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Wirbelsäule (Columna vertebralis)

Die Wirbelsäule (Columna vertebralis) bildet die zentrale Achse des Menschen und erstreckt sich vom Kopf bis zum Becken. Sie stützt den Rumpf, federt Bewegungen ab, schütz das Rückenmark und dient als Ansatzfläche für die Rückenmuskulatur und Bänder. Sie besteht aus 32 bis 34 Wirbeln sowie den dazwischen liegenden 23 Bandscheiben.

Die Wirbelsäule kann in verschiedene Abschnitte unterteilt werden: in Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule sowie Kreuz- und Steißbein. Die verschiedenen Abschnitte bestehen aus unterschiedlich vielen Wirbeln, weisen unterschiedliche Krümmungen und spezifische knöcherne Merkmale auf.

Aufbau der Wirbelsäule
Halswirbelsäule 6 Halswirbel, Lordose
Brustwirbelsäule  12 Brustwirbel, Kyphose
Lendenwirbelsäule 5 Lendenwirbel, Lordose
Kreuzbein 5 Kreuzwirbel, Kyphose
Steißbein 3 - 5 Steißwirbel

Einteilung

Die Wirbel lassen sich je nach Region unterteilen in:

Die oberen 24 Wirbel sind dank der dazwischen liegenden Bandscheiben beweglich, weshalb sie auch "wahre" Wirbel genannt werden. Im Gegensatz dazu verschmelzen die Kreuzwirbel zum Kreuzbein (Os sacrum) und die Steißwirbel zum Steißbein (Os coccygis). Sie sind also unbeweglich und werden daher als "falsche" Wirbel bezeichnet.

Form der Wirbelsäule

Die Wirbelsäule des Erwachsenen hat eine doppelt S-förmige Struktur in der Sagitallebene. In der Hals- und Lendenregion ist sie nach vorn gekrümmt (Lordose), in der Brust- und Sakralregion dagegen nach hinten (Kyphose). Die Krümmungen begünstigen den aufrechten Gang und Belastungen werden besser abgefedert. Oft haben Menschen darüberhinaus eine leichte seitliche Krümmung nach rechts, was vermutlich mit der stärkeren Belastung der rechtsseitigen Muskulatur bei Rechtshändern zu tun hat.

Ein Neugeborenes hat zunächst eine nahezu komplett kyphotische Wirbelsäule. Die Halslordose entsteht erst mit der aktiven Bewegung des Kopfes und der Entwicklung der Nackenmuskulatur. Die Lendenlordose wird v.a. durch das Laufen geprägt. Je nach Haltung und Belastung können sich die Krümmungen der Wirbelsäule verstärken oder abschwächen. Schwangere haben beispielsweise eine verstärkte Lendenlordose auf Grund der Schwerpunktverlagerung nach vorne. Im Laufe des Alters kommt es dagegen zu einer vermehrten Kyphosierung der Wirbelsäule, was am Abbau von Knochenmasse und Bandscheiben, aber auch an der verminderten Belastung der Rückenmuskulatur liegt.

Aufbau eines Wirbels

Je nach Region unterscheiden sich alle Wirbel in ihrer Größe und Form, die meisten haben jedoch den selben Bauplan:

  • Corpus vertebrae (Wirbelkörper) - liegen anterior und tragen die eigentliche Last des Körpers, wobei ihre Größe vom Kopf bis zum Becken immer weiter zunimmt. Im Inneren hat er eine spongiöse Knochenstruktur.
  • Arcus vertebrae (Wirbelbogen) - erhebt sich dorsal vom Wirbelkörper. Er besteht aus der kurzen, kräftigen Bogenwurzel (Pediculus arcus vertebrae) und der länglich, breiteren Bogenplatte (Lamina arcus vertebrae).
  • Processus transversi (Querfortsätze) - entspringen lateral am Wirbelbogen und dienen vor allem als Ansatzfläche für Muskeln. Die oberen 10 Brustwirbeln besitzen hier Gelenkflächen für die Rippen (Fovea costalis processus transversi). Die Querfortsätze der Lendenwirbeln werden als Processus costales bezeichnet.
  • Processus articulares superior et inferior (Gelenkfortsätze) - zeigen oben und unten jeweils zwei Gelenkflächen (Facies articulares), die sich mit den benachbarten Wirbeln verbinden.
  • Processus spinosus (Dornfortsatz) - geht dorsal vom Wirbelbogen ab.

Der Wirbelkörper und Wirbelbogen formen gemeinsam das Wirbelloch (Foramen vertebrale). Alle Wirbellöcher zusammen wiederum ergeben den Wirbelkanal (Canalis vertebralis), der das Rückenmark schützt. Zwischen zwei benachbarten Wirbeln entstehen die Zwischenwirbellöcher (Foramina intervertebralia), die durch die Bogenwurzeln oben und unten begrenzt werden. Durch diese treten die Spinalnerven bzw. das Spinalganglion und die begleitenden Gefäße aus.

Bandscheiben

Die Bandscheiben (Disci intervertebrales), auch Zwischenwirbelscheiben genannt, liegen jeweils zwischen den Endflächen der Wirbelkörper (Facies intervertebralis) der Hals-, Brust- und Lendenwirbeln. Zusammen machen sie ca. ein Viertel der Gesamtlänge der Wirbelsäule aus.

Sie sind nicht gleichförmig dick, sondern im Hals- und Lendenbereich vorne höher und im Brustbereich hinten höher. Die Funktion der Bandscheiben ist vergleichbar mit der eines Wasserkissens: Sie polstern die Last von oben ab und verteilen den Druck gleichmäßig auf den darunter liegenden Wirbelkörper.

Durch die zunehmende Belastung im Laufe des Tages werden die Bandscheiben zusammengepresst und kleiner, durch Entlastung erhalten sie wieder ihre ursprüngliche Form. Aus diesem Grund ist man morgens nach dem Aufwachen größer als nachts vorm Einschlafen.

Die Bandscheibe besteht im Inneren aus dem gallertartigen Nucleus pulposus und im Äußeren aus dem straffen Anulus fibrosus mit ringförmigen Lamellen aus kollagenen Fasern und Faserknorpel. Die äußeren Lamellen gehen in die hyaline Knorpelplatte der Wirbelkörper über. Dorsal sind die Bandscheiben mit dem Lig. longitudinale posterius verbunden.

Gelenkbeteiligung

Neben der Verbindung über die Bandscheiben sind die Wirbel auch über echte Gelenke (Diathrosen) verbunden, den Wirbelbogengelenken (Articulationes zygapophysiales). Die Processus articulares superiores und inferiores stellen dabei die Gelenkflächen dar. Die Gelenkkapsel, die am Rand entspringt, ist im Halsbereich relativ locker und wird kaudalwärts zunehmend straffer.

Ein einzelnes Wirbelbogengelenk ist zwar vergleichsweise eingeschränkt, doch in ihrer Gesamtheit verleihen sie der Wirbelsäule eine hohe Beweglichkeit. Die Gelenkflächen sind je nach Region unterschiedlich angelegt, sodass sie nur bestimmte Bewegungen zulassen: Die Halswirbelsäule lässt sich zu allen Seiten bewegen, die Brustwirbelsäule lässt sich v.a. drehen und zur Seite neigen und die Lendenwirbelsäule kann man insbesondere gut strecken und beugen. 

Andere wichtige Gelenke der Wirbeln sind das Lumbosakralgelenk (Articulatio lumbosacralis), das Kreuz-Steißbeingelenk (Articulatio sacrococcygea), das obere und untere Kopfgelenk (Articulatio atlantooccipitalis und atlantoaxialis) sowie die Unkovertebralgelenke.

Bänder

Entlang der Wirbelsäule verlaufen zahlreiche Bänder, die sich zwischen den Wirbelkörpern, den Wirbelbögen und den Fortsätzen befinden.

  • Ligamentum longitudinale anterius (vorderes Längsband) - entspringt am Atlas und zieht ventral entlang der Wirbelkörper bis zum Kreuzbein. Es ist mit den Wirbelkörpern verwachsen, jedoch nicht mit den Bandscheiben.
  • Ligamentum longitudinale posterius (hinteres Längsband) - läuft dorsal entlang der Wirbelkörper und ist dabei in fester Verbindung mit den Bandscheiben. Beide Bänder spielen eine wichtige Rolle für die Stabilität der Wirbelsäule und verhindern eine übermäßige Streckung bzw. Beugung.
  • Ligamenta flava (gelbe Bänder) - verlaufen jeweils zwischen benachbarten Wirbelbögen und schließen somit den Wirbelkanal. Sie bestehen zum überwiegenden Teil aus elastischen Fasern, sodass sie eine gelbliche Farbe besitzen. Die Ligg. flava unterstützen die Rückenmuskeln und die Aufrichtung aus der Ventralflexion.
  • Ligamenta intertransversaria - verbinden benachbarte Querfortsätzen und wirken einer übermäßigen Neigung zur Seite entgegen.
  • Ligamenta interspinalia - erstrecken sich zwischen den Dornfortsätzen.
  • Ligamentum supraspinale (Rückenband) - entspringt am Dornfortsatz des C7 und erstreckt sich kaudal entlang der Dornfortsätze bis zum Kreuzbein.
Zusammenfassung der Bänder und ihrer Funktionen
Lig. longitudinale anterius Begrenzung Dorsalextension, Ventralflexion
Lig. longitudinale posterius Begrenzung Dorsalextension, Ventralflexion
Ligg. flava Unterstützung der Rückenmuskeln, Begrenzung Ventralflexion
Ligg. intertransversaria Bregrenzung Lateralflexion
Ligg. interspinalia  Verhindern Wirbelgleiten
Lig. supraspinale Begrenzung Ventralflexion

Entwicklung

Die Wirbelsäule entsteht um die Chorda dorsalis herum. Diese ist eine vorübergehende, längliche Struktur des Embryos, die die Entwicklung des Nervensystems anregt. Sobald sie sich vom Neuralrohr und vom Ektoderm wegbewegt, wird sie von Sklerotomzellen aus den ehemaligen Somiten säulenartig umgeben. Jeweils die oberen und unteren Sklerotomanteile sowie ein Intersegmentalgefäß verknorpeln in der 6. Entwicklungswoche zu einem neuen Segment (Resegmentierung der Wirbelsäule). Die Verknöcherung fängt ab der 12. Entwicklungswoche an und dauert bis zur späten Adoleszenz.

In der Regel besitzt ein Wirbel drei Knochenkerne, ein endochondrales im Wirbelkörper sowie zwei perichondrale in den Wirbelbögen. Die Wirbelbögenanteile verschmelzen ab dem 1. Lebensjahr, die knöcherne Verbindung zwischen den Wirbelbögen und Wirbelkörpern entsteht erst ab dem 3. Lebensjahr. Die Bandscheiben entstehen durch Sklerotomzellen in den Zwischenräumen. Dabei wandern Reste der Chorda dorsalis in den Nucleus pulposus ein.

Oberflächenanatomie

Processus spinosus C7 - Dornfortsatz des 7. Halswirbels (dorsale Ansicht)

Viele Dornfortsätze lassen sich entlang der Mittellinie des Rückens ertasten. Klinisch können sie der Orientierung am Rücken und zu den darünter liegenden Strukturen dienen. Wichtige Tastpunkte sind:
  • Proc. spinosus des C7 - ist besonders vorstehend und wird daher als Vertebra prominens bezeichnet.
  • Proc. spinosis des T3 - liegt auf Höhe der Spinae scapulae.
  • Proc. spinosus des T7 - liegt in einer Ebene mit dem Angulus inferior der Scapula.
  • Proc. spinosus des L4 - liegt auf Höhe der Crista iliaca.

Klinik

Physiologisch findet man neben den Lordosen und Kyphosen auch leichte Seitabweichungen in der Wirbelsäule. Haben diese einen Krümmungswinkeln von 10° oder größer, sind sie pathologisch und werden als Skoliose bezeichnet. Bei einer echten Skoliose kommt es hierbei nicht nur zu einer Seitverschiebung der Wirbelkörper in der Frontalebene, sondern auch zu einer Drehung um die eigene Achse (Rotation). Die Betroffenen fallen klinisch u.a. durch eine ungleiche Höhe der Schultern und Hüften, prominenten Schulterblättern und einer Vorwölbung der Rippen (Rippenbuckel) auf. In schweren Fällen klagen sie über Rückenschmerzen, eine eingeschränkte Belastbarkeit bis hin zu Herz-Kreislauf-Problemen (bei Deformierung des Brustkorbs).

Ursachen einer Skoliose können u.a. neuromuskuläre Erkrankungen (z.B. Muskeldystrophien), neurologische Erkrankungen (z.B. infantile Zerebralparese) oder Knochenerkrankungen (z.B. Osteogenesis imperfecta) sein, bei über 80% aller Fälle ist jedoch keine genaue Ursache bekannt ("idiopathische Skoliose").

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Quellen anzeigen

Quellen:

  • D. Drenckhahn, J. Waschke: Taschenbuch Anatomie, Elsevier (2008), S. 123-132
  • W. Platzer: Taschenatlas Anatomie - Bewegungsapparat, 10.Auflage, Thieme (2009), S.36-63
  • W. Dauber: Feneis' Bild-Lexikon der Anatomie, 10.Auflage, Thieme (2008), S.46-51
  • M. Schünke, E. Schulte, U. Schumacher et al.: Prometheus Lernatlas der Anatomie - Allgemeine Anatomie und Bewegungssystem, 2.Auflage, Thieme (2007), S.98-123
  • R. H. Whitaker, N R. Borley: Anatomiekompass - Taschenatlas der anatomischen Leitungsbahnen, 2.Auflage, Thieme (2000), S.210
  • C. Watson, G. Paxinos, G. Kayalioglu: The spinal cord, Academic Press (2008), S.17-26
  • O. Jansen, U. Stephani: Fehlbildungen und frühkindliche Schädigungen des ZNS, Thieme (2007), S.45-46
  • U. Bommas-Ebert, P. Teubner, R. Voß: Kurzlehrbuch Anatomie und Embryologie, 2.Auflage, Thieme (2006), S.52
  • Scoliosis Research Society, www.srs.org (abgerufen am 13. Mai 2014)

Autor:

  • Achudhan Karunaharamoorthy

Illustratoren: 

  • Processus spinosus C7 / Dornfortsatz des 7. Halswirbels - dorsale Ansicht - Yousun Koh
© Sofern nicht anders angegeben, sind alle Inhalte, inklusive der Illustrationen, ausschließliches Eigentum der kenHub GmbH. Sie sind durch deutsches und internationales Urheberrecht geschützt. Alle Rechte vorbehalten.

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