Biomecánica de la columna cervical

23• Jornadas 91-93, 2009
Biomecánica de la columna cervical
DR. I.AGUILAR TEJEDOR; DR. R . NAVARRO NAVARRO; DR. J. A. RUÍZ CABALLERO; DR. J. F. JIMÉNEZ DÍAZ; DRA. E. BRITO OJEDA
Puede ser analizado cinesiológicamente siempre desde dos puntos de vista:
a. El raquis en cuanto a unidad funcional
1. Triple apoyo
Cada vértebra se apoya sobre la situada inmediatamente por debajo a través de tres puntos de soporte, que son, respectivamente, el núcleo pulposo
por delante y las articulaciones intervertebrales por detrás. El máximo
papel en cuanto a elementos de apoyo les corresponde a las articulaciones
intervertebrales posteriores, quedando encomendada a los núcleos pulposos y a los cuerpos vertebrales, basculando sobre ellos, la auténtica misión
de movilidad que, con los años, disminuye en la proporción en que lo
hacen la turgencia y elevación del núcleo pulposo.
2. Cilindro hueco
La serie de circunferencias superpuestas que cada vértebra representa
entre las demás compone un auténtico cilindro o tubo hueco de paredes
óseas, el cilindro raquídeo, que se extiende desde la primera vértebra cervical o atlas hasta la base de la columna, representada por el apoyo sacro.
2.1 . Cilindro hueco trabajando en posición vertical o semivertical
Es el caso habitual en la especie humana, única dotada de la capacidad
de poseer postura erecta. Según la teoría de Euler, el raquis trabaja con
uno de sus extremos, el superior libre, y el otro de ellos, el inferior fijo.
Y según su ecuación (4P/ x K)= D-D', se deduce que la magnitud de P
será mayor cuanto mayor sea el diámetro externo(D) del cilindro hueco
y menos lo sea el interno(D'). En el raquis resulta imposible disminuir
el diámetro interno puesto que existe en el interior del canal raquídeo
un importante contenido neurológico que precisa su espacio. En cambio es fácil ampliar el tamaño del diámetro externo. Por esta razón los
cuerpos vertebrales alcanzan tan gran tamaño en la especie humana.
Los extremos se llaman pivotes.
2.2. Cilindro hueco trabajando en posición horizontal o semihorizontal
Es el caso del raquis de los vertebrados ( a excepción del hombre).
Según la ecuación R= 0.1x (D- D'/ D), Rserá tanto menor cuanto mayor
sea Dy de aquí que todos los animales vertebrados cuyo raquis trabaja
en posición horizontal posean un tamaño reducido de sus cuerpos vertebrales. A los extremos se les llama gorrones.
flexión" y contraponiéndolos a los desplazamientos realizados en el plano
transverso, plano totalmente perpendicular a los anteriores, o "movimiento de torsión ".
b. El raquis en cuanto a complejo integrado por unidades elementales
1. La vértebra como mazo
Recuerda la de un mazo o martillo cuyo mango sea la apófisis espinosa y
cuya cabeza fuera el cuerpo vertebral, con los dos cotillos que representan
sus placas epifisarias golpeando sobre los correspondientes amortiguadores, o sea los discos intervertebrales, los cuales debido a su elasticidad,
actúan como "muelles".
2. La vértebra como viga
2.1 . Viga vertebral con doble apoyo
La pelvis apoyada sobre las caderas
2.2. Viga vertebral con apoyo en un solo extremo
Cada costilla representa la prolongación de la viga vertebral, con las
que se halla en relación por medio de las apófisis transversas. De este
modo, consigue el raquis detener una situación de desequilibrio dentro
de ciertos límites.
Modelo mecánico del raquis cervical
El raquis cervical superior o suboccipital
El raquis subocciptal representa una cadena articular de 3 ejes y con 3 grados de
libertad, garantizando la unón de C2 y el hueso occipital.
Se puede observar: la meseta horizontal que representa la base del hueso occipital. La meseta, equivalente funcional del atlas, está articulada con el axis por un
eje vertical que representa la apófisis odontoides y no está totalmente ajustado, lo
que permite además de los movimientos de rotación, movimientos de flexoextensión sobre la cara superior convexa del axis.
Los elementos del raquis suboccipital son:
El axis con su apófisis odontoides
El atlas que se articula con la apófisis odontoides y la cara superior del axis
El hueso occipital, que corona un conjunto funcional de 3 ejes perpendiculares entre sí, los de la articulación atlantoaxial: eje de rotación, eje de flexoextensión y el eje de inclinación.
3. Capacidad de trabajo
La columna vertebral con unos 7 cm de diámetro medio y 65cm de longitud, está muy predispuesta al pandeo, manifiesto en forma de las típicas
curvas fisiológicas. No hay duda de que la carga también influye y así la
lordosis cervical está favorecida e impulsada por el peso del cráneo y la
lordosis lumbar por el peso del tronco, del cráneo y de los brazos.
Según los equivalentes mecánicos, se puede distinguir:
Un eje vertical que corresponde a la apófisis odontoiodes y que permite, además de los movimientos de rotación, algunos movimientos de flexoextensión
de la meseta elíptica que representa el atlas
Un conjunto de 3 ejes ortogonales de poca amplitud que corresponden a la
articulación atlante occipital (comentado anteriormente)
Un eje vertical situado en el centro de la meseta del atlas
Dos ejes perpendiculares que representan, por una parte, el eje de inclinación
lateral, y por otra, el eje de flexoextensión en esa misma articulación.
5. El raquis como eje
El eje raquídeo es capaz de transmitir fuerzas en los 3 planos del espacio.
Estas fuerzas se traducen en movimientos de flexión, torsión e inclinación
lateral. En la práctica, es mejor homologar los desplazamientos realizados
en los planos sagital y frontal designando a estos como "movimientos de
Los movimientos se efectúan en el raquis suboccipital gracias a la acción de
pequeños músculos occipitales.
La rotación complementaria hacia la derecha está garantizada por la contracción
de los músculos oblicuo inferior, recto anterior del lado derecho, y por el oblicuo
superior izquierdo.
Es inversamente proporcional al cociente L( longitud)/D (Diámetro externo
de la columna). Aumentará, por tanto, cuanto mayor sea Dy menor L.
4. Papel de las curvas
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Introducción a la cinesiología del raquis
DR. I.AGUILAR TEJEDOR; DR. R. NAVARRO NAVARRO; DR..J. A. RUÍZ CABALLERO; DR. J. F. .JIMÉNEZ DÍAZ; DRA. E. BRITO OJEDA
Criterios para la inestabilidad de CO, C1 y C2
Según Wiesel y Rothman el rango normal del plano de traslación sagital no
debe exceder 1mm.
Mayor de 8 grados: rotación axial CO-C1 hacia un lado
Mayor de 1mm: traslación de CO-C1
Mayor de 7mm: Sobrecarga de C1 -C2
Mayor de 45 grados: rotación axial de C1-C2 hacia un lado
Mayor de 4mm: traslación de C1-C2
Menor de 13mm: ligamento anterior desprendido del anillo posterior de C1 y
cuerpo posterior de C2.
Los ligamentos estabilizadores del complejo occipital-atlanto-axial
Las estructuras, pueden ser separadas en 3 capas:
Capa 1: Cuando las estructuras óseas y ligamentosas son quitadas, la membrana tectorial se ve.
Capa 2: La siguiente estructura, que se mueve anteriormente es el ligamento
cruzado. El ligamento transverso es un componente del cruzado y es el más
importante ligamento estabilizador del complejo atlanto axial.
Capa 3: Anterior al cruzado, se encuentra los ligamentos apical y alar, los cuales sirven como estabilizadores secundarios. Estos ligamentos contribuyen a
la interdependencia en el complejo atlanto axial por la uniones anatómicas.
El raquis cervical inferior
En una visión detallada, biomecánicamente se efectúan movimientos mixtos de
inclinación- rotación alrededor de ejes oblicuos. Se puede apreciar, que funcionalmente a cada cuerpo vertebral le corresponde un arco posterior representado por
una tablilla inclinada hacia abajo y hacia atrás con una calza en forma de cuña. El
papel de estas calzas es el de reconstituir la convergencia del plano de las superficies articulares, y por lo tanto realizar la lordosis cervical.
De este modo, esta vértebra sólo se puede desplazar con respecto a la que está
situada por encima en los movimientos de rotación alrededor de este eje oblicuo
En una visión de frente durante un movimiento de rotación pura, se puede constatar que el movimiento de inclinación-rotación unívoco del raquis inferior realiza
una inclinación de 25 grados.
Se han realizado experimentos con el uso de cargas fisiológicas para estimular
la flexión y extensión. Los elementos anteriores fueron definidos como el ligamento longitudinal posterior y todas las estructuras anteriores a este. Los elementos
posteriores fueron definidos como todas las estructuras detrás de los ligamentos
posteriores.
Estos estudios muestran que las estructuras anatómicas importantes para mantener la estabilidad clínica son todos los elementos anteriores más uno posterior o
todos los elementos posteriores más uno anterior.
Conclusión
En el raquis cervical existen, como ya demostraron Fick y Weber a finales del
siglo XIX, movimientos de inclinación siempre asociados a la rotación, y que por
otra parte, como manifestaron Penning y Brugger, los movimientos de inclinación
del raquis cervical inferior los compensa el raquis suboccipital para conseguir la
rotación pura, y viceversa, los movimientos de rotación del raquis cervical inferior
los compensa el raquis suboccipital para conseguir una inclinación pura.
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Amplitudes articulares en el raquis cervical
La comparación de radiografías de perfil durante los movimientos extremos de
flexoextensión permite conocer:
La amplitud total de flexoextensión del raquis cervical inferior= 100-110 grados
LA amplitud total de flexo extensión del conjunto del raquis cervical en relación al plano masticador= 130 grados
Una simple resta, permite deducir, la amplitud de flexoextensión n el raquis
suboccipital= 20 a 30 grados.
En la radiografías de frente tomadas con la inclinación de la cabeza, se puede
apreciar la amplitud total de la inclinación, que es aproximadamente de unos 45
grados. Además , trazando la línea que une las dos apófisis transversas del
atlas, por una parte y por otra, la línea que une la base de las apófisis mastoides, se haya, aproximadamente una amplitud de 8 grados en la inclinación lateral del raquis suboccipital, es decir, únicamente en la articulación atlanto occipital.
La amplitud de rotación es más difícil de apreciar. La rotación total de la cabeza
es de 80 a 90 grados. En lo relacionado a esta amplitud, se atribuyen 12 grados a la
articulación atlanto occipital y otros tanto a la atlanto axial.
Movilidad del raquis
Cuando se consigue mantener inmóvil la columna dorsal, de forma que el
tramo cervical se mueva sobre ella, este último alcanza los siguientes desplazamientos:
Plano sagital: 25 grados de flexión ventral, 30 grados de flexión dorsal
Plano frontal: 30-35 grados de inclinación a cada lado
Plano transverso: 65 grados de giro a cada lado.
Acciones musculares en el raquis
Según Orts Llorca:
1. Músculos raquídeos de inserción o directos
1.1. Intrínsecos (sus 2 inserciones se hallan en el raquis):
Superficiales (función esencialmente extensora):
· Músculo sacroespinal
· lntertransversos dorsales y lumbares
Profundos (función esencialmente rotadora):
· Rotado res o transverso espinosos
· Multífidos
. Semiespinosos
1.2. Extrínsecos (sólo una de sus inserciones se hace en el raquis)
Escápulovertebrales
·Trapecio
·Romboides
· Serrato mayor
Dorsal ancho
Psoas
Cuadrado lumbar (porción interna)
Esplenio
Complexo mayor
Complexo menor
2. Músculos de función o indirectos
Esternocleidomastoideo
Abdominales
· Rectos
·Oblicuos
Glúteo mayor
Cuadrado lumbar (porción externa).
Estabilidad del raquis cervical
La estabilidad del raquis cervical está principalmente asegurada por aquella
musculatura que, teniendo un punto fijo en los elementos de la cintura escapulo
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La contrainclinación hacia la izquierda se consigue a través del músculo oblicuo
superior de la cabeza, del músculo recto lateral de la cabeza izquierdo y del recto
anterior de la cabeza izquierdo.
Durante el movimiento de inclinación pura de la cabeza hacia la derecha, el componente de contrarrotación hacia la izquierda se obtiene mediante la contracción
de los músculos oblicuo inferior de la cabeza, rectos posteriores mayor y menor de
la cabeza del lado izquierdo, la inclinación adicional hacia la derecha por la acción
de los músculos rectos posteriores mayor y menor de la cabeza del lado derecho y
oblicuo superior de la cabeza derecha.
El componente de extensión está compuesto por: recto anterior de la cabeza, y
recto lateral de la cabeza derecho.
Biomecánica de la columna cervical
humeral y en las costillas, se inserta en los elementos propios del propio raquis
cervical.
Las líneas de tracción de estos músculos van de abajo hacia arriba y de fuera a
dentro.
1. S. FUCCI, M. BENIGNI. V. FORNASARI. Biomecánica del aparato locomotor
aplicada al acondicionamiento muscular. 3' edición.
2. AUGUST A. Clinical Biomechanics of the spine. 'Edition. White 111. Manohar
Pandjabi. J.B. Lippincott Company.
3. R. HERNÁNDEZ. Temas de biomecánica y patomecánica.
4. A.l. KAPANDJI. Fisiología Articular 5' edición. Tomo 2. Raquis cervical
5. RODRIGO C. MIRALLES. I.MIRALLES, M. PUIG. MASSON. Biomecánica cínica
del aparato locomotor.
6. Apuntes de Anatomía step 1 Medica! Kaplan.
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Esternocleidomastoideo
Escaleno anterior
Escaleno medio
Escaleno posterior
Omohioideo
Serrato posterior superior
Trapecio
Angular del omóplato Romboides mayor y menor.
Bibliografía
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