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Biomecánica lumbar, ¿Qué sabes?

Biomecánica lumbar, ¿Qué sabemos?

 

Siguiendo la linea de otros artículos del BLOG referente a la biomecánica de las otras partes de la columna vertebral: cervical y dorsal, seguimos con la que nos queda. El estudio de la biomecánica lumbar con enfoque clínico permite al médico especialista, relacionado con ciencias del aparato locomotor, tener una mejor interpretación de los hallazgos clínicos y radiológicos, para así poder realizar un tratamiento o una predicción de un problema médico con mayor fundamento científico.

El segmento vertebral lumbar se estudia desde el punto de vista biomecánico de manera integrada, correlacionándolo con las demás estructuras corporales. Las estructuras analizadas son las vértebras, los discos intervertebrales, el sistema ligamentario y muscular. El método de estudio va desde la estática de la columna hasta la dinámica, que incluye los aspectos cinéticos y cinemáticos.

El estudio de la biomecánica  lumbar facilita la comprensión de los efectos del movimiento normal y patológico, así como de las modificaciones en las estructuras vertebrales y de los tejidos blandos que la componen; además, permite conocer y predecir los efectos de los procedimientos quirúrgicos en la dinámica y estática vertebral y en los eventos terapéuticos de la medicina de rehabilitación o de la medicina del deporte.

 

biomecánica lumbar

 

La biomecánica de la columna se estudia de manera integrada, ya que se trata de un diseño modular en el cual existe una unidad funcional constituida por dos cuerpos vertebrales y un disco intervertebral, los cuales se encuentra superpuestos y, en conjunto, forman un sistema biomecánico que trabaja de manera armónica.

A estas estructuras rígidas se añaden otras compuestas por tejidos blandos como son músculos, tendones, fascias, ligamentos, vasos sanguíneos, tejido nervioso central y periférico. Las funciones biomecánicas que desarrolla son de carga, sostén, protección, difusión de fuerzas axiales y rotacionales, así como de transmisión de movimiento. Aunque pueda parecer que su estudio analítico se realiza de manera fragmentada, en la práctica se hace de forma integrada. Para su estudio, la columna vertebral se dividirá en las diferentes estructuras morfológicas de las que está compuesta. Se analizará la estática y la dinámica con enfoque clínico.

Las vértebras, vistas desde una perspectiva general, guardan una distribución biomecánica similar, en las que se aprecian dos sistemas de carga, uno anterior y otro posterior, divididos artificialmente por una línea imaginaria que pasa por el centro del canal raquídeo. Este concepto biomecánico permite comprender mejor el movimiento vertebral, tomando como fulcro la articulación vertebral (facetas articulares). El cuerpo vertebral tiene un diseño estructural que le permite soportar cargas axiales, al mismo tiempo que presenta un agujero raquídeo, cuya función es proteger las estructuras nerviosas de la médula y la cauda equina. Con la combinación de hueso compacto y hueso esponjoso, el cuerpo vertebral posee una característica de baja densidad con alta resistencia. Las características biomecánicas de la columna lumbosacra en particular, se basan en la posición que tiene este segmento en relación con toda la columna vertebral, el diseño estructural y los Grados de Libertad de Movimiento (GLM) que desarrollan.

Gracias a los GLM y a la capacidad de carga del segmento lumbosacro, es factible que todas las estructuras que están por arriba de esta región puedan realizar movimientos de flexo-extensión, lateralización y rotación, lo que le proporciona una gran movilidad al tórax y apoyo suficiente a la cintura escapular.

Las facetas articulares forman el punto de apoyo de una palanca de primer grado, lo que permite realizar eficacia en la biomecánica lumbar con ahorro de energía, propio de las palancas interapoyadas. A las facetas se les considera una fuente de dolor vertebral y juegan un papel importante dentro de la estabilidad vertebral, soportando 18% de la carga compresiva total en un segmento lumbar.

El proceso articular superior facetario lumbar toca la lámina inferior cuando las fuerzas que replican los músculos extensores espinales se usan para resistir cargas de flexión. Esta carga también causa altas tensiones en la cápsula de la articulación facetaria. De esta forma, cuando un individuo carga algún objeto pesado, parte de las fuerzas compresivas que se generan en la columna se transmiten a través de las facetas articulares, de ahí su importancia clínica en el desarrollo de trastornos dolorosos de origen facetario. Las facetas de la columna lumbar no son planas y tienen 90 grados de angulación con respecto al eje X, pero con respecto al eje Y es de 45 grados, aunque existe una gran variabilidad si midiéramos las angulaciones de cada nivel lumbar de arriba hacia abajo con respecto al plano transversal.

Observaciones clínicas en la biomecánica lumbar indican que existe mayor riesgo de hernia discal asociada con una mayor oblicuidad de las facetas articulares, lo que implica que al existir mayor inclinación facetaría, podremos encontrar una rotación axial incrementada y, por tanto, un aumento de estrés sobre el anillo fibroso, lo que puede ocasionar daño sobre el disco intervertebral. La estructura microscópica de la faceta articular permite tener una neuromecánica muy compleja, pero con resultados excelentes para enviar señales a la médula y al cerebro de la posición que guarda exactamente la unidad funcional vertebral, lo cual presenta un gran valor clínico y quirúrgico.

Por otra parte, el soporte de la faceta articular puede ser rebasado en casos de trauma vertebral axial o rotacional, lo que provoca daño facetario; más aún, en los procedimientos quirúrgicos donde se colocan tornillos para fijar vértebras, si están demasiado apretados pueden condicionar sobrecarga articular y, por ende, dolor en el sitio de la sobrecarga. La posición de la articulación lumbosacra permite soportar grandes cantidades de carga sin que se afecten los tejidos; sin embargo, la inclinación del sacro produce un esfuerzo similar al que se produce en un plano inclinado con un cuerpo que se desliza a través de él, donde las fuerzas de gravedad provocan un desplazamiento hacia abajo y hacia el frente sobre la superficie sacra, incrementando la tensión ligamentaria y del disco intervertebral.

biomecánica lumbar

Las cargas axiales son mejor toleradas que las rotacionales; con la combinación de flexión más rotación, la resistencia de los tejidos disminuye de manera considerable, en especial en los discos intervertebrales, lo cual los hace más susceptibles a daño. De acuerdo con la ley de cargas, las vértebras van incrementando su masa en relación directa con el número de  vértebras suprayacentes y del peso que soportan. De esa forma, de las vértebras presacras (C1 a L5) la más voluminosa es L5. Este concepto de biomecánica lumbar tiene gran aplicación clínica, ya que cuando una vértebra subyacente es de menor tamaño, puede indicar una fractura por compresión o una remodelación ósea por causas mecánicas o metabólicas.

Además de las estructuras óseas, la columna vertebral está constituida por discos intervertebrales (DIV), compuestos por colágena y proteoglicanos. Los DIV son las estructuras avasculares más grandes del cuerpo. Éstos están constituidos por un anillo fibroso, un núcleo pulposo y dos placas adyacentes a las vértebras que componen la unidad funcional. El DIV es una estructura que transmite cargas al mismo tiempo que es un componente que hace las veces de cojinete, lo que provee de flexibilidad a la columna. La acción de las cargas mecánicas es de fundamental importancia para mantener un DIV sano. Las cargas normales que se presentan a diario en las actividades de la vida cotidiana en el ser humano generan señales biofísicas a las células, las cuales regulan las funciones fisiológicas del DIV, se remodela de manera constante la matriz del disco y esto permite que se genere un mantenimiento autónomo.

Los ligamentos son estructuras uniaxiales compuestas de tejido conectivo que dan estabilidad a las articulaciones. Una de sus características es que resistirán fuerzas de tensión, pero se van a ensanchar cuando se les aplica compresión. Los elementos en la columna lumbar, de adelante hacia atrás, pueden mencionarse de la siguiente manera: ligamento longitudinal anterior, ligamento longitudinal posterior, ligamento amarillo, ligamentos capsulares, ligamento interespinoso y ligamento supraespinoso, los cuales desarrollan una función específica como estabilizadores de acuerdo a su orientación y localización, con respecto a la vértebra en movimiento; sin olvidar que los ligamentos tienen mayor estabilidad de acuerdo al brazo de palanca que presente con respecto al eje de rotación instantánea. Por tanto, se concluye que entre mayor sea el brazo de palanca mayor estabilidad habrá. En conjunto, todos los ligamentos proveen estabilidad a las vértebras, ayudan a la distribución de cargas y amortiguan el esfuerzo cortante producido por fuerzas de cizallamiento; al mismo tiempo, permiten movimiento en varios grados de libertad sin alterar la estabilidad. La resistencia de los ligamentos es variable y está determinada por su posición anatómica y su composición histológica.

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El papel que juegan los mecanorreceptores de los ligamentos en situaciones de daño en la columna vertebral permanece sin respuesta, no obstante, el daño que ocurre en un ligamento habitualmente se debe a estiramiento que sobrepasa su límite fisiológico. Durante los procedimientos quirúrgicos, es frecuente que se produzca daño ligamentario y que esto repercuta en la evolución del paciente, ya sea con diskinesia, alteraciones posturales o dolor segmentario, con la sensación del paciente de mala postura permanente o dolor.

 

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