Versus Tijdschrift voor Fysiotherapie, 14e jrg 1996, no. 3 (pp )

Transcriptie

1 Auteur(s): G. Broers, P. Loonen, H. Faber Titel: Reaktie op: De belaste discus Jaargang: 14 Jaartal: 1996 Nummer: 3 Oorspronkelijke paginanummers: Deze online uitgave mag, onder duidelijke bronvermelding, vrij gebruikt worden voor (para-) medische, informatieve en educatieve doeleinden en ander niet-commercieel gebruik. Zonder kosten te downloaden van:

2 REAKTIE OP: De belaste discus H. Faber Versus, 14 e jaargang 1996 no. 1, pp W ederom ontvingen wij een reaktie op "De belaste discus" (1). In dit artikel werd de stelling verdedigd dat de discus intervertebralis in vivo op druk belast wordt. De schrijvers van het hierna volgende kommentaar zijn het niet eens met deze stelling. Het kommentaar wordt gevolgd door een reaktie van de auteur. Wij willen deze reactie starten met een opmerking over de slotalinea van het bovengenoemde artikel. De auteur geeft hierin aan dat in het gehele lichaam hyalien kraakbeen verantwoordelijk is voor drukopvang behalve in de wervelkolom. Daar zou de discus verantwoordelijk zijn voor de druk-opvang. Het lijkt ons niet logisch dat het lichaam voor drukopvang overal dezelfde oplossing kiest behalve in de wervelkolom. De morfologie van de discus toont volgens ons aan dat hij juist niet verantwoordelijk kan worden gesteld voor deze drukopvang maar veel meer een functie heeft in het sturen van gewrichten zoals ligamenten dat doen, dit hebben Riezebos en Koes eerder aangegeven in dit tijdschrift. De discus is namelijk voornamelijk opgebouwd uit type I collageen in tegenstelling tot kraakbeen dat overwegend uit type II collageen bestaat. Op het krachtenmodel, zoals in het artikel door dhr. Faber is weergegeven, zijn volgens ons een aantal zaken onderbelicht met betrekking tot de kapselkracht. De eerste kritiek betreft de opstelling van figuur 1. Wanneer iemand op een dergelijke manier voorover buigt valt de loodlijn vanuit de romp voor zijn voeten dus buiten het steunvlak. Deze persoon zal dan ook onherroepelijk voorover vallen. Iedereen zal dan ook ter compensatie massa naar achteren brengen door, bijvoorbeeld, plantairflexie in zijn bovenste spronggewricht te maken (zie figuur 1). Het moment van de zwaartekracht ten opzichte van het draaipunt tussen twee wervels wordt dan ook kleiner. Dit punt van kritiek is makkelijk te ontwijken door de persoon een stap naar voor te laten maken. Figuur 1. Verklaring in de tekst Een tweede aandachtspunt betreft de vooroverkanteling van de wervel. In het artikel wordt een vooroverkanteling gekozen van 30. Dit zou betekenen dat 1 wervel in de wervelkolom verantwoordelijk zou zijn voor bijna de totale voorover-buiging in het sagittale vlak. In werkelijkheid wordt deze kanteling veroorzaakt op verschillende niveaus. De individualiteit bepaalt de kwantiteit van de kanteling. De kanteling van de wervel dient dan ook niet ten opzichte van de horizontaal beschreven te worden maar ten opzichte van de onderliggende wervel. De hoek μ van figuur 5 (van het originele artikel, zie figuur 2 in deze reaktie) dient dan ook een behoorlijk stuk kleiner te worden. Dit resulteert in een grotere F kx waardoor het kapsel minder kracht hoeft te leveren om evenwicht te verkrijgen. We zullen er echter vanuit gaan dat er in de wervelkolom wervels kunnen zijn die laag in de lumbale lordose daadwerkelijk een vooroverkanteling maken van 30 ten opzichte van de horizontaal (bijvoorbeeld L4 of L5). Vanuit deze situatie kan er een aanvulling op het model gemaakt worden. Naar onze mening is het namelijk zo dat de lumbale erector trunci naast een strekkend moment ook nog een hori-

3 zontale component in zich heeft die de kapselkracht kan ondersteunen. Wij begrijpen dat bij een dergelijke analyse natuurlijk het krachtenspel vereenvoudigd moet worden weergegeven om het overzicht te behouden maar wij denken dat met het verdwijnen van een gedeelte van bovengenoemde spier een essentiële factor uit het model is gehaald. Hieronder zullen wij onze argumentatie nader uiteen zetten. Binnen het model van dhr. Faber is een optelsom gemaakt van krachten, waarna de som van deze krachten volledig gecompenseerd moet worden door de kapselkracht. Er is echter een structuur te bedenken die het kapsel zeer wel zou kunnen ondersteunen binnen deze functie. Wij denken hierbij met name aan het intertransversale systeem van de Musculus erector spinae en wel om de volgende redenen: 1. Lumbaal is dit systeem zeer sterk ontwikkeld waaruit we kunnen concluderen dat dit systeem veel kracht moet en kan leveren. 2. Bij een sagittale beschouwing van zaken, zoals in het model van Faber, is het verloop van de Musculi intertransversalia over de facetgewrichten van de articulerende wervels. Deze hebben aanhechtingspunten op de boven- en onderliggende wervels. 3. Onafhankelijk van de stand van de wervels (individualiteit) moeten de Musculi intertransversalia altijd ventraal gerichte krachten kunnen leveren (ventrale componenten). 4. Wij vinden het passen bij de morfologie van spieren dat zij om kunnen gaan met dergelijke grote krachten. Doordat zij door contractie een steeds grotere weerstand kunnen geven aan beweging in een bepaalde richting kunnen zij bij uitstek deze grote kracht leveren. In het licht van de morfologie is volgens ons het kapsel verantwoordelijk voor de fijne afstemming van krachten en niet zozeer om grote hoeveelheden krachten op te vangen. Daarvoor kent de morfologie andere oplossingen, zoals spieren. De collagene vezels van ligamenten, en discus, met hun onderlinge verbindingen bevinden zich in het dagelijkse leven in het voetgedeelte van het trek-verlengingsdiagram (van Viidik) waar ze uitsluitend uit hun golfpatroon bewogen worden. Wanneer we al deze nuances nu inbrengen in het krachtenspel van figuur 5 zien we een behoorlijke afname van de kapselkracht (figuur 2). Figuur 2. Fs1: Intertransversale musculatuur Fs2: Erector spinae Fk: Kapselkracht Fr: Reaktiekracht Doordat deze kapselkracht afneemt kan het facetgewricht toch de plaats zijn waar de krachten tussen twee wervels aangrijpen. De discus kan dan een functie uitoefenen die past bij zijn morfologie namelijk het sturen van de beweeglijkheid tussen twee wervels. Tenslotte willen wij nog een aantal kritische kanttekeningen plaatsen bij het in vitro-onderzoek van Nachemson en de hoek van de anulus vezels met de horizontaal. 1. Het betreft hier axiale druk op een wervelsegment in vitro, deze situatie heeft niets te maken met de vivo toestand. 2. Onder dezelfde omstandigheden als de beschreven testen met het wegnemen van de facetgewrichten werden ook onderzoeken gedaan waarbij de Anulus fibrosus kapot werd gemaakt (onderzoek van Markolff en Morris). Dit gaf eveneens géén enkele verandering in de drukopvang!! Dit geeft weer eens aan dat dergelijke experimenten weinig zinnige resultaten opleveren. De vezels in de Anulus fibrosus maken een hoek van met elkaar. Naar binnen toe in de dis-

4 cus gaan ze iets steiler lopen (Oonk). Deze configuratie is uitermate geschikt om rotatiebewegingen tussen wervels te sturen. De nucleus kan hierbij gezien worden als het gebied waar de momentane rotatiecentra liggen, waar dus geen beweging plaatsvindt en waar dus ook niet gestuurd kan worden. Verder is er ook in dit experiment weer sprake van een axiale druk en staat de wervel ineens in een horizontale stand in plaats van voorover gekanteld, dit lijkt ons niet logisch voor een gedegen onderzoek. Hiermee hopen wij aangetoond te hebben dat het krachtenmodel van dhr. Faber niet geheel in overeenstemming is met de situatie in vivo. Met onze nuance hopen wij een zinvolle bijdrage te leveren aan de (interessante) discussie rond de discus. Geart Broers Peter Loonen (3ejaars studenten Manuele Therapie Utrecht). Reaktie auteur Bij het beschouwen van het evenwicht van het hele lichaam in de voorover gebogen stand, moet de zwaartekracht op het hele lichaam beschouwd worden. De zwaartekracht die in het krachtenmodel gebruikt wordt is de zwaartekracht die op de romp werkt boven het niveau van de te beschouwen wervel. Of de proefpersoon omvalt is dus helemaal niet af te leiden aangezien ik de zwaartekracht op het hele lichaam niet getekend heb. Broers en Loonen verbazen zich over de kennelijk enorme bewegingsuitslag die ik toeschrijf aan de lumbale wervel welke beschouwd wordt in de krachtenanalyse. Dit berust op een misverstand. De wervel staat in de ruimte gekanteld. Dit zegt niets over de kanteling ten opzichte van de onderliggende wervel. Als u op uw buik ligt met een holle rug staan alle wervels ten opzichte van de vloer voorover gekanteld. Onderling staan de bovenliggende wervels echter achterover gekanteld ten opzichte van hun onderliggende broertjes. Er is dan ook geen sprake van een te grote flexiestand. In het model is zelfs helemaal niets bekend over de flexiestand van de bovenliggende ten opzichte van de onderliggende wervel. De enige aanname is dat de te beschouwen wervel ten opzichte van de ruimte een bepaalde hoek maakt. Overigens zal de grootste bijdrage aan de vooroverkanteling van de wervel in de ruimte geleverd worden door de flexie in de heup. Broers en Loonen maken bezwaar tegen de richting van de spierkracht van de erector trunci. Bij een zeer gedetailleerd model is deze kritiek zeker terecht. De erector trunci is een hele verzameling van spieren met ieder hun eigen trekrichting. Broers en Loonen stellen dat de intertransversale spieren een zodanige richting hebben dat zij bij aanspanning de wervelkolom niet of nauwelijks op druk belasten. Echter, de naam zegt het al, de intertransversale spieren lopen tussen de processi transversi in en dus evenwijdig aan de lengterichting van de wervelkolom. Figuur 3. De ontbinding van de hypothetische spier. De krachtrichting van F s1 in figuur 2 is dus fout. Als er echter een spier zou bestaan die zo liep, zou het nog niet helpen om de discus te ontlasten. F s1 kan ontbonden worden in twee komponenten F s1x en F s1y (figuur 3). F s1y levert een zuivere drukkracht op het facetgewricht. F s1x levert een naar beneden afglijdende kracht. Deze laatste zou de wervelkolom op axiale druk belasten. Ogenschijnlijk zou de afglijding minder zijn, omdat Fsx1 maar een kleine komponent is. Echter, de momentsarm van de totale spierkracht F s1 is veel kleiner dan de momentsarm van de spierkracht die ik in "de belaste discus" heb gekozen.

5 De hypothetische spier van Broers en Loonen zou dus veel harder aan moeten spannen om het momentenevenwicht te waarborgen, wat de afglijdende komponent (F s1x ) weer doet toenemen. De hypothetische spier zou maar een deel van de erector trunci zijn. Andere delen van de erector trunci welke wel degelijk een verloop hebben zoals ik dat gekozen had spannen ook aan. Als er al een ontlastend effekt uit zou gaan van de hypothetische spier dan zou dit maar weinig zijn, omdat de andere delen de discus nog steeds zwaar belasten. Afgezien van de voorgaande argumenten heb ik grote moeite met het idee dat een spier zou moeten zorgen voor het evenwicht van krachten rond een gewricht. Daarmee wordt het voorkomen van het "uitglijden van het gewricht" bedoeld. Een spier zorgt voor het evenwicht van de momenten, maar is niet gemaakt om een gewricht te sturen. Dat is namelijk wat Broers en Loonen impliciet beweren. Hun hypothetische spier zou het facetgewricht sturen. Sturing in een gewricht is echter een passief gebeuren. Kapsel en ligamenten zijn hiervoor verantwoordelijk. Dat is wel zo prettig aangezien de gewrichtssturing dan geen energie kost. Ik neem aan dat bij de verwijzing naar Oonk het boek over osteo- en arthrokonematica (5) bedoeld wordt. In dat boek stelt Oonk dat de vezels van de anulus fibrosus in de buitenste lamellen vertikaal en richting de nucleus steeds schuiner lopen en niet steeds rechterop zoals Broers en Loonen stellen. Overigens verwijst Oonk hierbij naar Kapandji (2). Kapandji slaat echter de plank volledig mis in dit geval. Eigen observaties laten zien dat de anulusvezels in alle lamellen onder een hoek van ongeveer 140 graden lopen. Zie hiervoor ook het artikel van Frank van de Beld in dit nummer. Er is helemaal geen sprake van een verlopende hoek van de anulusvezels. Uit het betoog van Broers en Loonen komt naar voren dat de wervels niet op axiale druk zouden worden belast. In "de belaste discus" heb ik uiteengezet dat de romp boven het te analyseren wervelsegment belast wordt door een zwaartekracht en een spierkracht. De samengestelde vektor van deze beide loopt in alle gevallen zodanig dat de betreffende wervel bijna zuiver op druk belast wordt. In het artikel van McNally (4) wordt de discus loodrecht belast. Dat is inderdaad niet in alle gevallen helemaal korrekt, maar de afwijking is minimaal. Omdat een korrekte literatuurverwijzing ontbreekt in de reaktie van Broers en Loonen neem ik aan dat literatuurverwijzing (3) bedoeld wordt bij de verwijzing naar Markolf. Dit onderzoek werd reeds besproken door Riezebos en Koes (6). In dit experiment werd de nucleus verwijderd en niet de anulus zoals Broers en Loonen menen. Het bleek dat dit weinig tot geen invloed had op de druk-verkortingskurve van de discus bij drukbelasting. Wel was deze naar rechts verschoven. De verschuiving naar rechts betekent dat de beginhoogte van de discus afneemt. Dat is logisch, omdat er materiaal (de nucleus) verdwenen is. Dit heeft echter wel degelijk invloed op de relatieve stijfheid. Dat klinkt misschien raar, maar wordt veroorzaakt door de verschillende definities van elasticiteitsmodulus en veerkonstante. De veerkonstante is de verandering van kracht bij een bepaalde indrukking in centimeters: ΔF u = (1) Δx ΔF: verandering van kracht Δx: verandering van indrukking c: veerkonstante bij indrukking De elasticiteitsmodulus is de verandering van spanning bij een bepaalde relatieve indrukking in procenten van de beginhoogte: E Δσ Δx h h0 ΔF = A Δx h u = A = 0 0 (2) E: elasticiteitsmodulus Δσ: verandering van spanning

6 h 0 : beginhoogte van de discus A: fysiologische doorsnede discus in een transversaal vlak De elasticiteitsmodulus (E) geeft de werkelijke stijfheid van het systeem aan. De fysiologische doorsnede van de discus (A) is afgenomen door het verwijderen van de nucleus. Vergelijking (2) laat zien dat dit een toename van de elasticiteitsmodulus oplevert. Echter, de beginhoogte (h 0 ) is afgenomen en vergelijking (2) leert dat dit een afname van de elasticiteitsmodulus geeft. De veerkonstante (c) bleef konstant. De vraag is nu wie van de twee het wint. In tabel 1 staan de relevante waardes voor de intakte discus en de discus zonder nucleus. De veerkonstante (u) die Markolf en Morris meten bedraagt N/cm. Tabel 1 Parameter Intakte discus Kapotte discus H 0 (beginhoogte) 0,8 cm 0,7 cm (3) A (fysiologische doorsnede) 12,56 cm 2 6 cm 2 Invullen hiervan levert de elasticiteitsmodulus voor de beide situaties. De intakte discus blijkt een elasticiteitsmodulus van 1698 N/cm 2 te hebben. De kapotte discus heeft een elasticiteitsmodulus van 3111 N/cm 2. De elasticiteitsmodulus is dus toegenomen(!) bij de kapotte discus. Dit doet vermoeden dat het drukopvangmechanisme fundamenteel veranderd is door het verwijderen van de nucleus. Ik begrijp o- verigens de konklusie dat "dergelijke onderzoeken weinig zinnige resultaten opleveren" niet. Als blijkt dat de drukverandering in de nucleus zich niets aantrekt van het verwijderen van de facetgewrichten levert dat wel degelijk zinnige informatie op, namelijk dat het aandeel van de facetgewrichten bij de drukopvang verwaarloosbaar is. In de literatuur wordt altijd gedacht dat de discus op druk belast wordt. In de modellen die daarbij gehanteerd worden veronderstelt men dat de druk op de discus een druk in de nucleus veroorzaakt welke op zijn beurt een trekspanning in de anulusvezels geeft. De morfologie en de funktie van de anulus fibrosus komen dus mooi overeen. Al met al blijft het natuurlijk wel een merkwaardig mechanisme. Het zou toch aanzienlijk simpeler lijken als de facetgewrichten horizontaal georiënteerd waren zodat zij de drukkrachten op de wervelkolom op konden vangen. Kennelijk was dit evolutionair gezien een moeilijker weg zodat de discus is uitverkoren voor deze taak. LITERATUUR 1. Faber, H. De belaste discus. Versus - tijdschrift voor fysiotherapie, 14e jaargang 1996 no Kapandji, I.A. The physiology of the joints, Vol III. Churchill Livingstone, Edinburgh, Markolf, K.L., Morris, J.M. The structural components of the intervertebral disc. J. Bone & Joint Surg., 56A, no. 4, McNally, D.S., Arridge, R.G.C. An analytical model of intervertebral disc mechanics. J. Biomechanics, vol. 28: 53-68, Oonk, H.N.N. Osteo en arthrokinematica. Henric Graaff van IJssel, Riezebos, C., Koes, E. Druk versus trek op de lumbale disci intervertebrales. Versus - tijdschrift voor fysiotherapie, vol. 11: , 1993.