Anatomia funzionale e biomeccanica dell’articolazione del ginocchio

L’articolazione

Si tratta dell’articolazione tra la rotula, o patella, e la superficie trocleare del femore. 

È un’ articolazione a traslazione verticale ed a basso grado di congruenza. 

È parte integrante dell’apparato estensore del ginocchio e funzionalmente gioca un ruolo chiave nella biomeccanica dell’arto inferiore nel suo complesso. 

La sua funzione principale sta nell’aumentare l’efficienza meccanica ed energetica del meccanismo estensore del ginocchio, oltre ad offrire protezione frontale, comportandosi in questo come uno scudo nei confronti della cartilagine della superficie trocleare del femore. 

È composta da elementi ossei, tessuti molli come muscoli e tendini, borse sierose e cuscinetti adiposi. Ognuno gioca un ruolo specifico nella corretta meccanica articolare. 

La stabilità “ossea” dell’articolazione femoro – rotulea è scarsa, dato il basso grado di congruenza, e si concretizza dal momento che la rotula prende rapporto col solco trocleare, a circa 20° di flessione. 

Nonostante questo, alterazioni della geometria articolare sono state messe in rapporto con l’instabilità cronica o recidivante. 

Allo stesso modo, hanno un ruolo nella patologia o come semplici fonti di dolore, gli elementi strutturali “molli” 

L’articolazione femoro – rotulea manca di una propria camera articolare. 

Per questo motivo, la stabilità della rotula nel solco trocleare, data la scarsa congruenza tra le superfici ossee, è assicurata da alcune strutture esterne. 

Didatticamente, gli stabilizzatori rotulei vengono divisi in:

  • statici (o passivi)
  • dinamici (o attivi) 

Elementi strutturali: la Rotula

La Rotula connette l’apparato estensore, ricevendo sul polo superiore le fibre convergenti dai diversi capi del quadricipite femorale ed il legamento rotuleo sul polo inferiore. 

È contenuta tra le fibre del tendine quadricipitale, essendo perciò un osso sesamoide, il più grande del corpo umano. 

È costituita principalmente da osso spongioso, coperto da una corticale compatta e sottile. Lo spessore totale oscilla tra i 2 cm ed i 2.5 cm, più spessa nella porzione centrale. 

Le dimensioni medie della rotula sono di circa 4 – 4.5 cm per l’asse trasverso e di circa 5 – 5.5 cm per l’asse verticale. Se escludiamo il polo inferiore, non articolare, la forma diviene però tondeggiante. 

Presenta una superficie anteriore convessa, solcata da numerose creste e coperta dalle fibre del tendine quadricipitale. 

La superficie posteriore, articolare, è solcata da una cresta verticale, mediana, che la divide in due faccette articolari, una mediale ed una laterale, leggermente più ampia. 

La faccetta articolare mediale è, a sua volta solcata da un’ulteriore cresta, meno prominente e completamente cartilaginea, formando la faccetta articolare mediale propria e la faccetta accessoria (“odd facet”). 

Alcuni Autori individuano anche una cresta trasversale, arrivando così a descrivere fino a sette faccette articolari distinte. 

La forma della rotula non è costante. 

Wiberg ha descritto 3 diverse conformazioni, basandosi su immagini radiografiche in proiezione assiale. 

  • Tipo I: Entrambe le faccette sono leggermente concave e simmetriche. Faccetta mediale e faccetta laterale hanno all’incirca la stessa dimensione. 
  • Tipo II: La faccetta mediale è visibilmente più piccola della faccetta laterale. La faccetta laterale è concava, quella mediale è più piatta. 
  • Tipo III: La Faccetta mediale è leggermente concava e considerabilmente più piccola di quella laterale, più marcata e francamente predominante. 

La rotula ha il compito di facilitare l’estensione del ginocchio. Riesce a farlo sia a livello meccanico che energetico. Meccanicamente, aumenta il braccio di leva del meccanismo estensore, che varia, in rapporto all’angolo di flessione del ginocchio, da circa 5 cm a 30° di flessione a 8 cm a 15° di flessione. 

L’efficienza di questo meccanismo si riduce in flessione profonda per l’approfondirsi della rotula nel solco trocleare. 

Elementi strutturali: la Troclea Femorale

La troclea compone il versante femorale dell’articolazione. È data dai condili femorali e dal solco interposto. È quindi divisa in un versante mediale ed uno laterale, rappresentati dalle superfici dei relativi condili femorali. 

La faccia laterale è più grande e si estende più prossimalmente rispetto alla mediale, fornendo un contrafforte osseo che fornisce stabilità laterale strutturale all’articolazione. 

Il solco trocleare è piuttosto piatto prossimalmente per poi approfondirsi nel suo tragitto distale. L’orientamento del solco è dibattuto. Considerando i punti più profondi, spesso ne risulta un decorso piuttosto verticale, quindi deviato distalmente e lateralmente rispetto all’asse femorale. 

La troclea femorale può presentarsi displasica, alterando la geometria articolare e riducendo la stabilità strutturale dell’articolazione. 

Elementi strutturali: la membrana sinoviale

L’articolazione femoro – rotulea è servita da quella che è, essenzialmente, la porzione anteriore della membrana sinoviale del ginocchio. 

Si riconoscono tre zone differenziate, fuse tra loro e comunicanti con la cavità articolare del ginocchio. 

La membrana sinoviale perirotulea crea una piega di dimensioni inferiori al centimetro, che circonda la rotula e rappresenta il vero panno sinoviale dell’articolazione femoro – rotulea 

Processi infiammatori che riguardano questo lembo sinoviale, possono risultare dolorosi e mimare la sintomatologia di una lesione cartilaginea. Inoltre, stati infiammatori di questa plica sinoviale, sono spesso associati clinicamente alla condromalacia rotulea. 

Elementi strutturali: i cuscinetti adiposi

Cuscinetto adiposo infrapatellare (o Corpo di Hoffa)
È il più esteso dei tre. Se ne sospetta un ruolo determinante in diverse patologie e ciò ne fa una delle strutture più studiate della regione anteriore del ginocchio. Anatomicamente, si trova appena inferiore all’apice della rotula, estendendosi tra la borsa sottorotulea, il legamento rotuleo e la tuberosità tibiale anteriore. 

Cuscinetto adiposo quadricipitale o anteriore sovrapatellare
Si trova appena sopra la base della rotula, tra il tendine quadricipitale e lo sfondato sovrarotuleo 

Cuscinetto adiposo prefemorale
Si trova tra il femore e lo sfondato sovrarotuleo, appena sopra il solco trocleare. 

Gli stabilizzatori passivi: il tendine rotuleo

Alcuni Autori lo definiscono “Tendine Rotuleo” in quanto inserzione comune dei quattro capi del quadricipite femorale, mentre altri lo definiscono “Legamento Rotuleo” essendo anatomicamente tessuto di congiunzione tra due ossa. Si trova indicato in Letteratura, spesso, con entrambi I termini. 

Il tendine, o Legamento rotuleo origina dall’apice della rotula, coprendo il terzo inferiore della superficie posteriore non rivestito da cartilagine articolare. 

Ha una lunghezza, in media, di 4.5 cm ed una larghezza che oscilla dai 2.4 ai 3.3 cm 

Si inserisce al tubercolo tibiale, una prominenza leggermente laterale rispetto all’asse maggiore della tibia. Risulta perciò orientato in leggero valgismo.