Het wervellichaam

Weet iemand wat een wervellichaam is?

Een eenvoudige vraag met een eenvoudig antwoord: neen! Niemand heeft moeite zich een oog, oor, hart, long, maagdarmstelsel of geslachtsorgaan voor te stellen. Iedereen wordt er dagelijks mee geconfronteerd. Armen en benen, handen en voeten, schouders en heupen, ellenbogen en knieën, polsen en enkels, … iedereen kan ze zien, voelen, soms ruiken of zelfs geluid laten maken. Iedereen kan ook makkelijk begrijpen dat allerlei aandoeningen de beweeglijkheid van die gewrichten in het gedrang kunnen brengen.

Maar een wervellichaam? Wat is dat? Waar ligt dat? Hoe ziet dat eruit? Waartoe dient dat? Wordt aan de doorsneeburger gevraagd om er een tekening van te maken – zonder eerst op Google te gaan spieken –, dan krijg je de meest eigenaardige weergaven voorgeschoteld. En toch is chronische lage rugpijn de meest voorkomende niet-levensbedreigende aandoening. Wereldwijd zullen 80% van alle mensen ooit met rugpijn geconfronteerd worden¹. Daarom is het belangrijk te weten wat een wervellichaam is.

De mens is het enige zoogdier dat rechtop loopt

Weinigen staan er nog bij stil dat de mens het enige zoogdier is dat voortdurend rechtop loopt. Om een verticale lichaamsstabiliteit te verzekeren en zich in een rechtopstaande positie te kunnen voortbewegen (axiale rigiditeit), zag de mens zich genoodzaakt in zijn wervelzuil een speciale S-vormige kromming te ontwikkelen (zie blog ‘Wervelzuil’).

De verschillende curves, de zgn. cervicale lordose, thoracale kyfose, lumbale lordose en bekkenkanteling bevinden zich dan ook elders in de wervelzuil dan bij de overige zoogdieren. Zo niet zou de mens een vierpoter gebleven zijn. Omdat de curves lichtjes toe- en afnemen wanneer hij stapt², bestaat het risico dat de mens uit evenwicht geraakt. Om niet omver te vallen ontwikkelde hij dan ook lange rug- en buikspieren³ die enorme krachtinspanningen moeten leveren. Om de invloed van deze spierkracht, maar ook die van de zwaartekracht te kunnen opvangen, zorgde de natuurlijke evolutie ervoor dat het wervellichaam op een bijzondere architecturale wijze werd opgebouwd. Het wervellichaam is dan ook het meest essentiële onderdeel van de wervelzuil.

Het wervellichaam is te vergelijken met een doos

Het wervellichaam is het grootste en belangrijkste deel van de wervel (figuur 1). Men kan het vergelijken met een doos die helemaal opgevuld is met een zachte spons⁴. Het zachte sponsachtige beenweefsel noemt men het ‘cancelleuze been’. Het is omgeven door een dunner, maar veel harder omhulsel, ‘corticaal been’ genaamd. Zoals bij veel zaken in natuur, is de inhoud (het cancelleuze been) belangrijker dan het omhulsel, zelfs al is het een spons.

Figuur 1. Voorachterwaartse doorsnede doorheen de 3de lumbale wervel ter hoogte van de middellijn (A90-149). De verbindingen tussen de verticale en de horizontale trabekels zijn duidelijk zichtbaar. Dit trabeculair verbindingspatroon zorgt voor de stevigheid van het wervellichaam.

Sponsachtige inhoud

Het zachte sponsachtige materiaal in de doos bestaat uit een hele reeks korte steunbalkjes, de zgn. trabekels. Dit zijn complexe structuren die opgebouwd zijn uit eiwitten waarin en waarrond mineralen zijn opgeslagen^5,6,7,8 (figuur 2).
Die mineralen bestaan hoofdzakelijk uit kalkfosfaatkristallen (hydroxyapatietkristallen). Zij zorgen ervoor dat het wervellichaam sterk genoeg is om weerstand te kunnen bieden tegen de verticale drukkrachten. De eiwitten bestaan voor 90% uit type 1-collageenvezels die de wisselende drukveranderingen in het wervellichaam moeten opvangen⁴.

Figuur 2. Het sponsachtig cancelleuze beenweefsel bestaat vooral uit type-1 collageenvezels die een zeer stevig netwerk vormen en waarin zich beencellen en kalkfosfaatkristallen (ovale cirkels) bevinden⁹.

Hoe komt het dat die ‘spons’ zo sterk is?

De sterkte van het sponsachtig been hangt niet alleen af van de massa zacht beenweefsel die zich in het wervellichaam bevindt, maar vooral van de bijzondere architecturale constructie van de beentrabekels.
De meeste van deze trabekels zijn verticaal opgesteld, omdat ze dienen als stutpalen die de verticale krachten opvangen en ze van de boven- naar de onderkant van het wervellichaam doorgeven. Om te voorkomen dat ze door de enorme verticale krachten uit elkaar geduwd worden, zijn de verticale trabekels onderling verbonden door horizontale trabekels.
Het trabeculair verbindingspatroon kan vergeleken worden met het geheel van verticale en horizontale pijlers in het geraamte van een hoog appartementsgebouw. Deze bouwtechniek is essentieel voor de stevigheid van het wervellichaam, vermindert het instortingsgevaar en zorgt voor het ontstaan van grote ruimtes, opgevuld met bloedcellen. Vandaar de vergelijking met een ‘spons vol water’ en de benaming ‘spongieus’ been (figuur 1).

Verschil in functie tussen een wervellichaam en een tussenwervelschijf

Samen met de tussenwervelschijven bieden de wervellichamen de grootste weerstand tegen de verticale drukkrachten op de wervelzuil. Toch heeft het wervellichaam een totaal andere functie dan de tussenwervelschijf.
Een gezonde tussenwervelschijf geeft gewoon de drukkrachten door aan de wervellichamen (figuur 3). Het enige wat de wervellichamen dan altijd moeten proberen te doen, is deze belastingen op te vangen zonder te breken. In normale omstandigheden worden de drukkrachten voor 90% opgevangen door de beentrabekels^10,11. De overige 10% geschiedt via de facetgewrichten.

Figuur 3. De rode en blauwe horizontale lijnen geven de eindplaten (ook dekplaten genaamd) weer van de wervellichamen. De rode pijltjes stellen de verticale drukkrachten voor die een gezonde tussenwervelschijf via de eindplaat aan het wervellichaam moet doorgeven.

Een wervellichaam wordt ouder en osteoporotisch

Beenweefsel neemt af in kwaliteit met de leeftijd (figuur 4). De belangrijkste reden hiervan is het voortschrijdend gebrek aan lichamelijke activiteit. Wie tijden zijn leven lichamelijk zeer actief blijft, ontwikkelt sterkere wervellichamen en tussenwervelschijven¹². Door het verouderingsproces daalt ook de hormoonproductie. Vooral bij dames is de vermindering van het oestrogene hormoon verantwoordelijk voor de vermindering van de massa en de sterkte van het beenweefsel¹³. Maar ook mannen ontwikkelen osteoporose wanneer hun testosteronproductie afneemt.
De kwaliteitsafname van het beenweefsel door het verouderingsproces en de vermindering van de circulerende seksuele hormonen, noemt men osteoporose. Wie daarenboven veel rookt en teveel alcohol drinkt, versnelt en stimuleert in sterke mate het osteoporotisch proces. Deze mensen ontwikkelen dus veel vroeger dan anderen de problemen die met osteoporose geassocieerd worden⁹.

Figuur 4. Voorachterwaartse doorsnede doorheen de 1ste lumbale wervel ter hoogte van de middenlijn (X90-1437) bij een lichamelijk niet-actieve man van 63 jaar. Men bemerkt een duidelijke afname van beentrabekels, een geringere graad van onderlinge verbindingen en een toename van de intertrabeculaire ruimtes. Bij deze graad van osteoporose dreigt instortingsgevaar.

Een wervellichaam kan breken

Een wervellichaam kan breken wanneer de verticale drukkrachten de architecturale weerstand van de beentrabekels in het wervellichaam overtreffen. Dit kan gebeuren wanneer men bv. van de ‘eerste verdieping’ valt of wanneer men te grote lasten wil torsen.
De bekendste ziekte die het wervellichaam doet breken is osteoporose. Deze aandoening begint rond de leeftijd van 30-35 jaar, is onherstelbaar en schrijdt onophoudelijk voort doordat steeds meer verticale trabekels afgebroken worden. Alzo vergroot het instortingsgevaar⁹. Met de leeftijd kan niemand aan de gevolgen van deze aandoening ontkomen. De bovenste eindplaten van de wervellichamen zijn dunner dan de onderste en vormen daarom ook de zwakste schakel van de wervel¹⁴. Wanneer de verticale stutpalen afbreken, zullen de bovenste eindplaten minder gestut worden en doorgaans als eerste doorzakken en breken (figuur 5).
Het optreden van letsels ter hoogte van een eindplaat kan pijnlijk zijn omdat eindplaten pijngevoelige zenuwvezeltjes bevatten^15,16. Ook bij jonge mensen zijn kleine breukjes in de bovenste dekplaat de meest verantwoordelijke reden voor het ontstaan van lage rugpijn^17,18,19.

Figuur 5. Omdat de bovenste dekplaten de zwakste structuren zijn van de wervels, zullen ze in principe als eerste instorten wanneer de verticale trabekels afgebroken worden door de ziekte ‘osteoporose’.

Gratis E-boek “Oefeningen om chronische pijn te verlichten” downloaden

73% van de chronische pijnpatiënten zijn niet in staat dingen te doen die voor gezonde mensen normaal zijn: stappen, fietsen, met je kinderen spelen, etc. Naast medische behandelingen kan ook lichaamsbeweging heel nuttig zijn om je mobiliteit te bewaren of verbeteren. Dit e-boek wil je vertrouwd maken met enkele eenvoudige lichaamsoefeningen die je pijn kunnen verminderen.

GRATIS DOWNLOADEN

Referenties

¹  Vos Theo et al., ‘Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 301 acute and chronic diseases and injuries in 188 countries, 1990-2013. A systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013’,
Lancet, 2015, 386:743-800
²  Syczewska M, Oberg T, Karlsson D, ‘Segmental movements of the spine during treadmill walking with normal speed’,
Clin Biomech (Bristol, Avon), 1999, 14:384
³  Granata KP, Marras WS, ‘The influence of trunk muscle coactivity on dynamic spinal loads’,
Spine, 1995, 20:913
⁴  Adams MA, Bogduk N, Burton K, Dolan P, ‘The biomechanics of back pain’,
Elsevier, Churchill Livingstone, 2013
⁵  Banse X, ‘When density fails to predict bone strength’,
Acta Orthop Scand Suppl, 2002, 73:1
⁶  Fratzl P, ‘Extra dimension for bone analysis’,
Nature, 2015, 527:308
⁷  Liebi M, Georgiadis M, Menzel A et al., ‘Nanostructure surveys of macroscopic specimens by small-angle scattering tensor tomography’,
Nature, 2015, 527:349
⁸  Sanderson K, ‘Nature Outlook Biomaterials. Artificial armour’,
Nature, 2015, 519:S14
⁹  www.guy-declerck.com / Spinal Pathologies / Spinal Osteoporosis
¹⁰  McBroom RJ, Hayes WC, Edwards WT, et al. ‘Prediction of vertebral body compressive fracture using quantitative computed tomography’,
J Bone Joint Surg, 1985, 67A:1206
¹¹  Yoganandan N, Mykiebust JB, Cusick JF et al., ‘Functional biomechanics of the thoracolumbar vertebral cortex’,
Clin Biomech (Bristal Avon), 1988, 3:11
¹²  Porter RW, Adams MA, Hutton WC, ‘Physical activity and the strength of the lumbar spine’,
Spine, 1989, 14:201
¹³  Myers ER, Wilson SE, ‘Biomechanics of osteoporosis and vertebral fracture’,
Spine, 1997, 22(Suppl 24):25S
¹⁴  Zhao FD, Pollintine P, Hole BD, Adams MA, Dolan P, ‘Vertebral fractures usually affect the cranial endplate because it is thinner and supported by less-dense trabecular bone’,
Bone, 2009, 44:372
¹⁵  Lotz JC, Ulrich JA, ‘Innervation, inflammation, and hypermobility may characterize pathologic disc degeneration: review of animal model data’,
J Bone Joint Surg, 2006, 88A(suppl 2):76
¹⁶  Brown MF, Hukkanen MV, McCarthy ID et al., ‘Sensory and sympathetic innervation of the vertebral endplate in patients with degenerative disc disease’,
J Bone Joint Surg, 1997, 79B:147
¹⁷  Peng B, Chen J, Kuang Z et al., ‘Diagnosis and surgical treatment of back pain originating from endplate’,
Eur Spine J, 2009, 18:1035
¹⁸  Wang Y, Videman T, Battié MC, ‘Lumbar vertebral endplate lesions. Prevalence, classification, and association with age‘,
Spine, 2012, 37:1432
¹⁹  Wang Y, Videman T, Battié MC, ‘ISSLS prize winner. Lumbar vertebral endplate lesions. Associations with disc degeneration and back pain history’,
Spine, 2012, 37:1490