Anatomo-biomehanske značilnosti hrbtenice

Hrbtenico je treba obravnavati z anatomskega (biomehaničnega) in funkcionalnega vidika.

Anatomsko hrbtenico sestavlja 32, včasih 33 posameznih vretenc, ki so med seboj povezane z medvretenčnimi ploščicami (art. intersomatica), ki predstavljajo sinhondrozo, in sklepi (art. intervertebrales). Stabilnost oziroma čvrstost hrbtenice zagotavlja močan ligamentni aparat, ki povezuje telesa vretenc (lig. longitudinale anterius et posterius), in kapsulo medvretenčnih sklepov, vezi, ki povezujejo vretenčne loke (lig. flava), in vezi, ki povezujejo trnaste odrastke (lig. supraspinosum et intraspinosum).

Z biomehaničnega vidika je hrbtenica kot kinematična veriga, sestavljena iz posameznih členov. Vsako vretence se s sosednjim sklepa na treh točkah:

Na obeh medvretenčnih sklepih zadaj in po telesih (skozi medvretenčno ploščico) spredaj.

Povezave med sklepnimi odrastki tvorijo prave sklepe.

Vretenca, ki se nahajajo eno nad drugim, tvorijo dva stebra - sprednjega, zgrajenega iz teles vretenc, in zadnjega, ki ga tvorijo loki in medvretenčni sklepi.

Gibljivost hrbtenice, njena elastičnost in odpornost, sposobnost prenašanja znatnih obremenitev do neke mere zagotavljajo medvretenčne ploščice, ki so v tesni anatomski in funkcionalni povezavi z vsemi strukturami hrbtenice, ki tvorijo hrbtenico.

Medvretenčna ploščica igra vodilno vlogo v biomehaniki, saj je »duša gibanja« hrbtenice (Franceschilli, 1947). Kot kompleksna anatomska tvorba opravlja ploščica naslednje funkcije:

• fuzija vretenc,
• zagotavljanje gibljivosti hrbtenice,
• zaščita vretenc pred stalnimi travmami (vloga blaženja udarcev).

POZOR! Vsak patološki proces, ki oslabi delovanje medvretenčne ploščice, moti biomehaniko hrbtenice. Motene so tudi funkcionalne sposobnosti hrbtenice.

Anatomski kompleks, ki ga sestavlja ena medvretenčna ploščica, dve sosednji vretenci z ustreznimi sklepi in ligamentnim aparatom na tej ravni, se imenuje vretenčni gibalni segment (VMS).

Medvretenčna ploščica je sestavljena iz dveh hialinih plošč, ki se tesno prilegata končnim ploščam teles sosednjih vretenc, pulpnega jedra (nucleus pulposus) in vlaknatega obroča (annulus fibrosus).

Jedro pulposus, ki je ostanek dorzalne notochorde, vsebuje:

• intersticijska snov hondrin;
• majhno število hrustančnih celic in prepletenih kolagenskih vlaken, ki tvorijo nekakšno kapsulo in ji dajejo elastičnost.

POZOR! Na sredini pulpnega jedra je votlina, katere prostornina je običajno 1-1,5 ^cm3.

Vlaknasti obroč medvretenčne ploščice je sestavljen iz gostih snopov vezivnega tkiva, prepletenih v različnih smereh.

Osrednji snopi vlaknatega obroča so ohlapno razporejeni in postopoma prehajajo v kapsulo jedra, medtem ko so periferni snopi tesno drug ob drugem in so vdelani v kostni rob. Zadnji polkrog obroča je šibkejši od sprednjega, zlasti v ledvenem in vratnem delu hrbtenice. Bočni in sprednji del medvretenčne ploščice nekoliko štrlita izven kostnega tkiva, saj je ploščica nekoliko širša od teles sosednjih vretenc.

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

Spinalne vezi

Sprednja vzdolžna vez, ki je periosteum, je trdno spojena s telesi vretenc in prosto prehaja čez disk.

Zadnja vzdolžna vez, ki sodeluje pri tvorbi sprednje stene hrbteničnega kanala, pa je nasprotno prosto vržena čez površino vretenc in je zraščena z diskom. Ta vez je dobro zastopana v vratni in prsni hrbtenici; v ledvenem predelu se zreducira na ozek pas, vzdolž katerega pogosto opazimo vrzeli. Za razliko od sprednje vzdolžne vezi je v ledvenem predelu, kjer najpogosteje opazimo prolapse diska, zelo slabo razvita.

Rumeni ligamenti (skupaj 23 ligamentov) so razporejeni segmentno, začenši od vretenca C do vretenca S. Zdi se, da ti ligamenti štrlijo v hrbtenični kanal in s tem zmanjšujejo njegov premer. Ker so najbolj razviti v ledvenem predelu, lahko v primerih njihove patološke hipertrofije opazimo pojave stiskanja konjskega repa.

Mehanska vloga teh vezi je različna in je še posebej pomembna z vidika statike in kinematike hrbtenice:

• vzdržujejo cervikalno in ledveno lordozo, s čimer krepijo delovanje paravertebralnih mišic;
• določiti smer gibanja vretenc, katerih amplitudo nadzorujejo medvretenčne ploščice;
• ščitijo hrbtenjačo neposredno z zapiranjem prostora med ploščama in posredno prek svoje elastične strukture, zaradi katere te vezi med iztegom trupa ostanejo popolnoma raztegnjene (pod pogojem, da bi njihove gube, če bi se skrčile, stisnile hrbtenjačo);
• skupaj s paravertebralnimi mišicami pomagajo pri dvigu trupa iz ventralne fleksije v navpičen položaj;
• imajo zaviralni učinek na nucleus pulposus, ki s pritiskom med diski premika dve sosednji vretenci narazen.

Povezavo lokov in procesov sosednjih vretenc ne izvajajo le rumeni, temveč tudi interspinozni, supraspinozni in intertransverzalni ligamenti.

Poleg medvretenčnih ploščic in vzdolžnih vezi so vretenca povezana z dvema medvretenčnima sklepoma, ki ju tvorita sklepni odrastki z značilnostmi v različnih odsekih. Ti odrastki omejujejo medvretenčne odprtine, skozi katere izstopajo živčne korenine.

Inervacijo zunanjih delov vlaknatega obroča, zadnje vzdolžne vezi, periosteuma, sklepne kapsule, žil in membran hrbtenjače izvaja sinuvertebralni živec (n. sinuvertebralis), ki ga sestavljajo simpatična in somatska vlakna. Prehrana diska pri odraslem poteka z difuzijo skozi hialinske plošče.

Naštete anatomske značilnosti, pa tudi podatki iz primerjalne anatomije, so nam omogočili, da medvretenčno ploščico obravnavamo kot pol-sklep (Schmorl, 1932), medtem ko pulpno jedro, ki vsebuje sinovialno tekočino (Vinogradova TP, 1951), primerjamo s sklepno votlino; končne plošče vretenc, prekrite s hialinskim hrustancem, primerjamo s sklepnimi konci, vlaknasti obroč pa velja za sklepno kapsulo in ligamentni aparat.

Medvretenčna ploščica je tipičen hidrostatični sistem. Ker so tekočine praktično nestisljive, se vsak pritisk, ki deluje na jedro, enakomerno preoblikuje v vse smeri. Vlaknasti obroč z napetostjo svojih vlaken drži jedro in absorbira večino energije. Zaradi elastičnih lastnosti ploščice se udarci in pretresi, ki se prenašajo na hrbtenico, hrbtenjačo in možgane, med tekom, hojo, skakanjem itd., znatno ublažijo.

Turgor jedra se bistveno spreminja: ko se obremenitev zmanjša, se poveča in obratno. Pomemben pritisk jedra lahko presodimo po dejstvu, da po večurnem bivanju v vodoravnem položaju ravnanje diskov podaljša hrbtenico za več kot 2 cm. Znano je tudi, da lahko razlika v človeški višini čez dan doseže 4 cm.

Vretenčna telesa v različnih delih hrbtenice imajo svoje značilne anatomske in funkcionalne značilnosti.

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

Vratna hrbtenica

V skladu s funkcionalnimi nalogami opore se velikosti vretenc postopoma povečujejo od vratne do ledvene regije in dosežejo največjo velikost v S vretencu;

• Vratna vretenca imajo za razliko od tistih, ki se nahajajo spodaj, relativno nizka telesa elipsoidne oblike;
• Telesa vratnih vretenc niso ločena med seboj z diskom po celotni dolžini. Ti podolgovati zgornji stranski robovi teles vretenc, imenovani pollunarni ali kljukasti odrastki (processus uncinatus), ki se povezujejo s spodnjimi stranskimi koti teles zgornjih vretenc, tvorijo tako imenovani Luschkov sklep ali unkovertebralni sklep po Trolandovi terminologiji. Med processus uncinatus in faseto zgornjega vretenca je unkovertebralna reža velikosti 2-4 mm;
• Unkovertebralne sklepne površine so prekrite s sklepnim hrustancem, sklep pa je na zunanji strani obdan s kapsulo. Na tem območju se navpična vlakna vlaknatega obroča na stranski površini diska razhajajo in potekajo v snopih vzporedno z odprtino; vendar se disk ne dotika neposredno tega sklepa, saj se s približevanjem unkovertebralni špranji postopoma izginja;
• Anatomska značilnost vratnih vretenc je prisotnost odprtin na dnu prečnih odrastkov, skozi katere prehaja a. vertebralis;
• Medvretenčne odprtine C5 _, C6 _in C7 _imajo trikotno obliko. Os odprtine v prerezu poteka v poševni ravnini. Tako se ustvarijo pogoji za zoženje odprtine in stiskanje korenine z nekovertebralnimi izrastki;
• spinozni odrastki vratnih vretenc (razen C7 ₎ so razcepljeni in spuščeni;
• sklepni procesi so relativno kratki, nahajajo se v nagnjenem položaju med čelno in vodoravno ravnino, kar določa znaten obseg gibov upogiba in iztegovanja ter nekoliko omejene stranske nagibe;
• rotacijske gibe izvajajo predvsem zgornji vratni vretenci zaradi valjaste artikulacije odontoidnega odrastka s sklepno površino vretenca C1;
• spinozni odrastek C ₇ maksimalno štrli in ga je mogoče zlahka otipati;
• za vratno hrbtenico so značilne vse vrste gibov (fleksija-ekstenzija, upogibanje v desno in levo, rotacija) in v največjem volumnu;
• prva in druga vratna korenina izhajata za atlantookcipitalnim in atlantoaksialnim sklepom, na teh območjih pa ni medvretenčnih ploščic;
• V vratni regiji je debelina medvretenčnih ploščic 1/4 višine ustreznega vretenca.

Vratna hrbtenica je manj močna in bolj gibljiva kot ledvena hrbtenica in je na splošno manj obremenjena. Vendar pa obremenitev 1 cm2 ^vratne ploščice ni nič manjša in celo večja kot obremenitev 1 cm2 ^ledvene hrbtenice (Mathiash). Posledično so degenerativne lezije vratnih vretenc enako pogoste kot v ledveni hrbtenici.

R. Galli in sodelavci (1995) so pokazali, da ligamentni aparat zagotavlja zelo malo gibljivosti med vretenci: horizontalni premiki sosednjih vretenc nikoli ne presegajo 3-5 mm, kotni nagibi pa 11°.

Nestabilnost PDS-a je pričakovati, kadar je razdalja med telesi sosednjih vretenc večja od 3-5 mm in kadar se kot med telesi vretenc poveča za več kot 11°.

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

Torakalna hrbtenica

V prsnem predelu, kjer je obseg gibanja hrbtenice relativno majhen, so vretenca višja in debelejša od vratnih. Od Th5 _do Th12 prsnih vretenc se njihova prečna velikost postopoma povečuje in se približuje velikosti zgornjih ledvenih vretenc; medvretenčne ploščice v prsnem predelu so manjše kot v ledvenem in vratnem predelu; debelina medvretenčnih ploščic je 1/3 višine ustreznega vretenca; medvretenčne odprtine v prsnem predelu so ožje kot v vratnem predelu; tudi hrbtenični kanal je ožji kot v ledvenem predelu; prisotnost velikega števila simpatičnih vlaken v prsnih koreninah ne povzroča le svojevrstne vegetativne obarvanosti prsnih radikulopatij, temveč lahko povzroči tudi razvoj visceralne bolečine in diskinezije; relativno masivni, na koncih odebeljeni prečni odrastki prsnih vretenc so nagnjeni nekoliko nazaj, trnasti odrastki pa so ostro nagnjeni navzdol; Tuberkul rebra meji na sprednjo površino odebeljenega prostega konca prečnega odrastka in tvori pravi kostotransverzalni sklep; drug sklep se tvori med glavo rebra in stransko površino telesa vretenca na ravni diska.

Te sklepe krepijo močne vezi. Ko se hrbtenica vrti, rebra in stranske površine vretenc s prečnimi odrastki sledijo hrbtenici in se kot ena enota vrtijo okoli navpične osi.

Torakalna hrbtenica ima dve značilni značilnosti:

• normalna kifotična krivulja v nasprotju z lordotično krivuljo vratne in ledvene hrbtenice;
• sklepanje vsakega vretenca s parom reber.

Stabilnost in gibljivost prsne hrbtenice

Glavni stabilizacijski elementi so: a) rebrni okvir; b) medvretenčne ploščice; c) vlaknasti obroči; d) vezi (sprednja in zadnja vzdolžna vez, radialna vez, kostotransverzalna vez, intertransverzalne vezi, rumena vez, inter- in supraspinozne vezi).

Rebra z ligamentnim aparatom zagotavljajo zadostno stabilnost in hkrati omejujejo gibljivost med gibi (fleksija - ekstenzija, bočno upogibanje in rotacija).

POZOR! Pri gibanju v prsnem predelu je rotacija najmanj omejena.

Medvretenčne ploščice skupaj z vlaknastim obročem poleg blaženja opravljajo tudi stabilizacijsko funkcijo: v tem delu so ploščice manjše kot v vratnem in ledvenem delu, kar zmanjšuje gibljivost med vretenci.

Stanje ligamentnega aparata določa stabilnost prsne hrbtenice.

Številni avtorji (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor itd.) so utemeljili teorijo tritočkovne stabilnosti.

Ključna vloga je dana posteriornemu kompleksu: njegova celovitost je bistveni pogoj za stabilnost, poškodba posteriornih in srednjih podpornih struktur pa se kaže s klinično nestabilnostjo.

Pomemben stabilizacijski element je sklepna kapsula, anatomija sklepov pa zagotavlja tudi celovitost struktur.

Sklepi so usmerjeni v frontalni ravnini, kar omejuje fleksijo-ekstenzijo in lateralno upogibanje; zato so subluksacije in dislokacije sklepov v prsnem predelu izjemno redke.

POZOR! Najbolj nestabilno območje je območje Th10-L1 zaradi relativno stabilnega prsnega koša in bolj gibljivega ledvenega predela.

Lumbosakralna hrbtenica

V ledvenem delu hrbtenice, ki podpira težo zgornjega dela:

• telesa vretenc so najširša, prečni in sklepni procesi so masivni;
• Sprednja površina teles ledvenih vretenc je v sagitalni smeri rahlo konkavna; telo L vretenca je spredaj nekoliko višje kot zadaj, kar anatomsko določa nastanek ledvene lordoze. Pri lordozi se os obremenitve premakne nazaj. To olajša rotacijske gibe okoli navpične osi telesa;
• Prečni odrastki ledvenih vretenc so običajno nameščeni frontalno; ventralni deli prečnih odrastkov ledvenih vretenc so nerazviti ostanki ustreznih ledvenih reber, zato se imenujejo rebrni odrastki (processus costarii vertebrae lumbalis). Na dnu rebrnih odrastkov so manjši pomožni odrastki (processus accessorius);
• sklepni odrastki ledvenih vretenc opazno štrlijo, njihove sklepne površine pa so nameščene pod kotom glede na sagitalno ravnino;
• spinasti odrastki so odebeljeni in usmerjeni nazaj skoraj vodoravno; na posterolateralnem robu vsakega zgornjega sklepnega odrastka na desni in levi je majhen stožčasti mamilarni odrastek (processus mamillaris);
• Medvretenčne odprtine v ledvenem predelu so precej široke. Vendar pa se v pogojih deformacije hrbtenice, degenerativnih procesov in statičnih motenj v tem predelu najpogosteje pojavi sindrom radikularne bolečine;
• ledvene ploščice imajo glede na največjo obremenitev največjo višino - 1/3 telesne višine;
• Najpogostejša lokalizacija protruzij in prolapsov diskov ustreza najbolj preobremenjenim odsekom: prostoru med L4 _in Ls _ter nekoliko redkeje med C in S1;
• Pulzno jedro (nucleus pulposus) se nahaja na meji med zadnjo in srednjo tretjino diska. Vlaknati obroč na tem področju je spredaj bistveno debelejši, kjer ga podpira gosta sprednja vzdolžna vez, ki je najmočneje razvita v ledvenem predelu. Zadaj je vlaknati obroč tanjši in ga od hrbteničnega kanala loči tanka in manj razvita zadnja vzdolžna vez, ki je z medvretenčnimi ploščicami povezana trdneje kot z vretenčnimi telesi. Ta vez je s slednjimi povezana z rahlim vezivnim tkivom, v katerem je vgrajen venski pletež, kar ustvarja dodatne pogoje za nastanek izboklin in prolapsov v lumen hrbteničnega kanala.

Ena od značilnih značilnosti hrbtenice je prisotnost štirih tako imenovanih fizioloških ukrivljenosti, ki se nahajajo v sagitalni ravnini:

• cervikalna lordoza, ki jo tvorijo vsa vratna in zgornja prsna vretenca; največja konveksnost je na ravni _C5 in _C6;
• prsna kifoza; največja vbočenost je na ravni Th ₆ - Th ₇;
• ledvena lordoza, ki jo tvorijo zadnji prsni in vsi ledveni vretenci. Največja ukrivljenost se nahaja na ravni telesa L ₄;
• sakrokokcigealna kifoza.

Glavne vrste funkcionalnih motenj v hrbtenici se razvijejo bodisi po vrsti glajenja fizioloških krivulj bodisi po vrsti njihovega povečanja (kifoza). Hrbtenica je en sam aksialni organ, njena delitev na različne anatomske dele je pogojna, zato ne more biti hiperlordoze, na primer v vratni hrbtenici z glajenjem lordoze v ledvenem delu in obratno.

Trenutno so sistematizirane glavne vrste funkcionalnih motenj pri zglajenih in hiperlordotičnih variantah sprememb v hrbtenici.

1. Ko se fiziološke krivulje hrbtenice zgladijo, se razvijejo funkcionalne motnje fleksijskega tipa, za katere je značilen prisilni položaj pacienta (v fleksijskem položaju) in vključujejo:

• omejena gibljivost v motoričnih segmentih vratne hrbtenice, vključno z območjem glavičnih sklepov;
• sindrom spodnjega poševnega kapitisa;
• lezije globokih mišic upogibalke vratu in sternokleidomastoidne mišice;
• sindrom sprednje skalene;
• sindrom skapularne regije (sindrom levatorja lopatice);
• sindrom sprednje stene prsnega koša;
• v nekaterih primerih - sindrom skapulohumeralnega periartritisa;
• v nekaterih primerih - sindrom lateralne epikondiloze komolca;
• omejena gibljivost 1. rebra, v nekaterih primerih - I-IV reber, ključničnih sklepov;
• sindrom sploščenosti ledvene lordoze;
• sindrom paravertebralnih mišic.

Omejitev gibljivosti v motoričnih segmentih ledvene in spodnje prsne hrbtenice: v ledvenem delu - fleksija in spodnjem prsnem delu - ekstenzija:

• omejena gibljivost v sakroiliakalnem sklepu;
• adduktorski sindrom;
• iliopsoas sindrom.

2. Z naraščanjem fizioloških krivulj v hrbtenici se razvije ekstenzijski tip funkcionalnih motenj, za katere je značilna zravnana "ponosna" hoja bolnika in omejena ekstenzija v ledveni in vratni hrbtenici med manifestacijo kliničnih manifestacij bolezni. Vključuje:

• omejena gibljivost v motoričnih segmentih srednjega vratnega in cervikotorakalnega dela hrbtenice;
• cervikalgija mišic ekstenzorjev vratu;
• v nekaterih primerih - sindrom notranje epikondiloze komolca;
• omejena gibljivost v motoričnih segmentih prsne hrbtenice.
• sindrom ledvene hiperlordoze;
• omejitev ekstenzije v motoričnih segmentih ledvene hrbtenice: L1-L2 in L2 L3 _, v nekaterih primerih - _L3 - _L4;
• sindrom zadnje stegenske mišice;
• sindrom abduktorja kolka;
• sindrom piriformisa;
• sindrom kokcidinije.

Torej, ko je simetrija aktivnih naporov motena tudi v normalnih fizioloških pogojih, pride do spremembe konfiguracije hrbtenice. Zaradi fizioloških ukrivljenosti lahko hrbtenica prenese aksialno obremenitev, ki je 18-krat večja kot betonski steber enake debeline. To je mogoče zaradi dejstva, da se ob prisotnosti ukrivljenosti sila obremenitve enakomerno porazdeli po celotni hrbtenici.

Hrbtenica vključuje tudi svoj fiksni del - križnico in rahlo gibljivo trtico.

Križnica in peto ledveno vretence sta osnova celotne hrbtenice, ki zagotavljata oporo vsem njenim zgornjim delom in doživljata največjo obremenitev.

Na nastanek hrbtenice in razvoj njenih fizioloških in patoloških krivulj pomembno vpliva položaj IV. in V. ledvenega vretenca ter križnice, torej odnos med križnico in nad njo ležečimi deli hrbtenice.

Normalno je križnica pod kotom 30° glede na navpično os telesa. Izrazit nagib medenice povzroči ledveno lordozo za ohranjanje ravnotežja.

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