Caracteristici anatomo-biomecanice ale coloanei vertebrale

Coloana vertebrală trebuie considerată din punct de vedere anatomic (biomecanic) și funcțional.

Anatomic, coloana vertebrală este formată din 32, uneori 33 de vertebre individuale, conectate între ele prin discuri intervertebrale (art. intersomatica), care reprezintă o sincondroză, și articulații (art. intervertebrales). Stabilitatea sau fermitatea coloanei vertebrale este asigurată de un aparat ligamentos puternic care leagă corpurile vertebrelor (lig. longitudinale anterius et posterius) și capsula articulațiilor intervertebrale, ligamente care leagă arcurile vertebrale (lig. flava), ligamente care leagă procesele spinoase (lig. supraspinosum et intraspinosum).

Din punct de vedere biomecanic, coloana vertebrală este ca un lanț cinematic format din verigi individuale. Fiecare vertebră se articulează cu cea vecină în trei puncte:

La nivelul celor două articulații intervertebrale din spate și de către corpuri (prin discul intervertebral) în față.

Conexiunile dintre procesele articulare constituie adevărate articulații.

Situate una deasupra celeilalte, vertebrele formează două coloane - cea anterioară, construită din corpurile vertebrelor, și cea posterioară, formată din arcade și articulațiile intervertebrale.

Mobilitatea coloanei vertebrale, elasticitatea și rezistența acesteia, capacitatea de a suporta încărcări semnificative sunt asigurate într-o anumită măsură de discurile intervertebrale, care se află în strânsă legătură anatomică și funcțională cu toate structurile coloanei vertebrale ce formează coloana vertebrală.

Discul intervertebral joacă un rol principal în biomecanică, fiind „sufletul mișcării” coloanei vertebrale (Franceschilli, 1947). Fiind o formațiune anatomică complexă, discul îndeplinește următoarele funcții:

• fuziunea vertebrelor,
• asigurarea mobilității coloanei vertebrale,
• protecția corpurilor vertebrale de traumatisme constante (rol de absorbție a șocurilor).

ATENȚIE! Orice proces patologic care slăbește funcția discului perturbă biomecanica coloanei vertebrale. Capacitățile funcționale ale coloanei vertebrale sunt, de asemenea, perturbate.

Complexul anatomic format dintr-un disc intervertebral, două vertebre adiacente cu articulațiile corespunzătoare și aparatul ligamentos la acest nivel se numește segment de mișcare vertebrală (SMV).

Discul intervertebral este alcătuit din două plăci hialine care se potrivesc strâns pe plăcile terminale ale corpurilor vertebrelor adiacente, nucleul pulpos și inelul fibros (annulus fibrosus).

Nucleul pulpos, fiind o rămășiță a notocordului dorsal, conține:

• substanța interstițială condrina;
• un număr mic de celule cartilaginoase și fibre de colagen împletite care formează un fel de capsulă și îi conferă elasticitate.

ATENȚIE! În mijlocul nucleului pulpos există o cavitate, al cărei volum este în mod normal de 1-1,5 ^cm³.

Inelul fibros al discului intervertebral este alcătuit din fascicule dense de țesut conjunctiv împletite în diferite direcții.

Fasciculele centrale ale inelului fibros sunt amplasate lax și trec treptat în capsula nucleului, în timp ce fasciculele periferice sunt strâns adiacente unele față de altele și sunt încorporate în marginea marginală osoasă. Semicercul posterior al inelului este mai slab decât cel anterior, în special în zona lombară și cervicală. Secțiunile laterale și anterioare ale discului intervertebral ies ușor în afara țesutului osos, deoarece discul este ceva mai lat decât corpurile vertebrelor adiacente.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Ligamentele spinării

Ligamentul longitudinal anterior, fiind periostul, este ferm fuzionat cu corpurile vertebrelor și trece liber peste disc.

Ligamentul longitudinal posterior, care participă la formarea peretelui anterior al canalului spinal, dimpotrivă, este aruncat liber peste suprafața corpurilor vertebrale și este fuzionat cu discul. Acest ligament este bine reprezentat în coloana cervicală și toracică; în regiunea lombară este redus la o bandă îngustă, de-a lungul căreia se pot observa adesea lacune. Spre deosebire de ligamentul longitudinal anterior, acesta este foarte slab dezvoltat în regiunea lombară, unde se observă cel mai des prolapsul discului.

Ligamentele galbene (23 de ligamente în total) sunt situate segmentar, începând de la vertebra C până la vertebra S. Aceste ligamente par să protrudeze în canalul spinal și astfel să reducă diametrul acestuia. Datorită faptului că sunt cel mai dezvoltate în regiunea lombară, în cazurile de hipertrofie patologică a acestora, se pot observa fenomene de compresie a cozii ecvideului.

Rolul mecanic al acestor ligamente este diferit și este deosebit de important din punctul de vedere al staticii și cinematicii coloanei vertebrale:

• mențin lordoza cervicală și lombară, întărind astfel acțiunea mușchilor paravertebrali;
• determina direcția de mișcare a corpurilor vertebrale, a cărei amplitudine este controlată de discurile intervertebrale;
• protejează măduva spinării direct prin închiderea spațiului dintre plăci și indirect prin structura lor elastică, datorită căreia, în timpul extensiei trunchiului, aceste ligamente rămân complet întinse (cu condiția ca, dacă s-ar contracta, pliurile lor să comprime măduva spinării);
• împreună cu mușchii paravertebrali, aceștia ajută la aducerea trunchiului din flexia ventrală în poziție verticală;
• au un efect inhibitor asupra nucleului pulpos, care, prin presiunea interdiscală, tinde să depărteze două corpuri vertebrale adiacente.

Conectarea arcurilor și proceselor vertebrelor adiacente se realizează nu numai prin ligamentele galbene, ci și prin ligamentele interspinoase, supraspinoase și intertransverse.

Pe lângă discuri și ligamentele longitudinale, vertebrele sunt conectate prin două articulații intervertebrale formate prin procese articulare care au caracteristici în secțiuni diferite. Aceste procese limitează deschiderile intervertebrale prin care ies rădăcinile nervoase.

Inervația părților exterioare ale inelului fibros, ligamentului longitudinal posterior, periostului, capsulei articulare, vaselor și membranelor măduvei spinării este realizată de nervul sinuvertebral (n. sinuvertebralis), format din fibre simpatice și somatice. Nutriția discului la un adult are loc prin difuzie prin plăcile hialine.

Caracteristicile anatomice enumerate, precum și datele din anatomia comparată, ne-au permis să considerăm discul intervertebral ca o semiarticulație (Schmorl, 1932), în timp ce nucleul pulpos, care conține lichid sinovial (Vinogradova TP, 1951), este comparat cu cavitatea articulară; plăcile terminale ale vertebrelor, acoperite cu cartilaj hialin, sunt asemănate cu capetele articulare, iar inelul fibros este considerat capsula articulară și aparatul ligamentos.

Discul intervertebral este un sistem hidrostatic tipic. Deoarece lichidele sunt practic incompresibile, orice presiune care acționează asupra nucleului se transformă uniform în toate direcțiile. Inelul fibros, cu tensiunea fibrelor sale, susține nucleul și absoarbe cea mai mare parte a energiei. Datorită proprietăților elastice ale discului, șocurile și comoțiile transmise coloanei vertebrale, măduvei spinării și creierului sunt atenuate semnificativ la alergare, mers, sărituri etc.

Turgorul abdomenului variază semnificativ: atunci când sarcina scade, crește și invers. Presiunea semnificativă asupra abdomenului poate fi evaluată prin faptul că, după ce a stat în poziție orizontală timp de câteva ore, îndreptarea discurilor lungește coloana vertebrală cu peste 2 cm. De asemenea, se știe că diferența de înălțime la o persoană în timpul zilei poate ajunge la 4 cm.

Corpurile vertebrale din diferite părți ale coloanei vertebrale au propriile caracteristici anatomice și funcționale distinctive.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Coloana cervicală

În conformitate cu sarcinile funcționale de susținere, dimensiunile corpurilor vertebrale cresc treptat de la regiunea cervicală la cea lombară, atingând cea mai mare dimensiune în vertebrele S;

• Vertebrele cervicale, spre deosebire de cele situate mai jos, au corpuri relativ joase, de formă elipsoidă;
• Corpurile vertebrelor cervicale nu sunt separate unele de altele printr-un disc pe toată lungimea lor. Aceste margini alungite supero-laterale ale corpurilor vertebrale, numite procese semilunare sau în formă de cârlig (processus uncinatus), care se conectează cu unghiurile infero-laterale ale corpurilor vertebrelor supraiacente, formează așa-numita articulație Luschka, sau articulație neovertebrală, conform terminologiei lui Troland. Între processus uncinatus și fațeta vertebrei superioare există un spațiu neovertebral de 2-4 mm;
• Suprafețele articulare neo-vertebrale sunt acoperite cu cartilaj articular, iar articulația este înconjurată la exterior de o capsulă. În această regiune, fibrele verticale ale inelului fibros de pe suprafața laterală a discului diverg și se desfășoară în fascicule paralele cu deschiderea; cu toate acestea, discul nu se învecinează direct cu această articulație, deoarece, apropiindu-se de fisura neo-vertebrală, dispare treptat;
• o caracteristică anatomică a vertebrelor cervicale este prezența unor deschideri la baza proceselor transversale, prin care trece a. vertebralis;
• Deschiderile intervertebrale C5 _, C6 _și C7 _au o formă triunghiulară. Axa deschiderii în secțiune trece într-un plan oblic. Astfel, se creează condiții pentru îngustarea deschiderii și compresia rădăcinii cu excrescențe neovertebrale;
• procesele spinoase ale vertebrelor cervicale (cu excepția C7 ₎ sunt divizate și coborâte;
• procesele articulare sunt relativ scurte, aflându-se într-o poziție înclinată între planul frontal și orizontal, ceea ce determină un volum semnificativ de mișcări de flexie-extensie și înclinări laterale oarecum limitate;
• Mișcările de rotație sunt efectuate în principal de vertebrele cervicale superioare datorită articulației cilindrice a procesului odontoid cu suprafața articulară a vertebrei C1;
• procesul spinos al lui C ₇ proeminență maximă și este ușor de palpat;
• coloana cervicală este caracterizată de toate tipurile de mișcări (flexie-extensie, aplecare spre dreapta și stânga, rotație) și în cel mai mare volum;
• prima și a doua rădăcină cervicală ies în spatele articulațiilor atlantooccipitale și atlantoaxiale și nu există discuri intervertebrale în aceste zone;
• În regiunea cervicală, grosimea discurilor intervertebrale este de 1/4 din înălțimea vertebrei corespunzătoare.

Coloana cervicală este mai puțin puternică și mai mobilă decât coloana lombară și, în general, este supusă unui stres mai mic. Cu toate acestea, sarcina pe 1 cm2 ^de disc cervical nu este mai mică, ba chiar mai mare, decât cea aplicată pe 1 cm2 ^de coloană lombară (Mathiash). Drept urmare, leziunile degenerative ale vertebrelor cervicale sunt la fel de frecvente ca în cazul coloanei lombare.

R. Galli și colab. (1995) au arătat că aparatul ligamentos oferă foarte puțină mobilitate între corpurile vertebrale: deplasările orizontale ale vertebrelor adiacente nu depășesc niciodată 3-5 mm, iar înclinările unghiulare - 11°.

Instabilitatea PDS ar trebui să fie de așteptat atunci când există o distanță mai mare de 3-5 mm între corpurile vertebrelor adiacente și când unghiul dintre corpurile vertebrelor crește cu mai mult de 11°.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Coloana vertebrală toracică

În regiunea toracică, unde amplitudinea mișcărilor coloanei vertebrale este relativ mică, vertebrele sunt mai înalte și mai groase decât cele cervicale. De la vertebrele toracice Th ₅ la Th 12, dimensiunea lor transversală crește treptat, apropiindu-se de dimensiunea vertebrelor lombare superioare; discurile intervertebrale din regiunea toracică sunt mai mici decât în regiunile lombară și cervicală; grosimea discurilor intervertebrale este de 1/3 din înălțimea vertebrei corespunzătoare; deschiderile intervertebrale din regiunea toracică sunt mai înguste decât în regiunea cervicală; canalul spinal este, de asemenea, mai îngust decât în regiunea lombară; prezența unui număr mare de fibre simpatice în rădăcinile toracice nu numai că provoacă o colorare vegetativă particulară a radiculopatiilor toracice, dar poate provoca și dezvoltarea durerii viscerale și a diskineziei; procesele transversale relativ masive, îngroșate la capete, ale vertebrelor toracice sunt înclinate oarecum posterior, iar procesele spinoase sunt puternic înclinate în jos; Tuberculul coastei se învecinează cu suprafața anterioară a capătului liber îngroșat al procesului transversal, formând o adevărată articulație costotransversă; o altă articulație se formează între capul coastei și suprafața laterală a corpului vertebrei la nivelul discului.

Aceste articulații sunt întărite de ligamente puternice. Când coloana vertebrală se rotește, coastele și suprafețele laterale ale corpurilor vertebrale cu procese transversale urmează coloana vertebrală, rotindu-se în jurul axei verticale ca o singură unitate.

Coloana vertebrală toracică are două caracteristici distinctive:

• curbă cifotică normală spre deosebire de curba lordotică a coloanei cervicale și lombare;
• articulația fiecărei vertebre cu o pereche de coaste.

Stabilitatea și mobilitatea coloanei vertebrale toracice

Principalele elemente stabilizatoare sunt: a) structura costală; b) discurile intervertebrale; c) inelele fibroase; d) ligamentele (ligamentele longitudinale anterioare și posterioare, ligamentul radial, ligamentul costotransvers, ligamentele intertransverse, ligamentul galben, ligamentele inter- și supraspinoase).

Coastele cu aparat ligamentar oferă o stabilitate suficientă și, în același timp, limitează mobilitatea în timpul mișcărilor (flexie - extensie, îndoire laterală și rotație).

ATENȚIE! Când vă deplasați în regiunea toracică, rotația este cea mai puțin restricționată.

Discurile intervertebrale, împreună cu inelul fibros, pe lângă funcția de amortizare, îndeplinesc o funcție de stabilizare: în această secțiune, discurile sunt mai mici decât în secțiunile cervicală și lombară, ceea ce minimizează mobilitatea dintre corpurile vertebrale.

Starea aparatului ligamentos determină stabilitatea coloanei vertebrale toracice.

O serie de autori (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor etc.) au fundamentat teoria stabilității în trei puncte.

Rolul cheie este acordat complexului posterior: integritatea sa este o condiție esențială pentru stabilitate, iar deteriorarea structurilor de susținere posterioare și medii se manifestă prin instabilitate clinică.

Un element stabilizator important este capsula articulară, iar anatomia articulațiilor asigură și ea integritatea structurilor.

Articulațiile sunt orientate în plan frontal, ceea ce limitează flexia-extensia și îndoirea laterală; prin urmare, subluxațiile și luxațiile articulare sunt extrem de rare în regiunea toracică.

ATENȚIE! Zona cea mai instabilă este zona Th10-L1 datorită regiunilor toracice relativ stabile și lombare mai mobile.

Coloana vertebrală lombosacrală

În coloana lombară, care susține greutatea secțiunii suprapuse:

• corpurile vertebrelor sunt cele mai late, procesele transversale și articulare sunt masive;
• Suprafața anterioară a corpurilor vertebrale lombare este ușor concavă în direcție sagitală; corpul vertebrei L este puțin mai sus în față decât în spate, ceea ce determină anatomic formarea lordozei lombare. În lordoză, axa de sarcină se deplasează înapoi. Acest lucru facilitează mișcările de rotație în jurul axei verticale a corpului;
• Procesele transverse ale vertebrelor lombare sunt situate în mod normal frontal; părțile ventrale ale proceselor transverse ale vertebrelor lombare sunt rămășițe subdezvoltate ale coastelor lombare corespunzătoare, motiv pentru care se numesc procese costale (processus costarii vertebrae lumbalis). La baza proceselor costale se află procese accesorii mai mici (processus accessorius);
• procesele articulare ale vertebrelor lombare ies în evidență, iar suprafețele lor articulare sunt situate într-un unghi față de planul sagital;
• procesele spinoase sunt îngroșate și îndreptate înapoi aproape orizontal; pe marginea posterolaterală a fiecărui proces articular superior la dreapta și la stânga se află câte un mic proces mamilar conic (processus mamillaris);
• Deschiderile intervertebrale din regiunea lombară sunt destul de largi. Cu toate acestea, în condiții de deformare a coloanei vertebrale, procese degenerative și tulburări statice, sindromul durerii radiculare apare cel mai adesea în această regiune;
• discurile lombare, în funcție de cea mai mare sarcină efectuată, au cea mai mare înălțime - 1/3 din înălțimea corpului;
• Cea mai frecventă localizare a proeminențelor și prolapsurilor discale corespunde secțiunilor cele mai supraîncărcate: spațiul dintre L4 _și Ls _și, ceva mai rar, între C și S1;
• Nucleul pulpos este situat la marginea treimii posterioare și mijlocii a discului. Inelul fibros din această zonă este semnificativ mai gros în față, unde este susținut de un ligament longitudinal anterior dens, cel mai puternic dezvoltat în regiunea lombară. În spate, inelul fibros este mai subțire și este separat de canalul spinal printr-un ligament longitudinal posterior subțire și mai puțin dezvoltat, conectat la discurile intervertebrale mai ferm decât la corpurile vertebrale. Acest ligament este conectat la acestea din urmă prin țesut conjunctiv lax, în care este încorporat plexul venos, ceea ce creează condiții suplimentare pentru formarea proeminențelor și prolapsurilor în lumenul canalului spinal.

Una dintre trăsăturile caracteristice ale coloanei vertebrale este prezența a patru așa-numite curburi fiziologice situate în planul sagital:

• lordoză cervicală, formată de toate vertebrele cervicale și toracice superioare; cea mai mare convexitate este la nivelul _C5 și _C6;
• cifoză toracică; concavitatea maximă este la nivelul Th ₆ - Th ₇;
• lordoză lombară, formată de ultima vertebră toracică și toate vertebrele lombare. Cea mai mare curbură este situată la nivelul corpului _L4;
• cifoza sacrococcigiană.

Principalele tipuri de tulburări funcționale la nivelul coloanei vertebrale se dezvoltă fie prin tipul de netezire a curbelor fiziologice, fie prin tipul de creștere a acestora (cifoză). Coloana vertebrală este un singur organ axial, împărțirea sa în diferite secțiuni anatomice este condiționată, prin urmare nu poate exista hiperlordoză, de exemplu, la nivelul coloanei cervicale cu netezirea lordozei în zona lombară și invers.

În prezent, au fost sistematizate principalele tipuri de tulburări funcționale în variantele netezite și hiperlordotice ale modificărilor coloanei vertebrale.

1. Când curburile fiziologice ale coloanei vertebrale sunt netezite, se dezvoltă o tulburare funcțională de tip flexie, caracterizată printr-o poziție forțată a pacientului (în poziție de flexie) și care include:

• mobilitate limitată în segmentele motorii ale coloanei cervicale, inclusiv în zona articulațiilor capului;
• sindromul capitului oblic inferior;
• leziuni ale mușchilor flexori profunzi ai gâtului și ale mușchiului sternocleidomastoidian;
• sindromul scalen anterior;
• sindromul regiunii scapulare (sindromul ridicătorului scapulei);
• sindromul peretelui toracic anterior;
• în unele cazuri - sindromul periartritei scapulohumerale;
• în unele cazuri - sindromul epicondilozei laterale a cotului;
• mobilitate limitată a primei coaste, în unele cazuri - coastele I-IV, articulațiile claviculei;
• sindromul de aplatizare a lordozei lombare;
• sindromul mușchilor paravertebrali.

Limitarea mobilității în segmentele motorii ale coloanei lombare și toracice inferioare: în flexie lombară și extensie toracică inferioară:

• mobilitate limitată în articulația sacroiliacă;
• sindromul adductorului;
• sindromul iliopsoas.

2. Odată cu creșterea curburilor fiziologice ale coloanei vertebrale, se dezvoltă o tulburare funcțională de tip extensie, caracterizată printr-un mers îndreptat și „mândru” al pacientului și o extensie limitată a coloanei lombare și cervicale în timpul manifestării manifestărilor clinice ale bolii. Aceasta include:

• mobilitate limitată în segmentele motorii ale coloanei cervicale medio-cervicale și cervicotoracice;
• cervicalgie a mușchilor extensori ai gâtului;
• în unele cazuri - sindromul de epicondiloză internă a cotului;
• mobilitate limitată în segmentele motorii ale coloanei toracice.
• sindromul de hiperlordoză lombară;
• limitarea extensiei în segmentele motorii ale coloanei lombare: L1-L2 și L2 L3 _, în unele cazuri - _L3 - _L4;
• sindromul ischiogambierilor;
• sindromul abductorului șoldului;
• sindromul piriformis;
• sindromul coccidiniei.

Astfel, atunci când simetria eforturilor active este perturbată chiar și în condiții fiziologice normale, se produce o modificare a configurației coloanei vertebrale. Datorită curburilor fiziologice, coloana vertebrală poate suporta o sarcină axială de 18 ori mai mare decât o coloană de beton de aceeași grosime. Acest lucru este posibil datorită faptului că, în prezența curburilor, forța de încărcare este distribuită uniform pe întreaga coloană vertebrală.

Coloana vertebrală include și secțiunea sa fixă - sacrul și coccisul ușor mobil.

Sacrul și a cincea vertebră lombară sunt baza întregii coloane vertebrale, oferind suport pentru toate secțiunile acesteia și suportând cea mai mare sarcină.

Formarea coloanei vertebrale și dezvoltarea curburilor sale fiziologice și patologice sunt influențate semnificativ de poziția vertebrelor lombare IV și V și de sacrum, adică de relația dintre părțile sacrală și supraiacente ale coloanei vertebrale.

În mod normal, sacrul se află la un unghi de 30° față de axa verticală a corpului. O înclinare pronunțată a pelvisului provoacă lordoză lombară pentru a menține echilibrul.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ]