Neuroaxiale Anatomie

Steven L. Orebaugh und Hillenn Cruz Eng

EINFÜHRUNG

Die Wirbelsäule bildet einen Teil der menschlichen Körperachse und erstreckt sich in der Mittellinie von der Schädelbasis bis zum Becken. Seine vier Hauptfunktionen sind der Schutz des Rückenmarks, die Stützung des Kopfes, die Bereitstellung eines Befestigungspunkts für die oberen Extremitäten und die Gewichtsübertragung vom Rumpf auf die unteren Extremitäten. In Bezug auf die Regionalanästhesie dient die Wirbelsäule als Orientierungspunkt für eine Vielzahl von Regionalanästhesietechniken. Es ist daher wichtig, dass der Anästhesist in der Lage ist, ein dreidimensionales mentales Bild der Strukturen zu entwickeln, aus denen die Wirbelsäule besteht.

ANATOMISCHE ÜBERLEGUNGEN

Die Wirbelsäule besteht aus 33 Wirbeln (7 zervikale, 12 thorakale, 5 lumbale, 5 sakrale und 4 Steißbeinsegmente) (Figure 1). In der Embryonalzeit krümmt sich die Wirbelsäule zu einer C-Form und bildet zwei primäre Krümmungen, deren konvexe Seite nach hinten gerichtet ist. Diese Krümmungen bestehen bis ins Erwachsenenalter als thorakale und sakrale Krümmungen. Die Hals- und Lendenlordose sind sekundäre Krümmungen, die sich nach der Geburt durch Streckung des Kopfes und der unteren Gliedmaßen im aufrechten Stand entwickeln. Die sekundären Krümmungen sind nach vorne konvex und erhöhen die Flexibilität der Wirbelsäule.

ABBILDUNG 1. Die Wirbelsäule und die Krümmungen der erwachsenen Wirbelsäule, Seitenansicht.

Wirbel

Ein typischer Wirbel besteht hinten aus einem Wirbelbogen und vorne aus einem Körper. Dies gilt für alle Wirbel außer C1. Zwei Pedikel entstehen an den posterolateralen Seiten jedes Wirbels und verschmelzen mit den beiden Laminae, um das Wirbelloch zu umgeben1 (Abbildung 2A, Abbildung 2B). Diese Strukturen bilden den Wirbelkanal, der das Rückenmark, die Spinalnerven und enthält Epiduralraum. Faserknorpelige Scheiben, die den Nucleus pulposus enthalten, einen avaskulären, gallertartigen Körper, der von den kollagenen Lamellen des Ligamentum ringum umgeben ist, verbinden sich mit den Wirbelkörpern. Die Querfortsätze entstehen aus den Laminae und ragen seitlich heraus, während der Dornfortsatz nach hinten von der Mittellinienvereinigung der Laminae vorsteht (Abbildung 2A, Abbildung 2B). Der Dornfortsatz ist auf zervikaler Ebene häufig zweigeteilt und dient als Ansatz für Muskeln und Bänder.
C1 (Atlas), C2 (Achse) und C7 (Vertebra Prominens) werden aufgrund ihrer einzigartigen Merkmale als atypische Halswirbel bezeichnet.
C1 ist ein ringförmiger Knochen, der keinen Körper oder Dornfortsatz hat.

ABBILDUNG 2. Ein typischer Wirbel. A: Superioransicht des L5-Wirbels. B: Rückansicht des L5-Wirbels.

Es wird von zwei lateralen Massen mit Facetten gebildet, die anterior mit einem kurzen Bogen und posterior mit einem längeren, gebogenen Bogen verbunden sind. Der vordere Bogen artikuliert mit dem Dens, und der hintere Bogen hat eine Rille, wo die A. vertebralis verläuft (Abbildungen 3A). Der Densfortsatz (Dens) von C2 steht nach oben vor, daher der Name Achse (Abbildungen 3B). Atlas und Axis bilden zusammen die Rotationsachse für das Atlantoaxialgelenk.
Der C7 (Vertebra Prominens) hat einen langen, nicht bifiden Dornfortsatz, der als nützlicher Orientierungspunkt für eine Vielzahl von Regionalanästhesieverfahren dient (Abbildung 3C). Der C7-Querfortsatz ist groß und hat nur einen hinteren Tuberkel.

ABBILDUNG 3. Die atypischen Wirbel. A: Superioransicht des C1-Wirbels (Atlas). B: Obere Ansicht des C2-Wirbels (Achse) mit einem zweigeteilten Dornfortsatz. C: Superioransicht des C7-Wirbels; der Dornfortsatz ist nonbifid.

Die interlaminaren Räume in der Brustwirbelsäule sind eng und aufgrund der überlappenden Laminae schwieriger mit einer Nadel zu erreichen. Im Gegensatz dazu überlappen sich die Laminae der fünf Lendenwirbel nicht. Der interlaminare Raum zwischen benachbarten Lendenwirbeln ist ziemlich groß.

Wirbelfacettengelenke (zygapophyseal) artikulieren hintere Elemente benachbarter Wirbel. Die Verbindung von Lamina und Pedikeln führt zu unteren und oberen Gelenkfortsätzen (Abbildung 2A, Abbildung 2B). Der untere Gelenkfortsatz steht nach kaudal vor und überlappt den oberen Gelenkfortsatz des darunter liegenden Wirbels. Es ist wichtig, diese Ausrichtung zu verstehen, wenn interventionelle Schmerzbehandlungen wie Facettengelenkinjektionen, intraartikuläre Steroidinjektionen oder Hochfrequenz-Denervation durchgeführt werden. Gelenkflächen in der Halswirbelsäule sind auf halbem Weg zwischen der axialen und der koronalen Ebene orientiert. Diese Ausrichtung ermöglicht ein ausreichendes Maß an Rotation, Beugung und Streckung, aber wenig Widerstand gegen nach hinten und nach vorne gerichtete Scherkräfte. Facettengelenke im Thoraxbereich sind in einer stärker koronalen Ebene orientiert, was einen größeren Schutz gegen Scherkräfte bietet, aber reduzierte Rotation, Flexion und Extension.

In der Lendenwirbelsäule sind die Gelenkflächen gekrümmt, wobei der vordere Teil koronal und der hintere Teil sagittal orientiert sind. Thorakale Facetten befinden sich vor den Querfortsätzen, während zervikale und lumbale Facetten hinter ihren Querfortsätzen liegen.

Fünf Kreuzbeinwirbel verschmelzen zum keilförmigen Kreuzbein, das die Wirbelsäule mit den Darmbeinflügeln des Beckens verbindet4 (Abbildungen 4A, 4B). Im Kindesalter sind die Sakralwirbel durch Knorpel verbunden, der nach der Pubertät zur knöchernen Fusion fortschreitet, wobei im Erwachsenenalter nur noch ein schmaler Rest des Sakralwirbels verbleibt.

Die Fusion ist im Allgemeinen bis zur S5-Ebene abgeschlossen, obwohl jegliches hintere knöcherne Dach über dem sakralen Wirbelkanal vollständig fehlen kann. Der Sakralhiatus ist eine Öffnung, die durch die unvollständige hintere Fusion des fünften Sakralwirbels gebildet wird.
Es liegt an der Spitze des Steißbeins, das durch die Vereinigung der letzten vier Wirbel gebildet wird (Abbildung 4C). Dieser Hiatus bietet einen bequemen Zugang zum kaudalen Ende des Epiduralraums, insbesondere bei Kindern. Die sakralen Cornu sind knöcherne Vorsprünge auf jeder Seite des Hiatus, die bei kleinen Kindern leicht palpiert werden können und als Orientierungspunkte für einen kaudalen Epiduralblock dienen. Weitere Informationen finden Sie unter Kaudale Anästhesie.

ABBILDUNG 4. Kreuzbein und Steißbein. A: Hinteransicht des Kreuzbeins; Das Kreuzbein krümmt sich nach vorne proximal zu seiner sich verengenden Spitze, wo es mit dem Steißbein artikuliert. B: Die Basis des Kreuzbeins ist nach oben und vorne gerichtet. C: Vorderansicht des Steißbeins.

Aus dem Kompendium der Regionalanästhesie: Animation der Wirbelsäule.

Zwischenwirbelbänder

Die Wirbelsäule wird durch eine Reihe von Bändern stabilisiert. Die vorderen und hinteren Längsbänder verlaufen entlang der Vorder- bzw. Hinterfläche der Wirbelkörper und verstärken die Wirbelsäule. Das Lig. supraspinale, ein dickes Band, das entlang der Spitzen der Dornfortsätze verläuft, wird im Bereich der Lendenwirbelsäule dünner (Figure 5).
Dieses Band setzt sich als Ligamentum nuchae oberhalb von T7 fort und setzt an der äußeren Hinterhauptsprotuberanz an der Schädelbasis an. Das Ligamentum interspinale ist ein schmales Gewebegewebe, das zwischen den Dornfortsätzen ansetzt; anterior verschmilzt es mit dem Ligamentum flavum und posterior mit dem Lig. supraspinale (Figure 5).

Das Ligamentum flavum ist eine dichte, homogene Struktur, die hauptsächlich aus Elastin besteht und die Lamina benachbarter Wirbel verbindet (Figure 5). Die Seitenränder des Ligamentum flavum umschließen die Facettengelenke anterior und verstärken deren Gelenkkapsel. Beim Vorschieben einer Nadel in Richtung Epiduralraum kommt es beim Auftreffen auf das Ligamentum flavum zu einer leicht wahrnehmbaren Widerstandserhöhung. Noch wichtiger für die Praxis der neuraxialen Anästhesie ist ein wahrnehmbarer, plötzlicher Widerstandsverlust, wenn die Nadelspitze das Ligamentum passiert und in den Epiduralraum eintritt.

ABBILDUNG 5. Eine Querschnittsansicht des Wirbelkanals mit den Zwischenwirbelbändern, dem Wirbelkörper und dem Dornfortsatz.

Das Ligamentum flavum besteht aus einer rechten und einer linken Hälfte, die sich in einem Winkel von weniger als 90° verbinden. Wichtig ist, dass diese Mittellinienfusion je nach Wirbelhöhe in unterschiedlichem Maße fehlen kann. Diese Fusionslücken ermöglichen es Venen, sich mit vertebralen Venengeflechten zu verbinden. Zu beachten ist, dass die Fusionslücken häufiger auf zervikaler und thorakaler Ebene auftreten. Yoon et al. berichteten, dass Mittellinienlücken zwischen C3 und T2 bei 87 %–100 % der Personen auftreten.
Die Inzidenz der Mittellinienlücke nimmt auf niedrigeren Wirbelebenen ab, wobei T4–T5 am niedrigsten ist (8 %). Theoretisch birgt eine Mittellinienlücke das Risiko, dass ein Widerstandsverlust auf zervikaler und hoher thorakaler Ebene nicht erkannt wird, wenn der Mittellinienansatz verwendet wird, was zu einer unbeabsichtigten Durapunktion führt.

Das Ligamentum flavum ist in den zervikalen und oberen thorakalen Regionen am dünnsten und in den unteren thorakalen und lumbalen Regionen am dicksten. Infolgedessen ist der Widerstand gegen das Vorrücken der Nadel leichter zu erkennen, wenn eine Nadel auf einer niedrigeren Ebene (z. B. lumbal) eingeführt wird. Am L2-L3-Zwischenraum ist das Ligamentum flavum 3–5 mm dick. Auf dieser Höhe beträgt der Abstand vom Ligamentum zu den Spinalhäuten 4–6 mm. Folglich ist es am wenigsten wahrscheinlich, dass ein Mittellinieneinführen einer Epiduralnadel auf dieser Höhe zu einer unbeabsichtigten Meningealpunktion führt Epiduralanästhesie-Analgesie.

Die seitliche Wand des Wirbelkanals hat Lücken zwischen aufeinanderfolgenden Pedikeln, die als Foramina intervertebrale (Abbildung 1A). Da die Pedikel weiter kranial von der Mitte des Wirbelkörpers ansetzen, sind die Foramina intervertebrale gegenüber der unteren Hälfte des Wirbelkörpers zentriert, wobei die Bandscheibe am kaudalen Ende des Foramens liegt.
Folglich sind die Grenzen der Foramina intervertebrale der Pedikel am kranialen und kaudalen Ende, der Wirbelkörper (kranial) und die Scheibe (caudal) auf der vorderen Seite, ein Teil des nächsten Wirbelkörpers am weitesten unten und hinten der Lamina, Facettengelenk und Ligamentum flavum.

Spinale Hirnhäute

Das Rückenmark ist eine Verlängerung der Medulla oblongata. Es hat drei Abdeckungen Membranen: Dura, Arachnoidea und Pia maters (Abbildung 6A). Diese Membranen teilen den Wirbelkanal konzentrisch in drei unterschiedliche Kompartimente: den epiduralen, subduralen und subarachnoidalen Raum. Der Epiduralraum enthält Fett, Epiduralvenen, Spinalnervenwurzeln und Bindegewebe (Abbildung 6B) Der Subduralraum ist ein „potenzieller“ Raum zwischen der Dura und der Arachnoidea und enthält eine seröse Flüssigkeit.
Das Subduralkompartiment wird von flachen Neuroepithelzellen gebildet, die lange ineinander verschlungene Äste aufweisen. Diese Zellen stehen in engem Kontakt mit den inneren Duralschichten. Dieser Raum kann erweitert werden, indem die Verbindungen der neuroepithelialen Zellschicht mit den Kollagenfasern der Dura mater abgeschert werden.

ABBILDUNG 6. A. Sagittalansicht des Rückenmarks mit Meningealschichten, Spinalganglien, Spinalnerven und Sympathikus. B. Querschnittsansicht des Rückenmarks mit Darstellung des Ligamentum flavum in Bezug auf den hinteren Epiduralraum. Beachten Sie die unmittelbare Nähe des hinteren Epiduralraums zum Subarachnoidalraum.

Diese Erweiterung des Subduralraums kann mechanisch durch das Einblasen von Luft oder einer Flüssigkeit wie Kontrastmitteln oder Lokalanästhetika bewirkt werden, die durch Druck im Raum die Zellschichten trennen. Der Subarachnoidalraum wird von Bindegewebsfäden durchzogen, die sich von der Arachnoidea bis zur Pia mater erstrecken. Es enthält das Rückenmark, dorsale und ventrale Nervenwurzeln und Liquor cerebrospinalis (CSF). Der Subarachnoidalraum endet auf Höhe der S2-Wirbel.

Rückenmark

Es gibt acht zervikale neurale Segmente. Der achte Segmentusnerv tritt zwischen dem siebten Halswirbel und dem ersten Brustwirbel aus, während die restlichen Halsnerven über ihren gleichnummerierten Wirbeln austreten. Thorax-, Lenden- und Sakralnerven treten aus der Wirbelsäule unterhalb des Knochensegments mit der gleichen Nummer aus1 (Abbildung 6A). Vordere und hintere Spinalnervenwurzeln entstehen aus Wurzelchen entlang des Rückenmarks. Die Wurzeln der Plexus der oberen und unteren Extremität (brachial und lumbosakral) sind im Vergleich zu anderen Ebenen deutlich größer.

Der Duralsack erstreckt sich vom Foramen magnum bis zur Sakralregion, wo er sich distal ausbreitet, um das Filum terminale zu bedecken. Bei Kindern endet der Duralsack tiefer, und bei einigen Erwachsenen kann der Sackabschluss bis zu L5 reichen. Der Wirbelkanal enthält den Duralsack, der kranial am Foramen magnum anhaftet, vorne am hinteren Längsband, hinten am Ligamentum flavum und Laminae und seitlich an den Pedikeln.
Das Rückenmark verjüngt sich und endet als Conus medullaris auf Höhe der Bandscheibe L1–L2 (Abbildung 7A). Das Filum terminale, eine fibröse Verlängerung des Rückenmarks, erstreckt sich kaudal zum Steißbein. Die Cauda equina ist ein Bündel von Nervenwurzeln im Subarachnoidalraum distal des Conus medullaris (Abbildung 7A).

Das Rückenmark erhält Blut hauptsächlich aus einer vorderen und zwei hinteren Spinalarterien, die von den Wirbelarterien (Abbildung 7B). Andere Hauptarterien, die die Blutversorgung des Rückenmarks ergänzen, umfassen die vertebralen, aufsteigenden zervikalen, hinteren interkostalen, lumbalen und lateralen sakralen Arterien. Die einzelne vordere Spinalarterie und zwei hintere Spinalarterien verlaufen in Längsrichtung entlang der Länge des Rückenmarks und verbinden sich mit Segmentarterien in jeder Region. Die große Segmentarterie (Adamkiewicz) ist die größte Segmentarterie und befindet sich zwischen den Wirbelsegmenten T8 und L1. Die Adamkiewicz-Arterie ist der Hauptblutlieferant für zwei Drittel des Rückenmarks. Eine Verletzung dieser Arterie kann zu einem anterioren Spinalarteriensyndrom führen, das durch den Verlust der Harn- und Stuhlkontinenz sowie eine Beeinträchtigung der motorischen Funktion der Beine gekennzeichnet ist. Die Wurzelarterien sind Äste der Spinalarterien und verlaufen im Wirbelkanal und versorgen die Wirbelsäule. Wurzelvenen leiten Blut aus dem vertebralen Venenplexus ab und münden schließlich in das Hauptvenensystem: die obere und untere Hohlvene und das Azygos-Venensystem des Thorax.

ABBILDUNG 7. A. Sagittalansicht der Lendenwirbel. Das Rückenmark endet am L1-L2-Zwischenraum. B. Arterielle Versorgung des vorderen Rückenmarks. Die Arterie Adamkiewicz geht aus den Wirbelsegmenten T8-L1 hervor. Der kleine Einsatz zeigt die Blutversorgung des Rückenmarks (eine vordere und zwei hintere Arterien).

Aus dem Kompendium der Regionalanästhesie: Infografik Anatomie des Rückenmarks.

BEWEGUNGEN DER WIRBELSÄULE

Die Grundbewegungen der Wirbelsäule sind Flexion, Extension, Rotation und Lateralflexion in der Hals- und Lendenwirbelsäule. Die Bewegung zwischen einzelnen Wirbeln ist relativ begrenzt, obwohl der Effekt entlang der gesamten Wirbelsäule verstärkt wird. Insbesondere Brustwirbel sind aufgrund des Brustkorbs nur eingeschränkt beweglich. Die Flexion ist in der Halswirbelsäule am größten, während die Extension im Lendenbereich am größten ist. Die Brust- und Kreuzbeinregion ist am stabilsten.

BESONDERE ÜBERLEGUNGEN

In den Vereinigten Staaten und den meisten entwickelten Ländern nimmt die Alterung der Bevölkerung zu. Dieser Trend geht mit einer erhöhten Prävalenz von Wirbelsäulendeformitäten wie Spinalkanalstenose, Skoliose, Hyperkyphose und Hyperlordose einher. Ältere Patienten stellen anästhetische Herausforderungen dar, wenn neuroaxiale Techniken erforderlich sind. Mit fortschreitendem Alter führt eine abnehmende Dicke der Bandscheiben zu einer abnehmenden Höhe der Wirbelsäule. Verdickte Bänder und Osteophyten tragen ebenfalls zu Schwierigkeiten beim Zugang sowohl zum Subarachnoidal- als auch zum Epiduralraum bei. Die Häufigkeit von Wirbelsäulendeformitäten bei älteren Erwachsenen kann bis zu 70 % betragen.

Insbesondere die Erwachsenenskoliose ist bei älteren Erwachsenen häufig anzutreffen. Tatsächlich zeigten Schwab et al., dass Skoliose bei 68 % einer asymptomatischen Freiwilligenpopulation älter als 60 Jahre vorlag. Ein gründliches Verständnis der skoliotischen Wirbelsäule hilft bei der erfolgreichen Durchführung einer zentralen neuraxialen Blockade bei dieser Patientenpopulation. Bei der skoliotischen Wirbelsäule sind die Wirbelkörper in Richtung der Konvexität der Krümmung gedreht, und ihre Dornfortsätze zeigen in die Konkavität der Krümmung (Figure 8).

Die Diagnose einer Skoliose wird gestellt, wenn bei einem skelettausgewachsenen Patienten ein Cobb-Winkel von mehr als 10° in der koronalen Ebene der Wirbelsäule vorliegt. Der Cobb-Winkel, der verwendet wird, um das Ausmaß der Skoliose zu messen, wird zwischen einer Linie gebildet, die parallel zur oberen Endplatte eines Wirbels über der Krümmungsdeformität gezogen wird, und einer Linie, die parallel zur unteren Endplatte des Wirbels eine Ebene unterhalb der Krümmungsdeformität gezogen wird (Figure 8). Bei unbehandelten Patienten besteht eine starke lineare Beziehung zwischen dem Cobb-Winkel und dem Grad der Wirbelrotation sowohl in der thorakalen als auch in der lumbalen Krümmung, wobei die maximale Rotation am Scheitelpunkt der skoliotischen Krümmung auftritt. Eine kompensatorische Krümmung der Wirbelsäule tritt immer in die entgegengesetzte Richtung der skoliotischen Krümmung auf.
Skoliose tritt normalerweise im Kindes- oder Jugendalter auf und wird während einer routinemäßigen körperlichen Untersuchung diagnostiziert. Unbehandelt kann sie fortschreiten und zu Atembeschwerden und Gangstörungen führen. Skoliose kann auch unerkannt bleiben und sich später im Leben als Rückenschmerzen zeigen.

Die Behandlung richtet sich nach dem Schweregrad der Skoliose. Meist wird eine leichte Skoliose (11°–25°) beobachtet. Eine mittelschwere Skoliose (25°–50°) bei skelettunreifen Patienten schreitet häufig fort und wird daher am häufigsten verspannt. Patienten mit schwerer Skoliose (>50°) werden in der Regel chirurgisch behandelt.

ABBILDUNG 8. Adoleszente skoliotische Wirbelsäule. A: S-förmige Skoliose der thorakolumbalen Wirbelsäule. B: Cobb-Winkel von 50°.

Der Grad der Wirbelkörperrotation entlang der Längsachse der Wirbelsäule beeinflusst die Orientierung einer Nadel während des Einführens für eine neuraxiale Anästhesie. Bei Patienten mit Skoliose dreht sich der Wirbelkörper zur konvexen Seite der Krümmung hin. Als Ergebnis dieser Rotation zeigen die Dornfortsätze zur Mittellinie (der konkaven Seite). Dies führt zu einem größeren interlaminaren Raum auf der konvexen Seite der Wirbelsäule. Durch diese Wirbelkörperrotation wird ein direkter Weg zum neuraxialen Raum geschaffen, der die Verwendung eines paramedianen Zugangs von der konvexen Seite der Kurve ermöglicht (Figure 9). Oberflächenmerkmale, insbesondere der Dornfortsatz, können bei der schweren skoliotischen Wirbelsäule schwer zu identifizieren sein. Röntgenaufnahmen und neuerdings präprozedurale Ultraschalluntersuchungen können hilfreich sein, um die Längswinkelung der Wirbelsäule, die Lage und Ausrichtung des Dornfortsatzes sowie die Tiefe der Lamina zu bestimmen.

ABBILDUNG 9. Paramedianer Zugang bei einer skoliotischen Wirbelsäule; Pfeil B stellt die Neuausrichtung der Nadel zur konvexen Seite der skoliotischen Wirbelsäule im Vergleich zu Pfeil A dar, der den üblichen paramedianen Zugang bei einer normalen Wirbelsäule darstellt.

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