ANATOMIE ET BIOMECANIQUE

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1 ANATOMIE ET BIOMECANIQUE DE LA COLONNE VERTEBRALE JC LE HUEC, J.RIGAL * Unité Rachis et Membre Supérieur, pôle orthopédie CHU BORDEAUX ** DETERCA: laboratoire de recherche chirurgicale J-c.lehuec@u-bordeaux2.fr

2 Généralités Embryologie Anatomie Contenant Osseux Elements de stabilité Contenu» Disque» Appareil ligamentaire» Muscles La moelle épinière Vascularisation de la moelle Physiologie et biomécanique

3 GENERALITES

4 Rachis = Axe souple de vertèbres empilées Entre 2 vertèbres : Mouvements mono-segmentaires (faible amplitude) Toutes les vertèbres : Mouvements pluri-segmentaires (grande amplitude)

5 FONCTION -Charpente centrale de l organisme -Attache de la cage thoracique -Attaches des membres (ceintures) -Protection moelle et racines nerveuses

6 Le rachis «mobile» 24 vertèbres 7 vertèbres cervicales 12 vertèbres thoraciques 5 vertèbres lombaires Le rachis «fixe» 8 à 11 vertèbres 5 vertèbres sacrées 3 à 6 vertèbres coccygiennes

7 Les courbures physiologiques de profil - Lordose cervicale, à concavité postérieure, de sommet C6 - Cyphose thoracique, à concavité antérieure, de sommet T7 ou T8 - Lordose lombaire, à concavité postérieure, de sommet L3 ou L4 - Cyphose sacrée, à concavité antérieure, de sommet S3 C6 L3 L4 T7 T8 S3

8 ANATOMIE

9 CONTENANT OS : vertèbre DISQUE LIGAMENTS et CAPSULE MUSCLES CONTENU MOELLE EPINIERE RACINE

10 Le contenant

11 La vertèbre type AV Constituée de deux parties Le corps vertébral L arc vertébral CV AR

12 Le corps vertébral ou «Spondyle» - Section de cylindre aplatie, à face postérieure - Section vertébrale supérieure = plateau vertébral cranial - Section vertébrale inférieure = plateau vertébral caudal

13 L arc vertébral (et non pas arc postérieur) - Les pédicules vertébraux (unissent l arc postérieur au corps vertébral) - Les processus transverses - Les processus articulaires cranial et caudal, unis par l isthme - Les lames vertébrales - Le processus épineux (impair et médian)

14 CERVICAL : Le corps vertébral - de forme rectangulaire. Le diamètre transversal est plus important que le diamètre antéro-postérieur. - Présence des uncus - Conséquences : Les mouvements de flexion/extension sont facilités contrairement aux mouvements en inclinaison latérale.

15 CERVICAL : L arc vertébral - Naissance des transverses sur le spondyle. - Processus transverses courts et larges, parfois bifides, présentant un foramen transversaire. - Lames et processus épineux, parfois bifides. - Les processus articulaires craniaux regardent vers le haut et vers l arrière de 45 - Les processus articulaires caudaux regardent vers le bas et vers l avant de 45

16 THORACIQUE: Le corps vertébral - Forme ovalaire - Les dimensions sont identiques dans les trois plans - 2 foveas costales sur chaque face latérale du corps vertébral

17 THORACIQUE: L arc vertébral - Les pédicules sont obliques en arrière et en dehors - Les transverses présentent une troisième fovea costale - Les processus articulaires sont aplatis, dirigés vers l arrière et vers le dehors (mouvement de flexion / extension limités par les côtes) - Le processus épineux tend à devenir presque vertical

18 LOMBAIRE: Le corps vertébral - Forme réniforme - Le diamètre transversal est plus important que le diamètre antéro-postérieur - Comme en cervical, les mouvements de flexion/extension sont facilités contrairement aux mouvements en inclinaison latérale

19 LOMBAIRE: L arc vertébral - Les pédicules sont perpendiculaires au spondyle - Les transverses sont parfois hypertrophiques (costiformes) - Les processus articulaires craniaux sont convexes et se font face - Les processus articulaires caudaux sont concaves et s opposent - L articulation est de type trochoïde - Le processus épineux est volumineux et devient horizontal

20 Les éléments de stabilité

21 LE DISQUE INTERVERTEBRAL - Elément essentiel de «l amphiarthrose» (Fibrocartilage unissant deux os l un à l autre) - Lentille bi-convexe de taille et de hauteur variable

22

23 Le disque est composé de deux parties - le nucleus au centre - l annulus en périphérie Le disque est renforcé en avant et en arrière par un ligament (ligament longitudinal ant et post) Le disque a pour rôle d absorber les contraintes exercées sur le rachis dans les trois plans de l espace La résistance du disque est corrélée à son degré d hydratation

24 Hauteur discale Cervical : Plus haut en avant qu en arrière : Lordose Thoracique : Plus haut en arrière qu en avant : cyphose Lombaire : Plus haut en avant qu en arrière : Lordose

25 L annulus fibrosus L annulus est un ressort riche en fibres - collagene type I - elastine type I - attaché à l anneau épiphysaire - selon un système de maillage oblique - en alternant les couches

26 Le nucléus pulposus - Le nucleus contient une substance gélatineuse - Remplissant la partie centrale du disque - Riche en protéoglycannes imbibées d eau - Les cellules discales meurent par apoptose ou nécrose - Matrice extra-cellulaire identique a celle du cartilage

27 STRUCTURES LIGAMENTAIRES - Stabilisation monosegmentaire comprend: - Le disque inter-vertébral - Le ligament jaune - Le ligament inter-épineux

28 STRUCTURES MUSCULAIRES - Les muscles postérieurs - entre les processus transverses et le processus épineux

29 STRUCTURES MUSCULAIRES - muscles latéro-vertébraux - obliques - S insèrent sur le grill costal ou l os coxal - Ces muscles travaillent en synergie avec les muscles antérieurs (paroi abdominale) - Et avec les structures passives pour une stabilité maximale de la colonne vertébrale.

30 Le contenu

31 LES ENVELOPPES - La dure-mère Enveloppe la moelle et les racines jusqu en S2 - L arachnoïde Tapisse la face interne de la dure-mère

32 LES ENVELOPPES - La pie-mère Lame porte-vaisseaux Adhère à la moelle et aux racines Les vaisseaux reposent sur cette fine membrane - Le ligament dentelé Insérée le long du cordon latéral S étend du crâne jusqu en L1

33 LES ENVELOPPES Les différentes enveloppes définissent des espaces : Espace épi-dural Espace sous-dural Espace sous-arachnoïdien

34 Espace épi-dural (extra-dural) - Graisse épidurale (glissement) - Veines épidurales

35 Espace sous-dural - Espace VIRTUEL - Entre la dure-mère et arachnoïde

36 Espace sous-arachnoïdien - Entre l arachnoïde et la pie-mère - Contient le Liquide cérébro-spinal

37 VASCULARISATION ARTÉRIELLE Systématisation Artères radiculo-médullaires formant TROIS axes - Une artère spinale antérieure - Deux artères spinales postérieures

38 VASCULARISATION ARTÉRIELLE Artère spinale antérieure Chemine dans le sillon médian antérieur

39 VASCULARISATION ARTÉRIELLE Artères spinales postéro-latérales -Cheminent en dedans des racines postérieures

40 VASCULARISATION ARTÉRIELLE: anastomoses

41 VASCULARISATION VEINEUSE Il existe un riche réseau veineux autour des vertèbres

42 BIOMECANIQUE

43 ADAPTATION A LA VERTICALISATION: apanage de la bipédie respect de courbure (cyphose et lordose) STABILITE: système osseux système ligamentaire et musculaire disque CONTRAINTES: variable en fonction des activités

44 3 courbures Lordose cervicale Cyphose dorsale Lordose lombaire Origine des courbures de la colonne vertébrale

45 ADAPTATION A LA VERTICALISATION: apanage de la bipédie respect de courbure (cyphose et lordose) STABILITE: système osseux système ligamentaire et musculaire Disque CONTRAINTES: variable en fonction des activités THEORIE DES 3 COLONNES stabilité axiale stabilité transversale

46 THEORIE DES 3 COLONNES stabilité axiale ou longitudinale stabilité transversale STABILITE LONGITUDINALE 3 points par vertèbre 3 colonnes par empilement

47 mobilité FLEXION/EXTENSION

48 ADAPTATION A LA VERTICALISATION: apanage de la bipédie respect de courbure (cyphose et lordose) STABILITE: système osseux système ligamentaire et musculaire Disque CONTRAINTES: variable en fonction des activités

49 Répartition des charges 80% 20%

50 ANALYSE DU RACHIS

51 EOS DEVICE 2 mètres 2 mètres Passage ENTREE 425 mm BIOSPACE-LBM-LIO-SVP

52 THE EOS SYSTEM

53

54 Eos: Reconstruction 3 D equivalent to CT Scan but in standing position

55 Radiation dose saved with EOS for 3D reconstructed images 2D (planar) Imaging : 8 to 10 times less than regular plain XRay 3D Imaging : 100 to 1000 times less than 3D reconstruction with CT Scan

56 PHYSIO-PATHOLOGIE

57 PHYSIOLOGIE DU DISQUE Les contraintes permettent la nutrition du disque Jour Vertical Pression discale élevée : sortie d eau Épaisseur diminue Nuit Horizontal Pression discale basse: entrée d eau Épaisseur augmente nuit jour

58 VIEILLISSEMENT DU DISQUE Deshydratation progressive du disque car altération des protéoglycannes: moins d hydratation, modification des propriétés fonctionnelle du disque

59 Deshydratation progressive par altération des protéoglycanes Colonne d enfant Colonne d adulte

60 Lésions discales au cours de la vie

61 Conséquences de l altération biomécanique du disque - Pincement discal - Diminution du diamètre vertical des foramens -Perte du parallélisme des facettes articulaires: Usure des facettes - possible glissement vertébraux

62 35 % des patients avec anomalies irm du disque sont asymptomatiques ( Boden et Al., spine 1990) Signes osseux Tissus mous: Protrusion discale Vide discal

63 Sténose canalaire Diamètre sagittal fixe Diamètre sagittal mobile

64 IRM T2 =MYELOGRAPHIE T2

65 Latero listhesis: dislocation rotatoire

66 Résumé de la physio-pathologie Hernie discale Stenose canalaire ALTÉRATION DU DISQUE instabilité mécanique

67 Perte De Hauteur discale Le vieillissement est une maladie cyphosante Perte De Hauteur discale

68 CONCLUSION Rachis = colonne vertébrale Axe mécanique du tronc Protecteur du système nerveux (moelle épinière + racines) Vieillissement inéluctable du disque Responsable de conséquences mécaniques globales Avec retentissement: - Sur les éléments nerveux - Sur la statique globale