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 XXIII JORNADAS CANARIAS DE TRAUMATOLOGÍA Y CIRUGÍA ORTOPÉDICA 91 © Del documento,los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria,2011. 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. 92 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 XXIII JORNADAS CANARIAS DE TRAUMATOLOGÍA YCIRUGÍA ORTOPÉDICA © Del documento,los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria,2011. 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. © Del documento,los autores. Digitalización realizada por ULPGC. Biblioteca Universitaria,2011. Esternocleidomastoideo Escaleno anterior Escaleno medio Escaleno posterior Omohioideo Serrato posterior superior Trapecio Angular del omóplato Romboides mayor y menor. Bibliografía XXIII JORNADAS CANARIAS DE TRAUMATOLOGÍA Y CIRUGÍA ORTOPÉDICA 93