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Un dispositivo meccanico per lenire il mal di schiena

Un dispositivo meccanico per lenire il mal di schiena
Ottobre 12
17:13 2016

RIASSUNTO: Il mal di schiena è una patologia molto comune ai nostri giorni, e tra i numerosi trattamenti utilizzati ci sono anche gli esercizi di stiramento (stretching). Però i dispositivi disponibili sono complessi e poco confortevoli, specialmente per individui anziani e sofferenti, e spesso richiedono l’assistenza di personale specializzato. In questo lavoro, viene presentato un dispositivo innovativo che si basa sul piano inclinato e la forza di gravità, è molto semplice e può essere utilizzato in modo autonomo nella propria abitazione. Gli effetti terapeutici sull’autore sono stati positivi, e le misure della sua altezza hanno rivelato risultati inattesi e significativi per la morfologia e funzionalità della colonna vertebrale.


 

Dolori alla schiena e/o infiammazioni del sistema osteomuscolare connessi con la colonna vertebrale (CV) sono divenuti sempre più frequenti negli ultimi decenni, sia per una condotta di vita sedentaria in ambiente casalingo e lavorativo, che per molti lavori usuranti. A parte i presidi medici e chirurgici utilizzati nei casi più gravi, per mitigare la patologia si consiglia un regime di ginnastica dolce e posturale, massaggi e nuoto, attività che migliorano le condizioni fisiche del paziente pur non essendo risolutive. Queste patologie sono generalmente associate a una riduzione degli spazi intervertebrali, con compressione dei dischi e delle terminazioni nervose, e conseguente sindrome dolorosa, e nei casi più gravi di blocco muscolare, il famigerato colpo della strega. Proprio a causa di questa riduzione, uno dei trattamenti applicati nell’ambito della fisioterapia consiste nello stiramento (stretching) della CV, che ripristina le naturali distanze tra le vertebre.

I dispositivi utilizzati ai nostri giorni allo scopo sono conosciuti da molto tempo ma, a parte i più comuni ed esotici dedicati alla ginnastica per prestanti e giovani soggetti, essi sono assi poco confortevoli per pazienti doloranti e anziani. Infatti, i malcapitati vengono bloccati con cinghie e/o meccanismi rigidi e sono poi posti anche in posizioni innaturali, a testa in giù per esempio. Inoltre molti di questi dispositivi sono complessi, e quindi debbono essere utilizzati in strutture dedicate e richiedono l’assistenza di personale specializzato. A questo si deve aggiungere la spesa da sostenere e il tempo da dedicare ai trattamenti, fattori non trascurabili e non sempre disponibili nella vita quotidiana moderna.

Queste considerazioni medico-tecniche e previsioni pessimiste erano ricorrenti nella mente dell’autore, che soffriva di frequenti lombalgie a causa di una scoliosi degenerativa, fino a quando non ebbe l’idea di realizzare un nuovo dispositivo ortopedico che fosse così semplice da non richiedere aiuto altrui, evitasse posizioni innaturali e fosse utilizzabile in casa. Dopo qualche tentativo iniziale non proprio riuscito, è stata finalmente progettata e realizzata una Macchina per lo Stiramento della Colonna Vertebrale (MSCV), Macchina da ora in poi, in grado di attuare appieno le precedenti semplificazioni[1].

La Macchina è composta essenzialmente da una tavola di legno lunga circa due metri che può essere inclinata a diverse angolazioni tramite dei sostegni meccanici opportuni. Fino a quì essa non è diversa dalla Tavola a Inversione (TI) che è uno dei dispositivi più utilizzati oggi, ma poi ne differisce perché il paziente è sostenuto dalle sue ascelle e la testa è sempre in alto. Infatti, nella TI il corpo del paziente è trattenuto dai piedi in alto a una estremità della tavola inclinata e con la testa in basso. Invece, nella Macchina il paziente è semplicemente sdraiato sulla tavola inclinata con i piedi in basso e la testa in alto, autosostenendosi con le ascelle, come si faceva un tempo con le stampelle. I tempi dello stiramento sopportabili in questa posizione dipendono sia dalla inclinazione della tavola che dalla reazione fisica del paziente alla sollecitazione ascellare, ma l’esperienza ha dimostrato che è possibile eseguire esercizi utili allo scopo in tempi ragionevoli, 0,5-1 ora. Inoltre, la Macchina è stata realizzata sia per essere mobile e posta in qualsiasi punto della casa con un ingombro di 1 mq di superfice, oppure fissa a una parete con ingombro di 0,2 mq.

Il funzionamento della Macchina si basa sulla forza di gravità applicata alle sezioni del corpo al di sotto delle ascelle. Quindi la massima trazione agisce a calare sulla media e bassa CV, sul bacino, sulle anche, sulle ginocchia, fino ad annullarsi alle caviglie, una distribuzione delle forze che non sollecitano le articolazioni inferiori del corpo, un particolare fisiologico non trascurabile in soggetti anziani.

Il funzionamento della Macchina è stato provato dallo stesso autore che, dopo un periodo iniziale di esercizi di diversa intensità (inclinazione della tavola) e varia durata, ha proseguito in modo costante un esercizio giornaliero di 30 minuti a una inclinazione di circa 25°. È bene ribadire che l’esercizio consiste nello sdraiarsi sulla tavola appeso alle ascelle, e rimanere immobile per tutto il tempo stabilito, come in Figura 1 che mostra chiaramente anche l’intero sviluppo della Macchina. Alle prime prove sono insorti dolori e intorpidimenti localizzati nella zona ascelle-spalle-braccia, che però sono spariti del tutto dopo qualche settimana di esercizi.

Gli effetti dello stiramento sulla CV dell’autore sono stati misurati sia in modo soggettivo che oggettivo tramite la misura dell’altezza. E’ infatti ben noto nell’ambiente medico, fisioterapico e sportivo che l’altezza di un essere umano adulto è maggiore al mattino rispetto alla sera di circa un paio di cm, e questa differenza è dovuta in gran parte agli effetti plastici della CV, cioè schiacciamento delle vertebre e incurvamento. Si è quindi pensato che questa misura potesse dare qualche informazione utile degli effetti della Macchina sulla funzionalità della CV.

All’inizio degli esercizi, l’autore era appena reduce da una serie di blocchi lombari che lo avevano allettato per qualche settimana ogni volta, deambulava con una certa difficoltà, non era in grado di allacciarsi le scarpe, e saliva e scendeva le scale della propria abitazione in tempi biblici. Inoltre assumeva per via orale e parentale medicinali vari per ridurre i dolori e rilassare i muscoli, con effetti collaterali non trascurabili su tutta la persona in generale e sull’apparato digerente in particolare.

Durante i primi mesi di esercizi con la Macchina, ci sono stati i seguenti effetti:

  • sensazione di leggerezza che partiva dalle spalle e arrivava fino ai piedi,
  • a volte questa leggerezza era talmente intensa da procurare giramenti di testa al punto da perdere l’equilibrio,
  • dolori intensi e intermittenti ai glutei, cosce e gambe in generale, simili a dolori sciatici di vecchia memoria.

Dall’ottavo mese in poi non ci sono più stati questi episodi dolorosi, mentre è rimasta fino a oggi una leggera sensazione di leggerezza ma senza giramenti di testa. Nel frattempo le condizioni deambulatorie sono migliorate, le scarpe potevano essere allacciate senza difficoltà, e le scale utilizzate in modo normale. Infine, non sono più stati assunti medicinali antiinfiammatori e antidolorifici.

Quindi, gli effetti soggettivi sono stati positivi, e avvalorati indirettamente dal medico di famiglia, che mi seguiva e si era accorto dei miei miglioramenti esterni, convinto anche dal fatto che non erano più necessarie prescrizioni di medicinali.

Le misure oggettiva dell’altezza, eseguite con cadenza mensile, hanno confermato quello che già si conosceva, cioè che al mattino, appena alzato dal letto, l’altezza era maggiore che alla sera, e quindi si potevano definire un’altezza massima, hmax, e una minima, hmin. Poi durante i mesi successivi si sono osservate le seguenti proprietà:

  • l’altezza diminuisce durante il giorno secondo un andamento esponenziale,
  • hmin è rimasta sostanzialmente la stessa,
  • hmax è cresciuta in modo sostanziale sin dal primo mese di esercizi, per poi arrivare a un valore costante di equilibrio dopo circa un anno.

La Figura 2 riporta quattordici misure di hmax eseguite nell’arco di un anno. Prima di tutto, già al primo mese l’aumento è stato di circa 5 mm, e poi l’altezza è andata aumentando sempre di meno fino ad assestarsi a un valore totale di 10 mm, cioè 1 cm, dopo un anno. Poiché hmin era rimasta sostanzialmente identica, ciò significa che l’autore al mattino era più alto di 1 cm rispetto a prima degli esercizi. Questo valore sembra piccolo rispetto all’altezza media di circa 179 cm, ma è enorme come variazione rispetto alla situazione precedente. Infatti hmin = 177,5 cm, per cui la differenza tra le due altezze era di 1 cm prima degli esercizi e 2 cm dopo, con una variazione del 100%! E questo aumento è andato tutto a beneficio delle distanze intervertebrali, che allora potrebbero spiegare gli effetti benefici soggettivi elencati in precedenza. Oltre all’aumento di hmax, la Figura 2 mostra che le misure sperimentali, rappresentate da barre verticali verdi, lunghe come gli errori, possono essere simulate con una funzione esponenziale, linea curva rossa, una proprietà altamente significativa. Infatti, questa famosissima funzione matematica descrive molti sistemi e fenomeni fisici e demografici come il tasso di interessi, crescita della popolazione, emissione della luce, decadimento radioattivo, datazione di reperti organici e inorganici, ecc. E ora è possibile includere tra questi anche il recupero delle distanze intervertebrali tramite esercizi di stretching con la Macchina in oggetto. La funzione esponenziale è caratterizzata da un valore minimo e massimo, in questo caso i due valori dell’altezza, e poi da una costante di tempo τ (tau) che è il tempo impiegato dall’altezza a cambiare del 37% della variazione totale, mentre per 3τ si ha un cambiamento del 95%, che significa che la crescita è praticamente completata. In questo caso τ = 3,4 mesi per cui il processo di aumento dell’altezza, stimolato dalla Macchina in oggetto, richiede poco meno di un anno per il suo completamento, sempre però nelle condizioni di uso descritte in precedenza.

In conclusione, è stata realizzata una Macchina per lo Stiramento (stretching) della Colonna Vertebrale (MSCV) con le novità di essere semplice nella costruzione, senza vincoli costrittivi per l’utilizzatore e di uso facile da parte di un individuo sofferente di mal di schiena e/o non più giovane, nonché in grado di poter essere posizionata in casa e quindi sempre a disposizione. A parte alcuni accorgimenti tecnici, tra i quali il più innovativo è il sostegno per le ascelle, la Macchina si basa essenzialmente sul piano inclinato e sulla forza di gravità, due principi della fisica noti da molto tempo.

L’autore, età 75 anni, ha iniziato da un paio di anni gli esercizi giornalieri con la Macchina e da subito ne ha provato grande giovamento fisico. In pratica, da una situazione precedente di difficile deambulazione e dolori lombari, è passato a uno stato fisico di normale deambulazione e senza dolori. Inoltre, dalla data d’inizio degli esercizi non sono stati più assunti farmaci antinfiammatori e antidolorifici.

A questo miglioramento fisico soggettivo, è corrisposta una variazione oggettiva dell’altezza dell’autore/paziente che è indicativa dello stato della CV. In particolare, l’aumento esponenziale della sua altezza, pari al 100% di incremento differenziale, può essere associato a una diversa conformazione morfologica della CV, che ha acquistato maggiori spazi intervertebrali, probabilmente con un rafforzamento dei dischi intervertebrali e una diminuita curvatura della CV. Si potrebbe proseguire con altre deduzioni similari, ma è evidente che una chiara e definitiva risposta a queste interessanti ipotesi può venire solamente attraverso un’attenta e rigorosa indagine clinica, utilizzando le tecnologie all’avanguardia disponibili al momento. Rimane però il fatto incontrovertibile che prima dell’utilizzo della MSCV l’autore/paziente era in pessime condizioni fisiche mentre dopo c’è stato un netto miglioramento.

Visti i risultati, gli esercizi con la Macchina continuano!

E-mail: giuseppe.baldacchini@gmail.com


 

 baldacchini-1

Figura 1. La Macchina per lo Stretching utilizzata dalla moglie dell’autore, Anna Fantozzi, che è sdraiata sulla tavola e si appoggia con le ascelle su due sostegni solidali alla tavola stessa e regolabili. Infine la scala verticale, che sostiene la tavola e ne determina la pendenza, è a sua volta sostenuta da una base che poggia stabilmente sul pavimento. La Macchina può essere spostata facilmente da un luogo a un altro, e senza la base può essere fissata a una parete, il che consente un ingombro minimo. La Macchina è stata realizzata interamente in legno con l’eccezione dei tubi di alluminio di sostegno per la scala e carpenteria, viti e bulloni.

baldacchini-2

Figura 2. L’altezza al mattino dell’autore/paziente, Giuseppe Baldacchini, misurata ogni mese per un anno a partire dall’inizio degli esercizi con la Macchina, barra verticale verde, è stata simulata da un andamento esponenziale, linea curva rossa. La lunghezza della barra è una stima dell’errore, 1-2 mm, durante la misura dell’altezza.

[1] Domanda di brevetto no. 102015000027021 del 24/06/2015 al Ministero dello Sviluppo Economico con il titolo “Dispositivo Ortopedico per lo Stiramento della Colonna Vertebrale”.

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