Omurga Biyomekaniği Nedir
Omurga hareket sisteminin çoğul kavisli ve fleksibl bir elemanıdır. Bu yapısı enerji absorbsiyonu ve darbeye karşı korunma için oldukça önemli bir özelliktir. Omurganın taşıma, mobilite, koruma ve kontrol olmak üzere başlıca dört fonksiyonu bulunmaktadır. Omurga iç organları, ekstremiteleri, gövdeyi, başı ve eksternal yükleri taşır, günlük aktivite için gerekli olan hareketliliği sağlar, spinal kordun korunmasından sorumludur. Her segmentin hareketini adaleler ile aktif olarak, ligamanlar ile passif olarak kontrol eder. Ayrıca faset eklemleri aracılığı ile hareket açıklığını sınırlar.
Omurganın temel fonksiyonel birimi hareket segmentidir. Bu kavram ilk olarak ortaya atıldığında intervertebral artikülasyonun hareketli yapılarını içermekteydi. Daha sonraları buna her iki komşu vertebra cismi de eklenmiştir. Günümüzdeki genel kanı birim kavramının içine üst ve alt omurun yarısının katılmasıyla oluşacağı şeklindedir. Böylece hareket segmenti muskuloskeletal kompleksin yanında embriyonik somiti de temsil etmektedir. Superior ve inferior cisim, intervertebral disk ve bunlarla ilişkili ligamanlardan oluşan bu yapı günümüzde fonksiyonel spinal ünit olarak da adlandırılmaktadır
Vertebra cisimlerinin özellikle kompressif yükleri taşımaya yönelik bir yapısı vardır. Kaudale inildikçe çapı genişler. Lomber bölgede daha kalın ve daha geniştir.Yapılan çalışmalarda cisimlerin kompresyona karşı direncinin de yukarıdan aşağıya doğru giderek arttığı, bu artışın alt torakal omurlardan sonra birden belirginleştiği, L4 de tepe yaparak L5 te hafifçe düştüğü saptanmıştır.(4,9) Kemiğin mineral içeriği ile dayanım gücü arasında da ilişki bulunmaktadır.(9,10) Kemik dokusundaki ufak bir azalma bile kompresyona karşı dirençte belirgin bir düşüşe yol açmaktadır.Bu durum osteoporozlu hastalardaki vertebra kompresyon kırıklarının sıklığının nedenidir. Yüklerin üst uç plaktan alt uç plağa hangi yoldan ulaştığı spongiozası alınmış kortikal omurlarla, korteksi alınmış spongioz omurlara aksiyel kompresyon uygulamak suretiyle araştırılmıştır. Gençlerde omurların her iki bölümü arasında dayanım gücü benzer bulunurken, 40 yaşın üzerindekilerde kortikal kemiğin yükün % 65-75 ini taşıdığını belirlenmiştir. Yine yapılan çalışmalar spongiöz kemiğin şok absorbe edici mekanizmayı güçlendirdiğini göstermiştir.(10) Bu etki özellikle yüklenme hızının yüksek olduğu durumlarda daha belirgin olmaktadır. Buradaki mekanizma yük arttıkça intertrabeküler boşluğun kollabe olması şeklindedir.
İntervertebral disklerin taşıma ve yükleri dağıtma ile aşırı hareketi kısıtlamada önemli görevleri vardır. İç kısmını oluşturan nuleus pulpozus jelatinöz bir yapıdır. Genç erişkinlerde su tutucu özellikteki glikozaminoglikanlardan zengindir. Yaş ilerledikçe glikozaminoglikan içeriği azalır ve daha kuru bir özellik alır (12).Nukleus pulpozus lomber bölge dışında disklerin tam merkezinde yer alır. Lomberde ise hafif posterior konumdadır. Bunun etrafında fibrokartilaj anulus fibrozus vardır. Kollojen liflerinin çapraz oryantasyonu sayesinde anulus eğilme ve torsiyonel yüklere karşı direnç gösterir. İntervertebral disk çok farklı kuvvetlerin etkisi altındadır. Faset eklemler ile birlikte gövdenin kompressif yüklerini taşımaktan sorumludur. Disk ayrıca öne, arkaya ve yana eğilme sırasında gerilme streslerinin de etkisi altında kalmaktadır. Bunun dışında pelvise göre gövdenin aksiyel rotasyonu da diskte makaslama stresleri oluşturmaktadır.Diskin en çok incelenen özelliği kompresyona karşı davranışıdır. Diskin düşük yüklere karşı çok az direnç gösterdiği, yükün artmasıyla sertleştiği saptanmıştır. Yine yapılan araştırmalar büyük yüklerin uygulanmasından sonra nukleus pulpozusta fıtıklaşmanın gelişmediğini göstermiştir(9). Bir hareket segmenti vertikal olarak kesildiğinde nukleusun protrüde olduğu gözlenir. Bu durum içerideki yapıların basınç altında olduğunun bir göstergesidir. Yapılan ölçüm çalışmaları yüklenmemiş disk içinde normalde 10 N / cm2 basınç olduğunu göstermiştir (13). Bu interensek basınç veya ön yüklenme longitudinal ligamanlar ve ligamentum flavumun oluşturduğu kuvvetlerce meydana gelir.
Omurganın yüklenmesi sırasında nukleus pulpozus hidrostatik davranış gösterir. Basıncı eşit olarak dağıtır. Bu özellikleri ile vertebra cisimleri arasında enerjiyi absorbe eden ve yükü dağıtan bir amortisör gibidir.Kompresyon uygulanan bir diskte basınç eksternal uygulanan yükün 1.5 katı olarak birim alana yayılır. Nuklear materyal çok az komprese edilebildiğinden kompresyon yükü diski yanlara doğru bombeleştirir. Anulusun lifleri çevresel gerilme streslerini karşılar. Lomber omurgada gerilme streslerinin anulus fibrozusunun posteriorunda aksiyel kompressif yükün 4-5 katı kadar olduğu saptanmıştır(13,14) .Torakal bölgedeki anulus fibrozuslarda gerilme stresleri disk geometrisindeki farklılık nedeniyle daha azdır. Torakal disklerde disk çapının boyuna oranı daha büyük olduğu için diskin çevresindeki gerilme stresleri azalır(15,16).Diskin dejenere olması ile proteoglikan içeriği ve buna bağlı olarak hidrofilik kapasitesi azalır. Disk kuru hale gelir. Elastisitesi ile enerji absorbe etme ve yükü dağıtma yeteneği giderek düşer. Bu değişiklikler yüklere karşı direncini de azaltır.
Disk ve çevresindeki omurların spongiozası bir osmotik sistem oluştururlar. Diski çevreleyen doku tabakaları bir yarı geçirgen membranın özelliklerini taşır. Anulus fibrozus ve uç plaklar dış kısımlarında sadece küçük moleküllerin geçebileceği üç boyutlu bir örgü içerirler. Bu şekilde biyolojik ve mekanik yönden tamamen farklı iki doku olan diskin içi ve spongioza arasında bir bariyer oluşmuştur. Bu iki ortam hidrostatik basınç yönünden ayrı özellikler göstermektedir. Diskin civarındaki yumuşak dokularda ve kemik trabekülleri içinde düşük miktardaki normal doku basıncı bulunurken, diskin içinde vücudun pozisyonu ve kaldırılan ağırlığa göre değişen ve bazen 10000 N a kadar çıkabilen yüksek miktarlarda basınç oluşmaktadır
Disk aralığının tamamen kapanmaması ve suyunu kaybetmemesi için bu basınç farklılığına karşı diske doğru bir sıvı akımının gelişmesi gerekir. İşte bu sıvı akımı osmotik kuvvetlerle oluşmaktadır. Disk içinde bulunan makromoleküller, özellikle mukopolisakaritler su çekme kuvveti yüksek bileşiklerdir. Sıvıyı çok yüksek miktarlardaki yüklenmelerde bile içerde tutabilmektedir. Osmotik sıvı hareketi yüklenme ile başlayarak hidrostatik basınç ile osmotik basıncın dengeye gelmesine kadar sürer (9). insandaki disk içindeki basınca bağlı sıvı değişimi bir pompa mekanizmasını temsil eder. Bu mekanizma hücrelerin ihtiyacı olan maddelerin sağlanmasına da olumlu etkide bulunur. Ayrıca metabolik artıkların ortamdan uzaklaşmasını sağlar. Dikey ve yatay pozisyon değişikliği madde transportu üzerine olumlu etkide bulunur. Pozisyonun sabit kalması basınca bağlı sıvı kaymalarını durdurur. Hareketsizliğin disk metabolizmasına bu olumsuz etkisi özellikle intradiskal basıncın çok fazla olduğu pozisyonlarda görülmektedir. Bu özelliğin disk dejenerasyonunun etyolojisinde önemli bir faktör olduğu düşünülmektedir.
Kaynak: http://zehirlenme.blogspot.com