BIOMECANICA COLOANEI VERTEBRALE

Coloana vertebral organ axial al corpului uman structura heterogen complex rezultat din succesiunea alternant a 33-35 de uniti rigide -vertebrele- cu 23 uniti deformabile -discurile intervertebrale combin rezistena cu flexibilitatea, permind o protecie maxim a mduvei spinrii n condiiile unei restricii minime a mobilitii

ca o adaptare la poziia de ostostatism, coloana vertebral prezint curburi care i cresc de17 ori rezistena n comparaie cu o coloan rectilinie, permit absorbia ocurilor n timpul locomoiei i i faciliteaz mobilitatea n direcii prefereniale se poate considera c n structura coloanei vertebrale functioneaz dou subansamble: A. coloana corpurilor vertebrale i a discurilor intervertebrale, situat anterior, cu rol de suport pasivB. coloana arcurilor vertebrale, situat posterior, cu rol de suport pentru musculatura activ paraspinal.

2. CARACTERISTICI BIOMECANICEProtejeaza caracteristicile structurii cilindrice din interiorul sauPermite miscarea libera a trunchiului n toate direciile posibileSuporta greutatea a trei structuri: cap, trunchi, membrele superioareAsigura prin sistemul ligamentar sustinerea pasiva si stabilizarea coloaneiAmortizeaza actiunea greutatilor, absorbirea lor si reducerea riscului de ranire

COLOANA VERTEBRALA ELEMENT DE SUSTINERE CORPORALA SI CURBELE SALEFUNCTIA CURBELOR COLOANEI VERTEBRALECurbele exercita o functie dubla:Creterea rezistenei coloanei: aceasta este de 10 ori mai puternic dect dac ar fi dreapta i de asemenea este cunoscut ca: R= N2+ 1Favorizeaza statica organismului descompunand fortele transmise asupra coloanei vertebrale

STRUCTURA COLOANEI VERTEBRALE. CARACTERISTICI BIOMECANICE.Discurile intervertebrale, vertebrele i ligamentele sunt materiale anizotrope, proprietile lor mecanice variaza n funcie de orientarea forelor aplicate.VERTEBRELE

Particulariti ale coloanei corpurilor vertebraleGeometrie individualizataa fiecarei vertebre dictata de pozitia pe care o ocupaMasa osoasa este reprezentata prin 35% corticala si 65% os spongios, ceea ce ii asigura rezistenta mecanica la: - compresiunea statica data de greutatea segmentelor corporale suprajacente - compresie dinamica a musculaturii de echilibrarec. Corpurile vertebrale sunt legate syncodrotic intre ele prin intermediul discului intervertebral si a ligamentelor longitudinal anterior si longitudinal posterior

conform Legii lui Wolf, trabeculele tesutului spongios din structura corpului se orienteaza pe traiectoriile liniilor de effort principale, in patru sisteme: vertical, orizontal si doua oblice, ultimele realizand intersectia din 1/3 posterioara a corpului vertebrei.

Coloana arcurilor vertebrale are forma unei bolte agivale, realizata prin suprapunerea metamerica a pediculilor si lamelor vertebrale cu cele sapte procese vertebrale. Perechile de procese articulare superioare si inferioare realizeaza articulatiile zygapofizare (diartroze planiforme, prevazute cu capsula articulara si ligamente situate la distanta), solidarizand prin contiguitate elementele acestei coloane. Geometria suprafetelor si structura aparatului fibroelastic al acestor articulatii (ligamente galbene, supraspinos, interspinos, intertravers) creeaza axe si determina directia, sensul si amplitudinea miscarilor impuse de contractia muschilor paravertebrali sau de solicitarile mecanice externe. Ele sunt transmise prin intermediul pediculilor la coloana anterioara, realizand echilibrul intrinsec si extrinsec al coloanei vertebrale , necesar in postura si locomotia corpului uman.

5.CINEMATICA COLOANEI VERTEBRALE

Mobilitatea depinde de:Elementele pasive: - structurile osoase - procese osoase - discuri intervertebrale - ligamenteElementele active: -muschiiGradul de mobilitate difera de la un segment la altulMobilitatea este produsul actiunii diferitelor segmenteRegiunea dorsala este limitata de cutia toracicaColoana toraco-lombara este capabila sa transmita o parte din greutate centurii pelvineMISCARILE COLOANEI VERTEBRALE

Flexie si extensieRotatieInclinare laterala sau flexie laterala

FLEXIA SI EXTENSIA Miscarile de flexie extensie sunt posibile datorita capacitatii discului intervertebral de a fi destins sau comprimat cu 20% din inaltimea sa- Aceste miscari sunt ghidate de procesele apofizare si limitate de capsula si ligamente

Primele 50-60 grade de flexie au loc in coloana vertebrala, o flexie suplimentara realizandu-se cu inclinarea bazinului spre anterior.

FLEXIAEXTENSIAREGIUNEA LOMBARA6035REGIUNEA TORACO-LOMBARA10560REGIUNEA CERVICALA4075TOTAL110140

INCLINAREA LATERALA

Are o amplitudine totala mai mica decat in cazul miscarii de flexie-extensie, datorata, in primul rand, articulatiilor apofizare Aceste miscari sunt ghidate de procesele apofizare si limitate de capsula si ligamente

STABILITATEA COLOANEI VERTEBRALE:Stabiliatea intrinseca : - presiunea intradiscala - articulatii, ligamente si capsulab. Stabilitatea extrinseca : - musculatura - presiunea intraabdominala - fascia toracolombaraStabilitatea intrinseca :

Presiunea intradiscala este mai mica in ortostatism decat in pozitie sezanda deoarecein pozitie curbura curbura lordotica lombara se aplatizeaza indepartandu-se de centrul de greutateArticulatiile, ligamentele si capsula, orientararea articulatiilor ghideaza si limiteaza gradul de miscare Stabilitatea extrinseca :Muschii sunt foarte importanti deoarece actioneaza in toate directiilePresiunea intraabdominala prin cresterea sa ofera sprijinul extern pentru stabilitateprin scaderea incarcarii lobosacrate. Acest mecanism poate actiona doar cateva secunde, astfel se descarca fortele de forfecare ale discului cu 5-30%

Muchii coloanei vertebraleMicrile coloanei vertebrale sunt produse de un numr mare de muchi, care se inser fie pe coloan, fie la distan egal de ea, cum sunt unii muchi ai gtului i muchii abdominali.Muchii gtului:SternocleidomastoidianMuchii scaleniMuchii prevertebrali:Dreptul anterior al capuluiMicul drept anterior al capuluiLungul gtuluiMuchii abdominali antero-laterali:Marele drept al abdomenuluiMarele oblic al abdomenuluiMicul oblic al abdomenului

Muchii coloanei vertebraleMuchii lombo-iliaci:Ptratul lombelorPsoasul iliacMuchii posteriori ai coloanei vertebrale:Trapezul Marele dorsalRomboidulUnghiularulMicul dinat postero-superiorMuchii cefeiMicul dinat postero-inferiorMuchii spinaliMuchii intertransersali

Muschii erectori ai trunchiului sunt anexati la canalul vertebral prin fascia toracolombo-sacrata .La contractarea acestor muschi, fascia tractioneaza vertebrele descrarcand presiunea discului cu 10-20%

Conexiunea cu cutia cranian transform regiunea cervical ntr-o coloan ncrcat excentric, mobil la extremitatea proximal, unde masa craniului adaug o ncrctur de fore ineriale suplimentar.Particularitile de micare ale coloanei cervicale sunt legate de mai muli parametri discovertebrali (contur, dimensiuni, raporturi), acetia fiind integrai n structura anatomic a segmentului de micare. Geometria segmentului este considerat elementul determinant al direciei i amplitudinii de micare pentru coloan.

Coloana cervical este organizat n dou regiuni: A. Regiunea cervical superioar C1 - C2 B. Regiunea cervical inferioar C3 C7

A.Primele vertebre cervicale (C1,C2)sunt considerate vertebre de tranziie.Ele sunt mult modificate fa devertebra tip datorit funciei specifice realizate: asigurarea unei legturiputernice i stabile ntre cutia cranian i coloana cervical, permind n acelaitimp o mobilitate remarcabil a craniului fa de platforma de susinere.

Atlas este prima vertebr cervical pe care se sprijin craniul, o vertebr inelar format din dou mase laterale conectate printr-un arc osos anterior i unul posterior. Ligamentul transvers al atlasului unete feele mediale ale maselor laterale delimitnd un compartiment al articulaiei atlantoaxoidiene mediale anterior i un compartiment meningomedular posterior.ntre condilii occipitali i faa articular superioar a maselor laterale se formeaz o articulaie atlanto-occipital bicondilian stabilizat prin capsule articulare distincte, ntrite de la distan de membranele atlanto-occipitala anterioar i posterioar.

n aceast articulaie se realizeaz micri sagitale de flexie (10) i extensie (25) prin combinarea unor micri de alunecare i rotaie fa de un ax compromis sagital, care oblig articulaia s lucreze ca o prgjie de gradul I cu braul extensiei mai scurt, dezavantajnd musculatura antigravitaional.

Axis, a doua vertebr cervical, prezint pe faa superioar a corpului un dinte ca un pivot osos cranial echivalent cu corpul atlasului anexat. Realizeaz cu atlasul o legtur tripl, iar cu baza craniului o legtur fibroas puternic. ntre dinte i arcul anterior al atlasului i ligamentul transvers posterior se formeaz articulaia atlantoaxoidian median, o trohoid ce ghideaz micrile de rotaie ale unitii atlanto craniene fa de pivotul vertical.ntre suprafaa inferioar a maselor laterale i suprafaa superioar articular a axisului se formeaz o pereche de articulaii atlantoaxoidiene laterale care preiau greutatea craniului i o transmit spre coloana cervical inferioar

Micarea majoritar este de rotaie axial de 45 spre dreapta sau spre stnga realizat n articulaia central, n timp ce articulaiile laterale permit un grad de flexie de 15 i de extensie 15. n plus, se pot realiza micri de nclinaie lateral 30 i de aproximaie vertical (ridicare i coborre a atlasului fa de dinte). Toate micrile se realizeaz concomitent, existnd un cuplaj obligatoriu ntre rotaie, flexie lateral i aproximaia vertical. Per total, coloana cervical superioar realizeaz 30% din micrile de flexie extensie i 50% din micrile de rotaie ale coloanei cervicale globale.

B. n structura coloanei cervicale inferioare, cele cinci vertebre componente asigur transmiterea greutii capului i mobilitatea necasar, formnd mpreun cu discurile aferente cinci segmente de micare aezate n serie. Structura tipic cuboidal a corpului vertebral are dimensiunea transversal mai accentuat. Prezena proceselor uncinate face ca suprafaa superioar a corpilor vertebrali s fie concav n plan frontal i convex n plan sagital, ceea ce favorizeaz micarea de flexie-extensie i restricioneaz ncovoierea lateral. Articulaiile zygapofizare plane, situate perpendicular pe planul sagital i nclinate la 45 fa de orizontal favorizeaz rotaia i ncovoierea lateral. Controlul flexiei extensiei se face prin oblicitatea suprafeelor zygapofizare n plan frontal, iar paralelismul lor reciproc exclude apariia unui efect de blocaj al micrilor.

Aceste caracteristici geometrice permit realizarea a trei tipuri de micri, cu centre instantanee de micare la nivelul corpurilor vertebrale:a. Micarea de alunecare este micarea de deplasare n plan sagital, dup un model liniar, al corpului unei vertebre care alunec pe nucleul pulpos subiacent spre anterior sau posterior. n seria de segmente de micare ia natere un aspect de scar cu trepte, fiecare vertebr deplasndu-se fa de cea inferioar. Micarea de alunecare este tipic pentru segmentele prevzute cu discuri dreptunghiulare, cum sunt cele din partea superioar a coloanei cervicale.b. Micarea de nclinare este micarea de deplasare obinut prin deformarea discului, n care corpul vertebral alunec pe suprafaa nucleului care se conicizeaz i se deplaseaz n partea opus. Aceast micare contribuie att la realizarea flexiei extensiei ct i a ncovoierii laterale fiind caracteristic pentru segmentele cu discurile n form de trapez.c. Micarea de rotaie se realizeaz n jurul unui ax vertical ce trece prin corpul vertebral, deformnd prin torsiune discul vertebral.

Realizarea micrilor n coloana cervical implic compunerea celor trei tipuri fundamentale de micri. Pentru efectuarea flexiei n regiunea mijlocie unde discurile sunt trapezoidale, iniierea micrii se face prin alunecare, dar se continu prin nclinare, rezultnd n final o rostogolire. n timpul flexiei particip toate segmentele de micare, funcionnd n serie. nlimea anterioar a discurilor scade, iar cea posterioar crete, iar nucleul pulpos se deplaseaz posterior. Suprafeele articulare zygapofizare alunec anterior, crete distana dintre procesele spinoase, iar lordoza cervical se reduce. Flexia este limitat n special de tensionarea complexului ligamentar posterior. n extensie se inverseaz succesiunea modificrilor. ncovoierea lateral rezult din sumaia micrilor de nclinare din fiecare segment , i este limitat de prezena proceselor uncinate. Rotaia axial este cuplat cu ncovoierea, avnd centrele instantanee de rotaie la nivelul corpului vertebral.

Coloana cervical inferioar asigur: o flexieextensie de 75 cu maximum de micare la nivelul segmentului C4 C5, o ncovoiere lateral de 50 o rotaie axial de 40 diminund n segmentele inferioare

BIOMECANICA TORACELUI

BIOMECANICA TORACELUICavitatea toracic trebuie s prezinte un oarecare grad de mobilitate pentru a permite efectuarea ritmic a celor doi timpi respiratori (inspir si expir). Micrile pe care le realizeaz diferitele segmente osoase ale cutii toracice la nivelul articulaiilor dintre ele sunt strans legate de mecanica respiratorie, i sunt de o deosebit importan pentru satisfacerea funciilor respiratorii.Toracele prezint trei componente:a)Pereii cutiei toracice; (organe pasive)b) Elasticitatea cartilajelor costalec)Muchii respiratori(organe active).

Toracele ososEste delimitat de vertebrele dorsale posterior, iar anterior de coaste i stern .Coastele n numr de 12 de fiecare parte,:Sunt oase plate alungite i curbate latero-anteriorAu forma unor arcuri de cerc i sunt formate dintr-o poriune posterioar osoas (costovertebral) i una anterioar cartilaginoas (cartilaj costal)Primele 7 coaste se articuleaz cu sternul se numesc coaste sternaleCoastele 8,9,10 se articuleaz cu sternul prin intermediul cartilajului costal al coastei a 7 aCoastele 11,12 nu se articuleaz cu sternul i se numesc coaste flotante

ARTICULATIILE TORACELUIArticulaiile costo-vertebrale sunt ntre faetele articulare ale capetelor costale i faatele articulare ale corpilor vertebrali dorsali.Articulaiile costo-transversale ntre faetele articulare ale tuberozitilor costale si faetele articulare ale apofizelor transverse.Articulaiile costo-condrale sunt articulaii fixe. n cadrul lor, periostul coastelor se continu cu pericondrul cartilajului costal.Articulaiile condro-sternale realizate ntre faetele articulare ale extremitile anterioare ale cartilajelor costale si faetele articulare de pe marginile laterale ale sternului

MICRILE COASTELOR Modific cele trei diametre ale toracelui.Posterior coasta pivoteaz n jurul unui ax ce trece prin cele dou articulaii: costovertebral i costotransversal. Dar aceste articulaii nu sunt orientate n acelai fel de-a lungul etajelor toracice i acestea influenteaz micrile coastelor.Pentru vertebrele dorsale superioare axa este transversal; miscrile coastei se fac dinspre anterior spre posterior. Cnd coasta se ridica crete diametrul sagital al toracelui.Pentru vertebrele dorsale inferioare axa este aproape sagital: micrile coastei se fac lateral. Cnd coasta se ridica crete diametrul transversal al toracelui.Deci n inspiraie cand coastele se ridic exista o cretere a diametrului sagital al toracelui superior i o cretere a diametrului transversal n toracele inferior.

Prin ridicarea coastelor unghiul costovertebral se mreste, Iar prin coborarea coastelor scade. Odata cu ridicarea se execut i o micare de proiectare anterioar, de ndepartare lateral i de rotaie a fiecrei coaste.In expir micarea de de coborare a coastelor este nsoit de fenomene inverse.

Sintetiznd, micarile toracelui pot fi mprite n dou categorii:a) Considerand vertebrele i sternul fixate, coastele se deplaseaz lateral mrind diametrul transversal al toracelui.b) Considernd sternul mobil, acesta n inspiraie se deplaseaz n sus i anterior, ndeprtndu-se de vertebrele dorsale, deci ridicarea coastelor produce i o cretere a diametrului anteroposterior al toracelui.Marirea diametrului vertical datorandu-se exclusiv contraciei muchiului diafragm care-i micoreaz concavitatea dinspre abdomen, inpingnd viscerele

Mecanica coastelor vertebrosternale

Coasta nti este o coast scurt, relativ fix, puternic ancorat de manubriu sub articulaia sternoclavicular. Axul micrii trece prin col, iar corpul coastei se ridic devenind mai orizontal. Coastele III-VI reprezint un grup omogen care realizeaz n inspiraie o micare de ridicare i mpingere nainte a extremitii lor anterioare, aceasta fiind efectul micrii de rotaie a gtului coastei spre posteriorMicarea coastelor vertebrosternale, favorizat de forma concav-convex a articulaiilor costotransversale superioare, sugereaz micarea mnerului de pomp pentru extragerea apei, fiind dealtfel cunoscut ca micarea "mnerului de pomp"

Mecanica coastelor vertebrocondraleCoastele vertebrocondrale, legate anterior ntre ele prin intermediul unui cartilaj comun, includ i coasta a VII-a, al crei mod de micare este mai aproape de coastele 8,9,10 dect de coastele vertebrosternale. Se realizeaz o micare de ridicare a corpului coastei, care produce lateralizarea acestuia cu lrgirea unghiului infrasternal. Pentru c micarea n lateral i n sus a unei coaste inferioare a fost comparat cu efectul ridicrii unui co elastic de mnerul sau, micarea coastelor vertebrocondrale este cunoscut ca i micarea "mnerului de co". Din acest punct de vedere, coastele intermediare VI i VII prezint micri combinate de "mner de pomp" i "toart de co"

Coastele vertebraleUltimele dou perechi de coaste nu sunt ataate anterior, i prin aceasta influeneaz prea puin modificarea diametrelor cutiei toracice. n nspiraie, n timp ce restul coastelor sunt ridicate, ele sunt trase n jos i fixate de muchiul ptrat lombar, realiznd un cadru fix de inserie pentru diafragm.

n timpul micrilor coastele se comport ca nite parghii de gradul trei (S.F.R.): articulaia costovertebral reprezint punctul de sprijin (S), zonele de inserie ale muchilor pe capul coastei reprezint punctul de plecare al forei (F), partea anterioar a coastelor reprezint rezistena (R).Micrile coastelor se nsoesc de mobilizarea pasiv a sternului care este puternic ataat de coaste. Cnd acestea se ridic i sunt proectate anterior, sternul va suferi o deplasare asemanatoare.

Micrile coastelor sunt legate de micrile coloanei dorsale i invers.n afara micrilor active respiratorii, produse de muchii cu funcie specific, coastele se pot deplasa pasiv, odat cu micrile coloanei toracaleFlexia dorsal antreneaz o nchidere a coastelor spre anterior.Extensia antreneaz o deschidere a coastelor spre anterior;n nclinrile laterale spaiile intercostale din partea convex se lrgesc, ansamblul toracic se dilat. De partea concav efectele sunt inverse. n timpul rotaiilor coastele reculeaz de partea rotaiei i avanseaz de partea opus.

Mecanica respiratorien mecanica respiratorie se ntlnesc dou faze:Introducerea aerului n plmni (inspirul)Eliminarea aerului din plmni (expirul)

Inspirul este un act motor activ determinat de contracia muchilor inspiratori ,care modific volumul cutiei toracice n toate cele trei diametre .Modificarea diametrului vertical este condiionat de aciunea muchiului diafragm ,care prin contracie se orizontalizeaz, ceea ce conduce la creterea volumului cutiei toracice .Modificarea diametrului transversal i anteroposterior este condiionat de ridicarea coastelor i sternului prin aciunea muchilor intercostali externi .

n inspirul forat, aciunea este realizat de ctre: muchiul sternocleidomastoidian, muchiul trapez, muchii spatelui, muchii scaleni, muchii pectorali , care mresc i mai mult volumul cutiei toracice.

Expirul;n condiii de repaus, expirul este un act pasiv ce nu necesit contracia musculaturii respiratorii. Revenirea la volumul iniial al cutiei toracice i plmnului este consecina elasticitii cartilajelor costale i a ligamentelor toracice, n prima faz i a elasticitii parenchimului pulmonar, n ultima faz. n expirului forat, particip o serie de muchi accesori: muchii abdominali, muchii intercostali interni

*******************************************************