea aspra del femore. I due capi si uniscono e prendono inserzione principalmente sulla testa del perone, ma anche con inserzioni minori sul legamento collaterale laterale (LCL), sulla capsula articolare e sul tubercolo laterale della tibia.

In questo caso abbiamo un capo, quello lungo, che come il semitendinoso e il semimembranoso, è biarticolare, mentre il capo breve del bicipite lavora solo ed esclusivamente sull’articolazione del ginocchio.

La loro azione è quella di flettere il ginocchio e partecipare alla rotazione esterna dato che la loro sede è sulla porzione laterale della loggia posteriore della coscia. Inoltre, il capo lungo del bicipite ha la capacità di estendere l’anca, in quanto come il semitendinoso e il semimembranoso è un muscolo biarticolare.

  • Sartorio

Origina dalla spina iliaca antero-superiore e si unisce al tendine del gracile e del semitendinoso formando il tendine della zampa d’oca.

La sua azione è quella di flettere e ruotare internamente il ginocchio e nell’anca ha il compito di fletterla.

  • Gracile

Origina dalla faccia anteriore ischio-pubica e si inserisce sulla faccia mediale della tibia assieme al sartorio e al semitendinoso, formando il tendine della zampa d’oca.

La sua azione è quella di flettere e ruotare internamente il ginocchio e nell’anca ha il compito di fletterla.

È importante aggiungere che i movimenti di rotazione interna ed esterna sono più liberi quando il ginocchio è parzialmente flesso. Infatti nella massima estensione, la rotazione attiva del ginocchio è molto limitata perché il ginocchio è bloccato meccanicamente e la maggior parte dei legamenti viene tesa.

  • Popliteo

Origina dalla faccia esterna del condilo laterale del femore penetra nella capsula articolare e passa sotto al legamento popliteo arcuato per inserirsi sulla faccia posteriore della tibia. Ha una forma triangolare ed è situato in profondità rispetto al gastrocnemio.

La sua azione è quella di flettere il ginocchio e ruotarlo internamente.

  • Tensore fascia lata

Origina dalla spina iliaca antero-superiore (S.I.A.S.) e si inserisce sul tubercolo del gerdy, sul condilo laterale della tibia.

La sua azione è quella di flettere il ginocchio e ruotarlo esternamente.

Il movimento di flessione con sforzo massimo si avrà quando il ginocchio si troverà negli ultimi 20° di estensione completa e quindi diminuisce man mano che il ginocchio si flette.

Anche l’azione degli ischio-crurali dipende dalla posizione dell’anca, più essa si flette e più il ginocchio si flette a sua volta e non riesce ad estendersi. Questo succede perché i flessori del ginocchio (ischio-crurali) sono già tesi e questo porta ad una difficile estensione del ginocchio. Quando invece l’anca si trova in estensione completa, gli ischio-crurali subiscono un allungamento relativo che spiega come la flessione del ginocchio sia meno potente in quanto i muscoli della loggia posteriore siano già impegnati nell’estensione dell’anca.

Questo, evidenzia il fatto che i muscoli monoarticolari (popliteo e capo breve del bicipite) hanno una notevole importanza perché conservano la stessa efficacia qualunque sia la posizione dell’anca.

4. ROTAZIONI DEL GINOCCHIO

Sono movimenti che si sviluppano sul piano orizzontale (intra ed extrarotazione) attorno all’asse longitudinale della gamba. Essi sono possibili solo a ginocchio flesso grazie alla detensione dei legamenti e in quanto a ginocchio esteso la congruenza ossea tra i condili femorali e quelli tibiali fa sì che sia impossibile un movimento di rotazione della tibia sul femore o viceversa. La cresta smussa della superficie inferiore (spine tibiali) si incastra nella scanalatura della puleggia per tutta la sua lunghezza e impedisce qualsiasi movimento di rotazione assiale della superficie inferiore rispetto alla superficie superiore. La flessione del ginocchio libera il massiccio delle spine tibiali dal fondo della fossa intercondiloidea in cui è incastrata nell’estensione. Questi movimenti hanno un’ampiezza variabile, a seconda del grado di flessione dell’articolazione.  Di norma la rotazione assiale del ginocchio si basa sulla posizione della tuberosità tibiale rispetto alla porzione distale della faccia anteriore del femore. La rotazione interna ed esterna deve essere descritta per entrambe le prospettive, sia tibiofemorale (rotazione della tibia a femore bloccato) sia femorotibiale (rotazione del femore a tibia bloccata).

La rotazione combina il movimento di tibia e menischi nonché di tibia e femore. I menischi seguono esattamente gli spostamenti dei condili e compiono un percorso opposto sulle glene.

Durante la rotazione esterna della tibia, rispetto al femore, il menisco esterno viene trascinato anteriormente alla glena esterna, mentre il menisco interno è trascinato indietro (il condilo esterno avanza, l’interno arretra). Contemporaneamente il condilo esterno del femore avanza sulla glena esterna mentre il condilo interno arretra sulla glena interna. Durante la rotazione interna il menisco interno avanza mentre il menisco esterno indietreggia (il condilo interno avanza, l’esterno indietreggia). I menischi si spostano deformandosi poiché vengono compressi dai condili femorali che ruotano. Durante la rotazione interna si verifica il fenomeno inverso: il condilo esterno del femore si porta indietro sulla sua glena, mentre l’interno avanza.

a) ROTAZIONE INTERNA

Con la coscia fissa, il movimento è costituito dalla rotazione mediale della tibia sul femore, mentre con la fissazione della gamba, il movimento è quello di rotazione laterale del femore sulla tibia. La punta del piede si porta in dentro ed interviene nel movimento di adduzione del piede. Ha un’ampiezza di circa 30°.

I fattori limitanti questo movimento sono: a livello legamentoso, la tensione del legamento crociato anteriore (LCA) e la tensione della parte postero-laterale della capsula; a livello muscolare, dalla tensione dei muscoli rotatori esterni.

I MUSCOLI deputati a questo movimento sono tutti quelli presenti nella porzione mediale della gamba, quindi: SARTORIO, SEMITENDINOSO, SEMIMEMBRANOSO, GRACILE e POPLITEO. Quando questi muscoli si contraggono portano indietro la parte interna del piatto tibiale, così che la punta del piede si diriga verso l’interno. Aggiungono una significativa stabilità dinamica al lato mediale del ginocchio (zampa d’oca) e proteggono gli elementi capsulo-legamentosi quando vengono violentemente sollecitati durante una brusca rotazione verso il lato opposto alla gamba d’appoggio. Globalmente il gruppo dei rotatori interni è più potente del gruppo dei rotatori esterni ma sproporzione piccola.

b) ROTAZIONE ESTERNA

Con la coscia fissa, il movimento è costituito dalla rotazione laterale della tibia sul femore, mentre con la fissazione della gamba il movimento è costituito dalla rotazione mediale del femore sulla tibia. La punta del piede si porta in fuori ed interviene nel movimento di abduzione del piede. L’ampiezza del movimento è di circa 40°.

I fattori limitanti questo tipo di movimento sono: a livello legamentoso, la tensione del legamento crociato posteriore (LCP), la tensione dei legamenti collaterali e la tensione della parte postero-mediale della capsula articolare; a livello muscolare, la tensione dei muscoli intra-rotatori.

I MUSCOLI responsabili di questo movimento quando si contraggono tirano indietro la parte esterna del piatto tibiale così che la punta del piede si porti in fuori. Essi sono: il BICIPITE FEMORALE, che col capo lungo flette e ruota lateralmente il ginocchio ed agisce anche sull’anca come estensore, mentre il capo breve è il solo muscolo rotatore esterno monoarticolare del ginocchio; il TENSORE DELLA FASCIA LATA, che diventa rotatore esterno solo a ginocchio flesso, mentre quando è esteso è un estensore, bloccando l’articolazione.

5. STABILITA’

La stabilità del ginocchio è dovuta come per tutte le articolazioni, dalla componente articolare e legamentosa e anche dalla componente muscolare, la quale rappresenta la stabilità dinamica dell’articolazione.

Oltre ai muscoli della loggia anteriore e posteriore del ginocchio, scendiamo più nel dettaglio descrivendo queste due caratteristiche:

1) il gruppo dei muscoli del tendine della zampa d’oca fornisce una importante stabilità dinamica al lato mediale del ginocchio. Inoltre, assieme al LCM e alla parte mediale della capsula articolare, fornisce un’alta resistenza alla rotazione esterna del ginocchio e ai carichi che tendono a valgizzare l’articolazione. In questo punto è fondamentale la struttura chiamata PAPI, ossia punto d’angolo postero-interno, formato da il tendine del semimembranoso, il legamento posteriore obliquo (in continuità col semimembranoso), il legamento popliteo obliquo.

2) la stabilità dinamica sulla parte laterale del ginocchio, oltre al LCL, il muscolo tensore della fascia lata, il bicipite femorale e la parte laterale della capsula articolare forniscono un’alta resistenza alla rotazione interna del ginocchio e ai carichi che tendono a portare l’articolazione in varismo. Qui è fondamentale, invece, l’azione e la presenza del PAPE, ossia punto d’angolo postero-esterno, formata da il tendine del muscolo popliteo, il legamento popliteo-fibulare, il legamento patello-fibulare e l’aponeurosi del popliteo che forma il legamento arcuato.

Un altro muscolo che fornisce stabilità al ginocchio è un muscolo che non è stato citato in precedenza ma è di fondamentale importanza, stiamo parlando del gastrocnemio, formato dal gemello mediale e da quello laterale. Tale muscolo un importante stabilizzatore in quanto i tendini del gemello mediale e del gemello laterale originano al di sopra del ginocchio sui condili femorali e per questo motivo quando si contraggono durante la fase di spinta del passo per estendere la caviglia e il ginocchio, essi spingono i condili in avanti stabilizzando il ginocchio.

MOVIMENTORESISTORE PRIMARIORESISTORE SECONDARIO
VAROLeg. Collaterale LateralePAPE, LCP
VALGOLeg. Collaterale MedialePAPI, LCP, LCA
TRASL. ANT. TIBIALeg. Crociato Anteriore/
TRASL. POST. TIBIALeg. Crociato PosteriorePAPE
ROT. EST. TIBIATendine del popliteo (PAPE)PAPE, PAPI, LCP, LCL, LCM
ROT. INT. TIBIALeg. Posteriore Obliquo (PAPI)LCA, LCM
IPERSTENSIONELeg. Popliteo Obliquo (PAPI)LCA

[FONTI IMMAGINI: D. A. Neumann, Kinesiology of the musculosketal system. Foundations for rehabilitation, s.l., MOSBY ELSEVIER (2010), Second edition.]

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