Estructuras neuromusculares y su función en la actividad de la columna

biomecánica de la columna lumbrosacra

La columna erecta recibe el nombre de columna estática o postura. Consta de cuatro curvas fisiológicas: lordosis lumbar, lordosis cervical, cifosis torácica y cifosis sacra. Todas se ajustan a la línea de gravedad. Toda la columna descansa en la base sacra; su inclinación respecto de la horizontal influye en los grados de curvatura de la columna.

La columna se compone de unidades funcionales. Estas a su vez se componen de dos vértebras adyacentes separadas por un disco intervertebral. La columna anterior sirve de soporte y la posterior es donde se realiza el movimiento.

Columna lumbosacra

La columna lumbosacra se compone de cinco unidades funcionales. La columna lumbosacra influye en el sacro y en todas las vértebras adyacentes, las que están separadas por un disco intervertebral. Observe:

Este anillo fibroso envuelve un núcleo central. El núcleo pulposo es también un gel proteoglucano, que contiene, de forma aleatoria, fibras de colágeno de tipo II. Su matriz es hidrofílica y se llena de agua durante su función diaria.

Columna dinámica

La columna lumbar produce ventralmente los siguientes movimientos, como flexión y rotación lateral de una manera simultánea y no estrictamente en un plano sagital, a esta combinación se le denomina acoplamiento.

En numerosos estudios en los que se describe la velocidad y la aceleración en movimientos de la columna. Marras y Cois proponen el concepto de flexión y de rotación de la columna en diversos ángulos.

En cuanto a la columna estable, tanto la estabilidad estática como la dinámica necesitan análisis y estudio, puesto que la inestabilidad primaria de las vértebras lumbares se consideraba la principal causa de dolor en la parte inferior de la espalda. Junghanns consideró la inestabilidad primaria como «listesis», a la que él llamó «seudolistesis», puesto que no presentaba defectos en el arco neuronal. Se estableció un diagnóstico de la listesis mediante estudios radiológicos de la columna en flexión total y en hiperextensión en posición ortostática. Junghanns afirma que el deslizamiento anteroposterior puede evidenciar la degeneración discal.

En repetidos exámenes realizados por numerosos investigadores se ha observado una estrecha relación entre la inestabilidad lumbar y una forma específica de degeneración discal causada por un traumatismo. Las principales anomalías fueron fracturas y fisuras entre las láminas y los desgarros transversales en el anillo fibroso. La inestabilidad origina

secundariamente casos de espondilolistesis, enfermedad degenerativa grave del disco y herniación completa de este o protrusión grave.

Cuando la columna se activa para realizar una tarea, hay una secuencia neurológica de estimulación de las fibras musculares extrafusales del sistema muscular, las que están reguladas por el sistema muscular intrafusal.

La flexión se inicia con la contracción de los músculos flexores abdominales y la contracción simultánea del músculo erector de la columna, que ralentiza la flexión del tronco. La configuración, la dirección sea inclinación de las fibras musculares ha sido documentada por Bogduk y Cois, y Macintosh y Cois.

En postura erecta, la inclinación de las fibras varía dependiendo del grado de lordosis y de la distancia desde el eje de rotación. En la flexión del tronco, la alineación cambia con cada grado de inclinación de cada unidad funcional durante la flexión progresiva de la columna.

El músculo multífido y el músculo iliocostal se entrecruzan durante la flexión. Sus alineaciones varían, pero sus fuerzas de torsión o de compresión no cambian. En postura erecta, los fascículos del músculo multífido están orientados en posición dorsocaudal, pero pasan a posición ventrocaudal en la flexión, mientras que los fascículos del músculo ileocostal solo se alinean en el eje longitudinal de la columna. El cuadrado lumbar es un músculo sagital que se origina e inserta en la duodécima costilla, la cresta ilíaca y las apófisis transversas. Los músculos intersegmentales profundos también ayudan a estabilizar la columna.

La mayoría de los movimientos efectuados al agacharse y al levantarse se llevan a cabo en tres dimensiones: flexión ventral, flexión lateral y rotación. Exigen una

coordinación compleja de un gran número de fuerzas de los músculos del tronco. Estos músculos «agonistas» actúan alrededor de L4 y L5 con sus respectivos brazos de potencia. Se trata de los músculos oblicuos externos e internos, los músculos del erector de la columna lumbar, el recto abdominal y el dorsal ancho.

Junto con la contracción del agonista, hay una contracción simultánea de los antagonistas. Esta contracción es necesaria para equilibrar los movimientos que causan rigidez, estabilización y fuerzas compresivas de los tejidos pasivos. Las fuerzas de compresión contribuyen a mantener la rigidez de la columna. La contracción con los antagonistas probablemente protege la articulación de lesiones causadas por fuerzas bruscas de los agonistas. Así, se ha demostrado que la estabilidad de la columna lumbar humana disminuye durante los períodos de actividad muscular baja.

Los músculos superficiales se recluían primero para equilibrar los pesos externos, mientras que el músculo segmentario más profundo cercano al centro de rotación está en una mejor posición biomecánica para aumentar la estabilidad de las unidades funcionales.

El subsistema de la retroalimentación neural regula la estabilidad de la columna vertebral. La fatiga del agonista debido a una contracción isométrica submáxima

prolongada causa una pérdida de coordinación y un aumento de contracción; por lo tanto, un incremento en la fuerza compresiva y en la rigidez y la estabilidad también pueden dañar los discos.

Función de los ligamentos en la columna

Los ligamentos de una unidad funcional (longitudinal anterior, longitudinal posterior, ligamento amarillo, intervertebral y supraespinoso) contribuyen poco a mantener la

estabilidad de la columna. No se considera que la pérdida de fuerzas en los ligamentos sea un factor determinante durante el deslizamiento de la vértebra adyacente.

Figura 22. Reflejo ligamentoso-muscular de protección

Inestabilidad de la columna

La definición de inestabilidad de la columna ha sido objeto de preocupación considerable para la profesión médica y necesita establecerse mejor.

Los estudios que se han llevado a cabo sobre los mecanismos de la lesión cervical han sido el punto de partida para explicar la inestabilidad de la columna. En estos estudios se determinó la respuesta de la columna ante cargas de compresión, deslizamiento, flexión, extensión, torsión lateral y rotación axial. Tanto si se dañasen los ligamentos largos de la columna como si lo hiciese la función de la cápsula articular se crearía inestabilidad.

Parece ser que los músculos extrafusales proporcionan estabilidad a la columna osteoligamentosa. Todas las fibras musculares extraespinales están englobadas dentro de

una vaina aponeurótica que se alarga cuando el músculo lo hace y que pasivamente se acorta cuando el músculo se contrae.

La fascia toracolumbar incluye todos los músculos erectores de la columna y el músculo cuadrado lumbar. Por sus inserciones, estabiliza la columna erecta cinética y mecánicamente al reextender la columna desde una posición flexionada ventralmente. Esta fascia también dobla lateralmente la columna y ayuda en la rotación del tronco. La

columna erecta se estabiliza por las vainas aponeuróticas, que se tensan cuando los músculos de la espalda se contraen junto con el músculo oblicuo profundo, los músculos abdominales, el músculo transverso abdominal y el dorsal ancho, cuyas inserciones posteriores crean el compartimento interno de los músculos erectores.

El músculo transverso activa el compartimento anterior (la «cámara hidroaérea» abdominal), y el dorsal ancho activa el compartimento de los músculos erectores de la columna. Los otros músculos abdominales (los oblicuos y el recto abdominal) son fundamentalmente flexores y rotatorios, no estabilizadores.

En cualquier movimiento de una extremidad superior, los músculos transversos se contraen anticipándose a la estabilización del tronco. Esta acción se denomina feed forward, en contraste con feedback, que es para una acción completa.

Biomecánica de la columna cervical

La columna cervical posee muchas de las características anatómicas funcionales de la columna lumbosacra, pero también tiene sus diferencias. Se dispone de siete unidades funcionales, de las cuales las tres superiores son totalmente distintas entre ellas, mientras que la columna lumbosacra está formada por tan solo cinco unidades. La columna cervical sostiene principalmente la cabeza, con todas las funciones neurológicas específicas que

ello conlleva, por lo que necesita un mayor margen de movilidad que requiere la columna lumbar.

Desde la tercera vértebra cervical hacia abajo, las unidades funcionales son muy similares a las de la columna lumbosacra, en la cual las vértebras están separadas entre sí por el disco intervertebral, la apófisis articular superior, los pedículos y la apófisis transversa. El canal medular contiene la médula espinal, mientras que en la región lumbosacra el canal contiene las raíces que forman la cola de caballo.

La columna cervical forma una lordosis, que depende de la superficie

inmediatamente inferior a ella, que es la cifosis torácica y la lordosis lumbar, todo ello dependiente, a su vez, del ángulo lumbosacro.

La evolución de la lordosis cervical consiste en un cambio de la curvatura de la columna, que es total cuando el niño está en el útero; una vez nacido, se eleva la cabeza y la lordosis se mantiene y persiste con la postura erecta.

La cabeza, siendo una estructura pesada, debe mantener el equilibrio en relación con el centro de gravedad. Se realiza un gran esfuerzo muscular para mantener la postura, sin embargo un incremento de la cifosis torácica va a provocar que la cabeza se posicione anteriormente respecto al centro de gravedad.

Musculatura de la columna cervical

Los flexores capitales son principalmente el músculo recto anterior menor de la cabeza y el recto anterior mayor de la cabeza. Los principales extensores capitales son los cuatro músculos cortos que se extienden desde la base del cráneo hasta el atlas (C1) y el axis (C2), es decir, el músculo recto posterior mayor, el músculo recto posterior menor, el oblicuo menor o superior y el oblicuo mayor o inferior.

Los músculos rotadores, el esplemio de la cabeza y el esplenio del cuello son principalmente rotadores de la cabeza, pero si actúan de forma bilateral provocan su extensión. Adicionalmente, algunos músculos de la región torácica superior, incluyendo el trapecio y el elevador de la escápula, producen extensión, lateroflexión y rotación de la columna cervical.