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Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 1 Guía de instrucción programada de biomecánica de Columna Vertebral Recuerde que No se debe escribir en el cuadernillo. Las actividades se realizan en hoja aparte. Usted debe: 1. Leer detenidamente el bloque de información que se encuentra previo a la ejercitación. 2. Al momento de la ejercitación ya no se puede volver a la información. 3. Se discute en forma grupal la respuesta. Este cuadernillo consta de una primera parte de información sobre el tema y una segunda parte de ejercitación de la información adquirida en modalidad choice. La misma se intercala luego de cada bloque de información, el cual debe realizar una vez comprendido el tema, dado que NO se puede volver al texto una vez que se inicia la actividad práctica. Se recomienda al alumno que para su mayor comprensión acerca de la Biomecánica, lea de la bibliografía oficial los conceptos básicos de artrología, miología y generalidades anatómicas. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 2 La Columna Vertebral La columna vertebral o raquis es un tallo óseo polisegmentado situado en la región dorsal media del cuello y tronco que forma, junto con la cabeza, el esqueleto axial. Se encuentra constituida por la superposición de vertebras unidas por el disco intervertebral alternativamente dispuesto a partir del espacio intercostal entre el axis y la 3ra vértebra cervical, por los ligamentos vertebrales comunes anterior y posterior y por los elementos que forman el arco posterior vertebral con sus diferentes medios de unión (ligamento amarillo, intertransverso e interespinoso). El conjunto de cada vertebra y sus medios de unión constituye la unidad funcional de la columna. La misma se compone de un segmento anterior (cuerpo vertebral y disco intervertebral) que sostiene el peso y un segmento posterior (arco posterior), que contiene y protege al neuroeje. La columna vertebral tiene dos características: Rigidez: Determinada por las cerradas articulaciones de escasa movilidad, potente ligamentos y masas musculares (retrorraquideos y paravertebrales) Flexibilidad: Determinada por el accionar conjunto de las múltiples piezas óseas que la componen, lo que permite 1) efectuar los diferentes movimientos con una amplitud resultante de la suma de los pequeños desplazamientos de cada unidad funcional; 2) equilibrar el peso tanto en la posición sedante como erecta No es solo el eje del cuerpo, sino que además es un órgano portador y locomotor que desempeña las siguientes funciones Protectoras: ya que por su cara anterior el cuerpo vertebral contribuye a delimitar las cavidades torácicas y abdominopelviana, protegiendo a los órganos contenidos en ellas. Además contiene en el conducto vertebral a la médula espinal, sus envolturas y las raíces nerviosas. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 3 Estáticas: la columna por su segmento anterior constituye el órgano de la estática corporal que soporta el peso de la cabeza, el tronco y extremidades superiores y lo transmite a la pelvis y miembros inferiores. El sector lumbar es el que soporta mayor presión, de ahí que las estructuras vertebrales sean más sólidas y voluminosas. La columna estática o anterior es el factor fundamental de la postura, la cual mantiene, regulariza y adapta continuamente en los cambios se posición del sujeto. Sostén: al delimitar las grandes cavidades del tronco, contribuye a fijar y sostener los órganos contenidos dentro de ellas. Asimismo se debe recordar que presta inserción a diversos grupos musculares (de los canales vertebrales, de la nuca, prevertebrales, escalenos, etc) Cinéticas: al participar en la ejecución de los movimientos de una vértebra o del raquis completo, la columna de los arcos o masa apofisaria se comporta como un órgano cinético ya que el tallo óseo polisegmentado representa numerosos brazos de palanca sobre el que actúan diferentes músculos: Sobre las apófisis espinosas y láminas actúan los que enderezan la columna. Sobre las apófisis transversas actúan los músculos que permiten los movimientos de inclinación lateral y rotación. De las 33-34 vertebras que forman la columna vertebral, 24 son móviles (columna flexible o libre) y 9-10 son fijas (columna fija). La columna flexible se encuentra formada por 7 vertebras cervicales, 12 torácicas o dorsales y 5 vértebras lumbares. La columna fija está formada por 5 vertebras sacras soldadas entre sí para formar un solo hueso, el sacro, y 3 a 4 vertebras coxígeas, también soldadas entre sí para formar el coxis. Con excepción del atlas, axis, sacro y coxis, las vértebras presentan características comunes, si bien debe tenerse presente que existen modificaciones regionales que permiten su identificación. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 4 Actividad 1 1) Los siguientes son medios de unión entre las vértebras, excepto uno, Cuál? a) Disco Intervertebral b) Ligamento Vertebral común anterior c) Ligamento Vertebral común posterior d) Ligamento Amarillo e) Conducto Medular 2) Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la unidad funcional de la columna es incorrecta? a) Posee un segmento anterior y otro posterior b) Está formada por la vértebra y sus medios de unión c) El segmento anterior está formado por el cuerpo vertebral y el disco. d) El segmento posterior sostiene el peso del cuerpo. 3) La gran amplitud de los movimientos de la columna en su conjunto se debe a: a) La suma de movimientos poco amplios de múltiples articulaciones de escasa movilidad b) La gran flexibilidad de las articulaciones de los cuerpos vertebrales entre sí. c) La solidez de los ligamentos vertebrales comunes anterior y posterior d) La flexibilidad de las articulaciones del arco posterior e) “b” y “d” son correctas 4) En el mantenimiento de la postura intervienen como factor fundamental, marque la opción correcta: a) Los cuerpos vertebrales b) Los discos Intervertebrales c) Los Arcos Posteriores d) “a” y “b” son correctas 5) Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas a) Tanto las articulaciones de los cuerpos vertebrales entre sí como las de las apófisis articulares son de muy escasa movilidad b) La poca movilidad y rigidez de los medios de unión permite la adaptación de la columna a la función de sostén. c) Si hubiera un número menor de estas articulaciones semirrígidas por menor número de vertebras la movilidad de la columna seria considerablemente mayor Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 5 Las Curvaturas del Raquis Para aumentar la resistencia a las fuerzas de compresión y su elasticidad, la columna vertebral no es rectilínea sino que presenta curvaturas en el plano sagital Estas curvaturas se modifican con el desarrollo del crecimiento (Véase Imagen 2). En el neonato hay una única gran curvatura de convexidad posterior (cifosis). A partir de aproximadamente el tercer mes de vida, al mantenerse erecta la cabeza, la parte superior de esta curvatura se modifica y paulatinamente se invierte para hacerse definitivamente convexa hacia adelante(lordosis cervical). A nivel lumbar ocurre algo similar. Al comenzar la deambulación, la región rectifica su curvatura para finalmente alrededor de los dos años y medio a tres de edad, constituir una curvatura de convexidad hacia adelante (lordosis lumbar). En resumen, en el adulto hay cuatro curvaturas sagitales: Lordosis cervical (Véase Imagen 3 B) Cifosis dorsal, (Véase Imagen 3 D) Lordosis lumbar (Véase Imagen 3 C) Curvatura sacrococcígea. De lo antedicho se desprende que hay curvaturas que existen en el momento del nacimiento (curvaturas primarias) y otras que aparecen posteriormente como producto de la maduración neurología y musculoesqueletica (curvaturas secundarias). Además, existe una curvatura en el plano frontal llamada “curvatura lateral” que es una ligera desviación de la columna dorsal a nivel de las vértebras torácicas tercera, cuarta y quinta. La concavidad de esta curvatura por lo general mira hacia la izquierda. Para algunos autores se debe a una depresión producida por el paso de la aorta; para otros estaría determinada por el predominio de la musculatura de uno u otro lado del cuerpo. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 6 Arquitectura de la Vertebra La vertebra es un hueso que puede estudiarse en dos partes por separado: el cuerpo vertebral y la masa apofisaria. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 7 El cuerpo vertebral tiene la estructura de un hueso corto (sus tres ejes son de igual magnitud). Está compuesto por una cortical de hueso denso que rodea al tejido esponjoso, en forma de cascaron. La cortical de la cara superior y de la cara inferior se denomina meseta vertebral (superior e inferior). En la periferia de cada meseta se forma un reborde de masa cortical denominado rodete marginal. El hueso esponjoso del cuerpo vertebral se organiza formando trabéculas que se distribuyen siguiendo líneas de fuerza. La disposición de éstas trabéculas óseas en el cuerpo vertebral puede estudiarse en 3 cortes: Corte Verticofrontal (Véase Imagen 4): a- Trabéculas verticales: son trabéculas de dirección paralelas al eje vertical. En realidad son trabéculas que describen una discreta curva de concavidad medial que limitan en la parte central un espacio ovoideo equivalente al canal medular de la diáfisis de un hueso largo. b- Trabéculas oblicuas: se extienden de la cara lateral a la cara inferior del cuerpo vertebral c- Trabéculas Horizontales: entre las caras laterales del cuerpo vertebral. Corte Sagital (Véase Imagen 5): a- Trabéculas en abanico superior: se extienden desde la cara inferior del cuerpo vertebral en la forma oblicua hacia arriba y hacia atrás para alcanzar el pedículo, donde se incurvan para terminar en la apófisis articular superior y apófisis espinosa (Véase Imagen 5, A) b- Trabéculas en abanico inferior: son trabéculas de disposición inversa a las anteriores (Véase Imagen 5, B) Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 8 El sistema de trabéculas en abanico y las verticales delimitan en la parte anterior del cuerpo vertebral una zona triangular de debilidad (Véase el área colorada de la Imagen 6). Este es el sitio donde puede producirse el aplastamiento o acuñamiento vertebral en caso de traumatismos o procesos patológicos que afectan el cuerpo vertebral. Corte horizontal: a- Trabéculas radiadas: desde la línea axil del cuerpo vertebral se extienden a la periferia. Muy desarrolladas en el niño antes de empezar la marcha, al comenzar a adoptar la posición bípeda se reorganizan en el sistema vertical. A nivel del arco posterior, además de las trabéculas en abanico encontramos: -Trabéculas en “U”: entre las apófisis articulares superiores, siguiendo el borde superior del pediculo. -Trabéculas Transversas: entre las apófisis transversas pasando por las láminas vertebrales. -Trabéculas de las apófisis espinosas: situadas en las mismas y de dirección vertical. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 9 Actividad 2 1) Discuta con sus compañeros cuál de los siguientes elementos NO se ven en la Rx de Frente de columna vertebral a) Cuerpo Vertebral b) Canal Vertebral c) Apófisis Espinosas d) Pedículos Vertebrales e) Ligamento Vertebral Común anterior 2) Discuta con sus compañeros cuál de los siguientes elementos NO se ven en la radiografía de perfil de columna vertebral a) Foramen de conjunción b) Pedículo Vertebral c) Núcleo Pulposo d) Apófisis Articulares e) Apófisis Espinosas 3) Las siguientes son curvaturas que posee el adulto. Indique cuáles son las correctas: a) Cifosis dorsal, lordosis cervical, cifosis lumbar, lordosis sacro-coccígea. b) Lordosis cervical, cifosis dorsal, lordosis lumbar, cifosis sacro-coccígea. c) Cifosis cervical, lordosis dorsal, cifosis lumbar, curvatura sacro-coccígea d) Lordosis cervical, cifosis dorsal, lordosis lumbar, curvatura sacro-coccígea. e) Ninguna Es Correcta Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 10 Articulaciones intervertebrales que constituyen la Columna Vertebral Las distintas piezas óseas que forman la columna vertebral se unen entre si por las mesetas corticales de los cuerpos vertebrales y las apófisis articulares, así como por ligamentos a distancia tendidos entre las láminas (ligamento amarillo o interlaminar), apófisis transversas (ligamento intertransverso), las apófisis espinosas (ligamento interespinoso) y entre las caras anteriores y las posteriores de los cuerpos vertebrales (ligamento vertebral común anterior y posterior). Las articulaciones de las apófisis articulares son de tipo sinovial con carillas articulares planas (articulaciones de genero artrodia). Presentan manguito capsular ligamentoso con refuerzo anterior y posterior. La articulación entre dos cuerpos vertebrales adyacentes es una anfiartrosis. Se encuentra constituida por las dos mesetas de las vértebras adyacentes, que se unen entre sí por el disco intervertebral. El disco intervertebral es un aparato elástico y compresible interpuesto entre los cuerpos vertebrales para absorber sus choques y facilitar su movilidad. Si bien sus detalles estructurales varían según el sector vertebral considerado (por diferencia de movilidad y peso a soportar), en términos generales se puede decir que todo disco intervertebral consta de 1) placa cartilaginosa, 2) núcleo pulposo, 3) anillo fibroso. La placa cartilaginosa es una lámina de cartílago hialino que cubre la cara superior e inferior de cada cuerpo vertebral. A los 12 años comienza en ella un proceso de osificación que a partir de su borde anterior se extiende a sus bordes laterales, formando una herradura ósea que se fusiona al cuerpo vertebral alrededor de los 20 años. El cartílago que no se osifica (parte central y borde posterior) forma la placa cartilaginosa del adulto cuya función es actuar como membrana de intercambio metabólico entre el disco y la vértebra y proteger al tejido óseo de los impactos de carga. El anillo fibroso (Imagen 7) se ubica en la periferiadel disco y encierra al anillo pulposo, formando un compartimiento inextensible alrededor de él. Está compuesto por una serie de láminas concéntricas formadas por fibras de disposición oblicua cuya pendiente aumenta de la periferia al centro (las fibras más periféricas son de dirección casi Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 11 vertical). Al pasar de una lámina a otra se observa que la oblicuidad de las fibras es cruzada. El anillo fibroso es la verdadera unión entre los cuerpos vertebrales y se fija tanto en el borde óseo de la cara vertebral como en la placa cartilaginosa. Su función es mantener la posición y forma del núcleo pulposo y contribuir a la estabilidad de la columna al unir las vértebras entre sí. La disposición de las fibras según se explicó en el párrafo anterior, permite un movimiento en “mecedora” de una vértebra sobre otra y en menor grado un movimiento de deslizamiento. El núcleo pulposo (Véase Imagen 8 N) es una sustancia gelatinosa y elástica que se sitúa en un compartimiento inextensible limitado por el anillo fibroso y la placa cartilaginosa y situado más próximo al borde posterior que al anterior del espacio intervertebral. Este compartimiento presenta poros microscópicos que lo comunican con el tejido esponjoso situado bajo la cara vertebral y al que le proporciona y conserva laa forma. El núcleo pulposo es el eje y el centro del movimiento entre dos vértebras. Se comporta como una rotula esférica situada entre dos planos horizontales y por lo tanto sirve como eje a tres tipos de movimientos. -Inclinación: en el plano frontal: inclinación lateral -Flexo-Extensión: en el plano sagital -Rotación: sobre el eje vertical: torsión derecha e izq. -Deslizamiento o cizallamiento: sagital y frontal. Además actúa como amortiguador ya que al ser presionado se deforma y transmite (cual medio liquido) con igual intensidad la presión en todas direcciones. Asi, cuando recibe una fuerza de compresión axial (p.ej el peso), parte de la misma (el 25%, para ser precisos) es transmitida en dirección horizontal hacia el anillo fibroso. También participa el núcleo pulposo del metabolismo discal debido a su alto contenido acuoso (90% en el recién nacido, 80% a los 18 años, 65% a los 70 años). Al ejercer una presión sobre el núcleo pulposo, por ejemplo en la posición de pie, la marcha o al realizar esfuerzos, por aumento de la presión hidrostática discal hay difusión de agua desde el disco hacia el cuerpo vertebral a través de los poros del compartimiento inextensible. Al disminuir la presión hidrostática del disco, por ejemplo Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 12 en reposo, decúbito y relajación muscular, predomina la presión osmótica y el disco se hidrata nuevamente por pasaje de agua desde el cuerpo vertebral hacia el núcleo pulposo. Este proceso de deshidratación-hidratación diario explicaría la diferencia de altura que puede tener un individuo al levantarse por la mañana respecto de la que tenía por la noche (hasta 2 cm). Para soportar mejor las fuerzas tanto de compresión como de inflexión el núcleo pulposo se encuentra en un estado de “pretensión” debido a su estado hidrófilo. Con la edad el núcleo pulposo pierda parte de su contenido en agua disminuyendo su estado de “pretensión”, y por ende la movilidad del raquis. El disco intervertebral es avascular, por lo tanto se nutre por intercambio iónico desde el cuerpo vertebral por difusión a través de la placa cartilaginosa. Sin embargo hay autores que sostienen que el disco durante la vida embrionaria esta irrigado y que los canales vasculares persisten hasta los 30 años, edad en la que se obliteran. prácticamente no tiene inervación. Solo llegan algunas fibras nerviosas sensitivas a la parte posterior del anillo fibroso por medio del nervio sinuvertebral. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 13 Actividad 3 1) La articulación que une los cuerpos vertebrales es una sínfisis, según su cantidad de movilidad, como la clasificaría? a) Sinartrosis b) Diartrosis c) Anfiartrosis 2) Las articulaciones sinoviales que forman las apófisis articulares entre vertebras adyacentes son a) Enartrosis b) Artrodias c) En silla de montar (Selares) d) Trocleares e) Trocoide 3) Marque Verdadero (V) o (F) con respecto al disco intervertebral a) La placa cartilaginosa esta interpuesta entre las caras superior e inferior del cuerpo vertebral y tiene como medio de refuerzo a los ligamentos comunes anterior y posterior b) El cartílago que no osifica actúa en el adulto como membrana de intercambio metabólico entre el disco y las vértebras. c) La placa cartilaginosa es la verdadera unión entre los cuerpos vertebrales d) El anillo fibroso mantiene la posición y forma del núcleo pulposo, pero no mantiene la estabilidad de la columna e) El núcleo pulposo se comporta como una rotula esférica, sirviendo de eje para los movimientos de inclinación, rotación y deslizamiento. f) En la posición de pie, o al realizar esfuerzos, disminuye la presión hidrostática, por lo que hay presión de agua desde el disco hacia el cuerpo intervertebral, no así en la posición de reposo, decúbito. Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 14 Movimientos de la Columna Vertebral Los movimientos vertebrales tienen lugar por la compresión y tracción de los discos intervertebrales y por el deslizamiento de las superficies articulares entre sí. La amplitud de estos movimientos varía según los diferentes sectores de la columna. Los factores que favorecen o limitan la amplitud de los movimientos son la altura del disco intervertebral, la orientación de las carillas de las apófisis articulares y la tensión de los ligamentos vertebrales comunes anterior y posterior. Con excepción de las dos primeras vértebras cervicales, las articulaciones vertebrales tienen poco movimiento, pero en conjunto el mismo es amplio debido a la estructura de tallo polisegmentado que tiene la columna vertebral. La flexión se da en toda la columna pero es más amplia en la sección lumbar y cervical. La extensión es libre en sujetos normales, pero la hiperextensión es mayor en la región cervical. La inclinación lateral en general está bastante limitada en oda la columna, pero su mayor amplitud se observa en el sector cervical. La rotación de mayor amplitud se da en la columna cervical y torácica, pero es limitada en la columna lumbar por la disposición de las carillas articulares. A continuación se detalla la amplitud de los movimientos de cada sector y de la columna en su conjunto (grados sexagesimales) Cervical Dorsal Lumbar Total Flexión 60 40 56 156 Exten156sion 50 18 16 84 Incl. Lat 40 23 30 93 Rotacion 80 40 20 140 Área de Pedagogía y Ciencias de la Educación Catedra III de Anatomía Prof. Dr. Jose Luis Ciucci Dr. Leiro, Dra. Claudia Dogliotti, Aux. Doc. Horacio Alonso 15 Actividad 4 1) Con respecto al movimiento de la columna vertebral, indique cuales estructuras participan favoreciendo o limitando su amplitud: a) Los discos intervertebrales, los ligamentos amarillos y los ligamentos comunes anterior y posteriorb) Los discos intervertebrales, las carillas de las apófisis articulares, los ligamentos amarillos. c) Los discos intervertebrales, las carillas de las apófisis articulares solamente d) Los discos intervertebrales y los ligamentos comunes anteriores y posteriores. e) Ninguna es correcta “El único fracaso de verdad es no llegar a intentarlo, y el éxito se mide por como afrontamos la decepción, que siempre llega” El Exótico Hotel Maringold Bibliografia: 1) Bouchet-Guilleret. Anatomía Humana. Ed. Panamericana. Bs. As 1984 1era Edicion. 2) Caillet R. Incapacidad y dolor de los tejidos blandos. Ed. El manual Moderno. México. 1979 3) Caillet R. Síndromes dolorosos del dorso. Ed. El Manual Moderno. México 1983. 4) Consentino R. Raquis: Semiología, consideraciones clínicas y terapéuticas. El Ateneo. Bs As. 1984 5) Kapandji. Fisiología Articular. Ed Panamericana. 6ta Edición. 2006 6) Pérez Casas. Anatomía Funcional 7) Testut-Jacob. Anatomía Topográfica. Salvat. 7ª Ed. Barcelona. 1948