CAPÍTULO V Análisis de resultados.
B. Aumento en número y tamaño al envejecer el núcleo
FIGURA 2.12 Anillo fibroso.
Núcleo
Núcleo
Fibras anulares A
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La angulación de las fibras varía al dirigirse cada lámina en una dirección opuesta (Ver figura 2.13). Esta dirección diferencial es significativa, ya que las fibras responden a las fuerzas ejercidas sobre el disco. Se alargan más por torque de deslizamiento (rotación) que por simple compresión, flexión-extensión o combinación de éstas. La compresión alarga las fibras y también aumenta la presión nuclear (Ver Figura 2.14). El alargamiento máximo se origina por compresión, rotación y deslizamiento. En la flexión de la unidad funcional, las fibras posteriores del anillo también sufren un alargamiento mayor. Estas tensiones combinadas ocasionan trastornos (desgarro o rotura) de las fibras anulares.
FIGURA 2.13 Angulación de las fibras anulares A. sin presión externa, B. proceso de imbibición en donde el ángulo se vuelve menos agudo, C. bajo compresión externa en donde el ángulo se vuelve más agudo, D. flexión y extensión de la unidad funcional, las fibras se angulan de acuerdo con su posición anterior y posterior, E angulación y longitud de las fibras durante las fuerzas de deslizamiento o torque, y F. esquema de las fijaciones de las fibras anguladas con las placas terminales de vértebras adyacentes.
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La angulación de la fibra anular también varía según su relación con el núcleo. El ángulo se vuelve más agudo al acercarse al núcleo. Esto tiene significado clínico, pues el alargamiento de la fibra difiere en su relación con el núcleo y ocasiona un índice diferente de daño de las fibras exteriores con respecto a las fibras interiores.
FIGURA 2.14 Cambio en la forma del disco y angualción de las fibras por compresión
La fibra colágena es una cadena enrollada de aminoácidos que se desenrolla cuando se alarga y se enrolla cuando se relaja. El alargamiento excesivo rompe los enlaces y evita que retornen a su estado inicial.
Las placas terminales a las que se fijan las fibrillas anulares son restos de la placa de crecimiento, que en los individuos jóvenes son hidrocartílagos. Esta placa terminal cartilaginosa gradualmente presenta osificación, principalmente en la circunferencia que rodea la placa. Esto forma un anillo alrededor del extremo de la vértebra y sólo permanece la porción central de la placa terminal. Debido a la osificación disminuye el derrame nutricional a través de la placa terminal al disco intervertebral. Las fibras colágenas centrales del anillo se insertan en el interior de las placas terminales vertebrales, mientras que las fibras periféricas se insertan en las apófisis de las vértebras. Estos sitios variables de inserción también explican el desgarro del
FUERZAS DE COMPRESIÓN ESTADO DE REPOSO Vértebra Vértebra Vértebra Vértebra
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anillo exterior del disco después de una lesión por deslizamiento. Las fibras exteriores son principalmente de tipo I, mientras que las fibras centrales son de tipo II. Los dos tipos tienen diferencias biológicas que aún no se aclaran, en lo referente a lesión y reparación.
Funcionalmente, el disco intervertebral separa las dos vértebras adyacentes debido a su presión intrínseca interna (Ver Figura 2.15). Esta presión interna no sólo separa las placas terminales vertebrales, sino que también aumenta la tensión de las fibras anulares y los ligamentos de la unidad funcional. El aumento en la presión, debida a la gravedad, eleva la presión entre los discos, tal como lo hace el incremento en la contracción muscular intravertebral. Esta tensión hidrodinámica se origina dentro del disco, pero no exclusivamente dentro del núcleo. La eliminación del núcleo no deteriora la carga de compresión, pero permite el ascenso gradual de vértebras adyacentes, así como un trastorno más temprano por fuerzas externas excesivas.
FIGURA 2.15 Función del núcleo pulposo.
Es importante reconocer que los factores de soporte de peso de las unidades funcionales han sido motivo de estudios intensivos, y se considera que los elementos anteriores soportan el total de la carga levantada. Este concepto asume que la carga total de pesos es realizada por el disco intervertebral y los ligamentos longitudinales, sin intervención alguna de los elementos posteriores. Sin embargo, en la actualidad se sabe que las estructuras posteriores sí participan en la carga de pesos, no definiéndose aún en que medida lo hacen.
Los cambios fisiológicos en la altura del disco debidos a cargas, continúan sin comprobarse. Se considera que la carga axial de peso, in vivo al nivel de L4-5 es de 1 mm. en ambas direcciones,
con un límite de rotación de 8.4°. Farfan y colaboradores [2.27] comunicaron que se presentan trastornos de una unidad funcional normal en el límite de 22.6°.
Además de la gravedad sobre la columna superpuesta, la fuerza ejercida sobre la unidad funcional de los músculos vertebrales es difícil de calibrar. Los estudios in vitro, obviamente, no
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Estudios recientes han revelado que la deficiencia del desplazamiento por deslizamiento se origina de manera distinta en grados variables de flexión. Además de la rigidez ocasionada por las fibras anulares, hay datos de rigidez impuesta por los elementos posteriores, tanto en la compresión como en el torque. La primera es constante, mientras que la última aumenta con la facetectomía. Las facetas participan en la rigidez articular, como las fibras anulares, y de modo creciente con las fuerzas de deslizamiento por flexión. Los ligamentos supraspinosos e interespinosos también tienen un efecto significativo en la rigidez tensora. La limitación en la rotación del disco está impuesta por la mitad de las fibras anulares, ya que debido a su alineación, cada capa se alarga mientras que la otra se relaja. Las fibras que se alargan son aquellas que están orientadas en la dirección de la rotación. Se ha estimado que la rotación permitida por la rotación anular es de 3°, debido a que las fibras colágenas sólo posibilitan un 4% de alargamiento antes de alterarse.
La nutrición del disco, anillo y núcleo, se efectúa por imbibición, ya que los vasos sanguíneos se acercan a la placa terminal pero no penetran en ésta ni en el disco. La compresión y relajación intermitentes aseguran la imbibición.
2.3.1. ENFERMEDADES DE LOS DISCOS.
Existen distintos tipos de anomalías que afectan a la columna vertebral. Las más frecuentes son las Traumáticas, Degenerativas, Infecciosas, Tumorales y Congénitas. Sólo algunas de éstas afectan de manera directa el buen funcionamiento del disco vertebral.
TRAUMÁTICAS
Hay que distinguir las lesiones simples de las complejas. En el primer grupo están los esguinces, contusiones y desgarros de columna. Las lesiones complejas corresponden a rupturas discales agudas post traumáticas, o fracturas y luxofracturas vertebrales. Todas estas lesiones son graves y son en su mayoría consecuencia de accidentes de tránsito, caídas de altura, etc. Dentro de las fracturas y luxofracturas de la columna hay que distinguir que aquellas que tienen compromiso neurológico requieren de tratamiento de urgencia, para descomprimir, reducir y estabilizar el segmento dañado a la brevedad. Sin embargo, hay fracturas vertebrales que, a pesar de no tener compromiso neurológico, son potencialmente inestables porque se han dañado estructuras estabilizadoras como los discos intervertebrales y los ligamentos, y por lo tanto requieren de ser fijadas quirúrgicamente. Hay secuelas neurológicas irreversibles y otras que se han recuperado, todo depende del daño inicial y de la precocidad del tratamiento efectuado. La recuperación en una lesión neurológica incompleta es directamente proporcional a la rapidez en la descompresión del segmento afectado.
DEGENERATIVAS
Son enfermedades que se genran por el desgaste fisiológico que va produciéndose en las distintas estructuras de la columna. Las que más se dañan son las articulaciones y los discos intervertebrales. Aquí se agrupan las artrosis intervertebrales que pueden condicionar dolor
por compresión de las raíces nerviosas o por estrechez del canal raquídeo que contienen los nervios. También se clasifican las hernias de la columna que se producen por rupturas del disco
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degenerativas son de manejo médico, bajar de peso, mejorar la condición física, el uso de anti- inflamatorio, etc. Cuando la hernia comprime severamente el nervio raquídeo alterando su transmisión, es necesaria la cirugía para extirparla
INFECCIONES
La mayoría de las infecciones a la columna afectan al disco intervertebral y al cuerpo vertebral. Son producidas por bacterias piógenas. La vía de contagio es sanguínea; vale decir que de otro foco de infección situado en nuestro organismo viajan los gérmenes por el torrente sanguíneo para alojarse en la columna. Por ejemplo un foco de infección dentario podría eventualmente colonizar a la columna.
Los síntomas iniciales de una infección vertebral son intenso dolor, contractura muscular paravertebral importante, limitación funcional y en ocasiones, fiebre. Una infección vertebral mal tratada puede llevar a un colapso vertebral y discal, y eventualmente a una invalidez con parálisis secundaria.
TUMORALES
La columna es asiento de tumores benignos y malignos. De los malignos, lo más frecuente es que sea metástasico, es decir, el tumor maligno primario está en otro órgano y éste a su vez siembra a la columna vertebral por vencindad o por el torrente circulatorio. Dentro de estos cánceres los más frecuentes son el broncopulmonar, prostático, renal, mamario y tiroídeo. Todo tumor vertebral requiere un estudio acucioso para determinar la factibilidad de extirparlo y reemplazar las vértebras con implantes metálicos, si así lo requiere.
CONGÉNITAS
En esta categoría, la más común es la estenosis raquídea congénita, que consiste en una
estrechez de nacimiento del canal espinal por donde transcurren las raíces nerviosas y que pueden llevar a incapacidad por dolor y parálisis de las extremidades. También está la escoliosis congénita que consiste en una desviación lateral con rotación
vertebral producida por malformaciones vertebrales múltiples que se originan durante la gestación del embrión. Otras enfermedades congénitas que afectan la columna vertebral son más raras.
2.3.2. FISURA, PROTUSIÓN Y HERNIA DISCAL.
La fisura discal consiste en el desgarro de la envuelta fibrosa del disco. La forma más típica es la fisura radial, en la que el desgarro es perpendicular a la dirección de las fibras. La protrusión discal consiste en la deformación de la envuelta fibrosa por el impacto del material gelatinoso del núcleo pulposo contra ella. Si la envuelta llega a romperse y parte del núcleo pulposo sale fuera de la envuelta, se diagnostica una hernia discal.
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La fisura, protrusión o hernia discal se producen cuando la presión dentro del disco es mayor que la resistencia del anillo fibroso. Como el anillo es un tercio más grueso en su pared anterior que en la posterior, la mayoría de las fisuras, protrusiones y hernias se producen en esta última (Ver figura 2.16)
El mecanismo típico consiste en el siguiente movimiento secuencial:
Flexión de la columna vertebral hacia delante: al hacerlo el disco sufre más carga en la parte anterior. Al ser de consistencia gelatinosa, el núcleo pulposo es comprimido contra la pared posterior de la envuelta fibrosa.
Carga de peso importante: al hacerlo se tiende a comprimir una vértebra contra la otra, aumentando la presión dentro del disco.
Extensión de la columna con el peso cargado: al hacerlo, el aumento de la presión discal que conlleva la carga del peso va "estrujando" el núcleo pulposo hacia atrás con más fuerza. Si la presión que ejerce contra la pared posterior de la envuelta fibrosa es suficiente, la envuelta se desgarra (fisura discal), se abomba (protusión discal) o se parte (hernia discal).
A B C
C
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Un efecto similar se puede conseguir repitiendo movimientos de flexo-extensión con una carga más pequeña o incluso sin carga. En cada ocasión se generan pequeños impactos contra la pared posterior de la envuelta fibrosa.
Estos mecanismos ocurren mucho más fácilmente cuando los músculos de la espalda son poco potentes. Si están suficientemente desarrollados, esos músculos protegen el disco por varios mecanismos.
Cuando estas lesiones causan dolor, el principal mecanismo por el que éste aparece es que los nervios de la envuelta fibrosa entran en contacto con unas sustancias activadoras presentes en el núcleo pulposo, especialmente la fosofolipasa A2, o PLA2. Estas sustancias activan esos nervios provocando un dolor muy intenso que el paciente nota cerca de la columna. Además, si el tamaño de la hernia es suficientemente grande, puede comprimir una raíz nerviosa. En ese caso, el paciente nota también el dolor irradiado al brazo (si la hernia es cervical) o a la pierna (si es lumbar).
Incluso cuando la hernia discal duele, lo normal es que se pueda resolver sin operar al paciente, usando otros tipos de tratamiento. Es importante resaltar que no todos los pacientes que presentan hernia discal son susceptibles a ser operados, en algunas ocasiones será necesario efectuar algún tipo de intervención quirúrgica y en otras no; y todo dependerá de la valoración inicial del paciente por parte del médico.
Algunas de las recomendaciones basadas en la evidencia científica disponible establecen que más del 80% de los casos de hernia discal se resuelven sin ningún tipo de intervención quirúrgica. Algunas de esas recomendaciones sólo se refieren a hernias discales lumbares, y no a otros niveles, pero se puede aceptar la extrapolación de sus conclusiones a otros niveles de la espalda (cervical o dorsal).
Aunque una hernia discal se puede detectar con un scanner, la resonancia magnética es el procedimiento de elección. Para determinar si la hernia discal es la causa de los problemas del paciente, la historia clínica y la exploración física son fundamentales. A veces puede tener sentido usar también pruebas neurofisiológicas.
2.3.3. ARTROSIS VERTEBRAL.
Consiste en la degeneración del núcleo pulposo del disco intervertebral, que pierde grosor y densidad. Esta se produce por el desgaste normal del disco intervertebral. En la juventud, es espeso y de consistencia gelatinosa. A medida que transcurren los años, pierde grosor y varía su consistencia. A partir de los 30 años de edad es normal que la radiología muestre signos iniciales de artrosis vertebral a algún nivel de la columna. De hecho, los ancianos sanos suelen perder estatura porque al perder grosor sus discos, se aproximan las vértebras. Es importante decir, que si una persona, con sus hábitos, sobrepeso o esfuerzos, hace que un segmento de su columna soporte a menudo mucha carga, puede acelerar el desgaste del disco intervertebral correspondiente.
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58 FIGURA 2.17 Artrosis vertebral A. Unidad funcional sana B. unidad funcional con artrosis, en donde se muestra la generación del osteofito.
Tal vez, la disminución de la capacidad de amortiguación podría facilitar el desencadenamiento del mecanismo neurológico que puede desencadenar el dolor, pero los estudios realizados demuestran que no existe ninguna correlación entre el grado de desgaste del disco intervertebral y la existencia o no de dolor.
Cuando el disco está muy desgastado y amortigua mal el peso, el exceso de carga que transmite al hueso hace que éste pueda deformarse, formando un "puente" con la vértebra inferior: es el denominado "osteofito". Aunque no suele plantear problemas ni causar dolores, a veces puede comprimir un nervio. En este caso, sí puede provocar dolores o pérdida de fuerza, y puede ser necesario operarlo.
2.4. SUMARIO.
Hasta el momento, se ha presentado un panorama general sobre los métodos, técnicas, procedimientos, instrumental, padecimientos y conceptos básicos, que incumben a la biomecánica de la columna vertebral. La intención es que el lector tenga una idea clara sobre el problema que compete al desarrollo de esta tesis doctoral, por tanto, teniendo como base esta información lo que procede es realizar el análisis experimental del problema en cuestión. El capítulo tres aborda esta problemática, en donde se indican todos los pormenores de los ensayos biomecánicos realizados en este trabajo.
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