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(lat. Columna vertebralis; Columna = Säule, vertebral = Wirbel)

Aufgaben der Wirbelsäule

Als zentrales Achsenorgan, bestehend aus 24 frei gegeneinander beweglichen Wirbeln, dem Kreuzbein (Os sacrum), dem Steißbein (Os coccygis) und den dazwischen liegenden Zwischenwirbelscheiben (Bandscheiben, Disci intervertebrales), garantiert die Wirbelsäule

• Statik (Stabilität) plus
• Mobilität (Dynamik).

Diese scheinbar widersprüchlichen Aufgaben erledigt eine intakte Wirbelsäule nicht alleine: Erst das Zusammenspiel von Knochen (Wirbelkörper, Wirbelbögen), Gelenken (Wirbelbogengelenke), Bandscheiben sowie als Stützung Bänder (passiv) und Muskeln (aktiv) ermöglicht diese Erfüllung dieser Aufgabe. Ohne Muskulatur ist weder eine aktive Bewegung noch Stabilität möglich!

Gleichzeitig bietet die Wirbelsäule einen passiven Schutz für das Rückenmark: In den Wirbelkörpern zieht in den Wirbellöchern (Foramina vertebralia) das Rückenmark nach unten (Spinalkanal). Zur Versorgung der Peripherie verlassen die Spinalnerven durch die Zwischenwirbellöcher (Foramina intervertebralia) den Spinalkanal.

Abschnitte

• Halswirbelsäule (kurz: HWS): 7 Wirbel C1 – C7
• Brustwirbelsäule (kurz: BWS): 12 Wirbel TH1 – Th12
• Lendenwirbelsäule (kurz: LWS): 5 Wirbel L1 – L5
• Kreuzbein: 5 miteinander verschmolzene Wirbel S1 – S5
• Steißbein: i.d.R. 4 miteinander verschmolzene Knochen; quasi der Rest unseres Schwanzes

Doppel-S-Form

Von exakt vorne und hinten betrachtet, scheint die normale Wirbelsäule gerade zu sein. Von der Seite betrachtet jedoch offenbart sich die konstruktivistische Meisterleistung der Natur: Die Doppel-S-Form, die für eine gleichmäßige axiale Belastung in allen Abschnitten bei hoher Stabilität, aber auch Flexibilität im Sinne des Abfederns von Stößen sorgt.

Wir unterscheiden:

• Lordose: Nach vorne (= ventral) konvexe (nach außen gewölbte, gerundete) Krümmung.
• Kyphose: Nach hinten (= dorsal) konvexe Krümmung.

Will sagen: Eine nach vorne konvexe Krümmung hat die Rundung nach vorne, ist also nach vorne gewölbt, eine nach hinten konvexe Krümmung entsprechend nach hinten.

Die Doppel-S-Form der Wirbelsäule ergibt sich aus einem Wechsel von Lordosen und Kyphosen im Verlauf.

• Die HWS zeigt eine Lordose (die sog. Halslordose).
• Die BWS zeigt eine Kyphose (die sog. Brustkyphose)
• Die LWS zeigt wieder eine Lordose (die sog. Lendenlordose)
• Das Kreuzbein weist dann abschließend erneut eine Kyphose  auf (die sog. Sakralkyphose). (Das Steißbein ergänzt diese Kyphose und verläuft entsprechend.)

Die freien Wirbel

Um einen besseren Überblick geben zu können, werden die Wirbel mit ihren Besonderheiten und Bewegungsumfängen von oben nach unten innerhalb der einzelnen Abschnitte der Wirbelsäule besprochen:

Halswirbelsäule:

Die beiden ersten Wirbel der HWS, Atlas und Axis, nemen eine Sonderstellung ein. Sie tragen wenig Last, erlauben aber eine wesentlich bessere Beweglichkeit gegeneinander, um Kopfdrehungen gegen die Wirbelsäule zu ermöglichen.

Der Atlas, der oberste Wirbel, hat eine gelenkige Verbindung zum Hinterhauptsknochen (Os occipitalis) des Schädels. Entsprechend wird dieses Gelenk Articulation atlanto-occipitlis genannt. Zudem hat der Atlas keinen Wirbelkörper, sondern zwei seitliche Auftreibungen mit den Gelenkflächen nach oben  zum Hinterhaupt und nach unten zum Axis. Beide Auftreibungen stehen über den vorderen und hinteren Atlasbogen  miteinander in Verbindung. Zudem verfügt der Atlas über ein Querband, um den nach oben gerichteten Knochenfortsatz des zweiten Wirbels nach hinten absichern zu können. Der Atlas hat bereits seitliche Querfortsätze mit Löchern für die Arteria vertebralis.
Die Form der Gelenkflächen erlaubt Nickbewegungen (maximal 30°) und Seitwärtsneigungen (knapp 20°), allerdings schließen größere Kopfbewegungen immer die gesamte Halswirbelsäule und die oberen Brustwirbel mit ein.

Die Gelenkigkeit hat ihren Preis: Bei Schleuderbewegungen schert sich der Übergang zwischen Hals und Schädel ab; da hier, im Bereich des Hinterhauptsloches, die Medulla oblongata mit den vegetativen Zentren liegt, enden solche Scherbewegungen oft tödlich.

Axis: Das Gelenk zwischen dem ersten und zweiten Brustwirbel wird, den Namen der beteiligten Wirbel entsprechend, Articulatio atlanto-axialis genannt und ist auf reine Drehbewegungen spezialisiert. Der knöcherne Fortsatz zu einer Gelenkfläche im vorderen Bogen des Atlas’ wird als Dens axis bezeichnet. Entsprechend ist die Vorderfläche des Zahns von hyalinem Knorpel überzogen, aber auch die Hinterfläche, weil diese am Querband des Atlas’ entlan gleitet.

Am Axis lassen sich bereits Wirbelkörper, seitliche Querfortsätze und nach hinten gerichtet ein Dornfortsatz unterscheiden.

Die beiden ersten Wirbel der HWS werden funktionell eher dem Kopfgelenk zugerechnet. Entsprechend sichern mehrere Bänder die relativ schlaffe Gelenkkapsel gegen unkontrollierte und schädliche Bewegungen ab:

• Membrana atlanto-occipitalis anterior zwischen dem Hinterhaupt  und dem Atlas
• das paarige Lig alare zwischen Dens axis und Hinterhaupt
• Lig. cruciforme, ein Kreuzband, das sich aus dem Querband des Atlas’ und längs verlaufenden Fasern zusammensetzt und den Dens axis nach hinten absichert.

Die anderen fünf Halswirbel sind gekennzeichnet durch

• einen verhältnismäßig kleinen würfelförmigen Körper,
• einen großen dreieckigen Wirbelkanal,
• einen an der Spitze zweigeteilten Dornfortsatz,
• flach nach hinten abfallenden Gelenkflächen und
• Löcher in der Querfortsätzen für die Arteria vertebralis.

Besonders prominent ist der Dornfortsatz des 7. Halswirbels — er ist gut sicht- und tastbar.
Der Bewegungsumfang der Halswirbelsäule: Neigungen um 90° nach hinten, 40° nach vorne und bis zu 40° zur Seite sind möglich.

Brustwirbelsäule:

• Alle Brustwirbel haben gemeinsam:
• steil nach hinten-unten abfallende Dornfortsätze,
• abgerundete, plumpe Querfortsätze mit Gelenkflächen für die Rippen,
• senkrecht stehende obere und untere Gelenkflächen zu den benachbarten Wirbeln und
• am hinteren Teil der Wirbelkörper-Seitenwand je oben und unten eine “halbe” Gelenkfläche für die Rippen.

Eine Rippe steht also mit je zwei benachbarten Wirbeln (beim einen über die untere, beim anderen über die obere Gelenkfläche) sowie den Zwischenwirbellscheiben in Kontakt. Der zusätzliche Kontakt der Rippen mit den Querfortsätzen stablisiert, schränkt die Rotation ein,  erlaubt aber Seitwärtsneigungen.

Lendenwirbelsäule:

Gemeinsame Kennzeichen der Lendenwirbel:

• hohe Wirbelkörper mit großer Querschnittsfläche (entsprechend ihrer hohen Belastung)
• Gelenkflächen in der Schnitt- (Sagittal-) Ebene, damit senkrecht zu denen der Brustwirbel,
• langgestreckte, platte Querfortsätze, die als Reste von Rippen Processus costalis genannt werden

Bewegungsumfang: Beugung in der Sagittalebene, während Rotation und Seitneigung sehr gering möglich sind.

Das Kreuzbein und das Steißbein

Das Kreuzbein bildet den hinteren Teil des knöchernen Beckens. Dafür hat es eine glatte konkave Innenseite. Die konvexe Außenseite ist uneben und zerklüftet, drei  längs verlaufende Leisten an der Rückseite sind Überbleibsel der miteinander verschmolzenen Dorn-, Gelenk- und Querfortsätze.  Seitlich ist es mit den Darmbeinschaufeln fest verbunden.
Dort, wo die weiter oben gelegenen freien Wirbel die Zwischenwirbellöcher für den Austritt der Spinalnerven aus dem Spinalkanal haben, sind hier knöcherne Kanäle (Foramina sacralia) zu finden. Oben gibt es zwein Gelenkflächen zum letzten Lendenwirbel, während das Steißbein nur durch bindegewebige Züge verbunden ist.

Das Steißbein ist sehr individuell geformt, meist sind es vier miteinander verschmolzene kleine Knochen, aber alles zwischen drei und sechs kann vorkommen. Ursprünglich waren die beteiligten Knochen Teil der Schwanzwirbelsäule, aber Gelenkflächen oder Fortsätze fehlen.

Die Bandscheiben

Finden sich zwischen allen freien Wirbeln sowie zwischen L5 und dem Kreuzbein. Nur in den Kopfgelenken (also zwischen Hinterhauptsknochen und C1 = Atlas sowie zwischen Atlas und C2 = Axis) fehlen sie, was mit der besonderen Funktion erklärt werden kann.

Bandscheiben machen etwa 25% der Länge der Wirbelsäule aus und bestehen aus Faserknorpel (Anulus  fibrosus) mit einem Gallertkern (Anulus pulposus). Der äußere Bereich des Anulus fibrosus besteht aus kollagenen Bindegewebsfasern, die sich an den Wirbelkörpern anhaften. Zur Mitte der Zwischenwirbelscheiben hin geht das Bindegewebe allmählich in Faserknorpel über.

Die Höhe der Bandscheiben nimmt steißwärts zu: An der HWS sind sie drei Milimeter hoch, an der Lendenwirbelsäule fünf.

Die flexiblen Bandscheiben dienen der Beweglichkeit, der Druckpolsterung (dem Auffangen von vertikalen Stauchungen) und dem Ausgleich von Druckunterschieden bei der Bewegung.  Andererseits sorgen sie für einen festen Halt der Wirbelkörper aufeinander.

Bei vertikalem Druck verformt sich die Bandscheibe gleichmäßig und wird allseitig flacher, wobei der Gallertkern seitlich auszuweichen versucht, dabei die kollagenen Fasern allseitig dehnt und der Faserring über die Ränder der Wirbelkörper gedrückt wird. Bei Beugungen hingegen belastet die Zwischenwirbelscheibe hinsichtlich des Drucks nur einseitig. Auf der Seite, die der Beugung  gegenüber liegt, entstehen dann Zugkräfte, die von den Kollagenfasern aufgenommen werden.

Veränderungen der Wirbelsäule im Alter

Der gallertartige Kern der Bandscheiben mit seinem hohen Wassergehalt verliert an Elastizität. Die Bandscheiben werden flacher, der Körper kann dadurch schrumpfen. Zudem wird die dämpfende Pufferwirkung vermindert, degenerative Verschleißerscheinungen der Wirbelsäule können die Folge sein.

Die Knochensubstanz verliert durch Verminderung der Kalksalze an Festigkeit, die Wirbel werden poröser und bruchanfälliger (Osteoporose). Durch Deckplatteneinbrüche krümmt sich die Wirbelsäule nach vorn, die Kyphose im Bereich der BWS verstärkt sich.