Εμβιομηχανικές Ιδιότητες ανατομικών δομών Σπονδυλικής Στήλης

Νικόλαος Α. Σταυρόπουλος

Ειδικευόμενος Α΄ Ορθοπαιδικής Κλινικής Ιατρικής Σχολής ΕΚΠΑ

Η Σπονδυλική Στήλη - ο άξονας του σώματος εκπληρώνει δυο αντιπαρατιθέμενες μηχανικές

προϋποθέσεις

– ακαμψία

– πλαστικότητα

I.A.Kapandji

• Υποστηρικτή ικανότητα • Προστασία ΚΝΣ

ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΣΠΟΝΔΥΛΙΚΗΣ ΣΤΗΛΗΣ

Κυρτώματα Σπονδυλικής Στήλης

• Αυχενική λόρδωση • Θωρακική κύφωση

• Οσφυική λόρδωση

• Κύφωση Ιερού

Κυρτώματα Σπονδυλικής Στήλης

• R= Αντοχή στη φόρτιση • Ν= Αριθμός κυρτωμάτων

• Με 3 κυρτώματα έχει 10x αντοχή σε κάθετες φορτίσεις

Δείκτης Delmas ( 94-96 %)

Ι.Α.KAPANDJI Κ.Ι.ΝΑΤΣΗΣ

ΕΥΡΟΣ ΚΙΝΗΣΕΩΝ ΣΣ • ΟΜΣΣ

• ΚΑΜΨΗ 600

• ΕΚΤΑΣΗ 350

• Θ-ΟΜΣΣ• ΚΑΜΨΗ 1050

• ΕΚΤΑΣΗ 600

• ΑΜΣΣ• ΚΑΜΨΗ 400

• ΕΚΤΑΣΗ 750

ΟΒΕΛΙΑΙΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

ΣΥΝΟΛΙΚΟ ΕΥΡΟΣ ΣΣ ΚΑΜΨΗ 1100

ΕΚΤΑΣΗ 1400

Ι.Α.KAPANDJI Κ.Ι.ΝΑΤΣΗΣ

Δεν υπάρχει ομοφωνία στην βιβλιογραφία για

το εύρος Κίνησης

Ι.Α.KAPANDJI Κ.Ι.ΝΑΤΣΗΣ

Μέγιστο μεταξύ Ο4-Ο5 κ προοδευτικά ελαττώνεται σε

υψηλότερα επίπεδα

Ι.Α.KAPANDJI Κ.Ι.ΝΑΤΣΗΣ

ΑΜΣΣ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΜΣΣ Α1 Δεν διαθέτει σώμα Τράχυσμα της σπονδυλικής αρτηρίας (ΣΑ,ΣΦ,Υπινιακό νεύρο) Το εγκάρσιο τρήμα του είναι το μεγαλύτερο Η μετωπιαία διάμετρος είναι μεγαλύτερη των άλλων αυχενικών σπονδύλων,εκτος

του Α7Α2 Οδόντας ≈ 1,5cm Το εγκάρσιο τρήμα του είναι το πιο λοξό Ισχυρότερο πέταλο σε σχέση με τους Α2-Α7Α3-Α6 • Το καρωτιδικό όγκωμα αποτελεί μοναδικό χαρακτηριστικό του Α6 σπονδύλου• Πρόσθιο όγκωμα Α6• Συχνό σημείο πίεσης της κοινής καρωτίδαςΑ7 • Μακρότερη ακανθώδη απόφυση,όχι δισχιδής• Δεν διέρχεται η σπονδυλική αρτηρία από την εγκάρσια απόφυση• Ψηλαφητό όριο ΑΜΣΣ-ΘΜΣΣ

ΘΜΣΣ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΘΜΣΣ

• Μεγαλύτερο σώμα σπονδύλων απο αυτό αυχενικών κ μικρότερο από οσφυικών • Ο πρόσθιος επιμήκης σύνδεσμος είναι σαφώς διαφοροποιημένος κ ανεπτυγμένος στην ΘΜΣΣ σε σχέση με ΑΜΣΣ• Ο ινώδης δακτύλιος συμβάλλει σημαντικά στην διατήρηση σταθερότητας ΘΜΣΣ• Ο οπίσθιος παχύνεται και έχει στενή σύνδεση μέσω ινών με τον ινώδη δακτύλιο των μεσοσπονδυλίων δίσκων• Σταθερότητα συμβάλουν

• Ινώδης δακτύλιος • Οπίσθιος επιμήκης σύνδεσμος• Πλευροσπονδυλικές αρθρώσεις• Ακτινωτοί σύνδεσμοι • Πλευρεγκάρσιοι Σύνδεσμοι

• Ακανθώδεις μακρύτερες απο ότι ΟΜΣΣ • Ωχροί σύνδεσμοι παχύτεροι • Οι θυλακικοί σε αντίθεση με την ΑΜΣΣ είναι χαλαροί και λεπτοί

ΟΜΣΣ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΜΣΣ

• ΣΠΟΝΔΥΛΙΚΟ ΣΩΜΑ ΜΕ ΝΕΦΡΟΕΙΔΕΣ ΣΧΗΜΑ – ΣΥΜΠΑΓΗ ΔΟΜΗ

• ΕΥΜΕΓΕΘΗ ΤΡΗΜΑΤΑ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΑ ΣΤΟΥΣ ΚΙΝΟΥΜΕΝΟΥΣ ΣΠΟΝΔΥΛΟΥΣ

• ΑΠΟΥΣΙΑ ΠΛΕΥΡΙΚΩΝ ΓΛΗΝΩΝ

• ΙΣΧΥΡΕΣ ΕΓΚΑΡΣΙΕΣ ΑΠΟΦΥΣΕΙΣ

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ Ο3 ΚΑΙ Θ12 Θ12 • ΣΗΜΕΙΟ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗΣ ΚΥΡΤΩΜΑΤΩΝ• ΔΡΑ ΩΣ ΣΤΡΟΦΕΑΣ • Delmas “ ΑΛΗΘΝΟΣ ΣΤΡΟΦΕΑΣ ΑΞΟΝΑ”Ο3

• ΚΑΛΥΤΕΡΑ ΑΝΕΠΤΥΓΜΕΝΟ ΣΠΟΝΔΥΛΙΚΟ ΤΟΞΟ ΠΟΥ ΔΡΑ ΩΣ ΣΗΜΕΙΟ ΣΤΗΡΙΞΗΣ ΓΙΑ ΛΑΓΟΝΟΣΦΥΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΤΟΥ ΠΛΑΤΥ ΡΑΧΙΑΙΟΥ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΙΣ ΑΝΙΟΥΣΕΣ ΙΝΕΣ ΤΟΥ ΑΚΑΝΘΩΔΟΥΣ ΤΟ ΧΑΜΗΛΟ ΣΗΜΕΙΟ ΕΚΦΥΣΗΣ Ο3

• ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΣ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΣ ΣΕ ΗΡΕΜΙΑ ΟΣΟ ΣΥΜΠΙΠΤΕΙ ΜΕ ΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ ΟΣΦΥΙΚΟΥ ΚΥΡΤΩΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΟΙ ΑΝΩ Κ ΚΑΤΩ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΕΙΝΑΙ ΠΑΡΑΛΛΗΛΕΣ Κ ΟΡΙΖΟΝΤΙΕΣ

• Ο ΠΡΩΤΟΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΚΙΝΟΥΜΕΝΟΣ 0ΣΦΥΙΚΟΣ

I.A.KAPANDJI

ΔΟΜΗ ΟΣΤΕΪΝΗΣ ΠΥΕΛΟΥ

• ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΕΙ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΑΠΟ ΣΣ ΣΤΑ ΚΑΤΩ ΑΚΡΑ

• ΟΙ ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ ΣΧΗΜΑΤΙΖΟΥΝ ΕΝΑ ΠΛΗΡΗ ΔΑΚΤΥΛΙΟ ΚΑΤΑ ΜΗΚΟΣ ΕΙΣΟΔΟΥ ΕΛΑΣΣΟΝΟΣ ΠΥΕΛΟΥ

• ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΣ Ο ΡΟΛΟΣ ΙΕΡΟΥ “ ΑΥΤΟΚΛΕΙΔΟΥΜΕΝΟ” ΣΥΣΤΗΜΑ

I.A.KAPANDJI

ΝΕΥΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΝΕΥΣΗ

ΑΝΤΙΝΕΥΣΗ • ΣΤΡΟΦΗ ΙΕΡΟΥ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΜΕΣΟΣΤΕΟ ΙΕΡΟΛΑΓΟΝΙΟ • ΤΟ ΑΚΡΩΤΗΡΙΟ ΕΠΑΝΕΡΧΕΤΑΙ ΠΑΝΩ Κ ΠΙΣΩ• ΚΟΡΥΦΗ ΚΟΚΚΥΓΑ / ΙΕΡΟΥ ΕΠΑΝΕΡΧΕΤΑΙ ΠΙΣΩ• ΠΕΡΙΟΡΙΖΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΑΣΗ ΙΣΧΙΟΪΕΡΩΝ ΣΥΝΔΕΣΜΩΝ

ΝΕΥΣΗ • ΣΤΡΟΦΗ ΙΕΡΟΥ ΓΥΡΩ ΑΠΟ

ΜΕΣΟΣΤΕΟ ΙΕΡΟΛΑΓΟΝΙΟ ΣΥΝΔΕΣΜΟ (+) ΩΣΤΕ ΝΑ ΚΙΝΕΙΤΑΙ ΠΡΟΣ ΤΑ ΚΑΤΩ Κ ΜΠΡΟΣΤΑ ΕΝΩ Η ΚΟΡΥΦΗ ΤΟΥ ΙΕΡΟΥ Κ ΚΟΚΚΥΓΑ ΝΑ ΚΙΝΟΥΝΤΑΙ ΠΡΟΣ ΤΑ ΠΙΣΩ

• ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ ΤΑ ΛΑΓΟΝΙΑ ΠΛΗΣΙΑΖΟΥΝ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ – ΤΑ ΙΣΧΙΑΚΑ ΚΥΡΤΩΜΑΤΑ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΟΝΤΑΙ

• Η ΝΕΥΣΗ ΠΕΡΙΟΡΙΖΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΑΣΗ ΣΤΟΝ ΜΕΙΖΟΝΑ Κ ΕΛΑΣΣΟΝΑ ΙΣΧΙΟΪΕΡΟ ΣΥΝΔΕΣΜΟ

ΒΑΣΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ –FSU

• Πρόσθιο τμήμα • Σώμα Σπονδύλου • Μεσοσπονδύλιο Δίσκο• Πρόσθιο και Οπίσθιο Επιμήκη Σύνδεσμο

• Οπίσθιο Τμήμα • Αυχένα • Σπονδυλικό Τόξο • Συνδεσμικά στοιχεία• Ακανθώδεις • Ανάντεις και Κατάντεις Αρθρικές Αποφύσεις

Βάσει του συστήματος αυτού μπορεί να καθοριστεί η θέση και η κίνηση ενός συμπαγούς σώματος στο χώρο σε σχέση με κάποιο άλλο

Έξι δυνατές φορτίσεις • 3 γραμμικές• 3 περιστροφικές

Έξι δυνατές ροπές

Οποιαδήποτε φόρτιση προκαλεί σχετική παρεκτόπιση.

Μεσοσπονδύλιος Δίσκος • Πηκτοειδή Πυρήνα

– Ανάγγειος – Υδρόφιλη Γέλη– Πρωτεογλυκάνες-ΓλυκοπρωτεΙνες-ελαστίνη –Πρωτεϊνες ορού– Ίνες Κολλαγόνου– Διάχυτα Χονδροειδή κύτταρα – Νερό 88% – 40-60% όγκου IVD

• Ινώδη Δακτύλιο

Ιδιότητες Μεσοσπονδυλίου Δίσκου

Ιξωδοελαστικές Ιδιότητες • Ευαισθησία• Ολίσθηση• Ερπυσμό – χαλάρωση • Υστέρηση Χρονοεξαρτώμενες Ιδιότητες

Φορτία που δέχεται • Βραχείας διάρκειας-υψηλά φορτία (αναπήδηση)• Μακράς διάρκειας- μακράς έντασης φορτία ( καθημερινή

δραστηριότητα)

Είδη Δυνάμεων Σπονδυλικού Δίσκου • Συμπιεστικές- αναπήδηση, τραύμα • Διατατικές- κάμψη ,έκταση• Διατμηματικές – αξονική περιστροφή• Συνδυασμός διατατικών-συμπιεστικών και διατμητικών

δυνάμεων

I.A.KAPANDJI

Μεσοσπονδύλιος Δίσκος Η μεγαλύτερη ανάγγειος δομή του οργανισμού

Διατροφή Εξαρτάται από την ΔΙΑΧΥΣΗ των θρεπτικών συστατικών

• Από την περιφέρεια με διάχυση που διαπερνά τον ινώδη δακτύλιο• Από τις παρακείμενες σπονδυλικές τελικές πλάκες

Η διάχυση γίνεται από τις τελικές τριχοειδικές απολήξεις του υαλώδους χόνδρου των τελικών

πλακών που προέρχονται από πολύπλοκο οριζόντιο υποχόνδριο φλεβικό δίκτυο εντός του σπονδυλικού

σώματος

Marije van der Werf et al. Inhibition of vertebral endplate perfusion results in decreased intervertebral disc intranuclear diffusive transport. J. Anat.(2007)211, pp769–774

Η εμβιομηχανική συμπεριφορά του Σπονδυλικού Δίσκου εξαρτάται από τον βαθμό

εκφύλισής του

Η επίδραση των μηχανικών καταπονίσεων έχει μελετηθεί τόσο

in vivo όσο και in vitro.

• Η εφαρμογή συμπιεστικών φορτίων με μικρή συχνότητα πίεσης συνοδεύεται απο μια αρχική φάση ταχείας παρεκτόπισης, ακολουθούμενη από συνεχή αλλά μικρότερη παραμόρφωση του δίσκου.

• Όσο ταχύτερα φορτίζεται ο ΜΔ τόσο πιο δύσκαμπτος γίνεται μειωμένη ικανότητα απορρόφησης κραδασμών.

• Η διατήρηση αιφνιδίου εφαρμοζόμενου φορτίου επιτρέπει τη σταδιακή αύξηση της παραμόρφωσης ( creep behavior)

• Εαν η δεδομένη παραμόρφωση διατηρείται συνεχής, οι παραμορφωτικές δυνάμεις τείνουν να ελαττωθούν με το χρόνο ( load relaxation phenomenon)

© 2006 Lippincott Williams & Wilkins, Inc. Published by Lippincott Williams & Wilkins, Inc. 4

The Course of Macroscopic Degeneration in the Human Lumbar Intervertebral Disc.Haefeli, Mathias; Kalberer, Fabian; Saegesser, Daniel; Nerlich, Andreas; MD, PhD; Boos, Norbert; Paesold, Gunther

Spine. 31(14):1522-1531, June 15, 2006.DOI: 10.1097/01.brs.0000222032.52336.8e

Figure 1 . (A) Macroscopic changes in the nucleus pulposus. (B) Macroscopic changes in the anulus fibrosus. (C) Macroscopic changes in the endplates. (D) Macroscopic changes in the vertebral bodies.

• Σπονδυλικό Σώμα • Βραχύ οστό με πυκνό οστικό φλοιό που περιβάλει

τον σπογγώδη μυελό • Τελική σπονδυλική πλάκα • Οστικές δοκίδες σχηματίζουν ζώνες μέγιστης

αντίστασης αλλά και μια τριγωική περιοχή μειωμένης αντίστασης που είναι εξ ολοκλήρου από κάθετες δοκίδες ευένδοτο σημείο σφηνοειδών παραμορφώσεων.

I.A.KAPANDJI

Λειτουργικά Συστατικά Σπονδυλικής Στήλης

• Πρόσθια στήλη που αποτελεί το βασικό στηρικτικό τμήμα –στατικό ρόλος

• Οπίσθια που υποστηρίζεται από το σπονδυλικό τόξο-δυναμικός ρόλος

I.A.KAPANDJI

ΣΥΝΔΕΣΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

1. Πρόσθιος Επιμήκης Σύνδεσμος5. Οπίσθιος Επιμήκης Σύνδεσμος11.Ωχρός Σύνδεσμος. Εν τω βάθει επιφάνεια του πετάλου του υπερκείμενου σπονδύλου15. Μεσακάνθιος που συνέχεται προς τα πίσω με τον16. Επακάνθιο Σύνδεσμο17. Μεσεγκάρσιος Σύνδεσμος στην Άνω επιφάνεια κάθε εγκάρσιας απόφυσης

Αύξηση Ενδοκοιλιακής Πίεσης

Σας ευχαριστώ