Dynamica van de menselijke wervelkolom

Het skelet van de wervelkolom dient als stevige ondersteuning voor het lichaam en bestaat uit 33-34 wervels. Een wervel bestaat uit twee delen: het wervellichaam (aan de voorkant) en de wervelboog (aan de achterkant). Het wervellichaam vormt het grootste deel van de wervel. De wervelboog bestaat uit vier segmenten. Twee daarvan zijn de pediculi, die de dragende wanden vormen. De andere twee delen zijn dunne platen, die een soort "dak" vormen. Drie botuitsteeksels ontspringen aan de wervelboog. De rechter en linker dwarsuitsteeksels vertakken zich vanuit elk "pediculier-plaat"-gewricht. Bovendien is er in de middenlijn, wanneer iemand voorover buigt, een doornuitsteeksel naar achteren te zien uitsteken. Afhankelijk van de locatie en functie hebben de wervels van verschillende secties specifieke structurele kenmerken, en de richting en mate van beweging van de wervel worden bepaald door de oriëntatie van de gewrichtsuitsteeksels.

Cervicale wervels. De gewrichtsuitsteeksels zijn plat en ovaal van vorm en bevinden zich in de ruimte onder een hoek van 10-15° ten opzichte van het frontale vlak, 45° ten opzichte van het sagittale vlak en 45° ten opzichte van het horizontale vlak. Elke verplaatsing die door het gewricht erboven ten opzichte van het onderste gewricht wordt veroorzaakt, zal dus onder een hoek ten opzichte van drie vlakken tegelijk plaatsvinden. Het wervellichaam heeft een concaviteit aan de boven- en onderkant en wordt door veel auteurs beschouwd als een factor die bijdraagt aan een toename van het bewegingsbereik.

Thoracale wervels. De gewrichtsuitsteeksels staan schuin ten opzichte van het frontale vlak onder een hoek van 20°, ten opzichte van het sagittale vlak onder een hoek van 60° en ten opzichte van het horizontale en frontale vlak onder een hoek van 20°.

Een dergelijke ruimtelijke rangschikking van gewrichten vergemakkelijkt de verplaatsing van het bovenste gewricht ten opzichte van het onderste gewricht, gelijktijdig ventrocraniaal of dorsocaudaal, in combinatie met de mediale of laterale verplaatsing. De gewrichtsvlakken hebben een overheersende helling in het sagittale vlak.

Lendenwervels. De ruimtelijke indeling van hun gewrichtsvlakken verschilt van die van de thoracale en cervicale wervelkolom. Ze zijn gebogen en staan onder een hoek van 45° ten opzichte van het frontale vlak, onder een hoek van 45° ten opzichte van het horizontale vlak en onder een hoek van 45° ten opzichte van het sagittale vlak. Deze ruimtelijke indeling vergemakkelijkt de verplaatsing van het bovenste gewricht ten opzichte van het onderste gewricht, zowel dorsolateraal als ventromediaal, in combinatie met craniale of caudale verplaatsing.

De belangrijke rol van tussenwervelgewrichten bij de beweging van de wervelkolom blijkt ook uit het bekende werk van Lesgaft (1951), waarin veel aandacht wordt besteed aan het samenvallen van de zwaartepunten van het bolvormige oppervlak van de gewrichten in de segmenten C5-C7. Dit verklaart het overheersende bewegingsvolume in deze gewrichten. Bovendien bevordert de gelijktijdige helling van de gewrichtsvlakken ten opzichte van het frontale, horizontale en verticale vlak een gelijktijdige lineaire beweging in elk van deze drie vlakken, waardoor de mogelijkheid van een beweging in één vlak wordt uitgesloten. Bovendien bevordert de vorm van de gewrichtsvlakken het glijden van het ene gewricht langs het vlak van een ander, waardoor de mogelijkheid van gelijktijdige hoekbeweging wordt beperkt. Deze ideeën komen overeen met de studies van White (1978), waaruit bleek dat na verwijdering van de gewrichtsuitsteeksels met bogen het volume van de hoekbeweging in het wervelsegment in het sagittale vlak met 20-80%, in het frontale vlak met 7-50% en in het horizontale vlak met 22-60% toenam. De radiografische gegevens van Jirout (1973) bevestigen deze resultaten.

De wervelkolom bevat allerlei botverbindingen: doorlopend (syndesmosen, synchondrosen, synostosen) en discontinu (gewrichten tussen de wervelkolom en de schedel). De wervellichamen zijn met elkaar verbonden door tussenwervelschijven, die samen ongeveer 1/2 van de totale lengte van de wervelkolom beslaan. Ze fungeren voornamelijk als hydraulische schokdempers.

Het is bekend dat de mate van mobiliteit in een bepaald deel van de wervelkolom grotendeels afhangt van de verhouding tussen de hoogte van de tussenwervelschijven en het benige deel van de wervelkolom.

Volgens Kapandji (1987) bepaalt deze verhouding de mobiliteit van een bepaald segment van de wervelkolom: hoe hoger de verhouding, hoe groter de mobiliteit. De cervicale wervelkolom heeft de grootste mobiliteit, aangezien de verhouding 2:5 is, oftewel 40%. De lumbale wervelkolom is minder mobiel (verhouding 1:3, oftewel 33%). De thoracale wervelkolom is nog minder mobiel (verhouding 1:5, oftewel 20%).

Elke schijf is zo opgebouwd dat deze een geleiachtige kern met daarbinnen een vezelachtige ring heeft.

De gelatineuze kern bestaat uit een onsamendrukbaar, gelachtig materiaal, omhuld door een elastische "container". De chemische samenstelling bestaat uit eiwitten en polysachariden. De kern wordt gekenmerkt door een sterke hydrofiliteit, oftewel aantrekkingskracht tot water.

Volgens Puschel (1930) bedraagt het vochtgehalte in de nucleus bij de geboorte 88%. Met de leeftijd verliest de nucleus zijn vermogen om water te binden. Op 70-jarige leeftijd is het watergehalte afgenomen tot 66%. De oorzaken en gevolgen van deze uitdroging zijn van groot belang. De afname van het watergehalte in de discus kan worden verklaard door een afname van de concentratie van eiwitten, polysacchariden en ook door een geleidelijke vervanging van het gelachtige materiaal van de nucleus door vezelig kraakbeenweefsel. De resultaten van studies door Adams et al. (1976) toonden aan dat met de leeftijd de moleculaire grootte van proteoglycanen in de nucleus pulposus en de vezelige ring verandert. Het vochtgehalte neemt af. Op 20-jarige leeftijd verdwijnt de bloedtoevoer naar de discus. Op 30-jarige leeftijd wordt de discus uitsluitend gevoed door lymfediffusie door de eindplaten van de wervels. Dit verklaart waarom de flexibiliteit van de wervelkolom met het ouder worden afneemt en dat ouderen de elasticiteit van een beschadigde tussenwervelschijf minder goed kunnen herstellen.

De nucleus pulposus ontvangt de verticale krachten die op het wervellichaam inwerken en verdeelt deze radiaal over het horizontale vlak. Om dit mechanisme beter te begrijpen, kunnen we de nucleus voorstellen als een mobiel scharniergewricht.

De annulus fibrosus bestaat uit ongeveer 20 concentrische lagen vezels, die zo met elkaar verweven zijn dat de ene laag een hoek maakt met de andere. Deze structuur zorgt voor bewegingscontrole. Zo spannen schuine vezels die in de ene richting lopen zich aan onder schuifspanning, terwijl die in de andere richting ontspannen.

Functies van de nucleus pulposus (Alter, 2001)

Actie	Buigen	Verlenging	Laterale flexie
De bovenste wervel wordt opgetild	Voorkant	Rug	Naar de buigende kant
Daarom wordt de schijf rechtgetrokken.	Voorkant	Rug	Naar de buigende kant
Daarom neemt de schijf toe	Rug	Voorkant	Aan de tegenoverliggende zijde van de bocht
De kern is dus gericht	Vooruit	Rug	Aan de tegenoverliggende zijde van de bocht

De vezelige ring verliest zijn elasticiteit en flexibiliteit met de leeftijd. In de jeugd is het fibro-elastische weefsel van de ring overwegend elastisch. Met de leeftijd of na een blessure neemt het percentage vezelige elementen toe en verliest de tussenwervelschijf zijn elasticiteit. Naarmate de elasticiteit afneemt, wordt de tussenwervelschijf gevoeliger voor blessures en beschadigingen.

Elke tussenwervelschijf kan gemiddeld 1 mm korter worden onder een belasting van 250 kg, wat voor de gehele wervelkolom resulteert in een verkorting van ongeveer 24 mm. Bij een belasting van 150 kg is de verkorting van de tussenwervelschijf tussen T6 en T7 0,45 mm, en een belasting van 200 kg veroorzaakt een verkorting van de schijf tussen T11 en T12 met 1,15 mm.

Deze drukveranderingen in de tussenwervelschijven verdwijnen vrij snel. Na een half uur liggen neemt de lichaamslengte van een persoon met een lengte van 170 tot 180 cm met 0,44 cm toe. Het verschil in lichaamslengte tussen dezelfde persoon 's ochtends en 's avonds bedraagt gemiddeld 2 cm. Volgens Leatt, Reilly en Troup (1986) werd een afname van de lengte met 38,4% waargenomen in de eerste 1,5 uur na het ontwaken en met 60,8% in de eerste 2,5 uur na het ontwaken. Het herstel van de lengte met 68% vond plaats in de eerste helft van de nacht.

Bij een analyse van het lengteverschil tussen kinderen in de ochtend en de middag vonden Strickland en Shearin (1972) een gemiddeld verschil van 1,54 cm, met een marge van 0,8–2,8 cm.

Tijdens de slaap is de belasting van de wervelkolom minimaal en zwellen de tussenwervelschijven op, waardoor vocht uit de weefsels wordt opgenomen. Adams, Dolan en Hatton (1987) identificeerden drie belangrijke gevolgen van dagelijkse variaties in de belasting van de lumbale wervelkolom: 1 - "Zwelling" veroorzaakt een verhoogde stijfheid van de wervelkolom tijdens lumbale flexie na het ontwaken; 2 - vroeg in de ochtend worden de ligamenten van de tussenwervelschijven gekenmerkt door een hoger risico op blessures; 3 - de bewegingsvrijheid van de wervelkolom neemt toe tegen het midden van de dag. Het verschil in lichaamslengte wordt niet alleen veroorzaakt door een afname van de dikte van de tussenwervelschijven, maar ook door een verandering in de hoogte van de voetboog en mogelijk ook, in zekere mate, door een verandering in de dikte van het kraakbeen in de gewrichten van de onderste ledematen.

Tussenwervelschijven kunnen van vorm veranderen onder invloed van krachten voordat iemand de puberteit bereikt. Tegen die tijd zijn de dikte en vorm van de tussenwervelschijven definitief bepaald en worden de configuratie van de wervelkolom en het bijbehorende houdingspatroon permanent. Juist omdat de houding primair afhangt van de eigenschappen van de tussenwervelschijven, is deze echter geen volledig stabiele eigenschap en kan deze in zekere mate veranderen onder invloed van externe en interne krachten, met name lichaamsbeweging, vooral op jonge leeftijd.

Ligamentstructuren en ander bindweefsel spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de dynamische eigenschappen van de wervelkolom. Hun taak is het beperken of beïnvloeden van de beweging van het gewricht.

De voorste en achterste longitudinale ligamenten lopen langs de voorste en achterste oppervlakken van de wervellichamen en tussenwervelschijven.

Tussen de wervelbogen bevinden zich zeer sterke ligamenten, bestaande uit elastische vezels, die ze een gele kleur geven. Hierdoor worden de ligamenten zelf interarchaal of geel genoemd. Wanneer de wervelkolom beweegt, vooral bij het buigen, rekken deze ligamenten uit en komen ze onder spanning te staan.

Tussen de doornuitsteeksels van de wervels bevinden zich de ligamenten interspinatus en tussen de ligamenten transversus. Boven de doornuitsteeksels loopt over de gehele lengte van de wervelkolom het ligamentum supraspinatus, dat, naderend tot de schedel, in sagittale richting toeneemt en het ligamentum nuchae wordt genoemd. Bij de mens heeft dit ligament de vorm van een brede plaat, die een soort scheiding vormt tussen de rechter- en linkerspiergroepen van de nekstreek. De gewrichtsuitsteeksels van de wervels zijn met elkaar verbonden door gewrichten, die in het bovenste deel van de wervelkolom plat van vorm zijn en in het onderste deel, met name in de lumbale regio, cilindrisch.

De verbinding tussen het achterhoofdsbeen en de atlas heeft zijn eigen kenmerken. Hier, net als tussen de gewrichtsuitsteeksels van de wervels, bevindt zich een gecombineerd gewricht bestaande uit twee anatomisch gescheiden gewrichten. De vorm van de gewrichtsvlakken van het atlanto-occipitale gewricht is elliptisch of ovaal.

Drie gewrichten tussen de atlas en de epistropheus zijn samengevoegd tot een gecombineerd atlantoaxiaal gewricht met één verticale rotatie-as. Hiervan is het ongepaarde gewricht het cilindrische gewricht tussen de dens van de epistropheus en de voorste atlasboog, en het gepaarde gewricht is het vlakke gewricht tussen het onderste gewrichtsvlak van de atlas en het bovenste gewrichtsvlak van de epistropheus.

Twee gewrichten, het atlanto-occipitale en het atlanto-axiale gewricht, gelegen boven en onder de atlas, vullen elkaar aan en vormen verbindingen die het hoofd mobiliteit verschaffen rond drie onderling loodrechte rotatieassen. Beide gewrichten kunnen worden gecombineerd tot één gewricht. Wanneer het hoofd rond een verticale as draait, beweegt de atlas samen met het achterhoofdsbeen en fungeert als een soort intercalaire meniscus tussen de schedel en de rest van de wervelkolom. Een vrij complex ligamentair apparaat, waaronder de kruis- en pterygoïdbanden, draagt bij aan de versterking van deze gewrichten. De kruisband bestaat op zijn beurt uit het ligamentum transversum en twee benen - boven en onder. Het ligamentum transversum loopt achter de odontoide epistropheus en versterkt de positie van deze tand op zijn plaats, gespannen tussen de rechter en linker laterale massa's van de atlas. De boven- en onderbenen ontspringen aan het ligamentum transversum. De bovenste is vastgehecht aan het achterhoofdsbeen en de onderste aan het corpus van de tweede halswervel. De pterygoïde ligamenten, rechts en links, lopen vanaf de zijkanten van de tand omhoog en naar buiten en hechten zich vast aan het achterhoofdsbeen. Tussen de atlas en het achterhoofdsbeen bevinden zich twee membranen – een voor- en een achterwand – die de opening tussen deze botten afsluiten.

Het heiligbeen is verbonden met het stuitbeen via een synchondrose, waarbij het stuitbeen voornamelijk in anteroposterieure richting kan bewegen. De bewegingsvrijheid van de punt van het stuitbeen in deze richting bedraagt bij vrouwen ongeveer 2 cm. Het ligamentaire apparaat speelt ook een rol bij de versterking van deze synchondrose.

Omdat de wervelkolom van een volwassene twee lordotische (cervicale en lumbale) en twee kyfotische (thoracale en sacrococcygeale) krommingen vormt, snijdt de verticale lijn vanuit het zwaartepunt van het lichaam deze slechts op twee plaatsen, meestal ter hoogte van de wervels C8 en L5. Deze verhoudingen kunnen echter variëren afhankelijk van iemands houding.

Het gewicht van de bovenste lichaamshelft oefent niet alleen druk uit op de wervels, maar werkt ook op sommige ervan in de vorm van een kracht die de krommingen van de wervelkolom vormt. In de thoracale regio loopt de zwaartelijn van het lichaam vóór de wervellichamen, waardoor er een krachteffect ontstaat dat gericht is op het vergroten van de kyfotische kromming van de wervelkolom. Dit wordt verhinderd door het ligamentaire apparaat, met name het achterste longitudinale ligament, de interossale ligamenten, en de tonus van de strekspieren van de romp.

In de lumbale wervelkolom is de verhouding omgekeerd: de zwaartekracht van het lichaam verloopt meestal zo dat de lumbale lordose door de zwaartekracht afneemt. Met de leeftijd nemen zowel de weerstand van het ligamentaire apparaat als de tonus van de strekspieren af, waardoor de wervelkolom onder invloed van de zwaartekracht meestal van vorm verandert en een algemene, naar voren gerichte buiging vormt.

Vastgesteld is dat de voorwaartse verschuiving van het zwaartepunt van de bovenste lichaamshelft plaatsvindt onder invloed van een aantal factoren: de massa van het hoofd en de schoudergordel, de bovenste ledematen, de borstkas, de borstkas en de buikorganen.

Het frontale vlak, waarin het zwaartepunt van het lichaam zich bevindt, wijkt bij volwassenen relatief weinig naar voren af van het atlanto-occipitale gewricht. Bij jonge kinderen is de massa van het hoofd van groot belang, omdat de verhouding ervan tot de massa van het hele lichaam groter is, waardoor het frontale vlak van het zwaartepunt van het hoofd meestal meer naar voren is verplaatst. De massa van de bovenste ledematen van een persoon beïnvloedt in zekere mate de vorming van de kromming van de wervelkolom, afhankelijk van de verplaatsing van de schoudergordel naar voren of naar achteren. Specialisten hebben namelijk een verband opgemerkt tussen een gebogen houding en de mate van voorwaartse verplaatsing van de schoudergordel en de bovenste ledematen. Bij een gestrekte houding is de schoudergordel echter meestal naar achteren verplaatst. De massa van de menselijke borstkas beïnvloedt de voorwaartse verplaatsing van het zwaartepunt van de romp naarmate de anteroposterieure diameter ervan meer ontwikkeld is. Bij een platte borstkas bevindt het zwaartepunt zich relatief dicht bij de wervelkolom. De borstorganen, en met name het hart, dragen niet alleen bij aan de voorwaartse verplaatsing van het zwaartepunt van de romp, maar oefenen ook een directe trekkracht uit op het schedelgedeelte van de thoracale wervelkolom, waardoor de kyfotische kromming toeneemt. Het gewicht van de buikorganen varieert afhankelijk van de leeftijd en de lichaamsbouw van de persoon.

De morfologische kenmerken van de wervelkolom bepalen de druk- en treksterkte. Er zijn aanwijzingen in de vakliteratuur dat de wervelkolom een druk van ongeveer 350 kg kan weerstaan. De drukweerstand voor de cervicale wervelkolom is ongeveer 50 kg, voor de thoracale wervelkolom 75 kg en voor de lumbale wervelkolom 125 kg. Het is bekend dat de trekweerstand ongeveer 113 kg bedraagt voor de cervicale wervelkolom, 210 kg voor de thoracale wervelkolom en 410 kg voor de lumbale wervelkolom. De gewrichten tussen de vijfde lendenwervel en het heiligbeen scheuren bij een trekkracht van 262 kg.

De sterkte van individuele wervels bij compressie van de cervicale wervelkolom is ongeveer als volgt: C3 - 150 kg, C4 - 150 kg, C5 - 190 kg, C6 - 170 kg, C7 - 170 kg.

De volgende indicatoren zijn typisch voor de thoracale regio: T1 - 200 kg, T5 - 200 kg, T3 - 190 kg, T4 - 210 kg, T5 - 210 kg, T6 - 220 kg, T7 - 250 kg, T8 - 250 kg, T9 - 320 kg, T10 - 360 kg, T11 - 400 kg, T12 - 375 kg. De lumbale regio kan ongeveer de volgende belastingen dragen: L1 - 400 kg, L2 - 425 kg, L3 - 350 kg, L4 - 400 kg, L5 - 425 kg.

De volgende soorten bewegingen zijn mogelijk tussen de lichamen van twee aangrenzende wervels. Bewegingen langs de verticale as als gevolg van compressie en rek van de tussenwervelschijven. Deze bewegingen zijn zeer beperkt, omdat compressie alleen mogelijk is binnen de elasticiteit van de tussenwervelschijven en rek wordt belemmerd door longitudinale ligamenten. Voor de wervelkolom als geheel zijn de beperkingen van compressie en rek onbeduidend.

Bewegingen tussen de lichamen van twee aangrenzende wervels kunnen deels plaatsvinden in de vorm van rotatie om een verticale as. Deze beweging wordt voornamelijk geremd door de spanning van de concentrische vezels van de vezelring van de tussenwervelschijf.

Rotaties rond de frontale as zijn ook mogelijk tussen de wervels tijdens flexie en extensie. Tijdens deze bewegingen verandert de vorm van de tussenwervelschijf. Tijdens flexie wordt het voorste deel samengedrukt en het achterste deel uitgerekt; tijdens extensie doet zich het tegenovergestelde voor. In dit geval verandert de gelatineuze kern van positie. Tijdens flexie beweegt deze naar achteren en tijdens extensie naar voren, d.w.z. richting het uitgerekte deel van de vezelring.

Een ander type beweging is rotatie rond de sagittale as, wat resulteert in een laterale kanteling van de romp. In dit geval wordt het ene laterale oppervlak van de tussenwervelschijf samengedrukt, terwijl het andere wordt uitgerekt, en beweegt de gelatineuze kern in de richting van de rek, d.w.z. in de richting van de convexiteit.

De bewegingen die plaatsvinden in de gewrichten tussen twee aangrenzende wervels zijn afhankelijk van de vorm van de gewrichtsvlakken. Deze bevinden zich in verschillende delen van de wervelkolom op verschillende manieren.

De cervicale regio is het meest mobiel. In deze regio hebben de gewrichtsuitsteeksels vlakke, naar achteren gerichte gewrichtsvlakken onder een hoek van ongeveer 45-65°. Dit type articulatie biedt drie vrijheidsgraden: flexie-extensiebewegingen zijn mogelijk in het frontale vlak, laterale bewegingen in het sagittale vlak en rotatiebewegingen in het horizontale vlak.

In de ruimte tussen de C2- en C3-wervels is de bewegingsvrijheid iets kleiner dan tussen de andere wervels. Dit wordt verklaard door het feit dat de tussenwervelschijf tussen deze twee wervels erg dun is en dat het voorste deel van de onderrand van het epistrofeum een uitsteeksel vormt dat de beweging beperkt. De flexie-extensiebeweging in de cervicale wervelkolom is ongeveer 90°. De voorwaartse convexiteit gevormd door de voorste contour van de cervicale wervelkolom verandert in concaafheid tijdens flexie. De zo gevormde concaafheid heeft een straal van 16,5 cm. Als stralen worden getrokken uit de voorste en achterste uiteinden van deze concaafheid, wordt een naar achteren open hoek gelijk aan 44° verkregen. Bij maximale extensie wordt een naar voren en naar boven open hoek gelijk aan 124° gevormd. De koorden van deze twee bogen komen samen onder een hoek van 99°. De grootste bewegingsvrijheid is te zien tussen de wervels C3, C4 en C5, iets minder tussen de wervels C6 en C7 en nog minder tussen de wervels C7 en T1.

Ook de laterale bewegingen tussen de lichamen van de eerste zes halswervels hebben een vrij grote amplitude. Wervel C... is in deze richting aanzienlijk minder mobiel.

De zadelvormige gewrichtsvlakken tussen de lichamen van de halswervels bevorderen torsiebewegingen niet. Volgens diverse auteurs bedraagt de bewegingsamplitude in de cervicale regio gemiddeld de volgende waarden: flexie - 90°, extensie - 90°; laterale kanteling - 30°, rotatie naar één kant - 45°.

Het atlanto-occipitale gewricht en het gewricht tussen de atlas en de epistropheus hebben drie bewegingsvrijheidsgraden. In het eerste gewricht zijn voorwaartse en achterwaartse kantelingen van het hoofd mogelijk. In het tweede gewricht is rotatie van de atlas rond het processus odontoideus mogelijk, waarbij de schedel meedraait met de atlas. Voorwaartse kanteling van het hoofd bij het gewricht tussen de schedel en de atlas is slechts 20° mogelijk, achterwaartse kanteling - 30°. Achterwaartse beweging wordt geremd door de spanning van de voorste en achterste atlanto-occipitale membranen en vindt plaats rond de frontale as, voorbij de uitwendige gehooropening en direct vóór de processus mamillaris van het os temporale. Een voorwaartse kanteling van de schedel van meer dan 20° en 30° naar achteren is alleen mogelijk in combinatie met de cervicale wervelkolom. Voorwaartse kanteling is mogelijk totdat de kin het borstbeen raakt. Deze kanteling wordt alleen bereikt door actieve contractie van de spieren die de cervicale wervelkolom buigen en het hoofd naar het lichaam kantelen. Wanneer het hoofd door de zwaartekracht naar voren wordt getrokken, raakt de kin het borstbeen meestal niet, omdat het hoofd op zijn plaats wordt gehouden door de spanning van de gespannen nekspieren en het ligamentum nuchae. Het gewicht van het naar voren gekantelde hoofd dat op de eerste-klas hefboom werkt, is niet voldoende om de passiviteit van de nekspieren en de elasticiteit van het ligamentum nuchae te overwinnen. Wanneer de sternohyoideus- en geniohyoideusspieren samentrekken, veroorzaken hun kracht, samen met het gewicht van het hoofd, een grotere uitrekking van de nekspieren en het ligamentum nuchae, waardoor het hoofd naar voren kantelt totdat de kin het borstbeen raakt.

Het gewricht tussen de atlas en het osseus kan 30° naar rechts en links roteren. De rotatie in het gewricht tussen de atlas en het osseus wordt beperkt door de spanning van de ligamenten pterygoïdeus, die ontspringen aan de laterale oppervlakken van de condylen van het os occipitale en vasthechten aan de laterale oppervlakken van de processus odontoideus.

Doordat de onderkant van de cervicale wervels in anteroposterieure richting concaaf is, zijn bewegingen tussen de wervels in het sagittale vlak mogelijk. In de cervicale regio is het ligamentaire apparaat het minst krachtig, wat ook bijdraagt aan de mobiliteit ervan. De cervicale regio is aanzienlijk minder blootgesteld (vergeleken met de thoracale en lumbale regio's) aan de werking van compressieve belastingen. Het is het aanhechtingspunt voor een groot aantal spieren die de bewegingen van het hoofd, de wervelkolom en de schoudergordel bepalen. In de nek is de dynamische werking van spiertractie relatief groter in vergelijking met de werking van statische belastingen. De cervicale regio wordt weinig blootgesteld aan vervormende belastingen, omdat de omliggende spieren deze lijken te beschermen tegen overmatige statische effecten. Een van de karakteristieke kenmerken van de cervicale regio is dat de vlakke oppervlakken van de gewrichtsuitsteeksels in verticale positie van het lichaam een hoek van 45° maken. Wanneer het hoofd en de nek naar voren gekanteld zijn, neemt deze hoek toe tot 90°. In deze positie overlappen de gewrichtsvlakken van de nekwervels elkaar horizontaal en worden ze gefixeerd door de werking van de spieren. Wanneer de nek gebogen is, is de werking van de spieren bijzonder belangrijk. Een gebogen nek is echter gebruikelijk tijdens het werk, omdat het gezichtsorgaan de bewegingen van de handen moet aansturen. Veel soorten werk, zoals het lezen van een boek, worden meestal uitgevoerd met gebogen hoofd en nek. Daarom moeten de spieren, met name de achterkant van de nek, werken om het hoofd in evenwicht te houden.

In de thoracale regio hebben de gewrichtsuitsteeksels ook vlakke gewrichtsvlakken, maar ze zijn bijna verticaal georiënteerd en bevinden zich voornamelijk in het frontale vlak. Door deze ligging van de uitsteeksels zijn flexie- en rotatiebewegingen mogelijk en is extensie beperkt. Laterale buiging vindt slechts binnen onbeduidende grenzen plaats.

In de thoracale regio is de beweeglijkheid van de wervelkolom het geringst, hetgeen te wijten is aan de geringe dikte van de tussenwervelschijven.

De mobiliteit in de bovenste thoracale regio (van de eerste tot en met de zevende wervel) is minimaal. Deze neemt toe in caudale richting. Laterale buiging in de thoracale regio is mogelijk tot ongeveer 100° naar rechts en iets minder naar links. Rotatiebewegingen worden beperkt door de positie van de gewrichtsuitsteeksels. De bewegingsuitslag is aanzienlijk: rond de frontale as is deze 90°, extensie - 45°, rotatie - 80°.

In de lumbale regio hebben de gewrichtsuitsteeksels gewrichtsvlakken die bijna in het sagittale vlak liggen, met hun bovenste binnenste gewrichtsvlak concaaf en hun onderste buitenste convex. Deze ligging van de gewrichtsuitsteeksels sluit de mogelijkheid van onderlinge rotatie uit, en bewegingen vinden alleen in het sagittale en frontale vlak plaats. In dit geval is extensie binnen ruimere grenzen mogelijk dan flexie.

In de lumbale regio is de mate van mobiliteit tussen de verschillende wervels niet gelijk. In alle richtingen is de mobiliteit het grootst tussen de wervels L3 en L4, en tussen L4 en L5. De minste mobiliteit wordt waargenomen tussen L2 en L3.

De mobiliteit van de lumbale wervelkolom wordt gekenmerkt door de volgende parameters: flexie - 23°, extensie - 90°, laterale kanteling naar beide zijden - 35°, rotatie - 50°. De tussenwervelruimte tussen L3 en L4 wordt gekenmerkt door de grootste mobiliteit, wat vergelijkbaar is met de centrale positie van L3. Deze wervel komt inderdaad overeen met het midden van de buikstreek bij mannen (bij vrouwen ligt L3 iets meer caudaal). Er zijn gevallen bekend waarin het heiligbeen bij mensen bijna horizontaal lag en de lumbosacrale hoek afnam tot 100-105°. Factoren die de beweging van de lumbale wervelkolom beperken, worden weergegeven in tabel 3.4.

In het frontale vlak is flexie van de wervelkolom voornamelijk mogelijk in de cervicale en bovenste thoracale regio; extensie vindt voornamelijk plaats in de cervicale en lumbale regio; in de thoracale regio zijn deze bewegingen onbeduidend. In het sagittale vlak wordt de grootste mobiliteit waargenomen in de cervicale regio; in de thoracale regio is deze onbeduidend en neemt weer toe in de lumbale regio. Rotatie is binnen ruime grenzen mogelijk in de cervicale regio; in caudale richting neemt de amplitude af en is deze zeer onbeduidend in de lumbale regio.

Bij het bestuderen van de mobiliteit van de wervelkolom als geheel heeft het geen rekenkundige zin om de cijfers op te tellen die de amplitude van bewegingen in verschillende secties kenmerken, aangezien tijdens bewegingen van het gehele vrije deel van de wervelkolom (zowel bij anatomische preparaten als bij levende proefpersonen) compenserende bewegingen optreden als gevolg van de kromming van de wervelkolom. Met name dorsale flexie in de ene sectie kan ventrale extensie in een andere veroorzaken. Daarom is het raadzaam om de studie van de mobiliteit van verschillende secties aan te vullen met gegevens over de mobiliteit van de wervelkolom als geheel. Bij het bestuderen van een geïsoleerde wervelkolom in dit opzicht verkregen een aantal auteurs de volgende gegevens: flexie - 225°, extensie - 203°, zijwaartse kanteling - 165°, rotatie - 125°.

In de thoracale regio is laterale flexie van de wervelkolom alleen mogelijk wanneer de gewrichtsuitsteeksels zich precies in het frontale vlak bevinden. Ze zijn echter licht naar voren gekanteld. Hierdoor nemen alleen die tussenwervelgewrichten waarvan de facetten zich ongeveer in het frontale vlak bevinden, deel aan de laterale kanteling.

Rotatiebewegingen van de wervelkolom om de verticale as zijn het meest mogelijk in de nek. Hoofd en nek kunnen ten opzichte van de romp ongeveer 60-70° in beide richtingen worden gedraaid (d.w.z. ongeveer 140° in totaal). Rotatie is onmogelijk in de thoracale wervelkolom. In de lumbale wervelkolom is deze vrijwel nul. De grootste rotatie is mogelijk tussen de thoracale en lumbale wervelkolom in het gebied van het 17e en 18e biokinematische paar.

De totale rotatiemobiliteit van de gehele wervelkolom bedraagt dus 212° (132° voor hoofd en nek en 80° voor het 17e en 18e biokinematische paar).

Interessant is de bepaling van de mogelijke mate van rotatie van het lichaam om zijn verticale as. Bij het staan op één been is een rotatie in het semi-geflexeerde heupgewricht van 140° mogelijk; bij steun op beide benen neemt de amplitude van deze beweging af tot 30°. In totaal neemt het rotatievermogen van ons lichaam hierdoor toe tot ongeveer 250° bij het staan op twee benen en tot 365° bij het staan op één been. Rotatiebewegingen van top tot teen veroorzaken een afname van de lichaamslengte met 1-2 cm. Bij sommige mensen is deze afname echter aanzienlijk groter.

De torsiebeweging van de wervelkolom vindt plaats op vier niveaus, kenmerkend voor verschillende soorten scoliotische krommingen. Elk van deze niveaus van verdraaiing is afhankelijk van de functie van een bepaalde spiergroep. Het onderste rotatieniveau komt overeen met de onderste opening (niveau van de 12e valse ribben) van de thorax. De rotatiebeweging op dit niveau wordt veroorzaakt door de werking van de interne schuine spier aan de ene kant en de externe schuine spier aan de andere kant, die als synergisten werken. Deze beweging kan opwaarts worden voortgezet door de contractie van de interne tussenribspieren aan de ene kant en de externe tussenribspieren aan de andere kant. Het tweede niveau van rotatiebewegingen bevindt zich in de schoudergordel. Indien deze gefixeerd is, wordt de rotatie van de thorax en wervelkolom veroorzaakt door de contractie van de voorste serratus en borstspieren. De rotatie wordt ook verzorgd door enkele spieren in de rug: de achterste serratus (boven en onder), de iliocostalis en de semispinalis. De musculus sternocleidomastoideus houdt, wanneer deze tweezijdig aanspant, het hoofd verticaal, gooit het naar achteren en buigt tevens de cervicale wervelkolom. Bij eenzijdige aanspanning kantelt de musculus splenius capitis het hoofd opzij en draait het naar de andere kant. De musculus splenius cervicis strekt de cervicale wervelkolom en draait het hoofd naar dezelfde kant. De musculus splenius cervicis strekt de cervicale wervelkolom en draait de nek naar de samentrekkingszijde.

Zijwaartse buigingen worden vaak gecombineerd met rotatie, omdat de locatie van de tussenwervelgewrichten dit bevordert. De beweging wordt uitgevoerd rond een as die niet exact in sagittale richting ligt, maar naar voren en naar beneden is gekanteld, waardoor de zijwaartse buiging gepaard gaat met rotatie van de romp naar achteren aan de zijde waar de convexiteit van de wervelkolom tijdens de buiging wordt gevormd. De combinatie van zijwaartse buigingen met rotatie is een zeer significant kenmerk dat enkele eigenschappen van scoliotische krommingen verklaart. In het gebied van het 17e en 18e biokinematische paar worden zijwaartse buigingen van de wervelkolom gecombineerd met rotatie naar de convexe of concave zijde. In dit geval wordt meestal de volgende triade van bewegingen uitgevoerd: zijwaartse buiging, voorwaartse buiging en rotatie naar de convexiteit. Deze drie bewegingen worden meestal uitgevoerd met scoliotische krommingen.

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

Functionele spiergroepen die zorgen voor beweging van de wervelkolom

Cervicale wervelkolom: bewegingen rond de frontale as

Buigen

1. Sternocleidomastoïde spier
2. Voorste scalenusspier
3. Achterste scalenusspier
4. Longus colli-spier
5. Longus capitis-spier
6. Rectus capitis anterieure spier
7. Onderhuidse spier van de nek
8. Omohyoid-spier
9. sternohyoid spier
10. Sternothyroid spier
11. Thyrohyoid spier
12. Digastrische
13. Stylohyoid-spier
14. Mylohyoid-spier
15. Geniohyoid-spier

Bewegingen rond de sagittale as

1. Longus colli-spier
2. Voorste scalenusspier
3. Middelste scalene spier
4. Achterste scalenusspier
5. Trapeziusspier
6. Sternocleidomastoïde spier
7. De erector spinae-spier
8. Strapon cervicalis-spier
9. Longus capitis-spier

Bewegingen rond de verticale as - draaien

1. Voorste scalenusspier
2. Middelste scalene spier
3. Achterste scalenusspier
4. Sternocleidomastoïde spier
5. Bovenste trapeziusspier
6. Strapon cervicalis-spier
7. Levator scapulae-spier

Circulaire bewegingen in de cervicale wervelkolom (circumductie):

Met afwisselende deelname van alle spiergroepen die flexie, kanteling en extensie van de wervelkolom in de cervicale regio produceren.

Lumbale wervelkolom: bewegingen rond de frontale as

Buigen

1. Iliopsoas-spier
2. Quadratus lumborum-spier
3. Rechte buikspier
4. Externe schuine buikspier

Extensie (thoracaal en lumbaal)

1. De erector spinae-spier
2. Transversale wervelkolomspier
3. Interspinale spieren
4. Intertransversale spieren
5. Spieren die de ribben optillen
6. Trapeziusspier
7. Latissimus dorsi
8. Rhomboïde grote spier
9. Rhomboideus kleine spier
10. Serratus posterior superior spier
11. Serratus posterior inferior spier

Laterale flexiebewegingen rond de sagittale as (thoracale en lumbale wervelkolom)

1. Intertransversale spieren
2. Spieren die de ribben optillen
3. Externe schuine buikspier
4. Interne schuine buikspier
5. Dwarse buikspier
6. Rechte buikspier
7. Quadratus lumborum-spier
8. Trapeziusspier
9. Latissimus dorsi
10. Rhomboïde grote spier
11. Serratus posterior superior spier
12. Serratus posterior inferior spier
13. De erector spinae-spier
14. Transversale spinalis-spier

Bewegingen rond de verticale as - draaien

1. Iliopsoas-spier
2. Spieren die de ribben optillen
3. Quadratus lumborum-spier
4. Externe schuine buikspier
5. Interne schuine buikspier
6. Externe intercostale spier
7. Interne intercostale spier
8. Trapeziusspier
9. Rhomboïde grote spier
10. Latissimus dorsi
11. Serratus posterior superior spier
12. Serratus posterior inferior spier
13. De erector spinae-spier
14. Transversale wervelkolomspier

Cirkelvormige draaibewegingen met gemengde assen (circumductie): met afwisselende samentrekking van alle spieren van de romp, waardoor extensie, schaambeenflexie en flexie van de wervelkolom ontstaat.