Programa de Formación Continua AOSpine Fisiología y ...

Programa de Formación Continua AOSpineFisiología y Biomecánica

Las funciones de lacolumna vertebral y los Principios AOSpine

Autores

Dr. Emiliano VialleDr. Luiz Roberto VialleDr. Ramon Venzon FerreiraEditor

Dr. Néstor FioreÍNDICE

Estabilidad

Biología

Alineación

Función

Programa de Formación Continua AOSpine Fisiología y Biomecánica–Las funciones de la columna vertebral y los Principios AOSpine 2ÍNDICE

OBJETIVOSPresentar los conceptos referentes a las funciones de la columna vertebral.

Describir los principios AOSpine que se utilizan en patología espinal.

Ejemplificar los principios de las distintas patologías.

Programa de Formación Continua AOSpineFisiología y Biomecánica

Las funciones de la columna vertebraly los Principios AOSpineAutores

Dr. Emiliano VialleDr. Luiz Roberto VialleDr. Ramon Venzon FerreiraEditor

Dr. Néstor Fiore


ÍNDICE1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 04

Conceptos generales de la columna vertebral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 04

2. Las funciones de la columna vertebral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 05

Estabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 05

Movilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 07

Alineación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Protección del sistema nervioso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Síntesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3. Los Principios AOSpine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Principios en particular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Aplicación clínica de los principios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Síntesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Bibliografía. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24


1. INTRODUCCIÓNConceptos generales de la columna vertebral

El estudio de la biomecánica de la columna vertebral constituye una de las bases para la comprensión de la tríada diagnóstico-dolor-tratamiento de las afecciones raquídeas. Los conceptos aquí presentados buscan aclarar los aspectos biomecánicos involucrados en la estabilidad de la unidad vertebral.

La primera descripción biomecánica de la columna es atribuida a Giovanni Alfonso Borelli en el capítulo XII de su obra “De Motu Animalium” en 1680 (Nachemson y Morris, 1964; Panjabi y White, 1976). En su época, la biomecánica era conocida como iatrofísica, es decir, física aplicada a la medicina y cirugía (Nachemson y Morris, 1964), y este trabajo le valió el título de “Padre de la biomecánica vertebral” (Nachemson y Morris, 1964; Panjabi y White, 1976).

Panjabi y White (1980) postularon que la biomecánica es el nombre dado a las consecuencias de la interacción de la anatomía con las fuerzas y movimientos de un segmento. La columna soporta las cargas y permite, al mismo tiempo, libertad de movimiento dentro de límites fisiológicos (Pope y Panjabi, 1983), manteniendo así su estabilidad. La presencia de las curvas lordótica y cifótica ejerce un efecto importante como estabilizador de la columna ante cargas compresivas.

El concepto de estabilidad en la columna vertebral es de extrema importancia, y puede tener relación directa con algunas afecciones. En términos físicos, una estructura es inestable cuando no está en su estado de equilibrio. En la columna, este equilibrio se mantiene por los elementos estabilizadores (músculos, ligamentos, partes blandas) y la geometría ósea. Si estos elementos estabilizadores se encontraran estirados o lesionados, la función se vería perjudicada.

Una de las definiciones de inestabilidad es la pérdida de rigidez que, cuando es aplicada a los elementos estabilizadores, lleva al desequilibrio mecánico de la columna vertebral. La columna vertebral es una estructura tridimensional. De esta manera, una fuerza en una dirección puede llevar al desvío en otra, haciendo que un segmento sea estable en una dirección e inestable en otra (Pope, 2005).

La estabilidad de cualquier sistema columnar depende de la característica de fijación de las extremidades y de la forma inicial de la columna (Pope y Panjabi, 1983).

La forma de las curvas fisiológicas de la columna aumenta la flexibilidad y la capacidad de absorber impacto manteniendo, al mismo tiempo, una estabilidad adecuada en las articulaciones inter-vertebrales.


Las funciones de la columna vertebral son esencialmente cuatro:

Estabilidad

Disco invertebral

Las cargas de torsión y de inclinación son de particular interés, pues los estudios experimentales sugieren que son las que provocan mayor lesión en el disco.

Durante la flexión, extensión e inclinación, el disco sufre alteraciones: forma una protuberancia en el lado cóncavo de la curva y se estira en el lado convexo. Con la columna flexionada, el disco se estira en su borde posterior, reduciendo un potencial impacto con la médula. Además, en una posición de flexión, hay un aumento en las cargas discales con una disminución en las cargas facetarias y un aumento en el diámetro foraminal.

Las cargas de cizalla repercuten sobre los discos más en la periferia que en sus porciones centrales. Estas fuerzas son generadas en los discos inclinados o flexionados cuando se está levantando peso. Algunos estudios (Wilke, Neef, Caimi, Hoogland y Claes, 1999) muestran que clínicamente la falla del anillo fibroso por fuerzas exclusivas de cizalla es extremadamente rara, siendo que la ruptura ocurre más probablemente por combinación de inclinación, torsión y tensión.

Nachemson y Morris (1964) determinaron las variaciones de presión intradiscal lumbar de acuerdo con la posición del individuo.

2. LAS FUNCIONES DE LA COLUMNA VERTEBRAL

Las cargas de torsión son las más dañinas al disco intervertebral, siendo este la primera estructura que falla cuando se aplica este patrón de carga.

Funciones de lacolumna vertebral

Estabilidad Movilidad AlineaciónProteccióndel sistema

nervioso

En la posición sentada, se observaron las presiones más altas (10-15 kg/cm2), redu-ciendo cerca de un 30% en ortostatismo y un 50% en decúbito reclinado lateral.

Las cargas soportadas por los discos lum-bares distales son de hasta 175 kg en la posición sentada y hasta 120 kg de pie.

Las fuerzas de tensión (6-8 kg/cm2) existen en la porción posterior del anillo fibroso, lo que fortalece la teoría mecánica de la producción de rupturas anulares posteriores.

Esquema que representa la relación entre las distintas presiones intradiscales,según la postura (Nachemson y Morris, 1964)

En estudios más recientes se confirman las variaciones en las presiones discales descritas por Nachemson, a pesar de las alteraciones en los valores absolutos, a causa del método utilizado.

Mientras tanto, se demostró por primera vez que la posición sentada con extensión leve de la columna presenta una presión discal menor que en reposo de pie.


Se demostró también que la presión intradiscal al despertar puede ser hasta un 240% mayor que al iniciar una noche de sueño, debido a la hidratación del disco intervertebral durante el sueño.

Ligamentos espinales

Los ligamentos son estructuras uniaxiales que resisten las fuerzas de tensión, pero pierden su rigidez a la compresión.

Los ligamentos poseen algunas características básicas aunque muchos de ellos cumplen funciones opuestas.

Deben permitir un movimiento fisiológico adecuado y una actitud postural fija entre las vértebras con un mínimo de gasto energético-muscular.

Deben proteger la médula en las actividades diarias, a través de la restricción de movimientos dentro de límites fisiológicos bien definidos.

Deben proteger la médula en situaciones traumáticas donde son aplicadas grandes cargas en altas velocidades.

0

100

200

300

Nachemson, 1975 Wilke, 1999

400

500

NO

RM

ALI

ZAD

O A

DE

PIE

EM

%

PRESIÓN INTRADISCAL EN VARIAS ACTIVIDADES

Comparación entre el estudio de Nachemson y Wilke (Wilke etl al., 1999)

Esquema representando las distintas estructuras ligamentarias(Marras, 2011; Panjabi y White, 1980)

En estas situaciones, el dislocamiento debe ser restringido y la alta energía súbitamente aplicada debe ser absorbida y disipada.

Existen siete ligamentos que realizan estas funciones:

• Ligamento longitudinal anterior,

• Ligamento longitudinal posterior,

• Ligamento intertransverso,

• Ligamento intracapsular,

• Ligamento interespinoso,

• Ligamento supraespinoso,

• Ligamento amarillo.

Ligamento amarillo

Ligamento intertransverso

Ligamentolongitudinal

posterior

Ligamentolongitudinal

anterior

Ligamentosupraespinoso

Ligamentointerespinoso

Ligamentointracapsular

El ligamento amarillo, por ejemplo, presenta una pretensión basal de aproximadamente el 15% cuando la columna está en posición neutra. Esta característica impide que, durante una extensión total, cuando el ligamento está relajado y acortado cerca de un 10%, haya una protrusión del mismo para dentro del conducto. Esta


pretensión varía con la edad, siendo de aproximadamente 18 N en los jóvenes y de 5 N en los adultos.

En una situación de flexión completa, el ligamento amarillo aumenta en un 35% su tensión. Un aumento adicional de un 20%, en una situación de trauma, resultaría en la ruptura del mismo.

Se pueden elaborar algunas conclusiones sobre los ligamentos y el ligamento amarillo en particular.

Durante los movimientos fisiológicos es necesaria poca fuerza para mover la columna (rigidez de los ligamentos). Esta movilidad fácil se encuentra limitada por el aumento de la rigidez en la medida que se aproximen a los límites de movilidad normales.

Cuando existen cargas traumáticas, la fuerza media, la rigidez y la energía absorbida sobre los ligamentos aumentan respectivamente 17 veces, 75 veces y 7 veces. Así, en el movimiento normal, hay poca resistencia con poco gasto de energía.

Con todo, en situaciones traumáticas, la resistencia aumenta a través de mecanismos protectores de la médula. La falla en los ligamentos puede ocurrir en su substancia (bajas velocidades) o en sus inserciones óseas (altas velocidades).

Vértebra

La vértebra está compuesta por una estructura periférica de hueso cortical con hueso esponjoso en su interior.

10%

20%

30%

40%

50%

60%

> 40 años

35%

< 40 años

55%

0%

Planocoronal

Plano sagital

Z

X

Y

Planohorizontal

Porcentaje de carga que soporta el hueso esponjoso según la edad Esquema corporal en las 3 dimensiones (Marras, 2011)

La pérdida ósea es la mayor causa en la pérdida de resistencia vertebral.

Movilidad

Unidad vertebral funcional (segmento móvil)

La unidad funcional espinal (o segmento móvil como es popularmente conocida) es el menor segmento vertebral que exhibe características biomecánicas similares a las de la columna entera. Consiste en dos vértebras adyacentes y sus tejidos ligamentarios de conexión. En el segmento torácico, se incluyen las articulaciones costovertebrales.

Para comprender mejor esta estructura, es necesario tener presente la localización especial y tridimensional de la columna vertebral en el plano cartesiano.


C2-3

C3-4

C4-5

C5-6

C6-7

C7-T1

T1-2

T2-3

T3-4

T4-5

T6-7

T8-9

T5-6

T7-8

T9-10

T10-11

T11-12

*T12-L1

L1-2

L2-3

L3-4

L4-5

L5

C1-2 0º

Oc-C1 0º

47º

0º 5º 10º 15º 20º 0º 5º 10º 0º 5º 10º

LUM

BAR

TORÁ

CICO

CERV

ICA

L

FLEXOEXTENSIÓN INCLINACIÓN LATERAL ROTACIÓN AXIALEl comportamiento mecánico del segmento depende, entre otras cosas, de las propiedades físicas de sus componentes:

• discos intervertebrales,

• ligamentos,

• facetas articulares.

La columna está compuesta por múltiples segmentos móviles en serie, y el comportamiento final es el resultado de los comportamientos de cada unidad.

Cinemática vertebral

La cinemática es la división de la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos rígidos sin considerar las fuerzas involucradas.

La columna vertebral presenta características de movimientos peculiares a los segmentos cervical, torácico y lumbar.

Las vértebras cervicales presentan amplia movilidad en los diversos planos.

La columna torácica es un segmento más rígido. Las vértebras torácicas más proximales tienen características más parecidas a las vértebras cervicales, y las vértebras torácicas más distales poseen características más parecidas con las vértebras lumbares.

La columna lumbar se caracteriza por el amplio movimiento en flexoextensión, contrastando con el segmento torácico adyacente más rígido.

La flexoextensión es bien evidente en la columna cervical y lumbar. La inclinación lateral presenta su mayor amplitud en la columna cervical media, se mantiene constante en la columna torácica y sufre un pequeño aumento en la transición toracolumbar. La rotación axial presenta su mayor amplitud efectiva en el segmento C1-C2, presentando una disminución progresiva en los segmentos distales, a excepción de L5.

Los movimientos realizados por las unidades vertebrales en los diferentes ejes son los siguientes:

Rotación: el movimiento se da sobre las partículas de una determinada línea, con velocidad cero en relación con un determinado punto.

Traslación: en un determinado momento, todas las partículas de un cuerpo tienen la misma dirección en relación con un punto fijo.

Arco de movimiento: es la diferencia entre los dos extremos fisiológicos en el movimiento de un elemento.

Esquema mostrando la amplitud de los distintos movimientos por sectores(Panjabi y White, 1980)


Movimientos del segmento móvil según los distintos ejes (Marras, 2011) Definición del EIR (Pope y Panjabi, 1983)

Representación de las cargas y desplazamientos en los tres ejes del espacio(Panjabi y White, 1980)

TRASLACIÓNHORIZONTAL

TRASLACIÓNLATERAL

ROTACIÓN LATERAL

TRASLACIÓNSAGITTAL

TRASLACIÓNHORIZONTALX

Y

Z

ESFUERZOTENSIÓN-COMPRENSIÓN

X

Y

Z

ESFUERZO DECIZALLAMIENTOPOSTERIOR

ESFUERZO DECIZALLAMIENTOANTERIOR

ESFUERZO DECIZALLAMIENTO

LATERAL

MOMENTO DEINCLINACIÓN

LATERAL

MOMENTODE TORSIÓN

MOMENTOFLEXIÓN-EXTENSIÓN

TRASLACIÓNHORIZONTAL

TRASLACIÓNLATERAL

ROTACIÓN LATERAL

TRASLACIÓNSAGITTAL

TRASLACIÓNHORIZONTALX

Y

Z

ESFUERZOTENSIÓN-COMPRENSIÓN

X

Y

Z

ESFUERZO DECIZALLAMIENTOPOSTERIOR

ESFUERZO DECIZALLAMIENTOANTERIOR

ESFUERZO DECIZALLAMIENTO

LATERAL

MOMENTO DEINCLINACIÓN

LATERAL

MOMENTODE TORSIÓN

MOMENTOFLEXIÓN-EXTENSIÓN

YESFUERZO

MOMENTO

TRASLACIÓN

ROTACIÓN

Z

X

Eje Instantáneo de Rotación (EIR): para todo movimiento de un segmento corporal en un plano, hay una línea que no sufre desplazamiento en el plano en cuestión.

En la columna, el plano de rotación es definido por la posición del eje instantáneo de rotación y por la magnitud de esta rotación sobre el mismo.

Se evidencia que el punto no se mueve durante un movimiento de rotación del segmento vertebral analizado.


Acoplamiento: se refiere al movimiento en el cual la rotación o traslación están fuertemente asociadas con la rotación o traslación en otro eje.

Los patrones de acoplamiento en la mecánica de la columna dependen, entre otros factores, de la forma, las orientaciones y la posición de las facetas articulares. Estos patrones, en definitiva, permiten los movimientos característicos de cada segmento de la columna vertebral.

Alineación

El conocimiento de la anatomía es el primer paso en dirección a una mejor comprensión de los problemas de la columna, exámenes de imagen y accesos quirúrgicos. Comprender la alineación normal de la columna es un punto crítico en la planificación y ejecución de diversos procedimientos quirúrgicos.

Balance coronal

Durante muchos años, la evaluación del plano coronal era considerada como la única medida relevante en el tratamiento de la escoliosis. Las implicancias clínicas del desequilibrio coronal grave, principalmente en la columna torácica, son bien conocidas:

• reducción del área para el pulmón y corazón, llevando tardíamente a hipertensión pulmonar;

• insuficiencia cardíaca y respiratoria.

Estos fueron los principales objetivos de la corrección de la escoliosis en niños, adolescentes y adultos. En la columna lumbar, las consecuencias de la progresión de curvas escolióticas no son tan graves si se las compara con la columna torácica. En pacientes adultos, la presencia de listesis lateral es una de las señales indicadoras de inestabilidad y riesgo de progresión de la deformidad.

Balance sagital

Observada en perfil, la postura erecta es representada por un conjunto de segmentos corporales articulados: el tronco se articula con la pelvis, y esta con los miembros inferiores en la región de la cadera, visualizando una postura estable con el menor gasto de energía posible.

Y

Z

X

X

X

Y

Z

Z

Y

–45º

–45º

+20º

–20º

–60º

–60º

–45º

+45º

–90º

–90º

NIVELCERVICAL

NIVELTORÁCICO

NIVELLUMBAR

Esquema que muestra distintas orientaciones de las articulaciones posteriores(Panjabi y White, 1980)

El creciente interés en el perfil sagital deviene de la insatisfacción con los resultados a largo plazo de las correcciones quirúrgicas, principalmente en la región lumbar.


Las artrodesis de columna y la corrección de deformidades alteran significativamente la relación entre la cifosis torácica y la lordosis lumbar fisiológica, generando problemas antes inexistentes:

• flat back (o pérdida de la lordosis lumbar);

• descompensaciones de la transición toracolumbar;

• sobrecarga de discos intervertebrales de la transición lumbosacra.

La evaluación de los parámetros espinopélvicos sirve como base en la comprensión de los procesos degenerativos lumbares y en la decisión terapéutica.

Con el envejecimiento, existe una tendencia de la columna torácica a causar un desequilibrio en cifosis.

La columna lumbar, a través de sus parámetros espinopélvicos, debe tener la capacidad de compensar este desequilibrio y mantener a la columna en un eje correcto. Esta capacidad es representada por los siguientes índices:

• angulación sacra (SS, por sus siglas en inglés Sacral Slope) con relación al eje horizontal;

• inclinación pélvica (PT, por sus siglas en inglés Pelvic Tilt) con relación al eje vertical;

• lordosis lumbar;

• incidencia pélvica (PI, por sus siglas en inglés Pelvic Incidence).

SS Angulación sacraPT Inclinación pélvica PI Incidencia pélvicaVRL VerticalHRL Horizontal

PI = SS + PT

VRL

PT

PI

HRL

SS

O

ba

c

COLUMNANORMAL

COLUMNACOMPENSADA

COLUMNADESCOMPENSADA

COLUMNANORMAL

COLUMNACOMPENSADA


COLUMNANORMAL

COLUMNACOMPENSADA


Progresión de la cifosis torácica Relaciones lumbopélvicas en el plano sagital

La PI es un parámetro fijo que obedece a la relación PI = SS + PT.


A medida que la cifosis torácica progresa, la compensación lumbar produce una retroversión pélvica:

• rotación posterior de la pelvis sobre las cabezas femorales (aumento del PT);

• verticalización del sacro (disminución del SS);

• rectificación de la lordosis lumbar.

La relación de la cifosis torácica con la lordosis lumbar permite una clasificación en cuatro tipos, según Roussoly (Roussouly y Nnadi, 2010):

Compensación lumbosacropélvica

Tipos de alineación en el plano sagital según Roussoly (Roussouly y Nnadi, 2010)

En los tipos 1 y 2 las curvas son más rectificadas, generando mayor transmisión de cargassobre los discos intervertebrales lumbares. El tipo 3 presentaría una distribución más homogéneade las cargas sobre los elementos de la unidad vertebral funcional. La curva tipo 4 presenta una transmisión de cargas más importante sobre los elementos posteriores de la columna lumbar.

SS Angulación sacraPT Inclinación pélvica PI Incidencia pélvica

SS

PT

PI

SS

PT

PI

SITUACIÓNNORMAL

RETROVERSIÓNPELVIANA

80:2060:40

50:50 20:80

Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV

Lordosis Tipo 1

Lordosis Tipo 4

Lordosis Tipo 3

Lordosis Tipo 2

El punto de inflexión es en L3-L4. El SS es menor que 35° y la PI es pequeña. El ápice de lordosis lumbar es el centro de L5. Hay una orientación cifótica toracolumbar, con una curva cifótica larga y una curva lordótica corta (80:20).

El punto de inflexión es en T9-T10. El SS es menor de 45° asociado a una incidencia pélvica alta. El ápice de la lordosis está en la base de L3. La curva lordótica es más larga que la cifótica (20:80).

El punto de inflexión es en T12-L1. El SS está entre 35° y 45°, con PI alta. El ápice de la lordosis está en la base de L4. Tanto la cifosis, como la lordosis están equilibradas (50:50) y la columna está bien balanceada.

El punto de inflexión es más alto (L1-L2). El SS es menor de 35° y la PI es pequeña. El ápice de la lordosis lumbar es el centro de L4. La curva lordótica es más larga y la cifótica más corta con relación al tipo 1 (60:40 – hipolordosis e hipocifosis). A pesar de esta característica de la curva lumbar, este segmento presenta una apariencia de flat back.


Equilibrio

El concepto de equilibrio de la columna debe ser considerado sobre los puntos de vista estático y dinámico, en los planos sagital y coronal. Este equilibrio está relacionado al consumo de energía necesario para mantener la columna erecta.

La alineación ideal en el plano coronal ocurre cuando el centro de gravedad está situado entre el centro de ambas caderas. En el plano sagital, ocurre cuando está alineado verticalmente al centro de las caderas.

Protección del sistema nervioso

Aunque la protección de la médula espinal y raíces nerviosas sea crucial para la supervivencia, poco es sabido sobre sus propiedades físicas y biomecánicas.

La médula está protegida y estabilizada por distintas estructuras blandas:

• piamadre,

• ligamento dentado,

• espacios submeníngeos con líquido cefalorraquídeo,

• duramadre.

La curva de carga y deslizamiento de la médula posee dos fases: una inicial donde se alcanza un gran deslizamiento con pequeñas fuerzas, y una segunda fase donde grandes fuerzas son necesarias para producir pequeñas deformaciones. Hay un cambio abrupto de una fase a otra. Este comportamiento es cualitativamente análogo al de los ligamentos.

La extrema movilidad de la médula en la fase inicial es alcanzada por mecanismos de flexión y extensión, muy parecidos al fuelle de un acordeón.

A medida que el movimiento de la médula va en dirección a una de sus posiciones extremas (flexión o extensión), los pliegues se van deshaciendo, sin alterar el largo total de la médula.

Cuando la capacidad de extensión medular es excedida, entra en la segunda fase de la curva de deslizamiento medular, donde hay deformación y alargamiento global de la médula.

Las estructuras nerviosas están dentro de un estuche rígido que les proporciona la columna vertebral: el conducto raquídeo y los agujeros de conjugación.

FLEXIÓNCOMPLETA

EXTENSIÓNCOMPLETA

ZONA DEDEFORMIDAD

ZONA DEDEFORMIDAD

ZONA DEDESDOBLAMIENTO

EJE INSTANTÁNEODE ROTACIÓN

FLEXIÓN NEUTRO EXTENSIÓN


FLEXIÓNCOMPLETA

EXTENSIÓNCOMPLETA

ZONA DEDEFORMIDAD

ZONA DEDEFORMIDAD

ZONA DEDESDOBLAMIENTO


FLEXIÓN NEUTRO EXTENSIÓN


Esquema de la plasticidad de la médula espinal según los movimientos (Panjabi y White, 1980)

La variación en el largo de la médula se presenta acompañada de variaciones en el área de su sección transversal que aumenta sobre compresión y disminuye en extensión.


El conducto vertebral en todos los segmentos se alarga durante la flexión y se acorta en extensión, en función de la posición anterior del eje de rotación instantáneo de la columna vertebral. Los cambios en el conducto óseo son acompañados por cambios similares en la médula.

El mecanismo de flexión-extensión medular es responsable del 70% al 75% de la variación del espacio ocupado por la médula en el conducto vertebral.

El resto de la variación alcanzada en la movilidad fisiológica extrema es conseguido por la deformación elástica de la médula. Estos pliegues de la médula pueden ser vistos como una serie de protuberancias en los exámenes radiológicos contrastados.

La médula está suspendida dentro de su estuche dural por los ligamentos dentados, con algún soporte adicional de las raíces nerviosas.

Durante la flexión completa, estas estructuras están bajo tensión fisiológica, pues estos ligamentos están inclinados caudolateralmente con relación al eje de la médula. El componente ligamentario axial balancea la tensión en la médula, reduciendo su magnitud. Por otro lado, el componente transversal balancea unos a otros en pares para posicionar y anclar la médula próxima al centro del conducto. Esta posición central en el conducto proporciona máxima protección contra el impacto óseo o el choque en situaciones de trauma.

En caso de compresión medular anterior, se puede realizar una laminectomía con el objetivo de permitir que la médula se mueva libremente hacia posterior, aliviando la presión anterior. Las chances de éxito son pocas por dos motivos:

Los ligamentos dentados íntegros se constituyen limitantes al desvío posterior de la médula.

La médula está bajo tensión en la flexión de la columna y es empujada anteriormente contra el borde anterior del conducto vertebral. Esto es un punto clínico importante, pues se debe descomprimir la médula en el lugar de la compresión si la intención es aliviar la fuente de presión.

POSTERIOR

DURA

LIGAMENTOS DENTADOS

MÉDULA ESPINAL

LIGAMENTOS DENTADOS

TENSIÓN

TRANSVERSO

AXIAL

ANTERIOR

POSTERIOR

DURA

LIGAMENTOS DENTADOS

MÉDULA ESPINAL

LIGAMENTOS DENTADOS

TENSIÓN

TRANSVERSO

AXIAL

ANTERIOR

Esquema de la relación entre la médula espinal y los ligamentos dentados(Panjabi y White, 1980)

Síntesis: LAS FUNCIONES DE LA COLUMNA VERTEBRAL

La comprensión de las funciones de cada estructura de la columna es de suma importancia para el diagnóstico y definición terapéutica de las patologías quirúrgicas.

Identificar los patrones de alineación característicos de cada persona en los planos sagital y coronal es fundamental. Definir la necesidad de conservarlos o corregirlos, mejora el resultado funcional y estético de las cirugías de la columna, además de reducir la tasa de complicaciones y reoperaciones.


3. LOS PRINCIPIOS AOSPINEGeneralidades

El concepto de los principios AOSpine (AO) viene de una evolución y adaptación natural de los principios AO desarrollados para el tratamiento de las fracturas.

Principios en particular

Los siguientes conceptos son adaptados, con algunas variaciones, a diferentes grupos de patologías:

Patologíatraumática DeformidadesPatología

degenerativaPatologíainfecciosa

Patologíatumoral

Enfermedades metabólicas,

inflamatorias y genéticas

Su objetivo es servir como pilar para el razonamiento respecto al estudio y tratamiento adecuado a seguir en las distintas patologías raquídeas.

Estabilidad Alineación Biología Función


La protección neural estática está dada por el marco óseo de las vértebras en torno de la médula. La protección neural dinámica depende de conservar las propiedades biomecánicas de la médula y su continente. En especial, la pretensión del ligamento amarillo y la propiedad biomecánica de la médula similar al fuelle de un acordeón.

Función

Se debe preservar o restablecer la función para evitar incapacidad residual y funcional.

La interacción fisiológica de todos los elementos permite que la columna vertebral ejerza con éxito sus funciones de sustentación, movilidad y protección, de forma efectiva en las condiciones normales, y aún en situaciones extremas.

Aplicación clínica de los principios

A continuación se presentan casos que tienen por objeto mostrar la aplicación clínica de los principios AOSpine en las diferentes entidades patológicas.

El objetivo principal es aplicar los conceptos de etiopatogenia, reparación de tejidos y protección del neuroeje, en las distintas situaciones patológicas.

El objetivo es preservar o mejorar la movilidad vertebral así como la función neural.

Estabilidad

Cualquier desequilibrio anatómico o funcional, en articulaciones, discos o ligamentos causará un fallo en el sistema, provocando inestabilidad en el segmento involucrado y repercusiones en los segmentos adyacentes.

La estabilización de uno o más segmentos vertebrales posibilita alcanzar un resultado terapéutico específico.

Alineación

Se busca mantener el balance congruente de la columna en las tres dimensiones.

La necesidad de una fiel evaluación de la alineación vertebral es fundamental para la comprensión y planificación de las patologías y sus tratamientos.

La estabilidad es la interacción correcta anatómica y fisiológica de los segmentos móviles vertebrales.

Los parámetros del balance frontal y sagital proporcionan la información correcta, permitiendo un análisis directo de la biomecánica vertebral en condiciones patológicas y posquirúrgicas.

Biología

Se trata del conocimiento profundo sobre etiología, patogénesis, reparación tisular y protección neural.

Tanto la alineación como la estabilidad contribuyen con la reparación funcional correcta. Ante la ausencia de uno u otra, se torna inviable el éxito en el proceso de reparación tisular.


Patología traumática

Los principios AOSpine que se aplican en esta patología son los siguientes:

Estabilidad

Principios

Biología

Función

Alienación

• Aplicar los principios biomecánicos de fijación externa e interna.

Patología traumática

• Conocer la evolución natural de los traumas.

• Proteger las estructuras neurales. • Obtener consolidación de la fractura y

área de artrodesis.

• Preservar la mayor cantidad de segmentos móviles, siempre que sea posible.

• Conservar o mejorar la función neurológica.

• Prevenir o corregir la deformidad postraumática.

CASO CLÍNICOPaciente de 21 años de edad, sin cuadro neurológico, asistido en otro centro, con una lesión traumática toracolumbar por un accidente automovilístico. Se realizó en ese momento una cirugía por abordaje posterior con un montaje corto desde T12 a L2 sin soporte anterior.

Radiografía de frente y perfil

Se evidencia el fallo de la osteosíntesis inicial.

1.

Para solucionar su situación, se decidió realizar un nuevo abordaje posterior, durante el cual se le extrajo material de osteosíntesis.

Se realizó también osteotomía de substracción pedicular en L1, para corregir la cifosis, y una osteosíntesis larga desde T11 a L3 con artrodesis.

Radiografía de control poscorrección

Se evidencia trauma enregión toracolumbar(L1).

2.


Patología tumoral

CASO CLÍNICOPaciente de 37 años de edad, con una paresia derecha en los territorios C4 y C5, con antecedente de cáncer de mama.

En las radiografías, tomografía computada y resonancia magnética (RMN) se observa una lesión destructiva en varias vértebras cervicales, compatible con metástasis, mostrando inestabilidad y compresión del neuroeje.

Radiografía de perfilde columna cervical

Reconstrucción sagital y cortes axialesde tomografía computada

Se observan lesiones líticasen varias vértebras.

Se evidencian lesionescervicales múltiples.

1. 2.

Se realizó como tratamiento una estabilización occipitotorácica.

Resonancia magnética, secuencia T2,sagital, con compresión del neuroeje

Radiografía de control posoperatorio

Se observa compresióndel neuroeje.

3.

4.


Estabilidad

Principios

Biología

Función

Alienación

• Reconstruir inestabilidad tumoral patológica.

Patología tumoral

• Intervenir clínica y quirúrgicamente, dependiendo del tipo, grado y estadio tumoral.

• Ofrecer calidad de vida al paciente.

• Evitar/corregir deformidad patológica.


Deformidad


Estabilidad

Principios

Biología

Función

Alienación

• Evitar inestabilidad en las áreas transicionales (craneocervical, cervicotorácica, toracolumbar o lumbosacra).

Deformidad

• Tratar mediante etiología, patogénesis e historia natural.

• Preservar segmentos móviles siempre que sea posible.

• Preservar función neurológica.

• Diferenciar deformidades equilibradas de las desequilibradas.

• Buscar una alineación congruente.

CASO CLÍNICOPaciente de 14 años con escoliosis idiopática del adolescente. Las fotos clínicas pretratamiento muestran un desequilibrio del tronco con una giba torácica derecha importante en la maniobra de Adams.

Se realizó una corrección por abordaje anterior con una síntesis con tornillos pediculares entre T4 y L1, logrando un correcto aspecto cosmético y radiográfico posoperatorio.

Aspecto clínico de la paciente Espinografía de frente y perfil

Se muestra Risser IV, Lenke 1 A N.Vista posterior. Vista lateral.Maniobra de Adams.

1. 2.

Radiografías de control posoperatorio Aspecto clínico posoperatorio3. 4.


Patología degenerativa


Estabilidad

Principios

Biología

Función

Alienación

• Identificar inestabilidad degenerativa. • Estabilizar solo los segmentos indispensables.

Patología degenerativa

• Conocer la evolución natural de los problemas. • Comprender la patogénesis de la degeneración vertebral.

• Preservar o mejorar movilidad y estado neurológico. • Evaluar y comparar los resultados de las intervenciones.

• Identificar la necesidad de corregir deformidad degenerativa. • Buscar una alineación congruente con la edad y patología.

CASO CLÍNICOPaciente de 76 años de edad, con una sintomatología clara de claudicación neurogénica a la marcha y ciatalgia bilateral.

Se le realizó liberación y artrodesis corta con síntesis pedicular L3-L4. Los controles radiográficos posoperatorios muestran la síntesis L3-L4 con tornillos pediculares e injerto intertransverso.

Radiografías de frente y perfilde columna lumbosacra

Radiografías de perfil en flexión y extensión

Se observa listesis L3/L4.

Se observa una columna lumbar artrósica con lateroistesis L3/L4 (con un disco de poca altura).

1. 2. Resonancia magnética, secuencia T2, sagital y axial

Se observa severa estenosis L3-L4.

3.

Radiografías de control posoperatorio4.


Radiografía de frente y perfil Tomografía computada, cortes axialesy reconstrucción 2D

Resonancia magnética, secuencia T2, sagital

Radiografías de control posoperatorias

Se evidencia compromiso T10-T11.

Se observa compromiso del disco T10-T11 con destrucción de los cuerpos T10 y T11.

Se observa destrucción de T10 y T11 con compresión medular.

1. 3.

4.

2.

Patología infecciosa


Estabilidad

Principios

Biología

Función

Alienación

• Fijar de forma externa o interna en casos de infección.

Patología infecciosa

• Conocer la evolución natural de las infecciones. • Ofrecer antibioticoterapia y soporte médico adecuado.

• Preservar o mejorar la función neurológica.

• Conservar una alineación adecuada y evitar la pérdida de eje posinfección.

CASO CLÍNICOPaciente de 74 años de edad con dolor dorsolumbar de dos meses de evolución y examen neurológico normal. La paciente presentaba un Parkinson como enfermedad concomitante. En los estudios de imágenes (radiografías, tomografía computada y RMN) se observó una lesión destructiva a nivel T10-T11. Una biopsia por punción determino una tuberculosis.

Se decidió realizar liberación, reconstrucción y síntesis anterior (T9 a L1), asociadas a artrodesis instrumentada posterior desde T8 a L1.


Hubo una buena evolución durante solo dos días, momento en que comenzó nuevamente con dolores mecánicos importantes que no podían ser controlados con medicamentos. Este hecho se interpretó como un fallo mecánico en la lesión inferior, por lo que se realizó una artrodesis posterior con síntesis con tornillos pediculares desde T9 a L1.

Hubo buena evolución inmediata, pero, al poco tiempo, el paciente consultó por dolor intenso en la parte alta de la herida operatoria y deformidad en cifosis al mismo nivel. Las radiografías y la RMN mostraron una severa deformidad en cifosis por encima de la zona instrumentada, a nivel de T8.

Tomografía computada,reconstrucción 2D

Radiografía de frente y perfil,de control posoperatorio

Se observa cemento de vertebroplastia en T7 y T11.

Se observa artrodesis posterior desde T9 a L1.

3.

2.

Patología metabólica, inflamatoria y genética

CASO CLÍNICOPaciente de 64 años de edad ingresó por emergencias con intenso dolor lumbar que no respondía al uso de medicamentos.

Se realizó una vertebroplastia de ambas vértebras.

Resonancia magnética, secuencias T1 y T2, sagital

Se observan aplastamientos de aspecto osteoporótico en T7 y T11.

1.

Radiografías de perfil

Se muestra la cifosis por encima de la instrumentación.

4.



Estabilidad

Principios

Biología

Función

Alienación

• Contener externamente o fijar internamente la columna con alteraciones metabólicas, inflamatorias y genéticas.

Patología metabólica, inflamatoria y genética

• Conocer la evolución natural de las patologías. • Brindar terapias medicamentosas y refuerzo quirúrgico.

• Ofrecer calidad de vida al paciente. • Preservar o mejorar movilidad y estado neurológico.

• Identificar deformidades asociadas con enfermedades metabólicas, genéticas e inflamatorias.

• Preservar o corregir la alineación.

Se optó por hacer una prolongación hacia arriba con tornillos pediculares, finalizando con ganchos supralaminares de protección.

Resonancia magnética, secuencia T2

Radiografía de perfil postratamiento

Se observa líquido en el espacio T8-T9 y colapso de ambas vértebras.

Se observa prolongación de la osteosíntesis

5.

6.

Síntesis: LOS PRINCIPIOS AOSPINE

El concepto de principios AOSpine cumple con los siguientes objetivos:

• desarrollar un razonamiento lógico para el análisis de los problemas de la columna vertebral;

• facilitar y ordenar la planificación del tratamiento de las patologías;

• direccionar la formación y educación continuada de cirujanos de columna.


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