Columna vertebral

La columna vertebral humana se divide en diferentes regiones , que corresponden a las curvaturas de la columna. Las vértebras articulares reciben su nombre según la región de la columna a la que pertenecen. Las vértebras de estas regiones son esencialmente similares, con pequeñas variaciones. Estas regiones se denominan columna cervical, columna torácica, columna lumbar, sacro y cóccix. Hay siete vértebras cervicales, doce vértebras torácicas y cinco vértebras lumbares.

El número de vértebras en una región puede variar, pero en general el número se mantiene igual. Sin embargo, el número de vértebras en la región cervical rara vez cambia. ^{[ 4 ]} Las vértebras de las columnas cervical, torácica y lumbar son huesos independientes y generalmente bastante similares. Las vértebras del sacro y el cóccix suelen estar fusionadas y no pueden moverse de forma independiente. Dos vértebras especiales son el atlas y el axis , sobre los que descansa la cabeza.

Una vértebra típica consta de dos partes: el cuerpo vertebral (o centro ), que es ventral (o anterior , en la posición anatómica estándar ) y soporta la carga estructural axial ; y el arco vertebral (también conocido como arco neural ), que es dorsal (o posterior ) y proporciona articulaciones y anclajes para las costillas y los músculos esqueléticos centrales . Juntos, estos encierran el foramen vertebral , cuya serie se alinea para formar el canal espinal , una cavidad corporal que contiene la médula espinal . Debido a que la columna vertebral crece más que la médula espinal durante el desarrollo infantil , en la edad adulta la médula espinal suele terminar en la columna lumbar superior (alrededor del nivel L1/L2), el extremo inferior ( caudal ) del canal espinal está ocupado por un haz de nervios espinales con forma de cola de caballo llamado descriptivamente cauda equina ( del latín " cola de caballo " ), y el sacro y el cóccix están fusionados sin un foramen central.

El arco vertebral está formado por un par de pedículos ventrales y un par de láminas dorsales , y sostiene siete apófisis : cuatro articulares , dos transversas y una espinosa , también conocida como espina neural. Las apófisis transversas y espinosas, junto con sus ligamentos asociados , sirven como puntos de inserción importantes para los músculos de la espalda y paravertebrales, así como para las fascias toracolumbares . Las apófisis espinosas de las regiones cervical y lumbar se pueden palpar a través de la piel y constituyen importantes puntos de referencia superficiales en la práctica clínica .

Las cuatro apófisis articulares forman dos pares de articulaciones facetarias planas , una por encima y otra por debajo de cada vértebra, que se articulan con las de las vértebras adyacentes y se unen mediante una delgada porción del arco neural denominada pars interarticularis . La orientación de las articulaciones facetarias limita el rango de movimiento entre las vértebras. Debajo de cada pedículo se encuentra un pequeño orificio (encerrado por el pedículo de la vértebra inferior) llamado foramen intervertebral , por donde pasan el nervio espinal y el ganglio de la raíz dorsal correspondientes que salen del canal espinal.

De arriba abajo, las vértebras son:

• Columna cervical (cuello): 7 vértebras (C1–C7)
• Columna torácica (pecho/parte superior de la espalda): 12 vértebras (T1–T12)
• Columna lumbar (parte baja de la espalda): 5 vértebras (L1–L5)
• Sacro (región pélvica): 5 vértebras (fusionadas) (S1–S5)
• Cóccix (hueso de la cola): 4 (3–5, fusionadas) vértebras

La columna vertebral presenta varias curvaturas, resultado de la evolución bípeda humana . Estas curvaturas aumentan la resistencia, la flexibilidad y la capacidad de absorción de impactos de la columna vertebral, estabilizando el cuerpo en posición erguida. Al aumentar la carga sobre la columna, las curvaturas se acentúan (se vuelven más pronunciadas) para acomodar el peso adicional. Posteriormente, recuperan su forma original al retirar el peso. ^{[ 11 ]}

La columna cervical superior presenta una curvatura convexa hacia adelante que comienza en el axis (segunda vértebra cervical), en el vértice de la apófisis odontoides o diente del axis , y termina en la parte media de la segunda vértebra torácica; es la menos pronunciada de todas las curvaturas. Esta curvatura hacia adentro se conoce como lordosis .

La curva torácica, cóncava hacia adelante, comienza en la mitad de la segunda vértebra torácica y termina en la mitad de la duodécima. Su punto más prominente posterior corresponde a la apófisis espinosa de la séptima vértebra torácica. Esta curva se conoce como cifosis .

La curvatura lumbar es más marcada en la mujer que en el hombre; comienza en la parte media de la última vértebra torácica y termina en el ángulo sacrovertebral. Es convexa anteriormente, siendo la convexidad de las tres vértebras inferiores mucho mayor que la de las dos superiores. Esta curva se describe como una curva lordótica .

La curvatura sacra comienza en la articulación sacrovertebral y termina en la punta del cóccix ; su concavidad está dirigida hacia abajo y hacia adelante, formando una curva cifótica.

Las curvas cifóticas torácica y sacra se denominan curvas primarias, ya que están presentes en el feto . Las curvas cervical y lumbar son compensatorias o secundarias , y se desarrollan después del nacimiento. La curva cervical se forma cuando el bebé puede sostener la cabeza (a los tres o cuatro meses) y sentarse erguido (a los nueve meses). La curva lumbar se forma más tarde, entre los doce y los dieciocho meses, cuando el niño comienza a caminar.

Superficie anterior

Vistas desde el frente, se observa que el ancho de los cuerpos vertebrales aumenta desde la segunda cervical hasta la primera torácica; luego se produce una ligera disminución en las tres vértebras siguientes. Más abajo, se observa nuevamente un aumento gradual y progresivo del ancho hasta el ángulo sacrovertebral. Desde este punto, se produce una rápida disminución hasta el ápice del cóccix. ^{[ 12 ]}

Superficie posterior

Desde atrás, la columna vertebral presenta en la línea media las apófisis espinosas. En la región cervical (a excepción de la segunda y la séptima vértebras), estas son cortas, horizontales y bífidas. En la parte superior de la región torácica se dirigen oblicuamente hacia abajo; en la parte media son casi verticales, y en la parte inferior son casi horizontales. En la región lumbar son casi horizontales. Las apófisis espinosas están separadas por intervalos considerables en la región lumbar, por intervalos más estrechos en el cuello, y están muy próximas en la parte media de la región torácica. Ocasionalmente, una de estas apófisis se desvía ligeramente de la línea media, lo que a veces puede indicar una fractura o un desplazamiento de la columna. A cada lado de las apófisis espinosas se encuentra el surco vertebral formado por las láminas en las regiones cervical y lumbar, donde es poco profundo, y por las láminas y las apófisis transversas en la región torácica, donde es profundo y ancho; estos surcos alojan los músculos profundos de la espalda. Laterales a las apófisis espinosas se encuentran las apófisis articulares, y aún más lateralmente, las apófisis transversas. En la región torácica, las apófisis transversas se sitúan posteriormente, en un plano considerablemente posterior al de las mismas apófisis en las regiones cervical y lumbar. En la región cervical, las apófisis transversas se ubican delante de las apófisis articulares, laterales a los pedículos y entre los forámenes intervertebrales. En la región torácica se encuentran posteriores a los pedículos, los forámenes intervertebrales y las apófisis articulares. En la región lumbar se ubican delante de las apófisis articulares, pero detrás de los forámenes intervertebrales. ^{[ 12 ]}

Superficies laterales

Los lados de la columna vertebral están separados de la superficie posterior por las apófisis articulares en las regiones cervical y torácica, y por las apófisis transversas en la región lumbar. En la región torácica, los lados de los cuerpos vertebrales están marcados en la parte posterior por las carillas articulares que se articulan con las cabezas de las costillas. Más posteriormente se encuentran los forámenes intervertebrales, formados por la yuxtaposición de las escotaduras vertebrales, de forma ovalada, más pequeños en la región cervical y la parte superior de la región torácica, y de tamaño que aumenta gradualmente hasta la última vértebra lumbar. Por ellos discurren los nervios espinales especiales y se sitúan entre las apófisis transversas en la región cervical y delante de ellas, en las regiones torácica y lumbar. ^{[ 12 ]}

La columna vertebral rodea la médula espinal, que discurre por el canal espinal , formado por un orificio central en cada vértebra . La médula espinal forma parte del sistema nervioso central , que inerva y recibe información del sistema nervioso periférico . Está compuesta de sustancia gris y blanca , y cuenta con una cavidad central, el canal central . Junto a cada vértebra emergen los nervios espinales . Estos nervios proporcionan inervación simpática al cuerpo, y de ellos emergen los troncos simpáticos y los nervios esplácnicos .

El canal espinal sigue las diferentes curvas de la columna; es grande y triangular en aquellas partes de la columna que disfrutan de la mayor libertad de movimiento, como las regiones cervical y lumbar, y es pequeño y redondeado en la región torácica, donde el movimiento es más limitado. ^{[ 17 ]} La médula espinal termina en el cono medular y la cola de caballo .

La espina bífida es un trastorno congénito caracterizado por un cierre defectuoso del arco vertebral. En ocasiones, las meninges espinales y la médula espinal pueden protruir a través de este arco, denominándose espina bífida quística . Cuando no se produce esta protrusión, se denomina espina bífida oculta . En algunos casos, todos los arcos vertebrales pueden permanecer incompletos. ^{[ 18 ]}

Otra enfermedad congénita, aunque poco frecuente, es el síndrome de Klippel-Feil , que consiste en la fusión de dos o más vértebras cervicales.

La espondilolistesis es el desplazamiento hacia adelante de una vértebra y la retrolistesis es un desplazamiento posterior de un cuerpo vertebral con respecto a la vértebra adyacente en un grado menor que una luxación.

La espondilólisis , también conocida como defecto de la pars interarticularis, es un defecto o fractura en la pars interarticularis del arco vertebral.

La hernia de disco espinal , más comúnmente llamada "disco deslizado", es el resultado de un desgarro en el anillo exterior ( anulus fibrosus ) del disco intervertebral , lo que permite que parte del material blando similar a un gel, el núcleo pulposo , sobresalga formando una hernia .

La estenosis espinal es un estrechamiento del canal espinal que puede ocurrir en cualquier región de la columna vertebral, aunque es menos común en la región torácica. La estenosis puede comprimir el canal espinal y provocar un déficit neurológico .

El dolor en el coxis (hueso de la cola) se conoce como coccigodinia . ^{[ 19 ]}

La lesión medular es un daño a la médula espinal que provoca alteraciones en su función, ya sean temporales o permanentes. Las lesiones medulares se pueden clasificar en: sección completa, hemisección, lesiones medulares centrales, lesiones medulares posteriores y lesiones medulares anteriores.

La concavidad vertebral es un aumento de la concavidad del cuerpo vertebral posterior. Se puede observar en radiografías laterales y en vistas sagitales de tomografías computarizadas y resonancias magnéticas. Esta concavidad se debe al aumento de presión ejercida sobre las vértebras por una masa. Las masas internas de la columna vertebral, como el astrocitoma espinal , el ependimoma , el schwannoma , el neurofibroma y la acondroplasia , causan la concavidad vertebral. ^{[ 20 ]}

La curvatura espinal excesiva o anormal se clasifica como una enfermedad espinal o dorsopatía e incluye las siguientes curvaturas anormales:

• La cifosis es una curvatura cifótica (convexa) exagerada de la región torácica en el plano sagital , también llamada hipercifosis. Esto produce la denominada "joroba" o "joroba de viuda", una afección que suele ser consecuencia de la osteoporosis .
• La lordosis es una curvatura lordótica (cóncava) exagerada de la región lumbar en el plano sagital , también conocida como hiperlordosis lumbar o "espalda arqueada". La lordosis transitoria es común durante el embarazo .
• La escoliosis , o curvatura lateral, es la curvatura anormal más común, que se presenta en el 0,5% de la población. Es más frecuente en mujeres y puede ser consecuencia del crecimiento desigual de los dos lados de una o más vértebras, ^{[ 21 ] [ 22 ]} de modo que no se fusionan correctamente. También puede ser causada por atelectasia pulmonar (desinflado parcial o completo de uno o más lóbulos de los pulmones), como se observa en el asma o el neumotórax .
• Cifoescoliosis , una combinación de cifosis y escoliosis.

Las vértebras individuales de la columna vertebral humana se pueden palpar y utilizar como anatomía de superficie , tomando como puntos de referencia el centro del cuerpo vertebral. Esto proporciona puntos de referencia anatómicos que pueden utilizarse para guiar procedimientos como la punción lumbar y también como puntos de referencia verticales para describir la ubicación de otras partes de la anatomía humana, como la posición de los órganos .

La estructura general de las vértebras en otros animales es muy similar a la de los humanos. Cada vértebra se compone de un cuerpo vertebral (cuerpo), arcos que sobresalen de la parte superior e inferior del cuerpo, y diversas apófisis que se proyectan desde el cuerpo y/o los arcos. Un arco que se extiende desde la parte superior del cuerpo vertebral se denomina arco neural, mientras que el arco hemal se encuentra debajo del cuerpo vertebral en las vértebras caudales (de la cola) de los peces , la mayoría de los reptiles , algunas aves, algunos dinosaurios y algunos mamíferos con colas largas. Las apófisis vertebrales pueden proporcionar rigidez a la estructura, ayudar a articularla con las costillas o servir como puntos de inserción muscular. Los tipos más comunes son las apófisis transversas, las diapófisis, las parapófisis y las zigapófisis (tanto las craneales como las caudales). El cuerpo vertebral se puede clasificar según la fusión de sus elementos. En las temnospondilas , huesos como la apófisis espinosa , el pleurocentro y el intercentro son osificaciones separadas. Sin embargo, la presencia de elementos fusionados clasifica una vértebra como holospondilia.

Una vértebra también puede describirse en términos de la forma de los extremos del cuerpo vertebral. Los cuerpos vertebrales con extremos planos son acélicos , como los de los mamíferos. Estos extremos planos de los cuerpos vertebrales son especialmente buenos para soportar y distribuir las fuerzas de compresión. Las vértebras anficélicas tienen cuerpos vertebrales con ambos extremos cóncavos. Esta forma es común en los peces, donde la mayoría de los movimientos son limitados. Los cuerpos vertebrales anficélicos a menudo están integrados con una notocorda completa . Las vértebras procélicas son cóncavas anteriormente y convexas posteriormente. Se encuentran en ranas y reptiles modernos. Las vértebras opistocélicas son lo opuesto, poseen convexidad anterior y concavidad posterior. Se encuentran en salamandras y en algunos dinosaurios no aviares. Las vértebras heterocélicas tienen superficies articulares en forma de silla de montar . Este tipo de configuración se observa en tortugas que retraen el cuello y en aves, porque permite un amplio movimiento de flexión lateral y vertical sin estirar demasiado el cordón nervioso ni retorcerlo alrededor de su eje longitudinal.

En los caballos, el árabe (raza) puede tener una vértebra y un par de costillas menos. Esta anomalía desaparece en los potros que son producto del cruce entre un árabe y otra raza de caballo. ^{[ 23 ]}

Las vértebras se definen por su ubicación en la columna vertebral. Las vértebras cervicales son las que se encuentran en la zona del cuello. Con la excepción de los dos géneros de perezosos ( Choloepus y Bradypus ) y el género de manatíes ( Trichechus ), ^{[ 24 ]} todos los mamíferos tienen siete vértebras cervicales. ^{[ 25 ]} En otros vertebrados, el número de vértebras cervicales puede variar desde una sola vértebra en los anfibios hasta 25 en los cisnes o 76 en el plesiosaurio extinto Elasmosaurus . Las vértebras dorsales se extienden desde la base del cuello hasta la parte superior de la pelvis . Las vértebras dorsales unidas a las costillas se denominan vértebras torácicas, mientras que las que no tienen costillas se denominan vértebras lumbares. Las vértebras sacras son las que se encuentran en la región pélvica y varían desde una en los anfibios, hasta dos en la mayoría de las aves y reptiles modernos, o hasta tres a cinco en los mamíferos. Cuando varias vértebras sacras se fusionan en una sola estructura, se denomina sacro. El sinsacro es una estructura fusionada similar que se encuentra en las aves y que está compuesta por las vértebras sacras, lumbares y algunas torácicas y caudales, así como la cintura pélvica . Las vértebras caudales componen la cola, y las últimas pueden fusionarse para formar el pigostilo en las aves, o el coxis o hueso de la cola en los chimpancés (y en los humanos ).

Las vértebras de los peces de aletas lobuladas constan de tres elementos óseos distintos. El arco vertebral rodea la médula espinal y tiene una forma muy similar a la que se encuentra en la mayoría de los demás vertebrados. Justo debajo del arco se encuentra un pequeño pleurocentro en forma de placa, que protege la superficie superior de la notocorda , y debajo de este, un intercentro más grande en forma de arco que protege el borde inferior. Ambas estructuras están incrustadas dentro de una única masa cilíndrica de cartílago. Una disposición similar se encontró en los laberintodontos primitivos , pero en la línea evolutiva que condujo a los reptiles (y por lo tanto, también a los mamíferos y las aves), el intercentro fue parcial o totalmente reemplazado por un pleurocentro agrandado, que a su vez se convirtió en el cuerpo vertebral óseo. ^{[ 26 ]} En la mayoría de los peces de aletas radiadas , incluidos todos los teleósteos , estas dos estructuras están fusionadas e incrustadas dentro de una pieza sólida de hueso que se asemeja superficialmente al cuerpo vertebral de los mamíferos. En los anfibios actuales , simplemente hay un fragmento óseo cilíndrico debajo del arco vertebral, sin rastro de los elementos separados presentes en los primeros tetrápodos. ^{[ 26 ]}

En los peces cartilaginosos , como los tiburones , las vértebras constan de dos tubos cartilaginosos. El tubo superior se forma a partir de los arcos vertebrales, pero también incluye estructuras cartilaginosas adicionales que rellenan los espacios entre las vértebras, envolviendo así la médula espinal en una vaina prácticamente continua. El tubo inferior rodea la notocorda y tiene una estructura compleja, que a menudo incluye múltiples capas de calcificación . ^{[ 26 ]}

Las lampreas poseen arcos vertebrales, pero nada que se asemeje a los cuerpos vertebrales presentes en todos los vertebrados superiores . Incluso los arcos son discontinuos, consistiendo en piezas separadas de cartílago en forma de arco alrededor de la médula espinal en la mayor parte del cuerpo, que se transforman en largas tiras de cartílago por encima y por debajo en la región de la cola. Los mixinos carecen de una verdadera columna vertebral y, por lo tanto, no se consideran propiamente vertebrados, aunque presentan algunos pequeños arcos neurales en la cola. ^{[ 26 ]}

La estructura general de las vértebras humanas es bastante similar a la de otros mamíferos , reptiles y aves ( amniotas ). Sin embargo, la forma del cuerpo vertebral varía ligeramente entre los distintos grupos. En los humanos y otros mamíferos, suele tener superficies superior e inferior planas, mientras que en los reptiles la superficie anterior suele tener una cavidad cóncava en la que encaja la cara convexa expandida del siguiente cuerpo vertebral. No obstante, incluso estos patrones son solo generalizaciones, y puede haber variaciones en la forma de las vértebras a lo largo de la columna vertebral incluso dentro de una misma especie. Algunas variaciones inusuales incluyen las cavidades en forma de silla de montar entre las vértebras cervicales de las aves y la presencia de un estrecho canal hueco que recorre el centro de los cuerpos vertebrales de los geckos y tuátaras , que contiene un remanente de la notocorda. ^{[ 26 ]}

Los reptiles suelen conservar los intercentros primitivos, que se presentan como pequeños elementos óseos en forma de media luna situados entre los cuerpos de las vértebras adyacentes; estructuras similares se encuentran a menudo en las vértebras caudales de los mamíferos. En la cola, estos se unen a huesos en forma de chevrón llamados arcos hemales , que se insertan debajo de la base de la columna vertebral y ayudan a sostener la musculatura. Estos últimos huesos son probablemente homólogos a las costillas ventrales de los peces. El número de vértebras en las columnas vertebrales de los reptiles es muy variable y puede llegar a varios cientos en algunas especies de serpientes . ^{[ 26 ]}

En las aves, existe un número variable de vértebras cervicales, que a menudo constituyen la única parte verdaderamente flexible de la columna vertebral. Las vértebras torácicas están parcialmente fusionadas, proporcionando un soporte sólido para las alas durante el vuelo. Las vértebras sacras se fusionan con las lumbares y algunas torácicas y caudales para formar una sola estructura, el sinsacro , que por lo tanto tiene una longitud relativa mayor que el sacro de los mamíferos. En las aves actuales, las vértebras caudales restantes se fusionan en otro hueso, el pigostilo , para la inserción de las plumas de la cola. ^{[ 26 ]}

Aparte de la cola, el número de vértebras en los mamíferos suele ser bastante constante. Casi siempre hay siete vértebras cervicales ( los perezosos y los manatíes son algunas de las excepciones), seguidas de unas veinte vértebras más, divididas entre las torácicas y lumbares, según el número de costillas. Generalmente hay de tres a cinco vértebras con el sacro, y hasta cincuenta vértebras caudales. ^{[ 26 ]}

La columna vertebral de los dinosaurios consta de las vértebras cervicales (cuello), dorsales (espalda), sacras (caderas) y caudales (cola). Las vértebras de los dinosaurios saurisquios a veces presentan pleurocelos , que son depresiones huecas en las porciones laterales de las vértebras, perforadas para crear una entrada a las cámaras de aire internas, lo que servía para disminuir el peso de estos huesos sin sacrificar su resistencia. Estos pleurocelos estaban llenos de sacos de aire, lo que habría reducido aún más el peso. En los dinosaurios saurópodos , los vertebrados terrestres más grandes conocidos, los pleurocelos y los sacos de aire pudieron haber reducido el peso del animal en más de una tonelada en algunos casos, una útil adaptación evolutiva en animales que crecían hasta más de 30 metros de longitud. En muchos dinosaurios hadrosaurios y terópodos , las vértebras caudales estaban reforzadas por tendones osificados. La presencia de tres o más vértebras sacras, junto con los huesos de la cadera, es una de las características definitorias de los dinosaurios. El cóndilo occipital es una estructura en la parte posterior del cráneo de un dinosaurio que se articula con la primera vértebra cervical. ^{[ 27 ]}