Caraterísticas anátomo-biomecânicas da coluna vertebral

A coluna vertebral deve ser considerada do lado anatômico (biomecânico) e funcional.

Anatomicamente, a coluna vertebral é composta por 32, às vezes 33 vértebras individuais, conectadas entre si por discos intervertebrais (art. intersomatica), que representam uma sincondrose, e articulações (art. intervertebrales). A estabilidade ou firmeza da coluna vertebral é garantida por um poderoso aparelho ligamentar que conecta os corpos vertebrais (lig. longitudinale anterius et posterius) e a cápsula das articulações intervertebrais, ligamentos que conectam os arcos vertebrais (lig. flava) e ligamentos que conectam os processos espinhosos (lig. supraspinosum et intraspinosum).

Do ponto de vista biomecânico, a coluna vertebral é como uma cadeia cinemática composta por elos individuais. Cada vértebra se articula com a vizinha em três pontos:

Nas duas articulações intervertebrais na parte posterior e pelos corpos (através do disco intervertebral) na parte frontal.

As conexões entre os processos articulares constituem articulações verdadeiras.

Situadas uma sobre a outra, as vértebras formam duas colunas: a anterior, construída pelos corpos vertebrais, e a posterior, formada pelos arcos e articulações intervertebrais.

A mobilidade da coluna vertebral, sua elasticidade e resiliência, a capacidade de suportar cargas significativas são, até certo ponto, proporcionadas pelos discos intervertebrais, que estão em estreita conexão anatômica e funcional com todas as estruturas da coluna vertebral que formam a coluna vertebral.

O disco intervertebral desempenha um papel fundamental na biomecânica, sendo a "alma do movimento" da coluna vertebral (Franceschilli, 1947). Sendo uma formação anatômica complexa, o disco desempenha as seguintes funções:

• fusão de vértebras,
• garantindo a mobilidade da coluna vertebral,
• proteção dos corpos vertebrais contra traumas constantes (função de absorção de choque).

ATENÇÃO! Qualquer processo patológico que enfraqueça a função do disco interrompe a biomecânica da coluna. As capacidades funcionais da coluna também são prejudicadas.

O complexo anatômico constituído por um disco intervertebral, duas vértebras adjacentes com as articulações correspondentes e aparelho ligamentar neste nível é chamado de segmento de movimento vertebral (SMV).

O disco intervertebral consiste em duas placas hialinas que se encaixam firmemente contra as placas terminais dos corpos das vértebras adjacentes, o núcleo pulposo e o anel fibroso (anel fibroso).

O núcleo pulposo, sendo um remanescente da notocorda dorsal, contém:

• substância intersticial condrina;
• um pequeno número de células de cartilagem e fibras de colágeno entrelaçadas que formam uma espécie de cápsula e lhe conferem elasticidade.

ATENÇÃO! No centro do núcleo pulposo existe uma cavidade cujo volume é normalmente de 1 a 1,5 ^cm³.

O anel fibroso do disco intervertebral é constituído por feixes densos de tecido conjuntivo entrelaçados em várias direções.

Os feixes centrais do anel fibroso estão localizados frouxamente e passam gradualmente para a cápsula do núcleo, enquanto os feixes periféricos estão intimamente adjacentes uns aos outros e incrustados na borda marginal óssea. O semicírculo posterior do anel é mais fraco que o anterior, especialmente na coluna lombar e cervical. As seções lateral e anterior do disco intervertebral projetam-se ligeiramente para além do tecido ósseo, visto que o disco é um pouco mais largo que os corpos das vértebras adjacentes.

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Ligamentos espinhais

O ligamento longitudinal anterior, que é o periósteo, está firmemente fundido aos corpos das vértebras e passa livremente sobre o disco.

O ligamento longitudinal posterior, que participa da formação da parede anterior do canal vertebral, por outro lado, estende-se livremente sobre a superfície dos corpos vertebrais e funde-se ao disco. Este ligamento é bem representado na coluna cervical e torácica; na região lombar, reduz-se a uma faixa estreita, ao longo da qual frequentemente se observam lacunas. Ao contrário do ligamento longitudinal anterior, é muito pouco desenvolvido na região lombar, onde os prolapsos discais são mais frequentemente observados.

Os ligamentos amarelos (23 ligamentos no total) estão localizados segmentarmente, começando da vértebra C até a vértebra S. Esses ligamentos parecem se projetar para dentro do canal vertebral, reduzindo assim seu diâmetro. Por serem mais desenvolvidos na região lombar, em casos de hipertrofia patológica, podem ser observados fenômenos de compressão da cauda equina.

O papel mecânico desses ligamentos é diferente e é especialmente importante do ponto de vista da estática e cinemática da coluna vertebral:

• mantêm a lordose cervical e lombar, fortalecendo assim a ação dos músculos paravertebrais;
• determinar a direção do movimento dos corpos vertebrais, cuja amplitude é controlada pelos discos intervertebrais;
• proteger a medula espinhal diretamente, fechando o espaço entre as placas, e indiretamente, por meio de sua estrutura elástica, devido à qual, durante a extensão do tronco, esses ligamentos permanecem totalmente esticados (desde que, se contraídos, suas dobras comprimam a medula espinhal);
• juntamente com os músculos paravertebrais, eles ajudam a levar o tronco da flexão ventral para uma posição vertical;
• têm um efeito inibitório sobre o núcleo pulposo, que, por meio da pressão interdiscal, tende a afastar dois corpos vertebrais adjacentes.

A conexão dos arcos e processos das vértebras adjacentes é realizada não apenas pelo ligamento amarelo, mas também pelos ligamentos interespinhoso, supraespinhoso e intertransverso.

Além dos discos e ligamentos longitudinais, as vértebras são conectadas por duas articulações intervertebrais formadas por processos articulares que apresentam características em diferentes seções. Esses processos limitam as aberturas intervertebrais por onde saem as raízes nervosas.

A inervação das partes externas do anel fibroso, ligamento longitudinal posterior, periósteo, cápsula articular, vasos e membranas da medula espinhal é realizada pelo nervo sinuvertebral (n. sinuvertebralis), composto por fibras simpáticas e somáticas. A nutrição do disco em um adulto ocorre por difusão através das placas hialinas.

As características anatômicas listadas, bem como dados de anatomia comparada, nos permitiram considerar o disco intervertebral como uma semi-articulação (Schmorl, 1932), enquanto o núcleo pulposo, contendo líquido sinovial (Vinogradova TP, 1951), é comparado à cavidade articular; as placas terminais das vértebras, cobertas por cartilagem hialina, são comparadas às extremidades articulares, e o anel fibroso é considerado como a cápsula articular e o aparelho ligamentar.

O disco intervertebral é um sistema hidrostático típico. Como os líquidos são praticamente incompressíveis, qualquer pressão que atue sobre o núcleo é transformada uniformemente em todas as direções. O anel fibroso, com a tensão de suas fibras, retém o núcleo e absorve a maior parte da energia. Devido às propriedades elásticas do disco, os choques e concussões transmitidos à coluna vertebral, medula espinhal e cérebro são significativamente amortecidos ao correr, caminhar, pular, etc.

O turgor do core varia significativamente: quando a carga diminui, ela aumenta e vice-versa. Uma pressão significativa no core pode ser avaliada pelo fato de que, após várias horas na posição horizontal, o endireitamento dos discos alonga a coluna em mais de 2 cm. Sabe-se também que a diferença de altura humana durante o dia pode chegar a 4 cm.

Os corpos vertebrais em diferentes partes da coluna têm suas próprias características anatômicas e funcionais distintas.

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Coluna cervical

De acordo com as tarefas funcionais de suporte, os tamanhos dos corpos vertebrais aumentam gradualmente da região cervical para a lombar, atingindo seu maior tamanho nas vértebras S;

• As vértebras cervicais, diferentemente daquelas localizadas abaixo, possuem corpos relativamente baixos, de formato elipsoidal;
• Os corpos das vértebras cervicais não são separados uns dos outros por um disco ao longo de todo o seu comprimento. Essas bordas laterais superiores alongadas dos corpos vertebrais, chamadas de processos semilunares ou em forma de gancho (processus uncinatus), conectando-se com os ângulos laterais inferiores dos corpos das vértebras sobrejacentes, formam a chamada articulação de Luschka, ou articulação uncovertebral, de acordo com a terminologia de Troland. Entre o processus uncinatus e a faceta da vértebra superior, há uma lacuna uncovertebral de 2 a 4 mm;
• As superfícies articulares uncovertebrais são revestidas por cartilagem articular, e a articulação é circundada externamente por uma cápsula. Nessa região, as fibras verticais do ânulo fibroso na superfície lateral do disco divergem e correm em feixes paralelos à abertura; no entanto, o disco não se junta diretamente a essa articulação, pois, ao se aproximar da fissura uncovertebral, ela desaparece gradualmente;
• uma característica anatômica das vértebras cervicais é a presença de aberturas na base dos processos transversos, por onde passa a a. vertebralis;
• As aberturas intervertebrais C5 _, C6 _e C7 _têm formato triangular. O eixo da abertura na secção passa em um plano oblíquo. Assim, criam-se condições para o estreitamento da abertura e compressão da raiz com crescimentos uncovertebrais;
• os processos espinhosos das vértebras cervicais (exceto C7 ₎ são divididos e abaixados;
• os processos articulares são relativamente curtos, estão em posição inclinada entre os planos frontal e horizontal, o que determina um volume significativo de movimentos de flexo-extensão e inclinações laterais um tanto limitadas;
• os movimentos rotacionais são realizados principalmente pelas vértebras cervicais superiores devido à articulação cilíndrica do processo odontoide com a superfície articular da vértebra C1;
• o processo espinhoso de C ₇ projeta-se ao máximo e é facilmente palpado;
• a coluna cervical é caracterizada por todos os tipos de movimentos (flexo-extensão, flexão para a direita e esquerda, rotacional) e no maior volume;
• a primeira e a segunda raízes cervicais emergem atrás das articulações atlantooccipitais e atlantoaxiais, e não há discos intervertebrais nessas áreas;
• Na região cervical, a espessura dos discos intervertebrais é 1/4 da altura da vértebra correspondente.

A coluna cervical é menos potente e mais móvel do que a lombar, e geralmente está sujeita a menos estresse. No entanto, a carga sobre 1 cm² ^do disco cervical não é menor, e até maior, do que sobre 1 cm² ^da coluna lombar (Mathiash). Como resultado, lesões degenerativas das vértebras cervicais são tão comuns quanto na coluna lombar.

R. Galli et al. (1995) mostraram que o aparelho ligamentar proporciona muito pouca mobilidade entre os corpos vertebrais: os deslocamentos horizontais das vértebras adjacentes nunca excedem 3-5 mm e as inclinações angulares - 11°.

A instabilidade do PDS deve ser esperada quando houver uma distância de mais de 3-5 mm entre os corpos das vértebras adjacentes e quando o ângulo entre os corpos das vértebras aumentar em mais de 11°.

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Coluna torácica

Na região torácica, onde a amplitude de movimento da coluna é relativamente pequena, as vértebras são mais altas e mais espessas do que as cervicais. Das vértebras torácicas Th ₅ a Th12, seu tamanho transversal aumenta gradualmente, aproximando-se do tamanho das vértebras lombares superiores; os discos intervertebrais na região torácica são menores do que nas regiões lombar e cervical; a espessura dos discos intervertebrais é 1/3 da altura da vértebra correspondente; as aberturas intervertebrais na região torácica são mais estreitas do que na região cervical; o canal vertebral também é mais estreito do que na região lombar; a presença de um grande número de fibras simpáticas nas raízes torácicas não só causa uma coloração vegetativa peculiar das radiculopatias torácicas, mas também pode causar o desenvolvimento de dor visceral e discinesia; relativamente maciço, espessado nas extremidades, os processos transversos das vértebras torácicas são inclinados um pouco posteriormente, e os processos espinhosos são fortemente inclinados para baixo; O tubérculo da costela se une à superfície anterior da extremidade livre espessada do processo transverso, formando uma verdadeira articulação costotransversa; outra articulação é formada entre a cabeça da costela e a superfície lateral do corpo da vértebra no nível do disco.

Essas articulações são fortalecidas por ligamentos fortes. Quando a coluna gira, as costelas e as superfícies laterais dos corpos vertebrais com processos transversos acompanham a coluna, girando em torno do eixo vertical como uma unidade única.

A coluna torácica tem duas características distintas:

• curva cifótica normal em oposição à curva lordótica da coluna cervical e lombar;
• articulação de cada vértebra com um par de costelas.

Estabilidade e mobilidade da coluna torácica

Os principais elementos estabilizadores são: a) o arcabouço costal; b) os discos intervertebrais; c) os anéis fibrosos; d) os ligamentos (ligamentos longitudinais anterior e posterior, ligamento radial, ligamento costotransverso, ligamentos intertransversos, ligamento amarelo, ligamentos inter e supraespinhosos).

As costelas com o aparelho ligamentar fornecem estabilidade suficiente e ao mesmo tempo limitam a mobilidade durante os movimentos (flexão - extensão, flexão lateral e rotação).

ATENÇÃO! Ao movimentar a região torácica, a rotação é a menos restrita.

Os discos intervertebrais, juntamente com o anel fibroso, além de amortecer, desempenham uma função estabilizadora: nesta região, os discos são menores do que nas regiões cervical e lombar, o que minimiza a mobilidade entre os corpos vertebrais.

A condição do aparelho ligamentar determina a estabilidade da coluna torácica.

Vários autores (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor, etc.) comprovaram a teoria da estabilidade de três pontos.

O papel fundamental é dado ao complexo posterior: sua integridade é condição essencial para a estabilidade, e danos às estruturas de suporte posteriores e médias se manifestam por instabilidade clínica.

Um importante elemento estabilizador é a cápsula articular, e a anatomia das articulações também garante a integridade das estruturas.

As articulações são orientadas no plano frontal, o que limita a flexão-extensão e a flexão lateral; portanto, subluxações e luxações de articulações são extremamente raras na região torácica.

ATENÇÃO! A área mais instável é a zona Th10-L1 devido às regiões torácica relativamente estável e lombar mais móvel.

Coluna lombossacral

Na coluna lombar, que suporta o peso da seção sobrejacente:

• os corpos das vértebras são os mais largos, os processos transversos e articulares são maciços;
• A superfície anterior dos corpos vertebrais lombares é ligeiramente côncava na direção sagital; o corpo da vértebra L é ligeiramente mais alto na frente do que atrás, o que anatomicamente determina a formação da lordose lombar. Sob a lordose, o eixo de carga se desloca para trás. Isso facilita os movimentos rotacionais em torno do eixo vertical do corpo;
• Os processos transversos das vértebras lombares normalmente estão localizados frontalmente; as partes ventrais dos processos transversos das vértebras lombares são remanescentes subdesenvolvidos das costelas lombares correspondentes, razão pela qual são chamados de processos costais (processus costarii vertebrae lumbalis). Na base dos processos costais encontram-se processos acessórios menores (processus accessorius);
• os processos articulares das vértebras lombares projetam-se visivelmente, e suas superfícies articulares estão localizadas em um ângulo em relação ao plano sagital;
• os processos espinhosos são espessados e direcionados para trás quase horizontalmente; na borda posterolateral de cada processo articular superior à direita e à esquerda há um pequeno processo mamilar cônico (processus mamillaris);
• As aberturas intervertebrais na região lombar são bastante amplas. No entanto, em condições de deformação da coluna, processos degenerativos e distúrbios estáticos, a síndrome da dor radicular aparece com mais frequência nessa região;
• os discos lombares, de acordo com a maior carga realizada, apresentam maior altura - 1/3 da altura do corpo;
• a localização mais frequente das protrusões e prolapsos discais corresponde aos troços mais sobrecarregados: o espaço entre L4 _e Ls _e, um pouco menos frequentemente, entre C e S1;
• O núcleo pulposo está localizado na borda dos terços posterior e médio do disco. O anel fibroso nessa área é significativamente mais espesso na parte anterior, onde é sustentado por um ligamento longitudinal anterior denso, mais fortemente desenvolvido na região lombar. Atrás, o anel fibroso é mais fino e é separado do canal vertebral por um ligamento longitudinal posterior fino e menos desenvolvido, conectado aos discos intervertebrais de forma mais firme do que aos corpos vertebrais. Esse ligamento é conectado a estes últimos por tecido conjuntivo frouxo, no qual o plexo venoso está inserido, o que cria condições adicionais para a formação de protrusões e prolapsos no lúmen do canal vertebral.

Uma das características da coluna vertebral é a presença de quatro chamadas curvaturas fisiológicas localizadas no plano sagital:

• lordose cervical, formada por todas as vértebras cervicais e torácicas superiores; a maior convexidade está no nível de _C5 e _C6;
• cifose torácica; a concavidade máxima está no nível de Th ₆ - Th ₇;
• lordose lombar, formada pela última vértebra torácica e por todas as vértebras lombares. A maior curvatura está localizada ao nível do corpo L ₄;
• cifose sacrococcígea.

Os principais tipos de distúrbios funcionais da coluna vertebral se desenvolvem pelo tipo de suavização das curvas fisiológicas ou pelo tipo de aumento (cifose). A coluna vertebral é um órgão axial único, sua divisão em diferentes seções anatômicas é condicional, portanto, não pode haver hiperlordose, por exemplo, na coluna cervical com suavização da lordose na lombar, e vice-versa.

Atualmente, estão sistematizados os principais tipos de distúrbios funcionais nas variantes suavizadas e hiperlordóticas das alterações da coluna vertebral.

1. Quando as curvas fisiológicas da coluna são suavizadas, desenvolve-se um distúrbio funcional do tipo flexão, caracterizado por uma posição forçada do paciente (em posição de flexão) e incluindo:

• mobilidade limitada nos segmentos motores da coluna cervical, inclusive na área das articulações da cabeça;
• síndrome da cabeça oblíqua inferior;
• lesões dos músculos flexores profundos do pescoço e do músculo esternocleidomastóideo;
• síndrome do escaleno anterior;
• síndrome da região escapular (síndrome do levantador da escápula);
• síndrome da parede torácica anterior;
• em alguns casos - síndrome de periartrite escapuloumeral;
• em alguns casos - síndrome da epicondilite lateral do cotovelo;
• mobilidade limitada da 1ª costela, em alguns casos - as costelas I-IV, articulações da clavícula;
• síndrome de achatamento da lordose lombar;
• síndrome do músculo paravertebral.

Limitação da mobilidade nos segmentos motores da coluna lombar e torácica inferior: na lombar - flexão e torácica inferior - extensão:

• mobilidade limitada na articulação sacroilíaca;
• síndrome adutora;
• síndrome do iliopsoas.

2. Com o aumento das curvaturas fisiológicas da coluna, desenvolve-se um distúrbio funcional do tipo extensão, caracterizado por uma marcha "orgulhosa" ereta do paciente e extensão limitada da coluna lombar e cervical durante a manifestação clínica da doença. Inclui:

• mobilidade limitada nos segmentos motores da coluna cervical média e cervicotorácica;
• cervicalgia dos músculos extensores do pescoço;
• em alguns casos - síndrome da epicondilite interna do cotovelo;
• mobilidade limitada nos segmentos motores da coluna torácica.
• síndrome de hiperlordose lombar;
• limitação de extensão nos segmentos motores da coluna lombar: L1-L2 e L2 L3 _, em alguns casos - _L3 - _L4;
• síndrome do tendão da coxa;
• síndrome do abdutor do quadril;
• síndrome do piriforme;
• síndrome de coccidínia.

Assim, quando a simetria dos esforços ativos é perturbada, mesmo em condições fisiológicas normais, ocorre uma alteração na configuração da coluna vertebral. Devido às curvas fisiológicas, a coluna vertebral pode suportar uma carga axial 18 vezes maior do que uma coluna de concreto da mesma espessura. Isso é possível porque, na presença de curvas, a força de carga é distribuída uniformemente por toda a coluna.

A coluna vertebral também inclui sua parte fixa: o sacro e o cóccix, que é ligeiramente móvel.

O sacro e a quinta vértebra lombar são a base de toda a coluna, fornecendo suporte para todas as suas seções sobrepostas e sofrendo a maior carga.

A formação da coluna e o desenvolvimento de suas curvas fisiológicas e patológicas são significativamente influenciados pela posição das vértebras lombares IV e V e do sacro, ou seja, a relação entre as partes sacrais e sobrejacentes da coluna.

Normalmente, o sacro forma um ângulo de 30° em relação ao eixo vertical do corpo. Uma inclinação acentuada da pelve causa lordose lombar para manter o equilíbrio.

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