La colonna vertebrale è un vero e proprio pilastro centrale del nostro tronco ed è in grado di conciliare due parametri meccanici in netta contrapposizione tra loro: la rigidità e l'elasticità. Il rachide infatti è in grado di sostenere il cingolo scapolare e gli arti ma allo stesso tempo è abbastanza mobile da permettere un gran numero di movimenti.
Oltre alla funzione di sostegno il rachide svolge il ruolo di protettore dell'asse nervoso: il canale rachideo che inizia a livello del forame occipitale accoglie il bulbo e il midollo offrendo una protezione flessibile e resistente di questo asse nervoso. Essa sorregge il capo, protegge il midollo spinale garantendo l'uscita dei nervi spinali, è asse portante nei complessi movimenti del tronco e partecipa ai movimenti di espansione dell'apparato costale nella dinamica respiratoria.
La colonna dell'adulto è costituita da 33-34 vertebre le quali proteggono il midollo ed aiutano a mantenere una corretta posizione del corpo, sia in posizione da seduta che eretta. Sette vertebre cervicali costituiscono il collo e si estendono verso il tronco.
La prima vertebra cervicale, detta Atlante, si articola con i condili dell'osso occipitale, mentre la settima si articola con la prima toracica. Dodici vertebre toraciche formano la regione mediana posteriore e ciascuna si articola con uno o più paia di coste. La dodicesima vertebra toracica si articola con la prima vertebra lombare. Cinque vertebre lombari formano il tratto posteriore inferiore; la quinta vertebra lombare si articola con il sacro che, a sua volta, si articola con il coccige. Durante lo sviluppo, il sacro origina come un gruppo di cinque vertebre ed il coccige come un gruppo di piccole vertebre variabile tra tre e cinque.
Le vertebre sacrali si fondono assieme attorno ai 25 anni, mentre quelle coccigee intorno alla pubertà. La lunghezza totale della colonna di un adulto è di circa 71 centimetri.
Se osserviamo la colonna sul piano frontale si presenta rettilinea mentre, sul piano sagittale, si evidenziano, dal basso verso l'alto, una curva sacrale con concavità anteriore, una lordosi lombare con concavità posteriore, una cifosi dorsale a convessità posteriore e una lordosi cervicale a convessità anteriore.
Le curve toracica e sacrale sono definite curve primarie poiché appaiono tardi durante lo sviluppo fetale. Esse sono anche definite curve di accomodazione perché si adattano ai visceri e agli addominali.
Le curve lombare e cervicale, definite curve secondarie, compaiono dopo la nascita nel giro di qualche anno. Vengono chiamate curve di compensazione perché sostengono il peso del corpo sulle gambe. Tutte e quattro le curve sono totalmente sviluppate intorno ai dieci anni.
La curva dorsale e la curva sacro-coccigea sono caratterizzate da rigidità e da stabilità. I movimenti, quasi impossibili a livello sacrale per le vertebre fuse tra loro, sono limitati a livello dorsale dalla presenza delle coste. Le due lordosi, equilibrate dalla muscolatura statica, sono invece i segmenti più mobili del rachide; la lordosi cervicale è orientata all'indietro e in alto mentre la lordosi lombare mira all'indietro e in basso.
Secondo Rocher-Rigaud il valore fisiologico delle curve del rachide è:
Queste curve possono però essere più o meno accentuate a seconda che il sacro e le vertebre immediatamente soprastanti risultino più o meno inclinati rispetto all'orizzontale. Se il sacro è basculato in avanti tendono ad accentuarsi, mentre, se il sacro è basculato indietro tendono a verticalizzarsi. Quando il loro valore rimane fisiologico, osservando il soggetto in piedi, in equilibrio, la parte posteriore del cranio, il dorso e le natiche appaiono tangenti ad un piano verticale.
La presenza delle curve rachidee aumenta la resistenza del rachide alle sollecitazioni di compressione assiale. Si è potuto dimostrare che la resistenza di una colonna che presenta delle curve è proporzionale al quadrato del numero delle curve più uno: quindi una colonna che presenta tre curve mobili, come la colonna vertebrale, la resistenza è dieci volte quella di una colonna rettilinea.
L'unità funzionale del rachide è costituita da corpi vertebrali adiacenti, riuniti fra loro dal disco intervertebrale e da elementi capsulo-legamentosi, che consentono di assorbire urti o compressioni distribuendo il carico su tutta la sua superficie. Lo spessore del disco non è lo stesso ai vari livelli del rachide, più spesso nel rachide lombare rispetto a quello dorsale, ma ancora più importante è la proporzionalità del disco in rapporto all'altezza del corpo vertebrale. Il rachide cervicale è il più mobile a dispetto del tratto dorsale. Su delle sezioni sagittali di tratti differenti del rachide si osserva che il nucleo non è situato esattamente al centro del disco, infatti, nel tratto dorsale la sua posizione in rapporto all'asse di movimento è spostata all'indietro.
Nel suo insieme il rachide rappresenta un'articolazione a tre gradi di libertà:
Uno degli elementi che condiziona i movimenti della colonna è l'orientamento delle faccette articolari delle vertebre. A livello cervicale le faccette articolari sono orientate a metà tra l'orizzontalità e l'inclinazione antero-posteriore, nel tratto dorsale sono orientate all'indietro e leggermente in alto e in fuori, mentre a livello lombare sono volte in dietro e in dentro.
Il movimento di estensione fra due vertebre dorsali si accompagna ad una inclinazione all'indietro del corpo vertebrale sovrastante, simultaneamente il disco intervertebrale si schiaccia nella parte posteriore e si allarga in quella anteriore e questo spinge in avanti il nucleo polposo.
La limitazione del movimento è determinata dall'incontro della apofisi articolari e spinose le quali essendo assai inclinate in basso e all'indietro, sono già quasi a contatto. Inoltre, il legamento vertebrale comune anteriore si pone in tensione mentre quello posteriore si detende insieme al legamento giallo ed agli interspinosi.
Il movimento di flessione, invece, è caratterizzato dall'apertura dello spazio intervertebrale posteriormente con spostamento posteriore del nucleo polposo; le superfici delle apofisi articolari scivolano verso l'alto e le apofisi inferiori della vertebra superiore tendono a sopravanzare verso l'alto le apofisi superiori della vertebra inferiore.
La flessione è limitata dalla messa in tensione del legamento interspinoso, dei legamenti gialli e della capsula delle articolazioni interapofisarie, del legamento vertebrale comune posteriore, mentre il legamento comune anteriore è deteso. Il movimento di inclinazione laterale si accompagna a uno scivolamento differenziale a livello delle articolazioni interapofisarie; nel lato convesso le faccette articolari scivolano, come nella flessione, verso l'alto, mentre nel lato concavo scivolano come nella estensione verso il basso; la limitazione del movimento è dovuta, dal lato concavo, dal contatto delle apofisi articolari, dal lato convesso invece, dalla tensione dei legamenti gialli ed intertrasversari.
Durante i movimenti di lateralità dal lato della convessità del rachide, il torace si solleva, gli spazi intercostali si allargano, il torace si dilata e l'angolo condro-costale della decima costa tende ad aprirsi. Dal lato della concavità il torace si abbassa e si ritrae, mentre gli spazi intercostali diminuiscono di ampiezza e l'angolo si chiude. Durante i movimenti di flessione si osserva l'apertura di tutti gli angoli determinati dall'articolarsi dei vari elementi componenti fra di loro e con il rachide, invece, all'opposto durante l'estensione tutti gli angoli tendono a ridursi.
Analizzando inoltre gli spostamenti in rotazione di una vertebra sull'altra si può dire che lo scivolamento delle superfici a livello delle apofisi articolari si accompagna ad una rotazione di un corpo sull'altro di 35° attorno al loro asse comune, situato al centro della vertebra, attuando una rotazione-torsione del disco intervertebrale e non di una trazione in senso laterale. La rotazione della vertebra dorsale ha un'ampiezza tre volte maggiore rispetto a quelle lombari, ma determina una deformazione di un paio di coste unite grazie all'elasticità costale e soprattutto condrale.