Lumbosacralis biomechanika

Definíció/leírás

A biomechanika az emberre ható erők és azok hatásainak tanulmányozása.

• A lumbosacralis gerinc és a test fontos biomechanikai régiója.
• A mellkasi gerinc alatt helyezkedik el, az ágyéki gerinc általában 5 csigolyából áll
• A keresztcsont általában 5 összeolvadt keresztcsigolyából áll.

Klinikailag releváns anatómia

Mint a test összes csigolyája, az ágyéki és a keresztcsigolya elöl egy “testből” áll, amely az ágyéki régióban nagyobb és hengeresebb, hátul pedig egy “csigolyaívből”, amely körülveszi az idegszöveteket védő csigolyaformát.

A lumbális gerincen belül a csigolyákat csigolyaközi ízületek választják el egymástól, amelyek egyedi ízületi struktúrák, A csigolyaközi porckorongok az ízület legfontosabb alkotóelemei, amelyek különböző tulajdonságokból állnak. A központi pasztaszerű nucleus pulposus elsősorban vízből (70-90%) és hidrosztatikus proteoglikánokból (a száraz tömeg 65%-a) áll, amelyeket kollagénrostok (a száraz tömeg 15-20%-a) lazán megkötnek. A sejtmagot az annulus fibrosis erős koncentrikus kollagénrétegei veszik körül, amelyek vízből (60-70%), kollagénből (a száraz tömeg 50-60%-a) és proteoglikánokból (a száraz tömeg 20%-a) állnak, amelyek többnyire aggregáltak. A sejtmag és a gyűrű mindkettő végig II-es típusú kollagént tartalmaz, a külső gyűrű nagyobb koncentrációban tartalmaz I-es típusú kollagént. Az elasztikus rostok (10%) szintén megtalálhatók a gyűrűben, és körkörösen, ferdén és függőlegesen helyezkednek el, a csigolya véglemezekhez való kapcsolódási helyek felé koncentrálódva. A csigolya véglemez a porckorong felső és alsó részét fedi, és rostos porccal erősen kapcsolódik a porckorong magos és gyűrűs részeihez. A csonthoz közelebbi szövetben nagyobb a kollagén koncentrációja.

A lumbalis átmenet általában az L5/S1 szintjén van, és a porckorong ezen a szinten ék alakú. Az “átmeneti csigolya” olyan gerinc anomália, ahol a legalsó ágyéki csigolya bizonyos fokig összeolvad, vagy a keresztcsont egy elmaradt szegmense, amelyről úgy gondolják, hogy a népesség 4-30%-ánál fordul elő.

A keresztcsont egy háromszög alakú ék alakú csont, homorú elülső, domború háti oldallal és csúccsal. A keresztcsont előre dől, így a felső felszíne a felette lévő L5 csigolyával artikulál, hozzájárulva a “lumboszakrális szöghöz”. Az L4/5 és az L5/S1 porckorong az L5 csigolyatesttel együtt a lumbosacralis görbület szögméretének közel 60%-át, átlagosan 61 fokot tesz ki. A keresztcsont elülső felszínén az összeolvadt csigolyatestek felső és alsó szélei keresztirányú gerincek formájában megegyeznek. A scarum szilárdságot és stabilitást biztosít a medence számára, és a sacroiliacalis ízületeken keresztül erőket közvetít a medenceöv felé. A keresztcsigolyák alulról kapcsolódnak a farokcsonthoz.

A lumbális gerinc és a keresztcsont biomechanikája (L4-L5 L5-S1)

A gerinc 3 mozgása a hajlítás, a nyújtás, a rotáció és az oldalflexió. Ezek a mozgások a rotáció és a transzláció kombinációjaként a következő 3 mozgássíkban történnek: sagittális, koronális és horizontális. Ezek a mozgások az ágyéki gerincre és a keresztcsontra ható különböző erőket eredményeznek: nyomóerő, húzóerő, nyíróerő, hajlítónyomaték és torziós nyomaték. Például ágyéki hajlításkor a porckorong elülső oldalára nyomóerő, a porckorong hátsó oldalára pedig terelőerő hat. Lumbális extenzió esetén ellentétes erők lépnek fel.

A lumbális gerinc komplexuma hatékony teherviselő rendszert alkot. Amikor a gerincoszlopra kívülről terhelés hat, az a merev csigolyatestet és a viszonylag rugalmas porckorongot terheli, ami miatt a porckorongban könnyebben keletkeznek feszültségek. A nucleus pulposuson belüli nyomás még nyugalmi állapotban is nagyobb a nullánál, ami egy olyan “előfeszítési” mechanizmust biztosít, amely nagyobb ellenállást tesz lehetővé az alkalmazott erőkkel szemben. A hidrosztatikus nyomás megnő a porckorongon belül, ami a csigolya véglemezek felé kifelé irányuló nyomást eredményez, ami az annulus fibrosis kidudorodásához és a koncentrikus gyűrűs rostokon belüli húzóerőkhöz vezet. Ez az erőátvitel hatékonyan lassítja a szomszédos csigolyára ható nyomást, és lengéscsillapítóként működik. A porckorongok ezért alapvető biomechanikai jellemzőt jelentenek, mivel a gerinc mozgása során a szomszédos csigolyák közötti erőt továbbító “porcpárnaként” működnek. Az ágyéki porckorong más gerincszakaszokhoz képest hajlamosabb a sérülésre a következők miatt: a gyűrűs rostok párhuzamosabban helyezkednek el és vékonyabbak hátul, mint elöl, a sejtmag hátrébb helyezkedik el, valamint a porcos véglemezek lyukai.

A gerinc mentén történő terheléskor a porckoronggal párhuzamosan “nyíró” erők lépnek fel, mivel a sejtmag összenyomódása az annulus oldalsó kidudorodását eredményezi. Nyíróerők lépnek fel akkor is, amikor egy csigolya például előre vagy hátra mozog a szomszédos csigolyához képest hajlítással és nyújtással. A torziós feszültségek a csavarodási tengely körüli külső erőkből erednek, és a porckorongban olyan tevékenységgel, mint például a gerinc csavarása, jelentkeznek.
A zygapophysialis vagy “facet” ízületek stabilitást biztosítanak a csigolyaközi ízületnek a nyíróerőkkel szemben, miközben elsősorban flexiós és extenziós mozgást tesznek lehetővé.

Sérülés mechanizmusa / kóros folyamat

A kísérletek szerint a “porckorong sérv” vagy prolapsus valószínűleg inkább egy fokozatos vagy fáradási folyamat, mint traumás sérülés eredménye , klinikailag azonban gyakran számolnak be hirtelen fellépő tünetekről, amelyek a gerinc véletlenszerű nagy terheléséhez kapcsolódnak, gyakran hajlított testtartásban. A gerinc sérüléséhez leginkább a hajlítás és a csavarás vezethet, és ezek a kombinált mozgások nyíró-, nyomó- és húzóerőket tükröznek. A csavaró mozgások nagyobb valószínűséggel károsítják a gyűrűsgyűrűt, mivel a kollagénrostoknak csak a fele van úgy orientálva, hogy mindkét irányban ellenálljon a mozgásnak

Az öregedéssel járó degeneratív porckorongelváltozásokat normálisnak tekintették. Például a proteoglikánok koncentrációs szintje a magban az életkor előrehaladtával csökken, a korai felnőttkorban mért 65%-ról 60 éves korra 30%-ra, ami megfelel a mag hidratáltságának és a rugalmas gyűrűrostok koncentrációjának csökkenésének ez idő alatt, ami kevésbé rugalmas porckorongot eredményez. Régóta úgy tartják, hogy a porckorong az életkor előrehaladtával szűkül, azonban nagy post mortem vizsgálatok azt mutatják, hogy a 2. és 7. évtized között a porckorong mérete valójában növekszik. A porckorong látszólagos szűkülése egyébként az öregedéstől eltérő folyamat eredményének tekinthető.

A csigolya véglemez táplálkozásának és a csigolyatest csontsűrűségének szintje is csökken. Az alatta lévő csont támaszának csökkenése “mikrotörést” és a maganyagnak a csigolyatestbe történő vándorlását eredményezi, amelyet “Schmorl-csomóknak” neveznek, és általában a mellkasi és a mellkasi gerincben figyelhető meg, és az L2 szint alatt alacsony az előfordulási gyakorisága. Az ágyéki facettaízület subchondralis csontsűrűsége 50 éves korig növekszik, majd ezt követően csökken, és az ízületi porc a fokális változások ellenére az életkor előrehaladtával tovább vastagszik, különösen ott, ahol az ismételt hajlítás és nyújtás során fellépő nyíróerőknek ellenállnak. Más csontos elváltozások is előfordulnak a facetalis ízületben, beleértve az “osteophyta” és a “wrap-around bumper” kialakulását, feltehetően a felső és alsó ízületi nyúlványok régióiban fellépő ismételt terhelés miatt.

A degenerációs folyamatokat szintén kórosnak tekintik. A facet-ízületekkel kapcsolatban az “osteoarthritis” és a “degeneratív ízületi betegség” gyakori diagnózisok. A “spondilózis” és a “csigolyaközi osteochondrózis” szintén olyan kifejezések, amelyeket a csigolyák és a neurális foraminae helyein bekövetkező degeneratív elváltozások leírására használnak. “Degeneratív porckorongbetegség” és szintén gyakori diagnózisok.

A lumbális gerinc degenerációs folyamatát 3 fázisban írták le:

• 1. szakasz: A “korai degeneráció” a facet-ízületek fokozott lazaságával, az ízületi porc fibrillációjával és a porckorongok 1-2. fokú degeneratív elváltozásaival jár.
• 2. stádium: “Lumbális instabilitás” alakul ki az érintett szint(ek)en a facetkapszulák lazasága, a porc degenerációja és a 2-3. fokozatú degeneratív porckorongbetegség miatt. Szegmentális instabilitás: a mozgás és a szegmentális merevség olyan mértékű csökkenése, hogy az adott mozgásszegmensre kifejtett erő nagyobb elmozdulást eredményez, mint ami egy normális szerkezetben bekövetkezne. A mechanikai vizsgálatok szerint a porckorong ebben a szakaszban a legérzékenyebb a sérvre.
• 3. stádium: A “fixált deformitás” olyan javítási folyamatokból ered, mint például a facet- és peridiscalis osteophyták, amelyek hatékonyan stabilizálják a mozgásszegmenst. Előrehaladott facet-ízületi degeneráció (vagy “facet-ízületi szindróma”) és 3-4. fokú porckorongdegeneráció van. Klinikai jelentőségű a gerinccsatorna megváltozott mérete a rögzített deformitás és az osteophytaképződés miatt.

Fontos, hogy a spondilózis és az osteoarthritis előfordulása azonos a tünetekkel rendelkező és a tünetmentes betegeknél, ami felveti a kérdést, hogy ezeket az állapotokat mindig kóros diagnózisnak kell-e tekinteni. Ennek klinikai következményei vannak, különösen a radiológiai vizsgálatok eredményeinek értelmezése, valamint az eredmények bemutatása és a betegekkel való megbeszélése tekintetében.

Eredményességi mérések

A fájdalomra és a fogyatékosságra vonatkozó eredményességi mérések a következők:

• Oswestry Fogyatékossági Index
• Roland-Morris Fogyatékossági Kérdőív
• Rövid McGill Fájdalom Kérdőív
• Spinal Cord Independence Measure
• Numeric Pain Rating Scale
• Visual Analogue Scale

A lumbális állapotokhoz kapcsolódó pszichoszociális tényezők további értékelésére, a következő kimeneti mérőszámok hasznosak lehetnek:

• Orebro Musculoskeletal Pain Screening Questionnaire
• Depression Anxiety Stress Scale
• Fear Avoidance Beliefs Questionnaire
• Tampa Scale of Kinesiophobia
• Chronic Pain Acceptance Questionnaire
• Pain Catastrophizing Scale

Még lásd, Outcome Measures Database

Vizsgálat

Hivatkozás a lumbális vizsgálatra.

1. 1.0 1.1 1.2 1.3 Jensen M Biomechanics of the lumbar intervertebral disc: a review. Fizikoterápia. 1980; 60(6):765-773.
2. 2.0 2.1 2.2 Moore, KL. Klinikailag orientált anatómia (3. kiadás). Baltimore. 1992: Williams and Wilkins
3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Bogduk, N. (2012). Az ágyéki gerinc radiológiai és klinikai anatómiája (5. kiadás). China: Churchill Livingstone.
4. Chalian M, Soldatos T, Carrino JA, Belzberg AJ, Khanna J, Chhabra A. Prediction of trasitional lumbosacral anatomy on magnetic resonance imaging of the lumbar spine. World Journal of Radiology 2012; 4(3):97-101
5. Konin GP, Walz DM. Lumbosacralis átmeneti csigolyák: osztályozás, képalkotó leletek és klinikai jelentőség. AJNR Am J Neuroradiol 2010; 31:1778-1786
6. Damasceno LHF, Catarin SRG, Campos AD, Defino HLA. Lumbális lordózis: a szögértékek, valamint a csigolyatestek és a porckorongok szerepének vizsgálata. Acta Ortop Bras 2006; 14(4):193-198
7. 7.0 7.1 7.2 Adams M., Bogduk N., Burton K. Dolan P.. A hátfájás biomechanikája. Eds. 2002. p238
8. McKenzie, R. (1981). Az ágyéki gerinc : mechanikai diagnózis és terápia. Waikanae, Új-Zéland: Spinal Publications.
9. White A, Panjabi M. A gerinc klinikai biomechanikája. 1978, Philadelphia: JB Lippincott Co.
10. Hirsch C. A porckorongok reakciója a kompressziós erőkre. J Bone Joint Surg (Am) 1955; 37:1188-1191
11. 11.0 11.1 Frymoyer JW, Selby DK. Szegmentális instabilitás. Spine 1985; 10:280-286
12. Kirkaldy-Wallis WH, Wedge JH, Yong-Hing K, Reilly J. Pathology and pathogenesis of lumbar spondylosis and stenosis. Spine 1978; 3(4):319-328