Biomecanica lombosacrală

Definiție/Descriere

Biomecanica este studiul forțelor și al efectelor acestora atunci când sunt aplicate la om.

• Coloana lombosacrată și este o regiune biomecanică importantă a corpului.
• Poziționată sub coloana vertebrală toracică, coloana lombară are în mod normal 5 vertebre
• Sacrul este format dintr-o serie de obicei de 5 vertebre sacrale fuzionate.

Anatomie relevantă din punct de vedere clinic

Ca toate vertebrele din corp, vertebrele lombare și sacrale constau dintr-un „corp” în partea anterioară, care este mai mare și mai cilindric în regiunea lombară și un „arc vertebral” în partea posterioară, care înconjoară foramenul vertebral care protejează țesuturile neuronale.

Vertebrele din cadrul coloanei vertebrale lombare sunt separate prin articulații intervertebrale care sunt structuri articulare unice, Discurile intervertebrale sunt componenta cheie a articulației, alcătuite din caracteristici distincte. Nucleul pulpos central, asemănător cu o pastă, este alcătuit în principal din apă (70-90%) și proteoglicani hidrostatici (65% din greutatea uscată) slab legați de fibre de colagen (15-20% din greutatea uscată). Nucleul este înconjurat de puternicele straturi concentrice de colagen ale fibrozei inelare, formate din apă (60-70%), colagen (50-60% din greutatea uscată) și proteoglicani (20% din greutatea uscată), care sunt în mare parte agregate. Atât nucleul, cât și anulusul conțin colagen de tip II în întregime, iar anulusul exterior conține o concentrație mai mare de colagen de tip I. Fibrele elastice (10 %) se găsesc, de asemenea, în inel și sunt dispuse circular, oblic și vertical, cu o concentrație spre locurile de atașare cu plăcile vertebrale terminale. Placa vertebrală terminală acoperă aspectele superioare și inferioare ale discului și este puternic legată cu fibrocartilaj de părțile nucleare și inelare ale discului. Există o concentrație mai mare de colagen în țesutul mai apropiat de os.

Tranziția lombosacrală este în mod normal la nivelul L5/S1, iar discul intervertebral de la acest nivel are formă de pană. O „vertebră de tranziție” este o anomalie vertebrală în care cea mai joasă vertebră lombară este într-o anumită măsură fuzionată sau un segment eșuat al sacrului despre care se crede că apare la 4-30% din populație.

Sacrul este un os triunghiular în formă de pană, cu un aspect anterior concav, un aspect dorsal convex și un apex. Sacrul este înclinat înainte, astfel încât suprafața superioară se articulează cu vertebra L5 de deasupra contribuind la „unghiul lombosacrat”. Discul intervertebral L4/5 și L5/S1, împreună cu corpul vertebral L5, reprezintă aproape 60% din măsura unghiulară a curburii lombosacrale, cu o medie de 61 de grade. Pe suprafața anterioară a sacrului, marginile superioare și inferioare ale corpurilor vertebrale fuzionate corespund ca niște creste transversale. Scara asigură rezistența și stabilitatea pelvisului și transmite forțele către centura pelviană prin intermediul articulațiilor sacroiliace. Vertebrele sacrale sunt conectate inferior cu coccisul.

Biomecanica coloanei lombare și a sacrului (L4-L5 L5-S1)

Cele 3 mișcări ale coloanei vertebrale sunt flexia, extensia, rotația și flexia laterală. Aceste mișcări se produc ca o combinație de rotație și translație în următoarele 3 planuri de mișcare: sagital, coronal și orizontal. Aceste mișcări au ca rezultat diferite forțe care acționează asupra coloanei lombare și a sacrului: forță de compresiune, forță de tracțiune, forță de forfecare, moment de încovoiere și moment de torsiune. De exemplu, la flexia lombară, o forță de compresie este aplicată pe fața anterioară a discului și o forță de distragere este aplicată pe fața posterioară a discului. Forțele opuse apar cu extensia lombară.

Complexul coloanei lombare formează un sistem eficient de susținere a încărcăturii. Atunci când o sarcină este aplicată în exteriorul coloanei vertebrale, aceasta produce tensiuni asupra corpului vertebral rigid și asupra discului relativ elastic, determinând producerea mai ușor de tensiuni în disc. Presiunea din interiorul nucleului pulpos este mai mare decât zero, chiar și în repaus, oferind un mecanism de „preîncărcare” care permite o rezistență mai mare la forțele aplicate. Presiunea hidrostatică crește în interiorul discului intervertebral, rezultând o presiune spre exterior, spre plăcile terminale vertebrale, ceea ce duce la o bombare a fibrozei inelare și la forțe de tracțiune în fibrele inelare concentrice. Această transmitere a forțelor încetinește efectiv aplicarea presiunii asupra vertebrelor adiacente, acționând ca un amortizor. Discurile intervertebrale sunt, prin urmare, o caracteristică biomecanică esențială, acționând efectiv ca o „pernă” de fibrocartilaj care transmite forța între vertebrele adiacente în timpul mișcării coloanei vertebrale. Discul lombar este mai predispus la leziuni în comparație cu alte regiuni ale coloanei vertebrale datorită: faptului că fibrele inelare sunt dispuse într-un aranjament mai paralel și mai subțiri în partea posterioară comparativ cu cea anterioară, nucleul este poziționat mai posterior și găurile din plăcile terminale cartilaginoase.

Când se aplică o sarcină de-a lungul coloanei vertebrale, forțele de „forfecare” apar paralel cu discul intervertebral, deoarece comprimarea nucleului are ca rezultat o bombare laterală a inelului. Forțele de forfecare apar, de asemenea, atunci când o vertebră se deplasează, de exemplu, înainte sau înapoi în raport cu o vertebră adiacentă la flexie și extensie. Tensiunile de torsiune rezultă din forțele externe în jurul axei de răsucire și apar în discul intervertebral în cazul unei activități precum răsucirea coloanei vertebrale.
Articulațiile zigapofiziene sau „fațete” asigură stabilitatea articulației intervertebrale în ceea ce privește forțele de forfecare, permițând în același timp în principal mișcarea de flexie și extensie.

Mecanism de leziune/proces patologic

Experimentele indică faptul că „hernia de disc intervertebral” sau prolapsul este probabil ca urmare a unui proces gradual sau de oboseală mai degrabă decât a unei leziuni traumatice , cu toate acestea, din punct de vedere clinic, se raportează adesea o apariție bruscă a simptomelor asociate cu o încărcare mare accidentală a coloanei vertebrale, adesea într-o poziție flexionată. Solicitările cele mai susceptibile de a provoca leziuni ale coloanei vertebrale sunt flexia și torsiunea, iar aceste mișcări combinate reflectă forțe de forfecare, compresie și tensiune. Mișcările de răsucire sunt mai susceptibile de a leza anvelopa, deoarece doar jumătate din fibrele de colagen sunt orientate pentru a rezista mișcării în ambele direcții

Modificările degenerative ale discului asociate cu îmbătrânirea au fost considerate normale. De exemplu, nivelurile de concentrație ale proteoglicanilor din nucleu se reduc odată cu vârsta, de la 65% la începutul vârstei adulte la 30% la vârsta de 60 de ani, ceea ce corespunde unei reduceri a hidratării nucleare și a concentrației fibrelor inelare elastice în acest timp, rezultând un disc mai puțin rezistent. Îngustarea discului odată cu înaintarea în vârstă a fost considerată de mult timp, însă studiile post-mortem de amploare indică faptul că dimensiunile discului cresc de fapt între deceniile 2 și 7. În rest, îngustarea aparentă a discului poate fi considerată un rezultat al unui alt proces decât îmbătrânirea.

Există, de asemenea, reduceri ale nivelurilor de nutriție a plăcilor terminale vertebrale și de densitate osoasă a corpului vertebral. Reducerea suportului din partea osului subiacent are ca rezultat „microfracturarea” și migrarea materialului nuclear în corpul vertebral cunoscut sub numele de „nodurile lui Schmorl”, observate de obicei la nivelul coloanei vertebrale toraco-lombare și toracice și au o incidență scăzută sub nivelul L2. Densitatea osoasă subcondrală a articulației facetale lombare crește până la vârsta de 50 de ani, după care scade, iar cartilajul articular continuă să se îngroașe odată cu vârsta, în ciuda modificărilor focale, în special acolo unde se opun forțe de forfecare în timpul flexiei și extensiei repetate. Alte modificări osoase apar, de asemenea, la nivelul articulației facetale, inclusiv formarea „osteofitelor” și a „barei de protecție înfășurată”, probabil din cauza stresului repetat la nivelul regiunilor proceselor articulare superioare și, respectiv, inferioare.

Procesele de degenerare au fost, de asemenea, considerate ca fiind patologice. În ceea ce privește articulațiile facetale, „osteoartrita” și „boala articulară degenerativă” sunt diagnostice comune. „Spondiloza” și „osteocondroza intervertebrală” sunt, de asemenea, termeni utilizați pentru a descrie modificările degenerative la nivelul vertebrelor și al foraminelor neurale. „Boala degenerativă a discurilor” și sunt, de asemenea, diagnostice comune.

Procesul de degenerare a coloanei lombare a fost descris în 3 faze:

• Faza 1: „Degenerarea timpurie” implică o laxitate crescută a articulațiilor facetale, fibrilația cartilajului articular și discurile intervertebrale prezintă modificări degenerative de gradul 1-2.
• Stadiul 2: „Instabilitatea lombară” la nivelul (nivelurile) afectat(e) se dezvoltă din cauza laxității capsulelor facetale, a degenerării cartilajului și a discopatiei degenerative de gradul 2-3. Instabilitate segmentară: poate fi definită ca o pierdere de mișcare și rigiditate segmentară, astfel încât aplicarea unei forțe pe acel segment de mișcare va produce deplasări mai mari decât ar avea loc într-o structură normală. Testele mecanice sugerează că discul intervertebral este cel mai susceptibil la hernie în acest stadiu.
• Stadiul 3: „Deformitatea fixă” rezultă din procesele de reparare, cum ar fi osteofitele facetale și peridiscale care stabilizează eficient segmentul de mișcare. Există o degenerare avansată a articulației facetale (sau „sindromul articulației facetale”) și o degenerare discală de gradul 3-4. De importanță clinică este alterarea dimensiunilor canalului spinal din cauza deformării fixe și a formării de osteofite.

Important este faptul că incidența spondilozei și a osteoartritei este aceeași la pacienții cu simptome și fără simptome, ceea ce ridică întrebarea dacă aceste afecțiuni ar trebui privite întotdeauna ca diagnostice patologice. Acest lucru are implicații clinice, în special în ceea ce privește interpretarea rezultatelor investigațiilor radiologice și modul în care rezultatele sunt prezentate și discutate cu pacienții.

Măsuri de rezultat

Măsurile de rezultat privind durerea și dizabilitatea includ:

• Indicele de invaliditate Oswestry
• Chestionarul de invaliditate Roland-Morris
• Chestionarul de durere McGill cu formă scurtă
• Măsura de independență a măduvei spinării
• Scala numerică de evaluare a durerii
• Scala vizuală analogică

Pentru evaluarea suplimentară a factorilor psihosociali asociați cu afecțiunile lombosacrale, următoarele măsuri de rezultat pot fi utile:

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

Vezi și:

De asemenea, vezi, Outcome Measures Database

Examinare

Referire la Examinare lombară.

1. 1.0 1.1 1.1 1.2 1.3 Jensen M Biomecanica discului intervertebral lombar: o analiză. Terapie fizică. 1980; 60(6):765-773.
2. 2.0 2.1 2.2 Moore, KL. Clinically Oriented Anatomy (ediția a 3-a). 1992, Baltimore: Williams and Wilkins
3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.3 3.4 3.5 3.6 Bogduk, N. (2012). Anatomia radiologică și clinică a coloanei vertebrale lombare (ed. a 5-a). 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 lombare spine. World Journal of Radiology 2012; 4(3):97-101
5. Konin GP, Walz DM. Vertebrele lombosacrale de tranziție: clasificare, constatări imagistice și relevanță clinică. AJNR Am J Neuroradiol 2010; 31:1778-1786
6. Damasceno LHF, Catarin SRG, Campos AD, Defino HLA. Lordoza lombară: un studiu al valorilor unghiului și al rolului corpurilor vertebrale și al discurilor intervertebrale. Acta Ortop Bras 2006; 14(4):193-198
7. 7.0 7.1 7.2 Adams M., Bogduk N., Burton K. Dolan P… The Biomechanics of Back Pain. Eds. 2002. p238
8. McKenzie, R. (1981). Coloana lombară : diagnostic și terapie mecanică. Waikanae, Noua Zeelandă: Spinal Publications.
9. White A, Panjabi M. Biomecanica clinică a coloanei vertebrale. 1978, Philadelphia: JB Lippincott Co.
10. Hirsch C. Reacția discurilor intervertebrale la forțele de compresie. J Bone Joint Surg (Am) 1955; 37:1188-1191
11. 11.0 11.1 Frymoyer JW, Selby DK. Instabilitatea segmentară. Spine 1985; 10:280-286
12. Kirkaldy-Wallis WH, Wedge JH, Yong-Hing K, Reilly J. Patologia și patogeneza spondilozei și stenozei lombare. Spine 1978; 3(4):319-328

.