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Wirbelsäule (Columna vertebralis)

Abstract

Die Wirbelsäule bildet den zentralen Bestandteil des Achsenskeletts im menschlichen Körper. Sie besteht aus Wirbeln, Bandscheiben und Bändern, die über eine Vielzahl von Gelenken miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht der Wirbelsäule trotz ihrer Stützfunktion ein hohes Maß an Beweglichkeit.

Die Wirbelsäule besteht aus mehreren Abschnitten: Der Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule gefolgt von Kreuz- und Steißbein. Jeder Wirbel wiederum ist aus einem Wirbelkörper und dem Wirbelbogen mit seinen Fortsätzen zusammengesetzt. Die spezielle Anatomie der Wirbel unterscheidet sich je nach Wirbelsäulenabschnitt und ist entscheidend für die jeweilige Beweglichkeit des Abschnitts. Eine Ausnahme bilden zudem die ersten beiden Halswirbel, Atlas und Axis, deren gelenkige Verbindung eine hohe und differenzierte Beweglichkeit des Kopfes ermöglicht.

Da die Entwicklung der Wirbelsäule mit einigen grundlegenden Entwicklungsschritten des Mesodermkeimblatts zusammenhängt, wird sie in dem Kapitel „Die Embryonalentwicklung“ (siehe: Gastrulation) behandelt.

Bauprinzip und Funktion der Wirbelsäule

Bauprinzip der Wirbelsäule

Die Wirbelsäule besteht aus 23 Bewegungssegmenten, die sich aus den Wirbeln, Bandscheiben und dem Bandapparat zusammensetzen. Die Verbindung zwischen zwei Wirbeln ist relativ fest und entspricht etwa einem unechten Gelenk (Synchondrose), sodass die Beweglichkeit eines einzelnen Bewegungssegments gering ist. Die Summe der Beweglichkeit der 23 Segmente führt allerdings dazu, dass die Beweglichkeit der gesamten Wirbelsäule sehr hoch ist.

Wirbelsäulenabschnitt Anzahl der Wirbel Kurzbezeichnung Krümmung
Halswirbelsäule (HWS) 7 Halswirbel (Vertebrae cervicales) HWK1–HWK7 Lordose
Brustwirbelsäule (BWS) 12 Brustwirbel (Vertebrae thoracicae) BWK1–BWK12 Kyphose
Lendenwirbelsäule (LWS) 5 Lendenwirbel (Vertebrae lumbales) LWK1–LWK5 Lordose
Kreuzbein (Os sacrum) 5 Kreuzwirbel (Vertebrae sacrales) SWK1–SWK5 Kyphose
Steißbein (Os coccygis) 3–5 Steißwirbel (Vertebrae coccygeae) / -

Funktion der Wirbelsäule

Trotz der statischen Funktion der Wirbelsäule, die für die nötige Stabilität des Achsenskeletts sorgt, lässt sie dennoch einen hohen Bewegungsumfang des Rumpfes um drei Achsen zu. Die Wirbelsäule stellt damit einen evolutionär geprägten Kompromiss zwischen Statik und der nötigen Beweglichkeit bei gleichzeitig minimiertem Energieverbrauch der beteiligten Rumpfmuskulatur dar.

  • Statische Funktion
    • Stützgerüst
    • Dämpfung axialer Stöße
    • Schutz des Rückenmarks
  • Dynamische Funktion: Wirbelsäule ermöglicht die hohe Beweglichkeit des Rumpfes um drei Achsen

Wirbel (Vertebrae)

Aufbau eines Wirbels

Jeder Wirbel besteht aus einem Wirbelkörper und einem Wirbelbogen mit seinen Fortsätzen.

Osteoporose
Bei der Osteoporose kommt es infolge eines gesteigerten Knochenabbaus oder eines verringerten Knochenstoffwechsels zu einer Abnahme der Knochendichte. Davon sind insb. die Wirbelkörper betroffen - die Trabekel im Wirbelkörperinneren werden weniger, es bleibt oftmals nur eine „Rahmenstruktur“ aus Corticalis bestehen. Kommt es dann zu einer pathologischen Fraktur, können im Röntgenbild charakteristische Wirbelkörperdeformationen sichtbar werden: Sog. Fischwirbel bei Einbruch von Deck- und Grundplatte oder Keilwirbel bei alleiniger Fraktur des vorderen Wirbelkörpers.

Wirbelaufbau der Wirbelsäulenabschnitte im Vergleich

Je nach Wirbelsäulenabschnitt weisen die Wirbel charakteristische Merkmale auf.

Halswirbel Brustwirbel Lendenwirbel
Form der Wirbelkörper (in der Transversalebene)
  • Rechteckig
  • Hufförmig
  • Bohnenförmig
Charakteristische Strukturen
Ausrichtung der Gelenkflächen (an Proc. articulares)
  • Nach hinten schräg abfallend (ca. 45°-Winkel)
  • Vertikal ausgerichtet
  • Überwiegend sagittal eingestellt
Querfortsätze
  • Procc. mamillares und accessorii
Dornfortsätze
  • Horizontal verlaufend
  • Gabelförmig gespalten
  • Steil kaudalwärts verlaufend
  • Dachziegelartig übereinander liegend
  • Horizontal verlaufend
  • Seitlich abgeplattet
Wirbelloch
  • Großer, dreieckiger Querschnitt
  • Runder Querschnitt
  • Kleiner, dreieckiger Querschnitt
Rippenrudimente
  • Tuberculum anterius
  • Keine
Bewegungsumfang
  • Hohe Beweglichkeit
  • Mäßig hohe Beweglichkeit
  • Geringe Beweglichkeit

Zwei besondere Halswirbel: Atlas und Axis

Die ersten zwei Halswirbel haben eigene Bezeichnungen (Atlas und Axis), da ihr Aufbau stark von der Grundform der übrigen Wirbel abweicht. Ihre gelenkige Verbindung ermöglicht eine hohe und differenzierte Beweglichkeit des Kopfes um drei Achsen.

Atlas (C1) Axis (C2)
Definition Erster Halswirbel Zweiter Halswirbel
Funktion Bilden zusammen mit dem Os occipitale die Kopfgelenke
Kennzeichen Ringförmig Dens axis
Wirbelkörper Nicht vorhanden Vorhanden
Dornfortsatz Nicht vorhanden Vorhanden: Gabelförmig
Gelenkflächen 5 6

Die dynamische Funktion (Beweglichkeit) der Wirbelsäule nimmt von kranial nach kaudal hin ab! Die statische Funktion und die Größe der Wirbel nehmen dagegen von kranial nach kaudal hin zu!

Spondylolysis und Spondylolisthesis
Als Spondylolysis oder Spondylolyse bezeichnet man einen Spalt im Wirbelbogen an der sog. Interartikularportion. Die Interartikularportion ist der Knochenabschnitt zwischen dem oberen und unteren Gelenkfortsatz eines Wirbels (Proc. articularis superior et inferior). In mehr als 90% der Fälle ist hierbei die Lendenwirbelsäule betroffen (L4 oder L5). Die Spondylolysis verursacht in der Regel keine Symptome, hat jedoch immer eine gesteigerte Beweglichkeit der Lendenwirbelsäule zur Folge, die das Krankheitsbild der Spondylolisthesis auslösen kann. Spondylolisthesis bezeichnet das sog. Wirbelgleiten: Hierbei kann der abnorm bewegliche Wirbel auf dem darunter gelegenen Wirbelkörper nach ventral gleiten, was zu belastungsabhängigen Rückenschmerzen und seltener auch zu neurologischen Ausfällen durch Kompression von Spinalwurzeln führen kann. Betroffene sollten in erster Linie physiotherapeutisch behandelt werden, um die Rückenmuskulatur zu kräftigen.

Bänder

Die Bänder der Wirbelsäule verlaufen teilweise zwischen benachbarten Wirbeln, teilweise aber auch über größere Abschnitte. Ihre Hauptfunktion ist die Stabilisation der Wirbelsäule, wobei sie teilweise die Rückenmuskulatur unterstützen.

Band Funktion Verlauf Besonderheiten
Lig. longitudinale anterius (vorderes Längsband)
  • Ventralseitig vom Os occipitale (Basis) bis zum ersten Sakralwirbel

Lig. longitudinale posterius (hinteres Längsband)

  • Dorsalseitig über die volle Länge der Wirbelsäule
Lig. supraspinale
Lig. nuchae (Nackenband)
Ligg. flava (Zwischenbogenbänder)
  • Zwischen Laminae benachbarter Wirbelbögen
Ligg. interspinalia
Ligg. intertransversaria
  • Begrenzung der Lateralflexion und Rotation
  • Zwischen den Querfortsätzen benachbarter Wirbel
  • An HWS nur schwach ausgebildet

Gelenke der Wirbelsäule

Unechte Gelenke der Wirbelsäule (Synarthrosen)

Zu den unechten Gelenken der Wirbelsäule zählen vor allem die Zwischenwirbelfugen, in denen die Bandscheiben sitzen, sowie die sog. Uncovertebralgelenke, die nur an der Halswirbelsäule vorkommen.

Zwischenwirbelfuge und Bandscheibe

Zwischen zwei benachbarten Wirbelkörpern befindet sich die Zwischenwirbelfuge, die eine faserknorplige Zwischenwirbelscheibe (Bandscheibe) enthält. Darüber sind die Wirbelkörper gelenkig miteinander verbunden. Da die Bandscheibe mit den sie umgebenden Wirbelkörpern verwachsen ist, handelt es sich bei dem Gelenk um eine Symphysis.

Diskusprolaps
Im Laufe des Lebens kann es infolge degenerativer Veränderungen zu einem Austritt von Bandscheibenmaterial (insb. aus dem Nucleus pulposus) aus dem Anulus fibrosus kommen. Dies erfolgt in den meisten Fällen nach mediolateral am hinteren Längsband vorbei. In der Folge kann es zu einer Kompression des Spinalkanals oder einer Nervenwurzel kommen, was typischerweise zu einem sog. radikulären Syndrom führt. Dabei leiden die Patienten unter Rückenschmerzen sowie Ausfallerscheinungen der Funktionen des betroffenen Rückenmarkssegmentes (z.B. Sensibilitätsminderung und Parese der Großzehe bei Kompression auf Höhe von L5). In den meisten Fällen kann ein Bandscheibenvorfall konservativ behandelt werden.

Uncovertebralgelenke (Artt. uncovertebrales)

  • Definition: Gelenk zwischen den Procc. uncinati eines kaudal gelegenen Wirbelkörpers mit dem kranial gelegenen Wirbelkörper
  • Funktion: Unklar, Steigerung des Bewegungsumfangs wird diskutiert
  • Beteiligte Strukturen
    • Procc. uncinati (Hakenfortsätze) des kaudal gelegenen Wirbels
      • Hakenförmige seitliche Knochenausläufer der Halswirbelkörper C3–C7
      • Umschließen die Bandscheibe lateralseitig
    • Wirbelkörper des kranial gelegenen Wirbels
    • Bandscheibe
  • Entstehung: Procc. uncinati wachsen innerhalb des ersten Lebensjahrzehnts → Bandscheibe weicht nach lateral aus → Scherkräfte in der Bandscheibe nimmt zu → Spaltbildung

Echte Gelenke der Wirbelsäule (Diarthrosen)

Zu den echten Gelenken der Wirbelsäule zählen die zwei Kopfgelenke (oberes und unteres Kopfgelenk) sowie die Wirbelbogengelenke.

Kopfgelenke

Die Kopfgelenke ermöglichen fein abgestimmte Bewegungen des Kopfes um drei Achsen: Streckung (Kopf nackenwärts legen) und Beugung (Nicken) sowie Lateralflexion und Rotation des Kopfes. Dieser hohe Bewegungsumfang ist von großer Bedeutung, da er das gezielte Ausrichten der am Kopf sitzenden Sinnesorgane ermöglicht. Man unterscheidet das obere Kopfgelenk (Art. atlantooccipitalis) und das untere Kopfgelenk (Art. atlantoaxialis), das wiederum aus zwei Teilgelenken besteht.

Oberes Kopfgelenk (Art. atlantooccipitalis)

Unteres Kopfgelenk (Art. atlantoaxialis)

Wirbelbogengelenke (Artt. intervertebrales, Artt. zygapophyseales, Facettengelenke)

Zwei benachbarte Wirbel stehen miteinander über ein paariges Wirbelgelenk in Verbindung. Diese Gelenke sind wichtige Grundlage der Beweglichkeit der Wirbelsäule um drei Achsen.

Bewegungsumfang der Wirbelsäule

Die nachfolgende Tabelle zeigt, welche Bewegungen an den über Bandscheiben verbundenen Wirbelsäulenabschnitten in welchem Ausmaß möglich sind (nach der Neutral-Null-Methode).

Abschnitt Extension/Flexion Lateralflexion Rotation Hintergrund
HWS 70/0/45° 45/0/45° 80/0/80°
BWS 25/0/35° 20/0/20° 40/0/40°
  • Verringerte Beweglichkeit durch Verbindung zu Rippen/Thorax
LWS 30/0/50° 20/0/20° 10/0/10°
Gesamtwerte 125/0/125° 85/0/85° 130/0/130°
  • Summation der Einzelwerte von HWS, BWS & LWS

Untersuchung der Wirbelsäule
Aufgrund ihrer tragenden Funktion ist die Wirbelsäule von vielen Verschleißerscheinungen betroffen. Rückenschmerzen sind daher ein sehr häufiger Vorstellungsgrund in der allgemeinmedizinischen Praxis. Im klinischen Alltag ist es deshalb besonders wichtig, Wirbelsäulenbeschwerden differentialdiagnostisch untersuchen zu können. Neben einer gründlichen Anamnese (insb. zu Schmerzen und Belastungen) sollten eine Inspektion, Palpation, Perkussion und eine Beweglichkeitsprüfung erfolgen (siehe dazu: Orthopädische Untersuchung der Wirbelsäule).

Wiederholungsfragen zum Kapitel Wirbelsäule

Wo befinden sich die Foramina intervertebralia und welche Strukturen treten durch sie hindurch?

Welche Strukturen finden sich typischerweise nur an Brustwirbeln, jedoch nicht an Hals- und Lendenwirbeln?

Bei welchen Strukturen der Lendenwirbel handelt es sich um Rudimente der Rippen?

Bis zu ca. wie viel Grad (nach Neutral-Null-Methode) ist eine Rotation in der Lendenwirbelsäule möglich? Wodurch wird sie begrenzt?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.