BIOMEKANIK VERTEBRAColumna vertebralis terdiri dari 33 tulang vertebra yang membentuk kurva dan secarastruktural terbagi atas 5 regio. Dari superior ke inferior, mulai dari 7 segmen vertebra cervical, 12 segmen vertebra thoracal, 5 segmen vertebra lumbal, 5 vertebra sacral yang menyatu dan 4 vertebra coccygeus yang menyatu. Karena terdapat perbedaan struktural dan adanya sejumlah costa, maka besarnya gerakan yang dihasilkan juga beragam antara vertebra yang berdekatan pada regio cervical, thoracal, dan lumbal. Pada setiap regio, 2 vertebra yang berdekatan dan jaringan lunak antara kedua vertebra tersebut dikenal dengan segmen gerak (Segmen Junghans). Segmen gerak tersebut merupakan unit fungsional dari spine (vertebra). Setiap segmen gerak terdiri atas 3 sendi.Corpus vertebra terpisah oleh adanya diskus intervertebralis yang membentuk tipesymphysis dari amphiarthrosis. Facet joint kiri dan kanan antara processus artikular superiordan inferior adalah tipe plane/glide joint dari diarthroses yang dilapisi oleh cartilago sendi. Lebih jelasnya, unit fungsional dari columna vertebralis terdiri dari anterior pillar danposterior pillar. Anterior pillar dibentuk oleh corpus vertebra dan diskus intervertebralis yang merupakan bagian hidraulik, weight bearing, dan shock absorbing. Posterior pillardibentuk oleh processus artikular dan facet joint, yang merupakan mekanisme slide untukgerakan. Juga dibentuk oleh 2 arkus vertebra, 2 processus transversus, dan processusspinosus.

A.anterior pillarCorpus vertebra pada regio cervical lebih kecil daripada vertebra thoracal danlumbal. Secara progresif, corpus vertebra semakin besar ke bawah dari regio cervicalsampai regio lumbal. Pada regio lumbal, corpus vertebranya besar dan lebih tebal daripada regio diatasnya. Hal ini sesuai dengan tujuan fungsional, bahwa pada saat posisitubuh tegak maka setiap vertebra harus menopang semua berat trunk, lengan dan kepalasehingga area permukaan vertebra lumbal yang luas/besar akan mengurangi besarnyastress yang terjadi. Diskus intervertebralis merupakan fibrocartilago compleks yang membentukArticulasio antara corpus vertebra, dikenal sebagaisymphisis joint. Diskus intervertebralis pada orang dewasa memberikan kontribusi sekitar dari tinggi spine. Diskus intervertebralis merupakan salah satu komponen three-joint kompleks antara 2 vertebra yang berdekatan dan makin ke caudal makin tebal. Diskus intervertebralis mulai ada pada segmen c2-c3 sampai segmen l5-s1. Peran diskus intervertebralis adalah memberikan penyatuan yang sangat kuat, derajat fiksasi intervertebralis yang penting untuk aksi yang efektif dan proteksi alignmen dari canal neural. Diskus juga dapat memungkinkan gerak yang luas pada vertebra. Setiap diskus terdiri atas 2 komponen yaitu:1.nukleus pulposus merupakan substansia gelatinosa yangberbentuk jelly transparan, mengandung 90% air, dan sisanya adalah collagen danproteoglycans yang merupakan unsur-unsur khusus yang bersifat mengikat ataumenarik air. Nukleus pulposus merupakan hidrophilic yang sangat kuat & secarakimiawi di susun oleh matriks mucopolysaccharida yang mengandung ikatan protein,chondroitin sulfat, hyaluronic acid & keratin sulfat. Nukleus pulposus tidakmempunyai pembuluh darah dan saraf. Nukleus pulposus mempunyai kandungancairan yang sangat tinggi maka dia dapat menahan beban kompresi serta berfungsiuntuk mentransmisikan beberapa gaya ke annulus & sebagaishock absorber.2.annulus fibrosus tersusun oleh sekitar 90 serabut konsentrikjaringan collagen yang nampak menyilang satu sama lainnya secara oblique &menjadi lebih oblique kearah sentral. Karena serabutnya saling menyilang secara vertikal sekitar 30 derajat Satu sama lainnya maka struktur ini lebih sensitif pada strainrotasi daripada beban kompresi, tension, dan shear. Orientasi serabutnya jugamemberikan kekuatan tension ketika vertebra mengalami beban kompressi, twisting, atau pembengkokan sehingga membantu mengendalikan gerakan vertebra yangberagam. Serabut-serabutnya sangat penting dalam fungsi mekanikal dari diskus intervertebralis, memperlihatkan suatu perubahan organisasi dan orientasi saatpembebanan pada diskus dan saat degenerasi diskus. Susunan serabutnya yang kuat melindungi nukleus di dalamnya & mencegah terjadinya prolapsus nukleus. Secara mekanis, annulus fibrosus berperan sebagai Coiled spring (gulungan pegas) terhadapbeban tension dengan mempertahankan corpus vertebra secara bersamaan melawantahanan dari nukleus pulposus yang bekerja seperti bola. Diskus intervertebralis memiliki nukleus pulposus yang berbentuk bulat ibarat bolayang terletak antara 2 papan, sehingga memiliki 6 derajat gerak yaitu :

Tilting depan-belakang dalam bidang sagital sebagai fleksiekstensi. Gliding ke depan-belakang dalam bidang sagital sebagai anterior posterior glide. Tilting ke samping kanan-kiri dalam bidang frontal sebagai fleksilateral kanan-kiri Gliding ke samping kanan-kiri dalam bidang Frontal sebagai gerak geserkanan-kiri Rotasi kanan-kiri dalam bidang Transversal sebagai rotasi ka-ki. Gliding sumbu longitudinal sebagai traksikompresi. cartilaginous end-plate menutup nukleus pulposus kearah superior dan inferior, terletak antara nukleus dan corpus vertebra. Setiap cartilaginous dikelilingi oleh cincin apophyseal dari masing-masing corpus vertebra. Serabut-serabut collagen dari lapisan dalam annulus fibrosus berinsersio didalam cartilaginous end-plate dan membentuksudut kearah sentral, sehingga membentuk kapsul pada nukleus pulposus. Nutrisi akanberdifusi dari sumsum corpus vertebra ke diskus melalui cartilaginous end-plate.ligamen-ligamen yang memperkuat diskus intervertebralis adalah ligamenlongitudinal anterior dan posterior. Ligamen longitudinal anterior merupakan ikatanpadat yang panjang dari basis occiput ke sacrum pada bagian anterior vertebra. Dalamperjalanannya ke sacrum, ligamen ini masuk ke dalam bagian anterior diskusintervertebralis dan melekat pada antero-superior corpus vertebra, sedangkan pada tepiantero-inferior corpus vertebralis terdapat suatu space potensial dimana ligamen ini tidakmelekat sehingga sering terbentuk osteofit pada oa.ligamen longitudinal posterior memanjang dari basis occiput ke canal sacral padabagian posterior vertebra, tetapi ligamen ini tidak melekat pada permukaan posteriorcorpus vertebra sehingga nampak suatu space yang dilewati oleh plexus venous paravertebra. Pada regio lumbal, ligamen ini mulai menyempit dan semakin sempit pada lumbosacral, sehingga ligamen ini lebih lemah daripada ligamen longitudinal anterior.

B.Posterior PillarBagian posterior pillar yang paling penting adalah facet joint (sendi facet) yangdibentuk oleh processus artikularis superior vertebra bawah dan processus artikularisinferior vertebra atas. Sendi facet termasuk dalam non-axial diarthrodial joint. Setiapsendi facet mempunyai cavitas articular dan terbungkus oleh sebuah kapsul. Gerakanyang terjadi pada sendi facet adalah gliding (gerak geser), menekuk dan rotasi sehinggamemungkinkan terjadi gerak tertentu yang lebih dominan pada segmen tertentu. Fungsimekanis sendi facet adalah mengarahkan gerakan. Besarnya gerakan pada setiap vertebrasangat ditentukan oleh arah permukaan facet articular. Arah facet pada cervical dalambidang transversal, pada thoracal dalam bidang frontal, dan pada lumbal dalam bidang sagital. Sendi facet dan diskus memberikan sekitar 80% kemampuan spine untuk menahangaya rotasi torsion dan shear, dimana -nya diberikan oleh sendi facet. Sendi facet jugamenopang sekitar 30% beban kompresi pada spine, terutama pada saat spinehiperekstensi. Gaya kontak yang paling besar terjadi pada sendi facet L5-S1. Struktur lainnya pada bagian posterior adalah canalis spinalis yang berisi spinalcord, foramen intervertebralis yang merupakan tempat keluarnya radiks (akar) sarafvertebra, costovertebral dan costotransversal pada regio thoracal, processus spinosus.

Sistem Ligamenter pada VertebraStruktur ligamen-ligamen yang memperkuat vertebra adalah :1. Ligamen Longitudinal AnteriorLigamen ini melekat dari basis occiput ke sacrum pada bagian anterior vertebra.Ligamen longitudinal anterior merupakan ligamen yang tebal dan kuat, dan berperansebagai stabilisator pasif saat gerakan ektensi.2. Ligamen Longitudinal PosteriorLigamen ini melekat dari basis occiput ke canalis sacral pada bagian posteriorvertebra tetapi pada regio lumbal, ligamen longitudinal posterior mulai menyempitdan semakin sempit pada lumbosacral sehingga ligamen ini lebih lemah daripadaligamen longitudinal anterior, dan diskus intervertebralis lumbal pada bagianposterolateral tidak terlindungi oleh ligamen longitudinal posterior. Ligamen inisangat sensitif karena banyak mengandung serabut saraf afferent nyeri (A delta dantipe C) dan memiliki sirkulasi darah yang banyak.3.Ligamen Flavum Ligamen ini sangat elastis dan melekat pada arcus vertebra tepatnya pada setiaplamina vertebra. Ke arah anterior dan lateral, ligamen ini menutup capsular danligamen anteriomedial sendi facet. Ligamen ini mengandung lebih banyak serabutelastin daripada serabut kolagen dibandingkan dengan ligamen-ligamen lainnya padavertebra.3. Ligamen InterspinosusLigamen ini sangat kuat yang melekat pada setiap processus spinosus danmemanjang kearah posterior dengan ligamen supraspinosus.4. Ligamen SupraspinosusLigamen ini melekat pada setiap ujung processus spinosus. Ligamen ini menonjolsecara meluas pada regio cervical, dimana dikenal sebagai ligamen nuchae atau ligamen neck. Pada regio lumbal, ligamen ini kurang jelas karena menyatu dengan serabut insersio otot lumbodorsal. Bersama dengan ligamen longitudinal posterior, ligamen flavum, dan ligamen interspinosus bekerja sebagai stabilisator pasif padagerakan fleksi.6.Ligamen IntertransversalLigamen ini melekat pada tuberculum asesori dari processus transversus danberkembang baik pada regio lumbal. Ligamen ini berperan sebagai stabilisator pasifpada gerakan lateral fleksi.

Sistem Muscular pada VertebraOtot-otot spine terdiri atas otot-otot intrinsik dan extrinsik dengan fungsi utama sebagai stabilisator, disamping sebagai penggerak.Pada bagian depan regio cervical terdapat m. rectus capitis anterior, m. rectuscapitis lateralis, m. longus capitis, m. longus colli dan 8 buah otot hyoideus. Pada abdominal terdapat m. rectus abdominis, m. obliquus externus dan internus. Bagian belakang regio cervical terdapat m. splenius capitis, m. splenius cervicis sebagai ekstensor utama. Pada thoracalis dan lumbal terdapat mm. thoracalis posterior, m. sacrospinalis, m.semispinalis, m. spinalis, m. longissimus dan m. iliocostalis, dan otot-otot spinalis dalam mm. multifidi, mm. rotatores, mm. interspinalis, mm. intertransversarii, m. levatorescostBagian lateral daerah cervical terdapat m. sternocleidomastoideus, m. levatorscapulae, dan m. scalenus anterior, posterior dan medius. Pada lumbal terdapat m.quadratus lumborum dan psoas mayor.Gerak Spine (Vertebra)Tiap gerak melibatkan 3 sendi (three joint kompleks), corpus vertebra yg dibatasioleh diskus intervertebralis, sepasang sendi facet yg dibentuk oleh proc. articularissuperior pada vertebra bawah dengan proc. articularis inferior vertebra atasnya. Pada cervical ditambah dengan uncinate joint.Secara umum diskus intervertebral memungkinkan terjadinya gerak yang luas, facets joint mengarahkan dan membatasi serta menstabilisasi gerakan per segment. Costae membatasi dan menstabilisasi gerakan pada thoracal spine.C.Kurva SpinalDilihat dari bidang sagital, vertebra memperlihatkan 4 kurva normal. Kurva vertebra thoracal dan sacrum adalah konkaf kearah anterior (kiposis) yang nampak padasaat lahir dan dikenal sebagai kurva utama. Kurva vertebra lumbal dan cervical adalah konkaf kearah posterior (lordosis), yang berkembang sebagai penopang tubuh dalamposisi tegak setelah anak mulai belajar duduk dan berdiri. Kurva ini tidak nampak saat anak lahir, yang dikenal sebagai kurva spinal sekunder. Meskipun kurva cervical dan

thoracal sedikit berubah selama tahun-tahun pertumbuhan, kurvatur lumbar spine akan meningkat sekitar 10% antara usia 7 tahun dan 17 tahun. Kurvatur spinal (postur)dipengaruhi oleh herediter (faktor keturunan), kondisi-kondisi patologis, keadaan mentalseseorang, dan gaya yang secara habitual (kebiasaan) sering terjadi pada spine (vertebra). Secara mekanikal, kurva-kurva vertebra dapat memungkinkan vertebra lebih besarberperan sebagai shock absorber tanpa injury daripada jika vertebra dalam keadaan lurus. Keempat kurva spinal dapat menjadi distorsi (penyimpangan) ketika spine (vertebra) secara habitual mengalami gaya asimetris. Kurva lumbal yang berlebihan atau hiperlordosis seringkali berkaitan dengankelemahan otot abdominal dan tilting pelvic ke anterior. Penyebab hiperlordosis adalahdeformitas kongenital spine, kelemahan otot abdominal, kebiasaan postur jelek dan over training dari aktivitas olahraga yang memerlukan gerakan hiperekstensi lumbal secara berulang-ulang seperti gimnastik, skating, lempar lembing, atau berenang gaya kupu-kupu. Adanya lordosis yang berlebihan dapat menimbulkan stress kompressi yangbesar sehingga dapat menjadi faktor resiko berkembangnya low back pain (nyeripinggang). Wanita cenderung mengalami hiperlordosis daripada laki-laki, dan lordosiscenderung lebih besar terjadi saat terjadi peningkatan tinggi badan dan penurunan beratbadan.Abnormalitas lainnya pada kurvatur spineadalah kiposis yang berlebihan pada thoracal. Kiposisberkembang pada awal masa remaja, dengan insiden sampai 8% pada populasi umum dan distribusi yang sama antara laki-laki dan wanita. Kiposis seringkali akibat dari penyakit Scheuermanns .Lateral deviasi atau deviasi kurvatur spine dikenal sebagai skoliosis. Deformitas lateral seringmembentuk kopel dengan deformitas rotasi darivertebra yang terlibat, dimana kondisi skoliosis memiliki range dari ringan ke berat (keras). Scoliosis nampak kurvanya berbentuk huruf C atau S pada thoracal spine, atau lumbal spine, atau kedua-duanya.