biomekanik spinal cord (columna vertebra)

BIOMEKANIK SPINAL COLUMN 


 Spinal Column terdiri dari rangkaian tulang belakang dikelompokkan menjadi :

· 7 vertebra cervical atau ruas tulang bagian leher membentuk daerah tengkuk.

· 12 vertebra thorakalis atau ruas tulang punggung membentuk bagian belakang thoraks atau dada.

· 5 vertebra lumbalis atau ruas tulang pinggang membentuk daerah lumbal atau pinggang.

· 5 vertebra sacralis atau ruas tulang selangkang membentuk sacrum.

· 4 vertebra koksigeus atau ruas tulang tungging membentuk tulang koksigeus.

. Kolumna ini terdiri dari vertebra-vertebra yang dipisahkan diskus fibrokartilago intervertebal. 

 Kolumna vertebralis berfungsi :

- penyangga utama berat tubuh dan melindungi medulla spinalis

- Memberikan stabilitas dan postur tubuh tegak ( Mempertahankan posisi tegak saat duduk dan berdiri)

- Memungkinkan mobilitas leher, kepala, trunk di luar angkasa

- Mendukung dan mengirimkan beban dari tubuh bagian atas ke panggul

- Melindungi sumsum tulang belakang

B Ligament

- Ligamentum longitudinal anterior

merupakan struktur fibrosa yang bermula dari bagian anterior basal tulang occipital dan berakhir di bagian anterior atassacrum. Serabutnya berjalan dengan arah longitudinal dan melekat pada permukaan anterior seluruh corpus vertebrae. Ligamen ini lebar dan kuat. Serabut terdalamnyabercampur dengan diskus intervertebralis dan berikatan kuat pada setiap corpusvertebrae. Ligamen ini akan bertambah ketebalannya untuk mengisi bentuk konkaf sesuai dengan konfigurasi corpus vertebrae

- Ligamen Longitudinal Posterior

Terletak pada permukaan posterior corpus vertebrae dan merupakan kelanjutan dari membran tektorial, yang berjalan dari bagian basal tulang occipital, pada foramenmagnum. Ligamen ini membentuk batas anterior canalis spinalis. Pada canalis lumbal, ligamen ini mulai menyempit saat melalui corpus pada vertebrae L1 dan menjadi setengah lebar asalnya pada ruang antara L5 dan S1, meluas ke arah lateral saat melewati diskus. Konfigurasi seperti ini akan menyebabkan bagian lateral menjadi bagian yang paling lemah dan paling mudah untuk terjadinya herniasi diskus.

- ligamnetum flavum

Dikatakan flavum oleh karena warna kuning yang disebabkan oleh karena kandungan elastin didalamnya sebesar 80%. Bagian atas melekat pada permukaan anterior lamina di atasnya, dan bagian bawah melekat pada tepi posterior atas lamina dibawahnya. Pada setiap level vertebrae, perluasan ke arah lateralnya akan membentuk kapsul anterior sendi zygapophyseal dan melekat ke arah proksimal dandistal tepi inferior pedikel diatasnya dan tepi superior pedikel dibawahnya membentuk bagian atap foramenal. Susunan khas ini dikombinasikan dengan adanya kemiringan ke arah anterior dari lamina dan kandungan elastik ligamen yang menahan penekukan,sehingga akan menyebabkan dinding posteroinferior tetap halus dan melindungielemen syaraf dalam semua posisi pergerakan yang menyebabkan tulang belakang melekuk atau terputar

- Ligamen Kapsular

Ligamentum kapsular melekat pada tepi processus artikular yang berdekatan. Berkembang baik di tulang lumbal, serabutnya tebal dan berhubungan erat, berjalan tegak lurus terhadap aksis sendi

- Ligamentum Interspinosus

merupakan sebuah gabungan serabut-serabut yang berjalan dari dasar processus spinosus yang satu ke ujung processus spinosus selanjutnya. Bersifat rudimenter pada tulang belakang cervical, dimana pada tempat tersebut ligamen interspinosus akan bergabung dengan ligamentum nuchae. Ligamen ini bersifat membranous di bagian thoraks dan berukuran lebar serta tebal dibagian lumbal. 

- Ligamentum Supraspinosus

merupakan struktur yang berkembang baik, dari ujung vertebrae C7 hingga crista sacralis median, melekat ke setiap processus spinosus. Pada vertebrae lumbal, ligamentum ini berukuran tebal dan lebar,tetapi lebih tipis pada bagian thoraks. Berfungsi membantu mengurangi gaya putaran ke anterior yang dipaparkan pada vertebrae lumbal oleh karena adanya kurva lordotik dan sudut lumbosakral

- Ligamentum Intertransversal

Ligamentum ini berjalan dari processus transversus ke processus transversus yang lainnya. Pada bagian cervical tidak begitu jelas, pada bagian thoraks berbentuk bundar dan tebal sementara pada bagian lumbal lebih tipis. Ligamen ini secara eratberhubungan dengan otot-otot punggung bagian dalam. 

- Ligamentum Iliolumbar

yang melekat pada processus transversus,menghubungkan dua vertebrae lumbal bawah dengan krista iliaca, sehingga akanmembatasi pergerakan sendi sakroiliaca. Selama fleksi lateral, ligamen iliolumbalkontralateral akan menjadi tegang sehingga hanya akan memberikan pergerakan L4rata-rata sebesar 80

terhadap sacrum. Fleksi dan ekstensi vertebrae lumbal juga dibatasi tetapi dalam derajat yang lebih kecil daripada fleksi lateral. Ligamen inimerupakan

stabilizer utama L5 pada sacrum.
 

- Ligamentum Sacroiliaca

Ligamentum sacroiliaca terdiri dari ligamen sacroiliaca posterior yang panjang dan pendek serta ligamentum sacroiliaca anterior. Ligamen sacroiliaca yang pendek (ligamen interosseous) merupakan stabilizer sendi yang utama. Ligamen ini tebal dan berbentuk padat mengisi rongga dibelakang dan diatas sendi. Terdiri dari lapisan dalam dan superfisial, yang kemudian akan bersatu dan membentuk lapisan fibrosa yang melingkupi seluruh bagian posterior sendi. Dilapisi oleh ligamentumsacroiliaca dorsal atau panjang, yang terdiri dari sejumlah fasikel serabut yangberjalan dengan arah vertikal dan oblique dari crita sacralis intermediate dan lateral kespina iliaca posterior dan ilium yang berdekatan. Kekuatan ligamen ini berbeda untuk jenis kelamin. Pada wanita setelah pubertas, berlawanan dengan meningkatnyakekuatan ligamen-ligamen lain, kekuatan ligamen ini akan mengalami penurunanuntuk meningkatkan mobilitas, terutama selama kehamilan dan persalinan

- Ligamentum Vertebropelvic

Ligamentum ini menstabilisasi sacrum pada pelvis. Ligamentum sacrotuberous berjalan dari tuberkel transversal ke empat dan ke lima dan tepi lateralsacrum yang berdekatan dengan arah ke bawah dan lateral tepi dalam tuberositasischial. Ligamentum sacrospinous berjalan dari batas lateral sacrum dan coccygeus kespina ischiadica. Ligamen-ligamen ini dalam perjalanannya akan membatasi foramensciatica major pada bagian atas dan foramen sciatica minor dibawahnya.

   

    Struktur sendi

daerah lumbal

· sendi facet ( sendi apophyseal Zygapophyseal )

· sendi intervertebralis: sendi fibrocartilage 

daerah dada

· sendi facet (sendi apophyseal Zygapophyseal)

· sendi intervertebralis: sendi fibrocartilage 

daerah serviks

· sendi facet (sendi apophyseal Zygapophyseal)

· sendi intervertebralis : sendi fibrocartilage

· sendi uncovertebral (joint von Luschka): sendi fibrocartilage

· sendi atlanto-oksipital (AO)

· sendi atlantoaxial (AA)

· sendi anterior atlantoaxial 

D. Curva Spinal

Saat lahir, kolom tulang belakang cembung ke belakang (kyphosis)

pembangunan 3 kurva tulang belakang fisiologis

      a. lordosis serviks : mengangkat kepala lebih tinggi

      b. kyphosis dada : saat lahir

      c.  lordosis lumbar : menopang saat berdiri

Fungsi

- untuk menyangga beban dari bagian atas tubuh sampai bagian bawah kaki

E. Motion Segmen: fungsi unit tulang belakang

· terdiri dari 2 vertebra dan intervensi jaringan lunak · membagi menjadi 2 kolom (anterior dan posterior) atau 3 kolom (anterior, tengah, dan posterior)

· anterior kolom · tubuh vertebra · intervertebral disc (IVD) · proses uncinate · intervertebral joint · uncovertebral joint · anterior atlantoaxial joint · kolom posterior · kolom tengah - intervertebral foramen - pars interarticularis - artikular superior facet - inferior artikular facet - prosessus tranverse - sendi facet - atlanto-oksipital joint - atlanto-axial joint · kolom posterior · lamima · proses spinosus

F. Osteokinematika dan Arthrokinematika

Facet Joint (Apophyseal Joint, Zygapophyseal Joint)

· synovial joint · components · plane inferior articular process of the upper vertebra · plane superior articular process of the lower vertebra · joint type： plane · 6-direction motions when moving together · flexion/ extension · sidebending to the left / right · rotation to the left/ right · arthrokinematic movements · anterior glide with flexion · posterior glide with extension · closed-packed position： maximum extension · special form · atlanto-occipital joint · atlanto-axial joint

Orientation of Facet Joints

· AO joint： anterior, inferior, and medial

· AA Joint： nearly horizontal

· C2-C7： 20-45º from transverse plane and nearly in frontal plane

· thoracic: 45-60º from transverse plane and 20º posterior to frontal plane

· lumbar: 90º from transverse plane and 45º posterior to frontal plane

　

Intervertebral Joint

· fibrocartilage · structure · annulus fibrosus · nucleus pulposus · end plate · functions · to bear and distribute loads · to restrain excessive motions · to allow slight motions · motions · flexion · nucleus pulposus moving posterior · anterior fibers compressed · posterior fibers stretched · extension · nucleus pulposus moving anterior · anterior fibers stretched · posterior fibers compressed · rotation · nucleus pulposus to opposite · annular fibers under shear stress

　

Occipito-Atlantal Joint (OA Joint) or Atlanto-Occipital Joint (AO joint)

· proximal component： concave superior facet of atlas · distal component： convex occipital condyle · axis： through the centers of both condyles · osteokinematic motions · head flexion (nodding) · head extension · slight sidebending with rotation to the opposite side · accessory movements · anterior glide with head extension · posterior glide with head flexion

Atlanto-Axial Joint (AA Joint)

· proximal component： convex superior facet of axis

· distal component： convex inferior facet of atlas

· osteokinematic motions： head rotation

　

Anterior Atlanto-Axial Joint

· synovial joint · anterior transverse ligament · motion： slight flexion/ extension/ rotation

Uncovertebral Joint (Joint of von Luschka)

· fibrocartilage · structure · unciform process, uncinate process, semilunate process, neurocentral lip · posterolateral edge of the superior rim projects upwards to articulate with the body above · antero-inferior margin of the body projects downwards

G. 
    Kinematics of the Spine

Ditambah Gerakan Antara Sidebending dan Rotasi

sidebending with ipsilateral Rot (Lysell, 1969)

· ipsilateral facets glide down and backward (extension)

· contralateral facets glide up and forward (flexion)

axis： close to ipsilateral facet

· kompensasi derotation pada sendi AA untuk horizontal plane motion

· kompensasi sidebending pada sendi AO untuk frontal plane motion

H. Otot – otot sekitar spine

Muscles for Trunk Flexion

· abdominal muscles · rectus abdominis · obliquus externus abdominis · obliquus internus abdominis · transverse abdominis

　 Muscles for Trunk Extension

· erector spinae · deep layer muscles · multifidus · rotator · interspinalis · intertransversarii

Muscles for Trunk Sidebending

· anterior and posterior muscles at the same side contract together

　

Muscles for Trunk Rotation

· ipsilateral obliquus internus abdominis · contralateral obliquus externus abdominis · multifidus

　

Muscles for Neck Flexion

· Sternocleidomatoid flexes lower cervical but need assistance of flattening cervical lordosis from · longus capitis · rectus capitis anterior · rectus capitus lateralis · supra- and infra-hyoid muscles

　

Muscles for Head Extension

· suboccipital muscles · rectus capitis posterior major · rectus capitis posterior minor · obliquus capitis superior · obliquus capitis inferior

I. Stabilitas Spine

Faktor yang Mempengaruhi Stabilitas Spine

· ligamen · anterior ligamentum longitudinal (ALL) · ligamentum longitudinal posterior (PLL) · ligamnetum dari flavum · intersoinous ligamen · otot: dinamis

J. Mekanisme Cedera di Spine

Berulang Stres

· herniasi cakram intetvertebral · nukleus pulposus bergeser ke belakang selama fleksi tulang belakang · posterior serat bawah ketegangan · ligamentum longitudinal posterior sempit di tulang pinggang
· osteoarthrosis · biasanya muncul di uncovertebral dan / atau facet sendi
· spondylolithesis · fraktur atau cacat tulang terjadi pada pars interarticularis akibat stres yang berkepanjangan pada kolom posterior tulang belakang lumbar · meningkatkan lordosis lumbal dan kemudian sudut sakral

Malalignment

· depan kepala (leher kura-kura) · hyperflexion dari tulang belakang leher rendah · hiperekstensi dari tulang belakang leher bagian atas

CATATAN TAMBAHAN :

Diskus intervertebralis berfungsi sebagai bantalan yang berfungsi sebagai bantalan terhadap hentakan yang mungkin terjadi, misalnya saat melompat dari ketinggian dan mendarat dengan kaki dan mencegah vertebra dari pergeseran.Setiap discus intervertebralis tersusun dari annulus fibrosus yang terletak di luarnya dan nucleus pulposus yang terletak di dalamnya.

Annulus Fibrosis merupakan suatu cincin yang tersusun oleh lamella fibrocartilaginea yang konsentris. Cincin tersebut diselipkan di cincin epiphysis pada facies articularis corpus vertebra. Serabut-serabut yang menyusun tiap lamella berjalan miring (oblique) dari satu vertebra ke vertebra lainnya. Pola yang seperti ini, walaupun memungkinkan terjadinya gerakan antar dua vertebra yang berdekatan juga berfungsi sebagai pengikat yang erat antar dua vertebra tersebut.

Nucleus Pulposus merupakan inti dari discus intervertebralis yang berupa suatu massa gelatinosa. Nucleus pulposus terletak agak ke belakang tidak dapat di tengah-tengah oleh karena lamellae annulus fibrosus di daerah posterior tipis dan jumlahnya sedikit. Nucleus pulposus mengandung air dalam jumlah yang banyak saat lahir tetapi akan terus berkurang seiring bertambahnya usia.

Daftar pustaka :

§ .

http://www.pt.ntu.edu.tw/hmchai/kinesiology/KINspine/Spine.htm#Function

http://www.scribd.com/doc/44765289/Aspek-Anatomi-Dan-Biomekanik-Tulang-Lumbosakral1

http://poenya-moe.blogspot.com/2011/04/kolumna-vertebra.html