Die Wirbelsäule bildet eine starke und zugleich flexible Basis des menschlichen Körpers und wird daher manchmal mit dem Gerüst verglichen, auf dem alles ruht. Neben der Stützfunktion, der Figurformung und der Ermöglichung der vertikalen Körperh altung, ist die Hauptfunktion der Wirbelsäule der Schutz des Rückenmarks. Die Wirbelsäule ähnelt von der Seite gesehen einem leicht gestreckten Buchstaben S, der durch natürliche Rundungen gebildet wird: Halslordose, Brustkyphose, Lendenlordose und Kreuzbeinkyphose. Die Stützfunktion und die damit verbundene starke Belastung der Wirbelsäule machen diese anfällig für Degeneration und zahlreiche Verletzungen.

Die menschliche Wirbelsäule besteht aus7 Halswirbeln(C),12 Brustwirbeln(Th),5 Lendenwirbeln Wirbel(L),5 Sakralwirbel(S) (sie verschmelzen während der fötalen Entwicklung zu einem einzigen Kreuzbein) und4 bis 5 Steißbein (Was). Insgesamt hatder Mensch 33 bis 34 Wirbel , darunter24 Wirbelim strengen Sinne des Wortes ( unverbunden ,mobilne ) und zwei Knochen aus verschmolzenen Wirbeln - Kreuzbein und Steißbein

Die Wirbelsäule besteht also aus 26 Knochen (24 Wirbel, Kreuz- und Steißbein), die durchBandscheiben verbunden sind(23, weil zwischen dem Kopf und dem ersten Halswirbel ebenfalls B. zwischen dem ersten und zweiten Halswirbel keine Bandscheiben, ebenso zwischen Kreuzbein und Steißbein) und den Zwischenfortsatzgelenken, die zusätzlich durch Bänder und Gelenkkapseln stabilisiert werden.

Aber der allgemein als Wirbelsäule bekannte anatomisch-funktionelle Komplex umfasst auch Elemente des Nervensystems (Wirbelsäuleund Nervenwurzeln ), die vom Schutz der Knochenwirbelsäule (der Wirbelkanal ist Wirbelsäule), sowie zahlreiche Muskelgruppen, die sowohl für die Stabilisierung als auch für die Beweglichkeit der Wirbelsäule verantwortlich sind.

Wirbelsäule - Aufbau und Funktionen

Wie der Name schon sagt - die Wirbelsäule isteine Stange aus Kreisen . Tatsächlich bildet es von vorne betrachtet eine gerade Linie. In der Sagittalebene hingegenvier Kurven :Lordozy(Vorwärtsbeugung)zervikalundLendenwirbelsäuleundKyphose(Rückwärtsbeuge)BrustwirbelsäuleundKreuz . Ungenaues gibt auch den zweiten Namensteil, denn zwischen den Wirbeln liegenBandscheiben , dieetwa ein Viertel der Länge der gesamten Wirbelsäule ausmachen. Sie sind auch etwas breiter als die Wirbelkörper und ragen daher über deren Umriss hinaus, was der Wirbelsäule eine charakteristische Bambusform verleiht.

Als Ganzes erfüllt die Wirbelsäule mehrere wichtige Funktionen für den gesamten Körper:

  • istStützachse , mit der Sie eine vertikale Silhouette erreichen und im Gleichgewicht h alten können;
  • amortisiertalleBelastungenin der Längsachse des Körpers;
  • schützt das empfindliche Nervengewebe des Rückenmarksdas im Wirbelkanal verläuft;
  • repräsentiertGerüst für das vegetative Nervensystem ;
  • repräsentiertGerüst für innere OrganeBrust und Bauch;
  • ist ein stabiles Element in Bezug auf bewegliche Gliedmaßen, sowieMuskelansatzstelleGliedmaßen;
  • ermöglicht Hals- und Rumpfbewegungenin allen drei Ebenen;

Die primären Aufgaben der Wirbelsäule sindStabilisierung, Schutz und Erh alt der Skelettstrukturund erst dann sind ihre Funktionen mit der Mobilität verbunden. Jerzy Stodolny begründet es mit Beispielen: „Aus der Praxis ist bekannt, dass man mit einer steifen Wirbelsäule sehr gut funktionieren kann. Beispiele hierfür sind Kinder mit implantierten Metalldistraktoren nach einigen Skolioseoperationen oder Patienten mit Spondylitis ankylosans. Andererseits ist es bei einer instabilen Wirbelsäule, z.B. nach Verletzungen, Verstauchungen, Brüchen, ganz zu schweigen von Muskellähmungen, leider unmöglich, aktiv zu leben. Daher eine sehr wichtige Schlussfolgerung: Die Aktivität der Wirbelsäule ist ein Kompromiss zwischen größtmöglicher Stabilisierung und gewünschter Beweglichkeit.“

Es lassen sich eine Reihe von Mechanismen identifizieren, die eine effektiveBegrenzung und Kontrolle der Beweglichkeit der Wirbelsäule ermöglichen :

  • SystemMuskelndieaufrecht h alten ;
  • vierKurven(zervikale und lumbale Lordose sowie thorakale und sakrale Kyphose), die den Widerstand derWirbelsäulegegen Belastungen erhöhen oben bis zu 17-mal gegenüber gleicher, aber völlig einfacher Konstruktion;
  • Rippen , diedie Beweglichkeit einschränkendes Brustabschnittsder Wirbelsäule ;
  • Bändersystemund FaserringeBandscheibendie passive und aktive Bewegungen zwischen den Wirbeln steuern;
  • Kerne von Bandscheiben ,die es den Wirbelkörpern ermöglichen, die Ausrichtung der Ebenen in verschiedene Richtungen zu ändern, jedoch innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs;
  • je nach Höhe der Wirbelsäule unterschiedlichAufbau der Gelenkfortsätze und Zwischenwirbelgelenkemit Gelenkflächen, die Bewegungen nur in bestimmte Richtungen und den richtigen Bewegungsradius zulassen;
  • Struktur des Kreuzbeinsund seine Verbindung mit dem Becken durch breite Iliosakralgelenke, wodurch diese Struktur der stärkste Stoßdämpfer des menschlichen Körpers ist und Belastungen in der Vertikalen reduziert Achse

Die Motorik der einzelnen Wirbelsäulenabschnitte unterscheidet sich in Umfang und Bewegungsrichtung.Der größte Bewegungsbereich tritt im zervikalen Segment auf, dann im Lendenbereich und am kleinsten im Kreuzbeinbereich . Die sogenannteKernpunkte der Wirbelsäule, also interstitielle Verbindungen :

  • zervikal-zervikal (Co-C1), wo es Flexion, Extension, Lateralflexion, Rotation und Kombinationen der genannten Richtungen gibt;
  • zervikal-thorakal, mit den gleichen Bewegungen wie beim zervikal-zervikalen Übergang, aber mit größerer Reichweite;
  • thorakolumbal mit Flexions-, Extensions-, Lateralflexions- und Rotationsbewegungen;
  • lumbosakral mit Flexions-, Hyperextensions- und lateralen Flexionsbewegungen

Die erhöhte Beweglichkeit und Beweglichkeit der oben genannten Stellen wird durch die Winkel der Gelenkflächen der Zwischenfortsatzgelenke und die Höhe der Bandscheiben an einzelnen Stellen beeinflusst. Die genannten Stellen erhöhter Beweglichkeit sind bei Zusatzbelastungen insbesondereanfällig für Überlastungsschäden(einschließlich Diskopathien).

Aufgrund der Tatsache, dassdie Wirbelsäule gleichzeitig zwei gegensätzliche Funktionen hat-stabilisierend und motorisch- müssen ihre Strukturen entsprechend sein morphologisch und funktionell unterschiedlich. Um die Biomechanik des gesamten Systems zu verstehen, ist es notwendig, den Aufbau seiner einzelnen Teile zu kennen.

Kreis konstruieren

Zwischen den Wirbelngibt es verschiedene Abschnitte der WirbelsäuleUnterschiede aufgrund unterschiedlicher Funktionentypisch für verschiedene Abschnitte der Wirbelsäule

Jeder Kreis besteht aus zwei Grundteilen: einem massiven zylindrischen Körper und einem dünneren und abwechslungsreicheren Bogen.Jeder Bogen hat 7 Fortsätze : stachelig von hinten, quer an den Seiten und sogar obere und untere Gelenkfortsätze von oben und unten. Zwischen den Flügeln des Bogens und der Rückseite des Schafts verbleibt ein freier dreieckiger Raum - der Wirbelkanal. Hier istRückenmark .

FlachSpulenwellen sind so konstruiert, dass sie eine große Masse von Lasten tragen können . Zu ihrem Teil können neben der Spongiosa auch knorpelige Begrenzungsplatten gehören, die sie vor Druck schützen und den Flüssigkeitsaustausch zwischen den Wellen und Bandscheiben vermitteln. Andererseits stellenBögen einen mechanischen Schutz für das Rückenmark dar.undhaben Gelenkflächen, die einzelne Wirbel miteinander verbinden und ihnen ermöglichen, sich relativ zueinander zu bewegen . Außerdem sind die Querfortsätze Ansatzpunkte der Bandscheiben und der Muskulatur der Wirbelsäule.

Aufbau der Bandscheibe

Die Bandscheiben verbinden die Wirbelkörper miteinander(sie sind Teil der Zwischenwirbelgelenke),tragen das Körpergewicht , undForm der Wirbelsäule bestimmen(im lordotischen Hals- und Lendenwirbelbereich sind die Bandscheiben vorne höher) undBewegung zulassen . Bandscheiben sind im Verhältnis zu den Wirbelkörpern in den beweglichsten (ca. 4 mm) und lumbalen (ca. 10 mm) Abschnitten am höchsten. Von oben und unten grenzen die Bandscheiben an die Randplatten, die sie von der Schwammsubstanz der Wirbelkörper trennen.

Neben den Knorpelplatten besteht die Bandscheibe aus zwei Elementen, die charakteristisch und für die Funktion des Gesamtsystems entscheidend sind:FaserringeundKern. Die Ringe bestehen aus überlappenden Platten. Die Fasern der einzelnen Lagen des Faserrings verlaufen schräg in abwechselnde Richtungen, was den sog Seileffekt. Zwischen den Platten befindet sich lockeres Fasergewebe. Im Lendenbereich besteht der Faserring aus 10-12 Platten - an den Seiten dick und vorne und hinten dünner. JederFaserring wird von vorne und seitlich fest mit dem Wirbelkörperverbunden. Zusätzlich schließtvon vorne an das vordere Längsbandan.Die hinteren Anhänger sind etwas schwächer . Die Fasern der inneren Schichten sind durch ein interzelluläres Gerüst mit dem Nucleus pulposus verbunden, daherist es schwierig, eine strikte Grenze zwischen dem Ring und dem Nucleuszu definieren.

Aus funktioneller Sicht ist der Faserring das wichtigste Element, das die Wirbelsäule stabilisiert . Er verbindet die einzelnen Wirbel zu einem funktionellen Ganzen undübernimmt die Rolle einer Sicherheitsbremse bei einem Versuch, die Wirbelsäule in einen zu großen Bewegungsbereich zu bewegen . Es schränkt jedoch die Mobilität der sogenannten nicht vollständig ein Gerüst des Körpers, denn dank seiner (Ring-)Streckung ermöglicht es Ihnen, bestimmte Bewegungen auszuführen. InDer Faserring umgibt und schützt somit den Nucleus pulposus, der kleiner ist als das funktionelle Ganze der Schuppe - der Hauptstoßdämpfer der Wirbelsäule.

Der Kern innerhalb des Faserringsnimmt transversal etwa 50-60 Prozent des Bandscheibenvolumens ein . Es ist weiß, glänzend und hat eine halbgallertige Textur. Es ist kein ideales Zentrum der Bandscheibe, da es näher am hinteren Teil des Wirbelkörpers liegt (daher die Tendenz zur posterolateralen Richtung der Bandscheibe). Bei einem Neugeborenen besteht es hauptsächlich aus Schleim, der mit knorpelig-faserigen Fäden durchsetzt ist. Im Laufe der Jahre ändert sich das Verhältnis der Bestandteile des Hodens, da der Schleim durch Knorpelfasergewebe ersetzt wird. Dieser Prozess ist lebenslang. Im Laufe der Jahre verschwimmen die Unterschiede zwischen Zellkern und Faserring immer mehr.

Die Hauptfunktionen des Lungenkernssind:

  • Vermittlung von Flüssigkeitsaustauschzwischen Bandscheibe und Wirbelkörpern;
  • Unterstützung des Wirbelsoberhalb der Bandscheibe;
  • Spannungen und Druck amortisierengleichmäßig nach allen Seiten übertragen: auf den Faserring und die Knorpelplatten der Wirbelkörper;

Die Wirksamkeit der Kernpolsterung hängt von den Eigenschaften des darin enth altenenGels ab, insbesondere von der möglichen Stärke der Wasseraufnahme durch dieses. Beim Druck wird Wasser aus dem Nucleus pulposus herausgedrückt und beim Nachlassen des Drucks wieder aufgesaugt.Mit zunehmendem Alter nimmt die Aufnahme- und Resorptionsfähigkeit der Hoden ab, sodass die ältere Wirbelsäule weniger Belastungen standh alten kann. Auch die stoßdämpfende Funktion wird durch eine Schädigung des Faserringsstark beeinträchtigt, was die gleichmäßige Kraftübertragung durch den Nucleus pulposus beeinträchtigen kann.

Biomechanik der Wirbelsäule am Beispiel der Lendenwirbelsäule

Die Lendenwirbelsäule besteht aus 5 Wirbeln mit massiven Körpern. Der letzte von ihnen ist mit dem gegenüberliegenden Kreuzbein verbunden und hat eine keilförmige Form (er ist deutlich höher als die Vorderseite). Die Wirbelbögen sind in diesem Segment am stärksten und die Wirbelöffnungen entlang der gesamten Wirbelsäule am größten. Die Gelenkfortsätze sind fast senkrecht (in einem Winkel von 45 Grad zur Frontalebene), sodass die Gelenkflächen an ihnen in der Sagittalebene verlaufen. Dadurch schränken sie die Rotation ein und erweitern den Flexions- und Extensionsbereich (in jungen Jahren um die 80 Grad, im Alter meist um die 25 Grad).

Es gibt zwei funktionelle Einheiten der WirbelsäuleWirbel verbunden durch eine Bandscheibe . Der vordere Teil (mit den Wellen und der Bandscheibe) trägt das Körpergewicht, der hintere Teil (mit den Anhängseln und Gelenkflächen) ist für die Bewegungen zuständig. Auch ein starkes Bandsystem spielt eine wichtige Rolle, da es der Dehnungskraft der Bandscheiben entgegenwirkt. Die Wirkung dieser gegensätzlichen Kräfte wird am besten durch die Tatsache belegt, dasstägliche Unterschiede in der Länge der Wirbelsäule 12 mm bei Frauen und 18 mm bei Männern erreichen(dies hängt hauptsächlich mit Veränderungen der Hydratation des Nucleus-pulposus-Gels). Die Wirkung dieser Kräfte ist die Stabilisierung der Wirbelsäule (zusätzlich unterstützt durch die Muskulatur der Wirbelsäule und des Rumpfes).

Im horizontalen Querschnitt ähnelt die Wirbelsäule dem Buchstaben T, also ein System, das für seine hohe Festigkeit bekannt ist. Es wird zusätzlich die natürliche Krümmung der Wirbelsäule erhöht (17-mal im Vergleich zur gleichen, aber ohne Krümmungsstruktur), die zahlreichen Drücken und Belastungen ausgesetzt ist, die in verschiedenen Ebenen wirken. Sie betreffen meist den Lendenbereich, der auch die größte Ausdauer hat. Seine Hubkraft beträgt im Durchschnitt etwa 400 kg (zum Vergleich: die durchschnittliche Hubkraft des Halswirbels - 113 kg; der Brust - 210 kg). Natürlich sind die Normbelastungen der Wirbelsäule in aufrechter Position deutlich geringer und betragen etwa 125 kg in der Lendenwirbelsäule, 75 kg in der Brust und 50 kg in der Halswirbelsäule.

Die Kraft der Wirbelsäule ist umgekehrt proportional zur Belastungsdauer . Bei längerem Druck nimmt die Steifheit des Gewebes zu und die Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen ab. Vibrationen, die es den Strukturen der Wirbelsäule erschweren, sich an den erhöhten Druck anzupassen, wirken sich ähnlich negativ auf die Verletzungsresistenz aus.

Die Achse der einzelnen Wirbelsäulenbewegungen liegt im Zentrum des Nucleus pulposus und bewegt sich mit dem Nucleus - nach vorne bei Hyperextension und nach hinten bei Flexion. Daher ist eine Störung der Stützfunktion des Hodens immer der Beginn der Pathologie der Wirbelsäule. Neben übermäßigen Belastungen werden sie auch durch die im Laufe der Jahre abnehmende Hydratation des Hodens verursacht (nach der Geburt enthält er etwa 88 % Wasser, mit 18 Jahren sind es 80 % und im Alter weniger). als 70 %). Der vom Kern auf die Fasern der Bandscheibe übertragene Druck ist oft asymmetrisch verteilt, was mit der Form der Bandscheibe zusammenhängt. Die Spannung im posterolateralen Teil (hier wird der Hoden am häufigsten zurückgedrückt) kann den vorhandenen Druck sogar um das 5-fache übersteigen.

Der Mechanismus, der den Zellkern vor Schäden schützt, besteht darin, dass er trotz des auf ihn ausgeübten Drucks Wasser aufnehmen kann. Dies geschieht jedoch nur bei intermittierendem Druck. Bei konstant zu hohem Druck verliert der Hodendieses Eigentum und wird zerstört.Die Position, in der die Bandscheibe am stärksten (oft konstant) belastet wird, ist das Sitzen beim sog slouch(Rücken gerundet, Bauchstrecker verkürzt, Wirbelsäulenstrecker gestreckt, seine Spannung ist reduziert). Auch das Beugen der Lendenwirbelsäule beim Stehen auf gestreckten Beinen in den Knienist eine schädliche Position für die Bandscheibe. Wie Artur Dziak schreibt: „Es wird angenommen, dass bei einer 70 kg schweren Person – auf den 3. Lendenwirbel eine Kraft von 142 kg in sitzender Position, 99 kg in stehender Position und 20 kg in liegender Position ausgeübt wird (wenn Schlafen). Der Druck der intralumbalen Bandscheibe beträgt 1-1,5 MPa (145-210 psi) in sitzender Position (Ruheposition mit dem größten Druck). Im Stehen sinkt der Druck um etwa 30 Prozent, beim Liegen auf der Seite um 50 Prozent. In der Rückenlage beträgt der Druck innerhalb der Bandscheibe nur 10-20 Prozent. was im Sitzen und 25 Prozent. was im Stehen. Da liegt es auf der Hand, dass Patienten mit Diskopathie vor allem ihre Sitzposition einschränken sollten.“

Das Ausmaß der Beanspruchung und Belastung der Wirbelsäule hängt aber nicht nur von der Position ab, sondern maßgeblich von allen Aktivitäten, die die Muskelarbeit anregen. Begleitet wird jede Bewegung von einer Veränderung der Muskelspannung und einer Dehnung des Krafthebels, der auf die Lendenwirbelsäule einwirkt. Der sehr lange Hebelarm der Lendenwirbelsäule bildet Rumpf und obere Gliedmaßen. Die Balance wird durch einen kurzen Hebelarm vom Nucleus pulposus zu den Dorsalextensoren gewährleistet. Das Verhältnis dieser Hebel beträgt 15:1, was bedeutet, dass einem Heben von 40 kg eine Kontraktion der Rückenmuskulatur von etwa 600 kg gegenüberstehen muss.

Der Übergang des letzten Lendenwirbels zum Kreuzbeinist entscheidend für die Lastübertragung auf die Wirbelsäule. Es hat die Form eines nach vorne gebogenen Keils und besteht aus 5 miteinander verschmolzenen Wirbeln (die endgültige Verschmelzung erfolgt normalerweise zwischen dem 20. und 25. Lebensjahr). Das Kreuzbein bildet zusammen mit den beiden Beckenknochen das Becken – Basis und Gerüst der Wirbelsäule – auf das alle Lasten übertragen werden (verlaufend durch die Lendenwirbelsäule und dann das Kreuzbein).Der optimale Winkel zwischen der Lendenwirbelsäule und der Kreuzbeinwirbelsäule beträgt 30 Grad . Die Lastübertragung erfolgt an einem bestimmten Ort, da die Lordose der Lendenwirbelsäule in eine Kyphose des Kreuzbeins übergeht. Die veränderte Position der Wirbelsäule und die keilförmige, sehr hohe vordere Bandscheibe verleihen diesem Ort einen großen Bewegungsspielraum. Gleichzeitig sammeln sich hier die über die gesamte Wirbelsäule übertragenen Belastungen. InDaher sind Positionsänderungen, Aktivitäten und Verlängerung des Hebelarms in diesem Bereich am deutlichsten zu spüren. Ein Beispiel ist Artur Dziak: „In der aufrechten Position eines Wettkämpfers mit einem Gewicht von 105 kg, einer Größe von 195 cm und einer Langhantel von 150 kg auf der Brust beträgt die Belastung des Abschnitts L5-S1 220 kg. Bei einer Vorneigung des Oberkörpers um 30 Grad erreichen diese Belastungen durch die Schwerpunktverlagerung und die Verlängerung des Kraftarms einen Wert von bis zu 990 kg. Es sollte hinzugefügt werden, dass diese Kraft in zwei Komponenten aufgeteilt wird, von denen eine parallel zur Gelenkfläche des Kreuzbeins und die andere senkrecht wirkt; Bei einer 52-Grad-Neigung der Basis des Kreuzbeins betragen diese Komponenten beispielsweise 348 und 509 kg. Daraus folgt, dass die lumbosakrale Verbindung sehr starken Drücken ausgesetzt ist, wobei eine Kraft dazu neigt, den 5. Lendenwirbel nach vorne vom Kreuzbein zu schieben. "

Um Überlastungsveränderungen im Bewegungsapparat zu entwickeln, brauchen wir keine Belastungen, die die Kraft des Gewebes übersteigen. Häufige Überlastungen sind ausreichend. Wenn sie stark und häufig genug sind, ohne die Schwelle der Gewebestärke zu überschreiten, können sie sogar den Faserring brechen - eine Pathologie, die nicht gestoppt oder rückgängig gemacht werden kann.

Wie kommt es also, dass bei manchen Arbeiten oder Sportarten, bei denen schwere Lasten gehoben oder der Hebelarm verlängert werden muss, die Wirbelsäule nicht (oder zumindest nicht sofort) geschädigt wird? Es zeigt sich, dassdie Muskulatur (insbesondere H altemuskulatur) schützt, entlastet und stabilisiert und den in den Körperhöhlen (Bauch, Brust) erzeugten Druck . Nicht nur das, wie Artur Dziak schreibt: „Die Muskelaktivität und der Druck in den Körperhöhlen nehmen mit dem Gewicht der angehobenen Last zu. Durch die Übernahme eines Teils des Drucks auf die Wirbelsäule kann der Brustbereich um bis zu 50 Prozent und die Lendenwirbelsäule um 30 Prozent entlastet werden (gemessen auf Bandscheibenhöhe L5-S2). Dieses Beispiel zeigt deutlich, wie wichtig eine ausgleichende RolleH altungsmuskelnspielt, die - ausreichend stark und fit -die Wirbelsäule nicht nur vor Schäden schützen, sondern auch teilweise übernehmen seine Funktionen .

Literaturverzeichnis :

  • Bochenek A., Reicher M., Human Anatomy, Bd. I, Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warschau 1997 und Sobotta J., Atlas of Human Anatomy, Bd. 1: Allgemeine anatomische Konzepte. Bewegungsorgane. Ed. Urban & Partner, Posen 2012.
  • Dziak A., Wirbelsäulenschmerzen und -funktionsstörungen, Medicina Sportiva,Krakau 2007.
  • Sobotta J., Atlas der menschlichen Anatomie, Band 1: Allgemeine anatomische Konzepte. Bewegungsorgane. Ed. Urban & Partner, Posen 2012.
  • Stodolny J., Wirbelsäulenüberlastungskrankheit, ZL-Natura, Kielce, 2000 und Dziak A., Schmerzen und Wirbelsäulenfunktionsstörungen, Medicina Sportiva, Kraków 2007.

Kategorie:

Anatomie