Spine Anatomy

Anatomy & Function

The spine is remarkable and complex, and a basic understanding of its anatomy and function is especially important for patients managing spinal disorders.

Spine Functions

The three main functions of the spine include:

• Protecting the spinal cord, nerve roots & several of the body’s internal organs
• Providing structural support & balance to maintain an upright posture
• Enabling flexible motion of the spine & body

Regions of the Spine

The spine is divided into four main regions: cervical, thoracic, lumbar and sacral. Each region has specific characteristics and functions.

Cervical Spine
The neck region of the spine is known as the cervical spine. Sie besteht aus sieben Wirbeln, abgekürzt C1 bis C7 (von oben nach unten). Diese Wirbel schützen den Hirnstamm und das Rückenmark, stützen den Schädel und ermöglichen ein breites Spektrum an Kopfbewegungen.

Der erste Halswirbel (C1) wird Atlas genannt. Der Atlas ist ringförmig und stützt den Schädel. C2 wird als Axis bezeichnet. Er ist kreisförmig und hat eine stumpfe, zapfenartige Struktur (Odontoidfortsatz oder „Dens“ genannt), die nach oben in den Ring des Atlas hineinragt. Zusammen ermöglichen Atlas und Axis das Drehen und Wenden des Kopfes. Die anderen Halswirbel (C3 bis C7) sind kastenförmig und haben kleine Dornfortsätze (fingerartige Vorsprünge), die von der Rückseite der Wirbel ausgehen.

Brustwirbelsäule
Unterhalb des letzten Halswirbels liegen die 12 Wirbel der Brustwirbelsäule. Diese werden mit T1 bis T12 abgekürzt (von oben nach unten). T1 ist der kleinste und T12 der größte Wirbel der Brustwirbelsäule. Die Brustwirbel sind größer als die Halswirbel und haben längere Dornfortsätze.

Zusätzlich zu den längeren Dornfortsätzen tragen die Rippenansätze zur Festigkeit der Brustwirbelsäule bei. Diese Strukturen machen die Brustwirbelsäule stabiler als die Hals- oder Lendenwirbelsäule. Der Rippenkäfig und das Bandsystem begrenzen außerdem den Bewegungsumfang der Brustwirbelsäule und schützen viele lebenswichtige Organe.

Lendenwirbelsäule
Die Lendenwirbelsäule besteht aus fünf Wirbeln, die mit L1 bis L5 abgekürzt werden (die größten). Größe und Form der einzelnen Lendenwirbel sind darauf ausgelegt, den größten Teil des Körpergewichts zu tragen. Jedes Strukturelement eines Lendenwirbels ist größer, breiter und weiter als ähnliche Komponenten in der Hals- und Brustwirbelsäule.

Die Lendenwirbelsäule hat einen größeren Bewegungsspielraum als die Brustwirbelsäule, aber weniger als die Halswirbelsäule. Die Facettengelenke der Lendenwirbelsäule ermöglichen erhebliche Beuge- und Streckbewegungen, während sie die Rotation einschränken.

Sakralwirbelsäule
Das Kreuzbein befindet sich hinter dem Becken. Fünf Knochen (abgekürzt S1 bis S5), die zu einer dreieckigen Form verschmolzen sind, bilden das Kreuzbein. Das Kreuzbein sitzt zwischen den beiden Hüftknochen und verbindet die Wirbelsäule mit dem Becken. Der letzte Lendenwirbel (L5) artikuliert (bewegt sich) mit dem Kreuzbein. Unmittelbar unter dem Kreuzbein befinden sich fünf weitere Knochen, die miteinander verschmolzen sind und das Steißbein (Coccyx) bilden.

Becken & Schädel
Obwohl das Becken und der Schädel normalerweise nicht als Teil der Wirbelsäule betrachtet werden, sind sie anatomische Strukturen, die eng mit der Wirbelsäule zusammenhängen und einen erheblichen Einfluss auf das Gleichgewicht des Menschen haben.

Wirbelsäulenebenen

Um die Anatomie besser zu verstehen und zu beschreiben, beziehen sich Wirbelsäulenspezialisten oft auf bestimmte Körperebenen. Eine Körperebene ist eine imaginäre flache, zweidimensionale Oberfläche, die verwendet wird, um einen bestimmten anatomischen Bereich zu definieren.

Tabelle 1

Begriff	Bedeutung
Frontal or Coronal Plane	Divides the front and back halves of the entire body.
Median or Sagittal Plane	Divides the left and right sides of the entire body.
Transverse or Axial Plane	Divides the body at the waist (top and bottom halves of the body).

Spinal Curves

When viewed from the front (coronal plane), the healthy spine is straight. A sideways curve in the spine is known as scoliosis. When viewed from the side (sagittal plane) the mature spine has four distinct curves. These curves are described as being either kyphotic or lordotic.

A kyphotic curve is a convex curve in the spine (i.e. convexity toward the back of the spine). Die Krümmungen der Brust- und Kreuzbeinwirbelsäule sind kyphotisch.

Eine lordotische Krümmung ist konkav (d.h. nach hinten gewölbt) und findet sich in der Hals- und Lendenwirbelsäule.

Wirbelstrukturen

Alle Wirbel bestehen aus den gleichen Grundelementen, mit Ausnahme der ersten beiden Halswirbel. Die äußere Hülle eines Wirbels besteht aus kortikalem Knochen. Diese Art von Knochen ist dicht, fest und stark. Im Inneren jedes Wirbels befindet sich die Spongiosa, die schwächer ist als die Kortikalis und aus locker gestrickten Strukturen besteht, die ein wenig wie eine Bienenwabe aussehen. In den Hohlräumen der Spongiosa befindet sich das Knochenmark, das rote Blutkörperchen und einige Arten von weißen Blutkörperchen bildet.

Wirbel bestehen aus den folgenden gemeinsamen Elementen:

• Wirbelkörper: Der größte Teil eines Wirbels. Von oben betrachtet hat er eine eher ovale Form. Von der Seite betrachtet hat der Wirbelkörper die Form einer Sanduhr: an den Enden dicker und in der Mitte dünner. Der Körper ist mit starker Kortikalis bedeckt und mit Spongiosa gefüllt.
• Pedikel: Zwei kurze Fortsätze aus kräftiger Knochenrinde, die aus der Rückseite des Wirbelkörpers herausragen.
• Laminae: Zwei relativ flache Knochenplatten, die sich von den Pedikeln auf beiden Seiten erstrecken und in der Mittellinie zusammenlaufen.
• Fortsätze: Es gibt drei Arten von Fortsätzen: Gelenkfortsatz, Querfortsatz und Dornfortsatz. Die Fortsätze dienen als Verbindungsstellen für Bänder und Sehnen. Die vier Gelenkfortsätze sind mit den Gelenkfortsätzen der benachbarten Wirbel verbunden und bilden die Facettengelenke. Die Facettengelenke sorgen zusammen mit den Bandscheiben für die Beweglichkeit der Wirbelsäule. Der Dornfortsatz erstreckt sich von dem Punkt, an dem die beiden Lamellen zusammenkommen, nach hinten und wirkt als Hebel, um die Bewegung des Wirbels zu bewirken. Die Querfortsätze sind die kleinen, knöchernen Teile, die rechts und links aus jedem Wirbel herausragen. Diese Fortsätze dienen als Ansatz für Muskeln und Bänder und als Gelenkpunkt der Brustrippen.
• Endplatten: Die obere (superior) und untere (inferior) Seite jedes Wirbelkörpers ist mit einer Endplatte „überzogen“. Endplatten sind komplexe Strukturen, die sich in die Bandscheibe einfügen und dazu beitragen, die Bandscheibe zu stützen.
• Foramen intervertebrale: Die Pedikel haben eine kleine Kerbe auf ihrer Oberseite und eine tiefe Kerbe auf ihrer Unterseite. Wenn die Wirbel aufeinander gestapelt werden, bilden die Kerben der Pedikel einen Bereich, der als Foramen intervertebrale bezeichnet wird. Dieser Bereich ist von entscheidender Bedeutung, da die Nervenwurzeln aus dem Rückenmark durch diesen Bereich in den Rest des Körpers austreten.

Gelenke

Die Gelenke der Wirbelsäule befinden sich hinter dem Wirbelkörper (auf der Rückseite). Mit Hilfe dieser Gelenke kann die Wirbelsäule in verschiedene Richtungen gebeugt, gedreht und gestreckt werden. Obwohl die Gelenke die Bewegung ermöglichen, schränken sie auch übermäßige Bewegungen wie Hyperextension und Hyperflexion (z. B. Schleudertrauma) ein.

Jeder Wirbel hat zwei Facettengelenke. Die obere Gelenkfacette zeigt nach oben und arbeitet wie ein Scharnier mit der unteren Gelenkfacette (unten) zusammen.

Wie andere Gelenke im Körper ist jedes Facettengelenk von einer Bindegewebskapsel umgeben und produziert Gelenkflüssigkeit, um das Gelenk zu ernähren und zu schmieren. Die Gelenkoberflächen sind mit Knorpel überzogen, damit sich die Gelenke reibungslos bewegen (artikulieren) können.

Bandscheiben

Zwischen den Wirbelkörpern befindet sich ein „Kissen“, die Bandscheibe. Jede Bandscheibe fängt die Belastungen und Stöße auf, die der Körper bei Bewegungen erfährt, und verhindert, dass die Wirbel aneinander reiben. Die Bandscheiben sind die größten Strukturen im Körper ohne Gefäßversorgung. Durch Osmose nimmt jede Bandscheibe die benötigten Nährstoffe auf.

Jede Bandscheibe besteht aus zwei Teilen: dem Annulus Fibrosus und dem Nucleus pulposus.

Annulus Fibrosus
Der Annulus ist eine stabile, reifenartige Struktur, die einen gelartigen Kern – den Nucleus pulposus – umschließt. Der Anulus erhöht die Rotationsstabilität der Wirbelsäule und hilft, Druckbelastungen zu widerstehen.

Der Anulus besteht aus Wasser und Schichten stabiler elastischer Kollagenfasern. Die Fasern sind in verschiedenen horizontalen Winkeln ausgerichtet, ähnlich wie bei einem Radialreifen. Kollagen erhält seine Festigkeit durch starke Faserbündel, die miteinander verbunden sind.

Nucleus Pulposus
Der mittlere Teil jeder Bandscheibe ist mit einer gelartigen elastischen Substanz gefüllt. Zusammen mit dem Annulus fibrosus überträgt der Nucleus pulposus die Belastung und das Gewicht von Wirbel zu Wirbel. Wie der Annulus fibrosus besteht auch der Nucleus pulposus aus Wasser, Kollagen und Proteoglykanen. Allerdings ist das Verhältnis dieser Stoffe im Nucleus pulposus unterschiedlich. Der Nucleus enthält mehr Wasser als der Annulus.

Das Rückenmark und die Nervenwurzeln

Das Rückenmark ist ein schlankes, zylindrisches Gebilde, etwa so breit wie der kleine Finger. Das Rückenmark beginnt unmittelbar unterhalb des Hirnstamms und reicht bis zum ersten Lendenwirbel (L1). Danach vereinigt sich das Rückenmark mit dem Conus medullaris, der zur Cauda equina wird, einer Nervengruppe, die dem Schwanz eines Pferdes ähnelt. Die Spinalnervenwurzeln sind für die Stimulation von Bewegung und Gefühl zuständig. Die Nervenwurzeln verlassen den Wirbelkanal durch die Foramen intervertebrales, das sind kleine Öffnungen zwischen den einzelnen Wirbeln.

Das Gehirn und das Rückenmark bilden das zentrale Nervensystem (ZNS). The nerve roots that exit the spinal cord/spinal canal branch out into the body to form the peripheral nervous system (PNS).

Between the front and back portions of the vertebra (i.e. the mid-region) is the spinal canal housing the spinal cord and the intervertebral foramen. The foramen are small openings formed between each vertebra. These „holes“ provide space for the nerve roots to exit the spinal canal and further branch out to form the peripheral nervous system.

Table 2

Type of Neural Structure	Role/Function
Brain Stem	Connects the spinal cord to other parts of the brain.
Spinal Cord	Carries nerve impulses between the brain and spinal nerves.
Cervical Nerves (8 pairs)	These nerves supply the head, neck, shoulders, arms, and hands.
Thoracic Nerves (12 pairs)	Connects portions of the upper abdomen and muscles in the back and chest areas.
Lumbar Nerves (5 pairs)	Feeds the lower back and legs.
Sacral Nerves (5 pairs)	Supplies the buttocks, legs, feet, anal and genital areas of the body.
Dermatomes	Areas on the skin surface supplied by nerve fibers from one spinal root.

Table 3

Ligament Name	Description
Anterior Longitudinal Ligament (ALL) A primary spine stabilizer	About 1 inch wide, the ALL runs the entire length of the spine from the base of the skull to the sacrum. It connects the front (anterior) of the vertebral body to the front of the annulus fibrosis.
Posterior Longitudinal Ligament (PLL) A primary spine stabilizer	About 1 inch wide, the PLL runs the entire length of the spine from the base of the skull to sacrum. It connects the back (posterior) of the vertebral body to the back of the annulus fibrosis.
Supraspinous Ligament	This ligament attaches the tip of each spinous process to the other.
Interspinous Ligament	This thin ligament attaches to another ligament, called the ligamentum flavum, that runs deep into the spinal column.
Ligamentum Flavum The strongest ligament	This yellow ligament is the strongest one. It runs from the base of the skull to the pelvis, in front of and behind the lamina, protecting the spinal cord and nerves. Das Ligamentum flavum umgibt auch die Facettengelenkskapseln.

Muskeln und Sehnen

Die Muskulatur der Wirbelsäule ist komplex, wobei mehrere verschiedene Muskeln wichtige Aufgaben übernehmen. Die Hauptfunktion der Muskeln besteht darin, die Wirbelsäule zu stützen und zu stabilisieren. Bestimmte Muskeln sind mit der Bewegung bestimmter Teile der Anatomie verbunden. Der Musculus sternocleidomastoideus hilft beispielsweise bei der Bewegung des Kopfes, während der Musculus psoas major für die Beugung des Oberschenkels verantwortlich ist.

Muskeln, entweder einzeln oder in Gruppen, werden von Faszien gestützt. Faszien sind ein starkes Bindegewebe. Die Sehne, die den Muskel am Knochen befestigt, ist Teil der Faszien. Die Muskeln in der Wirbelsäule werden als Beuger, Rotatoren oder Strecker bezeichnet.

Mehr über die Wirbelsäule erfahren

Um mehr über die Anatomie und Funktion des Gehirns zu erfahren, können Sie diese seriösen Quellen nutzen:

• Spine-Health.com
• American Academy of Orthopedic Surgeons

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