L'effetto del BMI nella modellazione muscoloscheletrica: uno studio esplorativo = The effect of BMI in musculoskeletal models: an exploratory study

Background: Oggigiorno, i disturbi muscoloscheletrici (MSD) rappresentano un importante problema di salute (circa 1.71 miliardi di persone nel mondo convivono con MSD). Tra questi, il mal di schiena è uno dei più diffusi (570 milioni di casi prevalenti a livello globale) e la sua complessa eziologia include molteplici fattori di rischio. Un alto indice di massa corporea (BMI) è riconosciuto come un fattore chiave in quanto associato ad un aumento degli sforzi sulle articolazioni intervertebrali sottoposte a carico. I modelli muscoloscheletrici si sono rivelati essere dei validi approcci per comprendere meglio le relazioni tra il BMI e lo sviluppo di sindromi muscoloscheletriche; tuttavia, l’implementazione di modelli paziente-specifici per soggetti sovrappeso e obesi è ancora limitata. Obiettivo: Investigare gli effetti delle variazioni del BMI sui carichi spinali e sulle forze muscolari sviluppate durante i movimenti fisiologici della parte superiore del corpo. Lo studio propone una procedura metodologica per integrare le caratteristiche anatomiche dei soggetti sovrappeso e obesi tramite la modifica di un modello muscoloscheletrico di partenza. Materiali e metodi: A partire da un validato modello muscoloscheletrico maschile “upper-body” dotato di una colonna toraco-lombare totalmente articolata e di gabbia toracica (Burkhart K., 2021, OpenSim), sono stati riprodotti dei modelli aggiuntivi per ogni BMI preso in esame (BMI = 30 kg/m2, 35 kg/m2 e 40 kg/m2). Questo è stato ottenuto considerando un aumento di peso dovuto al solo tessuto adiposo e variando opportunamente le masse dei corpi, le posizioni dei COMs e le massime forze isometriche dei principali muscoli del tronco (Rectus abdominis, External oblique, Internal oblique and Sacrospinalis). Gli effetti del BMI sulle forze muscolari e sulle forze di reazione ai giunti intervertebrali sono stati valutati per le seguenti condizioni: postura eretta, estensione del tronco di 15°, flessione laterale di 20°, rotazione assiale del tronco di 30° e flessione del tronco di 45°. Risultati: I muscoli non interessati da modifica, al variare del BMI, non presentano differenze sostanziali. Al contrario, quelli modificati presentano differenze significative tra BMI differenti, tendendo generalmente ad aumentare la forza sviluppata al crescere del peso corporeo. Per tutte le tipologie di movimento, il Sacrospinalis ha sviluppato le forze maggiori. Dalla valutazione dei carichi lungo tutta la colonna toraco-lombare, si evince un sostanziale aumento della componente di compressione al variare del BMI, che va gradualmente riducendosi dai livelli vertebrali inferiori a quelli superiori. In particolare, la forza di compressione è risultata crescere in maniera monotona all’aumentare del BMI, con scostamenti tra BMI consecutivi gradualmente più alti all’aumentare di questi ultimi. L'analisi delle componenti di taglio ha mostrato valori crescenti con il BMI solo per le vertebre inferiori, con scostamento massimo in corrispondenza del sacro. Conclusioni: Questo progetto di tesi ha dimostrato come l’incremento del BMI, raggiunto attraverso la modifica di opportune caratteristiche anatomiche nell’ambito della modellazione muscoloscheletrica, porti a carichi spinali maggiori, specialmente tra le vertebre lombari del rachide. Questi sforzi eccessivi, nella popolazione sovrappeso e obesa, conducono ad un maggiore rischio di insorgenza di MSD, come mal di schiena e degenerazioni dei dischi intervertebrali.