Orthopädie und Unfallchirurgie
Autoren
Andreas Prescher

Embryologie und Anatomie der Wirbelsäule

Die Entwicklung der Wirbelsäule ist ein sehr komplexer und in manchen Bereichen noch nicht vollständig geklärter Vorgang, der zunehmend auch in seinen molekularen Aspekten erforscht wird. Die Entwicklung kann in 3 Stadien unterteilt werden: Mesenchymstadium, Stadium der Knorpelbildung und das Stadium der Knochenbildung. Im Bereich des kraniozervikalen Übergangs liegt eine sehr spezielle Situation vor, da hier Wirbelsäulenmaterial in die Schädelbasis einbezogen worden ist. Da es sich bei der kraniozervikalen Übergangsregion um eine entwicklungsgeschichtlich unruhige Region handelt, kommen an dieser Stelle zahlreiche anatomische Variationen, bis hin zu ausgesprochenen Missbildungskomplexen, vor, die klinische und differenzialdiagnostische Bedeutung haben. Im Beitrag wird eine Übersicht über die Entwicklung gegeben und anschließend die regelrechte Anatomie der Wirbelsäule unter Berücksichtigung der anatomischen Varianten und klinisch wichtiger Gegebenheiten geschildert.

Embryologie und Frühentwicklung der Wirbelsäule*

Die Kenntnis der komplizierten und immer noch nicht in allen Details geklärten Entwicklungsvorgänge der menschlichen Wirbelsäule ist für den Arzt durchaus von Bedeutung, da sich aus dem Entwicklungsgang zahlreiche anatomische Varianten und auch Fehlbildungen problemlos erklären lassen.
Seit der schon klassisch zu nennenden Arbeit von Herbert Junghanns mit dem Titel „Offene Fragen aus dem Gebiet der Wirbelsäulenentwicklung und der Wirbelsäulenfehlbildungen“ (Junghanns 1936) ist unsere Kenntnis erheblich fortgeschritten, wobei sich auch ganz neue Arbeitsfelder ergeben haben. Trotzdem sind auch nach vielen innovativen Arbeiten (z. B. Töndury 1958; Theiler 1988; Christ 1990; Verbout 1976, 1981, 1985, um nur einige zu nennen), immer noch nicht alle Probleme gelöst, und es bietet sich ein immer noch lohnendes Forschungsfeld. Dabei haben sich die Untersuchungen von morphologischen Fragestellungen zu Fragestellungen molekularer und genetischer Mechanismen und Regulationen verschoben, die vielfach an Modellorganismen experimentell untersucht werden (Balling 1991). So wurde z. B. die bedeutende Rolle der Hox-Gene für die Wirbelsäulenentwicklung erkannt (Burke et al. 1995).
Von einem umfassenden Verständnis der Entwicklung der Wirbelsäule sind wir jedoch immer noch weit entfernt. Hierzu müssen zukünftig auch verstärkt vergleichend-anatomische Tatsachen und paläontologische Fakten aus der Fossilgeschichte berücksichtigt werden, wie es von Fleming et al. (2015) in ihrem aktuellen Review angemahnt wird. An dieser Stelle kann nur eine stark vereinfachte Darstellung der Entwicklung der Wirbelsäule gegeben werden, die das für den praktisch tätigen Mediziner wichtige Tatsachenmaterial in einer Auswahl berücksichtigt, und leider muss an dieser Stelle auch das weite und sehr wichtige Feld der Wirbelsäulenfehlbildungen unbearbeitet bleiben.
Die Wirbelsäulenentwicklung läuft prinzipiell in 3 Stadien ab:
1.
Mesenchymstadium
 
2.
Stadium der Knorpelbildung
 
3.
Stadium der Knochenbildung
 

Mesenchymstadium (Blastemstadium)

In der embryonalen Frühentwicklung ist die Rumpfanlage in kraniokaudaler Richtung segmental gegliedert, wobei die einzelnen Segmente als Somiten bezeichnet werden. Im weiteren Gang der Entwicklung differenzieren sich diese Somiten in Dermatome, Myotome und Sklerotome (Abb. 1a).
Die Sklerotome bestehen aus Mesenchymzellen und bilden die Grundlage für die Skelettentwicklung. Diese Mesenchymzellen wandern schließlich aus, umschließen die axialen Strukturen (Neuralrohr, Chorda), und bilden das paraxiale Mesenchym (Abb. 1b). Dieses liegt lateral in der Nachbarschaft des Myotoms und bildet medial die ungegliederte, mesenchymale Einscheidung der Chorda dorsalis, die Perichordalröhre.
Entscheidend ist jetzt, dass sich laterale und mediale Partie (Perichordalröhre) des paraxialen Mesenchyms unterschiedlich weiterentwickeln. Die lateralen Partien zeigen bald eine Differenzierung in einen kranialen und einen kaudalen Abschnitt (Abb. 1c). Der kraniale Teil ist locker gebaut, wohingegen der kaudale deutlich kompakter erscheint. Aus dem lockeren kranialen Gebiet entwickelt sich dann das perinervale Bindegewebe für den Spinalnerven und für das Spinalganglion, sodass dieses Material gar keinen Beitrag zur Wirbelentwicklung liefert (Verbout 1981).
Der kaudale, verdichtete Bereich hingegen bildet die Wirbelbögen und die Rippen. Im Bereich der Perichordalröhre werden Gewebeverdichtungen sichtbar, die als Bandscheibenanlagen anzusehen sind und eine Segmentierung erzeugen. Die zwischen den Bandscheibenanlagen liegenden Abschnitte der Perichordalröhre bilden die Wirbelkörper, mit deren definitiver Abgrenzung die endgültige Gliederung der Wirbelsäulenanlage abgeschlossen ist. Schließlich vereinigt sich noch die kaudal gelegene Wirbelbogenanlage mit der kranial davon positionierten Wirbelkörperanlage (Abb. 1d).
In älteren Darstellungen der Wirbelsäulenentwicklung, die auch heute noch weit verbreitet sind, findet sich immer noch die Hypothese der sogenannten Neugliederung der Wirbelsäule, ein Begriff, der erstmals von Remak (1855) eingeführt wurde und später einige Modifikationen erfuhr, die von Baur (1969) übersichtlich zusammengestellt wurden.
Für die Neugliederung ist es wichtig, dass die Wirbelkörperanlage durch eine Spaltbildung, die Intervertebralspalte (v. Ebner), geteilt wird. Es bildet sich eine untere, verdichtete Hälfte und eine obere, locker gebaute. Anschließend kommt es zur Trennung und segmentübergreifenden Neuverschmelzung benachbarter Partien. Dieser Vorgang wird als Neugliederung bezeichnet und soll insbesondere dafür notwendig sein, dass die Muskelsegmente ihren richtigen Ansatz an den Wirbelkörpern erreichen (Baur 1969). Das Konzept der Neukombination von benachbarten Sklerotomabschnitten wird jedoch von verschiedenen Autoren infrage gestellt (Verbout 1981, 1985; Baur 1969; Uhthoff 1990) und kann heute, besonders durch die Untersuchungen Verbouts (Verbout 1976, 1981, 1985), als überholt angesehen werden. Es konnte nämlich gezeigt werden, dass die Wirbelkörper mit ihren Fortsätzen und auch die Bandscheiben an ihrem definitiven Platz entstehen und keine Wanderung, Resegmentation oder Neugliederung stattfindet. Auch besteht für solche Phänomene, entgegen alten Auffassungen, keine funktionelle Notwendigkeit.

Stadium der Knorpelbildung

In der weiteren Entwicklung (bei ca. 12 mm Scheitel-Steiß-Länge) beginnt die Knorpelbildung in der mesenchymalen Wirbelsäulenanlage. Dabei bilden sich ein die Chorda dorsalis umfassender Knorpelkern und ein bilateral angelegter, dorsolateral der Rückenmarksanlage positionierter Bogenkern. Im nächsten Schritt verwachsen diese 3 Knorpelzentren zu einer einheitlichen knorpeligen Wirbelsäulenanlage, wobei der Bogenschluss in der Mediansagittalen erst noch längere Zeit unvollständig bleibt. In dieser Lücke befindet sich eine bindegewebige Membran, die als Membrana reuniens dorsalis bezeichnet wird. Der Verschluss der dorsalen Bogenspalten beginnt dann im dritten Embryonalmonat im Bereich der thorakalen Wirbelsäule und schreitet nach kranial und kaudal fort. Die Ausbildung des zirkumchordalen Knorpelkerns hat Auswirkungen auf die Morphologie der Chorda (Abb. 2a–c).
Im Bereich des Knorpelkerns wird die Chorda dorsalis massiv zusammengepresst, sodass die Chordazellen als inkompressible Kugeln in den Bereich der späteren Bandscheibe verlagert werden (Abb. 2b). Im Bereich des zukünftigen Wirbelkörpers bleibt nur die jetzt leere Chordascheide (Chordascheidenstrang) liegen (Abb. 2c), wohingegen sich die Zellen im Bereich der späteren Bandscheibe sammeln und eine spindelförmige Auftreibung der Chorda, die sogenannte intervertebrale Chordaanschwellung, bilden, die in der Chordahöhle liegt. Der Zellreichtum des Chordasegments ist durch die passive Verlagerung von Zellen aus dem Wirbelkörperbereich durch Druckwirkung zu erklären. Nach den Untersuchungen von Prader (1945) bleibt die Zellzahl nämlich konstant, und Mitosen konnten ebenfalls nicht nachgewiesen werden.
Für die Bildung der Chordasegmente ist es wichtig, dass die unelastische Chordascheide im Bereich der zukünftigen Bandscheibe rechtzeitig aufgelöst wird, sodass die aus dem Wirbelkörperbereich herausgepressten Chordazellen auch einen entsprechenden Raum besetzen können. Das Chordasegment wird schließlich durch interzelluläre Einlagerung von Schleimmassen in ein Chordaretikulum aufgelöst, das als Platzhalter für den Nucleus pulposus fungiert (Töndury 1958) (Abb. 2c).
Aus diesen Befunden geht die große Bedeutung der Chorda dorsalis für die regelrechte Entwicklung der Wirbelsäule hervor, was Töndury (1958) ebenfalls stark betont hat. In diesem Sinne konnte Probst (1952) zeigen, dass die unvollständige Verlagerung von Chordazellen in die Bandscheibenregion, z. B. durch eine Einengung des Chordakanals beim Eintritt in den zukünftigen Discus, zu einer Chordapersistenz im Wirbelkörper führen kann. In solchen Wirbeln kann später ein feiner, kraniokaudal orientierter Knochenkanal, der Chordakanal, nachgewiesen werden, der einen strangförmigen Chordarest enthält (Schmorl und Junghanns 1968).
Der persistierende Chordakanal ist eine seltene Erscheinung. Häufig kann jedoch im Bereich der ehemaligen Chorda dorsalis eine Ausbuchtung des Gewebes des Nucleus pulposus in trichterartige Vertiefungen der Grund- bzw. Deckplatte gesehen werden. Dabei ist die Lamina cartilaginea zwar verdünnt, aber nicht durchbrochen (Schmorl und Junghanns 1968). Dies kann als eine harmlose, aber zu pathologischen Veränderungen prädisponierende Anomalie der Chordarückbildung angesehen werden und sollte nicht mit den typischen Schmorl-Knorpelknötchen verwechselt werden, die die Knorpelplatte und auch die knöcherne Deck- bzw. Grundplatte durchbrechen.
Bleiben Chordazellnester im Bereich der Wirbelkörper liegen, kann dies durch spätere Proliferation zu einem dysontogenetischen (embryonalen) Tumor, einem Chordom, führen. Am häufigsten treten diese Tumoren im Bereich des spinalen Schädelabschnitts und im Bereich der lumbosakralen Wirbelsäule auf.
Zentral in der knorpeligen Wirbelanlage, im Bereich der ehemaligen Chorda dorsalis, kommt es am Ende des zweiten Embryonalmonats in der unteren Brustwirbelsäule zur Bildung eines primären enchondralen Knochenkerns, sodass das Stadium der Knochenbildung erreicht wird.

Stadium der Knochenbildung

In der knorpeligen Wirbelkörperanlage entsteht ein enchondraler Knochenkern, dessen Bildung zuerst dorsal der Chorda beginnt. In den medialen Abschnitten der Wirbelbögen setzt eine perichondrale Ossifikation ein, sodass die gesamte Knochenbildung insgesamt von 3 Zentren ausgeht (Abb. 3a, b). Ob im frühen Stadium regelhaft ein vorderer und ein hinterer Körperkern angelegt werden, wird unterschiedlich diskutiert, kann aber als Variante sicherlich auftreten. Gefäßbündel betreten den Knochenkern durch spaltenartige Öffnungen an der Vorderseite der Wirbelkörper, die als Hahn-Spalten (Abb. 5a) bezeichnet werden und die sich auch radiologisch darstellen. In der Regel bilden sich die Hahn-Spalten weitgehend zurück, können aber auch bis ins Erwachsenenalter nachweisbare, größere Foramina nutritia und horizontal verlaufende Gefäßkanäle ausbilden, die nicht mit Frakturen verwechselt werden dürfen. Auf der Rückseite tritt das Gefäßbündel durch das unpaare Foramen basivertebrale (Abb. 5a) aus bzw. ein. Von entscheidender Bedeutung ist die Tatsache, dass die Bogenkerne längere Zeit hindurch von dem Körperkern durch eine Knorpelmasse (Zwischenknorpel) getrennt bleiben (Abb. 3b).
Die trennende Spalte ist eine Epiphysenfuge (Wirbelbogenepiphyse), in der aber kein nennenswertes Wachstum stattfindet. Diese Tatsache hat für die Chirurgie der Kinderwirbelsäule durchaus Bedeutung, da diese Fuge mit einer Pedikelschraube überbrückt werden kann, ohne dass eine Wachstumsstörung des Segments verursacht wird. Die Spalte schließt sich zwischen dem 3.–6. Lebensjahr, sodass eine knöcherne Verbindung des Bogens mit dem Wirbelkörper resultiert (Schmorl und Junghanns 1968).
Dabei ist zu bemerken, dass der Wirbelbogen sich in erheblichem Maße an der Bildung des Wirbelkörpers mit beteiligt (Abb. 4). Durch diese Verhältnisse wird klar, dass die Procc. uncinati im Bereich der Halswirbelsäule von den Bogenkernen gebildet werden. Kranial und kaudal findet der Wirbelkörper seinen Abschluss in einer zur Bandscheibe gehörigen Knorpelplatte, die sich mit einem verdickten Rand, der knorpeligen Wirbelkörperrandleiste, in eine entsprechende Knochenaussparung einfügt. Dies erzeugt im seitlichen Röntgenbild oder im Mediansagittalschnitt einen typischen stufenförmigen Ausschnitt im Wirbelkörper (Abb. 5a).
In der knorpeligen Wirbelkörperrandleiste treten zwischen dem 6.–9. Lebensjahr dann einzelne spangenförmige Verknöcherungen auf, die schließlich miteinander verschmelzen und die knöcherne Randleiste (Abb. 5b) bilden (ca. 12. Lebensjahr). Die knöcherne Randleiste wird mit einem radiär angeordneten Furchensystem mit dem Wirbelkörper verzahnt (Abb. 5c). Die Oberseite der Randleiste ist fest mit der Bandscheibe verbunden und dient deren Befestigung. Die knöcherne Randleiste fusioniert schließlich mit dem Wirbelkörper. Im Schrifttum wird die knöcherne Randleiste oftmals als „Wirbelkörperepiphyse“ bezeichnet, was aber den anatomischen Verhältnissen nicht gerecht wird und zu Missverständnissen führen kann (Schmorl und Junghanns 1968). Beim Menschen, dem Gorilla und dem Orang-Utan sind auch keine knöchernen Epiphysenplatten am Wirbelkörper ausgebildet, die ansonsten für Säugetiere typisch sind (Abb. 4). Aus diesem Grunde sollte beim Menschen auch nicht von einer Epiphysenplatte gesprochen werden.
An zahlreichen Stellen kommen sekundäre Ossifikationszentren (Apophysen) vor. So z. B. an der Dornfortsatzspitze, an den Gelenkfortsätzen und an den Procc. costarii et transversi. Diese Knochenpartien können als akzessorische Knochengebilde bis in das Erwachsenenalter persistieren. Im Bereich der Dornfortsätze ist die persistierende Apophyse differenzialdiagnostisch von einer erworbenen Ermüdungsfraktur mit pseudarthrotischer Ausheilung abzugrenzen (Abb. 6a und b). Die Abrissfraktur („Clay-shoveler`s fracture“, Schipperkrankheit) kommt nach ungewöhnlicher, körperlich anstrengender Arbeit vor. Monographisch wurde diese heute eher seltene Erkrankung von Koepchen und Bauer (1937) bearbeitet. Die Apophysen sollten spätestens bis zum 25. Lebensjahr mit dem Wirbel verwachsen sein.

Entwicklung des kraniozervikalen Übergangs

Allgemeine Bildungsgeschichte

Eine Besonderheit der Entwicklung muss im Bereich der kraniozervikalen Übergangsregion festgestellt werden. Der erste und der zweite Halswirbel sind zu Drehwirbeln umgestaltet worden, wobei der Atlas nur noch eine knöcherne Ringstruktur darstellt und der Axis (Epistropheus) einen kräftigen, nach kranial gerichteten, zahnförmigen Fortsatz, den Dens axis (s. Processus odontoideus s. Dens epistrophei) aufweist. Im Jahre 1824 äußerte George Baron Cuvier die Ansicht, dass der Dens axis der ehemalige Atlaskörper sei, der sich dem zweiten Halswirbel angeschlossen hat. Johannes Müller (1834) vermutete jedoch, dass der Dens nichts anderes sei, als eine hypertrophe Deckplatte des Axis, die den Raum des verlorengegangenen Atlaskörpers einnimmt. In der späteren Zeit konnte Cuviers Ansicht bestätigt werden, da man zwischen Dens und Axiskörper einen kleinen Knochen (Abb. 7a) nachweisen konnte, der in seinem Inneren auch noch Bandscheibenreste enthält. Die 3 Schichten dieses Elements entsprechen der Grundplatte des Atlaskörpers, der Deckplatte des Axiskörpers und der dazwischen angelegten Bandscheibe. Das gesamte Element wird auch als Ossiculum Albrechti oder atlantoepistropheales Os synepiphyseum bezeichnet. In der menschlichen Entwicklung bildet dieses Element die subdentale Synchondrose (Abb. 7b) aus, die bei Kindern bis zum dritten Lebensjahr konstant nachweisbar ist, im Alter von 5–11 Jahren als feines, diskretes Relikt erscheint, manchmal jedoch auch bis ins Erwachsenenalter persistiert (Abb. 7d). Von besonderer Bedeutung ist auch noch, dass der ehemalige Körper des Proatlas in die Densspitze inkorporiert wird. Dieses Knochenelement tritt als selbstständiges Ossiculum terminale Bergmann während der Entwicklung auf (Abb. 7b) und ist auch beim Menschen bis ungefähr zum zwölften Lebensjahr nachweisbar. Ein eindrucksvoller Beweis für die geschilderte Entwicklung des Axis aus den 3 unterschiedlichen Anteilen, Körper des Proatlas, Körper des Atlas und Körper des Axis, ist das Auftreten eines Dens tripartitus, wie es vereinzelt in der Literatur berichtet worden ist (Schneider 1963; Wackenheim 1974). Dabei ist von Bedeutung, dass sich der Dens axis mit einem breiten Denssockel in den Axiskörper einsenkt. Nur wenn der Dens mit seinem Sockel in der subdentalen Synchondrose isoliert bleibt, sollte vom Os odontoideum verum gesprochen werden (v. Torklus und Gehle 1987). Eine weitere wichtige Struktur ist das hypochordale Blastem.
Dieses Material bildet vor den zervikalen Wirbelkörperanlagen eine bananenförmige Struktur, die nur im Bereich des Atlas eine Bedeutung hat, da das Blastem hier den vorderen Atlasbogen bildet. Alle anderen hypochordalen Blasteme werden vollständig zurückgebildet. Dies gilt normalerweise auch für das hypochordale Blastem des Proatlas, das am Vorderrand des Foramen occipitale magnum liegt. Finden hier Rückbildungsstörungen statt, können charakteristische Formvarianten entstehen (Prescher 1997). Werden die Seitenpartien nicht zurückgebildet, bilden sich die Processus basilares (Häufigkeit ca. 4 %), denen nur sehr selten eine klinische Bedeutung zukommt. Werden die Seitenpartien regelrecht zurückgebildet, aber der mittlere Abschnitt persistiert, resultiert ein Condylus tertius, von Johann Friedrich Meckel dem Jüngeren 1815 erstmals beschrieben (Meckel 1815). Dieser Knochenfortsatz (Häufigkeit zwischen 0,25–1 %) kann bei kräftiger Ausbildung einen gelenkigen Kontakt zum vorderen Atlasbogen oder aber auch zur Densspitze aufnehmen (von Lüdinghausen et al. 2006). In diesen Fällen resultiert eine Dreipunktlagerung des Schädels, was symptomatisch werden kann. Persistiert das gesamte hypochordale Blastem des Proatlas, bildet sich der seltene Arcus praebasioccipitalis, der eine typische, hufeisenförmige Gestaltung aufweist und der Densspitze napoleonhutförmig aufsitzt (Prescher et al. 1996). Dieses Element kann auch zur Blockierung der Kopfgelenke führen und damit auffällig werden. Die unterschiedlichen Persistenzformen des hypochordalen Blastems, die alle zu den Manifestationen des Okzipitalwirbels (Kollmann 1905, 1907) gehören, können radiologisch nachgewiesen werden, benötigen aber eine sorgfältige Differenzialdiagnose und eine saubere Klassifikation, um korrekt beschrieben zu werden. Auch ist die Abgrenzung zu Gebilden wichtig, die ihre Entstehung degenerativen Veränderungen verdanken und nichts mit der Entwicklungsgeschichte zu tun haben (Prescher 1990, 1998).

Ossifikation des Atlas

Der Atlas verknöchert von 3 primären Ossifikationszentren aus. In jeder Massa lateralis bildet sich ein Knochenkern (ca. zweiter Embryonalmonat) im vorderen Bogen. Der Kern in der Seitenpartie liegt etwas nach hinten versetzt und bildet die beiden dorsalen Drittel der oberen Gelenkfläche, die gesamte untere Gelenkfläche und die hintere, kräftige Begrenzung des Foramen transversarium. Die Ossifikation erstreckt sich dann von beiden Seitenkernen auf den dorsalen Bogen, wobei eine Verschmelzung in der Mittellinie erst nach der Geburt eintritt. Im Bereich des Tuberculum posterior kann in manchen Fällen (ca. 2 % nach Geipel 1955) ein isolierter Schaltkern auftreten, der meistens median, seltener paramedian gelegen ist. Zwischen dem Ende des dritten bis zum Ende des vierten Lebensjahres sollte der hintere Bogen knöchern geschlossen sein.
Der Arcus anterior hingegen verknöchert deutlich verzögert, sodass bei ca. 80 % der Neugeborenen der vordere Bogen radiologisch noch nicht darstellbar ist (Geipel 1955). Auch muss beim vorderen Bogen eine große Variationsbreite der Ossifikation berücksichtigt werden. Es kann ein unpaarer Kern im Tuberculum anterius auftreten, es können aber auch paramediane Ossifikationskerne gebildet werden, die dann konfluieren. Eine sehr genaue Übersicht über diese Verhältnisse gibt Geipel (1955). Der vordere Bogen schließt sich dem seitlichen Knochenkern an und bildet dabei dann das vordere Drittel der oberen Gelenkfläche. Der Atlas zeigt zahlreiche anatomische Varianten, die sich aus diesen unterschiedlichen Verknöcherungsmöglichkeiten ableiten lassen. Als sehr seltenes Ereignis kann der dorsale Bogen verschiedene Grade der Aplasie (vollständige Aplasie, Hemiaplasie, Aplasie mit isolierten Bogenresten) aufweisen, die von v. Torklus und Gehle (1987) klassifiziert worden sind. Im hinteren Bogen können auch verschiedene Spielarten von Bogenspalten (Spina bifida atlantis) in Erscheinung treten (Geipel 1930), wobei eine Häufigkeit von 3–4 % angegeben wird (Geipel 1930, 1955). Damit sind dorsale Bogenspalten häufiger als ventrale.
Cave: Geipel (1930) gibt, bedingt durch einen Rechenfehler, eine Häufigkeit von 35% (!) an.

Ossifikation des Axis

Der Axis des Neugeborenen zeigt 6 Ossifikationszentren: in jeder Wirbelbogenhälfte, im Wirbelkörper (Centrum), 2 im Denssockel und unteren Densabschnitt sowie in der Densspitze (Ossiculum terminale Bergmann). Zwischen den beiden Denskernen verläuft die Chorda dorsalis, die aus dem kranialen Ende der Densanlage austritt und in die Pars basilaris des Os occipitale eintritt. Nach Rückbildung der Chorda fusionieren die bilateral angelegten Denskerne frühzeitig (Scheuer und Black 2000), sodass die intradentale Synchondrose zum Zeitpunkt der Geburt bereits geschlossen ist. Der resultierende Gesamtkern läuft kranial in 2 knöcherne Spitzen („Dentalfortsätze“) aus (Dens bicornis) (Abb. 7b). Auf der Rückseite des Dens persistiert oftmals eine feine Rille bis zum 3.–4. Lebensjahr, die diese Entwicklung noch verdeutlicht (Abb. 7c). Zwischen den beiden Spitzen des Denskerns liegt eine knorpelige Struktur, die als Chondrum terminale („cartilage plug“) (Scheuer und Black 2000) bezeichnet wird. In diesem Knorpel kann um das zweite Lebensjahr herum ein kleiner Knochenkern auftreten, manchmal auch gedoppelt, der Ossiculum terminale Bergmann genannt wird (Abb. 7b). Dieser kleine Knochen verschmilzt mit dem Dens bis zum zwölften Lebensjahr. Auch kann dieser Kern von den kranialwärts auswachsenden Spitzen des Denskerns umschlossen werden. In solchen Fällen kann eine typische Aufhellung der Densspitze entstehen, die als Spitzenvakuole bezeichnet wird. Von der Densspitze bis zum Vorderrand des Foramen occipitale magnum bleibt die Chorda dorsalis erhalten und wird zum Lig. apicis dentis, dem aufgrund seiner Zartheit keine mechanische Bedeutung zukommt. Die Facies articularis superior wird in ihren lateralen zwei Dritteln vom Bogenkern gebildet, wohingegen das mediale Drittel vom Denskern (Denssockel) beigestellt wird (Abb. 7a). Die Facies articularis inferior des Axis wird vollständig vom Bogenkern gebildet.

Gesamtform der Wirbelsäule

Die adulte Wirbelsäule wird bei etwa 95 % der Menschen aus 24 einzelnen präsakralen Wirbeln und 23 Disci intervertebrales gebildet. Auf die Halswirbelsäule (HWS) entfallen 7, auf die Brustwirbelsäule (BWS) 12, auf die Lendenwirbelsäule (LWS) 5 und auf das Os sacrum 5.
Das variable Os coccygis wird aus 3–6 Wirbelrudimenten formiert. Dabei ist zu bemerken, dass sich das Os sacrum durch physiologische Synostose aus den einzelnen, im Kindesalter noch getrennten Wirbelanlagen bildet. Ebenso das äußerst variable Os coccygis.
Die Übergangsbereiche der einzelnen Wirbelsäulenabschnitte werden als Übergangsregionen beschrieben und sind durch zahlreiche, teilweise klinisch bedeutsame Variationen gekennzeichnet. Der kraniozervikale Übergang ist eine entwicklungsgeschichtlich junge und daher sehr unruhige Region (siehe oben und unten) mit erheblicher klinischer Bedeutung. Der zervikothorakale Übergang zeigt ebenfalls Varianten, die nach kranial oder kaudal orientiert sein können. Am wichtigsten sind die Halsrippenbildungen, die von vergrößerten, plumpen Querfortsätzen am C7-Element (Abb. 8a) bis hin zu ausgebildeten Rippen am Wirbel C7 (Abb. 8a und b) reichen können (kraniale Varianten).
Selten finden sich Halsrippen an den höheren Segmenten. Dabei wird der Begriff Halsrippe recht inhomogen gebraucht (Fischel 1906). Es ist von einer Häufigkeit zwischen 0,45–1 % (Meyer-Burgdorff 1931; Fischel 1906) auszugehen, wobei echte und unechte Halsrippen unterschieden werden. Echte Halsrippen liegen vor, wenn das proximale Ende ein Köpfchen, einen Rippenhals und eine typische Rippen-Wirbel-Gelenkverbindung aufweist. Unechte Halsrippen zeigen kein Rippenköpfchen und sind nur durch eine Bandverbindung mit dem Halswirbel verbunden. Das vordere Ende der Halsrippe kann sich über eine ligamentäre Brücke mit der ersten Rippe verbinden. Selten werden hier synostotische oder gelenkige Verbindungen zur ersten Rippe oder ihrem Knorpel beobachtet. Das Vorhandensein von Halsrippen kann mit topographischen Veränderungen der A. subclavia, der A. vertebralis und des Plexus brachialis kombiniert sein, was operationstechnisch bei der Resektion zu beachten ist. Halsrippen können klinisch bedeutsam sein, da es zu Störungen an den benachbarten großen Gefäßen oder Nervenstämmen kommen kann. Die ausgelösten Erscheinungen werden auch mit dem Begriff des Halsrippensyndroms belegt und zum Thoracic-outlet-Syndrom (TOS) gerechnet. Das Halsrippensyndrom erfordert oftmals die Resektion der störenden Halsrippe. Zusammenfassende Darstellungen zum Problem der Halsrippen wurden von Streißler (1913) und Weiß (1900) mitgeteilt.
Weiterhin können Procc. uncinati (Putz 1976a) oder ein Foramen transversarium am Wirbel Th1 vorkommen (kaudale Varianten). Diese Veränderungen sind manchmal mit einer reduzierten Ausbildung der ersten Rippe kombiniert. Es handelt sich um harmlose anatomische Varianten ohne klinische Bedeutung.
Im Bereich des thorakolumbalen Übergangs können in ca. 7,75 % der Fälle Lendenrippen beobachtet werden (Hueck 1930). Hier müssen unterschiedliche Formen (thorakale Form, lumbale Form, wahre Querfortsatzanomalie) differenziert werden (Schertlein 1928; Meyer 1929; Hayek 1932). Die verschiedenen Formen der Lendenrippen haben keine größere klinische Bedeutung, sind aber für die Differenzialdiagnose bezüglich Frakturen und Pseudarthrosen nicht zu unterschätzen (Meyer 1929). Anders ist es im Bereich des lumbosakralen Übergangs, wo sich typische, morphologisch sehr unterschiedlich gestaltete Übergangswirbel bilden können, die zu erheblichen Schmerzzuständen führen können (siehe Abschn. 9).
Die einzelnen Segmente der Wirbelsäule bilden keinen geraden Stab, sondern eine in der Sagittalebene charakteristisch gekrümmte Struktur. Es werden eine ventral konvexe Halslordose, eine ventral konkave Brustkyphose, eine Lendenlordose (nur dem Menschen zukommend) und eine Sakralkyphose beschrieben. Die präsakralen Krümmungen sind für die Widerstandsfähigkeit der Wirbelsäule von großer Bedeutung.
Die Widerstandsfähigkeit folgt der Formel
$$ \mathrm{R}={\mathrm{N}}^2+1, $$
wobei N die Anzahl der Krümmungen darstellt.
Hieraus folgend hat die menschliche Wirbelsäule mit 3 ausgeprägten präsakralen Krümmungen die große Widerstandsfähigkeit von N = 10 bei erhaltener Beweglichkeit. Durch die Krümmungen und die Zwischenschaltung der Disci intervertebrales erhält die Wirbelsäule zusätzlich elastische Eigenschaften und eine erhebliche Pufferfunktion.
Die Lordose der Halswirbelsäule ist nach den radiologischen Untersuchungen von Albers (1954) nicht obligatorisch ausgeprägt, sondern die Halswirbelsäule kann in 41 % der Fälle auch eine gestreckte Form zeigen.
Neben den funktionell bedeutsamen Krümmungen in der Sagittalebene können auch geringfügige Ausbiegungen in der Frontalebene vorkommen. Bei 52 % findet sich eine leichte Konvexität nach rechts („Rechtsskoliose“) und in 16 % nach links („Linksskoliose“) (Hasse 1893). Diese „physiologischen Skoliosen“ haben keine größere Bedeutung und bilden sich erst nach dem sechsten Lebensjahr aus (Schmorl und Junghanns 1968).
Über die Entwicklung der sagittalen Krümmungen gibt es in der Literatur durchaus unterschiedliche Meinungen, und sicherlich sind noch nicht alle Probleme definitiv geklärt. Es kann aber als sicher gelten, dass die alte Ansicht von Henke (1863), dass der Kinderwirbelsäule jede Eigenform fehle, nicht gehalten werden kann. Vielmehr finden die späteren typischen Wirbelsäulenkrümmungen schon in der Embryonal- und Fetalzeit ihre erste Anlage (Balandin 1873; Hasselwander 1938; Reinhardt 1976). Die Wirbelsäule von Embryonen und Feten zeigt aufgrund der Haltung im Uterus eine leichte Konkavität der Brustwirbelsäule nach vorne (Hasselwander 1938). Zum Zeitpunkt der Geburt ist die Lendenlordose noch nicht ausgebildet, jedoch der Lumbosakralwinkel ist bereits etabliert (Reichmann und Lewin 1971). Die Halslordose bildet sich erst durch das Halten und Anheben des Kopfes aus.
Vom 6.–7. Lebensjahr an können die typischen Krümmungen dann nicht mehr vollständig ausgeglichen werden und festigen sich durch morphologische Veränderungen an den Baubestandteilen der Wirbelsäule (Hasselwander 1938). Wird die Wirbelsäule während der Entwicklung nicht axial belastet, z. B. bei dauernder Bettlägerigkeit, wird das vertikale Wachstum der Wirbelkörper nicht gehemmt, sodass sehr hohe Wirbelkörper, besonders im Bereich der Lendenwirbelsäule, resultieren (Gooding und Neuhauser 1965). Setzt dann doch noch eine Belastung im Laufe der Wachstumsphase ein, sind die Veränderungen durchaus noch reversibel.

Generelle Form des einzelnen Wirbels

An dem einzelnen Wirbel können die verschiedenen Baubestandteile der Abb. 9 unterschieden werden, die in den verschiedenen Wirbelsäulenabschnitten in charakteristisch abgewandelter Form auftreten. Diese architektonischen Komponenten haben jeweils spezielle Funktionen, die ebenfalls in der Abb. 9 verzeichnet sind.
Die Grund- und die Deckplatte des Wirbelkörpers weisen eine charakteristische Struktur (Abb. 10a) auf. Ein poröses Zentrum wird von der glatten und etwas verdickten Randleiste eingefasst. Das etwas tiefer gelegene poröse Zentrum (Lamina terminalis) wird von einer Knorpelschicht, der Lamina cartilaginosa corporis vertebrae, bedeckt. Diese Lamina cartilaginosa trennt im gesunden Bewegungssegment die Blutgefäßterritorien der Bandscheibe und des Wirbelkörpers.
In degenerativ geschädigten Bewegungssegmenten kommt es auch zur Zerstörung und zum Aufbrauchen der Lamina cartilaginosa. In diesen Fällen können dann Blutgefäße in das zerstörte Bandscheibenmaterial einsprossen und hier eine Ossifikation einleiten, die schließlich zur knöchernen Durchbauung des Bandscheibenfaches führt. Die Fasern des inneren Abschnitts des Anulus fibrosus ziehen in die Lamina cartilaginosa, sodass es zu einer starken Befestigung an der Bandscheibe kommt.
Weiterhin ist wichtig, dass die Markhöhlen des Wirbelkörpers direkt an die Lamina cartilaginosa grenzen, teilweise sogar etwas hineinreichen (poröse Struktur der Grund- bzw. Deckplatte). Dies fördert den Stoffaustausch und damit die Ernährung der weitgehend blutgefäßfreien Bandscheibe. Zum Knochen hin besteht die Knorpelschicht besonders im Jugendalter aus hyalinem Knorpel, zur Bandscheibe hin jedoch aus Faserknorpel.
Mit zunehmendem Alter wird diese bilaminäre Struktur zugunsten des Faserknorpels verschoben. Von besonderer Bedeutung ist das Spongiosamaterial des Wirbelkörpers (Abb. 10b). Die Spongiosa zeigt einen deutlichen trajektoriellen Bau. Es kommen horizontale und vertikale Trabekel vor. Zusätzlich bestehen aber auch noch schräge Trabekelsysteme, die von der Deck- bzw. Grundplatte ausgehen und in das Wirbelbogensystem ausstrahlen (Abb. 11a). Dabei bleibt eine typische keilförmige Zone (Abb. 11a) ausgespart, die einen naturgegebenen Locus minoris resistentiae darstellt. Wird diese Schwachzone z. B. durch Osteoporose weiter geschwächt, kann eine axial einwirkende Belastung den Wirbelkörper in diesem Bereich keilförmig komprimieren, sodass ein typischer Keilwirbel (Abb. 11b) entsteht. Der Wirbelkörper weist auf seiner Rückseite ein großes Foramen basivertebrale (Abb. 12c) auf, das eine gleichnamige Vene enthält, die den Wirbelkörper drainiert. An den seitlichen Partien der Rückseite des Wirbelkörpers ist der Pediculus arcus vertebrae angesetzt (Abb. 12a–c). Diese Insertion erfolgt im Bereich der BWS und der LWS exzentrisch im kranialen Bereich. Dadurch wird eine flache Incisura vertebralis superior und eine tiefer ausgeschnittene Incisura vertebralis inferior gebildet (Abb. 10b). Der Pediculus arcus vertebrae hat in der Wirbelsäulenchirurgie eine große praktische Bedeutung, da in ihn die Pedikelschrauben eingebracht und auch die Zementinjektionen im Rahmen einer Vertebro- bzw. Kyphoplastie auf diesem Weg durchgeführt werden. Der Pediculus ist in den einzelnen Etagen der Wirbelsäule durchaus unterschiedlich ausgebildet (Abb. 12a–c). Im Bereich der Halswirbelsäule findet sich ein fast kreisrunder Pedikel, der von einer sehr kräftigen Kompakta eingerahmt wird. Im Bereich der thorakalen Wirbelsäule zeigt der Pediculus eine tropfenförmige Gestalt und eine besonders medial kräftig ausgebildete Kompakta. In der Lendenwirbelsäule ist der Pedikel fast rechteckig und weist eine kräftige Kompakta am oberen, medialen und unteren Umfang auf. Die laterale kortikale Lamelle ist sowohl im Bereich der Brustwirbelsäule als auch im Bereich der Lendenwirbelsäule sehr dünn und teilweise dehiszent, sodass die Spongiosa frei zutage liegen kann. Die Orientierung der Pedikel zur Sagittalebene wird durch den transversalen Pedikelwinkel (Abb. 13) definiert. Im Bereich der Halswirbelsäule ist die Achse des Pedikels stark nach medial gerichtet. Im Bereich der Brustwirbelsäule findet sich eine eher sagittale Ausrichtung. Bei Th12 ist eine Besonderheit zu bemerken: Hier ist die Achse nach lateral orientiert, sodass der transversale Pedikelwinkel einen negativen Wert von −4° annimmt. Im Bereich der Lendenwirbelsäule finden sich von etwa 11° nach etwa 29,8° ansteigende Werte (Tab. 1). In der a.p. Aufnahme markieren sich die Pedikel deutlich und stellen eine wichtige anatomische Landmarke dar. Die Processus spinosi weisen in den verschiedenen Wirbelsäulenetagen eine typische Gestaltung auf.
Tab. 1
Transversaler Pedikelwinkel der Lendenwirbel. (Nach Zindrick 1987)
Lendenwirbel
Pedikelwinkel
L1
~11°
L2
~12°
L3
~14,4°
L4
~17,7°
L5
~29,8°
Im Bereich der Halswirbelsäule kommen von C2 bis C5 (6) gespaltene Dornfortsätze vor. Bei C6 und in der Regel bei C7 findet sich keine Spaltung mehr. Der Dornfortsatz von C7 ist immer besonders lang, weshalb der Wirbel auch als Vertebra prominens bezeichnet wird. Im Bereich der Brustwirbelsäule nehmen die Fortsätze von Th3 (4) bis Th9 (typisch Brustwirbel) einen zunehmend steileren Verlauf an, sodass es zu einer dachschindelartigen Überdeckung kommt. Die Segmente Th10 bis Th12 zeigen dann wieder kürzere Fortsätze, die mehr horizontal nach dorsal orientiert sind. Im Bereich der Lendenwirbelsäule finden sich ausgesprochen kräftige, horizontal noch dorsal zeigende, plattenförmige Dornfortsätze. Kommt es im Alter zu einer deutlichen Höhenminderung der lumbalen Bandscheiben, können die Processus spinosi miteinander in Kontakt treten und u. U. schmerzhafte Nearthrosen ausbilden („kissing spine“ oder Morbus Baastrup) (Prescher 1998).
Folgende Charakteristika müssen für die typischen Wirbelvertreter der einzelnen Wirbelsäulenabschnitte genannt werden:
HWS: Die Deckplatten der Wirbelkörper 3–7 sind seitlich zu den Processus uncinati aufgebogen, die bei den oberen Wirbeln steiler stehen als bei den unteren. Der Proc. transversus besitzt ein Foramen processus transversi, das am siebten Halswirbel am kleinsten ist, da hier in der Regel nur die V. vertebralis eintritt. Die A. vertebralis tritt in ca. 90 % der Fälle erst in das Foramen des sechsten Halswirbels ein. Der Proc. transversus läuft in ein Tuberculum anterius und posterius aus. Dazwischen befindet sich der Sulcus n. spinalis. Am sechsten Halswirbel ist das Tuberculum anterius besonders kräftig ausgebildet und wird Tuberculum caroticum (Chassaignac) genannt. Es kann als Widerlager beim Abdrücken der A. carotis communis dienen. Das Foramen vertebrale ist dreieckig und geräumig (Abb. 13).
BWS: Die oberen Wirbelkörper sind herzförmig gestaltet. Der Proc. transversus trägt eine Fovea costalis processus transversi, die allerdings am stummelförmigen Querfortsatz des elften und zwölften Wirbels fehlt. An der seitlichen Körperfläche der Wirbel Th1–9 befinden sich Gelenkgruben (Fovea costalis superior und inferior) für die Rippenköpfchen. An Th10 ist nur eine halbe und an den Wirbeln Th11 und Th12 jeweils nur eine komplette Gelenkfläche ausgebildet. Das Foramen vertebrale ist rund und enger als im Bereich der HWS (Abb. 13).
LWS: Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die Lendenwirbel keinen Querfortsatz aufweisen, sondern ein Rippenrudiment. Deshalb wird der als „Querfortsatz“ imponierende seitliche Fortsatz als Processus costalis s. costarius und nicht als Processus transversus bezeichnet. Das Material des eigentlichen Processus transversus ist in 2 kleinen knöchernen Strukturen aufgegangen: Processus mamillaris (hinterer lateraler Umfang des Proc. articularis superior) und Processus accessorius (kleine, variable, dorsal an der Basis des Proc. costalis gelegene Knochenspitze). Zwischen diesen beiden Gebilden kann eine bandartige Verbindung bestehen, die als Lig. mamilloaccessorium (Abb. 15b) bezeichnet wird. Auch dieses ist als entwicklungsgeschichtliches Relikt des Querfortsatzes anzusehen. Neuerdings wird diesem Band klinische Bedeutung zugesprochen (Putz 1981), und zwar als eine den R. medialis des R. dorsalis n. spinalis möglicherweise komprimierende Struktur. In seltenen Fällen kann es auch zu einer Verknöcherung kommen. Das Foramen vertebrale ist dreieckig und geräumig. Seitlich weist das Foramen vertebrale kleine seitliche Buchten (Recessus laterales) (Abb. 13) auf.
Eine besondere und typische Gestaltung zeigt der fünfte Lendenwirbel. Er besitzt weit auseinander stehende untere Gelenkfortsätze mit schräg bis frontal eingestellten Gelenkflächen, sodass ein größeres Bewegungsausmaß resultiert als im Bereich der übrigen Lendenwirbelsäule. Außerdem ist der Wirbelkörper vorne höher als hinten, was eine typische Keilform bedingt. Die Procc. costales sind kräftig, kurz und oft kegelförmig.

Blutgefäße der Wirbelsäule

Arterien

Die Blutgefäße des Atlas sind von denen des Axis vollständig getrennt, da zwischen diesen beiden Wirbeln erhebliche Bewegungen stattfinden können. Der Atlas wird vollständig aus der A. vertebralis versorgt, von der eine A. arcus atlantis posterior bzw. anterior externa abgeht. Von der Innenseite her werden die Atlasbögen dann noch durch eine A. canalis vertebralis anterior bzw. posterior versorgt. Komplizierter ist die Versorgung des Axis. Die relevanten Gefäße zweigen auf Höhe C3 von der A. vertebralis ab, bilden eine A. axis ascendens anterior bzw. posterior aus und verlaufen dann vor bzw. hinter dem Axiskörper aufwärts, versorgen diesen und bilden über der Densspitze eine vordere bzw. hintere Axisarkade. An der Densbasis tritt beidseitig ein kleines Ästchen in ein häufig anzutreffendes Foramen nutricium ein. Im Bereich der Denstaille ist die Vaskularisierung schlecht. Da im Fall einer Fraktur hier auch die knöchernen Kontaktflächen klein sind, erklärt sich die Häufigkeit von Denspseudarthrosen in diesem Bereich problemlos.
Die übrigen Halswirbel werden aus der A. vertebralis und der A. cervicalis profunda versorgt. Die A. vertebralis versorgt mehr die Wirbelkörper, wohingegen die A. cervicalis profunda für das Bogensystem zuständig ist. Im Bereich der Lamina arcus vertebrae liegt fast mittig zwischen oberem und unterem Gelenkfortsatz ein häufig anzutreffendes kleines Foramen nutricium, in das ein gleichnamiges Gefäß eintritt.
Besonders erwähnt werden muss im Bereich der Halswirbelsäule die A. vertebralis. Dieses Gefäß tritt nach Durchtritt durch den M. longus colli in der Regel (ca. 90 %) in das Foramen processus transversi des sechsten Halswirbels ein und verläuft aufwärts. Dieser Abschnitt der A. vertebralis wird Pars transversaria genannt und gibt in seiner gesamten Länge Äste zu den Spinalnerven und teils recht kräftige Rr. spinales ab (Lang 1985). Im Bereich der Pars transversaria ist die A. vertebralis relativ fixiert, sodass Druckeinwirkungen, z. B. von osteophytären Anbauten der Unkovertebralgelenke, zu einer segmentalen Auslenkung führen (Lang 1985). Im Bereich des Axis und des Atlas wird eine komplizierte Schlingenbildung angelegt, die als Reserveschlinge für die ausgedehnten Kopfbewegungen anzusehen ist und die sicherstellt, dass das Gefäß auch bei umfangreichen Bewegungsexkursionen nicht kompromittiert wird. Der komplexe Verlauf im Bereich der beiden Drehwirbel wurde von Gutmann (1961) treffend als „dreiste Akrobatik“ der A. vertebralis beschrieben.
Die 3 oberen Segmente der Brustwirbelsäule werden noch von absteigenden Gefäßen des Halses versorgt, ehe die Aa. intercostales posteriores diese Aufgabe übernehmen. Zur Seitenfläche der Wirbelkörper ziehen die Aa. centrales anteriores, zum Bogensystem der R. dorsalis. Auch hier findet sich, fast mittig im Bereich der Querfortsatzwurzel, oft ein Foramen nutricium für eine gleichnamige kleine Arterie. Weiterhin zieht ein R. spinalis durch das Foramen intervertebrale und zweigt sich dann in 3 Äste auf: A. canalis spinalis anterior bzw. posterior und A. nervomedullaris. Die A. canalis spinalis anterior bzw. posterior versorgt Knochen, Bänder, Meningen, epidurales Fett etc. Die A. nervomedullaris ist allein für die Versorgung des Rückenmarks zuständig. Im Bereich der Lendenwirbelsäule ist die Versorgung ähnlich, außer dass die Rr. spinales von den Aa. lumbales abzweigen. Das ebenfalls zur Wirbelsäule gehörige Os sacrum wird durch die A. iliolumbalis, die A. sacralis lateralis und die A. sacralis mediana versorgt. Eine detaillierte angioarchitektonische Darstellung der arteriellen Versorgung der Wirbelkörper gibt Ratcliffe (1980).

Venen

Die Wirbelsäule wird von teils grob und teils engmaschigen, klappenlosen Venenplexus eingehüllt (Abb. 14), die mit den intrakraniellen Venensystemen in Verbindung stehen. Im Wirbelkanal, in das epidurale Fett eingebettet, liegt der Plexus venosus vertebralis internus. Liegt dieser Plexus vor dem Durasack, wird er als Plexus venosus vertebralis internus anterior bezeichnet, liegt er dahinter als Plexus venosus vertebralis internus posterior. Diese Plexus bilden zusammen mit dem epiduralen Fett ein hydraulisches Polster, das die Pulsation des Duralsacks und die verschiedenen Druckzustände bei den Bewegungen der Wirbelsäule kompensiert. In den inneren Venenplexus münden die auf der Hinterfläche der Wirbelkörper austretenden Vv. basivertebrales. Die inneren Venenplexus ziehen mit einem Venengeflecht, den Vv. intervertebrales, durch die Foramina intervertebralia (Abb. 14) und drainieren in die äußeren Venengeflechte. Letztlich fließt das Blut über die Vv. lumbales, die V. azygos, die V. hemiazygos und die V. hemiazygos accessoria ab.
Im zervikalen Bereich findet auch ein Abstrom über die V. vertebralis und V. cervicalis profunda statt. Das gesamte, die Wirbelsäule umgebende Venengeflecht wird auch als Batson-Plexus bezeichnet (Batson 1940) und hat eine besondere Bedeutung für die Metastasierung von Tumoren der Leibeswand (Mamma) und des kleinen Beckens (Prostata) in die Wirbelsäule und die aus Wirbelsäulenmaterial hervorgehenden Partien der Schädelbasis. Auch kann in die Wirbelkörper eingebrachtes Zementmaterial (Vertebroplastie, Kyphoplastie) in das Venensystem abfließen und sogar eine Zementembolie der Lunge verursachen.

Nerven der Wirbelsäule

Innerhalb des Canalis spinalis verbinden sich Hinter- und Vorderwurzel zum Truncus n. spinalis. Insgesamt werden 31 solcher Trunci pro Seite gebildet. Nach Austritt des Truncus n. spinalis aus dem Foramen intervertebrale zweigt sich ein rückläufiger R. meningeus (s. N. sinovertebralis) ab, der wieder in den Wirbelkanal zurückläuft und daher auch R. recurrens genannt wird. Dieser dünne Nerv enthält sensible Fasern für die Rückenmarkshäute und führt außerdem noch sympathische Efferenzen. Nach einem kurzen Verlauf von etwa 1 cm teilt sich der Truncus dann in einen R. ventralis und einen für die Wirbelsäule wichtigen R. dorsalis auf.
Der R. dorsalis zerfällt dann in 3 Äste:
  • R. medialis (versorgt motorisch autochthone Muskeln und sensibel Wirbelgelenke)
  • R. intermedius (rein motorisch für autochthone Muskeln)
  • R. lateralis (motorisch für autochthone Muskeln und sensibel für Hautareale)
Der R. medialis gibt einen R. articularis superior und einen R. articularis inferior zu dem über bzw. unter ihm gelegenen Zygapophysialgelenk ab. Diese beiden Äste verzweigen sich ausgedehnt in der Gelenkkapsel. Außerdem gibt der R. medialis im Bereich der Segmente C7–L2 einen R. communicans albus (präganglionäre Fasern) zum Grenzstrang ab.
Der R. medialis kann unter einem Eigenband des Wirbels, dem Lig. mamilloaccessorium (Abb. 15b), liegen. Ob an dieser Stelle wirklich ein Kompressionssyndrom möglich ist, wie von Putz (1981) vermutet, muss noch abgesichert werden (Maigne et al. 1991).
Prinzipiell ist bei der komplexen und variationsreichen Innervation der Wirbelsäule wichtig, dass das Wirbelgelenk eine reiche nervale Versorgung sowohl über einen oberen als auch über einen unteren Weg, und damit aus 2 Segmenten, erhält (Abb. 15a). Knochen, Bänder und Hirnhäute (Groen et al. 1988) sind ebenfalls nerval gut versorgt.
Die Bandscheiben hingegen zeigen eine eher spärliche, im Bereich des hinteren Längsbandes jedoch etwas akzentuierte Nervenversorgung. Nach den Untersuchungen von Malinsky (1959) finden sich zahlreiche Nervenstrukturen in der äußeren Zone des Anulus fibrosus. Dabei konnte Malinsky (1959) auch nachweisen, dass die Dichte der Nervenstrukturen mit zunehmendem Alter abnimmt. Auch die longitudinalen Bänder zeigen eine reiche Innervation, wobei das hintere Längsband aus den sinuvertebralen (rekurrierenden) Nerven versorgt wird, das vordere jedoch aus den Trunci sympathici.
Man beachte, dass die nervale Versorgung der Kopfgelenke durch Rr. ventrales geschieht. Im Bereich der Articulatio sacroiliaca beteiligen sich ventrale und dorsale Äste aus den Segmenten L5-S2 an der Versorgung der Gelenkkapsel (Gisel et al. 1987).

Das Bewegungssegment (Segmentum mobilitatis)

Die Funktionseinheit der Wirbelsäule ist das Bewegungssegment („functional spine unit“) nach Junghanns. Herbert Junghanns, ein Schüler des Pathologen und Begründers der Wirbelsäulenpathologie Georg Schmorl, führte diesen Begriff 1951 ein. Ein Bewegungssegment besteht aus den in der folgenden Übersicht aufgeführten anatomischen Strukturen und wird in Abb. 16 schematisch dargestellt.
Bestandteile eines Bewegungssegments
  • 2 benachbarte Wirbel
  • Discus intervertebralis
  • Foramen intervertebrale
  • Articulatio zygapophysialis
  • Bänder:
    • Lig. longitudinale anterius
    • Lig. longitudinale posterius
    • Ligg. flava
    • Lig. interspinale
    • Lig. supraspinale
    • Lig. intertransversarium

Die Bandscheibe

Der Discus intervertebralis (Abb. 17a) besteht aus einem äußeren Faserring, dem Anulus fibrosus und einem inneren Abschnitt, dem Nucleus pulposus. Dabei gehen beide Bereiche kontinuierlich ineinander über (Abb. 17a), sodass keine scharfe Grenze gezogen werden kann. Der Anulus fibrosus zeigt im Horizontalschnitt einen zwiebelschalenartigen Aufbau aus kollagenen Fasern. Dieser Aspekt täuscht jedoch. Wenn man die Fasersysteme des Anulus fibrosus sorgfältig präpariert (Abb. 17b), erkennt man, dass es schräge Fasern gibt, die sich in verschiedenen Lagen (Lamellen) auch untereinander durchflechten.
Die in Abb. 17b gezeigte Faserarchitektur lässt sofort erkennen, dass Seitverschiebung und Rotation in der Bandscheibe nur sehr limitiert möglich sind. Beim Überschreiten dieser geringen Bewegungsmöglichkeit kann es dann zum Zerreißen der Bandscheibenfasern und auch der gesamten Bandscheibe kommen. Die 10–20 Lamellen des Anulus fibrosus fassen den Nucleus pulposus nicht zirkulär ein, sondern sind zum Teil unvollständig und gehen ineinander über. Weiterhin ist der Anulus im dorsalen Bereich dünner als im ventralen (Abb. 17a) (Armstrong 1965). Der Anulus ist reich an elastischen Fasern. Eine genaue Analyse des Anulus fibrosus zeigt, dass man noch eine äußere von einer inneren Zone unterscheiden muss. Die Außenzone besteht aus parallel verlaufenden kollagenen Fasern (Kollagen-Typ I), wobei diese in benachbarten Lamellen immer in gegensinnigen Spiraltouren verlaufen. Die Fasern der äußeren Zone inserieren in der knöchernen Randleiste. Die Innenzone ist zellreicher und lockerer gebaut. Dabei nimmt die lamelläre Natur nach innen zu immer mehr ab, es tritt reichlich Extrazellulärmatrix auf und die Zellen nehmen einen Knorpelzellcharakter an. Die Innenzone geht dann ohne scharfe Grenze in den Nucleus pulposus über. Die Fasern der Innenzone ziehen in die Lamina cartilaginosa und schließen den Nucleus pulposus ein. Das Fasersystem des Anulus fibrosus ist eine antagonistische Komponente zu den dorsalen Bändern (besonders den Ligg. flava) und den Gelenkkapseln. Dies konnte Erlacher (1931) für die Brustwirbelsäule eindrucksvoll zeigen, indem er nach Durchschneidung aller Bandscheiben eine komplette Lordosierung erhielt.
Der Nucleus pulposus stellt im Jugendalter eine gallertige, sehr wasserreiche, einen hohen Turgor aufweisende Struktur dar. Der hohe Turgor wird durch Chondroitin-6-sulfat erreicht, das eine hohe Wasserbindungskapazität aufweist. Durch diesen Turgor wird das Bewegungssegment auseinandergedrückt, sodass der Bandapparat gestrafft und gespannt wird. Hierdurch werden die Gelenkflächen der Wirbelgelenke exakt parallel zueinander eingestellt. Leider wird das funktionell wichtige Chondroitin-6-sulfat im Laufe des Alterungsprozesses durch Keratansulfat und Dermatansulfat ersetzt (Taylor et al. 1992). Diese Sulfate besitzen eine deutlich eingeschränkte Wasserbindungskapazität, sodass es zur Dehydrierung des Nucleus pulposus kommt, der jetzt auch an Höhe abnimmt. Lässt der Turgor des Nucleus pulposus nach und kommt es zur Höhenminderung des Bewegungssegmentes, verkippen die Gelenkflächen der Wirbelgelenke gegeneinander. In diesem Zustand gleiten sie dann nicht mehr harmonisch aneinander vorbei, sondern pressen sich ungeordnet gegeneinander. Dadurch wird der Knorpel geschädigt und die Spondylarthrosis deformans eingeleitet. Durch das größere Spiel der Wirbelkörper kommt es dann auch zur weiteren Zermürbung der Bandscheibe, sodass eine Spondylosis deformans entsteht.
Bei Flexion und Extension der Wirbelsäule wird die Bandscheibe in charakteristischer Weise verformt. Bei der Flexion kommt es zu einem ventralen „bulging“, und der Nucleus pulposus bewegt sich nach dorsal. Bei der Extension ist das umgekehrte Verhalten zu beobachten. Die Bandscheibe zeigt ein dorsales „bulging“ (Einengung des Spinalkanals!), und der Nucleus pulposus wird nach ventral disloziert. Das unter hohem Druck stehende Material des Nucleus pulposus kann auch durch die Deck- bzw. Grundplatte in den Wirbelkörper gepresst werden, sodass die charakteristischen Schmorl-Knorpelknötchen entstehen. Das eingepresste Material wird in diesen Fällen dann von einer Sklerosezone umgeben. Mit zunehmendem Alter dehydriert der Nucleus pulposus, die Höhe nimmt ab, es treten Pigmentierungen, Verkalkungen und schließlich Verknöcherungen auf (Prescher 1998). Der Nucleus pulposus wird auf Druck beansprucht, und diese Druckkräfte werden im Anulus fibrosus in Zugkräfte umgewandelt.
Im Bereich der HWS (größte Beweglichkeit) treten schon im Jugendalter lateral an den Procc. uncinati gelegenen Spalten (sekundäre Rissbildungen) im Diskus auf. Diese Spalten können dann in fortgeschrittenem Alter den gesamten Diskus vollständig quer zerteilen. Es handelt sich nicht um echte Gelenke, obwohl gerne von Articulationes uncovertebrales (Trolard) gesprochen wird. Hubert von Luschka, der diese regelhaft vorkommenden Spalten 1858 erstmals beschrieb, nannte sie zutreffender „seitliche Halbgelenke oder Hemidiarthroses laterales“. Der gelenkähnliche Charakter entsteht, da sich die gerissenen Fasern des Anulus fibrosus nach außen über den Proc. uncinatus legen und dann durch die weitere Belastung abgeglättet und kondensiert werden. Weiterhin kommt es durch die Rissbildung zur Höhenminderung des Diskus, sodass die Procc. uncinati zu Abstützzonen umgebaut werden. Der Proc. uncinatus gräbt sich eine „Gelenkpfanne“ in den lateralen Bereich des nächsthöheren Wirbelkörpers. Diese Strukturen sind jedoch den hohen Belastungen nicht gewachsen, sodass es zu degenerativen Prozessen, einer sog. „Unkovertebralarthrose“ kommt (Töndury 1958, 1981).

Der Bandapparat

Längsbänder

Das Lig. longitudinale anterius verläuft über die gesamte Vorderseite der Wirbelsäule und setzt sich auch noch auf das Sakrum fort. Das Band zeigt eine tiefe und eine oberflächliche Schicht. Die tiefen, kurzen Fasern sind unisegmental, wohingegen die oberflächlichen immer zunehmend mehr Segmente überstreichen. Im Bereich der Konkavität der Wirbelkörper liegt lockeres Gewebe zwischen Band und Knochen, ansonsten ist es besonders fest mit dem Knochen verwachsen, an der Bandscheibe jedoch nur locker befestigt. Das Lig. longitudinale anterius wird besonders bei der Extension gestrafft und verhindert das ventrale Aufklappen der Wirbelsäule.
Das Lig. longitudinale posterius (Abb. 18a), ebenfalls in eine tiefe und eine oberflächliche Schicht gegliedert, beginnt kranial am zweiten Halswirbel und zieht dann über die Rückseiten der Wirbelkörper und der Bandscheiben kaudalwärts, um als Lig. sacrococcygeum dorsale profundum an der Rückfläche der unteren Steißwirbel zu enden. Das Band findet eine feste Anheftung nur an den knöchernen Randpartien der Wirbelkörper und an den Bandscheiben (Bertram et al. 2003). Die Befestigung kann nicht an der Rückseite der Wirbelkörper erfolgen, da hier die V. basivertebralis aus dem Wirbelkörper austritt und einen venösen Plexus zwischen Band und Knochen bildet (Abb. 18a). Das hintere Längsband ist im Bereich der Wirbelkörper deutlich verschmälert und weist im Bereich der Bandscheiben eine rautenförmige Verbreiterung auf (Abb. 18a). Bei Asiaten kann eine besondere osteoplastische Potenz des Lig. longitudinale posterius im zervikalen Bereich gesehen werden, die zu ausgedehnten Verknöcherungen führen kann. Dies ist unter dem Begriff „ossification of the posterior longitudinal ligament“ (OPLL) oder „Japanese disease“ bekannt (Lee et al. 1991). Die Abb. 18b zeigt eine mächtige zervikale Bandverknöcherung bei einem ägyptischen Patienten.
Sowohl das vordere als auch das hintere Längsband sind für die Formerhaltung der Wirbelsäule wichtig.

Ligg. flava

Im Bereich der Wirbelbögen befinden sich die Ligg. flava (s. interarcualia). Diese werden von kranial nach kaudal kräftiger und bilden zwischen Occiput und hinterm Atlasbogen die Membrana atlantooccipitalis posterior. Makroskopisch erscheinen diese Bänder beim Erwachsenen deutlich gelb gefärbt, was auf den hohen Gehalt an elastischen Fasern zurückgeführt werden kann (80 % Elastin und 20 % Kollagen nach den Untersuchungen von Yahia et al. 1990 und Yong-Hing et al. 1976). Dabei handelt es sich um eine spezielle Faserzusammensetzung aus Elastin und Mikrotubuli, die Elaunin genannt wird (Yahia et al. 1990).
Da bei Föten bzw. Neugeborenen der Gehalt an elastischen Fasern noch sehr gering ist, sind die Bänder in jungen Stadien noch weiß gefärbt. Die Bänder sind in einem Bewegungssegment bilateral ausgeprägt und werden in der Mittellinie, besonders in der Lendenwirbelsäule, durch einen Spalt voneinander getrennt (Abb. 19a). Sie spannen sich zwischen den Wirbelbögen aus, wobei ihr Ursprung die untere Hälfte der anterioren Bogenseite des kranialen Wirbels besetzt und durch eine diskrete Knochenleiste begrenzt wird (Abb. 19b). Die Bänder verschmelzen lateral mit der Gelenkkapsel der Art. zygapophysialis und reichen bis an das Foramen intervertebrale (Abb. 19a). Die Verbindung zur Gelenkkapsel verhindert deren Einklemmung, und eine Ligamenthypertrophie kann eine Einengung des Foramen intervertebrale bedingen und den Spinalnerven komprimieren. Naffziger et al. (1938) teilen die Bänder in einen medialen (interlaminären) und einen lateralen (kapsulären) Anteil. Sie weisen darauf hin, dass diese beiden Anteile auch einen unterschiedlichen Faserverlauf zeigen. Die Ligg. flava stellen einen passiven, elastischen Apparat dar, der bei Flexion gespannt wird und dann die Rückstellung in die Normalposition unterstützt. Weiterhin verhindern sie das Auseinanderklaffen der Wirbelbögen (Bogduk 2000). Der elastische Charakter der Bänder ist funktionell sehr wertvoll, da bei der Rückstellung nach Dehnung (Flexion der Wirbelsäule) die ursprüngliche Länge wieder eingenommen werden kann und kein Faltungseffekt, wie bei einem kollagenen Band, entsteht. Wegen der engen Nachbarschaft zum Spinalnerven könnte sich ein solcher Faltungseffekt negativ auf das Rückenmark und die Spinalnerven auswirken. Den Ligg. flava kommt eine erhebliche osteoplastische Potenz zu, sodass sie mit zunehmendem Alter ausgedehnt ossifizieren und manchmal geradezu groteske Knochenbildungen erzeugen (Abb. 19c). Bei den Ligg. flava handelt es sich um sehr kräftige Bänder. Brocher (1951) konnte zeigen, dass bei einem jugendlichen Individuum nach Durchtrennung der Bandscheibe L5/S1 durch die intakten Ligg. flava des Segments eine deutliche Retrolisthese hervorgerufen wird.

Ligg. interspinalia

Es handelt sich um zwischen den Processus kräftige Bänder, die im Bereich der HWS das Lig. nuchae mit aufbauen. Im Bereich der BWS sind die Bänder stark reduziert, teilweise fehlend, da sich die Procc. spinosi dachschindelartig überdecken. Im Bereich der LWS bilden die Bänder einen komplexen Bandapparat, der nach Heylings (1978) in 3 Abschnitte (Abb. 16) unterteilt werden kann. Der vordere Bandbereich (Fortsetzung der medianen Firste der Lig. flava nach dorsal) besteht aus kollagenen Fasern mit untermischten elastischen Elementen. Dieser Abschnitt inseriert an der vorderen Hälfte der Unterkante des kranial gelegenen Proc. spinosus. Der wichtige mittlere Abschnitt entspringt von der vorderen Hälfte der kranialen Kante des kaudalen Proc. spinosus und besetzt die hintere Hälfte der Unterkante des kranialen Proc. spinosus. Die Streichrichtung der kollagenen Fasern ist nach posterokranial gerichtet. Der hintere, ebenfalls kollagenfaserige Bandanteil entspringt von der hinteren Hälfte der kranialen Kante des kaudalen Proc. spinosus und strahlt in das Lig. supraspinale oder mediale Sehnenanteile des M. erector trunci ein. Nach Heylings (1978) werden die Bandverhältnisse in vielen anatomischen Standardlehrbüchern falsch dargestellt. Die Bänder verhindern die Dorsaldislokation des kranialen Wirbels.

Lig. supraspinale

Über die Spitzen der Dornfortsätze läuft ein weiterer, teilweise aus verschiedenen Schichten gebildeter Bandzug, der als Lig. supraspinale bezeichnet wird. Im Bereich der Halswirbelsäule vergrößert sich dieses Band zu einer zwischen den Muskeln gelegenen dreieckigen, septenartigen Platte, die an der Protuberantia occipitalis externa inseriert. Diese Bandplatte wird als Lig. nuchae (s. Septum nuchae) bezeichnet und enthält einen erheblichen Anteil an elastischen Fasern. Im Bereich der lumbalen Wirbelsäule läuft das Band spätestens bei L5 aus. Im Alter kann das Lig. supraspinale im Bereich der BWS verknöchern, wobei sich zuerst Knochenzapfen an den Dornfortsätzen ausbilden, die dann zusammenwachsen, sodass zwischen den Dornfortsatzspitzen schließlich eine komplette Knochenbrücke gebildet wird. Das Lig. supraspinale, wie auch die Ligg. interspinalia, begrenzen die Flexionsbewegung und können bei entsprechend forcierter Flexion zerreißen oder auch die Dornfortsätze abreißen.

Ligg. intertransversaria

Die intertransversalen Bänder verbinden die Spitzen der Querfortsätze miteinander. Im lumbalen Bereich finden sich zwischen den Procc. costarii schlecht begrenzte, membranartige Bandstrukturen, die die ventralen von den dorsalen Muskeln trennen. Diese Bandplatten bestehen aus 2 Schichten, wobei die ventrale Schicht auch als Anteil der Fascia thoracolumbalis und die dorsale als Teil der Aponeurose des M. transversus abdominis angesehen werden können. Der eigenständige Bandcharakter ist somit fraglich. Wichtig ist jedoch, dass zwischen der ventralen und der dorsalen Schicht ein fettgefüllter Spalt liegt, in den sich der Recessus articularis superior ausdehnt (Bogduk 2000).

Die Wirbelgelenke

Die Articulationes zygapophyseales werden oft auch als „kleine Wirbelgelenke“ bezeichnet. Da es keine „großen“ Wirbelgelenke gibt, ist dieser Zusatz entbehrlich und sollte nicht mehr verwendet werden.
Die Wirbelgelenke werden von einem Processus articularis superior und einem Processus articularis inferior gebildet. Diese Gelenkfortsätze haben eine ganz charakteristische Stellung, die in den verschiedenen Wirbelsäulenabschnitten unterschiedlich ist (Abb. 20) und durch 2 Winkel charakterisiert wird. Zum einen ist die Neigung gegenüber der Horizontalen wichtig und zum anderen die Einstellung zur Frontalebene.
Im Bereich der Halswirbelsäule stehen die Fortsätze fast in der Frontalebene und sind etwa 45° nach ventral geneigt. Ein Sonderfall liegt beim Übergang C2/C3 vor: Hier bilden die Gelenkfortsätze einen nach dorsal offenen Winkel von etwa 140–145°, was die Rotationsmöglichkeit im Segment stark begrenzt.
Im Bereich der oberen Brustwirbelsäule stehen die Fortsätze ebenfalls noch fast in der Frontalebene, sind aber stärker aufgerichtet, und im Bereich der Lendenwirbelsäule sind die Gelenkflächen fast in der Sagittalebene orientiert. Allerdings erstrecken sie sich noch etwas abgewinkelt nach ventral, sodass eine L-förmige Gelenkfläche entsteht. Der vordere Teil kann die nach ventral gerichtete Schubkraft aufnehmen, und der sagittale Teil limitiert Lateroflexion und Rotation (Putz 1976b, 1981).
Die Wirbelgelenke sind von großer funktioneller Bedeutung. Bei der Belastung der Wirbelsäule entsteht eine nach ventral gerichtete, sagittale Kraftkomponente, die weder durch einen kollagenen Bandapparat noch durch eine aktive Muskulatur sicher und dauerhaft kompensiert werden könnte. Die Verzahnung des Bewegungssegmentes durch die Wirbelgelenke hingegen kompensiert diese Kraft sicher und erhält zusätzlich die Beweglichkeit der Wirbelsäule (Putz 1981; Kummer 2005). Dass diese biomechanische Überlegung zutrifft, zeigen die Fälle von Spondylolyse. Liegt eine Unterbrechung der Interartikularportion vor, fällt der verzahnende Effekt weg. Die nach ventral gerichtete Kraftkomponente kann ungehindert wirken und disloziert die Wirbelsäule oberhalb der Spondylolyse langsam nach ventral, sodass eine Spondylolisthese entsteht. Wird dieser Gleitvorgang nicht gestoppt, kann sich sogar eine Spondyloptose mit Abkippung des Gleitwirbels über die Vorderkante des Os sacrum ergeben.
Die Articulationes zygapophysiales werden von Gelenkkapseln eingeschlossen, die reichlich innerviert sind. Weiterhin weist die Gelenkkapsel typische, breitbasige, sichelförmige meniskoide Falten auf, die ebenfalls eine reiche Innervation und Vaskularisation zeigen. Unterschiedliche Bautypen (feste sowie lockere, weiche Formen) werden differenziert. Die Verteilung der meniskoiden Falten über die Gesamtlänge der Wirbelsäule ist durchaus unterschiedlich.
Im Bereich der Halswirbelsäule kommen die Falten in jedem Gelenk vor. In den Gelenken der Brustwirbelsäule fehlen sie in der Regel komplett (Benini 1978), und im Bereich der Lendenwirbelsäule werden sie in etwa 35 % der Gelenke gefunden (Benini 1978). Nach Putz (1981) spielen die meniskoiden Falten (feste Formen) bei der Druckübertragung durchaus eine Rolle. Bei der Extensionsstellung des Wirbelgelenks liegen die Gelenkflächen parallel zueinander. Bei der Flexion hingegen kommt es zu einer Verschiebung der Gelenkfläche des Proc. articularis inferior nach kranial und zu einer Anspannung der Gelenkkapsel. Jegliche Disharmonie in der Bewegung der Gelenkflächen kann zu einer Irritation, ja sogar zu einer Einklemmung der Gelenkkapsel oder ihrer meniskoiden Falten führen, was wegen der reichlichen Nervenversorgung sehr schmerzhaft sein kann (Kos 1969; Kos und Wolf 1972).

Das Foramen intervertebrale

Der seitliche Ausgang aus dem Canalis spinalis wird durch die Foramina intervertebralia, den sog. Neuroforamina der Kliniker, gebildet. Eigentlich handelt es sich nicht um klassische Foramina, sondern um kurze Kanäle. Ein Foramen intervertebrale wird durch die beiden benachbarten Wirbel eines Bewegungssegments gebildet, wobei die tief eingeschnittene Incisura vertebralis inferior den kranialen Abschnitt und die flachere Incisura vertebralis superior den kaudalen Abschnitt bilden. Die Vorderwand wird von den Wirbelkörpern des Bewegungssegments und der zugehörigen Bandscheibe beigestellt und im hinteren Abschnitt besteht eine enge Beziehung zu den Gelenkfortsätzen und zum Wirbelgelenk. Im Foramen intervertebrale liegen der N. spinalis mit dem Spinalganglion, ein ausgeprägter Venenplexus, der als V. intervertebralis bezeichnet wird, der kleine arterielle R. spinalis, der R. meningeus und ein zipfelförmiger Ausläufer des epiduralen Fettkörpers. Von Bedeutung ist die Tatsache, dass das Epineurium der Spinalnerven über feine Bindegewebezüge mit der Periostauskleidung des Foramen intervertebrale verbunden ist. Durch diese Verankerung des Nervs kann er bei den verschiedenen Bewegungen der Wirbelsäule nicht aus dem Foramen herausgezogen werden, und ein Wurzelausriss wird bei physiologischem Bewegungsausmaß verhindert. Das Foramen intervertebrale und sein Inhalt zeigt in den unterschiedlichen Wirbelsäulenetagen eine unterschiedliche Gestaltung und Topographie (Abb. 21a). Im Bereich der Halswirbelsäule liegt der Spinalnerv zentral und damit relativ weit entfernt von der Bandscheibe bzw. der Articulatio uncovertebralis und auch dem Wirbelgelenk. Wenn bei degenerativen Veränderungen des Unkovertebralgelenks (Arthrosis uncovertebralis) und des Wirbelgelenkes jedoch osteophytäre Anbauten entstehen, können sich diese in das Foramen vorbuckeln und den Nerven von vorne und von hinten „in die Zange“ nehmen (Abb. 21c, d). Im Bereich der Brustwirbelsäule (Abb. 21a) liegt der Spinalnerv dorsokranial in der tief ausgekehlten Incisura vertebralis inferior und damit näher am Wirbelgelenk als an der Bandscheibe. In der lumbalen Wirbelsäule (Abb. 21a) ist der Nerv exzentrisch nach ventral gerückt, sodass er dicht an der Bandscheibe liegt. Als Besonderheit müssen hier auch noch vom Anulus fibrosus ausgehende Faserzüge erwähnt werden, die nach dorsokaudal ziehen und an der Bogenwurzel des nächst unteren Wirbels inserieren. Durch diese Fasern kommt es zu einer deutlichen Einengung des unteren Abschnitts des Foramens.
Weiterhin muss festgestellt werden, dass ein Missverhältnis zwischen Größe des Foramen intervertebrale und der Dicke der Spinalnerven besteht. Die Fläche der Foramina nimmt von kranial nach kaudal ab und ist zwischen L5 und S1 am kleinsten (Abb. 21b). Das Kaliber der Spinalnerven nimmt jedoch von kranial nach kaudal zu. Der Nerv L5 ist ungefähr fünfmal so dick wie der Nerv L1 (Töndury 1981), sodass der dickste Nerv durch das kleinste Foramen zieht und Kompressionsprobleme naturgegeben vorprogrammiert sind. Bei Flexion vergrößert sich die Fläche der Foramina intervertebralia, bei Extension wird sie verkleinert.

Der Canalis spinalis

Der Canalis spinalis („Spinalkanal“) wird aus der Gesamtheit der übereinander gelegten Foramina vertebralia der Einzelwirbel gebildet. Ventral wird er dabei von den Wirbelkörpern und den Bandscheiben formiert, laterodorsal von den Wirbelbögen (Pediculus arcus vertebrae und Laminae arcus vertebrae) sowie den Ligg. flava. Der Canalis spinalis beginnt am Foramen occipitale magnum und endet am Hiatus canalis sacralis. In den einzelnen Wirbelsäulenabschnitten hat der Canalis spinalis jeweils eine typische Form (zervikal: dreieckig; thorakal: rund; lumbal: dreieckig). Im dreieckigen lumbalen Abschnitt zeigt sich noch eine kleine seitliche Nische (Abb. 22a), die als Recessus lateralis bezeichnet wird. Dieser Recessus liegt unmittelbar vor dem Proc. articularis und kann daher durch degenerative Vorgänge eingeengt werden, sodass eine Rezessusstenose entsteht (Abb. 22b). Für den Spinalnerven ist dies besonders ungünstig, da er im Recessus lateralis quasi festgehalten wird und dem schädigenden Druck nicht ausweichen kann. Seitlich verbinden die Foramina intervertebralia den Canalis spinalis mit der perivertebralen Region. Durch die nach ventral vorrückenden Gelenke bei Spondylarthrosis kann es zu einer massiven Deformation und Einengung des Spinalkanals kommen (Spinalkanalstenose) (Abb. 22c und d). Da die Fläche des Spinalkanals bei Extension verkleinert wird, entsteht die typische Claudicatio spinalis (z. B. beim Gehen). Diese Symptomatik bessert sich bei Flexion (z. B. beim Sitzen), da hier die Fläche wieder vergrößert wird. Die genauere Anatomie des Inhalts des Canalis spinalis (Epiduralraum, Meningen und Rückenmark) ist nicht Thema dieses Kapitels.

Kraniozervikaler Übergang

Der kraniozervikale Übergang ist eine entwicklungsgeschichtlich unruhige Region, die Christ wegen der engen topographischen Beziehung zu lebenswichtigen Zentren des nervösen Zentralorgans auch als „vitales Zentrum“ bezeichnet hat (Christ 1990). Morphologisch ist diese Übergangsregion durch die Einbeziehung von Wirbelsäulenmaterial in die Schädelbasis und die Umgestaltung der beiden ersten Halswirbel zu Drehwirbeln charakterisiert, in denen die Drehbewegungen und die Nickbewegungen des Kopfes ermöglicht werden. Die Nickbewegungen und auch Seitbewegungen finden in den Articulationes atlantooccipitales statt, die Drehbewegungen in der Articulatio atlantoaxialis mediana und den Articulationes atlantoaxiales laterales.

Atlas

Durch die Bildung der Drehwirbel ist der Atlas zu einem körperlosen Knochenring geworden, an dem ein Arcus anterior und ein Arcus posterior beschrieben werden (Abb. 23a). Beide Bögen sind lateral durch eine mächtige Knochenmasse, die Massa lateralis miteinander verbunden. Auf der Oberseite der Massa lateralis befindet sich die konkave, ovaläre Fovea articularis superior, die häufig eine Andeutung oder auch vollständige Zweiteilung (Abb. 23c) zeigt. Auf der Unterseite liegt die rundliche Fovea articularis inferior. Die Rückseite des Arcus anterior atlantis weist die Fovea dentis mit einer kleinen ovalären Gelenkfläche für den Dens axis auf. Die hier gebildete Articulatio atlantoaxialis mediana ist eine Articulatio trochoidea, ein Zahn- oder Radgelenk. Der weitere, hintere Gelenkbestandteil wird durch das Lig. transversum atlantis beigestellt (Abb. 25b und c), das von 2 halbkugeligen Knochenprominenzen an der Medialseite der Massa lateralis entspringt.
In manchen Fällen finden sich statt der halbkugeligen Vorsprünge auch etwas eingetiefte Gruben. An dieser Stelle kann die spezifische Anatomie dazu führen, dass sich in Schichtaufnahmen eine feine Spaltbildung zeigt, die ein Projektionsartefakt („pseudonotch of the atlas“) darstellt. Diese Spaltbildung darf nicht mit einem knöchernen Ausriss oder einer Abscherfraktur des Lig. transversum atlantis verwechselt werden (Kattan 1979; v. Torklus und Gehle 1987).
Sowohl auf der Vorderseite des vorderen Atlasbogens als auch auf der Rückseite des hinteren Atlasbogens befindet sich ein mehr oder weniger prominentes Tuberculum anterius bzw. posterius atlantis. Ein gespaltenes Tuberculum posterius kann schon als Minimalform einer hinteren Atlasbogenspalte angesehen werden. Der Processus transversus atlantis weist ein Foramen transversarium auf, wobei dieses Foramen am vorderen Umfang nicht geschlossen sein muss oder am hinteren Umfang ein zusätzliches kleines Foramen auftreten kann. Unmittelbar hinter der oberen Gelenkfläche biegt die A. vertebralis nach medial um und liegt hier dem hinteren Wirbelbogen direkt auf. Dadurch wird ein Sulcus arteriae vertebralis gebildet, der den Wirbelbogen stark schwächt (Abb. 23a). Zusammen mit den vorderen Schwachstellen neben der Facies articularis dentis sind dies die bevorzugten Stellen für die Bogenfrakturen (Jefferson-Fraktur).
Im Bereich des Sulcus arteriae vertebralis kann eine vollständige oder unvollständige Überbrückung der Arterie vorkommen (Manifestation des Okzipitalwirbels). Eine selten (ca. 2 %) auftretende, dachartige Überbrückung des Foramen transversarium wird Ponticulus lateralis (Abb. 23b) genannt, ist auf a.p. Aufnahmen darstellbar, aber ohne klinische Relevanz. Bei unvollständig ausgeprägten hinteren Knochenspitzen (Abb. 23c) wird von Spinulae posteriores gesprochen, bei vollständiger, bogenförmiger Überbrückung von einem Ponticulus posterior (Abb. 23c), der mit einer Häufigkeit von etwa 11 % (Prescher 1997) vorkommt. Der Ponticulus posterior bildet dann ein in der seitlichen Röntgendarstellung gut sichtbares Foramen arcuale (Abb. 23c) aus, das in der Radiologie auch Kimmerle-Varietät genannt wird (Kimmerle 1930). Von Torklus und Gehle (1987) weisen darauf hin, dass eine episodische Migraine cervicale u. U. durch die technisch nicht schwierige Abtragung des Ponticulus posterior positiv beeinflusst werden kann. Ob dies durch die Dekompression der Arterie oder durch die Neurolyse des begleitenden sympathischen Plexus vertebralis erklärt werden kann, bleibt fraglich. Verschmelzen Ponticulus lateralis und Ponticulus posterior miteinander, sind die A. vertebralis und ihre Begleitstrukturen vollständig in einen knöchernen Kanal eingeschlossen. Dies wird als Ponticulus posterolateralis (Abb. 23d) (Prescher 1997) bezeichnet.
Die verschiedenen Formen der Defekt- und Spaltbildungen der Atlasbögen werden von Geipel (z. B. 1930, 1955) und von Torklus und Gehle (1987) ausführlich behandelt. Die in 0,1–0,4 % der Fälle (Kamieth 1959) vorkommende Atlasassimilation wurde von Realdo Colombo 1559 erstmals beschrieben. Sie ist klinisch wichtig, da sie durch ein zunehmende Instabilität und Subluxation zur Kompression der nervalen und vaskulären Strukturen führen kann und dadurch klinisch manifest wird. Auch differenzialdiagnostisch, z. B. gegenüber einer beginnenden amyotrophen Lateralsklerose, muss sie bedacht werden. Über die Atlasassimilation liegt ein sehr umfangreiches Schrifttum (z. B. Weigner 1912; Ingelmark 1947) vor, das an dieser Stelle nicht weiter gewürdigt werden kann.

Axis (s. Epistropheus)

Der zweite Halswirbel (Abb. 24a–c) ist durch den nach kranial gerichteten Dens axis gekennzeichnet. Am Dens unterscheidet man die Densspitze, Apex dentis, und die Denstaille, die kurz vor dem Übergang zum Denskörper, der als Denssockel in eine Mulde des Axiskörpers eingelassen ist, liegt. An der Vorderseite des Dens befindet sich die ovale Facies articularis anterior, auf der Rückseite die Facies articularis posterior (Abb. 24b) für das Lig. transversum atlantis. Seitlich des Dens, durch einen seichten Sulcus abgesetzt, liegen die rundlichen, etwas nach lateral abgeschrägten Facies articulares der Articulatio atlantoaxialis lateralis. Der Proc. transversus weist das Foramen transversarium auf, wobei der Kanal für die A. vertebralis zuerst senkrecht aufsteigt, dann unter die obere Gelenkfläche stößt, hier quasi einen „Kuppelraum“ bildet und dann nach lateral und etwas nach dorsal gerichtet verläuft. In manchen Fällen liegt zwischen Gelenkfläche und A. vertebralis nur noch eine hauchdünne Knochenschicht (Abb. 24c). In seltenen Fällen ist die Gelenkfläche sogar perforiert (Abb. 24d), sodass die Arterie direkt dem Gelenkknorpel anliegt. Der Axis weist einen kräftigen, gespaltenen Dornfortsatz auf. Im Bereich des Dens axis kommen zahlreiche Varianten vor, die symptomatisch werden können und auch differenzialdiagnostisches Interesse beanspruchen. Übersichtliche Darstellungen finden sich z. B. bei v. Torklus und Gehle (1987); Prescher (1990, 1997) und Prescher et al. (1996).

Bandapparat

Im Bereich der beiden Drehwirbel findet sich ein komplizierter Bandapparat (Abb. 25), der stratigraphisch angeordnet ist. Nach Abtragung der Dura mater erscheint die Membrana tectoria als Fortsetzung der oberflächlichen Schicht des Lig. longitudinale posterius. Sie zieht über die gesamte Situation hinweg und inseriert am Clivus. Darunter erscheint eine kräftige kreuzförmig angeordnete Bandstruktur, das Lig. cruciforme (Abb. 25a). An diesem Bandkomplex unterscheidet man Fasciculi longitudinales, die zirkumskript am Vorderrand des Foramen occipitale magnum ansetzen, in das Lig. transversum atlantis einstrahlen, über den Dens verlaufen und sich dann an der Hinterfläche des Axiskörpers verlieren. Der quere Schenkel des Lig. cruciforme ist das sehr kräftige Lig. transversum atlantis (Abb. 25b und c), das von den beiden halbkugeligen Knochenhöckern des Atlas entspringt und an der Hinterseite des Dens eine Gelenkformation (Bursa atlantodentalis) bildet. In diesem Bereich ist Faserknorpel in das Band eingelagert. In manchen Fällen findet sich oberhalb und parallel zum Lig. transversum atlantis ein weiterer Bandzug, der von den Condyli occipitales entspringt (Abb. 25c). Diese Variante wird Lig. transversum occipitis genannt. Nach Entfernung des Lig. cruciforme werden seitlich des Dens die beiden kräftigen Ligg. alaria (Flügelbänder) in ganzer Ausdehnung sichtbar. Diese Flügelbänder entspringen von den seitlichen Partien des Dens axis, ziehen dann schräg aufwärts, um an den sogenannten Alarefeldern der Innenseite des Condylus occipitalis zu inserieren (Misch 1905). Weiterhin entspringt vom Apex dentis ein sehr zartes, dünnes Bändchen, das zur mittleren Partie des Vorderrandes des Foramen occipitale magnum zieht (Abb. 25c). Dieses Lig. apicis dentis hat keine mechanische Bedeutung, es handelt sich um ein entwicklungsgeschichtliches Relikt der Chorda dorsalis. In den Seitenbereichen sind dann noch die Ligg. atlantoaxialia accessoria zu erkennen. Zwischen Atlas und Occiput ist ventral noch die Membrana atlantooccipitalis anterior, eine Fortsetzung des Lig. longitudinale anterius zu erwähnen. Dorsal findet sich eine entsprechende, etwas schwächere Membrana atlantooccipitalis posterior, die als Fortsetzung der Ligg. flava angesehen werden kann.

Der lumbosakrale Übergang

Regelrechte Anatomie

Der lumbosakrale Übergang ist beim aufrecht gehenden Menschen durch einen typischen vorspringenden, scharfen Knickpunkt, das für den Menschen charakteristische Promontorium, gekennzeichnet (Braus und Elze 1954). Die beteiligten Knochen zeigen ebenfalls anatomische Besonderheiten. So weist der fünfte Lendenwirbel kurze, plumpe und gedrungene Procc. costales auf, die in manchen Fällen mit der Ala ossis sacri in Kontakt treten. Dies wird bei zunehmender Höhenminderung der Bandscheibe L5/S1 im Laufe des Lebens immer häufiger und wird als Pseudosakralisation bezeichnet (Schmorl und Junghanns 1968). Im Sagittalschnitt zeigt der fünfte Lendenwirbelkörper eine typische Keilform, die innerhalb weiter Grenzen variiert. Diese Keilform wird dadurch bedingt, dass die vordere Wirbelkörperseite höher ist als die hintere. Die Keilform kann durch den lumbalen Index nach Cunningham (1886) genauer gefasst werden:
$$ I=\frac{H\ddot{o} he\ der\ Hinterwand\ \left[ mm\right]\ast 100}{H\ddot{o} he\ der\ Vorderwand\ \left[ mm\right]} $$
An den Procc. costales des fünften Lendenwirbels entspringen die Ligg. iliolumbalia, die fächerförmig zur Crista iliaca ziehen und auch in die Gelenkkapseln der Sakroiliakalgelenke einstrahlen. Das Lig. iliolumbale kann noch in verschiedene Unterabteilungen gegliedert werden und in manchen Fällen auch ossifizieren. Es verhindert das ventrale Abgleiten des fünften Lumbalwirbels und schränkt auch die Rotation, Lateroflexion und Ventralflexion ein.
Das Foramen intervertebrale L5/S1 weist eine eher rundliche oder rechteckige Form auf und weicht damit von der länglich nach unten mit einer Spitze ausgezogenen Form (Ohrmuschelform) der übrigen Lendenwirbelsäule ab (Abb. 21b).
Die Gelenkfortsätze des Os sacrum für den fünften Lendenwirbel sind halbrund gestaltet und sehen nach dorsomedial. Asymmetrien kommen häufig vor (Abb. 26a und b). Die Ausprägung des lumbosakralen Übergangs ist für die Gestaltung des sagittalen Profils der Wirbelsäule von großer Bedeutung. Zur Beschreibung dieser Verhältnisse werden verschiedene Parameter („sacral slope“, „pelvic tilt“, „pelvic incidence“ und der spinosakrale Winkel) verwendet. Die Definitionen und Bedeutungen müssen in der Spezialliteratur eingesehen werden (z. B. Huec et al. 2011; Schenk 2017).
Der lumbosakrale Übergang stellt den Wetterwinkel der Wirbelsäule dar und beansprucht wegen der zahlreichen morphologischen Variationen und der hohen statischen und dynamischen Belastung und der daraus folgenden pathologischen Erscheinungen großes Interesse (Niethard 1981). An dieser Stelle kommen unterschiedlichste Formen von Übergangswirbeln vor (Abb. 26a und b). Die Übergangswirbel können mit ihren verplumpten Querfortsätzen vollständig oder unvollständig mit der Ala ossis sacri verschmelzen und durchaus mit Schmerzen im unteren Rückenbereich auffällig werden. Dies wird nach der ersten Beschreibung durch den italienischen Radiologen Mario Bertolotti im Jahre 1917 auch als „Bertolotti-Syndrom“ bezeichnet (Stücker 2017). Gute Übersichten über die verschiedenen Varianten und Pathologien des lumbosakralen Übergangs geben Müller (1932); Schmorl und Junghanns (1968); Niethard (1981) und Seegmüller (2009). Weiterhin ist die Spondylolyse als typische Pathologie am Wirbelbogen des fünften Lendenwirbels zu erwähnen, die mit einer Häufigkeit von etwa 5–6 % (Schmorl und Junghanns 1968) gefunden wird.
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