Biomecánica Lumbosacra

Definición/Descripción

La biomecánica es el estudio de las fuerzas y sus efectos cuando se aplican a los seres humanos.

• La columna lumbosacra y es una importante región biomecánica del cuerpo.
• Situada por debajo de la columna torácica, la columna lumbar tiene normalmente 5 vértebras
• El sacro consiste en una serie de normalmente 5 vértebras sacras fusionadas.

Anatomía clínicamente relevante

Como todas las vértebras del cuerpo, las vértebras lumbares y sacras constan de un «cuerpo» anterior más grande y cilíndrico en la región lumbar y un «arco vertebral» posterior que encierra el agujero vertebral protegiendo los tejidos neurales.

Las vértebras de la columna lumbar están separadas por las articulaciones intervertebrales, que son estructuras articulares únicas. El núcleo pulposo central, de aspecto pastoso, está formado principalmente por agua (70-90%) y proteoglicanos hidrostáticos (65% del peso en seco), unidos de forma poco firme por fibras de colágeno (15-20% del peso en seco). El núcleo está rodeado por las fuertes capas concéntricas de colágeno del anillo fibroso, que consisten en agua (60-70%), colágeno (50-60% del peso seco) y proteoglicanos (20% del peso seco) que están en su mayoría agregados. Tanto el núcleo como el anillo contienen colágeno de tipo II en su totalidad y el anillo exterior contiene una mayor concentración de colágeno de tipo I. Las fibras elásticas (10%) también se encuentran en el anillo y están dispuestas de forma circular, oblicua y vertical, con una concentración hacia los sitios de unión con las placas terminales vertebrales. La placa terminal vertebral cubre los aspectos superior e inferior del disco y está fuertemente unida con fibrocartílago a las partes nuclear y anular del disco. Hay una mayor concentración de colágeno en el tejido más cercano al hueso.

La transición lumbosacra se produce normalmente a nivel de L5/S1 y el disco intervertebral a este nivel tiene forma de cuña. Una «vértebra de transición» es una anomalía de la columna vertebral en la que la vértebra lumbar más baja está hasta cierto punto fusionada o un segmento fallido del sacro que se cree que ocurre en el 4-30% de la población.

El sacro es un hueso triangular en forma de cuña con un aspecto anterior cóncavo, un aspecto dorsal convexo y un vértice. El sacro está inclinado hacia delante de manera que la superficie superior se articula con la vértebra L5 por encima contribuyendo al «ángulo lumbosacro». El disco intervertebral L4/5 y L5/S1 junto con el cuerpo vertebral L5 representan casi el 60% de la medida angular de la curvatura lumbosacra, con una media de 61 grados. En la superficie anterior del sacro, los bordes superior e inferior de los cuerpos vertebrales fusionados se corresponden como crestas transversales. El scarum proporciona fuerza y estabilidad a la pelvis y transmite fuerzas a la cintura pélvica a través de las articulaciones sacroilíacas. Las vértebras sacras están conectadas al cóccix inferiormente.

Biomecánica de la columna lumbar y el sacro (L4-L5 L5-S1)

Los 3 movimientos de la columna vertebral son la flexión, la extensión, la rotación y la flexión lateral. Estos movimientos se producen como una combinación de rotación y traslación en los siguientes 3 planos de movimiento: sagital, coronal y horizontal. Estos movimientos dan lugar a diversas fuerzas que actúan sobre la columna lumbar y el sacro: fuerza de compresión, fuerza de tracción, fuerza de cizallamiento, momento de flexión y momento de torsión. Por ejemplo, con la flexión lumbar, se aplica una fuerza de compresión a la cara anterior del disco y una fuerza de distracción a la cara posterior del disco. Las fuerzas opuestas se producen con la extensión lumbar.

El complejo de la columna lumbar forma un sistema eficaz de soporte de cargas. Cuando se aplica una carga externamente a la columna vertebral, ésta produce tensiones en el cuerpo vertebral rígido y en el disco relativamente elástico, lo que hace que se produzcan tensiones más fácilmente en el disco. La presión dentro del núcleo pulposo es mayor que cero, incluso en reposo, proporcionando un mecanismo de «precarga» que permite una mayor resistencia a las fuerzas aplicadas. La presión hidrostática aumenta dentro del disco intervertebral, lo que da lugar a una presión hacia el exterior de las placas terminales vertebrales que provoca el abombamiento del anillo fibroso y fuerzas de tracción dentro de las fibras anulares concéntricas. Esta transmisión de fuerzas frena efectivamente la aplicación de la presión sobre la vértebra adyacente, actuando como un amortiguador. Los discos intervertebrales son, por tanto, una característica biomecánica esencial, ya que actúan como un «cojín» de fibrocartílago que transmite la fuerza entre las vértebras adyacentes durante el movimiento de la columna vertebral. El disco lumbar está más predispuesto a sufrir lesiones en comparación con otras regiones de la columna vertebral debido a que: las fibras anulares están en una disposición más paralela y son más delgadas en la parte posterior en comparación con la anterior, el núcleo está situado más posteriormente y los orificios de las placas terminales cartilaginosas.

Cuando se aplica una carga a lo largo de la columna vertebral, se producen fuerzas de «cizallamiento» paralelas al disco intervertebral, ya que la compresión del núcleo provoca un abombamiento lateral del anillo. Las fuerzas de cizallamiento también se producen cuando una vértebra se mueve, por ejemplo, hacia delante o hacia atrás con respecto a una vértebra adyacente con la flexión y la extensión. Las tensiones de torsión son el resultado de las fuerzas externas sobre el eje de torsión y se producen en el disco intervertebral con actividades como la torsión de la columna vertebral.
Las articulaciones cigapofisarias o «facetarias» proporcionan estabilidad a la articulación intervertebral con respecto a las fuerzas de cizallamiento, al tiempo que permiten principalmente el movimiento de flexión y extensión.

Mecanismo de lesión/proceso patológico

Los experimentos indican que la «hernia de disco intervertebral» o el prolapso son probablemente el resultado de un proceso gradual o de fatiga más que de una lesión traumática , sin embargo, clínicamente a menudo se informa de un inicio repentino de los síntomas asociados con una alta carga incidental de la columna vertebral, a menudo en una postura flexionada. Las tensiones más probables que provocan lesiones en la columna vertebral son la flexión y la torsión, y estos movimientos combinados reflejan fuerzas de cizallamiento, compresión y tensión. Los movimientos de torsión tienen más probabilidades de lesionar el anillo, ya que sólo la mitad de las fibras de colágeno están orientadas para resistir el movimiento en cualquier dirección

Los cambios degenerativos del disco asociados al envejecimiento se han considerado normales. Por ejemplo, los niveles de concentración de proteoglicanos dentro del núcleo se reducen con la edad, desde el 65% al principio de la edad adulta hasta el 30% a los 60 años, lo que se corresponde con una reducción de la hidratación nuclear y de la concentración de fibras anulares elásticas a lo largo de este tiempo, lo que da lugar a un disco menos resistente. Durante mucho tiempo se ha considerado que el disco se estrecha con la edad, pero grandes estudios post mortem indican que las dimensiones del disco aumentan en realidad entre la segunda y la séptima décadas. El aparente estrechamiento del disco puede considerarse, por lo demás, el resultado de un proceso distinto al del envejecimiento.

También hay reducciones en la nutrición de la placa terminal vertebral y en los niveles de densidad ósea del cuerpo vertebral. La reducción del soporte del hueso subyacente da lugar a la «microfractura» y a la migración de material nuclear hacia el cuerpo vertebral conocida como «nódulos de Schmorl», que suele observarse en la columna toracolumbar y torácica y tiene una baja incidencia por debajo del nivel de L2. La densidad ósea subcondral de la articulación lumbar aumenta hasta los 50 años, momento en el que disminuye, y el cartílago de la articulación sigue engrosándose con la edad a pesar de los cambios focales, especialmente cuando se resisten las fuerzas de cizallamiento durante la flexión y la extensión repetidas. También se producen otros cambios óseos en la articulación facetaria, incluyendo la formación de «osteofitos» y «parachoques envolventes», presumiblemente debido a la tensión repetida en las regiones de las apófisis articulares superiores e inferiores, respectivamente.

Los procesos de degeneración también se han considerado patológicos. Con respecto a las articulaciones facetarias «artrosis» y «enfermedad articular degenerativa» son diagnósticos comunes. «Espondilosis» y «osteocondrosis intervertebral» son también términos utilizados para describir los cambios degenerativos en los sitios de las vértebras y los forámenes neurales. «Enfermedad discal degenerativa» y también son diagnósticos comunes.

El proceso de degeneración de la columna lumbar se ha descrito en 3 fases:

• Fase 1: La «degeneración temprana» implica una mayor laxitud de las articulaciones facetarias, la fibrilación del cartílago articular y los discos intervertebrales muestran cambios degenerativos de grado 1-2.
• Etapa 2: La «inestabilidad lumbar» en el nivel o niveles afectados se desarrolla debido a la laxitud de las cápsulas facetarias, la degeneración del cartílago y la enfermedad discal degenerativa de grado 2-3. Inestabilidad segmentaria: puede definirse como una pérdida de movimiento y rigidez segmentaria tal que la aplicación de una fuerza a ese segmento de movimiento produce desplazamientos mayores de los que se producirían en una estructura normal. Las pruebas mecánicas sugieren que el disco intervertebral es más susceptible a la hernia en esta fase.
• Etapa 3: La «deformidad fija» es el resultado de procesos de reparación como los osteofitos facetarios y peridiscales que estabilizan eficazmente el segmento de movimiento. Hay una degeneración avanzada de la articulación facetaria (o «síndrome de la articulación facetaria») y una degeneración discal de grado 3-4. De importancia clínica es la alteración de las dimensiones del canal espinal debido a la deformidad fija y a la formación de osteofitos.

Es importante destacar que la incidencia de la espondilosis y la artrosis es la misma en los pacientes con síntomas y sin síntomas, lo que plantea la cuestión de si estas condiciones deben considerarse siempre como diagnósticos patológicos. Esto tiene implicaciones clínicas, sobre todo en lo que respecta a la interpretación de los hallazgos de las investigaciones radiológicas y a la forma de presentar y discutir los resultados con los pacientes.

Medidas de resultado

Las medidas de resultado relativas al dolor y la discapacidad incluyen:

• Índice de Discapacidad de Oswestry
• Cuestionario de Discapacidad de Roland-Morris
• Cuestionario de Dolor de McGill de forma corta
• Medida de Independencia de la Médula Espinal
• Escala Numérica de Calificación del Dolor
• Escala Visual Analógica

Para una mayor evaluación de los factores psicosociales asociados a las afecciones lumbosacras, las siguientes medidas de resultado pueden ser útiles:

• Cuestionario de Detección del Dolor Musculoesquelético de Orebro
• Escala de Depresión, Ansiedad y Estrés
• Cuestionario de Creencias de Evitación del Miedo
• Escala de Tampa de Kinesiofobia
• Cuestionario de Aceptación del Dolor Crónico
• Escala de Catastrofización del Dolor

Véase también, Outcome Measures Database

Examen

Referirse al examen lumbar.

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