Fisica

BIOMECÁNICA DE LA COLUMNA VERTEBRAL

1) Conceptos generales

Biomecánica es el área de la física que estudia las características estructurales y dinámicas de los tejidos biológicos. El conocimiento de la biomecánica de la columna es fundamental para comprender el enfoque clínico y el manejo de las patologías que la afectan. Desde el punto de vista biomecánico, la columna cumple 3 funciones básicas : transmitir carga , permitir movimiento y proteger a la médula espinal.

a) Anatomía :

- Columna vertebral : Consta de 7 vértebras cervicales , 12 vértebras toráxicas , 5 lumbares , 5 sacras (fusionadas) y 3 a 4 segmentos coccígeos. Vista en el plano frontal , la columna se ve recta y simétrica, mientras que en el plano sagital se observan 4 curvas normales. Estas curvas son cóncavas hacia atrás en la región cervical y lumbar (lordosis) , y cóncavas hacia delante en la región toráxica y sacrococcígea (cifosis). (Fig. 1)

Biomecánicamente , estas curvas le otorgan mayor flexibilidad a la columna y aumentan su capacidad para absorber impactos , manteniendo una adecuada estabilidad y rigidez a nivel de la articulación intervertebral.

- Disco Intervertebral (DIV) : Está formado por un anillo fibroso y un núcleo pulposo. El anillo está compuesto por bandas de colágeno tipo I y II , dispuestas en forma concéntrica y orientadas en direcciones opuestas entre bandas adyacentes formando un ángulo de 30 grados con el plano del disco.

Esta disposición es muy importante, no tan sólo por la gran presión que ejerce el núcleo pulposo sobre las fibras, sino que también, para mantener la estabilidad de la columna frente a fuerzas rotacionales. (Fig. 2)

[pic 1]

Fig. 1

[pic 2]

Fig. 2

b) Características biomecánicas del DIV :

- Compresión : El DIV , en conjunto con las articulaciones , es responsable de soportar toda la carga compresiva del tronco. Esta carga es transferida de una placa vertebral a la otra a través del núcleo pulposo y del anillo fibroso. Hasta los 30 años  , el  disco tiene suficiente humedad , como para actuar como una masa gelatinosa al comprimirse. La presión que se genera en el líquido empuja las estructuras del disco en todas direcciones, alejándose del centro del núcleo. Esta situación es diferente cuando el núcleo está “seco”, ya que el núcleo no es capaz de generar una presión adecuada en el líquido, lo cual produce una menor presión en el centro de las placas vertebrales y una mayor carga en la periferia.

- Distensibilidad : Aunque clínicamente el DIV nunca se ve expuesto a fuerzas de distensión puras , estas sí están presentes en algunas porciones del disco durante el movimiento fisiológico.

- Torsión : Cuando el DIV es expuesto a fuerzas de torsión , se producen intensas fuerzas de cizallamiento ( deslizamientos en planos opuestos pero paralelos) en el plano horizontal y axial , cuya magnitud será directamente proporcional a la distancia del eje de rotación.

- Fatiga: Así como una gran carga brusca y transitoria puede dañar el DIV, una carga relativamente baja pero sostenida en el tiempo puede producir un desgarro del disco , por fatiga de material.

- Presión Intradiscal : La presión en el interior de un disco es uniforme en el núcleo pulposo y en el anillo fibroso, y a pesar de que el peso del hemicuerpo por sobre el nivel L3 - L4 es más o menos 60% del peso total del cuerpo, la carga en el disco L3 - L4 , estando  sentado o de pie , corresponde a un 200% del peso corporal total , siendo mayor sentado.

Esto se explica porque al peso corporal se agregan las fuerzas de los músculos estabilizadores de la columna.

2) Estabilidad de la columna vertebral

La columna vertebral humana paga tributo a la bipedestación , que la somete a múltiples esfuerzos de compresión , tracción , inclinación y torsión. Para cumplir de manera adecuada las funciones de soporte , protección y movilidad , la columna presenta unas características biomecánicas que le confieren estabilidad intrínseca y extrínseca.

a) Estabilidad intrínseca : Una columna desprovista de su musculatura y mantenida en posición erecta solo puede soportar un peso aproximado de 2 kg sin desplomarse. Tanto es así que en el individuo anestesiado basta un pequeño desequilibrio para que la columna se doble lateralmente. Esta estabilidad de grado mínimo , intrínseca o pasiva , está determinada por la presión intradiscal , el encajamiento de las carillas articulares posteriores y la tensión permanente capsuloligamentosa.

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