Biomecánica de la columna vertebral

19" Jornadas 117-119,2005
Biomecánica de la columna vertebral
La columna vertebral es un tallo longitudinal óseo resistente y flexible, com·
puesto por elementos rígidos (vértebras) y elementos elásticos (disco intervertebrales y ligamentos), en su conjunto envuelven y protegen la medula espinal, que esta
contenida en el conducto raquídeo.
Sus dimensiones miden por término medio 75cm. de longitud, los diámetros
ante ro posterior y transversal alcanzan sus mayores dimensiones a nivel de la base
del sacro y disminuyen desde este punto hacia las dos extremidades.
El numero de vértebras esta considerado como casi constante de 33 a 35, formada por 7 cervicales, vértebras dorsales entre 11 y 13, lumbares entre 4 y 6 y coccígeas entre 3 y 5.
La columna vertebral no es rectilínea, en el feto la columna toma forma de cifosis ( curvatura de concavidad anterior), ya en el nacimiento se rectifica ligeramente
y en el periodo de 2 a 3 meses de vida cuando el lactante comienza a elevar la
cabeza aparece la curvatura cervical o lordosis cervical definitiva , cuando el niño
comienza a sentarse (6meses) ocurre un fortalecimiento del los músculos de la
región lumbar-pélvicos, logrando, ponerse de pie y caminar, desarrollando por
completo la curvatura lordótica lumbar y la sustentación de la columna sobre el
sacro.
Como curvaturas de la columna en el plano sagital (vista lateral) definitivas se
describen:
Curvatura cervical o lordosis cervical
Curvatura dorsal o cifosis dorsal
Curvatura lumbar o lordosis lumbar
Curvatura sacra
Estas series de curvas le permiten una mayor resistencia y almacenar energía al
raquis.
La columna vertebral tiene como funciones primordiales:
Servir de pilar central del tronco.
Protector del eje nervioso.
Puntos de unión para los músculos de la espalda y las costillas.
Tiene discos intervertebrales que soportan los impactos al realizar actividades
como caminar, correr, saltar, movimientos de flexión y extensión.
La morfología de las vértebras variara en dependencia de la región cervical, dorsal, lumbar, sacra y coccígea. De forma general las vértebra están formada por
una porción anterior o cuerpo vertebral, arco posterior, apófisis espinosa, transversas y articulaciones cigapofisiarias.
Para su mejor estudio esta se delimita por pilares.
Pilar anterior: constituida por el ligamento longitudinal anterior, mitad anterior
del disco y del cuerpo
Pilar medio: constituida por el ligamento longitudinal posterior, mitad posterior
del disco y del cuerpo
Pilar posterior: arco posterior, cápsula y ligamento asociados.
El cuerpo forma parte del pilar anterior, su parte anterior tiene forma de un cilindro con dos caras y una circunferencia. De las dos caras, una es superior y la otra
inferior. En el interior es de tejido esponjoso, este se distribuye en un sistema trabéculado (verticales, horizontales y en forma de abanico) estableciendo puntos de
resistencia.
Los cuerpos vertebrales están unidos por los discos intervertebrales donde se
describe dos partes una central el anillo pulposo y en la periferia el anillo fibroso,
estos constituidos por agua, colágeno y proteoglicanos, diferenciándose en la cantidad relativa de sus componentes, La función fundamental es mantener separadas
a las dos vértebras y permitir movimientos de balanceo.
Biomecánicamente la naturaleza fluida del núcleo hace que bajo presiones,
intente deformarse y trasmitir la presión en todas las direcciones, como un balón
relleno de liquido. En los movimientos de flexión del raquis el núcleo desplaza la
· vértebra hacia delante y el núcleo hacia atrás, en la extensión del raquis desplazamiento de la vértebra superior y el núcleo hacia delante, movimientos lateral hacia
el sentido contrario, en la rotación mayor presión sobre el núcleo.
Las articulaciones cigapofisiarias y los istmos constituyen el pilar posteriror
estos tienen un importante papel en el freno y orientación del movimiento, distribución de cargas, absorción, resistencia a las torsiones y al cizallamiento de la
columna.
La morfología de las vértebras (caras articulares) variaran según el segmento de
la columna e influirá en el comportamiento cinético
Raquis cervical
El raquis cervical presenta varios niveles: Segmento superior o cervicocefálico:
formado por el Atlas y el Axis, vértebras desprovistas de discos intervertebrales,
orientadas en el plano trasversal Segmento medio- formado por C3-C5, y
Segmento inferior o cervico dorsal por C6-C8, sus carillas articulares tienen aspecto
de cortes oblicuos orientadas a 45º con respecto al plano transversal y paralelas al
plano frontal.
En el curso de los movimientos de flexión, extensión, inclinación lateral o rotación, el cuerpo de la vértebra superior se desplaza ligeramente en la corredera cóncava formada lateralmente por las articulaciones uncovertebrales y constituye así
con la cara superior del cuerpo vertebral un tipo de articulación en silla de montar.
El movimiento de flexión-extensión alcanzan 100º entre C2 y C7 si la cabeza se
moviliza sobre las dos primeras cervicales, la amplitud del movimiento llega ha
150º. La inclinación lateral es de 45º a cada lado y el movimiento asociado de rotación-inclinación o torsión de la cabeza aumenta 80º y aun a 90º de cada lado, por lo
que le confiere a la columna cervical el segmento más móvil del raquis.
Raquis Dorsal
La anatomía de las vértebras dorsales difieren de las de la región cervical, las
apófisis articulares poseen una función de tope a los movimientos de flexo-extensión orientadas a unos 60º respecto al plano transversal y 20º en el plano frontal así
las apófisis espinosas muy oblicuas fijan al raquis evitando desplazamientos antero-posteriores, junto a las apófisis transversas inclinadas hacia fuera y hacia atras,
en continuación con las costillas brindando mayor rigidez a la región dorsal.
La rotación que se efectúa a nivel del raquis toráxico es tanto mas fácil cuanto
mas coincida el centro de rotación de la vértebra con el centro del disco; ahora
bien, las costillas, solidarias a la vez de otras costillas, de la vértebras y del esternón, limitando este movimiento, cuya amplitud por esta razón no rebasa los 20º.
Raquis Lumbar
Las vértebras lumbares se caracterizan por el prominente desarrollo sus apófisis
transversas y espinosas, que son palancas de sus movimientos y por la orientación
sagital de sus apófisis articulares.
Las apófisis articulares en la región lumbar baja están desplazadas hacia el
plano frontal dirigidas hacia atrás y adentro, permiten las rotaciones axiales adaptadas a las fuerzas de cizallamiento en esta región, estas de orientación de 45º respecto al plano frontal y 90º al plano transversal.
Ligamentos de la columna vertebral
Los ligamentos de la columna vertebral son elementos estabilizadores pasivos.
Ligamento longitudinal común anterior: desciende en la cara anterior de la
columna vertebral desde la apófisis basilar del occipital hasta la cara anterior de
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© Del documento,los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria,2011.
DR. P. SANTANA LÓPEZ; DR. R. NAVARRO NAVARRO; DR. J.A. RUIZ CABALLERO; DR. J.F. JIMÉNEZ DÍAZ;
DRA. E. BRITO OJEDA
DR. P. SANTANA LÓPEZ; DR. R. NAVARRO NAVARRO; DR. j.A. RUIZ CABALLERO; DR. J.F. JIMÉNEZ DÍAZ; DRA. E. BRITO OJEDA
En resumen durante los movimientos de flexión los ligamentos supraespinosos
e interespinosos se tensan, en la extensión es retenida por el ligamento longitudinal anterior, así en las lateralizaciones del tronco intervienen las estructuras laterales ligamento intertrasverso, ligamento amarillo y cápsulas articulares. La cápsula
articular es la mas tensa en la rotaciones del segmento.
El sistema activo de la columna esta constituido por los músculos, estos actúan
sobre sus movimiento he indirectamente sobre la estabilidad.
f. Esplenio, del mismo lado de la inclinación.
g. Complexo mayor, del mismo lado de la inclinación.
h. Complexo menor, del mismo lado de la inclinación.
i. Recto posterior mayor de la cabeza, del mismo lado de lainclinación.
j. Angular del omóplato, del mismo lado de la inclinación.
k. Transverso del cuello, del mismo lado de la inclinación.
l. lliocostal, del mismo lado de la inclinación.
m. Semiespinoso de la nuca, del mismo lado de la inclinación.
n. lnter transversos.
Flexores de cabeza sobre vértebras cervicales
a. Recto anterior mayor de la cabeza simultáneamente izquierdo y derecho (cabeza
y cuello además).
b. Recto anterior menor de la cabeza (simultáneamente izquierdo y derecho, es puro).
c. Esternocleidomastoideo (simultáneamente izquierdo y derecho) .. Pon arrastre
flecta las vértebras cervicales.
d. Suprahioideos (punto fijo el hioides, a través de los infrahioideos): milohioideo,
digástrico. infrahiosdeos tirohioideo, ester nocleidohioideo, omohioideo (masetero fija mandíbula).
e. Recto lateral (puro).
Flexores de vértebras cervicales
a. Escálenos: anterior, medio y posterior (simultáneamente izquierdo y derecho).
b. Largo del cuello: (simultáneamente izquierdo y derecho).
En flexión:
a. Esternocleidomastoideo, del lado opuesto a la rotación.
b. Recto anterior mayor de la cabeza, del mismo lado de la rotación.
En extensión:
c. Esplenio, del mismo lado de la rotación.
d. Recto posterior mayor de la cabeza, del mismo lado de la rotación.
e. Oblicuo mayor de la cabeza, del mismo lado de la rotación(multífico del raquis).
g. Trapecio contralateral, agrega además inclinación lateral ipsilatenal.
Musculatura de la columna vertebral
Extensores de cabeza (sobre el atlas)
a. Trapecio, fibras superiores (simultáneamente izquierdo y derecho).
b. Esplenio (simultáneamente izquierdo y derecho).
c. Complexo mayor (simultáneamente izquierdo y derecho).
d. Complexo menor (simultáneamente izquierdo y derecho).
e. Recto posterior mayor de la cabeza (simultáneamente izquierdo y derecho).
Además extensión Atlas sobre Axis porque se inserta en espinosa de Axis.
f. Recto posterior menor de la cabeza (simultáneamente izquierdo y derecho). Es
puro.
g. Oblicuo menor (simultáneamente izquierdo y derecho). Es puro.
h. Los intertransversos fijan la columna en extensión
Extensores de las vértebras cervicales
a. Esplenio (simultáneamente izquierdo y derecho).
b. Transverso del cuello (simultáneamente izquierdo y derecho).
c. lliocostal, los fascículos que se insertan en las últimas cinco vértebras cervicales
(simultáneamente izquierdo y derecho).
d. Oblicuo mayor (simultáneamente izquierdo y derecho).
e. Angular del omóplato (simultáneamente izquierdo y derecho)
f. Transverso-espinoso: fascículo semiespinoso (izquierdo y derecho) ..
g. lnterespinoso, fascículos cervicales.
h. Espinoso de la nuca.
i. Trapecio (además agrega inclinación ipsilateral y rotación contralateral).
j. Recto posterior mayor Atlas sobre Axis (además Occipitai-CI).
Inclinadores de cabeza y cuello.
En flexión
a. Esternocleidomastoideo, del mismo lado de la inclinación.
b. Recto lateral de la cabeza, del mismo lado de la inclinación(puro).
c. Escalenos: anterior, medio y posterior, del mismo lado de la inclinación.
d. Largo del cuello, del mismo lado de la inclinación
En extensión
e. Trapecio, del mismo lado de la inclinación, además agrega rotación contralateral.
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Músculos agonistas de tronco dorso-lumbar
Flexores: De Dorsal1 a Sacro (con Lumbar 5).
a. Recto Abdominal, trabajando uni y bilateral indistintamente.
b. Oblicuo Mayor, simultáneamente izquierdo y derecho
c. Oblicuo Menor, simultáneamente izquierdo y derecho
Para esto el tórax debe ser fijado por los músculos inspiradores.
Extensores: De Dorsal1 a Sacro (con Lumbar 5).
a. lliocostallumbar y dorsal, simultáneamente izquierdo y derecho.
b. Dorsal largo, simultáneamente izquierdo y derecho.
c. Epiespinoso (dorso-lumbar) trabajando uni y bilateralmente indistintamente (por
su inserción sólo en apófisis espinosas).
d. lnterespinosos (dorsal y lumbar), trabajando uni y bilateralmente indistintamente (por su inserción sólo en apófisis espinosas).
e. Semiespinoso, simultáneamente trabajando el izquierdo y derecho.
f. Multífido del raquis, simultáneamente trabajando el izquierdo y el derecho.
g. Transverso-espinoso (tercera capa, de transversa a espinosa inmediatamente
por encima), simultáneamente izquierdo y derecho.
h. Trapecio, trabajando bilatenalmente. Músculos opuestos deben fijar la escápula
(Serrato mayor, principalmente).
Inclinación lateral
a. llio-costal, cuando trabaja unilateralmente.
b. Dorsal largo, cuando trabaja unilateralmente.
c. Semiespinoso, Multífido del Raquis y Transverso espinoso (tercera capa) pueden
contribuir a la inclinación lateral en dos situaciones:
1. Si otros músculos opuestos anulan o evitan el componente tarjo contralateral
que estos músculos producirán, junto con la inclinación lateral homolateral.
2. Si la inclinación lateral va acompañada de una rotación de tronco contra lateral.
d. Cuadrado lumbar cuando trabaja unilateralmente.
e. Trapecio, si trabaja unilateralmente, siempre que la escápula sea fijada previamente (por el trapecio superior, principalmente).
f. Dorsal ancho, trabajando unilateralmente, siempre que sea fijado el Húmero,
que debe hacen de punto fijo.
g. Recto anterior del abdomen, Oblicuo mayor y Oblicuo menor, trabajando unila-
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la segunda vértebra sacra, su función es soportar las separaciones entre de los
cuerpos vertebrales, aunque su resistencia no es uniforme debido a sus inserciones que se establecen sobre los platillos vertebrales.
Ligamento longitudinal común posterior: esta situado sobre la cara posterior de
los cuerpos vertebrales y del disco intervertebral. Se inserta hacia arriba en el
canal basilar del occipital, hacia delante y por encima del ligamento occipitoaxoideo y termina por debajo en la primera vértebra coccígea. Estos ligamentos
se oponen a la separación de las caras posteriores de los cuerpos vertebrales.
Ligamento amarillo: Existe en cada espacio interlaminar dos ligamentos amarillos, uno derecho y otro izquierdo, unidos entre si en la línea media, su forma es
rectangular y su anchura disminuye progresivamente desde la extremidad superior a la extremidad inferior de la columna vertebral, en tanto que su altura y
espesor aumentan gradualmente en el mismo sentido. Histológicamente esta
formado por fibras colágenas en un 20% y 80%de fibras elastinas, se considera
que ayuda a recuperar la posición de extensión a la columna en flexión.
Ligamento interespinoso: los ligamentos interespinoso son membranas fibrosas que
ocupan el espacio comprendido entre dos apófisis espinosas vecinas. Se insertan por
su borde superior y por su borde inferior en las apófisis espinosas correspondientes
Ligamento supraespinoso: Es un cordón fibroso que se extiende en toda la longitud de la columna vértebra, por detrás de las apófisis espinosas y de los ligamento interespinosos. Se adhiere al vértice de las apófisis espinosas y se une,
en el espacio comprendido entre las apófisis, con el borde posterior de los ligamentos interespinosos.
Biomecánica de la columna vertebral
Rotación
En flexión (anterior) de columna:
a. Oblicuo mayor contralateral, trabajando de un solo lado.
b. Oblicuo menor homolateral, trabajando de un solo lado.
Ambos músculos agregan una leve inclinación lateral.
Conclusión
La columna es una estructura rígida y en el conjunto de sus estructuras brinda
elasticidad absorbiendo las sobrecargas del cuerpo ,esta se mueve en dos planos y
los movimientos que se evitan en un segmento serán compensados en otros, solo
la columna aportara el 40º de la flexión, el resto a expensa de la cadera y aponeurosis toraco-abdominal. El pilar anterior(vértebras, discos y par articulares) brinda
resistencia y amortiguación; el pilar posterior (muscular) movimiento y la musculatura abdominal al tensarse la convierte en mas rígida y estable.
Bibliografía
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teralmente. Estos músculos además agregan una flexión de columna homolateral, la cual significa 2 situaciones biomecánicas:
1. El movimiento es acompañado de una pequeña flexión anterior, lo cual es
muy posible dado que las inclinaciones laterales presentan 2 variantes:
a. flexión
b. extensión
2. El componente de flexión anterior debe ser anulado por músculos opuestos
(extensores)
h. lntertransversos homolaterales.
1. BROBER KB.: Slow deformation of intervertebral disc.J Biomech 1993:926:501512. 11
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Ed. Nueva Imprenta. Madrid, 1992.
3. KHAINAUT: Introducción de la biomecánica. Editorial JIMS, Barcelona 1975.
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Editorial Panamericana(Maloine).Madrid 1998.
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