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Santé

Caractéristiques anatomiques et biomécaniques de la colonne vertébrale

, Rédacteur médical
Dernière revue: 08.06.2019
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La colonne vertébrale doit être vue du côté anatomique (biomécanique) et fonctionnel.

Anatomiquement, la colonne vertébrale est composée de 32, parfois 33 vertèbres distinctes, reliées entre elles par des disques intervertébraux (art. Intersomatica), qui représentent la synchondrose, et des articulations (art. Intervertebrales). La stabilité ou la stabilité de la colonne vertébrale est fourni par des ligaments puissants, reliant la vertèbre corps (lig. Longitudinale anterius et de posterius), et la capsule de joints intervertébraux, les ligaments reliant l'arc vertébral (lig. Flava), des ligaments qui relient les apophyses épineuses (lig. Supraspinosum et intraspinosum).

D'un point de vue biomécanique, l'épine dorsale est similaire à une chaîne cinématique, constituée de maillons individuels. Chaque vertèbre s'articule avec le voisin en trois points:

Dans deux articulations intervertébrales à l'arrière et des corps (à travers le disque intervertébral) à l'avant.

Les articulations entre les processus articulaires sont les vraies articulations.

Placées les unes sur les autres, les vertèbres forment deux piliers: l'antérieur construit aux dépens des corps vertébraux et le postérieur formé des arcs et des articulations intervertébrales.

La mobilité de la colonne vertébrale, son élasticité et son élasticité, la capacité de supporter des charges importantes dans une certaine mesure sont fournies par les disques intervertébraux, qui sont en connexion anatomique et fonctionnelle étroite avec toutes les structures de la colonne vertébrale qui forment la colonne vertébrale.

Le disque intervertébral joue un rôle de premier plan en biomécanique, constituant «l’âme du mouvement» de la colonne vertébrale (Franceschilli, 1947). En tant que formation anatomique complexe, le disque remplit les fonctions suivantes:

  • connexion des vertèbres
  • assurer la mobilité de la colonne vertébrale,
  • protection des corps vertébraux contre les traumatismes permanents (rôle d'amortissement).

ATTENTION! Tout processus pathologique affaiblissant la fonction du disque viole la biomécanique de la colonne vertébrale. Les capacités fonctionnelles de la colonne vertébrale sont également altérées.

Le complexe anatomique constitué d'un disque intervertébral, de deux vertèbres adjacentes avec les articulations correspondantes et d'un appareil ligamenteux à ce niveau est appelé le segment moteur vertébral (PDS).

Le disque intervertébral est constitué de deux plaques hyalines, étroitement adjacentes aux plaques de plaque d'extrémité des corps des vertèbres adjacentes, le noyau pulpaire (nucleus pulposus) et l'anneau fibreux (annulus fibrosus).

Le noyau pulpeux, en tant que vestige de la colonne vertébrale, contient:

  • substance interstitielle chondrine;
  • un petit nombre de cellules cartilagineuses et de fibres de collagène imbriquées, formant une sorte de capsule et lui donnant de l'élasticité.

ATTENTION! Au milieu du noyau de la pulpe se trouve une cavité dont le volume est normalement compris entre 1 et 1,5 cm 3.

L'anneau fibreux d'un disque intervertébral est constitué de faisceaux de tissus conjonctifs denses s'entrelacent dans différentes directions.

Les faisceaux centraux de l'anneau fibreux sont disposés de manière lâche et passent progressivement dans la capsule du noyau, tandis que les faisceaux périphériques sont très proches l'un de l'autre et sont noyés dans le bord marginal de l'os. Le demi-cercle postérieur de l'anneau est plus faible que le segment antérieur, en particulier dans la colonne lombaire et cervicale. Les coupes latérale et antérieure du disque intervertébral font légèrement saillie au-delà des limites du tissu osseux, car le disque est un peu plus large que les corps des vertèbres adjacentes.

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Ligaments rachidiens

Le ligament longitudinal antérieur, qui est le périoste, adhère fermement aux corps vertébraux et s'étend librement sur le disque.

Le ligament longitudinal postérieur, qui participe au contraire à la formation de la paroi antérieure du canal rachidien, s'étend librement sur la surface des corps vertébraux et est collé avec le disque. Ce ligament est bien représenté dans la colonne vertébrale cervicale et thoracique; dans la partie lombaire, il est réduit à un ruban étroit, au cours duquel même des lacunes peuvent souvent être observées. Contrairement au ligament longitudinal antérieur, il est très peu développé dans la région lombaire, dans lequel on note le plus souvent un prolapsus discal.

Les ligaments jaunes (23 ligaments au total) sont segmentés, allant de la vertèbre C à la vertèbre S. Ces ligaments agissent comme dans le canal rachidien et réduisent ainsi son diamètre. Du fait qu'ils sont le plus développés dans la région lombaire, des phénomènes de compression de la prêle peuvent être observés en cas d'hypertrophie pathologique.

Le rôle mécanique de ces ligaments est différent et particulièrement important du point de vue de la statique et de la cinématique de la colonne vertébrale:

  • ils préservent la lordose cervicale et lombaire, renforçant ainsi l'action des muscles paravertébraux;
  • déterminer la direction du mouvement des corps vertébraux dont l'amplitude est contrôlée par les disques intervertébraux;
  • protéger la moelle épinière directement en fermant l'espace entre les plaques et indirectement grâce à leur structure élastique, grâce à laquelle, pendant l'extension du corps, ces ligaments restent complètement tendus (à condition que, s'ils étaient réduits, leurs plis pinceraient la moelle épinière);
  • avec les muscles paravertébraux, ils contribuent à amener le corps de la flexion ventrale en position verticale;
  • Ils ont un effet inhibiteur sur les noyaux pulpaires qui, par le biais d'une pression interdisque, ont tendance à retarder deux corps vertébraux adjacents.

La connexion des poignées et des processus des vertèbres adjacentes est réalisée non seulement en jaune, mais également entre les interostases, les hypostases et les ligaments intertransversaux.

En plus des disques et des ligaments longitudinaux, les vertèbres sont reliées par deux articulations intervertébrales, formées par des processus articulaires avec des caractéristiques dans différentes parties. Ces processus limitent le foramen intervertébral par lequel les racines nerveuses sortent.

L'innervation des divisions externes de l'anneau fibreux, du ligament longitudinal postérieur, du périoste, de la capsule articulaire, des vaisseaux et des membranes de la moelle épinière est réalisée par le nerf sinuso-vertébral (n. Sinuvertebralis), constitué de fibres sympathiques et somatiques. La nutrition du disque chez l'adulte se fait par diffusion à travers des plaques hyalines.

Les caractéristiques anatomiques listées, ainsi que les données comparatives d'anatomie, ont permis de considérer le disque intervertébral comme une demi-articulation (Schmorl, 1932), tandis que le noyau pulpaire contenant du liquide synovial (Vinogradova TP, 1951) est comparé à la cavité articulaire; le plateau vertébral, recouvert de cartilage hyalin, est assimilé aux extrémités articulaires, et l'anneau fibreux est considéré comme une capsule articulaire et un appareil ligamenteux.

Le disque intervertébral est un système hydrostatique typique. Du fait que les liquides sont pratiquement incompressibles, toute pression agissant sur le noyau est transformée uniformément dans toutes les directions. L'anneau fibreux, en énergisant ses fibres, retient le noyau et absorbe la plus grande partie de l'énergie. En raison des propriétés élastiques du disque, les tremblements et les tremblements transmis à la colonne vertébrale, à la moelle épinière et au cerveau sont considérablement atténués lors de la course, de la marche, du saut, etc.

La turgescence centrale varie dans des limites considérables: avec la charge décroissante, elle augmente et vice versa. Une pression importante du noyau peut être jugée par le fait qu’après avoir été en position horizontale pendant plusieurs heures, le redressement des disques allonge la colonne vertébrale de plus de 2 cm et que la différence de hauteur d’une personne pendant une journée peut atteindre 4 cm.

Les corps vertébraux des différentes parties de la colonne vertébrale ont leurs propres caractéristiques anatomiques et fonctionnelles.

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La colonne cervicale

En fonction des tâches fonctionnelles du support, la taille des corps vertébraux augmente progressivement du col utérin au lombaire, atteignant la taille maximale en vertèbre S;

  • les vertèbres cervicales, contrairement à celles situées en dessous, ont des corps ellipsoïdaux relativement bas;
  • les corps des vertèbres cervicales ne sont pas séparés les uns des autres par un disque. Ces bords latéraux supérieurs allongés des corps vertébraux, appelés processus uncinatus (processus semi-lunaires), se connectant aux coins latéraux inférieurs des corps des vertèbres sus-jacentes, forment la dénommée articulation de Lyushka, ou articulation non surtebrale, selon la terminologie de Troland. Entre le processus uncinatus et la facette de la vertèbre supérieure, se trouve une fissure non recouverte de 2 à 4 mm;
  • les surfaces articulées uncovertebral sont recouvertes de cartilage articulaire et l'extérieur de l'articulation est entouré d'une capsule. Dans cette zone, les fibres verticales de l'anneau fibreux situées sur la surface latérale du disque divergent et s'étendent en grappes parallèles au trou; dans le même temps, le disque ne touche pas directement cette articulation, car, à mesure qu’il approche de la fissure sans recouvrement, il disparaît progressivement;
  • La caractéristique anatomique de la vertèbre cervicale est la présence de trous à la base des processus transverses, dans lesquels a. Vertébrés;
  • les trous intervertébraux C 5, C 6 et C 7 ont une forme triangulaire. L'axe du trou dans la section passe dans un plan oblique. Ainsi, des conditions sont créées pour rétrécir l’ouverture et comprimer la colonne vertébrale pendant les excroissances non vertébrales;
  • les apophyses épineuses des vertèbres cervicales (sauf C 7 ) sont dédoublées et abaissées;
  • les processus articulaires sont relativement courts, ils se trouvent dans une position inclinée entre les plans frontal et horizontal, ce qui détermine une quantité importante de mouvements de flexion-extension et des inclinaisons latérales quelque peu limitées;
  • les mouvements de rotation sont effectués principalement par les vertèbres cervicales supérieures en raison de l'articulation cylindrique du processus en forme de dent avec la surface articulaire de la vertèbre C1;
  • l'apophyse épineuse C 7 apparaît au maximum et facilement palpée;
  • tous les types de mouvements (flexion-extension, inclinaison à droite et à gauche, rotation) et dans la plus grande mesure sont caractéristiques de la colonne cervicale;
  • les première et deuxième racines cervicales s'étendent derrière les articulations atlanto-occipitale et atlanto-axiale, et il n'y a pas de disques intervertébraux dans ces zones;
  • dans la colonne cervicale, l'épaisseur des disques intervertébraux est 1/4 de la hauteur de la vertèbre correspondante.

La colonne cervicale est moins puissante et plus mobile que la lombaire, et est généralement soumise à moins de stress. Cependant, la charge sur 1 cm 2 du disque cervical n’est pas inférieure, mais même supérieure à 1 cm 2 du lombaire (Mathiash). En conséquence, les lésions dégénératives des vertèbres cervicales se produisent aussi souvent que dans la région lombaire.

R. Galli et al. (1995) ont montré que l'appareil ligamentaire n'offre que très peu de mobilité entre les corps vertébraux: les déplacements horizontaux des vertèbres adjacentes ne dépassent jamais 3-5 mm et l'inclinaison angulaire est de 11 °.

L'instabilité du PDS est à prévoir si la distance entre les interstices des vertèbres adjacentes est supérieure à 3 à 5 mm et que l'angle entre les corps vertébraux augmente de plus de 11 °. 

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Épine thoracique

Dans la région thoracique, où le volume des mouvements de la colonne vertébrale est relativement petit, les vertèbres sont plus hautes et plus épaisses que celles du col utérin. Du Th 5 au TH12 de la vertèbre thoracique, leur taille transversale augmente progressivement, se rapprochant de celle des vertèbres lombaires supérieures; les disques intervertébraux de la région thoracique ont une hauteur inférieure à celle des régions lombaire et cervicale; l'épaisseur du disque intervertébral est égale à 1/3 de la hauteur de la vertèbre correspondante; trous intervertébraux dans la région thoracique plus étroits que dans le col utérin; le canal rachidien est également plus étroit que dans la région lombaire; la présence dans les racines thoraciques d'un grand nombre de fibres sympathiques provoque non seulement une couleur végétative particulière de la radiculopathie thoracique, mais peut également provoquer le développement de douleurs viscérales et de dyskinésies; relativement massives, épaissies aux extrémités, les apophyses transverses des vertèbres thoraciques sont inclinées un peu en arrière et les apophyses épineuses sont fortement inclinées vers le bas; la butte de la nervure jouxte la surface avant de l'extrémité libre épaissie du processus transversal, formant un véritable joint transversal costal une autre articulation est formée entre la tête de la côte et la surface latérale du corps vertébral au niveau du disque.

Ces articulations sont renforcées par des ligaments forts. Lorsque la colonne vertébrale tourne, les côtes et les surfaces latérales des corps vertébraux avec des processus transversaux suivent la colonne vertébrale, tournant autour de l’axe vertical dans son ensemble.

L'épine thoracique se distingue par deux caractéristiques:

  • courbure kyphotique normale contrairement à la courbure lordale des régions cervicale et lombaire;
  • articulation de chaque vertèbre avec une paire de côtes.

Stabilité et mobilité de la colonne thoracique

Les principaux éléments stabilisants sont: a) la cage thoracique; b) disques intervertébraux; c) des anneaux fibreux; d) des ligaments (ligaments longitudinaux antérieur et postérieur, ligament radiant, ligament costo-transverse, ligaments inter-transversaux, ligament jaune, ligaments inter et supra-épineux).

Les côtes avec appareil ligamentaire offrent une stabilité suffisante tout en limitant la mobilité lors des mouvements (flexion - extension, inclinaisons latérales et rotation).

ATTENTION! Lors des mouvements dans la région thoracique, la rotation est la moins limitée.

Les disques intervertébraux ainsi que l'anneau fibreux, en plus de la dépréciation, remplissent une fonction de stabilisation: dans cette section, les disques sont plus petits que dans les régions cervicale et lombaire, ce qui minimise la mobilité entre les corps vertébraux.

La condition de l'appareil ligamentaire détermine la stabilité de la colonne vertébrale thoracique.

Un certain nombre d'auteurs (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor et autres) ont corroboré la théorie de la stabilité à trois supports.

Le complexe postérieur joue un rôle essentiel: son intégrité est une condition indispensable à la stabilité et les dommages aux structures de soutien postérieur et moyen se manifestent par une instabilité clinique.

Les sacs articulaires sont un élément stabilisant important et l’anatomie des articulations assure également l’intégrité des structures.

Les articulations sont orientées dans le plan frontal, ce qui limite la flexion-extension et les inclinaisons latérales; par conséquent, dans la région thoracique, les subluxations et les luxations des articulations sont extrêmement rares.

ATTENTION! La zone la plus instable est la zone Th10-L1 en raison des régions lombaires thoraciques et plus mobiles relativement stables.

Colonne vertébrale lombo-sacrée

Dans la colonne lombaire, ce qui supporte la sévérité du département sus-jacent:

  • corps vertébraux large, processus transverses et articulaires massifs;
  • la face antérieure des corps de la vertèbre lombaire est légèrement concave dans la direction sagittale; le corps de la vertèbre L à l'avant est légèrement plus haut qu'à l'arrière, ce qui détermine la formation anatomique de la lordose lombaire. En cas de lordose, l'axe de la charge est déplacé vers l'arrière. Cela facilite les mouvements de rotation autour de l'axe vertical du corps;
  • les processus transversaux de la vertèbre lombaire sont normalement situés à l'avant; Les parties ventrales des processus transverses de la vertèbre lombaire sont les restes sous-développés des côtes lombaires correspondantes; elles sont donc appelées processus côtes (processus costarii vertebrae lumbalis). À la base des processus rib, il y a des processus incrémentiels plus petits (processus accessorius);
  • les apophyses articulaires des vertèbres lombaires font saillie et leurs surfaces articulaires sont inclinées par rapport au plan sagittal;
  • les processus épineux sont épaissis et presque horizontalement en arrière; il existe un petit processus mastoïdien conique (processus mamillaris) sur le bord postéro-latéral de chaque processus articulaire supérieur à droite et à gauche;
  • les trous intervertébraux de la colonne lombaire sont assez larges. Cependant, dans les cas de malformation de la colonne vertébrale, de processus dégénératifs, les troubles statiques de cette section, le syndrome radiculaire douleur apparaissent le plus souvent.
  • les disques lombaires, respectivement, exécutés avec la plus grande charge ont la plus grande hauteur - 1/3 de la hauteur du corps;
  • la localisation la plus fréquente des saillies et des prolapsus du disque correspond aux sections les plus surchargées: l'écart entre L 4 et L s et un peu moins fréquemment entre C et S1;
  • Le noyau pulpaire est situé à la limite des tiers arrière et médian du disque. L'anneau fibreux dans cette zone est beaucoup plus épais à l'avant, où il est supporté par un ligament longitudinal antérieur dense, qui est le plus fortement développé dans la région lombaire. Le dos de l'anneau fibreux est plus fin et est séparé du canal rachidien par un ligament longitudinal postérieur mince et moins développé, qui est plus fermement connecté aux disques intervertébraux qu'aux corps vertébraux. Avec ce dernier, ce ligament est relié par un tissu conjonctif lâche dans lequel est déposé un plexus veineux, ce qui crée des conditions supplémentaires pour la formation de protubérances et de prolapsus dans la lumière du canal rachidien.

L'une des caractéristiques de la colonne vertébrale est la présence de quatre courbures dites physiologiques situées dans le plan sagittal:

  • lordose cervicale, formée par toutes les vertèbres cervicales et thoraciques supérieures; le renflement le plus important se situe aux niveaux C 5 et C 6;
  • cyphose thoracique; la concavité maximale est au niveau de Th 6 - Th 7;
  • lordose lombaire, formée des dernières vertèbres thoraciques et lombaires. La plus grande courbure est située au niveau du corps L 4;
  • cyphose sacro-coccygienne.

Les principaux types de troubles fonctionnels de la colonne vertébrale se développent soit en fonction du type de régularité des courbes physiologiques, soit en fonction du type de leur augmentation (cyphose). La colonne vertébrale est un seul organe axial qui la divise en différentes divisions anatomiques conditionnellement. Par conséquent, il ne peut y avoir d'hyperlordose, par exemple dans la colonne cervicale avec la finesse de la lordose dans le lombaire et vice versa.

Actuellement, les principaux types de troubles fonctionnels associés à des variantes lissées et hyperlordotiques des modifications de la colonne vertébrale sont systématisés.

1. Lorsque les courbures physiologiques de la colonne vertébrale sont lissées, un trouble fonctionnel de type flexion se développe, caractérisé par la position forcée du patient (en position de flexion) et comprenant:

  • restriction de la mobilité dans les segments moteurs de la colonne cervicale, y compris dans la région des articulations céphaliques;
  • syndrome du muscle oblique inférieur de la tête;
  • lésions des fléchisseurs profonds des muscles du cou et du muscle sternocléidomastoïdien;
  • syndrome du muscle scalène antérieur;
  • syndrome de la région de la fissure supérieure (syndrome du muscle qui soulève l'omoplate);
  • syndrome de la paroi thoracique antérieure;
  • dans certains cas - le syndrome de périarthrite huméro-scapulaire;
  • dans certains cas, syndrome d'épicondylose ulnaire externe;
  • restriction de la mobilité de la 1ère côte, dans certains cas - côtes I-IV, articulations de la clavicule;
  • syndrome de finesse de la lordose lombaire;
  • syndrome du muscle paravertébral.

Limitation de la mobilité dans les segments moteurs de la colonne lombaire et de la colonne thoracique inférieure: dans la région lombaire - en flexion et dans la partie thoracique inférieure - en extension:

  • mobilité limitée dans l'articulation sacro-iliaque;
  • syndrome du muscle surrénalien;
  • syndrome musculaire iléo-lombaire.

2. Avec l'augmentation des courbures physiologiques dans la colonne vertébrale, une déficience fonctionnelle de type flexion se développe, caractérisée par une démarche redressée «fière» du patient et une limitation de l'extension dans la colonne lombaire et cervicale lors de la manifestation de manifestations cliniques de la maladie. Il comprend:

  • restriction de la mobilité dans les segments moteurs des ovaires mi-cervicaux et cervicaux de la colonne vertébrale;
  • cervicalgie des muscles - extenseurs du cou;
  • dans certains cas, le syndrome d'épicondylose ulnaire interne;
  • restriction de la mobilité dans les segments moteurs de la colonne thoracique.
  • syndrome d'hyperlordose lombaire;
  • limitation de l'extension dans les segments moteurs de la colonne lombaire: L1-L2 et L 2 -L 3, dans certains cas - L 3 - L 4;
  • syndrome du groupe musculaire du dos fémoral;
  • syndrome de décharge musculaire fémorale;
  • syndrome de piriforme;
  • syndrome de coccygodynie.

Ainsi, lorsque la symétrie des forces actives est perturbée, même dans des conditions physiologiques normales, la configuration de la colonne vertébrale change. En raison des courbes physiologiques, la colonne vertébrale peut supporter une charge axiale 18 fois supérieure à une colonne en béton de même épaisseur. Cela est possible du fait qu'en présence de coudes, la force de charge est répartie uniformément dans toute la colonne vertébrale.

La colonne vertébrale comprend également sa division fixe, le sacrum et le coccyx à déplacement lent.

Le sacrum et la cinquième vertèbre lombaire constituent la base de toute la colonne vertébrale. Ils constituent le support de tous les départements sus-jacents et subissent les plus grandes tensions.

La formation de la colonne vertébrale et la formation de ses courbures physiologiques et pathologiques sont fortement influencées par la position des vertèbres lombaires IV et V et du sacrum, c.-à-d. Le rapport entre le sacré et la partie sus-jacente de la colonne vertébrale.

Normalement, le sacrum par rapport à l'axe vertical du corps fait un angle de 30 °. La pente prononcée du bassin permet à la lordose lombaire de maintenir son équilibre.

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C'est important de savoir!

Dans tous les systèmes du corps humain de la moelle épinière sont des terminaisons nerveuses, de sorte que la douleur dans les vertèbres, signalant la violation de la colonne vertébrale, provoque un certain nombre de maladies. Lire plus...

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