Inleidende gegevens om de functies van discussen te begrijpen

Inleiding

De discus is een complexe structuur die opvallende veranderingen vertoont naarmate hij veroudert en degenereert. Wanneer de discus niet goed (meer) functioneert, vermindert onze levenskwaliteit sterk. Hopelijk slaagt men er binnenkort in een bestaande medische rugmetingtechnologie te optimaliseren. Op heden kan men met een rugmeting al op een eenvoudige en goedkope manier nagaan welke discussen niet langer meer in staat zijn hun complexe drukbelastings- en bewegingsfuncties naar behoren uit te voeren (Fig. 1). Het voordeel van de rugmetingtechniek is dat de patiënt die lage rugpijn ervaart, niet huiswaarts moet gestuurd worden met de mysterieuze diagnose van ‘aspecifieke lage rugpijn’^1,2. Bovendien kan men met de techniek experimenteren om een gerichtere en meer gepersonaliseerde preventieve behandeling uit te proberen. Initiële evaluatie van de lage rug via XR^3,4 en MRI^5,6,7 kan dan, indien toch nodig, tot veel latere datum uitgesteld worden. Althans, indien de rugpatiënt er zelf mee akkoord kan gaan^8,9. Geen enkele lagerugpijnlijder hoeft trouwens te snel ongerust te zijn. Bij zo’n 80% onder hen zijn er niet meer en niet minder radiologische afwijkingen waarneembaar dan bij diegenen die nooit rugpijn (zullen) hebben^10,11.

Fig. 1. Met de innovatieve rugscan kunnen medische en paramedische deskundigen op een eenvoudige en goedkope wijze nagaan welke discussen in de wervelzuil hun complexe functies niet meer op een normale manier uitoefenen. De analyse wordt uitgevoerd in drie verschillende houdingen: tijdens rustig rechtstaan, met kleine gewichtjes in de vooruitgestoken handen en in een licht voorovergebogen houding. De metingen rechts tonen aan dat de discussen onderaan in de wervelzuil de drukken niet meer gelijkmatig van wervel tot wervel doorgeven. Dit wijst op evoluerende en onomkeerbare degeneratieve processen. Omdat hierdoor ook de normale statiek in de wervelzuil verstoord is, treedt er bij het vooroverbuigen een compensatie op in de wervelzuil hogerop t. h. v. de hals. Op basis van deze visuele afwijkingen kunnen artsen en kinesitherapeuten veel gemakkelijker hun behandelingen bepalen dan o. b. v. routine scanningstechnieken.

De lage rug is zoals de Griekse mythologische figuur Atlas

Net zoals de Griekse mythologische figuur Atlas tot het einde van zijn dagen het enorme hemelgewelf op zijn schouders diende te dragen, moeten wervels en discussen in de lage rug levenslang het grootste deel van het enorme lichaamsgewicht (= kg ’s x zwaartekracht) dragen. Bovendien moeten ze weerstand bieden aan de rugspieren die vooral op de discussen enorme samendrukkende krachten uitoefenen. Voelt u maar hoe hard ze zich moeten opspannen terwijl u wandelt. Zonder deze spierspanningen kunnen we niet eens rechtstaan. Uiteindelijk moeten wervels en discussen ook alle lasten opvangen tijdens onze dagelijkse activiteiten.

Probleem! Discussen verouderen te vroeg

Spijtig genoeg kan de lage rug deze activiteiten niet levenslang perfect blijven uitvoeren. De discussen zijn de eerste organen die al op 20-jarige leeftijd verouderen (cf. Blog ‘Lage rugpijn bij jongeren. Kern of buitenband?’). Het is dan vrij gemakkelijk te begrijpen waarom discussen slechts gedurende de eerste twintig levensjaren in staat zijn probleemloos enorme samendrukkende krachten op te vangen en deze gelijkmatig van de ene naar de andere over te brengen¹².

Om perfect te functioneren moeten discussen vol water zitten

Jonge gezonde discussen zijn slechts in staat hun functies perfect uit te voeren wanneer ze een hoog watergehalte bezitten. Dit is het geval tot de leeftijd van ongeveer 15-20 jaar. De kern bestaat op die leeftijd uit 70 à 85% water. De eindplaten bevatten 70% en de omringende vezelring 50% water (cf. Blog ‘Eindplaten. Belangrijkste bron van lage rugpijn’). Dankzij het hoge watergehalte houden discussen de wervellichamen van elkaar gescheiden. Zolang de hydrostatische drukkrachten in discussen zich aan de variërende dagactiviteiten kunnen aanpassen (zie verder), kunnen wervels ook tegenover elkaar vlot buigen en in beperkte mate glijden en draaien^13,14.

Normale discusfuncties zijn onmogelijk zonder een grote hoeveelheid collageenvezels

Om weerstand te kunnen bieden tegen al die inwerkende drukkrachten en bewegingen, moeten discussen ook sterk en buigzaam zijn. Daarom bevatten kernen en eindplaten een grote hoeveelheid fijne elastische collagene vezeltjes (type 2). De sterkte van de buitenste vezelring is te wijten aan de talrijke taaiere collageenvezels (type 1).
Noot: laten we niet vergeten dat discussen en wervels gebruik maken van de achteraan gelegen facetgewrichten om alle rugbewegingen binnen normale grenzen te laten verlopen (cf. Blog ‘Kunnen facetgewrichten lage rugpijn uitlokken?’).

De discus is veel te stijf om schokken op te vangen

In een automobiel moeten zuigers in de cilindervormige schokdempers continu op en neer bewegen om de schokken op te vangen. Discussen bewegen helemaal niet op en neer! Mechanisch gezien zijn ze daarvoor veel te stijf¹⁵. Elk van de drie discusonderdelen bestaat uit een verschillend type kraakbeen met zijn eigen typische mechanische eigenschappen. Daarom is de discus niet in staat schokken op een gelijkmatige manier op te vangen. Behalve na een ongeval kunnen de onderdelen van de discus dus niet gelijktijdig gekwetst worden. Doorgaans begeven het eerst de eindplaten, vervolgens de vezelige buitenring en uiteindelijk de kern (cf. illustraties in volgende blogs).

Wat wordt verstaan onder het begrip ‘stijfheid’?

Om een voorwerp te kunnen vervormen, moet men er eerst een kracht op uitoefenen. Neem nu het voorbeeld van een stuk marmer op een kartonnen doos: karton zal veel gemakkelijker platgedrukt worden dan bijvoorbeeld een ijzeren koekendoos. Iedere structuur vertoont dus een specifieke stijfheid, een soort eigenzinnige weerstand tegen vervorming (Fig.2).

Fig.2

De term ‘stijfheid’ gebruikt men in de mechanica om te berekenen in welke mate een bepaald voorwerp in staat is weerstand te bieden aan een inwerkende vervormende kracht. De bereikte vervorming door een bepaalde inwerkende kracht wordt uitgedrukt in Newton. Stijfheid is dan N/mm. Ook de verschillende discusonderdelen hebben een verschillende stijfheid. Ze zullen pas scheuren wanneer hun eigen weerstand tegen een inwerkende kracht overschreden wordt.

Wat zijn de drukkrachten op het discusweefsel?

In de lage rug moeten discussen enorme gewichten dragen. Bij een man van 75 kg in rechtopstaande rusttoestand bedraagt de belasting op de discus gemiddeld 80 kg/cm²¹⁶. Dat komt ongeveer overeen met het gewicht van 8 volle bakken bier! Wanneer de oppervlakte van de voorlaatste L4-L5 discus gemiddeld 6 cm² bedraagt, dan weten we via een simpele rekensom dat deze discus zonder veel problemen ongeveer 48 volle bierkratten moet kunnen dragen. Het is dan logisch dat de discusonderdelen vermoeid kunnen raken en na verloop van tijd begeven. In het Engels heet dit fenomeen ‘fatigue failure’¹⁷. Het is te vergelijken met een torenkraan die door metaalmoeheid plots ineenstort.

Welke verschillende drukwaarden kan men in discussen meten?

Onder plaatselijke verdoving en via röntgencontrole kan men vrij makkelijk een naald in het centrum van de discuskern inbrengen en vervolgens verbinden met een manometer. Zo kan men rechtstreeks de druk in de discus meten wanneer iemand zit, ligt, staat of vooroverbuigt. De waarden opgeleverd door deze drukmetingen geven aan of een al dan niet beschadigde discus nog in staat is zijn normale functies probleemloos te vervullen.

Bij gezonde mensen zonder lage rugpijn varieert de druk in zittende positie tussen 460 en 1330 kPa, tussen 91 en 539 kPa in buik- of ruglig en in staande positie tussen 500 en 870 kPa^18,19,20,21. De meest extreme drukwaarden (2300 kPa) worden gemeten in staande positie in een licht voorovergebogen houding en met 20 kg in de handen²¹.

In de volgende blog wordt een samenvatting gegeven van interessante wetenschappelijke conclusies inzake de precieze discusfunctie in de lage rug.

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 Hartvigsen J, Hancock MJ, Kongsted A et al., ‘What low back pain is and why we need to pay attention’,
Lancet, 2018, 391:2356
² Foster NE, Anema JR, Cherkin D e al., ‘Prevention and treatment of low back pain. Evidence, challenges, and promising directions’,
Lancet, 2018, 391:2368
³ Deyo RA, Diehl AK, ‘Lumbar spine films in primary care. Current use and effects of selective ordering criteria’,
J Gen Intern Med, 1986, 1:20
⁴ Suarez-Almazor ME, Belseck E, Russell AS, ‘Use of lumbar radiographs for the early diagnosis of low back pain. Proposed guidelines would increase utilization’,
JAMA, 1997, 277:1782
⁵ Powell MC, Wilson M, Szypryt P et al., ‘Prevalence of lumbar disc degeneration observed by magnetic resonance in symptomless women’
Lancet, 1986, 2:1366
⁶ Boden SD, McCowin PR, Davis DO et al., ‘Abnormal magnetic-resonance scans of the lumbar spine in asymptomatic subjects’,
J Bone Joint Surg, 1990, 72A: 1178
⁷ Jensen MC, Brant-Zawadzki MN, Obuchowski N et al., ‘Magnetic resonance imaging of the lumbar spine in people without back pain’,
N Engl J Med, 1994, 331:69
⁸ Deyo RA, Diehl AK, Rosenthal M, ‘Reducing roentgenography use. Can patient expectations be altered?’,
Arch Intern Med, 1987, 147:141
⁹ Cherkin DC, Deyo RA, Wheeler K et al., ‘Physician variation in diagnostic testing for low back pain. Who you see is what you get’,
Arthritis Rheum, 1994, 37:15
¹⁰ van Tulder MW, Assendelft WJ, Koes BW et al., ‘Spinal radiographic findings and nonspecific low back pain. A systematic review of observational studies’,
Spine, 1997, 22:427
¹¹ Chou R, Deyo RA, and Jarvik JG, ‘Appropriate use of lumbar imaging for evaluation of low back pain’,
Radiol Clin North Am, 2012, 50:569
¹² Adams MA, Roughley PJ, ‘What is intervertebral disc degeneration, and what causes it?,
Spine, 2006, 31:2151
¹³ Humzah MD, Soames RW, ‘Human intervertebral disc. Structure and function’,
Anat Rec, 1988, 220:337
¹⁴ Newell N, Little JP, Christou A et al., ‘Biomechanics of the human intervertebral discs. A review of testing techniques and results’,
J Mech Behav Biomed Mater, 2017, 69:420
¹⁵ Adams MA, Bogduk N, Burton K, Dolan P, ‘The biomechanics of back pain’, Third edition’,
Churchill Livingstone, Elsevier, 2013:126
¹⁶ INSERM, Institut National de la santé et de la recherche médicale, Paris
¹⁷ Adams MA, Bogduk N, Burton K, Dolan P, ‘The biomechanics of back pain’, Third edition’,
Churchill Livingstone, Elsevier, 2013:138
¹⁸ Nachemson A, Morris J, ‘Lumbar discometry. Lumbar intradiscal pressure measurements in vivo’,
Lancet, 1963, 1:1140
¹⁹ Nachemson A, Morris JM, ‘In vivo measurements of intradiscal pressure. Discometry, a method for the determination of pressure in the lower lumbar discs’,
J Bone Jt Surg, 1964, 46A:1077
²⁰ Sato K, Kikuchi S, Yonezawa T, ‘In vivo intradiscal pressure measurement in healthy individuals and in patients with ongoing back problems’,
Spine, 1999, 24:2468
²¹ Wilke HJ, Neef P, Caimi M et al., ‘New in vivo measurements of pressures in the intervertebral disc in daily life’,
Spine, 1999, 24:755