Notiuni de anatomie si biomecanica ale coloanei vertebrale

Segment complex, de o mare importanta functionala, coloana vertebrala este alcatuita din 33 sau 34 de segmente osoase (vertebre), 344 de suprafete articulare, 23 de discuri intervertebrale si 365 de ligamente cu 730 de puncte de insertie. Asupra coloanei vertebrale actioneaza nu mai putin de 730 de muschi cu actiune directa. La toate acestea trebuind adaugate formatiunile nervoase (somatice si vegetative), vasculare, etc.

Segmentele osoase care alcatuiesc coloana vertebrala se numesc vertebre. Vertebrele au o parte anterioara numita corp si o parte posterioara numita arc. Aceste doua parti inchid intre ele canalul vertebral.

Corpul vertebral este partea cea mai voluminoasa si are forma unui cilindru scurt, care prezinta doua fete (superioara si inferioara) si o circumferinta.
Arcul vertebral are o forma neregulata. Posterior si median prezinta o apofiza spinoasa, lateral doua apofize transverse si deasupra si dedesubt cate doua apofize articulare (in total patru apofize articulare dispuse vertical). Intre apofiza spinoasa si apofizele articulare se gasesc lamele vertebrale. Portiunile care leaga arcul vertebral de corpul vertebral se numesc pediculi.

Coloana vertebrala se imparte in patru regiuni, fiecare din ele fiind alcatuita, in mod normal, dintr-un numar fix de vertebre:
- regiunea cervicala: 7 vertebre;
- regiunea dorsala: 12 vertebre;
- regiunea lombara: 5 vertebre;
- regiunea sacrococcigiana: 9 – 10 vertebre;

Vertebrele din fiecare regiune au caracteristici morfofunctionale legate de indeplinirea celor doua functii importante ale coloanei vertebrale umane: functia de a suporta greutatea capului, trunchiului si a membrelor superioare si functia de a asigura o mobilitate suficienta.

Suprafetele de sprijin ale corpurilor vertebrale cresc de la o vertebra la alta, forma lor fiind determinata de solicitarile dinamice, in regiunea cervicala si in cea lombara, diametrul transversal al corpurilor vertebrale este proportional mai mare decat cel anteroposterior, ceea ce explica posibilitatile mai mari ale acestor regiuni de a realiza miscarile de flexie si extensie.

Fiecare vertebra prezinta si diferentieri morfofunctionale, rezultate in urma mecanismelor de adaptare la solicitarile staticii si dinamicii bipede.

Articulatiile
Intre vertebre se realizeaza o serie de linii articulare, care se clasifica in :
Articulatiile corpurilor vertebrale – Suprafetele articulare ale acestora sunt date de fetele inferioare si superioare (usor concave). Intre aceste suprafete osoase se gasesc discurile intervertebrale. Acestea sunt formatiuni fibrocartilaginoase, constituite dintr-o portiune periferica fibroasa – inelul fibros – si una centrala – nucleul pulpos. Nucleul pulpos nu are o pozitie fixa, el mobilizandu-se in cursul miscarilor. Deplasarile acestuia sunt posibile, deoarece este deformabil elastic si expansibil, aceste calitati fiind legate de continutul de apa. Nucleul se afla astfel intr-o permanenta presiune si este usor de inteles de ce orice defect al inelului fibros care-l inconjoara permite hernierea lui. Limita inferioara a discurilor este alcatuita din lamele cartilaginoase, care protejeaza nucleul pulpos de presiunile excesive. In ceea ce priveste vascularizatia, la individul adult prezenta vaselor de sange se intalneste numai in conditii patologice. Nutritia cartilajului se face prin imbibitie prin lamele terminale ale suprafetelor articulare vertebrale. Usor de inteles deci de ce in conditiile unor solicitari permanente ale articulatiilor intervertebrale discul nu are posibilitatea unei nutritii corespunzatoare facilitandu-se astfel degenerescenta precoce a acestuia, (prin diminuarea sau chiar pierderea proprietatilor fizico-chimice ale acestuia). Cand discul este incarcat, diminueaza in dimensiune si se lateste.

Trebuie remarcat faptul ca nucleul pulpos are o mare forta de imbibitie, marindu-si volumul in repaus, putand da (prin insumarea maririi volumului tuturor discurilor) o alungire de pana la 3 cm. a coloanei vertebrale la subiectul tanar, sanatos. Nucleul pulpos nu este inervat. Inelul fibros este inervat de ramurile nervoase provenite din nervii sinuvertebrali care inerveaza si ligamentul vertebral comun posterior (aceasta explica si caracterul durerii din hernia sau tasarea discului intervertebral).

Rolul discurilor intervertebrale este multiplu:
a) contribuie, prin rezistenta lor, la mentinerea curburilor coloanei;
b) favorizeaza, prin elasticitatea lor, revenirea la starea de echilibru dupa terminarea miscarii;
c) transmit greutatea corpului in toate directiile diferitelor segmente ale coloanei vertebrale;
d) amortizeza socurile sau presiunile la care este supus fiecare segment in mod special in cursul miscarilor sau eforturilor.
In consecinta menajarea discurilor intervertebrale fata de solicitarile inerente reprezinta o obligativitate fata de insusi corpul nostru si trebuie urmarita pana si in cursul luarii celor mai banale pozitii, cum ar fi, de exemplu, statul pe scaun. Cand speteaza este inclinata inapoi lordoza lombara normala dispare, articulatia coxofemurala se extinde si solicitarea discurilor intervertebrale este mai importanta. In mod corect se sta astfel incat lordoza lombara sa se mentina, ceea ce atrage o mai buna echilibrare a coloanei vertebrale.

Tehnica unui exercitiu fizic este cu atat mai corecta, cu cat respecta mai mult legile biomecanice de protectie impotriva solicitarilor discurilor intervertebrale.

Articulatiile lamelor vertebrale – Intre lamele vertebrale nu exista propriu zis articulatii. Totusi, ele sunt unite prin ligamente speciale denumite ligamente galbene, alcatuite din fascicule de fibre elastice, care prin structura lor permit apropierea si indepartarea lamelor vertebrale una fata de alta.

Articulatiile apofizelor spinoase – Ca si lamele vertebrale apofizele spinoase sunt unite intre ele prin doua feluri de ligamente: ligamentele interspinoase si ligamentul supraspinos. Primele se gasesc intre doua apofize spinoase iar ultimul este un cordon ce se intinde pe tot lungul coloanei vertebrale. In regiunea cervicala, ligamentul supraspinos este deosebit de bine dezvoltat si prin extremitatea lui proximala se insera pe protuberanta occipitala externa; el este denumit ligamentul cervical posterior si are rolul sa mentina pasiv capul si gatul pentru a nu se flecta inainte.

Articulatiile apofizelor transverse – Apofizele transverse sunt unite prin ligamente intertransverse.

Articulatiile apofizelor articulare sunt plane si permit numai simpla alunecare a suprafetelor articulare una peste alta.

Articulatia occipitoatlantoida este o diartroza bicondiliana. Suprafetele articulare ale occipitalului sunt reprezentate de cei doi condili occipitali, care privesc in jos si inainte si in afara si au o forma convexa in toate sensurile.

Suprafetele articulare ale atlasului sunt reprezentate de cele doua cavitati glenoide, ce privesc in sus, inainte si inauntru si au o forma concava in toate sensurile. Toate aceste patru suprafete articulare sunt acoperite de un cartilaj hialin. Suprafetele articulare sunt unite intre ele printr-o capsula subtire, intarita de doua ligamente, unul anterior si altul posterior.

Aparatul ligamentar principal al coloanei vertebrale este alcatuit din doua ligamente (ligamentul vertebral comun posterior si ligamentul vertebral comun anterior), care formeaza doua benzi ce se intind pe toata lungimea coloanei vertebrale.

Segmentul motor

La baza mobilitatii coloanei vertebrale se afla segmentul motor, alcatuit din discul intervertebral si ligamentele acestuia, gaurile de conjugare, articulatiile interapofizare si apofizele spinoase cu ligamentele lor.
Segmentul motor poate fi impartit intr-un stalp anterior si unul posterior. Stalpul anterior este mai putin mobil, mai solid, prezinta relativ rare insertii musculare si constituie elementul principal de sustinere mecanica pasiva a coloanei vertebrale. Stalpul posterior prezinta numeroase insertii musculare si reprezinta elementul principal motor al coloanei vertebrale.

Vascularizarea maduvei spinarii

Irigatia maduvei spinarii se realizeaza de o maniera cu totul aparte si cunoasterea ei este indispensabila cunoasterii sindroamelor ischemice (de deficit sau lipsa a circulatiei sanguine), cu deficitele lor neurologice grave care pot sa survina in urma diverselor afectiuni. Maduva cervicala este irigata de mai multe artere importante, care provin din arterele spinale anterioare si posterioare (ramuri ale arterei vertebrale si ale arterei cerebeloase posterioare). Maduva lombara este irigata de artere care provin din arterele sacrate laterale, iar maduva dorsala este irigata de arterele cervicale si lombare. Zona vasculara cea mai critica se gaseste la nivelul D 4, la limita celor doua teritorii vasculare.

Muschii coloanei vertebrale

Miscarile coloanei vertebrale sunt produse de un mare numar de muschi, care se insera fie pe coloana, fie la distanta de ea, cum sunt unii muschi ai gatului si muschii abdominali.
Muschii gatului: muschiul sternocleidomastoidian; m. scaleni; m. drept anterior al capului; micul drept anterior al capului; lungul gatului; (pielosul gatului; splenius al gatului si al capului; fasciculul superior al m. trapez)
Muschii abdomenului: marele drept al abdomenului; marele oblic al abdomenului; micul oblic al abdomenului; transversul abdomenului; muschii lomboiliaci (patratul lombelor, psoasul iliac).
Muschii posteriori ai trunchiului: muschiul trapez; m. marele dorsal; romboidul; unghiularul; micul dintat posterosuperior; micul dintat posteroinferior; muschii cefei (splenius, marele complex, micul complex, transversul gatului, marele si micul drept posterior ai gatului, marele si micul oblic posterior ai gatului); muschii spinali, se gasesc in santurile vertebrale formate din apofizele spinoase si coaste (m. sacrospinali, paravertebrali) sunt in numar de trei: iliocostalul, lungul dorsal si spinotransversalul; m. intertransversali si muschii interspinosi.

Statica coloanei vertebrale

Coloana vertebrala se poate compara cu un catarg a carui pozitie corecta depinde de intinderea paramelor. O deficienta a paramelor poate sa constituie o cauza a devierii sau frangerii catargului.

CURBURILE COLOANEI

In ortostatism si in repaus coloana vertebrala are o directie verticala si o forma usor sinuoasa mai ales in plan sagital. Curburile atenueaza socurile si favorizeaza mentinerea echilibrului coloanei pe bazin, usurand deci eforturile centurii musculare a coloanei.

Aceasta atitudine si aceasta forma se mentin datorita jocului tonicitatii musculare, elasticitatii ligamentelor si discurilor, precum si datorita imbinarii anatomice a celor 24 de segmente osoase din care este compusa coloana vertebrala, segmente care isi adapteaza unul altuia diferitele suprafete articulare.
Atitudinea coloanei vertebrale depinde de varsta, sex, profesiune, stare de oboseala, stare psihica, stare de sanatate, etc.

Pentru pastrarea echilibrului in statiune bipeda se instaleaza, la inceputul celui de al doilea an de viata, curbura lombara cu convexitatea inainte (lordoza compensatorie).
Echilibrul intrinsec. La adult, in statiune verticala, linia gravitatiei trece prin tragus, deci inaintea articulatiei atlantooccipitale, prin partea anterioara a umarului, usor posterior fata de o linie care ar uni cele doua capete femurale, prin mijlocul fetei externe a marelui trohanter, anterior axului transversal al articulatiei genunchiului si putin posterior celui tibiotarsian.

Datorita curburilor coloanei, proiectia centrilor de greutate ai diferitelor segmente nu se gaseste pe linia proiectiei centrului general de greutate al corpului. De aceea, actiunea gravitatiei determina de la o vertebra la alta, solicitari rotationale, care tind sa accentueze curburile si care trebuie neutralizate, deoarece altfel coloana s-ar prabusi.

Elementele care se opun solicitarilor rotationale sunt ligamentele. La coloana dorsala proiectia centrului de greutate trece anterior coloanei. Aceasta s-ar prabusi inainte daca nu ar interveni forta ligamentului vertebral comun posterior, a ligamentelor interspinoase si a ligamentelor galbene. Situatia este inversa la coloana lombara si cervicala; proiectia centrului de greutate trece posterior coloanei, iar fortele care se opun prabusirii sunt reprezentate de rezistenta ligamentului vertebral comun anterior. Ligamentele vertebrale au deci rolul de a absorbi o buna parte din solicitari.

Alte elemente care au rolul de a absorbi solicitarile sunt discurile intervertebrale. Ele nu stau in tensiune ca ligamentele, ci sub presiune. Intre aceste doua categorii de elemente anatomice, ligamentele pe de o parte si discurile de alta, supuse unor forte contrare, se stabileste o anumita stare de echilibru, denumita echilibru intrinsec.
In afara echilibrului intrinsec coloana dispune (dupa cum am mentionat) de un mare numar de grupe musculare, care prin tonicitatea lor ii asigura si un echilibru extrinsec, corsetul muscular.

TIPURILE DE TINUTA

Echilibrul coloanei vertebrale nu se realizeaza in acelasi mod la toti indivizii normali. Aceasta face ca tinuta coloanei vertebrale sa difere de la individ la individ si ea trebuie pusa in legatura cu accentuarea sau diminuarea curburilor din planul anteroposterior, ca urmare a gradului de inclinare inainte a bazinului.
Se deosebesc astfel cinci tipuri generale de tinuta:
• Spatele normal. Este tipul de tinuta in care curburile vertebrale prezinta o arcuire normala. Este tinuta de drepti “ostasesc” , in care inclinarea bazinului este normala.
• Spatele rotund. Este un tip de tinuta foarte frecvent intalnit. Convexitatea dorsala coboara si cuprinde si vertebrele lombare, iar concavitatea regiunii lombare se micsoreaza si ca intindere si ca profunzime. Bazinul este inclinat usor inainte si in jos.
• Spatele plat. Este un tip de tinuta mai putin frecvent intalnit. Convexitatea dorsala si concavitatea lombara dispar, dar inclinarea bazinului ramane mica. Scapulele apar reliefate inapoi. Acest tip de spate provoaca scoliozele cu evolutia cea mai grava.
• Spatele concav – plat (sau lordotic). Este si mai putin frecvent intalnit. Concavitatea lombara se accentueaza mult prin inclinarea puternica a bazinului inainte, in timp ce convexitatea dorsala dispare.
• Spatele concav – rotund. Este tipul de postura cel mai putin intalnit. Concavitatea lombara se accentueaza, de asemenea mult, dar concomitent se accentueaza si convexitatea dorsala.

Coloana vertebrala trebuie considerata ca o unitate functionala si fiecare tip de postura trebuie considerat ca o adaptare spontana la anumite conditii deosebite de statica si dinamica.

De asemenea trebuie luat in considerare rolul deosebit al bazinului in determinarea atitudinii coloanei vertebrale. Bazinul se costituie in suportul functional al coloanei vertebrale, participand activ la statica si dinamica acesteia. Orice disfunctie la nivelul acestuia (suferinta, asimetrie functionala sau statica) avand severe repercursiuni asupra ansamblului functional – biomecanic al coloanei vertebrale.

Bazinul impreuna cu membrele inferioare se constituie in suportul biomecanicii coloanei vertebrale.

Biomecanica organului axial (coloanei vertebrale)
Miscarile coloanei, indiferent de amplitudinea lor, sunt miscari complexe, in care intervin mai multe segmente vertebrale. Ele se realizeaza prin cumularea usoarelor deplasari ale corpurilor vertebrale, care au loc la nivelul discurilor intervertebrale, precum si la nivelul celorlalte articulatii. Aceste miscari sunt limitate de rezistenta ligamentelor, forma articulatiilor intervertebrale si de gradul de compresibilitate a tesutului fibrocartilaginos din care este alcatuit discul.

Micile deplasari intervertebrale sunt posibile numai gratie prezentei nucleului pulpos, care trebuie sa aiba consistenta, forma si asezare normale. Miscarile vertebrale se executa pe nucleul pulpos ca pe un ax, nucleul jucand rolul unei adevarate bile mecanice (rulment). Se poate intelege ca pe un astfel de suport toate miscarile sunt posibile; totusi, acestea vor fi limitate ori calauzite de feluritele conformatii si pozitii ale apofizelor articulare, de ligamentele coloanei vertebrale si de corsetul muscular al acesteia.

Prin tensiunea lichidului ce se afla intre elementele sale componente, nucleul pulpos are proprietatea de a fi elastic. Datorita acestei proprietati sunt posibile miscarile coloanei vertebrale si sunt inlaturate efectele daunatoare ale presiunilor excesive sau ale socurilor suferite de rahis. Intr-o atitudine de flexie fortata are loc o apropiere a corpurilor vertebrale – in partea lor anterioara – prin comprimarea partiala a discului in jumatatea lui anterioara si prin impingerea usoara posterioara a nucleului pulpos, in extensie lucrurile se petrec invers. Daca nucleul pulpos trebuie considerat rulmentul pe care se executa miscarile coloanei vertebrale, inelul fibros ramane elementul cel mai important al discului intervertebral, care rezista fortelor de compresiune si decompresiune.

Din punct de vedere al goniometriei normale coloana vertebrala prezinta miscari complexe rezultate din micromiscarile cumulate ale tuturor articulatiilor intervertebrale: flexie – extensie, inclinare laterala, rotatia, si ca o rezultanta a acestora – circumductia.

Miscarea de flexie ventrala a trunchiului pe membrele inferioare se realizeaza prin participarea nu numai a coloanei vertebrale ci si a soldurilor.

Sacrul fiind fixat, restul coloanei poate sa execute in intregime o miscare de flexie, dar nu toate segmentele participa in aceeasi masura. Amplitudinea cea mai mare in flexie se realizeaza in regiunea cervicala si in cea lombara. Miscarea de flexie are cea mai mare amplitudine la nivelul ultimelor doua vertebre dorsale si al vertebrelor lombare.

Arcul cu concavitatea anterioara pe care-l formeaza coloana in intregul ei, nu este un arc de cerc, ci o linie curba, compusa din trei segmente, si anume: unul cu raza mai mica, pe care il formeaza coloana cervicala, unul cu raza mai mare pe care-l formeaza coloana dorsala, si unul cu raza mica, al regiunii lombare.

In miscarea de flexie, portiunea anterioara a discurilor intervertebrale este comprimata, in timp ce ligamentul vertebral comun posterior, ligamentele galbene, ligamentele interspinoase, ligamentul supraspinos si muschii spatelui sunt pusi sub tensiune.

In pozitie ortostatica, muschii care initiaza miscarea de flexie sunt cei ai peretelui abdominal, mai ales dreptul abdominal si cei doi oblici, psoasul iliac, precum si muschii subhioidieni si sternocleidomastoidieni. Odata miscarea initiata, grupul antagonist al extensorilor intra in actiune si gradueaza flectarea trunchiului, invingand fortele gravitationale.

In ceea ce priveste miscarea de extensie in pozitie ortostatica, in extensie, lucrurile se petrec exact invers. Muschii santurilor vertebrale, deci muschii extensori, sunt cei care initiaza miscarea, apoi miscarea este controlata de grupul anterior. Daca insa miscarea de extensie se realizeaza in pozitia de decubit ventral, extensorii vor continua sa sustina miscarea.

In miscarea de extensie, portiunile posterioare ale discurilor intervertebrale sunt comprimate, in timp ce ligamentul vertebral comun anterior este pus sub tensiune. Extensia este blocata in ultima faza de intrare in contact a apofizelor articulare si in ultima instanta si a apofizelor spinoase.

Miscarea de inclinare laterala are maximum de amplitudine in segmentul dorsal. Cand are loc si un oarecare grad de rasucire a coloanei, atunci trunchiul se inclina si mai mult lateral.

Miscarea de rotatie este maxima in regiunea cervicala. Coloana dorsala se roteste putin si numai daca se inclina lateral, in coloana lombara miscarea de rasucire se executa cand coloana este in extensie, mai ales in segmentul dorsolombar. Cand coloana este flectata, miscarea de rasucire din segmentul lombar nu este posibila, deoarece condilii vertebrelor sunt asezati vertical in articulatii si opresc miscarea; din aceeasi cauza, in flexie nu se poate face nici inclinarea laterala a segmentului lombar.

Biomecanica articulatiei atlantoaxoidiene (dintre vertebrele atlas si axis)
Miscarile care se realizeaza intre atlas si axis prezinta unele particularitati, deoarece intre aceste doua vertebre nu exista nici o articulatie intre corpii vertebrali, atlasul neavand corp vertebral. Atlasul nu prezinta nici apofize articulare inferioare, care sunt reduse la simple suprafete articulare, aflate pe fetele inferioare ale maselor lui laterale. Impreuna cu acestea, apofizele superioare ale axisului realizeaza articulatiile atlantoaxoidiene laterale, articulatii plane ca si cele dintre apofizele articulare ale celorlalte vertebre.

Exista insa in plus o articulatie atlantoaxoidiana mediana de partea axisului realizata de apofiza lui odontoida, iar de partea atlasului de un inel osteofibros in care patrunde apofiza odontoida.

In articulatia atlantoaxoidiana se face numai miscarea de rotatie a capului. In timpul acestei miscari apofiza odontoida ramane pe loc, ca un pivot, in timp ce inelul atlasului se roteste in jurul ei. Pentru ca rotirea atlasului sa fie posibila, acesta aluneca pe fetele articulare axoidiene laterale. Miscarea de rotatie permisa de complexul articular atlantoaxoidian este de numai 30º pe ambele parti (stg. , dr. ). Rotatiile de amplitudini mari se fac prin participarea articulatiilor vertebrelor subiacente.

Biomecanica articulatiei occipito-atlantoide
Aceasta articulatie permite miscari de flexie si de extensie si miscari de inclinare laterala a capului dar nu permite miscari de rotatie.

Miscarea de flexie – extensie se face in jurul unui ax transversal ce trece prin partea superioara a cavitatilor glenoide ale atlasului, capul actionand pe coloana ca o parghie de gradul 1, unde forta este data de muschii cefei, rezistenta este data de greutatea capului ce tinde sa cada inainte, iar punctul de sprijin este pe coloana.

Amplitudinea de flexie a capului permisa de articulatia occipitoatlantoidiana este de circa 20º, iar cea de extensie de 30º. Aceasta amplitudine nu este suficienta decat pentru miscarile capului, prin care se confirma ceva. Marirea amplitudinii de flexie extensie este posibila numai prin participarea vertebrelor subiacente.

Miscarea de inclinare laterala este limitata la numai 15º in articulatia occipitoatlantoida si se face in jurul unui ax sagital, care trece prin fiecare condil occipital.



YUMEIHO DO