Anatomo-biomechanische kenmerken van de wervelkolom

De wervelkolom moet vanuit anatomisch (biomechanisch) en functioneel oogpunt worden bekeken.

Anatomisch gezien bestaat de wervelkolom uit 32, soms 33 individuele wervels, met elkaar verbonden door tussenwervelschijven (art. intersomatica), die een synchondrose vertegenwoordigen, en gewrichten (art. intervertebrales). De stabiliteit of stevigheid van de wervelkolom wordt gewaarborgd door een krachtig ligamentsysteem dat de wervellichamen (lig. longitudinale anterius et posterius) en het kapsel van de tussenwervelgewrichten verbindt, ligamenten die de wervelbogen verbinden (lig. flava) en ligamenten die de doornuitsteeksels verbinden (lig. supraspinosum et intraspinosum).

Vanuit biomechanisch oogpunt is de wervelkolom als een kinematische keten bestaande uit individuele schakels. Elke wervel is op drie punten verbonden met de aangrenzende wervel:

Aan de twee tussenwervelgewrichten aan de achterkant en door de lichamen (via de tussenwervelschijf) aan de voorkant.

De verbindingen tussen de gewrichtsuitsteeksels vormen echte gewrichten.

De wervels liggen boven elkaar en vormen twee kolommen: de voorste, opgebouwd uit de wervellichamen, en de achterste, opgebouwd uit de bogen en de tussenwervelgewrichten.

De beweeglijkheid van de wervelkolom, de elasticiteit en veerkracht ervan, en het vermogen om aanzienlijke lasten te dragen, worden in zekere mate bepaald door de tussenwervelschijven, die in nauwe anatomische en functionele verbinding staan met alle structuren van de wervelkolom die samen de wervelkolom vormen.

De tussenwervelschijf speelt een hoofdrol in de biomechanica en is de "ziel van de beweging" van de wervelkolom (Franceschilli, 1947). Als complexe anatomische formatie vervult de schijf de volgende functies:

• fusie van wervels,
• het verzekeren van de mobiliteit van de wervelkolom,
• bescherming van de wervellichamen tegen voortdurend trauma (schokabsorberende rol).

LET OP! Elk pathologisch proces dat de functie van de tussenwervelschijf verzwakt, verstoort de biomechanica van de wervelkolom. Ook de functionele mogelijkheden van de wervelkolom worden verstoord.

Het anatomische complex bestaande uit één tussenwervelschijf, twee aangrenzende wervels met de bijbehorende gewrichten en het ligamentaire apparaat op dit niveau wordt een wervelbewegingssegment (VMS) genoemd.

De tussenwervelschijf bestaat uit twee hyaline platen die strak tegen de eindplaten van de aangrenzende wervellichamen aanliggen, de nucleus pulposus en de vezelige ring (annulus fibrosus).

De nucleus pulposus, een overblijfsel van het dorsale notochord, bevat:

• interstitiële substantie chondrien;
• een klein aantal kraakbeencellen en verweven collageenvezels die een soort kapsel vormen en voor elasticiteit zorgen.

LET OP! In het midden van de nucleus pulposus bevindt zich een holte waarvan de inhoud normaal gesproken 1-1,5 cm3 ^bedraagt.

De vezelring van de tussenwervelschijf bestaat uit dichte bindweefselbundels die in verschillende richtingen met elkaar verweven zijn.

De centrale bundels van de vezelring zijn losjes gepositioneerd en gaan geleidelijk over in de capsule van de kern, terwijl de perifere bundels dicht bij elkaar liggen en ingebed zijn in de marginale rand van het bot. De achterste halve cirkel van de ring is zwakker dan de voorste, vooral in de lumbale en cervicale wervelkolom. De laterale en voorste delen van de tussenwervelschijf steken iets uit voorbij het botweefsel, omdat de schijf iets breder is dan de lichamen van aangrenzende wervels.

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

Ruggenmergbanden

Het voorste longitudinale ligament, het periost, is stevig vergroeid met de wervellichamen en loopt vrij over de tussenwervelschijf.

Het achterste longitudinale ligament, dat deelneemt aan de vorming van de voorwand van het wervelkanaal, daarentegen, loopt vrij over het oppervlak van de wervellichamen en is vergroeid met de tussenwervelschijf. Dit ligament is goed vertegenwoordigd in de cervicale en thoracale wervelkolom; in de lumbale regio is het gereduceerd tot een smalle band, waarlangs vaak openingen te zien zijn. In tegenstelling tot het voorste longitudinale ligament is het zeer zwak ontwikkeld in de lumbale regio, waar discusprolapsen het vaakst voorkomen.

De gele ligamenten (23 ligamenten in totaal) bevinden zich segmentsgewijs, van de C-wervel tot de S-wervel. Deze ligamenten lijken in het wervelkanaal te steken en daardoor de diameter ervan te verkleinen. Omdat ze het meest ontwikkeld zijn in de lumbale regio, kunnen bij pathologische hypertrofie verschijnselen van compressie van de paardenstaart worden waargenomen.

De mechanische rol van deze ligamenten is anders en is vooral belangrijk vanuit het oogpunt van de statica en kinematica van de wervelkolom:

• ze handhaven de cervicale en lumbale lordose en versterken zo de werking van de paravertebrale spieren;
• de bewegingsrichting van de wervellichamen bepalen, waarvan de amplitude wordt aangestuurd door de tussenwervelschijven;
• beschermen het ruggenmerg direct door de ruimte tussen de platen af te sluiten en indirect door hun elastische structuur, waardoor deze banden bij het strekken van de romp volledig uitgerekt blijven (mits ze bij samentrekking het ruggenmerg zouden comprimeren);
• samen met de paravertebrale spieren helpen ze de romp van ventrale flexie naar een verticale positie te brengen;
• hebben een remmende werking op de nucleus pulposus, die door de druk tussen de wervelschijven de neiging heeft om twee aangrenzende wervellichamen uit elkaar te duwen.

De verbinding van de bogen en de uitsteeksels van de aangrenzende wervels wordt niet alleen verzorgd door de gele musculus, maar ook door de interspinale, supraspinale en intertransversale ligamenten.

Naast de tussenwervelschijven en longitudinale ligamenten zijn de wervels verbonden door twee tussenwervelgewrichten, gevormd door gewrichtsuitsteeksels met verschillende kenmerken. Deze uitsteeksels beperken de openingen in de tussenwervels waardoor de zenuwwortels naar buiten komen.

De innervatie van de buitenste delen van de vezelring, het ligamentum longitudinale posterior, het periost, het gewrichtskapsel, de bloedvaten en de membranen van het ruggenmerg wordt verzorgd door de nervus sinuvertebralis (N. sinuvertebralis), bestaande uit sympathische en somatische vezels. De voeding van de tussenwervelschijf bij een volwassene vindt plaats door diffusie door de hyaline platen.

De genoemde anatomische kenmerken, evenals gegevens uit de vergelijkende anatomie, stellen ons in staat de tussenwervelschijf te beschouwen als een halfgewricht (Schmorl, 1932), terwijl de nucleus pulposus, die synoviaalvocht bevat (Vinogradova TP, 1951), wordt vergeleken met de gewrichtsholte; de eindplaten van de wervels, bedekt met hyalien kraakbeen, worden vergeleken met de uiteinden van de gewrichten, en de vezelige ring wordt beschouwd als het kapsel en het ligamentaire apparaat van het gewricht.

De tussenwervelschijf is een typisch hydrostatisch systeem. Omdat vloeistoffen praktisch onsamendrukbaar zijn, wordt elke druk die op de kern inwerkt gelijkmatig in alle richtingen omgezet. De vezelring, met de spanning van de vezels, houdt de kern vast en absorbeert de meeste energie. Dankzij de elastische eigenschappen van de schijf worden de schokken en stoten die aan de wervelkolom, het ruggenmerg en de hersenen worden doorgegeven, aanzienlijk verzacht tijdens rennen, lopen, springen, enz.

De turgor van de romp varieert aanzienlijk: wanneer de belasting afneemt, neemt deze toe en vice versa. Aanzienlijke druk op de romp kan worden gemeten aan de hand van het feit dat na enkele uren horizontaal liggen, de strekking van de tussenwervelschijven de wervelkolom met meer dan 2 cm verlengt. Het is ook bekend dat het lengteverschil tussen mensen overdag 4 cm kan bedragen.

De wervellichamen in de verschillende delen van de wervelkolom hebben hun eigen anatomische en functionele kenmerken.

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

Cervicale wervelkolom

Overeenkomstig de functionele taken van de ondersteuning nemen de afmetingen van de wervellichamen geleidelijk toe van de cervicale naar de lumbale regio's, waarbij hun grootste omvang wordt bereikt in de S-wervel;

• De halswervels hebben, in tegenstelling tot de wervels die eronder liggen, relatief lage, ellipsoïdevormige lichamen;
• De lichamen van de halswervels zijn niet over hun gehele lengte door een schijf van elkaar gescheiden. Deze langwerpige boven-laterale randen van de wervellichamen, de zogenaamde halvemaanvormige of haakvormige uitsteeksels (processus uncinatus), die in verbinding staan met de onder-laterale hoeken van de lichamen van de bovenliggende wervels, vormen het zogenaamde Luschka-gewricht, of uncovertebrale gewricht, volgens de terminologie van Troland. Tussen de processus uncinatus en het facet van de bovenste wervel bevindt zich een uncovertebrale opening van 2-4 mm;
• De uncovertebrale gewrichtsvlakken zijn bedekt met gewrichtskraakbeen en het gewricht is aan de buitenkant omgeven door een kapsel. In dit gebied divergeren de verticale vezels van de annulus fibrosus aan de laterale zijde van de discus en lopen in bundels parallel aan de opening; de discus sluit echter niet direct aan op dit gewricht, omdat deze geleidelijk verdwijnt bij het naderen van de uncovertebrale fissuur;
• een anatomisch kenmerk van de halswervels is de aanwezigheid van openingen aan de basis van de dwarsuitsteeksels, waardoor de a. vertebralis loopt;
• De intervertebrale openingen C5 _, C6 _en C7 _hebben een driehoekige vorm. De as van de opening in de doorsnede loopt in een schuin vlak. Zo worden omstandigheden gecreëerd voor vernauwing van de opening en compressie van de wortel met uncovertebrale groei;
• de doornuitsteeksels van de halswervels (behalve C7 ₎ worden gesplitst en verlaagd;
• de gewrichtsuitsteeksels zijn relatief kort, ze bevinden zich in een schuine positie tussen het frontale en horizontale vlak, wat een aanzienlijk volume aan flexie-extensiebewegingen en enigszins beperkte laterale kantelingen bepaalt;
• draaibewegingen worden hoofdzakelijk uitgevoerd door de bovenste halswervels als gevolg van de cilindrische articulatie van het odontoïde uitsteeksel met het gewrichtsvlak van de C1-wervel;
• het doornuitsteeksel van C7 _puilt maximaal uit en is gemakkelijk te voelen;
• de cervicale wervelkolom wordt gekenmerkt door alle soorten bewegingen (flexie-extensie, buigen naar rechts en links, rotatie) en in de grootste omvang;
• de eerste en tweede cervicale wortels komen achter de atlantooccipitale en atlantoaxiale gewrichten tevoorschijn, en in deze gebieden bevinden zich geen tussenwervelschijven;
• In de cervicale regio bedraagt de dikte van de tussenwervelschijven 1/4 van de hoogte van de overeenkomstige wervel.

De cervicale wervelkolom is minder krachtig en mobieler dan de lumbale wervelkolom en wordt over het algemeen minder belast. De belasting op 1 cm² ^van de tussenwervelschijf is echter niet minder, of zelfs groter, dan op 1 cm² ^van de lumbale wervelkolom (Mathiash). Hierdoor komen degeneratieve letsels van de cervicale wervels even vaak voor als in de lumbale wervelkolom.

R. Galli et al. (1995) toonden aan dat het ligamentaire apparaat slechts voor zeer weinig mobiliteit tussen de wervellichamen zorgt: horizontale verplaatsingen van aangrenzende wervels bedragen nooit meer dan 3-5 mm, en hoekige hellingen - 11°.

Instabiliteit van het PDS kan worden verwacht wanneer de afstand tussen de wervellichamen van aangrenzende wervels meer dan 3-5 mm bedraagt en wanneer de hoek tussen de wervellichamen met meer dan 11° toeneemt.

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

Thoracale wervelkolom

In de thoracale regio, waar de bewegingsvrijheid van de wervelkolom relatief klein is, zijn de wervels hoger en dikker dan de cervicale wervels. Van Th5 _tot Th12 thoracale wervels neemt hun transversale omvang geleidelijk toe, tot ze de omvang van de bovenste lendenwervels naderen; de tussenwervelschijven in de thoracale regio zijn kleiner dan in de lumbale en cervicale regio's; de dikte van de tussenwervelschijven bedraagt 1/3 van de hoogte van de corresponderende wervel; de tussenwervelopeningen in de thoracale regio zijn smaller dan in de cervicale regio; het wervelkanaal is ook smaller dan in de lumbale regio; de aanwezigheid van een groot aantal sympathische vezels in de thoracale wortels veroorzaakt niet alleen een eigenaardige vegetatieve kleuring van thoracale radiculopathieën, maar kan ook de ontwikkeling van viscerale pijn en dyskinesie veroorzaken; relatief massief, aan de uiteinden verdikt; de dwarsuitsteeksels van de borstwervels zijn enigszins naar achteren gekanteld en de doornuitsteeksels zijn scherp naar beneden gericht; het knobbeltje van de rib grenst aan het voorste oppervlak van het verdikte vrije uiteinde van het dwarsuitsteeksel en vormt een echt costotransversaal gewricht; tussen de kop van de rib en het laterale oppervlak van het wervellichaam ter hoogte van de schijf wordt een andere verbinding gevormd.

Deze gewrichten worden versterkt door sterke ligamenten. Wanneer de wervelkolom roteert, volgen de ribben en de laterale oppervlakken van de wervellichamen met dwarsuitsteeksels de wervelkolom en draaien ze als één geheel om de verticale as.

De thoracale wervelkolom heeft twee kenmerkende eigenschappen:

• normale kyfotische kromming in tegenstelling tot lordotische kromming van de cervicale en lumbale wervelkolom;
• verbinding van elke wervel met een paar ribben.

Stabiliteit en mobiliteit van de thoracale wervelkolom

De belangrijkste stabiliserende elementen zijn: a) het ribbenstelsel; b) tussenwervelschijven; c) vezelige ringen; d) ligamenten (anterieure en posterieure longitudinale ligamenten, radiale ligament, costotransversale ligament, intertransversale ligamenten, gele ligament, inter- en supraspinale ligamenten).

De ribben met het ligamentaire apparaat zorgen voor voldoende stabiliteit en beperken tegelijkertijd de beweeglijkheid bij bewegingen (flexie - extensie, laterale buiging en rotatie).

LET OP! Bij bewegingen in de thoracale regio is de rotatie het minst beperkt.

De tussenwervelschijven hebben samen met de vezelring, naast hun dempende functie, ook een stabiliserende functie: in dit deel zijn de schijven kleiner dan in het cervicale en lumbale deel, waardoor de mobiliteit tussen de wervellichamen tot een minimum wordt beperkt.

De toestand van het bandapparaat bepaalt de stabiliteit van de thoracale wervelkolom.

Een aantal auteurs (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor, etc.) hebben de theorie van de driepuntsstabiliteit onderbouwd.

De sleutelrol is weggelegd voor het achterste complex: de integriteit ervan is een essentiële voorwaarde voor stabiliteit, terwijl schade aan de achterste en middelste ondersteunende structuren zich uit in klinische instabiliteit.

Een belangrijk stabiliserend element is het gewrichtskapsel. De anatomie van de gewrichten zorgt er daarnaast voor dat de structuren intact blijven.

De gewrichten liggen in het frontale vlak, waardoor flexie-extensie en laterale buiging worden beperkt. Subluxaties en ontwrichtingen van gewrichten in de thoracale regio komen daarom uiterst zelden voor.

LET OP! Het meest onstabiele gebied is de Th10-L1-zone vanwege de relatief stabiele thoracale en meer mobiele lumbale regio's.

Lumbosacrale wervelkolom

In de lumbale wervelkolom, die het gewicht van het erboven liggende deel ondersteunt:

• de wervellichamen zijn het breedst, de dwars- en gewrichtsuitsteeksels zijn massief;
• Het voorste oppervlak van de lumbale wervellichamen is licht concaaf in sagittale richting; het corpus van de L-wervel is aan de voorkant iets hoger dan aan de achterkant, wat anatomisch de vorming van de lumbale lordose bepaalt. Bij lordose verschuift de lastas naar achteren. Dit vergemakkelijkt rotatiebewegingen rond de verticale as van het lichaam;
• De dwarsuitsteeksels van de lendenwervels bevinden zich normaal gesproken frontaal; de ventrale delen van de dwarsuitsteeksels van de lendenwervels zijn onderontwikkelde restanten van de corresponderende lendenribben, vandaar de naam ribuitsteeksels (processus costarii vertebrae lumbalis). Aan de basis van de ribuitsteeksels bevinden zich kleinere accessoire uitsteeksels (processus accessorius);
• de gewrichtsuitsteeksels van de lendenwervels steken duidelijk uit en hun gewrichtsvlakken bevinden zich in een hoek ten opzichte van het sagittale vlak;
• de doornuitsteeksels zijn verdikt en bijna horizontaal naar achteren gericht; aan de posterolaterale rand van elk superieur gewrichtsuitsteeksel bevindt zich rechts en links een klein kegelvormig uitsteeksel van de borstkas (processus mamillaris);
• De openingen tussen de wervels in de lumbale regio zijn vrij wijd. Bij wervelkolomdeformatie, degeneratieve processen en statische aandoeningen komt het radiculaire pijnsyndroom echter het vaakst in deze regio voor;
• de lumbale tussenwervelschijven hebben, afhankelijk van de zwaarste belasting, de grootste hoogte - 1/3 van de lichaamslengte;
• de meest frequente lokalisatie van schijfuitsteeksels en -prolapsen komt overeen met de meest overbelaste gedeelten: de ruimte tussen L4 _en Ls _en, iets minder frequent, tussen C en S1;
• De nucleus pulposus bevindt zich op de grens van het achterste en middelste derde deel van de tussenwervelschijf. De vezelige ring in dit gebied is aan de voorkant aanzienlijk dikker, waar hij wordt ondersteund door een dicht anterior longitudinaal ligament, dat het sterkst ontwikkeld is in de lumbale regio. Aan de achterkant is de vezelige ring dunner en wordt van het wervelkanaal gescheiden door een dun en minder ontwikkeld posterieur longitudinaal ligament, dat steviger verbonden is met de tussenwervelschijven dan met de wervellichamen. Dit ligament is met het wervelkanaal verbonden door los bindweefsel, waarin de veneuze plexus is ingebed, wat extra voorwaarden schept voor de vorming van uitsteeksels en prolapsen in het lumen van het wervelkanaal.

Eén van de karakteristieke kenmerken van de wervelkolom is de aanwezigheid van vier zogenaamde fysiologische krommingen die zich in het sagittale vlak bevinden:

• cervicale lordose, gevormd door alle cervicale en bovenste thoracale wervels; de grootste convexiteit bevindt zich ter hoogte van _C5 en _C6;
• thoracale kyfose; de maximale concaviteit bevindt zich ter hoogte van Th ₆ - Th ₇;
• Lumbale lordose, gevormd door de laatste thoracale en alle lumbale wervels. De grootste kromming bevindt zich ter hoogte van het lichaam L ₄;
• sacrococcygeale kyfose.

De belangrijkste functionele stoornissen in de wervelkolom ontwikkelen zich ofwel door het type afvlakking van de fysiologische krommingen, ofwel door het type toename ervan (kyfose). De wervelkolom is een enkelvoudig axiaal orgaan, de verdeling ervan in verschillende anatomische secties is voorwaardelijk. Daarom kan er geen sprake zijn van hyperlordose, bijvoorbeeld in de cervicale wervelkolom met afvlakking van de lordose in de lumbale wervelkolom, en vice versa.

Momenteel zijn de belangrijkste typen functionele stoornissen in de gladde en hyperlordotische varianten van veranderingen in de wervelkolom gesystematiseerd.

1. Wanneer de fysiologische krommingen van de wervelkolom worden gladgestreken, ontwikkelt zich een flexietype van functionele stoornissen, gekenmerkt door een geforceerde positie van de patiënt (in een flexiepositie) en omvattende:

• beperkte mobiliteit in de motorische segmenten van de cervicale wervelkolom, met inbegrip van het gebied van de kopgewrichten;
• inferieur oblique capitis-syndroom;
• letsels van de diepe buigspieren van de nek en de sternocleidomastoïde spier;
• anterieur scalenussyndroom;
• syndroom van de schouderbladenregio (levator scapulae syndroom);
• syndroom van de voorste borstkas;
• in sommige gevallen - scapulohumeraal periartritissyndroom;
• in sommige gevallen - laterale elleboog-epicondylosesyndroom;
• beperkte mobiliteit van de 1e rib, in sommige gevallen - de I-IV ribben, sleutelbeengewrichten;
• lumbale lordose afvlakkingssyndroom;
• paravertebrale spiersyndroom.

Beperking van de mobiliteit in de motorische segmenten van de lumbale en onderste thoracale wervelkolom: in de lumbale wervelkolom - flexie en in de onderste thoracale wervelkolom - extensie:

• beperkte mobiliteit in het sacro-iliacale gewricht;
• adductorsyndroom;
• iliopsoas-syndroom.

2. Met een toename van de fysiologische krommingen in de wervelkolom ontwikkelt zich een extensief type functionele stoornis, gekenmerkt door een gestrekte, "trotse" gang van de patiënt en beperkte extensie in de lumbale en cervicale wervelkolom tijdens de manifestatie van de klinische manifestaties van de ziekte. Deze omvat:

• beperkte mobiliteit in de motorische segmenten van de middencervicale en cervicothoracale wervelkolom;
• cervicalgie van de nekstrekspieren;
• in sommige gevallen - intern elleboog-epicondylosesyndroom;
• beperkte mobiliteit in de motorische segmenten van de thoracale wervelkolom.
• lumbale hyperlordosesyndroom;
• beperking van de extensie in de motorische segmenten van de lumbale wervelkolom: L1-L2 en L2 L3 _, in sommige gevallen - _L3 - _L4;
• hamstringsyndroom;
• heupabductorsyndroom;
• piriformis syndroom;
• coccydynie syndroom.

Wanneer de symmetrie van de actieve inspanning wordt verstoord, zelfs onder normale fysiologische omstandigheden, treedt er een verandering op in de configuratie van de wervelkolom. Dankzij de fysiologische krommingen kan de wervelkolom een axiale belasting weerstaan die 18 keer groter is dan een betonnen kolom van dezelfde dikte. Dit is mogelijk doordat de belasting bij krommingen gelijkmatig over de wervelkolom wordt verdeeld.

De wervelkolom bestaat ook uit het vaste gedeelte, het heiligbeen, en het enigszins beweeglijke staartbeen.

Het heiligbeen en de vijfde lendenwervel vormen de basis van de gehele wervelkolom. Ze bieden ondersteuning aan alle daarboven liggende delen en worden het zwaarst belast.

De vorming van de wervelkolom en de ontwikkeling van de fysiologische en pathologische krommingen ervan worden aanzienlijk beïnvloed door de positie van de vierde en vijfde lendenwervel en van het heiligbeen, d.w.z. door de verhouding tussen het heiligbeen en de daarboven liggende delen van de wervelkolom.

Normaal gesproken staat het heiligbeen in een hoek van 30° ten opzichte van de verticale as van het lichaam. Een sterke kanteling van het bekken zorgt voor een lumbale lordose om het evenwicht te bewaren.

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