Morphometric Studies of the Ligamentum Flavum: A Correlative Microanatomical and MRI Study of the Lumbar Spine

Abstract

Background: Foraminal degenerative lumbar stenosis is traditionally considered a result of bony narrowing due to osteophytic appositions on the superior articular process. Clinical experience reveals that significant additional compression of the neural structures is due to degenerative hypertrophy of the adjacent ligamentum flavum. Therefore, microanatomical and neuroradiological investigations were performed to determine the microtopography of this ligament, especially with respect to its lateral extension.

Methods: Lumbar spine specimens of eight mid-aged human cadavers (mean age 34.5 years) were collected, and MRI studies with T1-weighted images were performed. The specially embedded specimens were sectioned horizontally at the level of the spinal ganglion (slice thickness: 2 mm). Anatomical morphometric data were correlated with identical measurements based on neuroradiological imaging and were analyzed statistically.

Results: The distance between midline and extraforaminal extension of the ligamentum flavum showed a mean value of 17 mm. The distance increased to 19 mm when the lateral insertion was correlated to the origin of the ligamentum flavum at the anterior margin of the lamina. The farthest lateral segment of the ligamentum flavum was determined in each case; it covered the synovial cavity of the lumbar facet joint in the direction of the extraforaminal segment of the intervertebral canal.

Conclusions: Measurements from mid-aged cadavers show the extent of the ligamentum flavum including its intra- and extraforaminal parts. Due to this anatomical situation a hypertrophic ligamentum flavum may contribute significantly to nerve root compression at the level of the lateral spinal recess. This has to be kept in mind during surgical decompression, which might be incomplete unless these hypertrophied parts are completely removed.

Zusammenfassung

Hintergrund: Die foraminale degenerative lumbale Stenose wird herkömmlich als ein Ergebnis der knöchernen Einengung durch osteophytische Appositionen im Bereich des Processus articularis superior (oberer Gelenksfortsatz) betrachtet. Die klinische Erfahrung zeigt, dass eine signifikante zusätzliche Kompression der neuralen Strukturen durch eine degenerative Hypertrophie des angrenzenden Ligamentum flavum bedingt sein kann. Die vorliegende mikroanatomische und neuroradiologische Untersuchung wurde durchgeführt, um die Mikrotopographie dieses Bandes, besonders in Bezug auf seine weit laterale Ausdehnung und seine Beziehung zu Nachbarstrukturen zu bestimmen.

Methoden: Lendenwirbelsäulepräparate von acht von menschlichen Kadavern mittleren Alters (Durchschnittsalter 34,5 Jahre) wurden aufbereitet und MRI-Untersuchungen mit T1-gewichteten Aufnahmen wurden durchgeführt. Die speziell eingebetteten Präparate wurden horizontal im Niveau des Spinalganglions (Schichtdicke: 2 mm) durchtrennt. Anatomisch-morphometrische Daten wurden nach identischen Kriterien, wie sie auch der neuroradiologischen Bildaufbereitung zugrunde lagen, mit dieser korreliert und statistisch analysiert.

Ergebnisse: Die Entfernung zwischen Mittellinie und extraforaminaler Ausdehnung des Ligamentum flavum zeigte einen Mittelwert von 17 mm. Diese gleiche Distanz erstreckte sich auf 19 mm, wenn die laterale Insertion des Ligamentum flavum auf seinen Ursprung am vorderen Rand der Lamina bezogen wurde. Das am weitesten laterale Segment des Ligamentum flavum konnte in allen Fällen dargestellt werden; es bedeckte den Gelenksspalt der Junctura zygapophysealis in Richtung auf das extraforaminale Segment des Zwischenwirbelkanals oder Foramen interevertebrale.

Schlussfolgerungen: Die vorliegenden Messungen an Kadavern eher jüngeren bis mittleren Alters zeigen die Ausdehung des Ligamentum flavum einschließlich seines intra- und extraforaminalen Verlaufes. Aufgrund seiner anatomisch-topographischen Beziehungen kann ein hypertrophiertes Ligamentum flavum wesentlich zur Nervenwurzelkompression auf Recessushöhe beitragen. Dies muss bei der mikrochirurgischen Dekompression der komprimierten Nervenwurzel berücksichtigt werden, da diese unvollständig sein könnte, wenn die hypertrophierten Anteile des Bandes nicht entfernt werden.

Key words

lateral extent - hypertrophy of ligamentum flavum - ligamentectomy - ligamentum flavum - lumbar stenosis - microanatomy of lumbar spine

Schlüsselwörter

laterales Ligamentum flavum - Flavumhypertrophie - Ligamentektomie

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