Wirbelsäule
Die Wirbelsäule, anatomisch Columna vertebralis genannt, ist in ihrer Gesamtheit das zentrale tragende Konstruktionselement der Wirbeltiere. Sie bildet die knöcherne Mitte des Körpers und umhüllt das im Wirbelkanal liegende Rückenmark. Sie ist über das erste Kopfgelenk mit dem Schädel und über das Iliosakralgelenk mit dem Becken verbunden. ⓘ
Beim Menschen besteht die Wirbelsäule aus 24 freien Wirbeln, die über 23 Bandscheiben beweglich verbunden sind, sowie 8 bis 10 Wirbeln, die zu Kreuz- und Steißbein verwachsen sind. Da sie fast das gesamte Körpergewicht tragen und auf die Beine verteilen muss, ist die Wirbelsäule unten (kaudal) dicker als oben (kranial). Ihre mehrfache Biegung (Doppel-S-Form) dient der Dämpfung von Stößen. ⓘ
Als Rückgrat (altgriechisch ῥάχις rhachis) wird die Gesamtheit der mittig entlang des Rückens verlaufenden, tastbaren Spitzen der Dornfortsätze der Wirbelknochen bezeichnet; im weiteren Sinne wird das Wort allerdings auch als Synonym für Wirbelsäule gebraucht. Der Bezug zur Wirbelsäule wird mit den Adjektiven vertebral oder spinal bezeichnet. ⓘ
| Wirbelsäule ⓘ | |
|---|---|
 Die menschliche Wirbelsäule und ihre Regionen | |
 Wirbelsäule einer Ziege | |
| Einzelheiten | |
| Bezeichner | |
| Lateinisch | Columna vertebralis |
| Anatomische Terminologie (Bearbeiten auf Wikidata) | |
Die Wirbelsäule, auch Rückgrat oder Wirbelsäule genannt, ist ein Teil des Achsenskeletts. Die Wirbelsäule ist das definierende Merkmal eines Wirbeltiers, bei dem das Notochord (ein flexibles Stäbchen mit einheitlicher Zusammensetzung), das bei allen Chordaten zu finden ist, durch eine segmentierte Reihe von Knochen ersetzt wurde: Wirbel, die durch Zwischenwirbelscheiben getrennt sind. Die einzelnen Wirbel werden nach ihrer Region und Position benannt und können als anatomische Orientierungspunkte bei Eingriffen wie Lumbalpunktionen verwendet werden. Die Wirbelsäule beherbergt den Spinalkanal, einen Hohlraum, der das Rückenmark umschließt und schützt. ⓘ
Es gibt etwa 50.000 Tierarten, die eine Wirbelsäule haben. Die menschliche Wirbelsäule ist eines der am besten untersuchten Beispiele. Die Wirbelsäule des Menschen kann von vielen verschiedenen Krankheiten betroffen sein, wobei Spina bifida und Skoliose bekannte Beispiele sind. ⓘ
Die allgemeine Struktur der menschlichen Wirbelsäule ist ziemlich typisch für die von Säugetieren, Reptilien und Vögeln. Die Form der Wirbelkörper variiert jedoch etwas zwischen den verschiedenen Gruppen. ⓘ
Aufbau
Betrachtet man die Wirbelsäule eines Menschen von der Seite, fällt es auf, dass sie in der Sagittalebene geschwungen ist. Die Halswirbelsäule weist eine Biegung nach vorne (ventral) auf, die Brustwirbelsäule wölbt sich nach hinten (dorsal), die Lendenwirbelsäule wieder nach vorne und Kreuz- und Steißbein als Einheit wiederum nach hinten. Die Kyphose im Brustbereich ermöglicht eine gute Entfaltung der Lungen, die Lordosen in der Hals- und der Lendenwirbelsäule gleichen die Kyphose aus und wirken axialen Kräften und einer ungünstigen Schwerpunktverschiebung entgegen. Insgesamt ergibt sich damit eine doppelt S-förmige Krümmung. Diese Form der menschlichen Wirbelsäule dämpft beim aufrechten Gang Stöße, ähnlich einem Federstab. So werden die beim Gehen entstehenden Erschütterungen verringert und sind im Kopfbereich, mit dem Gehirn, am geringsten. ⓘ
Von hinten oder vorn betrachtet bildet die Wirbelsäule eine annähernd gerade Linie. Bei einer seitlichen Verkrümmung liegt eine Skoliose vor. ⓘ
Die Anzahl der Wirbel in einer Region kann variieren, insgesamt bleibt sie jedoch gleich. Die menschliche Wirbelsäule besteht normalerweise aus 33 Wirbeln. Die oberen 24 präsakralen Wirbel sind gelenkig und durch Bandscheiben voneinander getrennt, die unteren neun sind bei Erwachsenen verschmolzen, fünf im Kreuzbein und vier im Steißbein. Die gelenkigen Wirbel werden nach ihrer Region in der Wirbelsäule benannt. Es gibt sieben Halswirbel, zwölf Brustwirbel und fünf Lendenwirbel. Die Zahl der Halswirbel ändert sich jedoch nur selten, während die Zahl der Steißbeinwirbel am stärksten variiert. In einer Studie an 908 erwachsenen Menschen wurden 43 Personen mit 23 präsakralen Wirbeln (4,7 %), 826 Personen mit 24 präsakralen Wirbeln (91 %) und 39 mit 25 präsakralen Wirbeln (4,3 %) gefunden. ⓘ
Es gibt Bänder, die sich über die gesamte Länge der Wirbelsäule erstrecken und die Dornfortsätze, die Querfortsätze und die Wirbellamellen miteinander verbinden. ⓘ
Wirbel
Die Wirbel der menschlichen Wirbelsäule sind in verschiedene Regionen unterteilt, die den Krümmungen der Wirbelsäule entsprechen. Die gelenkigen Wirbel werden nach ihrer Region in der Wirbelsäule benannt. Die Wirbel in diesen Regionen sind im Wesentlichen gleich, mit geringen Abweichungen. Diese Regionen werden als Halswirbelsäule, Brustwirbelsäule, Lendenwirbelsäule, Kreuzbein und Steißbein bezeichnet. Es gibt sieben Halswirbel, zwölf Brustwirbel und fünf Lendenwirbel. ⓘ
Die Anzahl der Wirbel in einer Region kann variieren, insgesamt bleibt die Anzahl jedoch gleich. Die Anzahl der Wirbel in der Halswirbelregion wird jedoch nur selten geändert. Die Wirbel der Halswirbelsäule, der Brustwirbelsäule und der Lendenwirbelsäule sind eigenständige Knochen und im Allgemeinen recht ähnlich. Die Wirbel des Kreuzbeins und des Steißbeins sind in der Regel verschmolzen und können sich nicht unabhängig voneinander bewegen. Zwei besondere Wirbel sind der Atlas und der Axis, auf denen der Kopf ruht. ⓘ
Ein typischer Wirbel besteht aus zwei Teilen: dem Wirbelkörper und dem Wirbelbogen. Der Wirbelbogen ist posterior, das heißt, er ist dem Rücken des Menschen zugewandt. Zusammen umschließen sie das Foramen vertebrale, das das Rückenmark enthält. Da das Rückenmark in der Lendenwirbelsäule endet und Kreuzbein und Steißbein miteinander verschmolzen sind, enthalten sie kein zentrales Foramen. Der Wirbelbogen wird von einem Paar Pedikel und einem Paar Laminae gebildet und trägt sieben Fortsätze, vier Gelenkfortsätze, zwei Querfortsätze und einen Dornfortsatz, wobei letzterer auch als Nervenfortsatz bezeichnet wird. Zwei Querfortsätze und ein Dornfortsatz befinden sich posterior (hinter) dem Wirbelkörper. Der Dornfortsatz tritt nach hinten aus, ein Querfortsatz tritt nach links und einer nach rechts aus. Die Dornfortsätze der Hals- und Lendenwirbelsäule können durch die Haut ertastet werden. ⓘ
Über und unter jedem Wirbel befinden sich Gelenke, die sogenannten Facettengelenke. Diese schränken den Bewegungsspielraum ein und sind durch einen dünnen Teil des Nervenbogens, die Pars interarticularis, verbunden. Zwischen jedem Wirbelpaar befinden sich zwei kleine Öffnungen, die sogenannten Foramina intervertebrales. Durch diese Löcher verlassen die Spinalnerven das Rückenmark. ⓘ
Die einzelnen Wirbel werden nach ihrer Region und Position benannt. Von oben nach unten sind die Wirbel wie folgt:
- Halswirbelsäule: 7 Wirbel (C1-C7)
- Brustwirbelsäule: 12 Wirbel (T1-T12)
- Lendenwirbelsäule: 5 Wirbel (L1-L5)
- Kreuzbein: 5 (verschmolzene) Wirbel (S1-S5)
- Steißbein: 4 (3-5) (verschmolzene) Wirbel (Steißbein) ⓘ
Die kombinierte Region der Brust- und Lendenwirbel wird als thorakolumbale Abteilung oder Region bezeichnet. ⓘ
Form
Die Wirbelsäule ist an mehreren Stellen gekrümmt, was auf die zweibeinige Entwicklung des Menschen zurückzuführen ist. Diese Krümmungen ermöglichen es der menschlichen Wirbelsäule, den Körper in aufrechter Haltung besser zu stabilisieren. ⓘ
Die obere Halswirbelsäule weist eine nach vorne konvexe Krümmung auf, die an der Achse (zweiter Halswirbel) am Scheitelpunkt des Warzenfortsatzes oder Dens beginnt und in der Mitte des zweiten Brustwirbels endet; sie ist die am wenigsten ausgeprägte aller Krümmungen. Diese nach innen gerichtete Krümmung wird als lordotische Krümmung bezeichnet. ⓘ
Die nach vorne konkave Krümmung der Brustwirbelsäule beginnt in der Mitte des zweiten und endet in der Mitte des zwölften Brustwirbelkörpers. Ihr hinterster Punkt entspricht dem Dornfortsatz des siebten Brustwirbels. Diese Krümmung wird als kyphotische Krümmung bezeichnet. ⓘ
Die Lumbalkrümmung ist bei der Frau stärker ausgeprägt als beim Mann; sie beginnt in der Mitte des letzten Brustwirbels und endet am Kreuzbeinwinkel. Sie ist nach vorne hin konvex, wobei die Konvexität der unteren drei Wirbel viel größer ist als die der oberen beiden Wirbel. Diese Krümmung wird als lordotische Krümmung bezeichnet. ⓘ
Die Sakralkrümmung beginnt am Kreuzbeingelenk und endet an der Steißbeinspitze; ihre Konkavität ist als kyphotische Krümmung nach unten und vorne gerichtet. ⓘ
Die thorakalen und sakralen kyphotischen Krümmungen werden als primäre Krümmungen bezeichnet, da sie bereits beim Fötus vorhanden sind. Die zervikalen und lumbalen Krümmungen sind kompensatorisch oder sekundär und entwickeln sich nach der Geburt. Die zervikale Krümmung bildet sich, wenn das Kind in der Lage ist, seinen Kopf zu halten (mit drei oder vier Monaten) und aufrecht zu sitzen (mit neun Monaten). Die lumbale Krümmung bildet sich später, zwischen zwölf und achtzehn Monaten, wenn das Kind zu laufen beginnt. ⓘ
Oberflächen
- Vordere Oberfläche ⓘ
Von vorne betrachtet, nimmt die Breite der Wirbelkörper vom zweiten Halswirbel bis zum ersten Brustwirbel zu; bei den nächsten drei Wirbeln nimmt sie leicht ab. Darunter ist wiederum eine allmähliche und progressive Zunahme der Breite bis zum Kreuzbeinwinkel zu beobachten. Von diesem Punkt aus erfolgt eine rasche Abnahme bis zum Scheitelpunkt des Steißbeins. ⓘ
- Hintere Oberfläche
Von hinten zeigt die Wirbelsäule in der Mittellinie die Dornfortsätze. Im Bereich der Halswirbelsäule (mit Ausnahme des zweiten und siebten Wirbels) sind diese kurz, horizontal und gegabelt. Im oberen Teil der Brustwirbelsäule sind sie schräg nach unten gerichtet, in der Mitte sind sie fast senkrecht und im unteren Teil fast waagerecht. In der Lendengegend sind sie fast horizontal. Die Dornfortsätze sind im Bereich der Lendenwirbelsäule durch große Abstände voneinander getrennt, im Bereich des Halses durch engere Abstände, und in der Mitte der Brustwirbelsäule sind sie eng beieinander. Gelegentlich weicht einer der Dornfortsätze ein wenig von der Mittellinie ab, was manchmal auf einen Bruch oder eine Verschiebung der Wirbelsäule hinweisen kann. Zu beiden Seiten der Dornfortsätze befindet sich die Wirbelrinne, die im Hals- und Lendenbereich von den Lamellen gebildet wird, wo sie flach ist, und im Brustbereich von den Lamellen und Querfortsätzen, wo sie tief und breit ist; diese Rillen beherbergen die tiefen Rückenmuskeln. Seitlich der Dornfortsätze befinden sich die Gelenkfortsätze und noch weiter seitlich die Querfortsätze. Im Bereich der Brustwirbelsäule liegen die Querfortsätze in einer Ebene, die deutlich hinter der der gleichen Fortsätze im Bereich der Hals- und Lendenwirbelsäule liegt. Im Bereich der Halswirbelsäule liegen die Querfortsätze vor den Gelenkfortsätzen, seitlich der Pedikel und zwischen den Foramina intervertebrales. In der Brustwirbelsäule liegen sie hinter den Pedikeln, den Foramina intervertebrales und den Gelenkfortsätzen. In der Lendenwirbelsäule befinden sie sich vor den Gelenkfortsätzen, aber hinter den Foramina intervertebrales. ⓘ
- Seitliche Flächen
Die Seitenflächen der Wirbelsäule sind im Hals- und Brustwirbelbereich durch die Gelenkfortsätze und im Lendenwirbelbereich durch die Querfortsätze von der Rückfläche getrennt. Im Brustbereich sind die Seiten der Wirbelkörper im hinteren Bereich durch die Facetten für die Verbindung mit den Rippenköpfen gekennzeichnet. Weiter hinten befinden sich die Foramina intervertebrales, die durch die Aneinanderreihung der Wirbelkerben gebildet werden. Sie haben eine ovale Form, sind im Bereich der Halswirbelsäule und im oberen Teil der Brustwirbelsäule am kleinsten und nehmen bis zur letzten Lendenwirbelsäule allmählich an Größe zu. Sie leiten die speziellen Spinalnerven und befinden sich zwischen den Querfortsätzen in der Halsregion und vor ihnen in der Brust- und Lendenregion. ⓘ
Bänder
Bänder erstrecken sich über die gesamte Länge der Wirbelsäule und stabilisieren sie:
- Das vordere Längsband (Ligamentum longitudinale anterius) zieht über die Vorderseiten der Wirbelkörper. Es stellt eine stabilisierende Grenze der Wirbelsäule in Richtung Hals, Brust-, Bauch- und Beckenraum dar.
- Das hintere Längsband (Ligamentum longitudinale posterius) verläuft über alle hinteren Flächen der Wirbelkörper. Es kleidet den Wirbelkanal in seinem vorderen Bereich aus.
- Den Raum zwischen den einzelnen Wirbelbögen nehmen die gelben Bänder (Ligamenta flava) ein.
- Die Zwischenquerfortsatzbänder (Ligamenta intertransversaria) bilden ein System von kräftigen Bändern, das die Querfortsätze der einzelnen Wirbel miteinander verbindet.
- Die Zwischendornfortsatzbänder (Ligamenta interspinalia) bilden ein weiteres Bandsystem. Sie ziehen von Dornfortsatz zu Dornfortsatz und verbinden die Rückseiten der einzelnen Wirbel miteinander.
- Ein über alle Dornfortsätze ziehendes Band, das Überdornfortsatzband (Ligamentum supraspinale), stellt das am weitesten hinten gelegene stabilisierende Band der Wirbelsäule dar. ⓘ
Diese sechs Bänder bzw. Bandsysteme sind für die Stabilität der Wirbelsäule von großer Bedeutung. Unterstützt werden sie von den zahlreichen Rückenmuskeln. Bänder geben der Wirbelsäule Halt und Beweglichkeit. Die stabilisierenden und elastischen Strukturen der Wirbelsäule ermöglichen zahlreiche Bewegungen. ⓘ
Auf jeder Seite des Wirbelbogens entspringt ein Querfortsatz, der im Brustbereich eine Gelenkfläche besitzt, an die die Rippen ansetzen. Auf der Rückseite befindet sich der Dornfortsatz. Diese knöchernen Vorsprünge dienen Bändern und Muskeln als Ansatzstellen. Um einen stabilen Kontakt jedes einzelnen Wirbels zu seinen Nachbarwirbeln herzustellen, sind sie miteinander über die kleinen Wirbelgelenke verbunden. Auch diese Wirbelgelenke haben ihren Ursprung an den Wirbelbögen. ⓘ
Die Wirbelkörper nehmen über die rein stabilisierende Wirkung hinaus noch eine weitere wichtige Aufgabe wahr. Wie viele andere größere Knochen bilden sie in dem in ihrem Inneren gelegenen Knochenmark die Zellen des Blutes. ⓘ
Entwicklung
Die auffällige Segmentierung der Wirbelsäule entsteht während der Embryogenese durch die rhythmische Bildung von Somiten im hinteren Teil des Embryos. Die Somitenbildung beginnt etwa in der dritten Woche, wenn der Embryo mit der Gastrulation beginnt, und setzt sich fort, bis alle Somiten gebildet sind. Die Anzahl der Somiten variiert je nach Tierart: beim menschlichen Embryo sind es 42 bis 44 Somiten, beim Kükenembryo etwa 52. Die Somiten sind Kugeln, die aus dem paraxialen Mesoderm gebildet werden, das an den Seiten des Neuralrohrs liegt, und sie enthalten die Vorläufer der Wirbelsäule, der Wirbel, der Rippen und eines Teils des Schädels sowie Muskeln, Bänder und Haut. Die Somitogenese und die anschließende Verteilung der Somiten wird durch ein Uhr- und Wellenfrontmodell gesteuert, das in Zellen des paraxialen Mesoderms wirkt. Bald nach ihrer Bildung wandern die Sklerotome, aus denen ein Teil des Schädelknochens, der Wirbel und der Rippen hervorgeht, und lassen den Rest des Somiten zurück, der nun als Dermamyotom bezeichnet wird. Dieser spaltet sich dann in die Myotome, die die Muskeln bilden, und die Dermatome, die die Haut des Rückens bilden. Die Sklerotome werden in ein vorderes und ein hinteres Kompartiment unterteilt. Diese Unterteilung spielt eine Schlüsselrolle bei der endgültigen Strukturierung der Wirbel, die sich bilden, wenn der hintere Teil eines Somits mit dem vorderen Teil des nachfolgenden Somits während eines Prozesses verschmilzt, der als Resegmentation bezeichnet wird. Eine Störung der Sogenogenese beim Menschen führt zu Krankheiten wie der kongenitalen Skoliose. Bisher wurde gezeigt, dass die menschlichen Homologe von drei Genen, die mit der Segmentierungsuhr der Maus assoziiert sind (MESP2, DLL3 und LFNG), in Fällen von kongenitaler Skoliose mutiert sind, was darauf hindeutet, dass die Mechanismen, die an der Segmentierung der Wirbelsäule beteiligt sind, in allen Wirbeltieren konserviert sind. Beim Menschen werden die ersten vier Somiten in die Basis des Hinterhauptbeins des Schädels eingebaut, und die nächsten 33 Somiten bilden die Wirbel, Rippen, Muskeln, Bänder und die Haut. Die restlichen hinteren Somiten degenerieren. In der vierten Woche der Embryogenese verlagern die Sklerotome ihre Position und umgeben das Rückenmark und das Notochord. Diese Gewebesäule hat ein segmentiertes Aussehen, wobei sich dichte und weniger dichte Bereiche abwechseln. ⓘ
Während sich das Sklerotom entwickelt, verdichtet es sich weiter und entwickelt sich schließlich zum Wirbelkörper. Die Entwicklung der entsprechenden Formen der Wirbelkörper wird durch HOX-Gene gesteuert. ⓘ
Das weniger dichte Gewebe, das die Sklerotomsegmente trennt, entwickelt sich zu den Bandscheiben. ⓘ
Das Notochord verschwindet in den Sklerotomsegmenten (Wirbelkörper), bleibt aber im Bereich der Bandscheiben als Nucleus pulposus erhalten. Der Nucleus pulposus und die Fasern des Anulus fibrosus bilden die Zwischenwirbelscheibe. ⓘ
Die primären Krümmungen (thorakale und sakrale Krümmungen) bilden sich während der fötalen Entwicklung. Die sekundären Krümmungen entwickeln sich nach der Geburt. Die zervikale Krümmung entsteht durch das Heben des Kopfes, die lumbale Krümmung durch das Gehen. ⓘ
Funktion
Rückenmark
Die Wirbelsäule umgibt das Rückenmark, das im Wirbelkanal verläuft, der durch ein zentrales Loch in jedem Wirbel gebildet wird. Das Rückenmark ist Teil des zentralen Nervensystems, das die Nerven versorgt und Informationen vom peripheren Nervensystem im Körper empfängt. Das Rückenmark besteht aus grauer und weißer Substanz und einem zentralen Hohlraum, dem Zentralkanal. Angrenzend an jeden Wirbel treten Spinalnerven aus. Die Spinalnerven versorgen den Körper mit sympathischen Nerven, wobei die austretenden Nerven den Truncus sympathicus und die splanchnischen Nerven bilden. ⓘ
Der Wirbelkanal folgt den verschiedenen Krümmungen der Wirbelsäule; er ist groß und dreieckig in den Teilen der Wirbelsäule, die die größte Bewegungsfreiheit haben, wie die Hals- und Lendenwirbelsäule, und klein und abgerundet in der Brustwirbelsäule, wo die Bewegung stärker eingeschränkt ist. Das Rückenmark endet im Conus medullaris und in der Cauda equina. ⓘ
Klinische Bedeutung
Krankheit
Die Spina bifida ist eine angeborene Störung, bei der der Verschluss des Wirbelbogens gestört ist. Manchmal können dadurch die Rückenmarkshäute und auch das Rückenmark hervortreten, was als Spina bifida cystica bezeichnet wird. Handelt es sich nicht um eine solche Vorwölbung, spricht man von einer Spina bifida occulta. Manchmal können alle Wirbelbögen unvollständig bleiben. ⓘ
Eine weitere, wenn auch seltene, angeborene Erkrankung ist das Klippel-Feil-Syndrom, bei dem zwei beliebige Halswirbel miteinander verschmelzen. ⓘ
Bei der Spondylolisthesis handelt es sich um die Vorwärtsverschiebung eines Wirbels und bei der Retrolisthesis um eine Rückwärtsverschiebung eines Wirbelkörpers gegenüber dem benachbarten Wirbel, die weniger ausgeprägt ist als eine Verrenkung. ⓘ
Die Spondylolyse, auch als Parsdefekt bezeichnet, ist ein Defekt oder Bruch an der Pars interarticularis des Wirbelbogens. ⓘ
Ein Bandscheibenvorfall, auch "Bandscheibenvorfall" genannt, ist das Ergebnis eines Risses im äußeren Ring (Anulus fibrosus) der Bandscheibe, wodurch sich ein Teil des weichen, gelartigen Materials, des Nucleus pulposus, in Form eines Bruchs vorwölbt. ⓘ
Bei der Spinalkanalstenose handelt es sich um eine Verengung des Wirbelkanals, die in jedem Bereich der Wirbelsäule auftreten kann, jedoch seltener im Brustbereich. Die Stenose kann den Wirbelkanal verengen und zu einem neurologischen Defizit führen. ⓘ
Schmerzen am Steißbein (Coccyx) werden als Coccydynie bezeichnet. ⓘ
Eine Rückenmarksverletzung ist eine Schädigung des Rückenmarks, die zu einer vorübergehenden oder dauerhaften Veränderung seiner Funktion führt. Rückenmarksverletzungen können in folgende Kategorien eingeteilt werden: vollständige Durchtrennung, Hemisektion, zentrale Rückenmarksläsionen, posteriore Rückenmarksläsionen und anteriore Rückenmarksläsionen. ⓘ
Scalloping vertebrae ist die Zunahme der Konkavität des hinteren Wirbelkörpers. Sie ist auf seitlichen Röntgenaufnahmen und sagittalen Ansichten von CT- und MRT-Scans zu sehen. Die Konkavität ist auf den erhöhten Druck zurückzuführen, der durch eine Masse auf die Wirbel ausgeübt wird. Innere Wirbelsäulenmassen wie Astrozytome, Ependymome, Schwannome, Neurofibrome und Achondroplasie verursachen Wirbelverkrümmungen. ⓘ
Krümmung
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Eine übermäßige oder abnorme Krümmung der Wirbelsäule wird als Wirbelsäulenerkrankung oder Dorsopathie bezeichnet und umfasst die folgenden abnormen Krümmungen:
- Kyphose ist eine übermäßige kyphotische (konvexe) Krümmung des Brustkorbs in der Sagittalebene, auch Hyperkyphose genannt. Dadurch entsteht der so genannte "Buckel" oder "Witwenbuckel", ein Zustand, der häufig eine Folge von Osteoporose ist.
- Bei der Lordose handelt es sich um eine übermäßige lordotische (konkave) Krümmung der Lendenwirbelsäule in der Sagittalebene, die als lumbale Hyperlordose und auch als "Schwankrücken" bezeichnet wird. Eine vorübergehende Lordose ist während der Schwangerschaft üblich.
- Die Skoliose, die seitliche Verkrümmung, ist die häufigste abnorme Verkrümmung und tritt bei 0,5 % der Bevölkerung auf. Sie tritt häufiger bei Frauen auf und kann die Folge eines ungleichen Wachstums der beiden Seiten eines oder mehrerer Wirbel sein, so dass diese nicht richtig zusammenwachsen. Sie kann auch durch eine pulmonale Atelektase (teilweise oder vollständige Entleerung eines oder mehrerer Lungenflügel) verursacht werden, wie sie bei Asthma oder Pneumothorax auftritt.
- Kyphoskoliose, eine Kombination aus Kyphose und Skoliose. ⓘ
Anatomische Orientierungspunkte
Einzelne Wirbel der menschlichen Wirbelsäule können ertastet und als Oberflächenanatomie verwendet werden, wobei die Referenzpunkte in der Mitte des Wirbelkörpers liegen. So erhält man anatomische Orientierungspunkte, die bei Eingriffen wie einer Lumbalpunktion und auch als vertikale Bezugspunkte zur Beschreibung der Lage anderer Teile der menschlichen Anatomie, z. B. der Position von Organen, verwendet werden können. ⓘ
Andere Tiere
Variationen der Wirbel
Der allgemeine Aufbau der Wirbel bei anderen Tieren ist weitgehend derselbe wie beim Menschen. Die einzelnen Wirbel bestehen aus einem Zentrum (Körper), Bögen, die von der Ober- und Unterseite des Zentrums abstehen, und verschiedenen Fortsätzen, die aus dem Zentrum und/oder den Bögen herausragen. Ein Bogen, der von der Oberseite des Zentrums ausgeht, wird als Neuralbogen bezeichnet, während der Hämalbogen oder Chevron unterhalb des Zentrums in den Schwanzwirbeln von Fischen, den meisten Reptilien, einigen Vögeln, einigen Dinosauriern und einigen Säugetieren mit langen Schwänzen zu finden ist. Die Wirbelfortsätze verleihen der Struktur entweder Steifigkeit, helfen bei der Gelenkverbindung mit den Rippen oder dienen als Muskelansatzpunkte. Übliche Arten sind Querfortsätze, Diapophysen, Parapophysen und Zygapophysen (sowohl die kranialen als auch die kaudalen Zygapophysen). Das Zentrum des Wirbels kann anhand der Verschmelzung seiner Elemente klassifiziert werden. Bei den Temnospondyli sind Knochen wie der Dornfortsatz, das Pleurocentrum und das Intercentrum separate Verknöcherungen. Bei verschmolzenen Elementen hingegen wird ein Wirbel als holospondylär eingestuft. ⓘ
Ein Wirbel kann auch anhand der Form der Enden des Zentrums beschrieben werden. Zentren mit flachen Enden sind wie bei den Säugetieren acoelös. Diese flachen Enden der Zentren sind besonders gut geeignet, um Druckkräfte abzufangen und zu verteilen. Amphicoelous vertebra haben Zentren mit konkaven Enden. Diese Form ist bei Fischen üblich, wo die meisten Bewegungen eingeschränkt sind. Amphicoelous Zentren sind oft mit einem vollständigen Notochord integriert. Procoelöse Wirbel sind anterior konkav und posterior konvex. Man findet sie bei Fröschen und modernen Reptilien. Opisthocoelous vertebrae sind das Gegenteil, sie sind vorne konvex und hinten konkav. Man findet sie bei Salamandern und bei einigen nichtavischen Dinosauriern. Heterocoelous vertebrae haben sattelförmige Gelenkflächen. Diese Art von Konfiguration findet man bei Schildkröten, die ihren Hals einziehen, und bei Vögeln, da sie umfangreiche seitliche und vertikale Beugebewegungen ermöglicht, ohne den Nervenstrang zu stark zu dehnen oder ihn um seine Längsachse zu verdrehen. ⓘ
Bei Pferden kann der Araber (Rasse) einen Wirbel und ein Rippenpaar weniger haben. Diese Anomalie verschwindet bei Fohlen, die aus einem Araber und einer anderen Pferderasse hervorgegangen sind. ⓘ
Regionale Wirbel
Wirbel werden nach den Regionen der Wirbelsäule definiert, in denen sie vorkommen, wie beim Menschen. Halswirbel sind die Wirbel im Nackenbereich. Mit Ausnahme der beiden Faultiergattungen (Choloepus und Bradypus) und der Gattung der Seekühe (Trichechus) haben alle Säugetiere sieben Halswirbel. Bei anderen Wirbeltieren kann die Anzahl der Halswirbel von einem einzigen Wirbel bei Amphibien bis zu 25 bei Schwänen oder 76 bei dem ausgestorbenen Plesiosaurier Elasmosaurus reichen. Die Rückenwirbel reichen vom unteren Ende des Halses bis zum oberen Ende des Beckens. Die Rückenwirbel, die an den Rippen befestigt sind, werden Brustwirbel genannt, während die Wirbel ohne Rippen als Lendenwirbel bezeichnet werden. Die Kreuzbeinwirbel befinden sich in der Beckenregion und reichen von einem Wirbel bei Amphibien über zwei Wirbel bei den meisten Vögeln und modernen Reptilien bis hin zu drei bis fünf Wirbeln bei Säugetieren. Wenn mehrere Kreuzbeinwirbel zu einer einzigen Struktur verschmolzen sind, wird diese als Kreuzbein bezeichnet. Das Synsakrum ist eine ähnliche verschmolzene Struktur bei Vögeln, die aus Kreuzbein-, Lenden- und einigen Brust- und Schwanzwirbeln sowie dem Beckengürtel besteht. Die Schwanzwirbel bilden den Schwanz, und die letzten Wirbel können bei Vögeln mit dem Pygostylus oder bei Schimpansen (und Menschen) mit dem Steißbein verschmolzen sein. ⓘ
Fische und Amphibien
Die Wirbel von Fischen mit Lappenflossen bestehen aus drei einzelnen Knochenelementen. Der Wirbelbogen, der das Rückenmark umgibt, hat eine ähnliche Form wie bei den meisten anderen Wirbeltieren. Direkt unter dem Bogen liegt ein kleines plattenförmiges Pleurocentrum, das die Oberseite des Notochords schützt, und darunter ein größeres bogenförmiges Intercentrum zum Schutz des unteren Randes. Diese beiden Strukturen sind in eine einzige zylindrische Knorpelmasse eingebettet. Eine ähnliche Anordnung fand sich bei den primitiven Labyrinthodonten, aber in der evolutionären Linie, die zu den Reptilien (und damit auch zu den Säugetieren und Vögeln) führte, wurde das Intercentrum teilweise oder ganz durch ein vergrößertes Pleurocentrum ersetzt, das wiederum zum knöchernen Wirbelkörper wurde. Bei den meisten Fischen mit Strahlenflossen, einschließlich aller Teleosteer, sind diese beiden Strukturen mit einem massiven Knochenstück verschmolzen und in dieses eingebettet, das oberflächlich betrachtet dem Wirbelkörper der Säugetiere ähnelt. Bei den lebenden Amphibien befindet sich unter dem Wirbelbogen lediglich ein zylindrisches Knochenstück, das keine Spur von den separaten Elementen der frühen Tetrapoden aufweist. ⓘ
Bei Knorpelfischen, wie z. B. Haien, bestehen die Wirbel aus zwei knorpeligen Röhren. Die obere Röhre wird von den Wirbelbögen gebildet, enthält aber auch zusätzliche knorpelige Strukturen, die die Lücken zwischen den Wirbeln ausfüllen und so das Rückenmark in einer im Wesentlichen durchgehenden Hülle umschließen. Die untere Röhre umgibt das Notochord und hat eine komplexe Struktur, die oft mehrere Schichten von Kalkablagerungen enthält. ⓘ
Neunaugen haben Wirbelbögen, aber nichts, was den Wirbelkörpern ähnelt, die man bei allen höheren Wirbeltieren findet. Selbst die Wirbelbögen sind diskontinuierlich und bestehen in den meisten Teilen des Körpers aus separaten Stücken bogenförmiger Knorpel um das Rückenmark herum, die in der Schwanzregion in lange Knorpelstreifen oben und unten übergehen. Schleimaale haben keine echte Wirbelsäule und gelten daher nicht als Wirbeltiere, aber im Schwanzbereich sind einige winzige Neuralbögen vorhanden. ⓘ
Andere Wirbeltiere
Die allgemeine Struktur der menschlichen Wirbelsäule ist ziemlich typisch für die von Säugetieren, Reptilien und Vögeln. Die Form der Wirbelkörper variiert jedoch etwas zwischen den verschiedenen Gruppen. Bei Säugetieren, wie z. B. dem Menschen, hat er in der Regel eine flache Ober- und Unterseite, während bei Reptilien die vordere Fläche in der Regel eine konkave Gelenkpfanne aufweist, in die die erweiterte konvexe Fläche des nächsten Wirbelkörpers passt. Selbst diese Muster sind jedoch nur Verallgemeinerungen, und die Form der Wirbel entlang der Wirbelsäule kann selbst innerhalb einer einzigen Art variieren. Zu den ungewöhnlichen Variationen gehören die sattelförmigen Sockel zwischen den Halswirbeln von Vögeln und das Vorhandensein eines schmalen hohlen Kanals, der in der Mitte der Wirbelkörper von Geckos und Tuataren verläuft und einen Rest des Notochords enthält. ⓘ
Bei Reptilien sind häufig die primitiven Interzentra erhalten, die als kleine, sichelförmige Knochenelemente zwischen den Körpern benachbarter Wirbel liegen; ähnliche Strukturen finden sich häufig in den Schwanzwirbeln von Säugetieren. Im Schwanz sind diese an sichelförmigen Knochen, den so genannten Hämalbögen, befestigt, die unterhalb der Basis der Wirbelsäule ansetzen und die Muskulatur stützen. Die letztgenannten Knochen sind wahrscheinlich mit den Bauchrippen der Fische verwandt. Die Anzahl der Wirbel in der Wirbelsäule der Reptilien ist sehr unterschiedlich und kann bei einigen Schlangenarten mehrere hundert betragen. ⓘ
Bei den Vögeln gibt es eine unterschiedliche Anzahl von Halswirbeln, die oft den einzigen wirklich beweglichen Teil der Wirbelsäule bilden. Die Brustwirbel sind teilweise verschmolzen und bilden eine solide Stütze für die Flügel während des Fluges. Die Kreuzbeinwirbel sind mit den Lendenwirbeln und einigen Brust- und Schwanzwirbeln zu einer einzigen Struktur, dem Synsacrum, verschmolzen, das somit eine größere relative Länge als das Kreuzbein der Säugetiere aufweist. Bei lebenden Vögeln sind die verbleibenden Schwanzwirbel zu einem weiteren Knochen, dem Pygostil, verschmolzen, an dem die Schwanzfedern befestigt sind. ⓘ
Abgesehen vom Schwanz ist die Anzahl der Wirbel bei Säugetieren im Allgemeinen ziemlich konstant. Fast immer gibt es sieben Halswirbel (Faultiere und Seekühe gehören zu den wenigen Ausnahmen), gefolgt von etwa zwanzig weiteren Wirbeln, die sich je nach Anzahl der Rippen auf die Brust- und Lendenwirbel aufteilen. Das Kreuzbein besteht in der Regel aus drei bis fünf Wirbeln und die Schwanzwirbel aus bis zu fünfzig Wirbeln. ⓘ
Dinosaurier
Die Wirbelsäule der Dinosaurier besteht aus den Hals-, Rücken-, Kreuzbein- und Schwanzwirbeln. Die Wirbel der Saurier weisen manchmal Merkmale auf, die als Pleurocole bekannt sind. Dabei handelt es sich um hohle Vertiefungen an den seitlichen Teilen der Wirbel, die durchlöchert sind, um einen Zugang zu den Luftkammern im Inneren der Wirbel zu schaffen, die dazu dienten, das Gewicht dieser Knochen zu verringern, ohne dass sie an Festigkeit verloren. Diese Pleurozelen waren mit Luftsäcken gefüllt, was das Gewicht weiter verringert hätte. Bei den Sauropoden, den größten bekannten Landwirbeltieren, haben Pleurocole und Luftsäcke das Gewicht der Tiere in manchen Fällen um mehr als eine Tonne reduziert - eine praktische evolutionäre Anpassung bei Tieren, die über 30 Meter lang wurden. Bei vielen Hadrosauriern und Theropoden waren die Schwanzwirbel durch verknöcherte Sehnen verstärkt. Das Vorhandensein von drei oder mehr Kreuzbeinwirbeln in Verbindung mit den Hüftknochen ist eines der charakteristischen Merkmale der Dinosaurier. Der Hinterhauptkondylus ist eine Struktur am hinteren Teil des Schädels eines Dinosauriers, die mit dem ersten Halswirbel verbunden ist. ⓘ
Wirbelgelenke
Mit Ausnahme des ersten und zweiten Halswirbels und der miteinander verschmolzenen Kreuz- und Steißbeinwirbel liegt zwischen zwei benachbarten Wirbelkörpern bei Säugetieren eine verbindende Bandscheibe (Discus intervertebralis). Diese besteht aus Faserknorpel mit einem relativ festen äußeren Ring aus Bindegewebe und einem weichen inneren Kern. Aufgaben der Bandscheiben sind das Abdämpfen von Stößen und Erschütterungen und die bewegliche Verbindung der einzelnen Wirbel miteinander. Die Bandscheiben bilden unechte Gelenke in Form von Symphysen. ⓘ
Außer den Bandscheiben gibt es noch echte Gelenke zwischen den einzelnen Wirbeln, die Wirbelbogengelenke. Es handelt sich um ebene Gelenke oder Facettengelenke, die auf den beiden unteren (bei Tieren hinteren) und den beiden oberen (vorderen) Gelenkfortsätzen aufeinanderfolgender Wirbel liegen. Die Wirbelbogengelenke bestimmen die Bewegungsrichtung, während Bandscheiben und Wirbelsäulenbänder den Bewegungsumfang begrenzen. ⓘ
Die Beweglichkeit der Wirbelsäule in den 3 beweglichen Abschnitten ist sehr unterschiedlich ausgeprägt. Generell ist die Beweglichkeit in der Halswirbelsäule in alle Richtungen am größten, die Brustwirbelsäule ist wegen ihrer Einbindung in den Brustkorb am unbeweglichsten. Aufgrund der fast senkrecht stehenden Gelenkflächen der Gelenkfortsätze im Lendenbereich findet hier fast keine Rotation statt, stattdessen ist eine starke Ventralflexion (Beugung nach vorne) und Dorsalextension (Streckung nach hinten) möglich. ⓘ
Bewegungssegment
Die kleinste funktionelle Einheit der Wirbelsäule wird auch als (Junghannssches) Bewegungssegment oder Functional Spinal Unit (FSU) bezeichnet. ⓘ
Ein Bewegungssegment besteht aus zwei benachbarten Wirbelkörpern mit ihren Wirbelbogengelenken und der dazwischenliegenden Bandscheibe sowie den zugehörigen Bändern, Muskeln, Gefäßen und Nerven (Rückenmark und Nervenwurzeln). ⓘ
Bewegungen
- Beugung nach vorne (Flexion)
- Streckung nach hinten (Extension)
- Seitneigung (Lateralflexion)
- Drehbewegungen (Rotation) ⓘ
Erkrankungen und Fehlbildungen
Frakturen der Wirbelsäule können u. a. zur Kyphose führen. Wird dabei das Rückenmark geschädigt, führt das zur Querschnittlähmung. ⓘ
Die häufigsten Erkrankungen sind: Degenerative Veränderungen der Funktionsgruppe aus Bandscheibe (→ Bandscheibenvorfall) und den beiden angrenzenden Wirbeln (Osteochondrosis intervertebralis), Instabilitäten bis zum Wirbelgleiten (Spondylolisthesis), dem rheumatischen Formenkreis zugehörige entzündliche Erkrankungen (etwa Morbus Bechterew) sowie Deformationen wie die Skoliose. Die häufigste Wachstumsstörung der Wirbelsäule ist die Scheuermann-Krankheit. ⓘ
Chordome sind Geschwülste an der Wirbelsäule. Tuberkulose und andere Infektionskrankheiten können sich auch an der Wirbelsäule manifestieren. ⓘ
Das Cervicobrachialsyndrom ist ein Schmerzzustand, der von der Halswirbelsäule ausgeht und in den Arm einstrahlt. ⓘ
Eine häufige Fehlbildung, die bei etwa 10 bis 20 % der Bevölkerung auftritt, ist die sogenannte Spina bifida occulta, die am häufigsten am Kreuzbein und der Lendenwirbelsäule auftritt. Dabei ist ein Wirbelbogen nicht ganz geschlossen, was für den Betroffenen jedoch in der Regel keine Folgen hat und daher unbemerkt bleibt. Schwerwiegender, aber auch seltener ist die Spina bifida aperta, bei der zusätzlich eine Fehlbildung des Rückenmarks vorliegt. Fehlbildungen können auch die Wirbelkörper betreffen: Blockwirbel sind zwei zusammengewachsene Wirbel, bei Halbwirbeln sind obere und untere Hälfte eines Wirbelkörpers nicht miteinander verwachsen. Blockwirbel bedeuten eine Einschränkung der Beweglichkeit der Wirbelsäule, während Halbwirbel zu Skoliose führen. ⓘ
Sehr selten treten Skelettdysplasien auf, die ausschließlich die Wirbelsäule betreffen, sog. Brachyolmie. ⓘ