Auteur(s): Beld van de F.B Titel: Extensiebeperking door kissing spine? Jaargang: 14 Jaartal: 1996 Nummer: 3 Oorspronkelijke paginanummers: 119-133 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: www.versus.nl
EXTENSIEBEPERKING DOOR "KISSING SPINE"? F van de Beld Frank van de Beld,Fysiotherapeut Particuliere praktijk Zoetermeer. Inleiding In onderstaand artikel worden aspekten van de discus intervertebralis besproken, die invloed hebben op de grootte van de extensie tussen twee lumbale wervels. Aan de hand daarvan wordt vastgesteld of het mogelijk is dat de extensie beperkt wordt door het "kissing spine" fenomeen: de onderzijde van een bepaalde processus spinosus "raakt" daarbij, via interspinale ligamenten, de bovenzijde van de onderliggende processus spinosus (figuur 1). Achtereenvolgens wordt de invloed besproken van: a) de vezels in de anulus fibrosus. b) de ligging van het rotatiecentrum. c) de vorm van de discus. Daarna wordt de extensie berekend. De basis hiervoor is de tijdens deze beweging optredende lengtetoename van de meest ventraal gelegen anulusvezels. Figuur 1. Voor verklaring zie tekst. De vezels in de anulus fibrosus De vezels in de anulus fibrosus bestaan uit collageen bindweefsel en zijn 3-5% te verlengen (6). De absolute lengtetoename hangt af van de uitgangslengte van de vezel. Hoe langer deze is, hoe groter de lengtetoename bij een bepaald verlengingspercentage en - we zullen dit later zien - hoe groter de extensie. Voor het berekenen van de extensie is het van uitermate groot belang dat van een betrouwbare vezelrichting uitgegaan wordt. Bogduk (1) geeft aan dat de vezels in de gehele discus kruislings verlopen en elkaar onder een hoek van 130 140 "snijden" (figuur 2). Volgens Kapandji (3) liggen de vezels in opeenvolgende anuluslagen vanaf centraal naar perifeer steeds vertikaler. De vezels in de buitenste a- nuluslaag zouden zuiver vertikaal lopen (figuur 3). Dit is een absoluut onjuiste voorstelling van zaken. Zeer duidelijk is het kruislingse verloop in figuur 4 waarneembaar. Het is dan ook onbegrijpelijk hoe genoemde auteur - van niet gering kaliber - tot die veronderstelling is gekomen. Zelfs het blote oog heeft geen enkele moeite de vezelrichting vast te stellen.
De anulusvezels lopen van de onderzijde van het bovenliggende wervellichaam naar de bovenzijde van het onderliggende wervellichaam. Hoe groter de vezelhoek, hoe langer de vezel. De vezels aan Figuur 2. Voor verklaring zie tekst. de ventrale zijde van de discus en met name die welke in de buitenste anuluslaag liggen, worden tijdens extensie het meest verlengd. Het bovenuiteinde van deze vezels verplaatst dan naar craniaal en dorsaal. De beweging vindt plaats in het sagittale vlak. De verlengingsmogelijkheid van juist deze vezels is één van de factoren die de maximale extensie tussen twee lumbale wervels bepaalt. Figuur 3. Voor verklaring zie tekst. De ligging van het rotatiecentrum Een willekeurige beweging in een gewricht vindt plaats om een as die voortdurend van plaats en richting verandert. Desondanks wordt in deze beschouwing toch uitgegaan van een rotatie-as die "vast" ligt. In het platte vlak wordt deze aangeduid als "rotatiecentrum". Een en ander doet overigens volstrekt geen afbreuk aan de betrouwbaarheid van de hiernavolgende berekening van de extensie. Het rotatiecentrum ligt in het dorsale gedeelte van de discus (2,4). Hoe geringer de afstand van het rotatiecentrum tot de ventraal gelegen vezels in de buitenste anuluslaag, dus hoe meer ventraal het rotatiecentrum ligt, hoe groter de extensiemogelijkheid (figuur 5a en 5b). Figuur 4. Voor verklaring zie tekst.
Figuur 5a en 5b. Stel wervel 1 extendeert ten opzichte van wervel 2 om rotatiecentrum RC. In Figuur a en b is de cirkelvormige baan die punt B tijdens extensie aflegt even lang. Door verschil in ligging van het RC is de extensie in beide figuren niet even groot. De vorm van de discus De lumbale discus is niet cirkelrond. In het frontale vlak is de discusdiameter groter dan in het sagittale vlak. De "frontale" discusbreedte heeft geen invloed op de vezellengte (figuur 6) en derhalve ook niet op de grootte van de extensie. De "sagittale" discusbreedte heeft wél invloed op de grootte van de extensie. Hoe geringer deze van afmeting is, hoe groter de extensie, er van uitgaande dat het rotatiecentrum verhoudingsgewijs op dezelfde plaats blijft liggen. In dat geval is de afstand van het rotatiecentrum tot de ventraal gelegen vezels in de buitenste anuluslaag geringer (figuur 7). De dikte van de lumbale discus beïnvloedt al dan niet de grootte van de extensie. Hoe dikker de discus aan de ventrale zijde, hoe langer de vezel (figuur 8) en - we zagen dit reeds eerder - hoe groter in dat geval de extensie. De dikte van de lumbale discus aan de laterale Figuur 6. Drie disci van verschillende diameter, vanaf ventraal gezien. Vezel a, b en c liggen in dezelfde richting en zijn alle drie evenlang
zijde heeft geen invloed op de grootte van de extensie. Ook nu geldt dat hoe dikker de (wigvormige) discus in het sagittale vlak is, hoe langer de vezels zijn die in dat vlak liggen; echter gezien deze ligging nemen ze tijdens extensie niet in lengte toe.. Figuur 7. Voor verklaring zie tekst. Figuur 8. Drie disci van verschillende dikte, vanaf ventraal gezien. Vezel a, b en c liggen in dezelfde richting. Naarmate de discus dikker is, neemt de vezellengte toe.
Berekening van de extensie Met behulp van de voorgaande gegevens wordt vervolgens de extensie berekend. In figuur 9 is een lumbale discus vanaf ventraal gezien weergegeven. De daar gebruikte afmetingen zijn overgenomen van die op een X-foto van een staand individu. Figuur 9. Voor verklaring zie tekst Figuur 10. Voor verklaring zie tekst Lijn AB stelt een collagene vezel voor die onder een hoek van 135 de andere - niet getekende ve- zels snijdt. De dikte van de discus, CB, is 16 mm. Afstand AC is 38 mm. Eerst wordt nu de lengte van vezel AB berekend. (AB) 2 = (AC) 2 + (CB) 2 (AB) 2 = 1444 + 256 AB = 1700 = 41.2 mm. Vervolgens wordt de lengte van vezel AB berekend wanneer deze 4% verlengd is. 4% van 41.2 = 1.65 De nieuwe lengte AB 1 wordt dan 41.2 + 1.65 = 42.85 mm. Stel de verlengde vezel blijft in het vlak van de tekening liggen en uiteinde B 1 van deze vezel komt recht boven B te liggen (figuur 10). Van belang is nu hoe lang lijnstuk BB 1 is. BB 1 = CB 1 - CB. Lengte CB is bekend, n.l. 16 mm. Berekening CB 1 : (AB B 1 ) 2 1 ) 2 = (AC) 2 + (C (CB 1 ) 2 2 2 = (ABB1) - (AC) (CB 1 ) 2 = 1836.12-1444 CB 1 = 392.12 = 19.8 mm. BB 1 = 19.8-16 = 3.8 mm. Figuur 11. Voor verklaring zie tekst Figuur 12. Voor verklaring zie tekst In figuur 11 is de laterale (linker)zijde van de discus zichtbaar. Punt B is nog steeds het uiteinde van de nog niet verlengde vezel en de onderzijde van het - niet getekende - bovenliggende wervellichaam.
Dit punt beweegt tijdens extensie over de aangegeven cirkelbaan. Rotatiecentrum RC is het middelpunt van de cirkel. Na de 4% vezelverlenging die tijdens extensie optreedt, ligt punt B als B 1 ergens op de cirkelbaan. BB1 ligt op een dusdanige plaats op deze baan dat booglengte BB 1 3.8 mm bedraagt (figuur 12). De grootte van de extensie (hoek α) is nu te berekenen met behulp van de formule BB 1 = π.r.α /180 Hoek α = 7,2 afgerond 7. Hierbij moet een aantekening gemaakt worden. Omdat punt B tijdens extensie een cirkelbaan aflegt, ligt punt B 1 niet meer recht boven B, zoals in figuur 10. Vezel AB zal daarom na 7 extensie een fractie meer verlengd zijn dan 4%. Nu is ook duidelijk waarom een dikkere discus, c.q. een langere vezel een grotere extensie toelaat: hoe langer deze is, hoe groter de lengtetoename en hoe groter daardoor afstand BB 1 wordt. In figuur 13 is de 7 geextendeerde wervel gearceerd weergegeven. Alle punten van de wervel hebben tijdens extensie cirkelbanen afgelegd om rotatiecentrum RC. Hoe verder een bepaald punt van het rotatiecentrum af ligt, hoe langer de baan die dat punt aflegt. De doorlopen hoek blijft voor elk punt echter steeds 7. In figuur 13 is tevens een deel van de bijbehorende processi spinosi getekend. De onderlinge afstand en de afstand tot het wervellichaam zijn overeenkomstig de X-foto. Na 7 extensie is er in dít geval nog geen sprake van het "kissing spine" fenomeen. Figuur 13. Voor verklaring zie tekst Variabelen De hieronder te noemen variabelen, A t/m D, zijn respectievelijk de discusdikte, de afstand van het rotot de ventrale vezels in de buitenste anuluslaag, het vezelverlengingspercentage en de tatiecentrum vezelhoek. A.) In de berekening is uitgegaan van een discus die aan de ventrale zijde 16 mm. dik is. Dezelfde berekening is uitgevoerd voor een discusdikte van 12 en 20 mm. De andere variabelen bleven qua grootligging 6. In figuur 14b ligt het rota- te ongewijzigd. De extensie bedraagt dan respectievelijk 5 en 9. B.) In figuur 14a ligt het rotatiecentrum dorsaal van de oorspronkelijke ligging. De andere variabelen bleven qua grootte weer ongewijzigd. De extensie bedraagt bij die tiecentrum ventraal van de oorspronkelijke ligging, maar nog net binnen het dorsale gedeelte van de discus. De bijbehorende extensie bedraagt 8. C.) Eveneens is de extensie berekend bij een vezelverlenging van 3% en 5%, terwijl de andere variabelen weer ongewijzigd bleven. De extensie bedraagt dan respectievelijk 5 en 9. D.) De berekende 7 extensie is gebaseerd op een vezelhoek van 135. Als de andere variabelen ongewijzigd blijven, maar de vezelhoek is 130 en 140, dan bedraagt de extensie respectievelijk 5,5 en 8,5.
Discussie Als uitgegaan zou worden van een zuiver vertikaal verloop van de vezels in de buitenste anuluslaag, is de vezellengte gelijk aan de dikte van de discus, dus 16 mm. De lengte van de vezels na 4% verlenging bedraagt dan 16,64 mm. Omdat de vezels dan verlengd worden in de richting waarin ze liggen, is afstand BB 1 gelijk aan de lengtetoename en bedraagt slechts 0,64 mm. Indien volgens de hiervoor uiteengezette werkwijze de extensie dan wordt berekend, blijkt deze per lumbale wervel minder dan 1 te bedragen. Deze waarde komt in de verste verte niet overeen met de 35 extensie, d.w.z. 7 per wervel, die Kapandji (3) voor de lumbale wervelkolom aangeeft. Dit is eens te meer een bewijs voor de onjuistheid van het vertikaal lopen van de buitenste anulusvezels. Pearcy et al (4) onderzochten röntgenologisch de grootte van de lumbale extensie per wervel. De extensie varieerde van 1 9. De rol van de vertikaal lopende vezels van het ligamentum longitudinale anterius is tot nu toe niet be- lumbale wervel evenveel kan extenderen, dan zou de extensie voor de gehele lum- sproken. Het vertikaal verloop vereist bij een verlenging van 4% een minimale vezellengte van 95 mm (4% van 95 = 3,8 mm.), wil dit ligament evenveel extensie toelaten als de ventrale vezels in de anulus. Ofschoon genoemd ligament uit vezels bestaat van diverse lengtes, zelfs langere dan 95 mm., komen er ook veel kortere voor, met name die welke van het ene wervellichaam naar het andere lopen. Op basis van de lengte van déze vezels zou een extensie van 7 bij lange na niet mogelijk zijn. Dit zou wél het geval zijn als het ligament, of delen daarvan, min of meer geplooid liggen. Het ligament wordt dan tijdens extensie in eerste instantie niet verlengd, maar slechts "ontplooid", waarbij de afstand tussen origo en insertie toeneemt. De berekende 7 extensie is uiteindelijk gebaseerd op een gekozen grootte van de variabelen B, C en D. De grootte van C en D kwam overeen met het gemiddelde van de in de literatuur genoemde waarden. Voor variabele A (discusdikte) behoefde geen keuze gemaakt te worden, aangezien de grootte daarvan, 16 mm, bepaald is door meting op de X-foto. Als in combinatie daarmee de variabelen B, C en D echter qua grootte zo ongunstig mogelijk worden gekozen, blijkt de extensie slechts 3,3 te bedragen, tegenover een extensie van 12,5 als deze zo gunstig mogelijk worden gekozen. Gesteld dat iedere bale wervelkolom zo tussen de 17 en 62 liggen. Het moge duidelijk zijn dat het alleen al op basis hiervan volkomen absurd is om voor wat betreft de grootte van de extensie van de lumbale wervelkolom Voorts is berekend hoe gering de extensie is als de variabelen onder A t/m D qua grootte zo ongunstig mogelijk worden gekozen, d.w.z. discusdikte 12 mm, vezelverlenging 3%, vezelhoek 130 en het rotatiecentrum dorsaal van de oorspronkelijke ligging (zie figuur 13a). Uit deze berekening volgt een extensie van 2,5-3. Daarnaast is berekend hoe groot de extensie is als genoemde variabelen qua grootte juist zo gunstig mogelijk worden gekozen, dwz. discusdikte 20 mm, vezelverlenging 5%, vezelhoek 140 en het rotatiecentrum ventraal van de oorspronkelijke ligging (figuur 14b). De extensie blijkt nu 15 te zijn. Figuur 14. Voor verklaring zie tekst
een norm te stellen. Nog erger wordt het als een afwijking van de norm, in de vorm van een vermeende "bewegingsbeperking", als oorzaak van aanwezige klachten beschouwd zou worden. Door meting blijkt in figuur 13 kissing spine op te treden bij 8 extensie. De variabelen B, C en D kun- nen qua grootte zodanig worden gekozen dat via berekening de extensie inderdaad op 8 uitkomt. Om te bepalen of er al dan niet sprake is van kissing spine kan de berekening als het ware naar eigen hand gezet worden. Mogelijk zijn in vivo de variabelen qua grootte echter zodanig op elkaar afgestemd, dat op basis daarvan het kissing spine fenomeen niet voorkomt. Bogduk (1) vermeldt dat opeenvolgende processi spinosi elkaar tijdens extensie kunnen raken, afhankelijk van de interspinale afstand. Bij de één zou dit wél het geval zijn, bij de ander niet. Mocht maximale extensie inderdaad gepaard gaan met kissing spine, dan mag er op basis van de vorm-funktierelatie van uitgegaan worden dat de lumbale facetgewrichtsoppervlakken in extensierichting volledig gebruikt zijn. Anders benaderd: als kissing spine optreedt, is er geen reden voor het lichaam om gewrichtsoppervlak te vormen dat toch niet gebruikt kan worden. Gewrichtskraakbeen waarover geen bewegingen plaatsvinden, ondergaat arthrotische veranderingen. Het lijkt zeker niet waarschijnlijk dat er sprake is van een dergelijke vorm-funktierelatie: het ontstaan van arthrose op basis van het feit dat het lichaam zélf bepaalde bewegingen niet toelaat (d.w.z. niet méér extensie ten gevolge van kissing spine). Op z'n minst zou het kissing spine fenomeen dus gepaard gaan met een volledig gebruikt zijn van de facetgewrichtsoppervlakken. Er zijn dan tegelijkertijd twee componenten die een grotere bewegingsuitslag verhinderen, n.l. het zich in een close-packed position bevindende gewricht én de elkaar rakende processi spinosi. De vraag is dan waarom dit noodzakelijk is. Wat is de zin van kissing spine, of, anders benaderd, waarom is de interspinale afstand niet groter "gevormd"? Hoe groter deze afstand, hoe kleiner de kans dat kissing spine optreedt. Als er toch sprake is van kissing spine, worden bepaalde delen van de interspinale ligamenten op druk belast, terwijl deze juist aanwezig zijn om op trek belast te worden. Frequente drukbelasting op het type collageen bindweefsel waaruit ligamenten en pezen bestaan geeft kalkvorming. Ten gevolge van kalkvorming in de interspinale ligamenten neemt de flexie af. Ook déze vormfunktierelatie ligt bepaald niet voor de hand. Samenvattend kan gesteld worden dat via berekening van de extensie er wél of geen sprake is van "kissing spine", afhankelijk van de gekozen grootte van enige variabelen. Op basis van de vorm-funktierelatie kiest het lichaam mogelijk voor een maximale extensie die niet verhinderd wordt door het "kissing spine" fenomeen. L ITERATUUR 1. Bogduk, N, Twomey, L.T. Clinical Anatomy of the lumbar spine. Churchill Livingstone, 1991. 2. Gertzbein, S.D. et al. Determination of a locus of instanteous centers of rotation of the lumbar disc by Moire Fringes, a new tech nique. Spine, vol.9, nr.4 (1984). 3. Kapandji, I.A. The Physiology of the Joints. Churchill Livingstone, 1974. 4. Ogston, N.G. et al. Centrode patterns in the lumbar spine: baseline studies in normal subjects. Spine, vol.11, nr.6 (1986). 5. Pearcy, M.J., Portek, I., Shepherd, J. Three dimensional X-ray analysis of normal movement in the lumbar spine. Spine, vol.9: pp. 294-297 (1984). 6. Viidik, A. Biomechanics and functional adaptation of tendons and joint ligaments. In: Studies on the anatomy and function of bone and joints. Edites by F.G. Evans. Berlin, Springer Verlag, 1966.