Позвоночник человека состоит из 7 шейных позвонков (C), 12 грудных позвонков (Th), 5 поясничных позвонков (L), 5 крестцовых позвонков (S) (в период внутриутробного развития они сливаются в один крестец) и 4-5 копчиковых позвонков (Со). Всего у человека от 33 до 34 позвонков, в том числе24 позвонка в строгом смысле слова (несросшиеся, подвижные сильные >) и две кости, образовавшиеся из сросшихся позвонков - крестцовый и копчик.
Позвоночник состоит из 26 костей (24 позвонка, крестца и копчика), соединенных межпозвоночными дисками (23 , поскольку между головой и первым шейным позвонком, а также между первым и вторым шейными позвонками отсутствуют межпозвоночные диски (аналогично между крестцом и копчиком) и фасеточные суставы, которые дополнительно стабилизируются связками и суставными капсулами. /п>
Но в анатомо-функциональный комплекс, обычно называемый позвоночником, входят также элементы нервной системы (спинномозговой отдел и нервных корешков). , которым они приносят пользу благодаря защите костного позвоночника (позвоночный канал защищает спинной мозг), а также многочисленных групп мышц, отвечающих как за стабилизацию, так и за подвижность позвоночника.
Оглавление
- Позвоночник – строение и функции
- Строение позвонка
- Строение межпозвоночного диска
- Биомеханика позвоночника на примере поясничного отдела
- представляет собой опорную ось, позволяющую добиться вертикального силуэта и сохранять равновесие;
- поглощает все нагрузки по длинной оси тела;
- защищает чувствительную нервную ткань спинного мозга, которая проходит внутри позвоночного канала;
- представляет собой остов вегетативной нервной системы;
- представляет собой опору для внутренних органов грудной клетки и брюшной полости;
- является устойчивым элементом по отношению к подвижным конечностям, а также местом прикрепления мышц конечностей;
- позволяет двигать шеей и туловищем во всех трех плоскостях;
- система мышц, удерживающих его в вертикальном положении;
- четыре искривления (шейный и поясничный лордоз и грудной и крестцовый кифоз), повышающие устойчивость позвоночника к нагрузкам сверху аж в 17 раз по сравнению с та же самая, но совершенно простая структура;
- рёбра,ограничивающие подвижностьгрудногопозвоночника;
- система связок и фиброзных колец межпозвоночных дисков, контролирующих пассивные и активные движения между позвонками;
- студенистые ядра межпозвоночных дисков, позволяющие телам позвонков изменять плоскости в разных направлениях, но в ограниченном угловом диапазоне;
- разное в зависимости от уровня позвоночника строение суставных отростков и межпозвоночных суставов с суставными поверхностями, обеспечивающими движения только в определенных направлениях и в соответствующем диапазоне;
- строение крестца и его связь с тазом через широкие крестцово-подвздошные суставы, благодаря чему эта структура является сильнейшим амортизатором человеческого тела, устраняющим нагрузки по вертикальной оси.
- цефало-шейный (Со-С1), где происходят движения сгибания, разгибания, латерального сгибания, ротации и комбинации указанных направлений;
- шейно-грудной, где происходят те же движения, что и в цефало-шейном соединении, но с большим диапазоном;
- грудопоясничный отдел с движениями сгибания, разгибания, латерального сгибания и ротации;
- пояснично-крестцовый отдел со сгибанием, переразгибанием и латеральными сгибательными движениями.
- осуществляет обмен жидкости между диском и телами позвонков;
- поддерживает позвонок, расположенный над межпозвоночным диском;
- амортизация напряжений и давлений, передача их равномерно во все стороны: на фиброзное кольцо и хрящевые пластинки тел позвонков;
- Боченек А., Райхер М., Анатомия человека, том I, Национальное медицинское издательство, Варшава, 1997 г., и Соботта Дж., Атлас анатомии человека, том 1: Общие анатомические концепции. Органы движения. Эд. Urban&Partner, Познань, 2012.
- Дзиак А., Боль и дисфункция позвоночника, Medicina Sportiva, Краков, 2007.
- Соботта Дж., Атлас анатомии человека, том 1: Общие анатомические понятия. Органы движения. Эд. Urban&Partner, Познань, 2012.
- Стодольный Дж., Болезнь перегрузки позвоночника, ZL-Natura, Кельце, 2000 г. и Дзиак А., Боль и дисфункция позвоночника, Medicina Sportiva, Краков, 2007 г.
Позвоночник – структура и функции
Как следует из названия, позвоночник представляет собой столб, состоящий из позвонков. И действительно, если смотреть спереди, он образует прямую линию. Однако в сагиттальной плоскости отчетливо виднычетыре искривления:лордозы (наклон вперед), шейный и поясничный и >кифоз (наклон назад). )грудной и крестцовый. Вторая часть названия также неточна, поскольку между позвонками находятся межпозвоночные диски, которые в сумме составляют примерно четверть длины всего позвоночника. Кроме того, они немного шире тел позвонков, поэтому выходят за их очертания, придавая позвоночнику характерную бамбуковую форму.
В целом позвоночник выполняет несколько важных функций для всего организма:
<ул>Основными задачами позвоночника являются стабилизация, защита и поддержание структуры скелета, и только потом он выполняет свои функции, связанные с подвижностью. Ежи Стодольный обосновывает это примерами: «Из практики мы знаем, что с жестким позвоночником можно прекрасно функционировать. Примеры включают детей с имплантированными металлическими дистракторами после некоторых операций по поводу сколиоза или пациентов с анкилозирующим артритом позвоночника. Однако при нестабильном позвоночнике, например, после травм, вывихов, переломов, не говоря уже о параличах мышц, активно жить, к сожалению, невозможно. Отсюда очень важный вывод: функция позвоночника — это компромисс между максимально возможной стабилизацией и желаемой подвижностью».
Можно выделить ряд механизмов, которые обеспечивают эффективное ограничение и контроль подвижности позвоночника:
<ул>Двигательные функции отдельных отделов позвоночника различаются по объему и направлению движений. Наибольшая подвижность наблюдается в шейном отделе, затем в поясничном отделе и наименьшая в крестце. Больше возможностей передвижения также предоставляет так называемая ключевые места позвоночника, т.е. межсегментные связи:
<ул>На увеличение подвижности и объема движений указанных мест влияют углы суставных поверхностей фасеточных суставов и высота межпозвонковых дисков в отдельных точках. Вышеупомянутые места повышенной подвижности при дополнительных нагрузках особенно уязвимы к повреждениям от перегрузок (в том числе дископатии).
В связи с тем, что позвоночник выполняет одновременно две противоположные функции - стабилизирующую и двигательную, - его структуры должны быть соответствующим образом дифференцированы по морфологии и функциям. Чтобы понять биомеханику всей системы, необходимо ознакомиться со строением отдельных ее частей.
Построение круга
Существуют различия между позвонками отдельных отделов позвоночника, обусловленные разными функциями, свойственными различным отделам позвоночника.
Каждый круг состоит из двух основных частей: массивного цилиндрического стержня и более тонкой и разнообразной арки. Каждая дуга имеет 7 отростков: сзади остистый, по бокам поперечный, сверху и снизу парные верхние и нижние суставные отростки. Между крыльями свода и задней частью тела остается свободное треугольное пространство — позвоночный канал. Здесь проходит спинной мозг.
Плоскиетела позвонков, предназначенные для переноски больших тяжестей, выполняют опорную функцию. Помимо губчатого вещества в их состав входят также хрящевые концевые пластинки, защищающие его от давления и опосредующие обмен жидкости между телами позвонков и межпозвоночными дисками. Однако дуги обеспечивают механическую защиту спинного мозга и имеют суставные поверхности, которые соединяют отдельные позвонки и обеспечивают их относительную подвижность. Кроме того, поперечные отростки являются местом прикрепления межпозвоночных связок и мышц позвоночника.
Строение межпозвоночного диска
Межпозвоночные диски соединяют тела позвонков (являются частью межтеловых суставов), переносят вес тела, а также определяют форму позвоночника > (в лордозном шейном и поясничном отделах диски спереди выше) и обеспечивают его подвижность. Наибольшей высоты по отношению к телам позвонков достигают межпозвоночные диски в наиболее подвижных шейном (около 4 мм) и поясничном (около 10 мм) отделах. Сверху и снизу межпозвоночные диски прилегают к замыкательным пластинкам, которые отделяют их от губчатого вещества тел позвонков.
Помимо хрящевых пластинок, межпозвоночный диск включает в себя два характерных и ключевых для функций всей системы элемента: фиброзное кольцо и студенистое ядро. Кольца состоят из перекрывающихся пластин. Волокна отдельных слоев фиброзного кольца идут косо в чередующихся направлениях, что дает так называемое эффект веревки. Между пластинками имеется рыхлая фиброзная ткань. В поясничном отделе фиброзное кольцо состоит из 10-12 пластинок — толстых по бокам и более тонких спереди и сзади. Каждое фиброзное кольцо прочно прикреплено к телу позвонка спереди и сбоку. Дополнительноспереди она соединяется с передней продольной связкой. Задние прицепы немного слабее. Волокна внутренних слоев соединяются со студенистым ядром через межклеточный каркас, поэтому определить строгую границу между кольцом и ядром затруднительно.
С функциональной точки зрения фиброзное кольцо является важнейшим элементом, стабилизирующим позвоночник. Он соединяет отдельные позвонки в функциональное целое и играет роль экстренного тормоза, если вы попытаетесь слишком сильно сдвинуть позвоночник. Однако это не ограничивает полностью мобильность так называемых каркас тела, так как благодаря своей (кольцевой) растяжимости он до известной степени допускает движения. В меньшем масштабе, чем функциональное целое, фиброзное кольцо окружает и, следовательно, защищает студенистое ядро — главный амортизатор позвоночника.
Студенистое ядро, расположенное внутри фиброзного кольца, занимает примерно 50-60 процентов объема межпозвоночного диска в поперечной плоскости. Он белый, блестящий, имеет полужелеобразную консистенцию. Это не идеальный центр межпозвоночного диска, поскольку он расположен ближе к задней части тела позвонка (отсюда и тенденция к заднелатеральному направлению так называемого пролапса диска). У новорожденного он состоит преимущественно из слизи с вкраплениями хрящевых и фиброзных нитей. С годами соотношение компонентов яичка меняется, поскольку слизь заменяется хряще-фиброзной тканью. Этот процесс продолжается на протяжении всей жизни. С годами различия между ядром и фиброзным кольцом становятся все более размытыми.
Основными функциями студенистого ядра являются:
<ул>Эффективность амортизации яичек зависит от свойств содержащегося в нем геля, в частности от его возможной водопоглощающей способности. При давлении вода выдавливается из студенистого ядра, а при сбросе давления оно снова всасывает воду. По мере старения организма поглощающая и резорбционная способность яичка снижается, поэтому более старый позвоночник способен выдерживать меньшее давление. Амортизирующая функция также серьезно ухудшается при повреждении фиброзного кольца, что может нарушить равномерную передачу нагрузок студенистым ядром.
Биомеханика позвоночника на примере поясничного отдела позвоночника
Поясничный отдел позвоночника состоит из 5 позвонков с массивными телами. Последний из них соединяется с противоположно изогнутым крестцом и имеет клиновидную форму (он явно выше передней). Дуги позвонков в этом отделе самые сильные, а позвоночные отверстия самые большие во всем позвоночнике. Суставные отростки расположены почти вертикально (под углом 45 градусов к фронтальной плоскости), поэтому расположенные на них суставные поверхности проходят в сагиттальной плоскости. В результате они ограничивают ротацию и расширяют диапазон сгибания и разгибания (в молодом возрасте он составляет около 80 градусов, в пожилом возрасте обычно около 25 градусов).
Функциональная единица позвоночника состоит из двух позвонков, соединенных межпозвоночным диском. Передняя часть (с диафизами и диском) несет вес тела, задняя часть (с отростками и суставными поверхностями) отвечает за движения. Важную роль также играет прочная система связок, которая противодействует растягивающей силе дисков. О действии этих противодействующих сил лучше всего свидетельствует тот факт, что суточные различия в длине позвоночника достигают до 12 мм у женщин и 18 мм у мужчин (в основном это связано с изменением гидратации геля студенистого ядра). ). Эффектом этих сил является стабилизация позвоночника (дополнительно поддерживаемая мышцами позвоночника и туловища).
В горизонтальном разрезе позвоночник напоминает букву Т — систему, известную своей высокой прочностью. Он дополнительно увеличен (в 17 раз по сравнению с такой же конструкцией без искривлений) за счет естественного искривления позвоночника, подвергающегося многочисленным давлениям и нагрузкам, действующим в различных плоскостях. В основном они касаются поясничного отдела, который также обладает наибольшей прочностью. Его несущая сила в среднем составляет около 400 кг (для сравнения: средняя несущая сила шейного отдела - 113 кг; грудного отдела - 210 кг). Конечно, стандартные нагрузки на позвоночник в прямом положении значительно ниже и составляют примерно 125 кг в поясничном отделе, 75 кг в грудном отделе и 50 кг в шейном отделе.
Сила позвоночника обратно пропорциональна продолжительности нагрузки. При длительном давлении повышается жесткость тканей и снижается устойчивость к повреждениям. Столь же негативное влияние на устойчивость к травмам оказывают и вибрации, которые затрудняют адаптацию структур позвоночника к повышенному давлению.
Ось отдельных движений позвоночника расположена в центре студенистого ядра и движется вместе с этим ядром — вперед при переразгибании и назад при сгибании. Поэтому нарушение опорной функции яичка всегда является началом патологии позвоночника. Помимо чрезмерных нагрузок, это вызвано также уменьшающейся с годами гидратацией яичка (при рождении оно содержит около 88% воды, в 18-летнем возрасте 80%, а в пожилом возрасте менее 70%). Давление, передаваемое ядром на волокна межпозвоночного диска, зачастую распределяется асимметрично, что связано с формой диска. Напряжение в заднелатеральной части (где яичко чаще всего оттеснено назад) может превышать давление до 5 раз.
Механизм, защищающий яичко от повреждений, заключается в том, что оно может поглощать воду, несмотря на действующее на него давление. Однако это происходит только при прерывистом давлении. При постоянном избыточном давлении ядро теряет это свойство и разрушается. Положение, при котором межпозвоночный диск подвергается наибольшему давлению (часто постоянному), – сидя с так называемым сутулость (спина округленная, разгибатель живота укорочен, разгибатель позвоночника удлинен, напряжение его снижено). Положение, почти столь же вредное для диска, — это сгибание поясничного отдела позвоночника при стоянии с прямыми коленями. Как пишет Артур Дзяк: "Предполагается, что у человека массой 70 кг на 3-й поясничный позвонок в положении сидя действует сила 142 кг, в положении стоя - 99 кг, в положении лежа (во время сна) - 20 кг. ). Давление внутрипоясничного межпозвонкового диска составляет 1–1,5 МПа (145–210 фунтов на квадратный дюйм) в положении сидя (положение покоя дает наибольшее давление). В положении стоя это давление падает примерно на 30 процентов, а в положении лёжа на боку – на 50 процентов. В положении лёжа на спине давление внутри межпозвонкового диска составляет всего 10-20%. то же, что и при сидении, и 25 процентов что находится в положении стоя. Поэтому очевидно, что пациентам с дископатией следует в первую очередь ограничить сидячее положение».
Но масштаб напряжения и нагрузки на позвоночник зависит не только от положения, но и в значительной степени от всех видов деятельности, стимулирующих мышцы. Каждое движение сопровождается изменением напряжения мышц и разгибанием рычага сил, действующих на поясничный отдел позвоночника. Очень длинный рычаг поясничного отдела позвоночника образован туловищем и верхними конечностями. Баланс обеспечивается очень коротким плечом рычага, идущим от студенистого ядра к разгибателям позвоночника. Соотношение этих рычагов составляет 15:1, а это значит, что подъем гири массой 40 кг должен быть уравновешен сокращением мышц спины примерно на 600 кг.
Место соединения последнего поясничного позвонка с крестцом имеет решающее значение для передачи нагрузок, действующих на позвоночник. Он имеет форму изогнутого вперед клина, состоящего из 5 сросшихся позвонков (окончательное сращение обычно происходит в возрасте от 20 до 25 лет). Вместе с двумя подвздошными костями крестец образует таз — основание и каркас позвоночника, на который передаются все нагрузки (проходящие через поясничный отдел позвоночника, а затем через крестец). Оптимальный угол перехода поясничного отдела позвоночника в крестец – 30 градусов. Нагрузка переносится в конкретное место, поскольку здесь поясничный лордоз переходит в крестцовый кифоз. Изменение положения позвоночника и клиновидный межпозвоночный диск, расположенный очень высоко спереди, обеспечивают этому месту большой диапазон подвижности. При этом здесь накапливаются нагрузки, передаваемые через весь позвоночник. Поэтому изменения положения, выполняемых действий и разгибание плеча наиболее отчетливо ощущаются именно в этой области. Примером может служить Артур Дзяк: «В положении стоя у спортсмена массой 105 кг, ростом 195 см, держащего на груди штангу массой 150 кг, нагрузка на секцию L5-S1 составляет 220 кг. Если туловище наклонено вперед под углом 30 градусов, эти давления достигают целых 990 кг за счет смещения центра тяжести и вытягивания силовой руки. Следует добавить, что эта сила распадается на две составляющие, одна из которых действует параллельно суставной поверхности крестца, другая - перпендикулярно; например, при наклоне основания крестца под углом 52 градуса эти составляющие составляют 348 и 509 кг. Отсюда следует, что пояснично-крестцовый переход подвергается очень значительному давлению, причем одна из сил стремится сдвинуть 5-й поясничный позвонок вперед от крестца».
Для развития перегрузочных изменений опорно-двигательного аппарата не требуются нагрузки, превышающие прочность тканей. Достаточно перегрузок, возникающих со значительной частотой. Если они сильны и достаточно часты, не превышая порога прочности тканей, они могут даже привести к разрыву фиброзного кольца - патологии, которую невозможно остановить или обратить вспять.
Как же получается, что при выполнении определенных видов работы или занятиях спортом, предполагающих поднятие тяжестей или разгибание плеча, позвоночник не повреждается (по крайней мере, не сразу)? Оказывается, его защищают, облегчают и стабилизируют эффективные мышцы (особенно постуральные мышцы) и давление, создаваемое в полостях тела (живот, грудь). Более того, как пишет Артур Дзяк: «Активность мышц и давление в полостях тела возрастают с увеличением веса поднимаемого груза. Взяв на себя часть нагрузки на позвоночник, можно разгрузить грудной отдел позвоночника на целых 50 процентов, а поясничный – на 30 процентов (измеряется на уровне межпозвоночного диска L5-S2). Этот пример наглядно показывает, насколько важную компенсаторную роль играют постуральные мышцы, которые - достаточно сильные и работоспособные - не только защищают позвоночник от повреждений, но и частично берут на себя его функции.< /п>
Рекомендуемая статья:
Рекомендуемая статья:
Рекомендуемая статья:
Библиография:
<ул>Совет эксперта
