MASARYKOVA UNIVERZITA

MASARYKOVA UNIVERZITA LÉKAŘSKÁ FAKULTA Patofyziologie, hodnocení a periradikulární terapie neuropatické komponenty bolesti u syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře Habilitační práce MUDr. Radim Jančálek, Ph.D. Brno 2012

Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně a uvedl v ní všechny použité literární a jiné odborné zdroje. V Brně dne 6. 1. 2012 2

PODĚKOVÁNÍ Na tomto místě bych chtěl poděkovat prof. MUDr. Zdeňku Novákovi, CSc., přednostovi Neurochirurgické kliniky FN u sv. Anny v Brně, a prof. RNDr. Petru Dubovému, CSc., přednostovi Anatomického ústavu Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, za jejich cenné rady a vytvoření podmínek pro mou klinickou, experimentální a vědeckou práci. 3

ABSTRAKT Syndromem neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře (FBSS) označuje stav přetrvávajících bolestí v oblasti zad nebo dolních končetin po operaci bederní páteře, která byla prováděna pro tyto obtíže. V poslední době se zavádí koncept smíšené bolesti, vycházející s poznatků, že každá bolest má nociceptivní a neuropatickou složku; jen jsou různě silně vyjádřeny. Přestože může být etiologie radikulopatie při spinálním postižení různorodá, je společným důsledkem lokální zánětlivá rekce, která vytváří podmínky pro rozvoj neuropatické radikulární bolesti. Experimentální část předkládané habilitační práce si klade za cíl prezentovat naše publikované výsledky reakce cytokinů ve spinálních gangliích na modelu chronické komprese míšního nervu u laboratorního potkana. I přes lokální a jednostranné poškození lumbálních míšních nervů jsme prokázali extenzivní reakci prozánětlivých (TNF α) i protizánětlivých (IL 10) cytokinů, šířící se nervovým systémem jak v rovině horizontální (reakce kontralaterálních ganglií), tak i vertikální (reakce krčních ganglií). Neuropatická bolest je tedy progresivní onemocnění, postihující extenzivně nervový systém, což vede k fixaci bolesti na etážích primárně nezasažených. Toto zjištění může v jistých případech vysvětlovat přetrvávání bolestí po chirurgické léčbě lumboischialgického syndromu. Následná klinická část habilitační práce se zabývá hodnocením neuropatické komponenty bolesti u FBSS ve vztahu k efektu periradikulární terapie, jejímž principem je aplikace směsi kortikoid, lokální anestetikum a opiát do oblasti příslušného foramen intervertebrale. Zde jsme prokázali statisticky i kliniky významný efekt periradikulární terapie na intenzitu radikulárních bolestí u pacientů s FBSS. Jako výhodný pro predikci efektu této léčby se ukázal dotazník PainDETECT, jehož pozitivita, tedy vysoká pravděpodobnost přítomnosti neuropatické komponenty bolesti, byla spjata s přibližně 50% zmírnění intenzity bolestí v oblasti dolních končetin trvající až 6 měsíců. To se odrazilo i ve zlepšení kvality života hodnocené Oswestry testem. Při srovnání s radikulárními bolestmi u neoperovaných pacientů byl efekt periradikulární terapie menší, ale stále klinicky významný. KLÍČOVÁ SLOVA Syndrom neúspěšné chirurgické léčby, bederní páteř, neuropatická bolest, cytokiny, periradikulární terapie, PainDETECT. 4

ABSTRACT Failed back surgery syndrome (FBSS) is a condition characterized by persistent pain following spinal surgeries. Recently, it is introduced a term combine pain means that every pain has a variously expressed nociceptive and neuropathic component. Although etiology of radiculopathy can be diverse in case of spinal disease, a local inflammatory reaction is a common consequence which creates conditions for induction of neuropathic radicular pain. A goal of the experimental part of the manuscript was to present our publisher results verifying extent of cytokine reaction within the spinal ganglia on a model of chronic spinal nerve constriction in rats. Despite a local and unilateral affection of the lumbar spinal nerves initially, results of our experiments show an extensive character of reaction of pro inflammatory (TNF α) and anti inflammatory (IL 10) cytokines that spread in horizontal (contralateral reaction of ganglia) and vertical directions (reaction of cervical ganglia) of nervous system organization. Thus, neuropathic pain is a progressive disease affecting nervous system extensively and leading to pain fixation at regions primarily not affected. In some cases, these findings may explain persistence of pain after surgical treatment of sciatica. Next clinical part of the manuscript dealing with assessment of neuropathic component of pain in patients with FBSS in relation to effect of periradicular therapy, the principle of which is injection of local anesthetics, corticoids, opioids into the intervertebral foramen. We prove a statistically and clinically important effect of the periradicular therapy on intensity of radicular pain in patients with FBSS. The questionnaire PainDETECT is an advantageous tool, because its positivity means a high probability of neuropathic component of pain and in our study, it was connected with 50% decrease in pain intensity in region of lower extremities up to 6 months. It was also reflected in a quality of life assessed by Oswestry Disability Index. Thus, the effect of the periradicular therapy is smaller but still clinically important then it is used in patient with FBSS compared with non operated patients. KEY WORDS Failed back surgery syndrome, lumbar spine, neuropathic pain, cytokines, periradicular therapy, PainDETECT. 5

OBSAH Abstrakt...4 Klíčová slova...4 Abstract...5 Key words...5 Obsah...6 Seznam použitých zkratek...8 Úvod...10 Cíl habilitační práce...12 1 Teoretická část...13 1.1 Páteř...13 1.1.1 Anatomie pohybového segmentu páteře...13 1.1.2 Základy biomechaniky bederní páteře...48 1.1.3 Paravertebrální svalstvo...59 1.1.4 Nervové struktury v oblasti bederní páteře...73 1.1.5 Cévní zásobení bederní páteře...85 1.1.6 Změny bederní páteře jako projev stárnutí...90 1.1.7 Articulatio sacroiliaca...93 1.2 Bolest...97 1.2.1 Nociceptivní bolest...97 1.2.2 Neuropatická bolest...98 1.2.3 Kombinovaná bolest...105 1.3 Vertebrogenní algický syndrom...106 1.3.1 Somatická bolest...107 1.3.2 Přenesená bolest...108 1.3.3 Radikulopatie...109 1.3.4 Radikulární bolest...110 1.3.5 Bolest dolní části zad...121 1.3.6 Nestabilita bederní páteře...143 2 Experimentální část...153 2.1 Úvod...153 6

2.2 Publikované výsledky...155 2.3 Shrnutí...172 3 Klinická část...176 3.1 Úvod...176 3.1.1 Etiologie syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře...176 3.1.2 Charakteristika bolesti u syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře...178 3.1.3 Diagnostika syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře...182 3.1.4 Hodnocení neuropatické komponenty syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře...183 3.1.5 Periradikulární terapie...184 3.1.6 Cíl studie...185 3.2 Metodika...185 3.3 Výsledky...188 3.4 Diskuze...194 4 Shrnutí...199 5 Literatura...205 6 Přílohy... Chyba! Záložka není definována. 7

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK anulus fibrosus arteria lumbalis articulatio sacroiliaca bolesti dolní části zad (low back pain) dolní končetiny elektromyografie chronické poškození kompresí (chronic constriction injury) Interleukin 10 intervertebrální facetové klouby krycí destičky ligamentum flavum ligamentum iliolumbale ligamentum longitudinale anterius ligamentum longitudinale posterius lumboischialgický syndrom lumbosakrální meziobratlová ploténka musculi interspinales musculi intertransversarii laterales musculi intertransversarii mediales musculi multifidi lumborum musculus erector spinae musculus iliocostalis lumborum musculus longissimus thoracis musculus psoas major musculus quadratus lumborum nervi spinales nucleus pulposus Oswestry test (Oswestry Disability Index) pars lumbalis musculi iliocostalis lumborum AF AL ASI LBP DKK EMG CCI IL 10 IVFK KD LF LIL LLA LLP LIS LS MP MIS MITL MITM MML MES MICL MLTh MPM MQL NS NP ODI MICL L 8

pars lumbalis musculi longissimus thoracis MLTh L pars thoracic musculi iliocostalis lumborum MICL Th pars thoracic musculi longissimus thoracis MLTh Th páteřní kanál PK periradikulární terapie PRT ramus dorsalis nervi spinalis RDNS ramus recurrens nervi spinalis RRNS ramus ventralis nervi spinalis RVNS syndrom neúspěšné chirurgické léčby degenerativních onemocnění páteře (faild back surgery syndrome) FBSS Tumor necrosis factor α TNF α vena lumbalis ascendens VLA vena lumbalis VL vertebrogenní algický syndrom VAS vizuální analogová škála VAŠ vnitřní disrupce meziobratlové ploténky (internal disc disruption) IDD 9

ÚVOD Bolesti zad mající svůj původ v oblasti páteře jsou celosvětově považovány za jeden z nejzávažnějších medicínských, ekonomických a sociálních problémů. S tímto typem bolestí se během svého života setká téměř 85 % veškeré populace (Schmidt et al., 2007). Prevalence dosahuje u dospělé populace až 40 % (Schmidt et al., 2007). Podle údajů z USA vedou bolesti zad bezkonkurenčně v pořadí příčin pracovní neschopnosti osob mladších 45 let, zaujímají druhé místo v hodnocení příčin návštěvy lékaře, jsou pátým nejčastějším důvodem hospitalizace a čtvrtou nejčastější příčinou chirurgických zákroků. Jen v USA jsou odhadované náklady na léčbu a pracovní neschopnost těchto pacientů až 90 bilionů USD (Dagenais et al., 2008). Neméně závažná je však i situace v České Republice. Podle recentních údajů vydaných Ústavem zdravotnických informací a statistiky České Republiky (http://www.uzis.cz/system/files/uppn2009.pdf) byly v roce 2009 nemoci pohybového aparátu na druhém místě v příčinách pracovní neschopnosti (20 % případů pracovní neschopnosti) za nemocemi dýchacího ústrojí (33 % případů pracovní neschopnosti) a před poraněními a otravami (13 % případů pracovní neschopnosti). Právě u skupiny nemocí svalové a kosterní soustavy došlo k největšímu nárůstu průměrné délky trvání jednoho případu pracovní neschopnosti při srovnání s předchozími lety. Z hlediska podílu na počtu prostonaných dnů se jedná o nejzávažnější skupinu tvořící téměř 30 % všech prostonaných dnů. Navíc, bolesti zad se ve skupině těchto onemocnění postaraly nejen o nejvyšší počet prostonaných dní, ale i o nejdelší dobu trvání pracovní neschopnosti. Od roku 1970 se u nás zvýšil počet těchto případů o polovinu a průměrná doba trvání pracovní neschopnosti se prodloužila o 74 %. Nejčastější jsou obtíže z bederní oblasti, následované krční a hrudní etáží v poměru přibližně 4 : 2 : 1. Bolesti a potíže v krajině křížové a bederní jsou nejčastější u dospělých pacientů a to až v 50 %. Z celkového počtu nemocných s vertebrogenním algickým syndromem bylo 8 % v pracovní neschopnosti pro radikulární obtíže. Tyto statistické údaje nutí naléhavě k zamyšlení nad příčinami, způsobem léčby a prevencí bolestí zad a k přehodnocení celé řady dosud rutinně používaných diagnostických a terapeutických postupů. 10

Rychlý rozvoj spinální chirurgie v posledních desetiletích, související s vývojem nového instrumentária a šetrnějších chirurgických postupů, umožňuje minimalizovat perioperační rizika a dosahovat lepších pooperačních výsledků. Tento rozvoj spondylochirurgie spolu s rozšířením indikačních kritérií s sebou přináší stále narůstající počty pacientů po spinálních operacích. Asi nejčastější operací bederní páteře je celosvětově mikrodiskektomie pro výhřez meziobratlové ploténky. Výhřez meziobratlové ploténky, jako příčina lumboischialgického syndromu (LIS), má prevalenci 3 až 4 %, přičemž celoživotní incidence dosahuje dle literárních údajů až 40 % (Morgan Hough et al., 2003). I přes pokrok v poznání patofyziologie LIS, zlepšení možností zobrazovacích metod a vývoj šetrných mikrochirurgických operačních technik, je výskyt syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativních onemocnění páteře (faild back surgery syndrome, FBSS) stále významný. Incidence FBSS po operaci bederní páteře je v literatuře uváděna ve velkém rozmezí 1 až 50 %, což je dáno heterogenitou populace a nejednotnými kritérii pro hodnocení pooperačních výsledků a stanovení diagnózy FBSS. I když novější klinické práce uvádějí incidenci při dolní hranici tohoto rozmezí (Korres et al., 1992; Loupasis et al., 1999; Yorimitsu et al., 2001), je nutné si uvědomit, že při počtech více než 5000 pacientů za rok, odoperovaných v naší republice pro degenerativní onemocnění bederní páteře, se jedná o počty přesahující 500 nových případů FBSS každý rok. Kauzální léčba FBSS je většinou velmi obtížná až nemožná (Málek et al., 2008). Z pohledu neurochirurga je důležité správně diagnostikovat především neuropatickou komponentu FBSS, tedy stav poškození nervového systému, kdy lze zvážit možnost invazivního léčebného zásahu. Pochopení patofyziologie tohoto úporného bolestivého stavu je tak jednou z hlavních cest k optimalizaci našich terapeutických postupů. 11

CÍL HABILITAČNÍ PRÁCE Cílem mé habilitační práce je představit patofyziologii a hodnocení neuropatické komponenty bolesti u syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře ve vztahu k efektu periradikulární terapie. Celá práce je rozdělena na tři hlavní části: teoretickou, experimentální a klinickou. V teoretické části rukopisu bude uvedena klinická anatomie důležitá pro pochopení lumboischialgického syndromu a podán přehled současných názorů na patofyziologii bolestivého syndromu dolní části zad s neuropatickou radikulární komponentou. Vzhledem k přechozím zkušenostem s experimentálními modely neuropatické bolesti, budou následně v experimentální části rukopisu prezentovány spolu s příslušným komentářem mé publikované výsledky týkající se morfologických změn, reakce cytokinů a výsledků behaviorálních testů při chronické kompresi periferních nervů. Klinická část rukopisu se pak bude věnovat problematice syndromu neúspěšné chirurgické léčby degenerativního onemocnění bederní páteře z pohledu jeho patofyziologie a schopnosti odlišit radikulární a pseudoradikulární klinickou symptomatologii, ve snaze zlepšit predikci efektu periradikulární terapie tohoto onemocnění. 12

1 TEORETICKÁ ČÁST 1.1 PÁTEŘ Páteř je unikátní část těla s komplexní strukturou, zabezpečující řadu funkcí. Jako pevná kostěná schránka chrání páteř citlivé nervové struktury, jako jsou mícha a míšní kořeny. Současně ovšem musí být páteř pohyblivou a flexibilní strukturou umožňující hybnost těla. Tento dvojí účel páteře je zabezpečený pevnými kostěnými segmenty páteře tvořenými obratli a flexibilními segmenty páteře tvořenými pojivovou tkání meziobratlových plotének. Propojením dvou sousedních kostních páteřních segmentů meziobratlovou ploténkou a kloubky vzniká základní pohybový segment páteře, který je dále zabezpečen řadou vazů a svalů. Z pohledu vertebrogenního algického syndromu (VAS) lze páteř obecně rozdělit na 3 kraniokaudální oblasti: krční, hrudní a bederně křížovou (lumbosakrální, LS). I přesto, že má základní struktura páteře společné rysy, jsou pro pochopení patofyziologie onemocnění konkrétní etáže důležité právě odlišnosti jednotlivých oblastí páteře. Správné pochopení bolestivých syndromů dolní části zad tedy vyžaduje znalost specifické morfologie a funkce LS segmentu páteře. 1.1.1 ANATOMIE POHYBOVÉHO SEGMENTU PÁTEŘE Součásti pohybového systému lze z obecného hlediska rozdělit na části do značné míry pasivní, jako jsou kosti, klouby nebo vazy, a část aktivní, tvořenou svaly se svými úpony. Součinností těchto dvou složek je dáno držení těla a páteře, tedy jejich statika. Rozsah pohybu je označován jako dynamika páteře. Pohybový segment páteře je základní strukturální a funkční jednotkou páteře. Skládá se z meziobratlového prostoru (anulus fibrosus, nucleus pulposus, krycí destičky), poloviny sousedních obratlů, ligamentum longitudinale anterius, ligamentum longitudinale posterius, ligamentum flavum, meziobratlových kloubků s kloubními pouzdry a kolaterálními vazy a z veškerých měkotkáňových struktur v dané výši. Lidská páteř má celkem 24 pohybových segmentů. Vzhledem k flexibilitě páteřního segmentu 13

zde dochází k velmi těsným vzájemným vztahům mezi strukturami nervového systému a ostatními součástmi jednotlivých pohybových segmentů. 1.1.1.1 CHARAKTERISTIKA LUMBÁLNÍCH OBRATLŮ Lumbální obratle se skládají ze tří funkčních oblastí: obratlové tělo (corpus vertebrae), pedikly (pediculi arcus vertebrae) a elementy zadního sloupce, jako jsou laminy obratlového oblouku (laminae arcus vertebrae) a jeho výběžky (Obrázek 1). I když je každá z těchto komponent přizpůsobena ke specifickému účelu, přispívá zároveň ke komplexní funkci celého obratle. Obrázek 1. Rozdělení obratle na tři funkční oblasti. Upraveno podle (Bogduk, 2005). 1.1.1.1.1 OBRATLOVÉ TĚLO Obratlové tělo složí jako pevnostní element páteře, který udržuje strukturu páteře a činí ji schopnou zvládat zatížení, jenž na ni vyvíjí hmotnost vlastního těla jedince. Schopnosti odolávat zátěži v ose páteře jsou přizpůsobeny ploché horní a dolní povrchy obratlového těla, ale také jeho vnitřní struktura, která se skládá z kostní spongiózy organizované do vertikálních a horizontálních trámců (Obrázek 2). Tím je zajištěno zlepšení mechanických vlastností obratle při současném snížení jeho hmotnosti. 1.1.1.1.2 ZADNÍ ELEMENTY OBRATLE Mezi součásti zadního sloupce obratle patří laminy obratlového oblouku (laminae arcus vertebrae) a jeho výběžky (processus articulares, transversales, spinosi, mamillares et accessorii). Celkově tedy tvoří zadní elementy komplex značně nepravidelné kostní 14

tkáně orientované v různých směrech. Toto uspořádání je adaptací zadního sloupce obratle na působení heterogenní zátěže, tj. zátěže nejen v podélné ose páteře. Obrázek 2. Struktura obratlového těla na sagitálním řezu: VT vertikální trabekuly, HT horizontální trabekuly. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Dolní kloubní výběžky (processus articulares inferiores) bederní páteře vystupují z baze obratlového oblouku směrem dolů, jsou orientované v sagitální rovině a mají laterálně orientované kloubní plošky. Dolní kloubní výběžky vyššího obratle zapadají do vidlice tvořené horními kloubními výběžky (processus articulares superiores) nižšího obratle, které jsou taktéž orientované v rovině sagitální, ale s kloubními ploškami orientovanými mediálně. Takto utvářený synoviální párový kloub zajišťuje stabilitu bederní páteře v rovině transverzální a omezuje tím translační a rotační pohyby. Další výběžky zadního sloupce páteře (processus transversales, spinosi, mamillares et accessorii) slouží jako úponová místa paravertebrálních svalů. Dlouhé výběžky (processus transversales et spinosi) tvoří navíc páku, která zesiluje účinek svalů upínajících se na ně. Laminy obratlového oblouku (laminae arcus vertebrae) jsou považovány především za ochranný element páteře, bránící poškození fragilních nervových struktur. Neméně důležitou funkci ovšem plní svým centrálním postavením mezi výběžky zadního sloupce. Síly působící na tyto výběžky jsou přenášeny na laminy obratlového oblouku a 15

dále pak přes pedikly na obratlové tělo, což zajišťuje jak hybnost v pohybovém segmentu páteře, tak současně zvyšuje schopnost obratle odolávat působení sil (zajišťuje stabilitu pohybového segmentu páteře). Část lamin obratlového oblouku mezi dolními a horními kloubními výběžky (pars interarticularis) má zesílenou kortikální vrstvu kostní tkáně, která je přizpůsobena převodu sil z vertikálně orientovaných lamin obratlového oblouku na horizontálně orientované pedikly. Z biomechanického hlediska je tato část obratlového oblouku důležitá pro stabilitu pohybového segmentu páteře. 1.1.1.1.3 PEDIKLY Pedikly tvoří spojovací článek mezi obratlovým tělem a zadními elementy obratle. Jak bylo zmíněno výše, obratlové tělo je přizpůsobeno ke zvládání sil, kterými působí na páteř vlastní váha těla jednice, ale nedokáže odolávat například translačním nebo rotačním silám. Pro zvládání dynamické zátěže páteře jsou přizpůsobeny zadní elementy obratle, jejichž biomechanické vlastnosti jsou na obratlové tělo převáděny právě přes pedikly. Nepřirozenému pohybu obratlového těla tak brání tomu přizpůsobené zadní elementy obratle. 1.1.1.2 KLOUBNÍ MEZIOBRATLOVÝ KOMPLEX BEDERNÍ PÁTEŘE Kloubní spojení dvou sousedních bederních obratlů je zabezpečeno systémem tří kloubů. Jeden kloub tvoří spojení obratlových těl meziobratlovou ploténkou (discus intervertebralis), zbylé dva klouby tvoří spojení mezi horními a dolními kloubními výběžky sousedních obratlů (Obrázek 3). 16

Obrázek 3. Komplex kloubů bederní páteře: A laterální pohled; B dorzální pohled. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Na páteři jsou zastoupeny všechny druhy kloubních spojení: syndesmózy (spojení vazy), synchondrózy (spojení chrupavkou), synostózy (pojení kostí, srůst) i synoviální klouby. Artikulační spojení mezi kloubními výběžky obratlů zabezpečují meziobratlové klouby (articulationes intervertebrales), nazývané též facetové nebo zygapofyzeální klouby. 1.1.1.2.1 MEZIOBRATLOVÁ PLOTÉNKA Základní funkcí páteře není jen ochrana nervových struktur před poškozením, ale také zabezpečení stability a hybnosti těla jedince. Kongruentní, relativně rovný, povrch přivrácených horních a dolních ploch obratlových těl dokáže rozložením působících sil na plochu nejlépe odolávat zátěži. Proto je toto uspořádání ze statického hlediska výhodné. Kontakt takto utvářených kloubních ploch ovšem umožňuje pouze translační pohyby a znemožňuje pohyby ve zbylých dvou osách. Kloudní spojení mezi obratlovými těly proto využívá vloženou meziobratlovou ploténku (discus intervertebralis), která je dostatečně pevná, ale zároveň deformovatelná. Meziobratlová štěrbina vyplněná ploténkou umožňuje kývavé pohyby mezi obratli za současného zachování výhodných biomechanických vlastností tohoto kloubního spojení. Každá meziobratlová ploténka (MP) se skládá z centrálně uloženého nucleus pulposus (NP) a periferně uloženého anulus fibrosus (AF). Mezi těmito základními strukturami není vytvořena zřetelná hranice. Zevní oblasti NP volně přecházejí v centrální část AF. Třetí součástí MP jsou dvě chrupavčité, tzv. krycí destičky, které pokrývají horní a dolní povrch MP. Někteří autoři ovšem řadí KD ke struktuře obratlového těla. Nucleus pulposus je elastické rosolovité jádro MP, které se vyvíjí ze segmentů chorda dorsalis. Vysoká hydratace (až 85%) degenerativním procesem nepoškozeného NP umožňuje jeho relativní nestlačitelnost, ale dobrou deformovatelnost. Tím dosahuje jádro MP stejnoměrné rozložení působících sil ve všech směrech. 17

Obrázek 4. Meziobratlová ploténka: A transverzální řez, B koronární řez; AF anulus fibrosus, NP nucleus pulposus, KD krycí destička. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Anulus fibrosus se skládá vysoce organizovaných kolagenních vláken, která tvoří 10 až 20 vrstev lamel. Lamely mají tvar koncentrických prstenců, které obklopují jádro MP tvořené NP. Síla lamel se zvětšuje směrem k centru MP a jsou také silnější v předních částech AF. Lamely zadní části AF jsou jemnější a těsně na sebe naléhající. Zadní část AF je tedy celkově slabší než zbylé části. Kolagenní vlákna každé lamely AF probíhají mezi sousedními obratlovými těly vzájemně paralelně v úhlu 65 až 70 od vertikály (Hickey et al., 1980). Jednotlivé lamely AF mají tedy shodný úhel průběhu kolagenních vláken, dochází ovšem ke střídání jejich orientace střídavě doprava a doleva (Obrázek 5A). Původní představa o kompletnosti prstenců AF byla pozměněna na základě histologických pozorování, která prokázala nekompletnost až 40 % prstenců (Marchand et al., 1990). Toto procento je ještě vyšší (až 50 %) v posterolaterálních kvadrantech MP. Takto slepě zakončené lamely se vkládají mezi lamely sousední nebo s nimi fúzují (Obrázek 5B). Obrázek 5. Lamely anulus fibrosus: A orientace vysoce uspořádaných kolagenních vláken, B nekompletní utváření lamel. Upraveno podle (Bogduk, 2005). 18

1.1.1.2.2 KRYCÍ DESTIČKY Krycí destička (KD) je 0,6 až 1 mm silná ploténka chrupavčité tkáně, která pokrývá povrch horní a dolní plochy obratlového těla a je zevně obklopena kruhovitou apofýzou. Krycí destičky sousedních obratlů tak kompletně pokrývají NP, zatímco periferní část AF naléhá přímo na obratlové tělo (Obrázek 6). Obrázek 6. Krycí destičky: AF anulus fibrosus, NP nucleus pulposus, KD krycí destičky. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Histologicky jsou KD tvořeny hyalinní a vazivovou chrupavkou. Hyalinní chrupavka tvoří část KD přivrácené k obratlovému tělu a je typická spíše pro MP mladých jedinců. Vazivová chrupavka tvoří především tu část KD, která pokrývá NP. V průběhu stárnutí KD dochází k jejich kompletní přestavbě v chrupavku vazivovou. Na tomto procesu se podílí vrůstání kolagenních vláken z AF až do centrálních oblastí KD, čímž se uzavře NP. Vzhledem k úzkému vztahu s AF jsou tedy KD pevně spojeny s MP. Na druhou stranu je spojení KD s obratlovými těly relativně volné a může být roztrženo v případě traumatu. Z těchto a dalších morfologických důvodů je proto vhodné považovat KD spíše za součást MP než obratlového těla. Základní stavební jednotkou hyalinní chrupavky jsou proteoglykany, zajišťující její viskoelastické vlastnosti. Proteoglykanové molekuly tvoří až z 95 % polysacharidové řetězce (glykosaminoglykany), jako je keratansulfát a chondroitinsulfát, které jsou vázány na osové (jádrové) proteiny (Obrázek 7). Osové proteiny jsou současně vázány nekovalentně na dlouhá vlákna hyaluronové kyseliny, tvoříce velké agregáty proteoglykanů. Hlavní funkcí proteoglykanů je uchovávat vodu, která je vázána na negativně nabité glykosaminoglykany (převážně chondroitinsulfát) a představuje asi 75 % celkového objemu základní substance hyalinní chrupavky. 19

Obrázek 7. Proteoglykany: stavba základní struktury; GAG glykosaminoglykany, ChS chondroitinsulfát, KS keratansulfát, KHU kyselina hyaluronová. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Tvarovou složku základní substance chrupavky pak tvoří vlákna kolagenu, které vytváří spolu s glykosaminoglykany zkříženou strukturu základní matrix. V pojivové tkáni se nachází asi 11 typů kolagenu, z nich každý má díky specifické chemické struktuře charakteristické vlastnosti. Nejčastěji se vyskytuje kolagen typu I, II a III. Kolagen typu I a II je typicky součástí tkání pohybového aparátu, typ III je obsažen především v kůži a cévní stěně. V meziobratlové ploténce se tedy může setkat především s kolagenem typu I a II. Kolagen I je pevný v tahu, čímž zabezpečuje schopnost tkání odolávat trakci (napětí) a kompresi. Nachází se tedy ve strukturách namáhaných tahem nebo kompresí. Kolagen II je více pružný a je tak schopný odolávat tlaku. Vzhledem k uvedeným vlastnostem je zřejmé, že kolagen I převažuje v AF, kdežto kolagen II je dominantní v NP, což odráží rozdíly v biomechanických vlastnostech těchto základních komponent MP. Nucleus pulposus je tvořen ze 70 až 90 % vodou, jejíž přesný obsah se mění s věkem. Další hlavní komponentou NP jsou proteoglykany, které tvoří asi 65 % váhy 20

sušiny. Spolu s kolagenními vlákny typu II (15 20 % suché váhy) vytváří proteoglykany základní matrix NP. Další součástí NP je také menší množství elastických vláken a dalších proteinů označovaných jako nekolagenní proteiny. V takto utvářené základní matrix se nachází chondrocyty, které jsou zodpovědné na syntézu jednotlivých komponent NP. Také u AF je základní složkou voda, která zaujímá 60 70 % váhy. Na rozdíl od NP jsou druhou nejdůležitější komponentou AF kolagenní vlákna (50 60 % suché váhy), která jsou propojena proteoglykanovým gelem, bránící jejich rozštěpení. Menší obsah vody v AF je způsoben menším obsahem proteoglykanů (20 % suché váhy), které mají schopnost vázat vodu. Mezi lamelami kolagenních vláken AF se nacházejí chondrocyty a fibroblasty, zodpovědné za syntézu kolagenu a proteoglykanů. Chemická struktura KD napodobuje složení MP, čímž nevytváření žádnou další bariéru pro zajištění výživy MP difuzí. Krycí destičky jsou tvořeny směsí proteoglykanů a kolagenních vláken, mezi nimiž se nachází chondrocyty a fibroblasty. Poměr jednotlivých chemických komponent odráží vztah krycích destiček k AF a NP. Chemické složení a z toho plynoucí biomechanické vlastnosti MP jsou závislé na metabolismu chondrocytů a fibroblastů. U plodu a novorozenců nacházíme vyšší metabolickou aktivitu v oblasti NP, zatímco u vyzrálých MP je místo nejvyšší metabolické aktivity vprostřed AF. Metabolická aktivita chondrocytů a fibroblastů je závislá na nabídce kyslíku, glukózy, základních substrátů a kofaktorů syntézy komponent základní matrix. Vyzrálá MP nemá vlastní cévní zásobení a je tedy plně závislý na výživě difúzí. Důsledkem nízkého obsahu kyslíku jsou buněčné komponenty MP odkázány především na anaerobní metabolismus, který vede k tvorbě kyselého prostředí o hodnotě ph 6,9 až 7,1 (Holm et al., 1981; Ohshima et al., 1992). Hodnota ph zpětně ovlivňuje metabolickou aktivitu buněk, která se snižuje při hodnotě ph 6,8 a méně. Složení základní matrix MP odráží poměr mezi biodegradací zestárlých komponent a jejich novou tvorbou, tedy ději, které jsou závislé na faktorech jako je výživa, přítomnost mediátorů zánětu nebo změna ph. Základní funkcí MP je umožnění pohybu mezi jednotlivými obratli a přenášení sil působících v podélné ose páteře (váhy těla) z jednoho obratle na druhý. 21

Váha lidského těla působí kompresi MP, jenž zvyšuje tlak uvnitř NP. Vzhledem k viskoelastickým vlastnostem MP (deformovatelnost, ale relativní nestlačitelnost) dochází radiálním zšířením působících sil ke zvýšenému napětí AF (Obrázek 8A). Zvýšené napětí AF zpětně působí na NP (Obrázek 8B), čímž brání jeho expanzi mimo oblast meziobratlové štěrbiny a vede k široké distribuci působících sil na oblast KD a jejich přenosu z obratle vyššího na obratel nižší (Obrázek 8C). Obrázek 8. Mechanismus přenosu kompresivních sil meziobratlovou ploténkou: bližší popis, viz předchozí text. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Meziobratlová ploténka ovšem neslouží jen jako nárazníkový systém, který se podílí na přenosu působících sil mezi obratli, ale udržením výšky meziobratlového prostoru umožňuje hybnost mezi kongruentními plochami sousedních obratlových těl. Potenciální neomezená hybnost mezi obratlovými těly ve všech třech rovinách je ovšem omezena meziobratlových klouby zadního segmentu obratlů. Pohyb v MP je zabezpečen její deformací, z čehož plyne různá míra meziobratlové stability v různých fázích pohybu. Všechny body vyššího obratlového těla pohybového segmentu páteře se při distrakci pohybují po shodné dráze kolmo na horní plochu dalšího obratlového těla, čímž narůstá výška MP. Jelikož mají úpony kolagenních vláken AF stejné odstupy i stejné předpětí, 22

dochází při distrakci obratlových těl k povšechnému prodloužení těchto kolagenních vláken nezávisle na jejich orientaci (Obrázek 9A). Možnost distrakce je tak velmi omezená. Obrázek 9. Účast kolagenních vláken anulus fibrosus na pohybu v meziobratlové ploténce: A distrakce, B translační pohyb. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Při translačním pohybu dochází k posunu všech bodů vyššího obratlového těla rovnoběžně s horní plochou nižšího obratlového těla. Také tento pohyb je omezován AF, avšak účast kolagenních vláken závisí na jejich lokalizaci v AF a vztahu ke směru pohybu. Úpony kolagenních vláken AF, která jsou orientována ve směru pohybu, se vzdalují, čímž dochází ke zvýšení napětí v těchto kolagenních vláknech (Obrázek 9B). Na druhou stranu, jsou úpony kolagenních vláken orientovaných v opačném směru při translačním pohybu přibližovány. Tím dochází v průběhu translačního pohybu k uvolnění části kolagenních vláken. Kývavé pohyby či naklánění v MP je spojeno s přiblížením jedné poloviny a vzdálení druhé poloviny obratlových těl. Tyto pohyby vyžadují deformaci AF a NP, která je zabezpečena jejich viskoelastickými vlastnostmi. V průběhu naklánění dochází ke kompresi AF ve směru pohybu a k přesunu NP opačným směrem. Podle matematické analýzy dochází při naklánění v MP pouze k deformaci NP beze změny jeho objemu (Hickey et al., 1980). Tlak uvnitř MP zůstává nezměněn. V reálné situaci ovšem dochází účinkem paraspinálního svalstva k současné kompresi MP, jenž 23

vede k nárůstu intradiskálního tlaku. Při flexi v pohybovém segmentu páteře dochází k deformaci NP s jeho přesunem do zadní části MP. Současné působení kompresivní sil vede k vzestupu intradiskálního tlaku vyvíjeného předvedším na zadní segment AF, který je navíc napnutý oddálením zadních okrajů obratlových těl. I přesto, že je AF přizpůsobený působení těchto tenzních a kompresivních sil, představuje jeho tenčí zadní část vulnerabilní místo. V případě poškození části lamel AF degenerativním procesem může být zbylá část lamel nedostatečná pro odolávání tenzi a tlaku v zadní části MP. Flexe v pohybovém segmentu páteře tak může vést k protruzi až výhřezu MP. Schopnost odolávat působícím silám je dána nejen množstvím kolagenních vláken, ale i tvarem zadní části AF. Konkávní zakřivení zadní části MP zvětšuje plochu průřezu zadní části AF, čímž se oslabuje efekt působících sil, které se rozloží na větší ploše a sníží se riziko poškození MP. Vzhledem ke střídavé orientaci kolagenních vláken AF dochází v průběhu rotačních pohybů v MP k přibližování nebo oddalování jejich úponů na obratlová těla vždy u poloviny kolagenních vláken. Tím dochází u poloviny kolagenních vláken k jejich uvolnění a u poloviny ke zvýšenému napětí. V každém okamžiku rotačního pohybu tedy vzdoruje zvýšenému intradiskálnímu tlaku pouze polovina kolagenních vláken AF. Z biomechanického hlediska je tedy rotace v pohybovém segmentu páteře nejvíce riziková z možného poškození MR přetížením. V pohybovém segmentu páteře dochází k prvním degenerativním změnám MP již kolem dvacátého roku života. Postupně dochází k úbytku glykosaminoglykanů a tím ke snížené vazebné kapacitě pro vodu v NP. Porucha výživy MP je dalším významným faktorem v procesu degenerace. Postižena je nutriční cesta přes centrální část KD, kde se uplatňuje pumpový mechanismus. Selhává rovněž i výživa okolními cévami přes periferní části AF. V dospělosti se tak MP stává největší avaskulární tkáňovou strukturou těla. Axiální zatížení a mikrotraumata vedou k dalším změnám struktury MP. Výsledkem biochemických a biofyzikálních pochodů je dezintegrace NP, setření hranice mezi NP a AF, ztráta nárazníkové funkce a vznik cirkulárních trhlin v AF. Uvedené změny vytvářejí předpoklady nejen k průniku obsahu NP do páteřního kanálu, ale vedou také k 24

přetěžování a poruchám funkce intervertebrálních kloubů. Následná synoviální reakce s postupnou destrukcí kloubních chrupavek, uvolněním kloubních pouzder a subluxačním postavením, ovlivňuje tvorbu dalších strukturálních změn v páteřním kanálu. 1.1.1.2.3 INTERVERTEBRÁLNÍ FACETOVÉ KLOUBY Intervertebrální facetové (zygapofyzeální) klouby (IVFK) jsou párová kloubní spojení horních a dolních kloubních výběžků (processus articulares inferiores et superiores) sousedních obratlů, které se vyznačují rysy charakteristickými pro synoviální klouby. Kloubní plošky jsou kryty kloubní chrupavkou, na jejichž okraje se upíná synoviální membrána. Zevně od synoviální membrány se nachází kloubní pouzdro, které upíná na kloubní výběžky v blízkosti okrajů kloubních chrupavek (Obrázek 10). Obrázek 10. Facetové intervertebrální klouby bederní páteře: A zadní pohled, B horní pohled; KP kloubní pouzdro, KCH kloubní chrupavka, přerušovaná čára úpon kloubního pouzdra na kloubní výběžky, s horní kloubní výběžek, i dolní kloubní výběžek. Upraveno podle (Bogduk, 2005) Kloubní plošky v oblasti bederní páteře jsou ovoidního tvaru, měří kolem 16 mm na výšku a 14 mm na šířku a jejich povrch činí přibližně 160 mm 2. I přes obecně udávanou sagitální orientaci kloubních plošek bederních IVFK, lze nalézt jejich výraznou variabilitu (Obrázek 11). 25

Obrázek 11. Variabilita orientace a zakřivení kloubních plošek meziobratlových facetových kloubků bederní páteře. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Meziobratlové facetové klouby mohou být ploché nebo mít zakřivení různého stupně (Tabulka 1). Nehledě na rozdíly v orientaci a tvaru kloubních plošek, zabraňují IVFK bederní páteře ventrálnímu pohybu nebo dislokaci při pohybech rotačních. Translační stabilita je tím větší, čím více jsou horní kloubní plošky orientovány dorzálně. Na druhou stranu, největší omezení rotace je při mediální poloze horních kloubních plošek. Tabulka 1. Zastoupení plochých a zakřivených kloubních plošek v jednotlivých etážích bederní páteře (Horowitz et al., 1940). Etáž páteře s procentuálním zastoupením vybraného znaku L1/2 L2/3 L3/4 L4/5 L5/S1 Ploché 44 21 19 51 86 Zakřivené 56 79 81 49 14 Počet 11 40 73 80 80 26

Kloubní plocha dolních i horních kloubních výběžků je pokryta kloubní chrupavkou, která se svou stavbou neliší od obecné stavby kloubní chrupavky. Největší šíře, kolem 2mm, dosahuje kloubní chrupavka IVFK v centru kloubních plošek. Na rozdíl k obecné stavby kloubů je subchondrální kost IVFK zesílena do tzv. subchondrální ploténky. Degenerativní procesy postihující kloubní chrupavku IVFK tak postihují i subchondrální kost. Každý IVFK je na zadní, dolní a horní hranici uzavřený kloubním pouzdrem, které je tvořeno kolagenními vlákny. Úpon zadní části kloubního pouzdra je na hranici kloubní chrupavky, zatímco se jeho horní a dolní pól upíná dále od osteochondrálního přechodu (Obrázek 12 A). Tím se vytváří kapsa, která je u intaktního kloubu vyplněná tukovou tkání. Ve své přední části je kloubní pouzdro nahrazeno ligamentum flavum, které se upíná na okraje kloubních plošek (Obrázek 12 B). Obrázek 12. Kloubní pouzdro intervertebrálního kloubu: A zadní pohled na pravý kloub s částečně odstraněným kloubním pouzdrem, B horizontální řez intervertebrálním kloubem; I dolní kloubní výběžek, S horní kloubní výběžek, PM processus mamillaris, LF ligamentum flavum. Upraveno podle (Bogduk, 2005). 27

Vlastní kloubní pouzdro se skládá ze dvou vrstev. Zevní vrstva je tvořená těsně nakupenými a paralelně probíhajícími kolagenními vlákny, zatím co vnitřní vrstva sestává ze sítě nepravidelně orientovaných elastických vláken. Ve své zadní části je kloubní pouzdro zesíleno pomocí hlubokých vláken musculi multifidi. V oblasti dolního a horního pólu je kloubní pouzdro v nadbytku, tedy volné, a nachází se zde otvory, které umožňují průnik tuku skrze kloubní pouzdro do mimokloubního prostoru (Obrázek 13). Obrázek 13. Kloubní pouzdro intervertebrálního kloubu: znázorněn průnik subkapsulární tukové tkáně extrakapsulárě v oblasti dolního a horního pólu. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Intervertebrální facetový kloub je typický synoviální kloub, jehož vnitřní povrch pokrývá synoviální membrána charakteristických rysů. Pokrývá vnitřní povrch kloubního pouzdra a ligamentum flavum a upíná se podél zevních hranic kloubní chrupavky na facety dolních a horních kloubních výběžků. Za svého průběhu vytváří synoviální membrána četné výchlipky, které pokrývají různé intraartikulární struktury, jako je tuková tkáň a meniskoidní struktury. 28

Intraartikulární tuková tkáň je lokalizovaná ve zbytkovém prostoru uzavřeném kloubním pouzdrem, tedy především v subkapsulárních kapsách v horním a dolním pólu kloubu. Zevně je tedy tato tuková tkáň krytá kloubním pouzdrem a navnitř je pokrytá synoviální membránou. Jak již bylo zmíněno, intraartikulární tuková tkáň komunikuje s extraartikulárním tukem skrze otvory v horním a dolním pólu kloubního pouzdra. Obrázek 14. Meniskoidní struktury intervertebrálního facetového kloubu: laterální pohled po odstranění horního kloubního výběžku; PPT prstenec pojivové tkáně, TP tukový polštář, VTM vazivově tukový meniskoid. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Vyjma tukové tkáně se nachází uvnitř IVFK struktury označované v literatuře jako meniskoidní (Obrázek 14), jelikož nesplňují histologické charakteristiky menisků, jak je známe například z kolenních kloubů. Nejjednodušší a nejmenší meniskoidní intraartikulární strukturou IVFK je prstenec pojivové tkáně, který je tvořený klínovitým zesílením vnitřní části kloubního pouzdra a vyplňuje prostor mezi zakřivenými plochami kloubních chrupavek. Jeho funkcí není jen vyplnit okraje kloubní štěrbiny, ale uplatňuje se i v přenosu sil působících na kloubní plochy. Další intraartikulární meniskoidní strukturou je tukový polštář, který tvoří řasa synoviální membrány vybíhající asi 2mm do kloubní štěrbiny a obklopující tuk a krevní cévy. Při své bazi navazuje zmiňovaná synoviální řasa na zbylou synoviální membránu pokrývající vnitřní část kloubu a tuk přechází v ostatní tukovou tkáň kloubu. Největší meniskoidní strukturou intervertebrálních kloubů jsou 29

vazivově tukové meniskoidy, které pronikají na vzdálenost asi 5 mm mezi kloubní chrupavky z vnitřní strany horní a dolní části kloubního pouzdra. I tyto meniskoidy jsou tvořeny výchlipkou synoviální membrány, která obklopuje tuk, kolagenní pojivovou tkáň a krevní cévy. Zatímco tuková tkáň je lokalizovaná především při bazi meniskoidů a volně přechází do zbylé tukové tkáně kloubu, je kolagenní pojivová tkáň přítomná především v hrotu. I přes dané morfologické charakteristiky výše popsaných intraartikulárních struktur, není doposud v literatuře sjednocena jejich nomenklatura. Tukový polštáře a vazivově tukové meniskoidy mají především funkci ochrannou při pohybu v IVFK. 1.1.1.2.4 VAZIVOVÝ APARÁT Topograficky můžeme vazy (ligamenta) bederní páteře rozdělit do 4 skupin: vazy spojující obratlová těla vazy spojující zadní elementy obratlů ligamentum iliolumbale nepravé vazy 1.1.1.2.4.1 VAZY SPOJUJÍCÍ OBRATLOVÁ TĚLA Dva popsané vazy (ligamenta), spojující obratlová těla, jsou přední a zadní podélný vaz (ligamentum longitudinale anterius et posterius). Tyto vazy mají úzký vztah k AF, který, ač součást MP, má také strukturální a funkční vlastnosti ligament. Anulus fibrosus lze tak považovat za nejdůležitější vaz spojující obratlová těla. 1.1.1.2.4.1.1 ANULUS FIBROSUS Jak bylo již zmíněno v kapitole 1.1.1.2.1, skládá se AF z kolagenních vláken, která probíhají mezi obratlovými těly a jsou organizována do koncentrických lamel. Kolagenní vlákna vnitřních lamel navazují na kolagenní vlákna KD a uzavírají tak NP; tvoří jeho obal (Obrázek 15). Hlavní funkcí vnitřních lamel AF je tedy ohraničení (zadržení) NP. Na druhou stranu se vnější lamely AF upínají na prstenčitou apofýzu obratlových těl a lze je tedy označit za ligamentózní porci AF (Obrázek 15). Stejně jako ostatní vazy, jsou vnější lamely složeny převážně z kolagenu typu I, který je přizpůsobený na odolávání tenzních sil. V případě páteře jsou vyvíjeny na AF tenzní síly během flekčních a rotačních pohybů. 30

Navíc zevní lamely AF omezují distrakční, flekční, translační a rotační pohyb v oblasti IVFK. Z funkčního hlediska lze tedy AF označit za důležitý vaz usměrňující pohyblivost bederní páteře, zatímco NP je struktura specializovaná na kompenzaci axiálního zatížení páteře. Obrázek 15. Schematické znázornění anatomicko funkčního členění anulus fibrosus. Upraveno podle (Bogduk, 2005). 1.1.1.2.4.1.2 LIGAMENTUM LONGITUDINALE ANTERIUS Z anatomického hlediska lze označit přední podélný vaz (ligamentum longitudinale anterius, LLA) za strukturu, která pokrývá přední plochu obratlových těl a MP (Obrázek 16). Ačkoliv je tento vaz nejvíce vyvinutý v oblasti bederní páteře, pokrývá přední stranu celého páteřního sloupce od krční etáže až po kost křížovou. Strukturálně je LLA tvořeno několika skupinami kolagenních vláken. Nacházíme zde vnitřní vrstvu tvořenou krátkými kolagenními vlány, která pokrývají přední plochu MP a upíná se na přední okraje sousedních obratlových těl. Někteří autoři považují tato krátká kolagenní vlákna za součást AF (Coventry et al., 1945). Z embryologického hlediska je ovšem vhodné považovat tato kolagenní vlákna za součást LLA. Jako je tomu ligament obecně, upínají se tato krátká kolagenní vlákna na kortikální kost, zatímco kolagenní vlákna AF se upínají do krycích destiček a/nebo prstenčitých apofýz obratlových těl, což není kortikální kost. 31

Obrázek 16. Ligamentózní aparát páteře: přední pohled na páteřní sloupec; LLA ligamentum longitudinale anterius, LIT ligamenta intertransversalia. Červenou barvou jsou znázorněny průběhy jednotlivých skupin kolagenních vláken. Upraveno podle (Bogduk, 2005). Vnitřní vrstva krátkých kolagenních vláken LLA je zevně pokryta několika vrstvami vláken s narůstající délkou. Tato delší vlákna překračují dvě, tři, čtyři nebo pět MP. Úpon těchto kolagenních vláken je stejně jako u vláken krátkých na horní a dolní konce předních stran obratlových těl. Ačkoliv je LLA primárně ukotveno na přední hrany obratlových těl, je druhotně připevněno i k jejich konkávní přední ploše. Menší část kolagenních vláken z vnitřního povrchu LLA sleduje konkávní průběh periostu přední strany obratlových těl. Jejich větší část pouze překlenuje tuto konkavitu. Vzniklý prostor mezi LLA a periostem vyplňuje řídká vazivo protkané krevními cévami a nervy. 32

Vzhledem ke striktně longitudinální orientaci LLA brání tento vaz distrakci předních stran obratlových těl, což se uplatňuje zejména při záklonu (retroflexi, extenzi), kdy výrazně omezuje hyperextenzi bederní páteře. 1.1.1.2.4.1.3 LIGAMENTUM LONGITUDINALE POSTERIUS Stejně jako LLA, rozprostírá se i zadní podélný vaz (ligamentum longitudinale posterius, LLP) podél celého páteřního sloupce. V lumbální oblasti tvoří LLP rovný svazek kolagenních vláken, pokrývající zadní povrch obratlových těl, který se šíří laterálně podél zadního okraje MP, čímž dostává tento vaz zubatý (pilovitý) vzhled (Obrázek 17). Obrázek 17. Ligamentózní aparát páteře: zadní pohled na obratlová těla; LLP ligamentum longitudinale posterius. Červenou barvou jsou znázorněny průběhy jednotlivých skupin kolagenních vláken. Upraveno podle (Bogduk, 2005). I když se kolagenní vlákna LLP mísí s kolagenními vláky AF, touto anatomickou strukturou pouze procházejí a upínají se na zadní stranu obratlových těl. Nejkratší 33

kolagenní vlákna LLP, přesahující dvě MP, probíhají ve vnitřní vrstvě vazu. Začínají tedy na horní hraně zadní strany jednoho obratlového těla a upínají se na spodní hranu zadní strany o dvě etáže vyššího obratlového těla. Stejně jako je tomu u LLA, skládají se vyšší vrstvy LLP z delších kolagenních vláken. Za svého průběhu vazem mají kolagenní vlákna zakřivený tvar s konkavitou směřující laterálně (Obrázek 17). Z biomechanického hlediska omezuje LLP distrakci v místě zadních stran obratlových těl. Vzhledem k polysegmentálnímu průběhu se tato jeho vlastnost uplatňuje mezi více pohybovými segmenty páteře a ne v rámci jednotlivé MP. 1.1.1.2.4.1.4 VAZIVOVÝ APARÁT ZADNÍHO SEGMENTU PÁTEŘE K vazivovému aparátu zadního segmentu páteře řadíme ligamentum flavum, ligamentum interspinosum a ligamentum supraspinale. Z biomechanického hlediska lze považovat také kloubní pouzdro IVFK za vazivovou strukturu náležící k vazivovému aparátu zadního segmentu páteře. Jelikož je tato struktura jasnou součástí IVFK, byla zmíněna v kapitole 1.1.1.2.3. 1.1.1.2.4.1.4.1 LIGAMENTUM FLAVUM Ligamentum flavum (LF) je silný, ale krátký vaz, který je napjatý mezi lamelami sousedních obratlů. V každém pohybovém segmentu páteře se nachází levostranné a pravostranné LF. Jde tedy o párový vaz. Horní část LF se upíná na dolní polovinu přední strany obratlové laminy a dolní plochu pediklu (Obrázek 18). Za svého průběhu k níže uloženému obrali se LF rozděluje na mediální a laterální část (Obrázek 19). Mediální část sestupuje k zadní části nižní obratlové laminy a upíná se na nerovnou horní čtvrtinu zadní strany laminy. Laterální část LF probíhá po přední straně IVFK, kde vytváří přední část kloubního pouzdra a srůstá s dolním a horním kloubním výběžkem. Nejlaterálnější část LF probíhá podél baze horního kloubního výběžku a dosahuje až pediklu nižšího obratle, ke kterému se upíná. Histologicky se LF skládá z elastického (80%) a kolagenního (20%) vaziva. Vlastní elastická vlákna se nacházejí v průběhu celého LF. V koncových částech LF se nacházejí modifikovaná vlákna obsahující elastin a mikrotubuly, zvavá elaunin (Yahia et al., 1990). Vysokým obsahem elastických vláken se LF liší od ostatních vazů páteře. I když nelze přesně definovat význam LF pro biomechaniku bederní páteře, lze se domnívat, že jeho 34

elastické vlastnosti velmi pravděpodobně přispívají k návratu páteře z anteflexe do základního vzpřímeného postavení. Nejistý biomechanický význam LF dokladuje nepřítomnost funkčního postižení po jeho excizi v rámci chirurgických výkonů na jedné i více etážích páteře. Pro své elastické vlastnosti omezuje LF distrakci obratlových lamin méně, než je tomu u vazů kolagenních. Na druhou stranu dochází u kolagenních vazů k jejich nařasení při přiblížení úponů. Vzhledem k intimnímu vztahu LF k nervovým strukturám uvnitř páteřního kanálu se jeví elastické vlastnosti jako výhodné pro jeho žádné nebo jen minimální nařasení při retroflexi (extenzi) páteře. Snižuje se tak riziko útlaku nervových struktur. Obrázek 18. Ligamentózní aparát páteře: laterální pohled; LLA ligamentum longitudinale anterius, LLP ligamentum longitudinale posterius, LF ligamentum flavum, LIs ligamentum interspinosum, LSs ligamentum supraspinale. Upraveno podle (Bogduk, 2005). 35

Obrázek 19. Ligamentum flavum: A zadní pohled, B přední pohled z páteřního kanálu; L laterální část, M mediální část. Upraveno podle (Bogduk, 2005). 1.1.1.2.4.1.4.2 LIGAMENTUM INTERSPINOSUM Ligamentum interspinosum spojuje vždy dva sousední trnové výběžky obratů (processus spinosi). Podle specifické organizace kolagenních vláken lze odlišit tři části těchto vazů: hlubokou (ventrální), střední a povrchovou (dorzální) část (Obrázek 20). Obrázek 20. Ligamentózní aparát zadního komplexu páteře: LF ligamentum flavum, LSs ligamentum supraspinosum, LIs ligamentum interspinale, h hluboká část LIs, s střední část LIs, p povrchová část LIs. Upraveno podle (Bogduk, 2005). 36

Hluboká část ligamentum interspinosum je složena z vláken orientovaných kraniodorzálně od zadní strany ligamentum flavum k přední polovině spodní strany vyššího processus spinosus. Povrchová část ligamentum interspinosum se skládá z kolagenních vláken, probíhajících od zadní poloviny horního okraje nižšího processus spinosus za zadní okraj processus spinosus vyššího obratle, kde se spojuje s ligamentum supraspinosum. Pouze hluboká a střední část ligamentum interspinosum mají úpony ke kostním strukturám a lze je tedy považovat za pravé vazy. Povrchová část vazu přechází dorzálně do ligamentum supraspinale a nemá tedy kostní úpon, což z morfologického hlediska činí pojmenování vaz ne zcela správným. Ligamentum interspinosum je ve své ventrální části párová struktura. Mezi levým a pravým vazem se nachází štěrbina vyplněná tukem. Tato štěrbina není přítomna v dorzální části vazu. Histologicky je ligamentum interspinosum tvořené převážně kolagenními vláky s malým podílem vláken elastických, jejichž četnost narůstá ventrálně, směrem k ligamentum flavum. I když se ligamenta interspinosa podílejí na omezení distrakce processus spinosi při anteflexi páteře, je tato jejich schopnost limitovaná pro převahu orientace kolagenních vláken kolmo na působící síly. Tuto biomechanickou charakteristiku dokládají závěry vyšetření ligamentum interspinosum pomocí RTG difrakce, která prokázala z větší části disperzní orientaci vláken, z nichž nemalé množství probíhalo paralelně s processus spinosi a ne mezi nimi (Hukins et al., 1990). 1.1.1.2.4.1.4.3 LIGAMENTUM SUPRASPINOSUM Ligamentum supraspinosum probíhá dorzálně od processus spinosi, ke kterým se upíná. Tento vaz je zřetelně vytvořený v oblasti horní bederní páteře. Etáž jeho kaudálního zakončení je variabilní; téměř u ¾ populace končí v úrovni processus spinosus L4, jen výjimečně překlenuje prostor L4/5. Také u ligamentum supraspinosum může rozlišit tři části: hlubokou, střední a povrchovou. Povrchová vrstva probíhá podkožím a skládá se z longitudinálně probíhajících kolagenních vláken, která překlenují 3 až 4 po sobě jdoucí processus spinosi. Síla této části ligamentum supraspinosum kolísá od několika tenkých vazivových vláken až po silný vaz 5 6 mm široký a 3 4 mm silný (Rissanen, 1960). Nejčastěji se vyskytují střední hodnoty. 37