Instituto Gaúcho de Cirurgia da Coluna Vertebral

Biomecânica da coluna

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Mecânica é a parte da física que investiga os movimentos e as forças que os provocam. A ciência que aplica os fundamentos da mecânica no estudo dos seres vivos chama-se biomecânica. Para entender melhor, a biomecânica é o estudo do corpo humano sob o ponto de vista da engenharia e da física. Esse ramo da medicina é voltado para a análise dos movimentos e do funcionamento dos ossos, músculos e articulações, estruturas que formam o aparelho locomotor. Este tópico aborda a engenharia da coluna, para que se possa entender melhor como ela funciona e como acontecem as lesões e o desgaste.

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A importância da coluna

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O conjunto dos ossos e articulações do corpo é o esqueleto. Este se movimenta pela ação dos músculos que são comandados pelo sistema nervoso. A coluna é a parte mais nobre do esqueleto do tronco, é o elemento de ligação entre a cabeça e os quatro membros e funciona como suporte de todos os movimentos do corpo. Além disso, também abriga e protege a medula, parte do sistema nervoso que origina os nervos que controlam os movimentos. A palavra coluna remete aos pilares presentes nas construções antigas como nos templos gregos e romanos. A coluna tem esse nome porque funciona como um pilar, servindo de suporte para os braços, pernas e todo o peso do corpo. Porém, esse suporte é especial, pois, além de segurar peso, ele também é capaz de realizar movimentos e adaptar-se a várias posturas.

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Particularidades da coluna humana

 

Os humanos são bípedes verdadeiros, pois adotam uma postura ereta completa. Os cachorros ou os macacos podem andar sobre duas patas, mas, apenas o homem está naturalmente adaptado para locomover-se com as pernas, liberando os braços para outras atividades. Essa evolução exigiu da coluna uma série de adaptações, com necessidades de equilíbrio e suporte muito maiores que as das outras espécies. Dessas adaptações, a mais clara é o desenvolvimento de algumas curvaturas que mantém a coluna equilibrada e que não ocorrem nem nos macacos mais evoluídos. Assim, vista de lado, a coluna apresenta três curvas: uma para trás (lordose), na região do pescoço, equilibrada por uma curva para frente (cifose), na região do tórax e outra para trás (lordose), na parte baixa lombar.

 

 

A coluna como estrutura móvel

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Além das curvas para melhorar o equilíbrio, para que a coluna cumpra com as suas funções, é necessária uma estrutura forte o bastante para suportar peso, capaz de absorver e amortecer impactos, com mobilidade suficiente para se adaptar a posturas e situações variadas e segura o suficiente para abrigar a medula nervosa. Para ter mobilidade, ao invés de ser uma peça única, a coluna é constituída pelo empilhamento de vários blocos ósseos, as vértebras, unidas por articulações com movimento. Existem sete vértebras na região cervical (pescoço), doze na dorsal (tórax) e cinco na região lombar. A união da coluna com a bacia é feita por um conjunto de vértebras modificadas, chamadas sacro.

 

Essas vértebras têm de suportar peso, impactos, e manter-se alinhadas umas sobre os outras mesmo durante o movimento, de modo que esta estrutura não desabe. A solução da natureza foi dividir a coluna em três segmentos especializados para funções distintas. O segmento anterior ou coluna anterior é especializado em suportar peso e absorver impactos, e o segmento posterior ou coluna posterior, em manter o alinhamento, limitando a movimentação entre as vértebras. O segmento intermediário ou coluna média faz a ligação entre as colunas anterior e posterior e tem poucas funções mecânicas, mas é o segmento que abriga e protege a medula.

 

 

A coluna anterior

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Essa coluna é formada pela parte anterior das vértebras, chamada corpo vertebral, e por articulações especiais chamadas discos intervertebrais que ligam dois corpos adjacentes. O corpo é a parte da vértebra feita para suportar peso, sendo constituído por um bloco cilíndrico ósseo bastante forte. Quanto mais baixo a vértebra localizar-se na coluna mais peso ela irá suportar, por isso, as vértebras da região lombar são bem maiores que as do pescoço, por exemplo.

 

O disco intervertebral é uma articulação altamente especializada que funciona como amortecedor. Os discos estão inseridos entre dois corpos vertebrais, absorvendo impactos da mesma forma que uma almofada. A parte externa do disco chama-se anel e, contido dentro do anel está o núcleo pulposo, constituído de um gel consistente, que tem a capacidade de absorver os impactos como um amortecedor hidráulico. Os corpos vertebrais e discos absorvem 80% do peso e das cargas colocadas sobre a coluna, deixando apenas 20% para ser dividido entre as outras estruturas.

 

 

A coluna posterior

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Corresponde à parte posterior das vértebras, chamada arco vertebral e as articulações facetarias, juntamente com seus ligamentos. Os arcos vertebrais recebem a inserção de vários músculos e ligamentos e apresentam encaixes para as vértebras de cima para baixo - as facetas articulares - que formam as articulações posteriores da coluna, chamadas articulações facetarias. Todos os segmentos da coluna têm duas articulações facetarias, uma de cada lado. A principal função destas juntas é manter a coluna alinhada durante o movimento. Cada junta permite apenas certo grau de movimento, dentro de limites que evitem o risco de escorregamento das vertebras. Estas articulações também são bastante especializadas e apresentam diferenças conforme a região da coluna em que se encontram. Por exemplo, uma junta do pescoço, que é bastante móvel, é bem diferente de uma do tórax, bem mais rígida.

 

 

A coluna media

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A parte frontal das vértebras é estruturada para suportar cargas e a de trás, para manter o alinhamento. Unindo essas partes existem duas pontes ósseas, os pedículos. Como há um pedículo de cada lado, no centro se forma um orifício, e a sobreposição desses, forma um canal, o canal vertebral, onde se abriga a medula espinhal. Essa estrutura é tão perfeita que os nervos nunca são apertados durante os movimentos da coluna, a não ser que exista alguma doença ou desgaste das estruturas.

 

 

A movimentação da coluna

 

O movimento entre duas vértebras envolve sempre três articulações: o disco, na frente, e as duas articulações facetarias, atrás.

Esses movimentos são muito limitados, mas, a soma da pequena mobilidade de cada segmento faz com que a coluna, como um todo, possa mover-se amplamente em todas as direções. Cada parte da coluna se move de um modo próprio, por exemplo, ao olhar para os lados, metade da rotação da cabeça se dá entre a primeira e a segunda vértebras cervicais, pois suas articulações são preparadas para isto. Os outros segmentos do pescoço não fazem tanta rotação, mas permitem movimentos bem amplos nas outras direções.

 

Já a coluna torácica é mais rígida, pois a presença das costelas limita os movimentos. A região lombar tem boa mobilidade, menor que a do pescoço, mas suporta todo o peso da coluna. Os discos lombares mais baixos são os que mais sofrem pressão, pois estão na base da coluna. Quando se está em pé, a carga sobre esses discos é praticamente o dobro do peso do corpo. Alguns movimentos como o simples ato de sentar ou levantar pesos podem dobrar essa carga. É por isso que a maioria das lesões por desgaste acontece nesses discos.

 

 

A degeneração da coluna

 

Todo movimento é um evento mecânico e implica em uma força sobre a coluna. Sempre que essa força for maior que a tolerância da coluna, haverá uma lesão. Essas lesões podem ser grandes, como uma fratura causada por uma queda, ou podem ser micro-lesões, provocadas por pequenos excessos cotidianos. Como uma estrutura mecânica, a coluna sofre desgaste, chamado degeneração espinhal. Isso não é uma doença, apenas parte do processo de envelhecimento natural. Da mesma forma que a pele fica enrugada e os cabelos brancos, a coluna sofre alterações com o passar do tempo.

 

Esse desgaste tem causas biológicas, como o envelhecimento das proteínas dos discos ou a perda de massa óssea por osteoporose, mas também têm causas mecânicas, principalmente as micro-lesões repetidas. Isso significa que a rapidez da degeneração não depende só da constituição física e da carga genética, mas, também, do comportamento da pessoa, podendo ser acelerada pela falta de cuidado, como excesso de peso, exagero repetido de esforço, descuidos com postura, falta de exercícios, etc. Mesmo sendo um processo normal, a degeneração da coluna faz com que estruturas como discos ou ligamentos deixem de funcionar de modo eficaz. Isso pode, em algumas pessoas, provocar sintomas como dor nas costas ou ciática, caracterizando a degeneração sintomática; e também, originar uma série de patologias como hérnias discais, por exemplo.

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