Bandscheibe: Faserring, Gallertkern und knorpelige Endplatten

Ein verformbarer Verbund zwischen zwei Wirbelkörpern

Eine Bandscheibe verbindet die Körper zweier benachbarter Wirbel. Ihre faserreiche äußere Zone und ihr wasserreicher innerer Bereich nehmen gemeinsam Lasten auf und ermöglichen begrenzte Bewegungen. Im Zusammenspiel mit den hinteren Wirbelgelenken und den Bändern entsteht ein bewegliches Segment. Viele solcher Segmente beteiligen sich am Beugen, Strecken und Drehen des Rumpfs. [2][43]

Die erste gewöhnliche Bandscheibe liegt zwischen dem zweiten und dritten Halswirbel; die letzte zwischen fünftem Lendenwirbel und Kreuzbein. Zwischen Schädel, Atlas und Axis bestehen andere Gelenkverbindungen. Höhe und Form der Bandscheiben unterscheiden sich entlang der Wirbelsäule entsprechend ihrer Lage und den angrenzenden Wirbelkörpern. [2][43]

Der Faserring besteht aus gerichteten Lamellen

Der Anulus fibrosus bildet die ringartige Außenzone. Seine kollagenen Faserverbände liegen in Lamellen. Die Hauptfaserrichtung wechselt zwischen benachbarten Schichten, sodass ein räumlich verschränkter Verbund entsteht. Äußere Bereiche sind stärker faserig; nach innen verändert sich die Matrix zum wasserreicheren Zentrum. [2][35]

Unter Belastung nimmt der Faserring Zugspannungen auf und begrenzt die Verformung des inneren Bereichs. Die verschiedenen Faserrichtungen beteiligen sich je nach Bewegungsrichtung unterschiedlich. Bei Rotation, Beugung und axialer Belastung entstehen deshalb verschiedene Spannungsverteilungen innerhalb derselben Bandscheibe. Die Lamellen bleiben Teil eines kontinuierlichen, örtlich unterschiedlich beanspruchten Gewebes. [2][43]

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Der Gallertkern bindet Wasser in seiner Matrix

Der Nucleus pulposus besitzt eine gelartige, stark wasserhaltige Matrix. Große wasserbindende Matrixmoleküle, darunter Proteoglykane, tragen dazu bei, Flüssigkeit im Gewebe zu halten. Bei Druckbelastung entwickelt dieser Bereich einen hydrostatischen Anteil, während Faserring und Endplatten die Formänderung begrenzen. So kann eine örtlich eingeleitete Last über größere Kontaktbereiche verteilt werden. [2][36][42][43]

Der innere Bereich verändert unter Bewegung seine Form innerhalb dieses Verbunds. Matrixzusammensetzung, Faseranordnung und die angrenzenden Begrenzungen beeinflussen, wie er sich dabei verlagert und verformt. Die makroskopische Unterscheidung zwischen Ring und Kern ist für das Lernen hilfreich; ihre funktionellen Eigenschaften gehen innerhalb des Gewebes ineinander über. [2][35][43]

Die Endplatten vermitteln den Kontakt zum Wirbel

An Ober- und Unterseite liegen knorpelige Endplatten zwischen Bandscheibe und Wirbelkörper. Diese dünnen hyalinen Knorpelbereiche sind von den angrenzenden knöchernen Endplatten zu unterscheiden. Sie beteiligen sich an der mechanischen Grenzfläche und an den Transportwegen zwischen Wirbelkörper und innerer Bandscheibe. [23][35][42]

Damit ist die Endplatte ein wichtiger Teil der Versorgungssituation. Ihre Porenstruktur und Durchlässigkeit beeinflussen, welche gelösten Stoffe die Zellen im Inneren erreichen. Veränderungen an dieser Grenzregion können deshalb mechanische und stoffliche Folgen miteinander verbinden. Bei der Betrachtung eines Schnittbilds gehören Bandscheibe, Endplatte und benachbartes Wirbelkörpergewebe zusammen. [23][42]

Die Zellen werden vor allem über Stofftransport versorgt

Das innere Bandscheibengewebe ist beim Erwachsenen weitgehend gefäßfrei. Gefäße liegen in angrenzenden Geweben und äußeren Bereichen. Sauerstoff und Nährstoffe müssen von dort zu den eingebetteten Zellen gelangen; Stoffwechselprodukte müssen in Gegenrichtung abtransportiert werden. Diffusion entlang von Konzentrationsunterschieden spielt dabei eine wesentliche Rolle. [42]

In einer Untersuchung isolierter menschlicher knorpeliger Endplatten hing der Transport unter anderem von Porosität, Molekülgröße und den experimentell angelegten Belastungen ab. Dynamische und statische Bedingungen wurden gezielt verglichen. Solche Versuche klären Eigenschaften der Grenzfläche; für den Transport im ganzen lebenden Segment kommen die weiteren Gewebe und tatsächlichen Belastungsverläufe hinzu. [23]

Belastung verändert Wassergehalt und Höhe

Wird eine Bandscheibe belastet, verändern sich Druck und Flüssigkeitsverteilung. Über längere Belastungszeiten kann Flüssigkeit aus dem Gewebe austreten. Bei veränderten Druckverhältnissen und Entlastung verschieben sich die Bedingungen zugunsten der erneuten Wasseraufnahme. Deshalb verändern sich Bandscheibenhöhe und Eigenschaften im Tagesverlauf. [23][42]

Die Antwort hängt von der Zusammensetzung der Matrix und vom Zustand der Endplatten ab. Auch Dauer und Wechsel der Belastung spielen mit hinein. Für die Mechanik ist daher neben der momentanen Kraft wichtig, welche Belastung zuvor vorlag und wie lange das Gewebe Zeit für einen Flüssigkeitsaustausch hatte. [23][42]

Beugung und Streckung beanspruchen verschiedene Bereiche

Beim Vorbeugen verändern benachbarte Wirbel ihre Stellung zueinander. Die vordere Bandscheibenregion wird anders beansprucht als die hintere; zugleich verändern sich Spannungen im Ring und den begleitenden Bändern. Beim Aufrichten und Rückwärtsbeugen verschieben sich diese Verhältnisse erneut. Die hinteren Wirbelgelenke führen einen Teil der Bewegung. [2][43]

Der Bewegungsumfang eines einzelnen Segments bleibt begrenzt. Eine größere Rumpfbewegung verteilt sich auf mehrere Segmente und die beteiligten Nachbarregionen, insbesondere die Hüftgelenke. Die Bandscheibe arbeitet dabei als Teil des vollständigen Bewegungssystems mit. Ihre innere Verformung lässt sich aus dem äußeren Rumpfwinkel allein nur eingeschränkt ableiten. [1][2][43]

Mit dem Alter verändert sich das Gewebe

Matrixzusammensetzung und Wasserbindung können sich im Lauf des Lebens verändern. Bandscheiben können an Höhe verlieren und ihre Abgrenzungen im Bild verändern. Auch die Nachbarstrukturen wie Wirbelgelenke und Endplatten unterliegen einem Umbau. Zeitpunkt und Ausprägung unterscheiden sich zwischen Menschen und zwischen den Segmenten derselben Person. [24][42][43]

Eine systematische Auswertung von MRT- und CT-Untersuchungen beschwerdefreier Personen zeigte, dass verschiedene degenerative Bildmerkmale mit zunehmendem Alter häufiger vorkommen. Für eine konkrete Beschwerdenfrage werden solche Befunde deshalb zusammen mit Schmerzverteilung, Kraft, Reflexen und Sensibilität beurteilt. Diese Kombination macht die mögliche Bedeutung der sichtbaren Veränderung nachvollziehbar. [24][27]

Vorwölbung und Vorfall beschreiben die Form einer Veränderung

Eine breit ausgedehnte Vorwölbung wird häufig als Bulging bezeichnet. Bei einer umschriebenen Herniation wird die Form weiter beschrieben: Bei einer Protrusion ist die Basis breiter als die größte Ausdehnung des herausverlagerten Anteils in derselben betrachteten Schnittebene. Bei einer Extrusion ist in mindestens einer Ebene der herausverlagerte Anteil breiter als seine Basis oder die Verbindung zum Ursprungsgewebe unterbrochen. Ein abgetrenntes Fragment heißt Sequester. [36] [53]

Für die räumliche Beschreibung kommen Richtung und Ort hinzu, etwa zentral, seitlich im Kanal oder im Bereich des Zwischenwirbellochs. Diese Lage entscheidet mit darüber, welche Nervenwurzel in Nachbarschaft liegt. Ein foraminaler Vorfall kann eine andere Wurzel betreffen als ein weiter innen im Kanal gelegener Vorfall auf derselben Bandscheibenhöhe. [25][36]

Warum die Lage zu den Nervenwurzeln zählt

Das Rückenmark endet beim Erwachsenen gewöhnlich im oberen Lendenbereich. Im unteren Wirbelkanal ziehen die Wurzeln der Cauda equina weiter zu ihren Austrittsstellen. Eine Veränderung an einer tiefen Lendenbandscheibe kann deshalb eine dieser absteigenden Wurzeln oder ihren seitlichen Austrittsweg betreffen. [25]

Nervenbeschwerden können aus mechanischer Bedrängung und entzündlicher Reizung entstehen. Möglich sind ausstrahlende Schmerzen, ein verändertes Gefühl, Reflexänderungen oder Kraftminderung im zugehörigen Versorgungsgebiet. Die ärztliche Untersuchung prüft, wie diese Merkmale und die Bildbefunde räumlich zusammenpassen. [27]

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Untersuchung und Warnzeichen

Je nach Fragestellung werden Bewegungen, Muskelkraft, Reflexe und Sensibilität geprüft. Ein MRT kann Bandscheiben, Nervenräume und weitere Weichteile zeigen. Die genaue Höhe und Ausbreitung des Befundes werden dabei mit dem klinischen Muster abgeglichen. Auch Verlauf und Veränderungen der Funktion sind für die Einordnung wichtig. [25][27]

Neu auftretende Blasen- oder Darmfunktionsstörungen, Taubheit im Schritt oder rasch zunehmende deutliche Lähmungen müssen sofort medizinisch beurteilt werden. Diese Zeichen können auf eine erhebliche Beeinträchtigung mehrerer Nervenwurzeln hinweisen. Der zeitnahe neurologische Befund hilft, die Dringlichkeit und das weitere Vorgehen festzulegen. [26][27]

Im Gesundheitswissen weiterlesen

• Wirbelsäule und Bandscheiben
• Gelenke: Aufbau, Beweglichkeit und Führung
• Binde- und Stützgewebe: Zellen in ihrer Matrix
• Rückenmark, Spinalnerven und Reflexe

Diese Zusammenhänge vertiefen

• Wirbelsäule: bewegliche Segmente, geschützte Nervenwege
• Das Rückenmark: Segmente, Bahnen und lokale Netzwerke
• Binde- und Stützgewebe: Zellen in ihrer Matrix
• Spinalnerven und Reflexbögen: vom Rezeptor zur Muskelantwort