Das Foramen intervertebrale, auch Zwischenwirbelloch genannt, ist eine anatomisch und klinisch bedeutende Struktur der Wirbelsäule. Es dient als Durchtrittspunkt für Spinalnerven und Gefäße vom Rückenmark in die Peripherie. Dieser Artikel beleuchtet die Anatomie, Entwicklung und klinische Relevanz des Foramen intervertebrale.
Embryonale Entwicklung der Wirbelsäule und des Foramen intervertebrale
Frühe Segmentierung und Sklerotombildung
Die Entwicklung der Wirbelsäule beginnt in der embryonalen Frühentwicklung mit der Segmentierung der Rumpfanlage in kraniokaudaler Richtung. Die einzelnen Segmente werden als Somiten bezeichnet. Diese Somiten differenzieren sich weiter in Dermatome, Myotome und Sklerotome. Die Sklerotome bestehen aus Mesenchymzellen und bilden die Grundlage für die Skelettentwicklung. Diese Mesenchymzellen wandern aus, umschließen die axialen Strukturen (Neuralrohr, Chorda) und bilden das paraxiale Mesenchym.
Differenzierung des paraxialen Mesenchyms
Die lateralen Partien des paraxialen Mesenchyms differenzieren sich in einen kranialen und einen kaudalen Abschnitt. Der kraniale Teil ist locker gebaut, während der kaudale kompakter erscheint. Der kaudale, verdichtete Bereich bildet die Wirbelbögen und die Rippen. Im Bereich der Perichordalröhre entstehen Gewebeverdichtungen, die als Bandscheibenanlagen anzusehen sind und eine Segmentierung erzeugen. Die zwischen den Bandscheibenanlagen liegenden Abschnitte der Perichordalröhre bilden die Wirbelkörper. Mit der definitiven Abgrenzung der Wirbelkörper ist die Gliederung der Wirbelsäulenanlage abgeschlossen. Schließlich vereinigt sich noch die kaudal gelegene Wirbelbogenanlage mit der kranial davon positionierten Wirbelkörperanlage.
Knorpelbildung und Ossifikation
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.
Rolle der Chorda dorsalis
Die Chorda dorsalis spielt eine große Rolle für die regelrechte Entwicklung der Wirbelsäule. Im Bereich des Knorpelkerns wird die Chorda dorsalis massiv zusammengepresst, sodass die Chordazellen als inkompressible Kugeln in den Bereich der späteren Bandscheibe verlagert werden. Im Bereich des zukünftigen Wirbelkörpers bleibt nur die jetzt leere Chordascheide (Chordascheidenstrang) liegen, 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. Das Chordasegment wird schließlich durch interzelluläre Einlagerung von Schleimmassen in ein Chordaretikulum aufgelöst, das als Platzhalter für den Nucleus pulposus fungiert.
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Ossifikation der Wirbelkörper und -bögen
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. Von entscheidender Bedeutung ist die Tatsache, dass die Bogenkerne längere Zeit hindurch von dem Körperkern durch eine Knorpelmasse (Zwischenknorpel) getrennt bleiben. Die Spalte schließt sich zwischen dem 3.-6. Lebensjahr.
Beteiligung des Wirbelbogens an der Wirbelkörperbildung
Der Wirbelbogen beteiligt sich in erheblichem Maße an der Bildung des Wirbelkörpers. Die Procc. uncinati im Bereich der Halswirbelsäule werden von den Bogenkernen gebildet. 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.
Entwicklung der kraniozervikalen Übergangsregion
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 aufweist. Der Dens axis ist der ehemalige Atlaskörper, der sich dem zweiten Halswirbel angeschlossen hat. Zwischen Dens und Axiskörper befindet sich ein kleiner Knochen, der in seinem Inneren auch noch Bandscheibenreste enthält. Dieses Element entspricht der Grundplatte des Atlaskörpers, der Deckplatte des Axiskörpers und der dazwischen angelegten Bandscheibe und wird als Ossiculum Albrechti oder atlantoepistropheales Os synepiphyseum bezeichnet. In der menschlichen Entwicklung bildet dieses Element die subdentale Synchondrose 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. Der ehemalige Körper des Proatlas wird in die Densspitze inkorporiert. Dieses Knochenelement tritt als selbstständiges Ossiculum terminale Bergmann während der Entwicklung auf und ist auch beim Menschen bis ungefähr zum zwölften Lebensjahr nachweisbar.
Anatomie des Foramen intervertebrale
Begrenzungen
Das Foramen intervertebrale ist eine paarige Öffnung zwischen zwei benachbarten Wirbeln der Wirbelsäule. Es wird nach vorne durch die Bandscheiben und die Wirbelkörper begrenzt, nach hinten durch den Processus articularis superior.
Inhalt
Aus dem Foramen vertebrale laufen die jeweiligen Spinalnerven mit ihren versorgenden Gefäßen aus dem Wirbelkanal in die Peripherie. Im Bereich der Lendenwirbelsäule passiert der wichtige und zentrale Spinalnerv den oberen Teil des Neuroforamens. Hier befinden sich um den Spinalnerven auch bindegewebige Strukturen, welche bandartig die Randbegrenzungen des Foramens verbinden. Diese Bänder werden als intraforaminale Ligamente bezeichnet. Sie sind regelhafte anatomische Strukturen im Bereich der lumbalen Neuroforamina und berühren den Spinalnerven mehrheitlich nicht. Anhand ihres Verlaufes können die Bänder in drei anatomische Kompartimente eingeteilt werden:
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- Die erste Gruppe verläuft außen und horizontal am Neuroforamen.
- Die zweite Gruppe weiter innen und vertikal.
- Die dritte Gruppe ganz innen, nahe der Dura mater, mit makroskopisch sichtbaren Verbindungen zum Spinalnerven.
Die Bänder nehmen von innen nach außen an Dicke zu.
Klinische Relevanz des Foramen intervertebrale
Neuroforamenstenose
Eine Verengung des Foramen intervertebrale, auch Neuroforamenstenose genannt, kann zu einer Kompression der austretenden Nervenwurzel führen. Dies kann verschiedene Ursachen haben, wie z. B. eine Zyste, ein Bandscheibenvorfall oder degenerative Veränderungen.
Radikuläre Syndrome
Bei Verengungen des Foramen intervertebrale werden typischerweise die Nervenwurzeln komprimiert, die austreten. Das mündet in typischen radikulären Syndromen, die abhängig von der austretenden Nervenwurzel sind.
Intraforaminale Ligamente und stenosierende Erkrankungen
Es wird vermutet, dass sich die intraforaminalen Ligamente im Krankheitsfall verändern und sich diese Veränderungen auch auf den Spinalnerven auswirken. Durch kleinste Veränderungen, die man im MRT bisher bemerkt, könnten stenotische Erkrankungen entstehen, die potenziell an der Entstehung von Rückenschmerzen beteiligt sind. Eine weitere Hypothese postuliert, dass sich die Bänder im Neuroforamen auch im Wasser- und/oder Kollagengehalt verändern.
Diagnostik
Die Diagnose einer Einengung des Foramen intervertebrale erfolgt in der Regel durch klinische Untersuchung und bildgebende Verfahren wie MRT.
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Weitere anatomische Aspekte der Wirbelsäule
Wirbelkörper
Die Wirbel nehmen zur Lendenwirbelsäule hin an Größe zu und das Verhältnis von Spongiosa zu kompakter Knochensubstanz im Wirbelkörper nimmt ebenfalls zu. Jeder Wirbelkörper hat zum Rücken hin einen Wirbelbogen.
Wirbelbogen
Die Wirbelbögen bilden in ihrer Gesamtheit den Spinalkanal, in dem das Rückenmark verläuft. Die beiden Querfortsätze und der Dornfortsatz sind die Anheftungspunkte für die Rückenmuskulatur. Die Dornfortsätze sind nach unten geneigt und liegen dachziegelartig übereinander.
Spinalnerven
Die aus dem Spinalkanal austretenden Spinalnerven teilen sich in vier Äste auf:
- Ramus meningeus: Versorgt sensibel die Hirnhäute, den Wirbelkanal sowie die vorderen Anteile der Gelenkkapsel der Facettengelenke der gleichen und darunter liegenden Ebene.
- Rami communicantes: Fasern des sympathischen Nervensystems, die zum Truncus sympathicus ziehen und u.a. periphere Gefäße und die Haut innervieren.
- Ramus dorsalis: Versorgt sowohl sensibel als auch motorisch den hinteren Teil der Gelenkkapsel des Facettengelenks und auch die hintere Rumpfwand sowie die Rückenmuskulatur.
- Ramus ventralis: Zieht zur vorderen Rumpfwand und versorgt die Haut und die Muskulatur. Im Bereich der Extremitäten formen seine Fasern die vorderen Äste des Plexus.
Rückenmark und Cauda equina
Im Spinalkanal verläuft das Rückenmark bis in die Höhe des ersten Lendenwirbels. Tiefer gelegen ist die Cauda equina, die aus den Nerven des Plexus lumbosacralis gebildet wird. Das Rückenmark wird von der Dura mater umschlossen. Der Spaltraum zwischen Arachnoidea und Pia mater ist mit Liquor gefüllt. Ein weiterer Spaltraum befindet sich zwischen dem Periost der Wirbelkörper und der Dura mater. Es ist der Epiduralraum, der Fett und den Plexus venosus vertebralis enthält und als Polster dient.
Bänder der Wirbelsäule
Je ein vorderes und hinteres Längsband verlaufen über die ganzer Länge der Wirbelsäule. Das vordere Längsband ist mit den Wirbelkörpern verwachsen und verspannt diese untereinander. Das hintere Längsband dagegen ist mit den Bandscheiben verwachsen und überspringt die Wirbelkörper. Die Wirbelbögen sind durch die Ligamenta flava miteinander verbunden. Das Ligamentum interspinale zwischen den Dornfortsätzen stabilisiert die Beugungsbewegung.
Bandscheiben
Die Bandscheiben bestehen aus einem Anulus fibrosus und einem Nucleus pulposus. Die Fasern des Anulus fibrosus sind schraubenförmig angeordnet und durch Fasern mit den Grund- und Deckplatten der benachbarten Wirbelkörper verbunden. Der wasserhaltige Nucleus pulposus dient zum Druckausgleich.
Kreuzbein
Im Kreuzbein sind alle Elemente miteinander verwachsen. Es ist daher unbeweglich.
Beweglichkeit der Wirbelsäule
Die Beweglichkeit der einzelnen Wirbelkörper gegeneinander ist relativ gering und in der Halswirbelsäule dabei größer als in der Lendenwirbelsäule. In der Halswirbelsäule überwiegt die Beweglichkeit, während in der Lendenwirbelsäule statische Funktionen vorherrschen.
Bewegungssegment
Muskulatur, Knochen, Bänder und Gelenke bilden zusammen das Bewegungssegment. Degenerative Veränderungen führen in diesem System zur Gefügelockerungen vor allem mit Verspannungen der Rückenmuskulatur, Schädigung der Nerven, Schwellungen und einer Herabsetzung der Durchblutung.
Erkrankungen der Wirbelsäule und ihre Behandlung
Radikulopathie
Bei einer Radikulopathie wird eine Nervenwurzel des Rückenmarks gereizt oder geschädigt. Je nachdem, welche Nervenwurzel betroffen ist, kommt es zu Schmerzen, Missempfindungen oder neurologischen Ausfällen. Auslöser für eine Radikulopathie gibt es viele. Sie reichen vom Bandscheibenprolaps bis zu Wirbelsäulentumoren. Behandelt wird - je nach Ursache - konservativ, interventionell durch Injektionen von Betäubungsmitteln und Kortison oder chirurgisch. In manchen Fällen kann man eine Radikulopathie durch die interventionelle Schmerztherapie lindern. Dabei spritzt der Arzt unter Röntgenkontrolle ein Gemisch aus Kortison und Betäubungsmitteln in die Nähe der gereizten Nervenwurzel.
Failed-Back-Surgery-Syndrom
Typische Beschwerden beim Failed-Back-Surgery-Syndrom sind Schmerzen im Bereich der Lendenwirbelsäule. Das Failed-Back-Surgery-Syndrom ist ein lumbaler Rückenschmerz im unteren Rücken mit unbekannter Ursache, der trotz einer Operation andauert oder nach einer Wirbelsäule-Operation erstmalig auftritt. Um das Failed-Back-Surgery-Syndrom zu vermeiden, ermitteln die Wirbelsäulenexperten der Gelenk-Klinik durch eine detaillierte Diagnostik vor der geplanten Wirbelsäulenoperation mögliche Ursachen für die Rückenschmerzen des Patienten. Vor einem operativen Eingriff und auch im Fall eines Failed-Back-Surgery-Syndroms schöpfen die Ärzte und Physiotherapeuten alle konservativen Therapiemöglichkeiten für Rückenschmerzen aus. Dazu gehören Schmerzmittel, physikalische Therapien und physiotherapeutische Übungen. Eine erneute Operation (Revision) ist nur in Ausnahmefällen das Verfahren der ersten Wahl. Häufig können Injektionen mit Kortison weiterhelfen. Bei chronischen Schmerzen wenden wir die minimalinvasiven Verfahren der interventionellen Schmerztherapie wie zum Beispiel die Neuromodulation mit PASHA®-Katheter bzw. EPRF an. Hat sich postoperativ Narbengewebe gebildet, können die Spezialisten mithilfe der mikrochirurgischen Dekompression oder der minimalinvasiven epiduralen Endoskopie (Epiduroskopie) Narben und Reizungen der Nervenwurzeln im Rückenmark beseitigen.
Spinalkanalstenose
Eine Spinalkanalstenose kann zu fast unerträglichen Schmerzen im unteren Rücken führen. Oft strahlen diese auch aus und es entwickeln sich starke Beinschmerzen, die das Gehen erschweren. Bei einer Spinalkanalstenose handelt es sich um eine Verengung (Stenose) des knöchernen Wirbelkanals, in dem das Rückenmark verläuft. Ursache dafür sind vor allem degenerative Prozesse. Dabei ragen Knochenanbauten oder verdickte Bänder in den Spinalkanal hinein und drücken auf Rückenmark und Nervenwurzeln. Die z. T. quälenden Beschwerden variieren je nach Ort der Einengung. Bei einer Spinalkanalstenose der Halswirbelsäule kommt es z. B. zu Nackenschmerzen und Störungen der Feinmotorik. Häufiger entsteht eine Stenose jedoch im Bereich der Lendenwirbel (lumbale Spinalkanalstenose). Behandelt wird die Spinalkanalstenose meist konservativ. In manchen Fällen ist eine Operation erforderlich, um das Nervengewebe vom Druck zu befreien. Zur operativen Behandlung stehen dem Wirbelsäulenchirurgen verschiedene Verfahren einzeln oder in Kombination zur Verfügung: das Abtragen von Knochengewebe, die Spondylodese (Versteifung von Wirbelsäulensegmenten) oder das Einsetzen eines Abstandhalters oder Wirbelsäulenspreizers.
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