SEMS-journal

The growing spine – a bestseller

Dauerbrenner Rücken

Hasler C C1, Studer D1
1 Universitätskinderspital beider Basel

Abstract

The growing spine is – particularly in performance oriented young athletes – prone to overload: under pubertal hormonal influence the 48 cartilaginous growth zones beneath the vertebral endplates are mechanical as fragil as never before during growth whereas on the other side the impacting forces are becoming higher due to the longer trunk lever arm, the often apparent relative muscular insufficiency, the increasing training hours and intensity as well as the willingness and pressure to perform. The subsequent biomechanical imbalance usually results in simple functional complaints but may also entail structural changes, for example (thoraco-) lumbar Scheuermann’s disease in sports with high axial impact such as alpine skiing oder gymnastics. Early detection, modification of training and unloading of the anterior spinal column by brace therapy ease pain and prevent pathologic changes of the sagittal profile. Repetitive lumbar hyperlordosis and rotation increase the incidence and symptoms of spondylolysis which responds to conservative therapy in most cases. In contrast, the occurrence and progression of a vertebral slip is not sport-associated but rather fueled by predisposing pelvic and vertebral lumbosacral anatomic factors and ongoing growth. High-grade slips warrant operative stabilisation. In patients diagnosed with lumbar functional back pain which does not quickly respond to conservative measures, radiographic assessment (standing radiographs) is recommended since lumbosacral pathologies are frequently contributing to or even causing pain. The same holds true for infrapelvic factors like hip pathologies and leg length differences. Consequently, a thorough peripheral orthopaedic examination represents an obligatory part of the assessment mainly in view of the importance of potential pathologies for the career and longterm course. Yearly routine sports-medical exams of young athletes and timely assessment of symptomatic individuals by doctors with profound knowledge of the growth specific aspects is mandatory.

Zusammenfassung

Die wachsende Wirbelsäule ist vor allem bei leistungsorientierten jungen Athleten während des pubertären Wachstumsschubes besonders exponiert: einerseits sind die deck- und bodenplattennahen 48 knorpeligen Wirbelkörper-Wachstumszonen in jener Zeit unter hormonellen Einflüssen mechanisch so fragil wie nie zuvor, andererseits sind die einwirkenden Kräfte aufgrund der grösseren Rumpflänge, der oft vorhandenen relativen Muskelinsuffizienz, der grösser werdenden Trainingsumfänge, -intensitäten sowie der höheren Leistungsbereitschaft und des grösseren Leistungsdrucks nun höher. Dies führt zu einer biomechanischen Dysbalance. Im einfachsten Fall resultieren funktionelle Beschwerden, nicht selten jedoch auch strukturelle Veränderungen in Form eines (thorako-)lumbalen M. Scheuermann, vor allem in Sportarten mit hohen axialen Belastungen (Bsp. alpiner Skirennsport, Kunstturnen). Früherkennung, Belastungsanpassung und allenfalls eine vorübergehende Korsetttherapie sind neben der Schmerzlinderung essenziell, um pathologische sagittale Profilstörungen zu vermeiden. Repetitiv reklinierend-rotierende Beanspruchungen der LWS hingegen erhöhen die Inzidenz und Symptomatik einer Spondylolyse, welche meist auf konservative, entlordosierende Therapie anspricht. Die Entstehung und Progression eines assoziierten Wirbelgleitens hingegen ist nicht sportabhängig, sondern vor allem prädisponierenden anatomischen Faktoren geschuldet. Höhergradiges Gleiten bedarf einer operativen Stabilisierung. Vor allem bei primär als funktionell eingestuften lumbalen Rückenschmerzen ist eine konventionell radiologische Abklärung sinnvoll, da lumbosakrale Übergangspathologien ursächlich mitbeteiligt sein können. Das Gleiche gilt für infrapelvine Faktoren wie u.a. Hüftpathologien oder Beinlängendifferenzen. Der peripher-orthopädische klinische Status ist daher obligater Bestandteil einer Rückenabklärung. Leistungsorientierte Athleten im Wachstum gehören angesichts der Band- und Tragweite möglicher Pathologien sowie derer Karriere- und Langzeitrelevanz routinemässig mindestens einmal jährlich sportärztlich untersucht und benötigen bei Beschwerden zeitnahen Zugang zu ärztlicher Abklärung mit gesicherter Kenntnis der wachstumsspezifischen Eigenheiten.

Einführung

Sport generiert Kräfte, welche spür- und sichtbare Auswirkungen auf eine wachsende Wirbelsäule haben können. Die Wachstumszonen, welche das Längenwachstum sicherstellen (2 pro Wirbel × 24 Wirbel), sind unter dem Einfluss der Geschlechtshormone im pubertären Wachstumsschub schwächer als vorher und bei hohen Belastungen in hohem Masse exponiert.[1] In jener Phase der Karriereentscheide wird Training und Risikobereitschaft erhöht. Fundamental für das Verständnis von Wachstumsstörungen ist die Tatsache, dass eine Wachstumszone zwar unter Belastung mikromorphologische und biochemische Anpassungen zeigt, ihre mechanische Festigkeit sich jedoch nicht verbessert: Wachstumsknorpel lässt sich im Gegensatz zu Bändern, Sehnen, Muskeln und Knochen nicht trainieren![2] Pro Wirbel wird während der Pubertät pro Jahr zwischen 0,6 (thorakal) und 1 mm Höhe gewonnen.[3,4] Häufig zeigen sich während des akzelerierten Rumpfwachstums eine relative Muskelinsuffizienz und koordinative Defizite.[5] Es ist daher nicht verwunderlich, dass zwischen 10 und 16 Jahren am häufigsten Rückenprobleme beobachtet werden. Wichtig ist die Differenzierung zwischen harmlosen funktionellen Problemen, strukturellen Veränderungen mit wachstumsassoziiertem Progressionsrisiko sowie wachstumsunabhängigen erworbenen oder angeborenen Pathologien.
Rückenschmerzen im Wachstum sind mit bis zu 30% ­Lebenszeitprävalenz häufig.[6,7] Im Alter von 11 Jahren, vor Beginn des pubertären Wachstumsschubes, leiden etwa 10% (Jahresinzidenz) an Schmerzen, in der Altersgruppe der 15-Jährigen bereits etwa 15% und auch die Lebenszeitprävalenz erhöht sich auf über 40%. Kein Sport und kompetitiver Sport mit Trainingszeiten über 6h pro Woche scheinen Risikofaktoren zu sein.[8,9]. Fehlende körperliche Betätigung akzentuiert die pubertäre Muskelinsuffizienz, was bereits beim Sitzen und Stehen zur Dekompensation führt, beim Sportler hingegen ist die sportart- und trainingsspezifische Überforderung ursächlich. Vor allem hohe axiale Krafteinflüsse oder repetitive Hyperlordosierung-Rotation der LWS gehen mit einem höheren Risiko von Schmerzen und strukturellen Veränderungen einher.[10–12]

Funktionelle Rückenschmerzen

Bei den meisten Rückenschmerzen handelt es sich um harmlose muskuläre Überlastungen, sogenannte funktionelle Schmerzen. Während des Wirbelsäulen-Wachstumsspurtes – bei Mädchen typischerweise ca. 1 Jahr vor bis 2 Jahre nach der ersten Regelblutung, zwischen 12 und 14 Jahren, beim Knaben zwei Jahre später – ändern sich Rumpflänge und Kraftverhältnisse dauernd. Muskelüberlastungen treten typischerweise zum Ende und nach Belastung auf. Warnzeichen wie Ausstrahlungen in die Beine, Ruhe- und Nachtschmerzen sowie Fieber fehlen. Das Training soll in dieser vulne­rablen Phase gezielt rumpfstabilisierend gestaltet werden. Eine gute ermüdungsresistente Rumpfstabilität (Core stability) erlaubt einen präziseren Einsatz der Extremitäten, was in allen Sportarten resultatrelevant ist. Auch die im Wachstumsalter häufig vernachlässigten, regenerativen Massnahmen wie Wärmeanwendungen, Dehnen, Massagen sowie Anwendungen der Faszienrolle sollen eingebaut werden. Falls sich innerhalb von 2–4 Wochen keine Besserung einstellt, klinisch eine Deformität ersichtlich ist oder die genannten Warnzeichen vorhanden sind, sollte bildgebend abgeklärt werden.[7] Je jünger der Patient, desto eher findet man ein morphologisches Korrelat. Zudem korreliert im Gegensatz zu den Erwachsenen der Schmerz recht gut mit den bildgebenden Befunden. Es lohnt sich, ein spezielles Augenmerk auf den anatomisch variablen lumbosakralen Übergang zu richten. Dortige Auffälligkeiten können funktionelle Schmerzen unterhalten oder per se als Schmerzquelle infrage kommen.

Abbildung 1: 17-jährige Tennisspielerin mit therapieresistenten chronischen tieflumbalen Rückenschmerzen.
1A: Im Röntgenbild lässt sich eine Übergangsvariante L5S1 mit beidseits partiell sakralisiertem Wirbel L5 vermuten: beidseits verbreiterter Prozessus transversus L5 mit Pseudoartikulation (Nearthrose) von L5 mit S1 (Castellvi Typ IIb).
1B: In der MRT findet sich angrenzend an die Pseudoartikulation ein Knochenmarködem im Prozessus transversus von L5, der Massa lateralis des Os sacrum sowie im Os ilium beidseits.

Neben den weiter unten abgehandelten Spondylolysen und den klinisch unbedeutenden Bogenschlussanomalien (Spina bifida occulta) sind es die kongenitalen Neoarthrosen (partielle Fusion und Falschgelenk zwischen Prozessus transversus L5 und Sakrumplateau) sowie die kongenitalen Schrägstellungen des Sakrumplateaus mit schrägem Abgang von L5, welche funktionell von Bedeutung sind und als Schmerzauslöser häufig übersehen werden. [13,14]
Bei Unsicherheit bezüglich der Pathogenese bietet sich bei Neoarthrose eine CT-gesteuerte diagnostische Infiltration mit Lokalanästhetikum und eine probatorische unilaterale Schuheinlage bei einer Sakrumasymmetrie an, um versuchsweise die Konkavität der konsekutiven lumbalen Skoliose zu entlasten.

Wachstumsstörungen und Deformitäten

Sport kann Wirbelsäulenwachstum über Kompression oder Distraktion der Wachstumszonen modulieren: Sportinduzierte Wachstumsstörungen sind mit zunehmenden Trainingsstunden häufiger zu beobachten.[15] Sie betreffen fast ausschliesslich wachstumshemmend das sagittale Profil im Rahmen eines Morbus Scheuermann. Wachstumsstimulation durch ventrale Distraktion bei forcierter, repetitiver Hyperlordosierung scheint zum Beispiel bei rhythmischer Sportgymnastik eine höhere Skolioseinzidenz zu bewirken.[16,17] Beim Morbus Scheuermann kommt es infolge mechanischer Überbelastung der endplattennahen Wachstumszonen zu einem Einbruch von Diskusteilen in den Wirbelkörper, zu einer verminderten Funktion der Wachstumszone mit Keilwirbelbildung und zu einer Verschmälerung des Bandscheibenfachs. An der BWS bewirkt dies einen fixierten Rundrücken mit Akzentuierung des sagittalen Profils, an der LWS eine Verminderung der natürlichen Lordose. In extremis resultiert gar eine Lendenkyphose, welche mit einer prognostisch ungünstigen Abflachung der BWS (Flachrücken) kompensiert wird. Sportarten mit hohen axialen Kompressionskräften, vor allem wenn sie wie beim alpinen Skirennsport auf eine bereits kyphosierte Wirbelsäule treffen, bergen ein höheres Risiko.
Im Kunstturnen können bei Landungen Kräfte bis zum 10-fachen Körpergewicht einwirken.[18] Bei Abfahrtsläufern und Skispringern resultieren radiologisch in bis zu 50% ­solche Veränderungen (Unsportliche Kontrollgruppe 20%), bei jungen, leistungsorientierten Wasserskispringern gar in nahezu 100%.[10,12,19]
Der (thorako-) lumbale Morbus Scheuermann ist meist symptomatisch. Laut Zwillingsstudien ist neben der genetischen Prädisposition der Sport oft kausal beteiligt.[20,21] Wir konnten die Auswirkungen der sportartspezifischen Biomechanik sehr eindrücklich bei einem Downhill Mountainbiker (Lumbosakrale Kyphose auf dem Fahrradsattel) und bei Kunstturnerinnen nachvollziehen, bei denen es im Sinne eines lumbosakralen Morbus Scheuermann zu einem Einbruch des Sakrumplateaus gekommen ist.[22] Bei Patienten mit belastungsabhängigen Schmerzen und/oder Keilwirbeln empfehlen wir bei genügendem Wirbelsäulen-Restwachstum ein maximal lordosierendes Korsett, bevorzugt nach einer initialen 3-monatigen Phase im nicht abnehmbaren (100% Compliance!) Gipskorsett. In der Regel lässt sich innert Kürze eine Schmerzbesserung erreichen. Zwecks Induktion ­eines Remodellings der Keilwirbel über Distraktion der ventralen Säule und damit Verhinderung eines Flachrückens ist das Korsett 16–20 Stunden/Tag über mindestens 1 Jahr zu tragen. Das Training soll bis zum Nachweis eines radiologisch günstigen Verlaufs unter Vermeidung hoher axialer Belastungen modifiziert werden. Dem Patient und dem Umfeld (Familie, Trainer, Lehrer) muss klargemacht werden, dass ein ossäres Remodelling mit Wiederherstellen eines annähernd physiologischen Profils nur während der wachstumsaktiven Phase gelingen kann, andernfalls droht eine ­fixierte Deformität. Im Gegensatz zum lumbalen Morbus Scheuermann stellt die häufigere, jedoch selten symptomatische thorakale Form ein haltungskosmetisches Problem dar, da die physiologische S-Form prominenter imponiert. Gelegentlich treten im Langzeitverlauf zervikale oder lumbale funktionelle Beschwerden auf, jedoch ohne wesentliche Beeinträchtigung der Lebensqualität sowie der Sport- und Berufsfähigkeit.[23]

Abbildung 2: Diese leistungsortientierte 14-jährige alpine Skirennfahrerin beklagt seit 3 Monaten ohne erinnerliches Trauma trotz Physiotherapie und Trainingsreduktion lumbale, belastungsabhängige Rückenschmerzen.
2A: Radiologisch stehend manifestiert sich ein lumbaler Morbus Scheuermann mit ventralen Deck- und Bodenplatteneinbrüchen auf den Niveaus L1-L5 mit Kyphose im Segment L1L2 und Verminderung der Lordose L2-L5. Das Bandscheibenfach L1L2 ist vor allem ventral verschmälert.
2B: In der MRT zeigt sich eine Dehydrierung der Bandscheiben L1-L5, die beschriebenen Einbrüche der ventralen Bandscheibenanteile in die Wirbelkörper sowie ausgedehnte Ödeme. Angesichts der Aufnahme im Liegen ist das Bandscheibenfach L1L2 ventral weniger kollabiert und demonstriert die pathologische Wirkung der Schwerkraft respektive der axialen Krafteinwirkung beim Sport.
2C: Auf dem Röntgenbild im Gipskorsett, welches im ventralen Durchhang appliziert wurde, lässt sich deutlich dessen lordosierende Wirkung erkennen mit ventraler Distraktion der Wirbelsäule und damit auch mit induzierter wachtumsmodulierender Wirkung.
2D: Erhaltene Korrekturstellung im abnehmbaren, lordisierenden Hartschalenkorsett nach vorausgegangener 2×6-wöchiger Gipsruhigstellung.
2E: Nach 4-monatiger Behandlung findet sich in der korsettfreien Aufnahme eine Konsolidierung der Situation: die Progression der Deformität konnte verhindert werden. Die Scheuermann’schen Defektzonen sind im Begriff, sich knöchern zu festigen, und die Patientin ist schmerzfrei. Die Korsettbehandlung wird über mindestens 1 Jahr fortgesetzt.

 

Abbildung 3: Pedikelödem als Zeichen einer beginnenden Spondylolyse L5 bei einem 13-jährigen Fussballer mit belastungsabhängigen lumbalen Rückenschmerzen, welche sich typischerweise mit forcierter Reklination auslösen lassen.

Ermüdungsbrüche und Wirbelgleiten

Der dorsale Anteil der unteren LWS und des lumbosakralen Überganges ist bei den reklinierenden Sportarten besonderen Belastungen ausgesetzt, was durch eine grosse Bandbreite von Pathologien bezeugt wird.[24] Bei der Deutung der Bildgebung sowie der Zuordnung von Symptomen sind lumbalsakrale Übergangstörungen zu beachten: Lumbalisierung von S1, Sakralisierung von L5, anatomischen Varianten der Fazettengelenke, Rundungen des Sakrumplateaus, strukturelle Asymmetrien (Tropismus) sowie eine Spina bifida occulta. Eine Spondylolyse ist als Tribut an den aufrechten Gang und an die einzigartige menschliche Lendenlordose bei der nicht sporttreibenden Bevölkerung in ca. 5–10% zu beobachten. Klassischerweise finden sich Spondylolysen auf Niveau L5 bei Sportarten, welche eine repetitive forcierte Hyperlordose und/oder Rotation der LWS voraussetzen und so einen ­biomechanischen Konflikt zwischen dem unteren Gelenksfortsatz und der Pars interartikularis generieren. Im Anfangsstadium dieser Ermüdungsbrüche finden sich im MRT ein Pedikelödem, später eine Fissur und schliesslich eine echte pseudarthrotische Lücke mit sklerotischen Rändern.
Selten handelt es sich um ein akutes Geschehen.[25] Eine einseitige Lyse prädisponiert für das spätere bilaterale Auftreten.[26] Die Inzidenz ist je nach Sportart unterschiedlich, insgesamt aber höher als bei nicht Aktiven und betrifft auch Niveaus kranial von L5.[27] Ohne Schmerzen hat die Lyse keinen Krankheitswert.[28] Als Faustregel gilt, dass 90% asymptomatisch bleiben und dass unter den Symptomatischen über 90% auf konservative Massnahmen ansprechen. Bei Sportlern mit symptomatischen Lysen in Frühstadien propagieren wir eine konsequente 2 × 6-wöchige Ruhigstellung im entlordosierenden Gipskorsett.
Eine symptomatische Spondylolyse per se – auch wenn sie wie oft der Fall mit niedriggradigem (I, II) Gleiten kombiniert ist – sehen wir angesichts der guten Prognose nicht a priori als Grund an, den leistungsorientierten Sport zu sistieren. Volle Rückkehr in den Sport nach einer schmerzhaften Episose ist die Regel und korreliert nicht mit der Ausheilung des Parsdefektes.[29] Bei den wenigen Fällen mit mehrmonatiger Therapieresistenz ist eine operative Sanierung und/oder Aufgabe der schmerzprovozierenden Aktivität zu diskutieren. Wir bevorzugen bei gut hydriertem Diskus eine direkte Lyseverschraubung oder sonst eine instrumentierte, monosegmentale Spondylodese.[30]

Abbildung 4: 18-jähriger Kraftsportler mit therapieresistenten Rückenschmerzen, welche auch im Alltag bei längerem Stehen und Gehen auftreten.
4A: Ausgangsbefund mit Spondylolyse L3, das heisst auf atypischem Niveau. Trotz der schon vorhandenen Sklerosesäumen wird auf Wunsch des Patienten eine 3 Monate dauernde Gipsruhigstellung versucht.
4B: 2 Monate nach Gipsabnahme präsentiert sich der Athlet beschwerdefrei und die Lysezone radiologisch konsolidiert.

Das Risiko eines progressiven hochgradigen Gleitens (Grad III und IV) wird durch Sport nicht erhöht. Hauptrisikofaktoren sind die anatomischen Gegebenheiten (Dysplasien, hohe pelvic incidence), der vorhandene Gleitgrad und vor allem das Wachstum. Patienten mit niedergradigem Gleiten sollen daher, selbst wenn es sich um asymptomatische Zufallsbefunde handelt, bis Wachstumsende jährlich radiologisch nachverfolgt werden (lumbosakraler Übergang lateral stehend.[31–34]. Bevorzugt werden strahlungsarme Techniken wie zum Beispiel mit einer EOS-Station.[35] Ein MRT im Liegen unterschätzt aufgrund der fehlenden Schwerkrafteinwirkung den Gleitbefund. Der Gleitgrad korreliert nicht mit den Beschwerden, sodass bei Haltungsauffälligkeiten und bei ausgeprägter Verkürzung der ischiokruralen Muskulatur eine Spondylolisthese ausgeschlossen werden muss. Ein hochgradiges Gleiten mit Kyphosierung von L5 provoziert nämlich eine Kaskade von Kompensationsmechanismen der Wirbelsäule (Hyperlordose der LWS, Lordosierung der BWS, Erhöhung des pelvic tilts mit Hilfe erhöhter Aktivität der Ischiokruralmuskulatur) und der Beine (Knieflexion), selten eine Radikulopathie L5 und ist folglich eine Indikation zur operativen Stabilisierung.

Diskopathien

Im Wachstumsalter sind sie insgesamt deutlich seltener als bei Erwachsenen, stellen jedoch bei leistungsorientierten jugendlichen Sportlern eine wichtige Differentialdiagnose bei chronischen lumbalen Rückenschmerzen und unauffälligem konventionell-radiologischem Befund dar.[36] Verläufe mit sensomotorischen Ausfälle sind rar und meist Folge eines Hyperextensions-Kompressionstraumas mit einem hinteren Kantenfragment und Diskusprotrusion (meist L4/5, manchmal auch mehreren Niveaus).[37]
Bei Diskopathien entwickeln sich die Schmerzen oft über Wochen progredient. Radikulopathien sind rar, da es sich meist um mediane, relativ breitbasige Vorwölbungen handelt, welche den Rezessus freilassen. Adoleszente präsentieren sich häufig mit auffälligem Gang oder kompensatorischer Haltung, zum Beispiel in Form einer LWS-Kyphose, um die dorsalen Diskusanteile zu entlasten.[38] Rumpffordernde Sportarten in Kombination mit exzessiver Hüftflexion, wie zum Beispiel beim Rudern, scheinen ein höheres Risiko zu bergen.[39] Das Augenmerk soll auch auf die Hüfte gerichtet werden: endgradig schmerzhafte Hüftflexion, zum Beispiel im Rahmen eines femoroazetabulären Impingements, hat eine weiterlaufende Bewegung in die LWS zur Folge, was vor allem bei repetitiven Bewegungen die LWS segmental überlastet. Bei einer jungen Leistungsruderin und einem Triathleten konnten wir diese Zusammenhänge beobachten. Der primäre Therapieansatz ist bei fehlender Neurologie konservativ. Die Prognose von Operationen in Falle von therapieresistenten Schmerzen bei Adoleszenten ist gut.[40]

Das Wichtigste für die Praxis

Wachstumszonen werden durch Training im Gegensatz zu den meisten anderen Geweben des Bewegungsapparates mechanisch nicht fester. Im Gegenteil, sie werden in der Pubertät empfindlicher und können der progressiven Krafteinwirkung bei leistungsorientierten jungen Sportlern nicht immer widerstehen.
Schmerzzustände bei jungen Sportlern sind in der Regel muskulärer Natur und durch konservative Massnahmen meist gut in den Griff zu kriegen. Bei ausbleibender Besserung, einer Deformität oder wenn seltenerweise neurologische Ausfälle, Ruhe- oder Nachtschmerzen vorhanden sind, ist eine fachärztliche Abklärung angezeigt.
Kinderorthopädisches Grundwissen bei den betreuenden Trainern und Sportärzten ist Voraussetzung für eine Früherkennung sowie die zeitnahe Abklärung und Therapie.
Die jugendlichen Athleten bedürfen während der vulne­rablen Phase akzelerierten Wachstums einer regelmässigen, standardisierten sportärztlichen Beurteilung, um Wachstumsstörungen und -schäden frühzeitig zu entdecken, das Training anpassen zu können und fixierte Deformitäten mit Langzeitfolgen zu verhindern.

Autorenanschrift

Prof. Carol C. Hasler
Chefarzt Orthopädie
Universitätskinderspital beider Basel
Spitalstrasse 33, 4056 Basel
carolclaudius.hasler@ukbb.ch
Tel. 061 704 28 03

Dr. Daniel Studer
Spezialarzt Orthopädie
Universitätskinderspital beider Basel
Spitalstrasse 33, 4056 Basel
daniel.studer@ukbb.ch
Tel. 061 704 28 04

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