Coluna e Disco

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BIOMECÂNICA DA 
COLUNA E DO DISCO 
INTERVERTEBRAL
Prof. Robert Muglia
O Disco Intervertebral
Estrutura
 A coluna vertebral é constituída por 24 
vértebras separadas por discos intervertebrais 
 23 discos
 Ápice Sacral (S5) com a 1ª coccígea possui um 
disco rudimentar sem as mesmas características
 C2-C3 até L5-S1
Estrutura
 Estrutura interna: Núcleo Pulposo
 Centro do Disco (Exceto na Lombar, onde fica mais 
posterior)
 Massa gelatinosa (Até 90% de água)
 Glucosaminoglicanos (Hidrofílicos)
 Estrutura externa: Anel Fibroso
 Abrange o núcleo pulposo
 Mais rígido
 Feixes de Fibrocartilagem
Estrutura
 A relação do disco com a altura do corpo vertebral determina a 
amplitude de movimento do segmento.
 Quanto maior a relação entre a espessura do disco e a altura do corpo 
vertebral, maior é a mobilidade.
 Cervical: os discos medem entre 5 e 6 mm de altura, e a relação do 
disco com o corpo vertebral é de 1/3.
 Toráciaca: Os discos torácicos são menores (3 a 4 mm) entre T2 e T6. 
Nos demais segmentos torácicos a altura do disco fica maior. Em 
média, o disco em relação a altura do corpo vertebral tem 
aproximadamente 1/5 a 1/6 do seu tamanho na coluna torácica.
 Lombar: contém os maiores discos (10 mm em média). Porém, a 
relação do disco com a altura do corpo vertebral é só 1/3 pois os 
corpos vertebrais lombares também são altos e volumosos.
CERVICAL TORÁCICA LOMBAR
Função
 Tolerância e distribuição das cargas
 Limitação do Movimento excessivo
 Anel fibroso suporta carga tênsil e limita os movimentos 
de flexão e torção da coluna vertebral
 Núcleo pulposo suporta cargas de compressão
Função
 O cruzamento em “X” das 
camadas dá elasticidade ao anel 
fibroso: 
 No estiramento do disco o “X” 
fica alongado e estreito
 Na compressão, o “X” diminui 
de comprimento e se alarga.
Funções Mecânicas
 Durante as atividades de vida diária, o disco trabalha de uma 
maneira completa e normalmente se submete a uma combinação de 
compressão, flexão e torção
 Flexão, extensão e inclinação lateral = tensão e compressão
 Rotação = cisalhamento
 Durante a carga, o núcleo pulposo atua hidrostaticamente permitindo 
uma absorção de energia e a distribuição uniforme da carga por todo 
o disco (Almofada)
 O disco possui uma pressão intrínseca de aproximadamente 10 N/cm²
 Essa pressão é exercida também pelos ligamentos longitudinais e o 
ligamento amarelo
TENSÃO AXIAL FLEXÃO LATERALCOMPRESSÃO AXIAL
Funções Mecânicas
 O núcleo pulposo da região lombar ocupa 30 a 50% da área total do disco e se 
localiza mais posteriormente
 A forma do disco determina a curvatura da coluna vertebral
 Quando a altura do disco anterior é notoriamente maior que a altura 
posterior, os corpos vertebrais dentro daquele segmento serão ligeiramente 
estendidos
 Ambos os discos cervicais e lombares são mais grossos anteriormente que 
posteriormente
Mecanismo de Lesão
 O disco se desidrata progressivamente com a idade
 A degeneração do disco reduz seu conteúdo de proteoglicanos
 A medida que o disco se desidrata, sua elasticidade, a absorção de 
energia e distribuição de cargas se reduzem gradualmente
 Estas mudanças fazem com que o disco esteja mais vulnerável às 
solicitações
 Os discos com lesões anelares proporcionam movimentos aumentados 
de rotação durante a carga em relação aos discos sadios
Mecanismo de Lesão
 As porções laterais e anterior do 
anel na região lombares são mais 
espessas que a porção posterior, 
por isso a porção posterior do 
anel é mais vulnerável as 
alterações degenerativas.
 Os ligamentos posteriores são 
menos espessos do que os 
ligamentos anteriores, 
demonstrando maior fragilidade.
Mecanismo de Lesão
 Quando o disco é exposto à pressão prolongada (como na posição 
sentada), parte de seu conteúdo de água difunde no corpo vertebral 
 Como resultado, os discos estão mais desidratados pela noite, o que 
leva a redução do tamanho em até 2 cm em uma pessoa, voltando ao 
seu tamanho de origem após descansar
 Forças repetitivas ou movimentos com cargas elevadas sucedem em 
microtraumas promovendo desde as discopatias precoces até as 
hérnias de disco traumáticas
Mecanismo de Lesão
 As discopatias compreendem as 
fissuras, rupturas, 
abaulamentos, diminuição da 
altura do disco e hérnias que 
podem ser protrusas e extrusas
 A maioria das hérnias ocorrem 
em situação póstero-lateral, 
com uma maior incidência na 
quarta década de vida, quando 
o núcleo pulposo ainda é 
gelatinoso
A Coluna Vertebral
Estrutura e Função
 Estrutura complexa
 Proteção da Medula Espinhal
 Transferir as cargas da Cabeça e do Tronco para a Pelve
 33 vértebras
 24 vértebras permitem movimentos nos 3 planos
 Curvaturas ajudam na distribuição das cargas e facilitam os 
movimentos
 Lordose e Cifose
Estrutura e Função
 Todo segmento móvel é considerado uma unidade 
funcional da coluna
 Divide-se em Anterior e Posterior:
 Anterior: Dois Corpos Vertebrais, Disco e 
Ligamentos Longitudinais
 Posterior: Arcos Vertebrais, Facetas Articulares, 
Apófises Transversas e Espinhosas e seus 
respectivos ligamentos
Estrutura e Função
 A forma e o plano de orientação das facetas é que determinam os 
tipos de movimentos entre duas vértebras
 Na cervical: são planas e estão orientadas obliquamente de superior e 
anterior para inferior e posterior 
 Torácica: são planas e orientadas quase no plano frontal
 Lombar: são ligeiramente côncavas e voltadas medialmente, enquanto 
as inferiores são ligeiramente convexas e voltadas lateralmente, de 
forma que o plano destas articulações é quase sagital
 Entre a L5 e a S1 as facetas são quase planas; com orientação oblíqua, 
entre os planos sagital e frontal
 Isso ajuda a prevenir o deslizamento anterior da L5 sobre a superfície 
muito inclinada da face superior do sacro
Estrutura e Função
Flexão Extensão Inclinação Rotação
Cervical 40° 75° 30-45° 45-60°
Torácica 105°* 60°* 30-60º* 75°
Lombar 60° 35° 20° 5°
* Os movimentos de flexão e extensão da torácica não são puros
Respostas Mecânicas
 Os corpos vertebrais são 
desenhados para suportar 
principalmente as cargas 
compressivas
 Seus tamanhos progressivamente 
maiores na medida em que se 
aumenta a sobreposição de carga 
do tronco
Mecanismo de Lesão
 As lesões das partes moles são as mais comuns, ocorrendo em 
músculos e ligamentos
 Embora haja uma clara relação entre as queixas musculoesqueléticas 
e fatores ocupacionais, muitos estudos apresentam baixa qualidade 
metodológica
 Nos estágios iniciais, os segmentos acometidos se tornam instáveis e 
os movimentos vertebrais se tornam excessivos e irregulares
Mecanismo de Lesão
 Alterações degenerativas do disco intervertebral acrescentam um 
esforço adicional nas outras estruturas de suporte da coluna como as 
articulações das facetas, ligamentos e cápsulas articulares
 O processo inflamatório na membrana sinovial, com extensão aos 
ligamentos, promove enfraquecimento e frouxidão do ligamento
 A unidade funcional vertebral se torna suscetível a danos adicionais 
nos ligamentos de sustentação e nas articulações interfacetárias
Mecanismo de Lesão - Cervical
 Existem evidências positivas de 
cervicalgias relacionadas com 
posturas fixas e prolongadas, 
curvatura aumentada do 
tronco, flexão cervical 
acentuada durante atividades 
por períodos longos, ergonomia 
inadequada e atividades que 
envolvam vibraçãocontínua das 
mãos e dos braços
 As desordens mecânicas são as 
causas mais comuns de 
cervicalgias
Mecanismo de Lesão - Torácica
 O aumento da curvatura torácica gera uma rigidez local para proteger 
a articulação escápulo-torácica. A coluna torácica se enrijece para 
proteger a escápula
 No caso de uma retificação da torácica ela também perde sua 
mobilidade para proteger o sistema de alça de balde realizado pelas 
costelas durante a inspiração
 As cinco principais causas de dor torácica são: musculoesqueléticas, 
gastrointestinais, cardíacas, psiquiátricas e pulmonares
Mecanismo de Lesão - Lombar
 Aparece após força física excessiva em estruturas normais ou após 
ação de força física normal em estruturas lesadas
 Quando ocorre a ação de forças mecânicas sobre essas estruturas, 
pode haver um desequilíbrio levando à dor por estimulação direta de 
terminações nervosas aí existentes, ou pela liberação de substâncias 
do núcleo pulposo que desencadeiam dor e processo inflamatório pela 
degeneração do disco intervertebral
Mecanismo de Lesão
 Quando uma pessoa de 70kg, com um 
peso de 20kg nas mãos, curva para a 
frente somente 20 graus, a pressão no 
disco aumenta de 150kg para 210kg na 
posição ereta e para 275kg na posição 
sentada
Mecanismo de lesão
 A distribuição inadequada das cargas pode se 
tornar um fator lesivo
Adaptação do Tecido
 Osteófitos
 Hipercifose
 Hiperlordose
 Retificação
 Escoliose