Wirbelsäule: bewegliche Segmente, geschützte Nervenwege

Eine Säule aus vielen verbundenen Einheiten

Die Wirbelsäule verbindet Kopf, Brustkorb und Becken. Ihre Wirbel tragen Lasten, ihre Gelenke und Bandscheiben ermöglichen abgestimmte Bewegungen. Zugleich entsteht im Inneren ein geschützter Raum für Rückenmark und Nervenwurzeln. Beim Blick auf einen einzelnen Abschnitt liegen deshalb drei Fragen nahe beieinander: Was trägt Gewicht? Was führt die Bewegung? Wo verlaufen die Nerven? [2][25]

Ein Bewegungssegment umfasst benachbarte Wirbel mit ihrer Bandscheibe, den paarigen Wirbelgelenken und den verbindenden Bändern. Mehrere solcher Segmente beteiligen sich am Vorbeugen, Aufrichten oder Drehen. Muskeln erzeugen die dazu nötigen Kräfte und passen die Führung der einzelnen Bereiche an die jeweilige Aufgabe an. Die Wirbelsäule arbeitet dabei mit Hüftgelenken, Becken und Brustkorb zusammen. [2][43][44]

Fünf Regionen vom Kopf zum Becken

Sieben Halswirbel bilden die Halswirbelsäule, abgekürzt HWS und mit C1 bis C7 bezeichnet. Darunter folgen zwölf Brustwirbel, Th1 bis Th12, und fünf Lendenwirbel, L1 bis L5. Das Kreuzbein entsteht aus miteinander verschmolzenen Sakralwirbeln; darunter liegt das kleinere, in seiner Gliederung variable Steißbein. Die Region ist bei jeder Ortsangabe wichtig: L4 bezeichnet beispielsweise einen Lendenwirbel, L4/L5 den Zwischenraum zum nächsttieferen Wirbel. [2][43]

Die Abschnitte unterscheiden sich in Form und Nachbarschaft. Halswirbel gehören zum beweglichen Übergang zwischen Kopf und Brustkorb. Brustwirbel stehen mit den Rippen in Verbindung. Lendenwirbel besitzen kräftige Wirbelkörper im unteren tragenden Abschnitt. Das Kreuzbein leitet Kräfte über die Kreuz-Darmbein-Gelenke in den Beckenring und damit zu den unteren Gliedmaßen weiter. [1][2][43]

Die vier Krümmungen in der Seitenansicht

In der Seitenansicht verläuft die erwachsene Wirbelsäule in wechselnden Bögen. Hals- und Lendenabschnitt sind nach vorn gewölbt; diese Form heißt Lordose. Brustabschnitt und Kreuzbeinbereich sind nach hinten gewölbt und bilden kyphotische Bögen. Die Übergänge verteilen die Ausrichtung von Kopf und Rumpf über mehrere Regionen. Die individuelle Form verändert sich mit Entwicklung, Körperposition und Belastung. [2][43]

Die Begriffe Lordose und Kyphose benennen zunächst eine Krümmungsrichtung. Bei einer Untersuchung wird genauer beschrieben, in welchem Abschnitt und in welchem Ausmaß die Form vorliegt. Eine Skoliose umfasst eine seitliche Verkrümmung mit einer räumlichen Verdrehung der Wirbelsäule. Form, Beweglichkeit, Beschwerden und neurologische Befunde ergeben gemeinsam die klinische Einordnung. [2][25][43]

Ein typischer Wirbel von vorn nach hinten

Der Wirbelkörper liegt vorn. Er besteht aus einer äußeren kompakten Knochenschale und einem inneren Netz von Knochenbälkchen mit Markräumen. Seine obere und untere Fläche stehen über Endplatten und Bandscheibe mit den Nachbarn in Verbindung. Hinter ihm beginnt der Wirbelbogen: Zwei Bogenwurzeln, die Pedikel, gehen in zwei Bogenplatten, die Laminae, über. Zusammen begrenzen Körper und Bogen das Wirbelloch. [2][5][43]

An einem typischen Wirbelbogen liegen sieben Fortsätze: ein nach hinten gerichteter Dornfortsatz, zwei Querfortsätze sowie je zwei obere und untere Gelenkfortsätze. Dorn- und Querfortsätze dienen unter anderem Muskeln und Bändern als Ansatzstellen. Die Gelenkfortsätze bilden die Kontaktflächen zu den Nachbarwirbeln. Ihre Ausrichtung verändert die Bewegungsmöglichkeiten des jeweiligen Abschnitts. [2][43]

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Atlas und Axis: der besondere Übergang zum Kopf

Der erste Halswirbel, Atlas oder C1, besitzt eine ringartige Form. Seine oberen Gelenkflächen nehmen die Hinterhauptkondylen des Schädels auf. Hier findet ein wesentlicher Anteil der Nickbewegung statt. Der zweite Halswirbel, Axis oder C2, trägt einen nach oben gerichteten Knochenzapfen, den Dens. Er bildet den zentralen Drehbezug für die Bewegung zwischen Atlas und Axis. [2][43]

Das Querband des Atlas hält den Dens an seinem Platz im vorderen Ringbereich. Dahinter bleibt der Raum für die neuralen Strukturen. Zwischen Atlas und Axis liegt keine übliche Bandscheibe; die erste Bandscheibe befindet sich zwischen C2 und C3. An diesem Übergang lässt sich besonders gut erkennen, wie eng Knochenform, Bandführung und Bewegungsaufgabe zusammengehören. [2][43]

Brust- und Lendenwirbel setzen andere Schwerpunkte

Die Brustwirbelsäule ist in den Brustkorb eingebunden. Rippen besitzen Gelenkverbindungen zu Brustwirbeln; die Anordnung unterscheidet sich innerhalb der Region. Zusammen mit Brustbein und Rippenknorpeln entsteht ein beweglicher Schutzraum für Herz und Lungen. Bewegungen der Brustwirbelsäule und Veränderungen der Rippenstellung beeinflussen einander. [1][2][43]

Im Lendenabschnitt fallen die größeren Wirbelkörper und die kräftigen Fortsätze auf. Die Gelenkflächen führen hier vor allem Beuge- und Streckbewegungen; Rotation ist stärker begrenzt. Am lumbosakralen Übergang ändern sich Richtung und Lastübertragung auf das Becken. Bandscheiben, Gelenke, Bänder und Muskulatur teilen sich diese mechanische Aufgabe. [2][43][44]

Bandscheiben verbinden die Wirbelkörper

Eine Bandscheibe besitzt einen äußeren Faserring, Anulus fibrosus, und einen wasserreichen inneren Bereich, Nucleus pulposus. Im Faserring verlaufen Kollagenfasern in aufeinanderfolgenden Lamellen mit wechselnder Ausrichtung. Der innere Bereich enthält wasserbindende Proteoglykane in seiner Matrix. Knorpelige Endplatten vermitteln den Kontakt zu den angrenzenden Wirbelkörpern. [2][35][36][42][43]

Bei Belastung verformt sich dieses Verbundsystem. Die wasserreiche Matrix entwickelt Druck, während der Faserring Zug aufnimmt. Bei Beugung und Streckung ändern sich die örtlichen Spannungen und die Form der Bandscheibe. Zahlreiche kleine Änderungen mehrerer Segmente ergeben eine größere Rumpfbewegung. Größe und Form der Bandscheiben unterscheiden sich entlang der Wirbelsäule. [2][23][43]

Wasserhaushalt und Versorgung der Bandscheibe

Wasser und gelöste Stoffe werden zwischen Bandscheibe und ihrer Umgebung ausgetauscht. Der Wassergehalt hängt unter anderem von Matrixzusammensetzung, Belastungsdauer und Druckverhältnissen ab. Über den Tagesverlauf können sich dadurch die Höhe und mechanischen Eigenschaften verändern. Entlastungsphasen verschieben die Bedingungen für die Wiederaufnahme von Flüssigkeit. [23][42]

Die inneren Bereiche der erwachsenen Bandscheibe sind gefäßarm bis gefäßfrei. Nährstoffe erreichen die dortigen Zellen überwiegend durch Transport aus den angrenzenden Geweben, besonders über die Endplattenregion und äußere Ringbereiche. Untersuchungen an isolierten menschlichen Endplatten zeigen, dass Porosität, Stoffgröße und dynamische Belastung den Transport beeinflussen. Die Bedingungen dieser Gewebeversuche werden bei der Übertragung auf lebende Menschen mitbedacht. [23][42]

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Wirbelgelenke führen die Bewegung

Hinter den Wirbelkörpern bilden die oberen und unteren Gelenkfortsätze benachbarter Wirbel die paarigen Facettengelenke. Wie andere synoviale Gelenke besitzen sie Knorpelüberzüge, einen Gelenkspalt mit Synovia und eine Kapsel. Sie führen und begrenzen das Gleiten zwischen den Wirbeln und beteiligen sich an der Lastaufnahme. [6][25][43]

Die Orientierung der Flächen verändert sich zwischen Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule. Gemeinsam mit Bandscheiben, Bandspannung und umgebenden Strukturen bestimmt sie, wie viel Beugung, Seitneigung oder Rotation möglich ist. Die Beweglichkeit eines Abschnitts ergibt sich aus diesem Zusammenwirken. Bei der Untersuchung werden deshalb mehrere Bewegungsrichtungen und ihre Kombinationen betrachtet. [2][43]

Bänder verbinden Körper, Bögen und Fortsätze

Das vordere Längsband verläuft entlang der Vorderflächen der Wirbelkörper und unterstützt die Begrenzung der Rückwärtsbeugung. Das hintere Längsband liegt an den Rückflächen der Wirbelkörper, innerhalb des Wirbelkanals und vor den neuralen Strukturen. Weitere Bänder verbinden benachbarte Wirbelbögen sowie die Dornfortsätze untereinander. [2][43]

Die Ligamenta flava liegen zwischen den Bogenplatten. Ihr hoher Anteil elastischer Fasern unterstützt die Rückkehr nach einer Dehnung. Zwischen den Dornfortsätzen spannen sich interspinale Bänder; über deren Spitzen verläuft das supraspinale Band, das sich im Nacken zum Nackenband erweitert. Die verschiedenen Zugrichtungen ergänzen sich bei der Führung der beweglichen Segmente. [2][43]

Muskeln verbinden segmentale Führung und Rumpfbewegung

Die langen Rückenstrecker, zusammen als Erector spinae bezeichnet, verlaufen in mehreren Säulen entlang des Rückens. Beidseitige Aktivität unterstützt das Aufrichten; einseitige Aktivität trägt zur Seitneigung bei. Tiefere Muskeln wie Multifidus, Semispinalis und Rotatores überbrücken kleinere Gruppen von Wirbeln. Ihre schrägen Verläufe beteiligen sich an Streckung, Rotation und kontrollierter Führung. [44]

Bauchmuskeln wirken bei Rumpfbeugung und Rotation mit und verändern die Spannung der Bauchwand. Zwerchfell, Bauchwand und Beckenboden begrenzen einen veränderlichen Druckraum. Ihre Aktivität ist zugleich in Atmung und weitere Körperfunktionen eingebunden. Beim Heben, Gehen oder Drehen passt das Nervensystem die Zusammenarbeit dieser Muskeln an die Aufgabe an. [18][44][47]

Wirbelkanal und Zwischenwirbellöcher sind verschiedene Räume

Die hintereinanderliegenden Wirbellöcher bilden den Wirbelkanal. In seinem oberen Teil verlaufen Rückenmark und Rückenmarkshäute; weiter unten ziehen Nervenwurzeln durch den Kanal. Seitlich zwischen benachbarten Wirbeln liegen die Zwischenwirbellöcher. An ihrer Begrenzung sind die Bogenwurzeln, Wirbelkörper mit Bandscheibe und die hinteren Gelenkstrukturen beteiligt. [25][43]

Durch diese seitlichen Öffnungen führen Nervenverbindungen aus dem Kanal nach außen. Die Nähe erklärt, warum Veränderungen an Bandscheibe, Gelenk oder Band einen Nervenweg einengen können. Für die genaue Zuordnung sind sowohl die Höhe als auch die Lage einer Veränderung im Kanal oder am Zwischenwirbelloch entscheidend. [25][27][36]

Warum unterhalb des Rückenmarkendes noch Nerven verlaufen

Das Rückenmark endet beim Erwachsenen gewöhnlich im Bereich des ersten bis zweiten Lendenwirbels. Unterhalb davon ziehen die Wurzeln für tiefer liegende Austrittsstellen im Flüssigkeitsraum weiter. Dieses Bündel wird wegen seines Erscheinungsbildes Cauda equina, Pferdeschweif, genannt. Die unteren Lendenbandscheiben liegen daher in Nachbarschaft absteigender Nervenwurzeln. [25]

Rückenmarksegment, knöcherne Wirbelhöhe und seitliche Austrittsstelle lassen sich so auseinanderhalten. Eine Wurzel kann einen Abschnitt im Kanal zurücklegen, bevor sie ihr Zwischenwirbelloch erreicht. Das ist ein wichtiger Bezug beim Lesen von Schnittbildern und bei der Frage, welcher neurologische Befund zu welcher anatomischen Veränderung passt. [25][36]

Rückenmarkshäute gliedern den Raum im Kanal

Rückenmark und Nervenwurzeln sind von Hüllen und Flüssigkeitsräumen umgeben. Die Pia mater liegt dem Rückenmark eng an. Außen folgen Arachnoidea und Dura mater. Zwischen Pia und Arachnoidea liegt der liquorhaltige Subarachnoidalraum. Er setzt sich auch unterhalb des Rückenmarkendes um die Wurzeln der Cauda equina fort. [25][51]

Der Durasack reicht gewöhnlich bis in den Bereich des zweiten Kreuzbeinwirbels. Zwischen Dura und der knöchernen Kanalwand liegt der spinale Epiduralraum mit Fettgewebe und venösen Gefäßen. Damit liegen im selben knöchernen Kanal unterschiedliche Kompartimente. Diese räumliche Gliederung ist beim Verständnis von Schnittbildern und von Veränderungen an den neuralen Hüllen hilfreich. [52]

Wurzeln und Nervenäste vermitteln verschiedene Verbindungen

An jedem Rückenmarksegment führen hintere Wurzeln sensible Informationen zu; vordere Wurzeln enthalten die vom Rückenmark ausziehenden motorischen Verbindungen. Beide vereinigen sich zum gemischten Spinalnerv. In der hinteren Wurzel liegt das Spinalganglion mit Zellkörpern sensibler Nervenzellen. Nach der Vereinigung teilt sich der Nerv in weitere Äste für unterschiedliche Körpergebiete. [51]

Die tiefen, entwicklungsgeschichtlich zum Rücken gehörenden Muskeln erhalten ihre Versorgung über hintere Äste der Spinalnerven. Diese Äste führen auch sensible Verbindungen. Die Unterscheidung zwischen Wurzel und Nervenast erklärt, warum ein hinterer Ast motorische Fasern enthalten kann. Die arterielle Muskelversorgung erfolgt passend zur Region über tiefe Hals-, hintere Zwischenrippen- und Lendenarterien. [44][51]

Bandscheibenvorfall, Stenose und neurologische Beschwerden

Bei einem Bandscheibenvorfall tritt Bandscheibengewebe über seine übliche Begrenzung hinaus. Je nach Lage kann es Nervenwurzeln bedrängen und entzündlich reizen. Ausstrahlender Schmerz, verändertes Gefühl, Reflexänderungen und Kraftminderung können zur betroffenen Nervenverbindung passen. Eine Spinalkanalstenose beschreibt eine Einengung des Kanals; daran können unter anderem Bandscheiben, Gelenke und Bänder beteiligt sein. [25][27][36]

Neue Störungen der Blasen- oder Darmfunktion, Taubheit im Schritt und zunehmende deutliche Lähmungen verlangen eine sofortige medizinische Beurteilung. Solche Zeichen können auf eine schwerwiegende Beeinträchtigung der Nervenwurzeln hinweisen. Bei Beschwerden ohne diese Warnzeichen werden Verlauf, Schmerzverteilung und Funktionsbefunde systematisch erhoben. [26][27]

Wie die Untersuchung Anatomie und Funktion zusammenführt

Zur Untersuchung gehören je nach Fragestellung Beweglichkeit, Kraft, Reflexe, Sensibilität und die Ausbreitung der Beschwerden. Auch Gangbild und die Ausführung einer konkreten Alltagshandlung können zeigen, welche Funktion eingeschränkt ist. Röntgen, MRT und weitere Verfahren ergänzen die Untersuchung mit unterschiedlichen Informationen zu Knochen, Weichteilen und neuralen Räumen. [25][27]

Bildbefunde werden zusammen mit diesen Ergebnissen bewertet. Eine systematische Auswertung von Untersuchungen beschwerdefreier Menschen zeigt, dass degenerative Veränderungen mit zunehmendem Alter häufiger sichtbar werden. Für die individuelle Einordnung zählt, wie Ort und Art des Befundes mit Beschwerden und Untersuchung zusammenpassen. So bleibt die räumliche Anatomie mit der tatsächlichen Funktion verbunden. [24][27]

Im Gesundheitswissen weiterlesen

• Der Bewegungsapparat
• Gelenke: Aufbau, Beweglichkeit und Führung
• Rückenmark, Spinalnerven und Reflexe
• Knochen: Aufbau, Versorgung und lebenslanger Umbau

Diese Zusammenhänge vertiefen

• Bandscheibe: Faserring, Gallertkern und knorpelige Endplatten
• Das Rückenmark: Segmente, Bahnen und lokale Netzwerke
• Spinalnerven und Reflexbögen: vom Rezeptor zur Muskelantwort
• Sehnen und Bänder: Zugkräfte übertragen, Gelenke führen