Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Biomechanika odcinka szyjnego kręgosłupa po ACDF ... Rycina 9: Oryginalny szkic pokazujący zasadę pomiaru kąta Cobba [280].
Typologia: Publikacje
1 / 132
Ta strona nie jest widoczna w podglądzie
Nie przegap ważnych części!
Rozprawa na stopień doktora nauk medycznych
lek. Bartosz Limanówka Promotor: dr hab. n. med. prof. PUM Leszek Sagan
Klinika Neurochirurgii i Neurochirurgii Dziecięcej Wydział Lekarsko-Stomatologiczny Pomorski Uniwersytet Medyczny
Szczecin, 2016 r.
mojemu Mistrzowi, Panu Prof. Leszkowi Saganowi, za nieocenioną pomoc i niekończącą się wyrozumiałość, których niniejsza praca jest tylko niewielką częścią bardzo dziękuję.
1.1.1. Budowa typowego kręgu i jego połączenia
Według danych Głównego Urzędu Statystycznego spondylopatia jest najczęstszą po nadciśnieniu tętniczym chorobą przewlekłą. Jest również drugą przyczyną okresowej niezdolności do pracy. Aż 80% osób po 30 r.ż. okresowo skarży się na ból pleców. Prowadzenie badań nad tą jednostką chorobową jest zatem uzasadnione nie tylko ze względu na najważniejszy cel nauk medycznych - dobro chorego, ale ma również znaczące uzasadnienie ekonomiczne. Spondylopatia szyjna, jako jednostka chorobowa bezpośrednio rzutująca na funkcję i morfologię rdzenia kręgowego, stanowi szczególne zainteresowanie neurochirurgii.
1.1. Anatomia kręgosłupa Kręgosłup położony jest po grzbietowej stronie ciała. Rozciąga się od podstawy czaszki do końca tułowia. Razem z klatką piersiową tworzy szkielet osiowy. Składa się z 26 kości, z czego 2 (krzyżowa i guziczna) powstają poprzez zrośnięcie się kręgów. Wyróżnia się pięć odcinków kręgosłupa: szyjny (7 kręgów, C), piersiowy (12 kręgów, Th), lędźwiowy (5 kręgów, L), krzyżowy (5 kręgów, S) i guziczny (4-5 kręgów, Cx). Wielkość kręgów rośnie w kierunku doogonowym.
Typowy kręg zbudowany jest z trzonu i łuku (ryc. 1). Pustą przestrzeń ograniczoną tylną ścianą trzonu i przednim brzegiem łuku określa się mianem otworu kręgowego, który wraz z odpowiednimi otworami innych kręgów współtworzy kanał kręgowy. Od łuku odchodzi siedem wyrostków: pojedynczy skierowany ku tyłowi wyrostek kolczysty, parzysty skierowany do boku wyrostek poprzeczny oraz dwie pary wyrostków stawowych (górne i dolne). Trzon ma kształt niskiego walca. Jego powierzchnie górna i dolna są porowate i nieco chropowate, ograniczone bardziej gładką blaszką graniczną. Łuk rozpoczyna się w górno-bocznych częściach powierzchni grzbietowej trzonu parzystymi nasadami. Na swym górnym i dolnym brzegu nasada tworzy płytkie wcięcie kręgowe górne i znacznie głębsze wcięcie kręgowe dolne. Oba wcięcia dwóch sąsiadujących kręgów wraz z krążkiem międzykręgowym i wyrostkami stawowymi ograniczają otwór międzykręgowy.
Rycina 1: Typowy kręg.
Pomiędzy trzonami kręgów znajdują się krążki międzykręgowe. Każdy z nich zbudowany jest z wewnętrznie położonego jądra miażdżystego, otoczonego przez pierścień włóknisty. Drugi z nich utworzony jest przez przebiegające naprzemiennie skośne włókna kolaganowe i elastynowe. Kręgi łączą się ze sobą poprzez wspomniany krążek międzykręgowy i parzyste stawy międzykręgowe. Wzmocnienie tych połączeń stanowią: więzadło podłużne przednie, więzadło podłużne tylne, więzadła międzypoprzeczne, więzadła międzykolczyste, więzadło nadkolcowe (w odcinku szyjnym zwane karkowym), więzadła żółte i torebki stawowe. Więzadło podłużne tylne stanowi przednią ścianę kanału kręgowego.
1.1.2. Cechy charakterystyczne budowy odcinka szyjnego Odcinek szyjny kręgosłupa zbudowany jest z siedmiu kręgów (ryc. 2), z których C1, C2 i C wykazują cechy odrębne. Trzon typowego kręgu szyjnego jest niski, o mniej więcej tej samej wysokości w części przedniej i tylnej, o wklęsłej górnej blaszce granicznej. Powierzchnia dolna jest dopasowana do powierzchni górnej następującego trzonu. Zwiększają one swoją wielkość od C3 do C7. Łuk jest cienki, nieco pochylony ku dołowi, tworzy szeroki otwór kręgowy. Wyrostek kolczysty jest stosunkowo krótki, rozdwojony na końcu. Cechami
brzegami części bocznych biegnie więzadło poprzeczne kręgu szczytowego, oddzielające ząb C2 od rdzenia przedłużonego i kręgowego [1].
Rycina 3: Pierwszy kręg szyjny.
Cechą charakterystyczną C2 (obrotnik) (ryc. 4) jest wydatnie przedłużony ku górze trzon zwany zębem. Filogenetycznie górna jego część powstaje z odłączonego od C1 trzonu. Górna powierzchnia zęba obrotnika zwieńczona jest tępym wierzchołkiem. Znajdują się na nim powierzchnie stawowe przednia dla połączenia z dołkiem stawowym C2 i tylna dla połączenia stawowego z więzadłem poprzecznym kręgu szczytowego. Brak jest wyrostków stawowych górnych, zamiast nich występują powierzchnie stawowe górne. Wyrostek kolczysty jest rozdwojony [1]. Połączenia kręgów szyjnych C2-C7 to typowe dla innych odcinków stawy międzykręgowe. Wyrostki stawowe górne i dolne dźwigają okrągłe, prawie równe powierzchnie stawowe, położone skośnie od góry ku dołowi i od przodu ku tyłowi pod kątem 45°.
Rycina 4: Drugi kręg szyjny.
Kompleks C0-C1-C2 określa się mianem złącza kręgowo-podstawnego. Składają się na niego stawy szczytowo-potyliczny i szczytowo-obrotowy. Staw szczytowo-potyliczny tworzą dwa symetryczne połączenia kłykci potylicznych z dołkami stawowymi górnymi C1. Wzmocnienia tego stawu to: błony szczytowo-potyliczne przednia i tylna oraz torebki stawowe. Staw szczytowo-obrotowy anatomicznie tworzą cztery odrębne połączenia. Składa się on z dwóch stawów szczytowo-obrotowych pośrodkowych oraz z dwóch symetrycznych stawów szczytowo-obrotowych bocznych. Stawy szczytowo-obrotowe pośrodkowe przedni i tylny łączą ząb C2 odpowiednio z dołkiem zębowym C1 w części przedniej i więzadłem krzyżowym w tylnej. Stawy szyczytowo-obrotowe boczne to połączenia między dołkami stawowymi dolnymi C1 a powierzchniami stawowymi górnymi C2. Wzmocnienia stawu szczytowo- obrotowego to więzadło krzyżowe kręgu szczytowego, więzadło wierzchołka zęba, więzadła skrzydłowate, błona pokrywająca i torebki stawowe [1]. Światło kanału kręgowego zajmuje rdzeń kręgowy i korzenie rdzeniowe otoczone oponami i tworzonymi przez nie kompartmentami. Przestrzeń nadtwardówkową wypełniają sploty żylne i tkanka tłuszczowa. Odchodzące od rdzenia kręgowego nerwy rdzeniowe (osiem par korzeni szyjnych) wychodzą z kanału kręgowego przez otwory międzykręgowe. Wyjątkami są pierwsza oraz druga para nerwów szyjnych. Korzenie C1 biegną w obrębie bruzdy tętnicy
Rycina 5: Trójkolumnowy podział Denisa [9].
Typowo przednia kolumna przenosi 80% siły nacisku, środkowa i tylna 20%. Z wiekiem, prawdopodobnie w związku z obniżeniem wysokości krążków międzykręgowych, obciążenie kolumny środkowej i tylnej rośnie do ok. 40% [10, 11]. Funkcjonalna jednostka kręgosłupa (FSU - ang. functional spinal unit) utworzona jest przez dwa sąsiadujące ze sobą kręgi, krążek międzykręgowy, powierzchnie stawowe i więzadła. Ruchy kręgosłupa bezpośrednio następują poprzez FSU. Odbywają się w trzech płaszczyznach: strzałkowej (zgięcie i prostowanie), czołowej (zgięcia do boku) i poprzecznej (rotacja i ścinanie) [3]. Podatność FSU w zależności od rodzaju odkształcenia wyraża się funkcją nieliniową w ruchach wykonywanych w płaszczyznach strzałkowej, czołowej i poprzecznej z wyjątkiem prawie liniowej rotacji w odcinku lędźwiowym [12-22]. Nieliniowość wynika z istnienia na krzywej zakresu ruchomości (ROM - ang. range of motion) strefy neutralnej (NZ
Rycina 6: Wykres NZ i ROM przy rotacyjnym zgięciu/odgięciu: 1) NZ rotacyjnego zgięcia,
Dowiedziono, że odporność trzonu na kompresję osiową rośnie wzdłuż całego kręgosłupa od części szyjnej do lędźwiowej. Jest to możliwe dzięki rosnącej powierzchni przekroju poprzecznego i wzrostowi mineralnej gęstości kości [24, 25]. Wytrzymałość kręgu warunkują zarówno kość gąbczasta, jak i korowa, przy czym wraz z wiekiem obciążenie przenoszone przez część korową maleje z ok. 60% na 45% [26-29]. Krążęk międzykręgowy ulega kompresji osiowej, ścinaniu, zginaniu i skręcaniu. Dzięki gęstej strukturze budujących go włókien kolagenowych i elastynowych wykazuje wewnętrzną integralność pierścienia włóknistego z jądrem miażdżystym oraz silnie wiąże się z blaszkami granicznymi sąsiednich kręgów [1, 30-32]. Zewnętrzne blaszki pierścienia włóknistego są 2- razy sztywniejsze od położonych bliżej centrum krążka [33, 34]. Pod wpływem sił ściskających jądro miażdżyste rozwija wewnętrzne ciśnienie hydrostatyczne, które oddziałuje na blaszki graniczne i napinający się pierścień włóknisty [35]. Podczas ruchu FSU jądro miażdżyste przemieszcza się w stronę przeciwną (np. podczas zgięcia migruje w stronę grzbietową) [1]. Przyjęło się porównanie morfologii jądra miażdżystego do płynu. W rzeczywistości zestawienie to jest właściwe przy niskim obciążeniu, podczas gdy pod wpływem dużych sił jądro przyjmuje postać bardziej stałą [36, 37]. Podatność krążka międzykręgowego właściwie opisuje prawo Kelvina-Voighta. Powstające pod wpływem naprężenia natychmiastowe odkształcenie powoduje, że odkształcenie całkowite jest nieliniowe w czasie [38, 39]. Z wiekiem ciśnienie generowane wewnątrz krążka maleje, dochodzi do większego obciążania
1.3.1. Charakterystyka ogólna
odpowiada zatem za 40% całkowitej ruchomości odcinka szyjnego kręgosłupa w płaszczyźnie strzałkowej [3]. W toku badań nad strukturalną budową krążka międzykręgowego w odcinku szyjnym dowiedziono, że pierścień włóknisty ma kształt półksiężycowaty z przerzedzeniem skierowanym w stronę tylną [65, 66]. Ciśnienie wewnątrz krążka międzykręgowego obserwowane przy ruchach wykonywanych w płaszczyźnie strzałkowej jest 2-3 razy większe niż w płaszczyznach czołowej i poprzecznej [67]. Stabilność odcinka szyjnego kręgosłupa, w porównaniu do odcinka lędźwiowego, w większym stopniu zależy od funkcji stawów międzykręgowych. Usunięcie już 25% przyśrodkowej części stawu doprowadza do znaczącego wzrostu ROM danej FSU [68, 69].
1.3. Balans strzałkowy kręgosłupa Balans strzałkowy (BS) jest odzwierciedleniem kształtu kręgosłupa, który pozwala na utrzymanie wyprostowanej pozycji przy minimalnej pracy aparatu mięśniowego. Zgodnie z anatomicznym podziałem na odcinki krzywiznami kręgosłupa są: lordoza szyjna, kifoza piersiowa, lordoza lędźwiowa i kifoza krzyżowa.
Nie istnieje standardowy dla populacji wzór balansu strzałkowego. Umieszczenie ciężaru ciała w odpowiedniej osi pozostaje zależnością pomiędzy wzajemnym ustawieniem kręgosłupa i miednicy. Zidentyfikowano trzy geometryczne, zależne od siebie parametry opisujące miednicę: padanie miednicy (PI - ang. pelvic incidence), wychylenie miednicy (PT - ang. pelvic tilt), nachylenie kości krzyżowej (SS - ang. sacral slope) (ryc. 7). Ich wzajemny stosunek oddaje równianie PI = PT + SS [70, 71].
Rycina 7: Pelvic incidence, pelvic tilt i sacral slope [81].
PI jest stałym, indywidualnym parametrem anatomicznym określanym jako kąt zawarty pomiędzy prostą prostopadłą do górnej blaszki granicznej S1, a linią biegnącą od środka głów kości udowych do środka górnej blaszki granicznej S1. Miednica w określonych granicach może obracać się wokół głów kości udowej. Zależne od tego ruchu położenie miednicy opisuje PT, czyli kąt zawarty pomiędzy prostą pionową, a linią biegnącą od środka głów kości udowych do środka górnej blaszki granicznej S1. Gdy miednica pochyla się do przodu PT maleje, do tyłu rośnie. SS określa kąt zawarty pomiędzy prostą poziomą, a górną blaszką graniczną S1, który kompensuje zmiany PT [70, 71].
Rycina 8: Krzywizny kręgosłupa z zaznaczonymi punktami zgięcia [82].
Spoczywający na miednicy kręgosłup musi zmieniać swoją morfologię, aby pozostać zbalansowanym (ryc. 8). Z tego względu klasyczny, anatomiczny podział kręgosłupa na odcinki może nie odpowiadać liniom krzywizn. Roussouly postulował funkcjonalny podział, w którym granice wyznaczają kręgi, na których krzywizny zmieniają się [72]. Berthonnaud zaproponował, aby stosowne miejsce nazywać punktem zgięcia (ang. inflexion point) [73]. Punkt zgięcia pomiędzy lordozą lędźwiową a kifozą piersiową nie musi znajdować się
Kąty Cobba typowo mierzą krzywiznę pomiędzy C1-C7 lub C2-C7, przy czy przyjmuje się, że pomiar C1-C7 zawyża, a C2-C7 zaniża wartość kąta lordozy szyjnej [86]. Pomimo niedostatków stwierdzanych również w ocenie kątów lordozy lędźwiowej, metoda Cobba pozostaje najcześciej wybieraną jako najprostsza, a przy tym powtarzalna [87-89]. Stosunek krzywizny szyjnej do balansu strzałkowego określa szyjna strzałkowa oś pionowa C2-C7 (cSVA - cervical sagittal vertical axis) (ryc. 10) [90]. Wyznacza się ją poprzez pomiar odległości w poziomie pomiędzy linią pionu C2 (C2PL - ang. C2 plumb line), czyli prostą pionową przechodzącą przez środek trzonu C2, a górno-tylnym rogiem trzonu C7.
Rycina 10: Szyjna strzałkowa oś pionowa [81].
Najczęściej używanymi parametrami związanymi z krzywizną szyjną są: kąt otworu górnego klatki piersiowej (TIA - thoracic inlet angle), wychylenie szyi (NT - neck tilt) i nachylenie Th (T1S - ang. T1 slope) (ryc. 11) [84]. TIA to kąt zawarty pomiędzy prostą prostopadłą do górnej blaszki granicznej Th1, a linią biegnąca pomiędzy górnym brzegiem mostka a środkiem górnej blaszki granicznej Th1. NT to kąt zawarty pomiędzy liniami wychodzącymi z górnego brzegu
mostka, z czego pierwsza jest linią pionu, a druga biegnie do środka górnej blaszki granicznej Th1. T1S to kąt zawarty pomiędzy prostą poziomą a górną blaszką graniczną Th1. Ich wzajemny stosunek opisuje, analogiczne do zależności obserwowanych w miednicy, równanie: TIA = T1S + NT [85, 90]. T1S określane jest mianem zamiennego parametru opisującego balans strzałkowy odcinka szyjnego kręgosłupa [91].
Rycina 11: Thoracic inlet angle, neck tilt i T1 slope [81].
Wyznaczono szerokie ramy kąta lordozy szyjnej, które uznaje się za normę, w przybliżeniu 20- 40° [92-94]. Przy czym 75-80% kąta lordozy tworzone jest przez segmenty C1-C2, a jedynie 15% przypada na odc. C4-C7 [93, 95]. Nie stwierdza się różnicy w kątach krzywizny pomiędzy płciami. Związek pomiędzy kifozą piersiową, a lordozą szyjną był pod różnym względem analizowany w przeszłości [73, 96]. Najnowsze badania wykazały korelację pomiędzy ustawieniem kręgosłupa piersiowego, a morfologią krzywizny odcinka szyjnego kręgosłupa. Wykazano bezpośredni związek TIA, T1S i analogicznego nachylenia C7 (C7S - ang. C7 slope) z ustawieniem odcinka szyjnego kręgosłupa [84, 85, 97-99]. Dowiedziono również pozytywnej korelacji pomiędzy T1S a cSVA [100].
