Carga critica soportada por la columna cervical: un experimento in vitro

Carga crítica de la columna cervical humana: un estudio experimental in vitro

Manohar M Panjab, Jacek Cholewicki, Kimio Nibu, Jonathan
Grauer, Lorenzo B Babat, Jiri Dvorak
El Laboratorio de Biomecánica, el Departamento de Ortopedia y Rehabilitación Yale University
escuela de Medicina, new haven, CT, USA ; Departamento de Ortopedia, Yamaguchi
La Escuela Universitaria de Medicina,Yamaguchi, Japón; Schulthess Klinik, Zurich, Suiza

Extracto
Objetivo. Para determinar la carga crítica de los elementos osteoligamentosos de la columna cervical en el plano frontal.

Diseño. Un conjunto de columnas cervicales fueron cargadas con una compresión axial, aumentando la fuerza hasta que llegara al punto de doblarse.

Fundamento. Los elementos osteoligamentosos de la columna cervical ylos músculos circundantes soportan el peso de la cabeza y las cargas externas aplicadas en ella. La carga crítica es la máxima fuerza compresiva antes de que la columna cervical pueda sustancialmente doblarse. Las cargas críticas solo han sido obtenidas para los componentes osteoligamentosos toracolumbares (sin la caja torácica) y la columna vertebral lumbar. La carga crítica de la columnacervical aún no ha sido determinada.

Metodología. Cuándo una fuerza compresiva es aplicada a la columna cervical, se dobla en el plano sagital produciendo una mayor lordosis. La determinación de la carga crítica según Euler ´s requiere un bloqueo de este doblamiento en el plano sagital. Un aparato especial fue desarrollado para limitar la flexión en el plano sagital, pero permitiendo completalibertad del movimiento de la columna cervical en el plano frontal. Los experimentos fueron llevados a cabos para determinar la inclinación lateral producida por una fuerza axial en un conjunto de muestras de la columna cervical.
Los valores de cargas críticas fueron obtenidos de esas curvas. Como una alternativa para este método, la resistencia a la inclinación en el plano frontal fueexperimentalmente determinada, y la carga crítica fue calculada usando la teoría Euler ´s de columnas.

Resultados. Basado en el estudio de las siete muestras de la columna cervical (CO-T1), la carga crítica que fue encontrada fue de 10.5 (3.8)N obtenidos de la experimentación directa. El promedio de la carga crítica fue calculado con la teoría Euler´s usando datos de resistencia a la inclinación, arrojando11.9 (2.0)N, pero hubo grandes diferencias individuales cuando se comparo con los resultados experimentales.

Conclusiones. La carga crítica de la columna cervical osteoligamentosa va desde un quinto a un cuarto del peso promedio de la cabeza.

Relevancia
Sin músculos, la columna cervical se dobla bajo cargas muy bajas de compresión.
Para determinar el rol de los músculos en la estabilización,la carga soportada por los componentes osteoligamentosos debe ser conocida.

1998 Publicado por Elsevier Science Ltd. Todos los derechos reservados
Las palabras claves: Estabilidad mecánica, columna vertebral cervical, carga crítica, biomecánica
Clin. Biomech. Vol 13, No. 1, 11-17, 1998

La introducción

La columna cervical rutinariamente realiza tres funciones básicas; Soporta grandescargas, permite a la cabeza movimientos en múltiples direcciones, y protege las delicadas estructuras neurales incluso realizando las otras dos funciones. Para lograr estas funciones, la columna cervical debe ser mecánicamente estable, tanto en situaciones estáticas como dinámicas. Esta estabilidad está compuesta por la estabilidad pasiva de la columna cervical y la alta estabilidad activa provistapor los músculos circundantes. Actualmente, estamos interesados en la estabilidad pasiva de la columna cervical osteoligamentosa.
En un clásico estudio realizado hace más de 30 años, Lucas y Bressler determinaron la estabilidad mecánica de la columna toracolumbar (T1-S1). La columna vertebral aislada, sin la musculatura y la caja torácica, estaba sujeta verticalmente y fijada en S1.
Fue...