Características anatomo-biomecánicas de la columna vertebral

La columna vertebral debe considerarse desde el lado anatómico (biomecánico) y funcional.

Anatómicamente, la columna vertebral consta de 32, a veces 33, vértebras individuales, conectadas entre sí por discos intervertebrales (art. intersomatica), que representan una sincondrosis, y articulaciones (art. intervertebrales). La estabilidad o firmeza de la columna vertebral está garantizada por un potente aparato ligamentoso que conecta los cuerpos vertebrales (lig. longitudinal anterior y posterior) y la cápsula de las articulaciones intervertebrales, los ligamentos que conectan los arcos vertebrales (lig. flava) y los ligamentos que conectan las apófisis espinosas (lig. supraespinoso e intraespinoso).

Desde un punto de vista biomecánico, la columna vertebral es como una cadena cinemática compuesta por eslabones individuales. Cada vértebra se articula con la vecina en tres puntos:

En las dos articulaciones intervertebrales de la parte posterior y por los cuerpos (a través del disco intervertebral) de la parte frontal.

Las conexiones entre los procesos articulares constituyen verdaderas articulaciones.

Situadas una encima de la otra, las vértebras forman dos columnas: la anterior, construida a partir de los cuerpos de las vértebras, y la posterior, formada por los arcos y las articulaciones intervertebrales.

La movilidad de la columna vertebral, su elasticidad y resistencia, la capacidad de soportar cargas importantes son proporcionadas en cierta medida por los discos intervertebrales, que están en estrecha conexión anatómica y funcional con todas las estructuras de la columna vertebral que forman la columna vertebral.

El disco intervertebral desempeña un papel fundamental en la biomecánica, siendo el alma del movimiento de la columna vertebral (Franceschilli, 1947). Al ser una formación anatómica compleja, el disco desempeña las siguientes funciones:

• fusión de vértebras,
• garantizar la movilidad de la columna vertebral,
• protección de los cuerpos vertebrales contra traumatismos constantes (función amortiguadora).

¡ATENCIÓN! Cualquier proceso patológico que debilite la función del disco altera la biomecánica de la columna vertebral. Su capacidad funcional también se ve afectada.

El complejo anatómico constituido por un disco intervertebral, dos vértebras adyacentes con las correspondientes articulaciones y aparato ligamentoso a este nivel se denomina segmento de movimiento vertebral (VMS).

El disco intervertebral consta de dos placas hialinas que se ajustan firmemente contra las placas terminales de los cuerpos de las vértebras adyacentes, el núcleo pulposo y el anillo fibroso (anillo fibroso).

El núcleo pulposo, al ser un remanente de la notocorda dorsal, contiene:

• sustancia intersticial condrina;
• un pequeño número de células de cartílago y fibras de colágeno entrelazadas que forman una especie de cápsula y le dan elasticidad.

¡ATENCIÓN! En el centro del núcleo pulposo hay una cavidad cuyo volumen normal es de 1 a 1,5 ^cm³.

El anillo fibroso del disco intervertebral está formado por densos haces de tejido conectivo entrelazados en diversas direcciones.

Los haces centrales del anillo fibroso se ubican de forma laxa y se introducen gradualmente en la cápsula del núcleo, mientras que los haces periféricos son muy adyacentes y se incrustan en el borde marginal del hueso. El semicírculo posterior del anillo es más débil que el anterior, especialmente en la columna lumbar y cervical. Las secciones lateral y anterior del disco intervertebral sobresalen ligeramente del tejido óseo, ya que el disco es algo más ancho que los cuerpos de las vértebras adyacentes.

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Ligamentos espinales

El ligamento longitudinal anterior, que es el periostio, está firmemente fusionado con los cuerpos de las vértebras y pasa libremente sobre el disco.

El ligamento longitudinal posterior, que participa en la formación de la pared anterior del canal espinal, por el contrario, se extiende libremente sobre la superficie de los cuerpos vertebrales y se fusiona con el disco. Este ligamento está bien representado en la columna cervical y torácica; en la región lumbar se reduce a una banda estrecha, a lo largo de la cual se observan a menudo espacios. A diferencia del ligamento longitudinal anterior, está muy poco desarrollado en la región lumbar, donde se observan con mayor frecuencia los prolapsos discales.

Los ligamentos amarillos (23 ligamentos en total) se ubican segmentariamente, desde la vértebra C hasta la vértebra S. Estos ligamentos parecen sobresalir hacia el canal espinal, reduciendo así su diámetro. Debido a su mayor desarrollo en la región lumbar, en casos de hipertrofia patológica, se pueden observar fenómenos de compresión de la cola del caballo.

El papel mecánico de estos ligamentos es diferente y es especialmente importante desde el punto de vista de la estática y la cinemática de la columna vertebral:

• Mantienen la lordosis cervical y lumbar, fortaleciendo así la acción de la musculatura paravertebral;
• determinar la dirección del movimiento de los cuerpos vertebrales, cuya amplitud está controlada por los discos intervertebrales;
• protegen la médula espinal directamente cerrando el espacio entre las placas e indirectamente a través de su estructura elástica, por lo que, durante la extensión del tronco, estos ligamentos permanecen completamente estirados (siempre que si se contrajeran, sus pliegues comprimirían la médula espinal);
• Junto con los músculos paravertebrales, ayudan a llevar el tronco desde la flexión ventral a una posición vertical;
• tienen un efecto inhibidor sobre el núcleo pulposo, que, a través de la presión interdiscal, tiende a separar dos cuerpos vertebrales adyacentes.

La conexión de los arcos y los procesos de las vértebras adyacentes se realiza no solo por los ligamentos amarillos, sino también por los ligamentos interespinoso, supraespinoso e intertransverso.

Además de los discos y los ligamentos longitudinales, las vértebras están conectadas por dos articulaciones intervertebrales formadas por apófisis articulares con características en diferentes secciones. Estas apófisis limitan las aberturas intervertebrales por donde salen las raíces nerviosas.

La inervación de las partes externas del anillo fibroso, el ligamento longitudinal posterior, el periostio, la cápsula articular, los vasos y las membranas de la médula espinal la realiza el nervio sinuvertebral (n. sinuvertebralis), compuesto por fibras simpáticas y somáticas. La nutrición del disco en el adulto se produce por difusión a través de las placas hialinas.

Las características anatómicas enumeradas, así como los datos de la anatomía comparada, permitieron considerar el disco intervertebral como una semiarticulación (Schmorl, 1932), mientras que el núcleo pulposo, que contiene el líquido sinovial (Vinogradova TP, 1951), se compara con la cavidad articular; las placas terminales de las vértebras, cubiertas de cartílago hialino, se asemejan a los extremos articulares, y el anillo fibroso se considera como la cápsula articular y el aparato ligamentoso.

El disco intervertebral es un sistema hidrostático típico. Dado que los líquidos son prácticamente incompresibles, cualquier presión que actúe sobre el núcleo se transforma uniformemente en todas las direcciones. El anillo fibroso, con la tensión de sus fibras, sujeta el núcleo y absorbe la mayor parte de la energía. Gracias a las propiedades elásticas del disco, los impactos y las conmociones que se transmiten a la columna vertebral, la médula espinal y el cerebro se amortiguan significativamente al correr, caminar, saltar, etc.

La turgencia del core varía significativamente: al disminuir la carga, aumenta, y viceversa. La presión significativa del core se puede determinar por el hecho de que, tras estar en posición horizontal durante varias horas, la alineación de los discos alarga la columna vertebral más de 2 cm. También se sabe que la diferencia de altura entre personas durante el día puede alcanzar los 4 cm.

Los cuerpos vertebrales en diferentes partes de la columna tienen sus propias características anatómicas y funcionales distintivas.

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Columna cervical

De acuerdo con las tareas funcionales de soporte, los tamaños de los cuerpos vertebrales aumentan gradualmente desde la región cervical a la lumbar, alcanzando su mayor tamaño en las vértebras S;

• Las vértebras cervicales, a diferencia de las situadas debajo, tienen cuerpos relativamente bajos y de forma elipsoidal;
• Los cuerpos de las vértebras cervicales no están separados por un disco en toda su longitud. Estos bordes superolaterales alargados de los cuerpos vertebrales, llamados procesos semilunares o en forma de gancho (proceso uncinado), que se conectan con los ángulos inferolaterales de los cuerpos de las vértebras suprayacentes, forman la llamada articulación de Luschka, o articulación uncovertebral, según la terminología de Troland. Entre el proceso uncinado y la faceta de la vértebra superior existe un espacio uncovertebral de 2 a 4 mm.
• Las superficies articulares uncovertebrales están cubiertas de cartílago articular, y la articulación está rodeada externamente por una cápsula. En esta región, las fibras verticales del anillo fibroso en la superficie lateral del disco divergen y discurren en haces paralelos a la abertura; sin embargo, el disco no se une directamente a esta articulación, ya que, al acercarse a la fisura uncovertebral, desaparece gradualmente.
• Una característica anatómica de las vértebras cervicales es la presencia de aberturas en la base de los procesos transversos, a través de los cuales pasa la a. vertebralis;
• Las aberturas intervertebrales C5 _, C6 _y C7 _tienen forma triangular. El eje de la abertura en la sección discurre en un plano oblicuo. Por lo tanto, se crean las condiciones para el estrechamiento de la abertura y la compresión de la raíz con crecimientos uncovertebrales.
• las apófisis espinosas de las vértebras cervicales (excepto C7 ₎ se dividen y se bajan;
• Los procesos articulares son relativamente cortos, están en posición inclinada entre los planos frontal y horizontal, lo que determina un volumen importante de movimientos de flexión-extensión e inclinaciones laterales algo limitadas;
• Los movimientos de rotación son realizados principalmente por las vértebras cervicales superiores debido a la articulación cilíndrica de la apófisis odontoides con la superficie articular de la vértebra C1;
• El proceso espinoso de C ₇ sobresale al máximo y se palpa fácilmente;
• La columna cervical se caracteriza por todo tipo de movimientos (flexión-extensión, flexión a la derecha y a la izquierda, rotacionales) y en el mayor volumen;
• Las raíces cervicales primera y segunda emergen detrás de las articulaciones atlantooccipital y atlantoaxial, y no hay discos intervertebrales en estas áreas;
• En la región cervical, el grosor de los discos intervertebrales es 1/4 de la altura de la vértebra correspondiente.

La columna cervical es menos potente y más móvil que la lumbar, y generalmente está sujeta a menos estrés. Sin embargo, la carga sobre 1 cm² ^del disco cervical no es menor, e incluso mayor, que sobre 1 cm² ^de la columna lumbar (Mathiash). Como resultado, las lesiones degenerativas de las vértebras cervicales son tan comunes como las de la columna lumbar.

R. Galli et al. (1995) demostraron que el aparato ligamentoso proporciona muy poca movilidad entre los cuerpos vertebrales: los desplazamientos horizontales de las vértebras adyacentes nunca superan los 3-5 mm y las inclinaciones angulares - 11°.

Se debe esperar inestabilidad del PDS cuando existe una distancia de más de 3-5 mm entre los cuerpos de las vértebras adyacentes y cuando el ángulo entre los cuerpos de las vértebras aumenta en más de 11°.

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Columna torácica

En la región torácica, donde el rango de movimiento de la columna es relativamente pequeño, las vértebras son más altas y más gruesas que las cervicales. De las vértebras torácicas Th ₅ a Th12, su tamaño transversal aumenta gradualmente, acercándose al tamaño de las vértebras lumbares superiores; los discos intervertebrales en la región torácica son más pequeños que en las regiones lumbar y cervical; el grosor de los discos intervertebrales es 1/3 de la altura de la vértebra correspondiente; las aberturas intervertebrales en la región torácica son más estrechas que en la región cervical; el canal espinal también es más estrecho que en la región lumbar; la presencia de un gran número de fibras simpáticas en las raíces torácicas no solo causa una coloración vegetativa peculiar de las radiculopatías torácicas, sino que también puede causar el desarrollo de dolor visceral y discinesia; Los procesos transversales de las vértebras torácicas, relativamente masivos y engrosados en sus extremos, están inclinados algo posteriormente y los procesos espinosos están muy inclinados hacia abajo; el tubérculo de la costilla se une a la superficie anterior del extremo libre engrosado del proceso transversal, formando una verdadera articulación costotransversa; otra articulación se forma entre la cabeza de la costilla y la superficie lateral del cuerpo de la vértebra a nivel del disco.

Estas articulaciones se fortalecen gracias a ligamentos fuertes. Cuando la columna vertebral rota, las costillas y las superficies laterales de los cuerpos vertebrales con apófisis transversas la siguen, girando alrededor del eje vertical como una sola unidad.

La columna torácica tiene dos características distintivas:

• curva cifótica normal en oposición a la curva lordótica de la columna cervical y lumbar;
• Articulación de cada vértebra con un par de costillas.

Estabilidad y movilidad de la columna torácica

Los principales elementos estabilizadores son: a) el armazón costal; b) los discos intervertebrales; c) los anillos fibrosos; d) los ligamentos (ligamentos longitudinales anterior y posterior, ligamento radial, ligamento costotransverso, ligamentos intertransversos, ligamento amarillo, ligamentos interespinosos y supraespinosos).

Las costillas con el aparato ligamentoso proporcionan suficiente estabilidad y al mismo tiempo limitan la movilidad durante los movimientos (flexión-extensión, flexión lateral y rotación).

¡ATENCIÓN! Al moverse en la región torácica, la rotación es la menos restringida.

Los discos intervertebrales, junto con el anillo fibroso, además de amortiguar, cumplen una función estabilizadora: en esta sección, los discos son más pequeños que en las secciones cervical y lumbar, lo que minimiza la movilidad entre los cuerpos vertebrales.

El estado del aparato ligamentoso determina la estabilidad de la columna torácica.

Varios autores (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor, etc.) han fundamentado la teoría de la estabilidad de tres puntos.

El papel fundamental lo desempeña el complejo posterior: su integridad es una condición esencial para la estabilidad y el daño a las estructuras de soporte posteriores y medias se manifiesta mediante inestabilidad clínica.

Un elemento estabilizador importante es la cápsula articular, y la anatomía de las articulaciones también asegura la integridad de las estructuras.

Las articulaciones están orientadas en el plano frontal, lo que limita la flexión-extensión y la flexión lateral; por lo tanto, las subluxaciones y dislocaciones de articulaciones son extremadamente raras en la región torácica.

¡ATENCIÓN! La zona más inestable es la Th10-L1 debido a la relativa estabilidad de la región torácica y la mayor movilidad de la región lumbar.

Columna lumbar-sacra

En la columna lumbar, que soporta el peso de la sección suprayacente:

• Los cuerpos de las vértebras son los más anchos, los procesos transversales y articulares son masivos;
• La superficie anterior de los cuerpos vertebrales lumbares es ligeramente cóncava en sentido sagital; el cuerpo de la vértebra L es ligeramente más alto por delante que por detrás, lo que anatómicamente determina la formación de la lordosis lumbar. En condiciones de lordosis, el eje de carga se desplaza hacia atrás, lo que facilita los movimientos de rotación alrededor del eje vertical del cuerpo.
• Las apófisis transversas de las vértebras lumbares se ubican normalmente en la parte frontal; sus porciones ventrales son remanentes subdesarrollados de las costillas lumbares correspondientes, por lo que se denominan apófisis costales (processus costarii vertebrae lumbalis). En la base de las apófisis costales se encuentran apófisis accesorias más pequeñas (processus accessorius).
• Los procesos articulares de las vértebras lumbares sobresalen notablemente y sus superficies articulares están situadas en un ángulo con respecto al plano sagital;
• los procesos espinosos están engrosados y se dirigen hacia atrás casi horizontalmente; en el borde posterolateral de cada proceso articular superior a la derecha y a la izquierda hay un pequeño proceso mamilar cónico (processus mamillaris);
• Las aberturas intervertebrales en la región lumbar son bastante amplias. Sin embargo, en casos de deformación espinal, procesos degenerativos y trastornos estáticos, el síndrome de dolor radicular se presenta con mayor frecuencia en esta región.
• Los discos lumbares, de acuerdo con la mayor carga realizada, tienen la mayor altura: 1/3 de la altura del cuerpo;
• La localización más frecuente de protrusiones y prolapsos discales corresponde a las secciones más sobrecargadas: el espacio entre L4 _y Ls _y, algo menos frecuentemente, entre C y S1;
• El núcleo pulposo se encuentra en el límite del tercio posterior y medio del disco. El anillo fibroso en esta zona es significativamente más grueso por delante, donde se apoya en un ligamento longitudinal anterior denso, con mayor desarrollo en la región lumbar. Por detrás, el anillo fibroso es más delgado y está separado del canal raquídeo por un ligamento longitudinal posterior, delgado y menos desarrollado, conectado a los discos intervertebrales con mayor firmeza que a los cuerpos vertebrales. Este ligamento está conectado a estos últimos por tejido conectivo laxo, en el que se inserta el plexo venoso, lo que crea condiciones adicionales para la formación de protuberancias y prolapsos en la luz del canal raquídeo.

Uno de los rasgos característicos de la columna vertebral es la presencia de cuatro curvaturas denominadas fisiológicas situadas en el plano sagital:

• lordosis cervical, formada por todas las vértebras cervicales y torácicas superiores; la mayor convexidad está a nivel de _C5 y _C6;
• cifosis torácica; la concavidad máxima está a nivel de Th ₆ - Th ₇;
• Lordosis lumbar, formada por la última vértebra torácica y todas las lumbares. La mayor curvatura se localiza a la altura del cuerpo L ₄;
• cifosis sacrococcígea.

Los principales tipos de trastornos funcionales de la columna vertebral se desarrollan por el suavizado de las curvas fisiológicas o por su aumento (cifosis). La columna vertebral es un órgano uniaxial, y su división en diferentes secciones anatómicas es condicional; por lo tanto, no puede haber hiperlordosis, por ejemplo, en la columna cervical con suavizado de la lordosis en la columna lumbar, y viceversa.

Actualmente se han sistematizado los principales tipos de trastornos funcionales en las variantes alisadas e hiperlordóticas de los cambios en la columna.

1. Cuando se suavizan las curvas fisiológicas de la columna, se desarrolla un trastorno funcional de tipo flexión, caracterizado por una posición forzada del paciente (en posición de flexión) e incluye:

• movilidad limitada en los segmentos motores de la columna cervical, incluida la zona de las articulaciones de la cabeza;
• síndrome de capitis oblicuo inferior;
• lesiones de los músculos flexores profundos del cuello y del músculo esternocleidomastoideo;
• síndrome del escaleno anterior;
• síndrome de la región escapular (síndrome del elevador de la escápula);
• síndrome de la pared torácica anterior;
• en algunos casos - síndrome de periartritis escapulohumeral;
• en algunos casos - síndrome de epicondilosis del codo lateral;
• movilidad limitada de la 1ª costilla, en algunos casos - las costillas I-IV, articulaciones de la clavícula;
• síndrome de aplanamiento de la lordosis lumbar;
• síndrome del músculo paravertebral.

Limitación de la movilidad en los segmentos motores de la columna lumbar y torácica inferior: en la lumbar - flexión y torácica inferior - extensión:

• movilidad limitada en la articulación sacroilíaca;
• síndrome del aductor;
• síndrome del iliopsoas.

2. Con el aumento de las curvaturas fisiológicas de la columna vertebral, se desarrolla un trastorno funcional de tipo extensión, caracterizado por una marcha erguida y orgullosa del paciente y una extensión limitada de la columna lumbar y cervical durante las manifestaciones clínicas de la enfermedad. Incluye:

• movilidad limitada en los segmentos motores de la columna cervical media y cervicotorácica;
• cervicalgia de los músculos extensores del cuello;
• en algunos casos - síndrome de epicondilosis interna del codo;
• movilidad limitada en los segmentos motores de la columna torácica.
• síndrome de hiperlordosis lumbar;
• limitación de la extensión en los segmentos motores de la columna lumbar: L1-L2 y L2 L3 _, en algunos casos - _L3 - _L4;
• síndrome del tendón de la corva;
• síndrome del abductor de cadera;
• síndrome del piriforme;
• síndrome de coccigodinia.

Así, cuando se altera la simetría de los esfuerzos activos, incluso en condiciones fisiológicas normales, se produce un cambio en la configuración de la columna vertebral. Debido a las curvas fisiológicas, la columna vertebral puede soportar una carga axial 18 veces mayor que una columna de hormigón del mismo espesor. Esto es posible gracias a que, en presencia de curvas, la fuerza de carga se distribuye uniformemente por toda la columna.

La columna vertebral también incluye su sección fija: el sacro y el cóccix ligeramente móvil.

El sacro y la quinta vértebra lumbar son la base de toda la columna vertebral, brindan soporte a todas las secciones superpuestas y experimentan la mayor carga.

La formación de la columna vertebral y el desarrollo de sus curvas fisiológicas y patológicas está significativamente influenciada por la posición de las vértebras lumbares IV y V y el sacro, es decir, la relación entre las partes sacras y suprayacentes de la columna vertebral.

Normalmente, el sacro forma un ángulo de 30° con respecto al eje vertical del cuerpo. Una inclinación pronunciada de la pelvis provoca lordosis lumbar para mantener el equilibrio.

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