Morphologie, physiologischer Querschnitt und Kraft des M. erector spinae im Lumbalbereich des Menschen

Summary

Determination of physiological cross-section of the M. erector spinae for functional view has only a positive evidence, if the muscles passing a certain vertebral joint are isolated with accuracy and their measure statements are investigated for this single vertebral joint. Until now only a few statements exist on the M. erector spinae. These statements give only the physiological cross-section of whole muscle systems which in total have no effect on any vertebral joint, and therefore are of no evidence for functional anatomy. To this aspect the presented dissertation tries to make a contribution to fundamental research of vertebral spine straining by investigation of muscle datas for single vertebral segments.

In preliminary trials on 4 human cadavers the fundamental structure of the M. erector spinae was studied. The exact origin and insertion areas were portrayed in special schematic pictures. For functional analysis the lumbar regions of two 26 and 33 aged human cadavers were dissected. Wet and dry weight, fibre length and the physiological cross-section of the resulting 383 individual muscles were measured. The resulting data for each single segment (Th 12/L1 to L5/S1) were tabulated and related to the total data. The planes of muscle cross-section were transfered to the vertebra cross-section. The center of gravity and the lever arms of these planes were determined experimentally and posted in coordinates. The relation of wet and dry weight as well as the relation of dry weight, fibre length and physiological cross-section were investigated in an analysis of variance. For estimation of physiological cross-section by dry weight and fibre length to the formula Q=p/f·const. constant was found to be 2,83 (cm³/g). The problem of muscle force calculation by muscle cross-section (i.e. absolute muscle force) was discussed, supposing a provisional absolute muscle force of 10 kg/cm². Thus the presented analysis of cross-section as well as further investigations of Troup, Chapmann (1969) and Chaffin (1969) show comparable data of the maximal force exerted by the M. erector spinae to the lumbar spine segments L4/L5 and L5/S1.

Zusammenfassung

Für funktionelle Betrachtungen besitzen Querchnittsbestimmungen des M. erector spinae nur dann eine Aussagekraft, wenn die über jeweils ein Wirbelgelenk hinwegziehende Muskulatur isoliert und ihre Meßgrößen in bezug auf diese eine Wirbeljunktur ermittelt werden. Die wenigen Angaben, die z.Z. über den M. erector spinae vorliegen, liefern lediglich Querschnittswerte für ganze Muskelsysteme, die allerdings in ihrer Gesamtheit auf keine einzige Wirbelverbindung einwirken und daher für die funktionelle Anatomie unbrauchbar sind. Unter diesem Gesichtspunkt will die vorliegende Abhandlung einen Beitrag zur Grundlagenforschung liefern, indem erstmalig für einzelne Wirbelsäulensegmente Meßdaten ermittelt werden.

Nach morphologischen Voruntersuchungen an vier Individuen, bei denen der grundsätzliche Aufbau und die genauen Ursprungs- und Ansatzflächen des M. erector spinae in besonderen Schemazeichnungen festgehalten wurden, erfolgt für die funktionelle Analyse eine genaue Aufpräparation des Lumbalbereiches des M. erector spinae an zwei 26 und 33 Jahre alten männlichen Individuen. Feucht-, Trockengewicht, Faserlänge und physiologischer Querschnitt der erhaltenen 383 Einzelmuskeln werden gemessen, die jeweils auf 1 Segment der Lendenwirbelsäule (Th 12/L1 bis L5/S1) einwirkenden Größen in Tabellen zusammengefaßt und in Beziehung gesetzt zu den Gesamtwerten. Die Muskelquerschnittsflächen werden auf die Wirbelquerschnittsflächen übertragen, experimentell deren Massenschwerpunkte und Hebelarme ermittelt und in ein Koordinatensystem eingeordnet. Anschließend wird die Abhängigkeit zwischen Feucht- und Trockengewicht sowie der Zusammenhang zwischen Trockengewicht, Faserlänge und physiologischem Querschnitt varianzanalytisch untersucht. Zur Bestimmung des physiologischen Querschnitts aus Faserlänge und Trockengewicht nach der Formel Q=p/f·const. ergibt sich eine Konstante const. =2,83 (cm³/g). Die Problematik der Ermittlung der Muskelkräfte aus den Querschnittsflächen (=absolute Muskelkraft) wird diskutiert und zunächst eine absolute Muskelkraft von 10 kg/cm² angenommen. Die Beanspruchung der Wirbelkörpersäule durch die maximal mögliche Kraft des M. erector spinae gemäß den hier gemachten Querschnittsanalysen und den dynamometrischen Untersuchungen von Troup, Chapman (1969) und Chaffin (1969) für die Segmente L4/L5 und L5/S1 ergeben vergleichbare Werte.