Медицинская реабилитация

2.5. Статодинамическая характеристика позвоночного столба

Физиологические изгибы позвоночного столба устанавливаются к 18—20 годам. Центр тяжести позвоночного столба проходит через атлант, тела Cvi, Thix, Цц, Sm, кпереди от которого располагаются тела позвонков, находящиеся в положении лордоза (шейные, поясничные), кзади — в положении кифоза (грудные). В зоне лордоза передняя поверхность тел и дисков выше задней, в зоне кифоза наблюдаются обратные соотношения. Межпозвонковые диски занимают около 25% всей высоты позвоночного столба. Высота межпозвонковых дисков и движение между позвонками наибольшие в шейном и поясничном отделах, а их переднезадняя асимметрия во многом определяет физиологические изгибы позвоночного столба. Положение тела будет существенно влиять на внутридисковое давление, особенно в люмбосакральном отделе, где сгибание вперед сопровождается его максимальным повышением.
Позвоночный столб представляет собой кинематическую цепь, состоящую из звеньев в виде позвоночно-двигательных сегментов. Движения позвоночного столба слагаются из суммы движений, осуществляемых отдельными звеньями в межпозвонковых суставах и «полусуставах» (дисках) тел позвонков. Позвонки сближаются или отдаляются за счет изменения конфигурации студенистого ядра и ограничиваются в движении за счет натяжения капсул межпозвонковых суставов, связок (см. рис. 22, б). При движении в сегменте мукоидное пульпозное ядро, содержащее большое количество воды (около 90% в молодом возрасте, до 60% в пожилом), изменяет форму (но не объем) в ответ на сдавливающую силу тел позвонков.
Особенности поведения диска при действии статодинамических нагрузок обусловлены взаимодействием всех его структурных элементов. Переплетенные между собой фиброзные волокна позволяют прикладывать большую растягивающую силу, не препятствуя скручивающим движениям. Компрессионные усилия частично трансформируются в силы тангенциального растяжения фиброзного кольца и в силы упругой деформации гиалиновых замыкательных пластинок. Последние изгибаются в сторону тел позвонков. Фиброзное кольцо, благодаря особен-

Рис. 120. Изменение положения студенистого ядра во время движений в сегменте: 1 — промежуточное (нейтральное) положение; 2 — сгибание; 3 — разгибание; 4 — межпозвонковый сустав при наклоне в сторону

ностям архитектоники составляющих его коллагеновых волокон, растягивается. В связи с биомеханическими свойствами диска компрессионное усилие перераспределяется равномерно по поверхности тела позвонка и опасной концентрации напряжений не наблюдается. Такая же передача с перераспределением энергии давления происходит между дисками и в позвоночном столбе.
Изгибающие моменты сил, действующих на диск, вызывают угловые перемещения позвонков вокруг сагиттальной или фронтальной оси. При этом, как и в случае компрессионных нагрузок, фиброзное кольцо выпячивается на вогнутой стороне; на выпуклой стороне оно подвергается действию напряжений натяжения и слегка выпячивается. Вместе с тем, происходит изменение конфигурации и смещение пульпозного ядра в выпуклую сторону (рис. 120).
Торсионные нагрузки также обусловлены силами, вращающими позвонки относительно продольной оси. Величина напряжений в различных участках диска при торсии зависит от их расстояния (Н. И. Хвисюк и соавт., 1986).
Позвоночный столб стабилизируется множеством сильных связок. Задняя и передняя продольные связки идут вдоль всего позвоночного столба, прикрепляясь к дискам (в частности, задняя связка) и телам позвонков (более сильная передняя связка). Они действуют как ограничители сгибания и разгибания и защищают диски. Этому способствуют также связки между прилежащими дугами позвонков (желтая связка), поперечными отростками (межпоперечные связки) и остистыми отростками (межостистые и надостистые связки).
При каждом движении позвоночного столба изменяется не только форма дисков, но и межпозвонковых отверстий. Так, при сгибании вперед площадь сечения межпозвонковых отверстий увеличивается за счет роста радиуса кривизны задней стенки; при разгибании он уменьшается на 1/3 вследствие укорочения

Рис. 121. Схема вращения туловища влево

передней стенки и смещения вперед верхнего суставного отростка. Боковое сгибание вправо идет с расширением левых межпозвонковых отверстий. Сгибание тела сопровождается смещением верхних поясничных корешков, а подъем вытянутой вверх нижней конечности — корешков Lv — S|. При сгибании расстояние между остистыми отростками увеличивается, а при разгибании — уменьшается.
Большие поверхностные мышцы спины (трапециевидная, широчайшая) покрывают более глубокие слои внутренних мышц, покрытых люмбодорсальной фасцией. Многочисленные глубокие мышцы соединяют прилегающие сегменты и несколько сегментов между собой. Самыми длинными и сильными разгибателями являются разгибатели спины (m. erector spinae), кото-

Рис. 122. Схема действия правых коротких мышц затылка: а — покачивание и боковой наклон головы; б — вращение головы

рые идут по обеим сторонам остистых отростков, начиная от крестца и до черепа.
Они наиболее развиты в поясничном отделе. Под- и надподь-язычные мышцы участвуют в сгибании шеи; большая и малая грудные мышцы — в сгибании грудной клетки; основными сгибателями поясничного отдела являются парные прямые мышцы живота, а также мышцы, прикрепляющиеся к передней поверхности позвонков (квадратная поясничная, подвздошно-поясничная). При одностороннем сокращении мышцы живота вместе с m. erector spinae наклоняют туловище набок. Косые мышцы живота принимают участие во вращении позвоночного столба с грудной клеткой, причем на стороне, куда происходит поворот, сокращается m. obliquus intemus abdominis, а на противоположной стороне — m. obliquus externus abdominis (рис.121). При одностороннем сокращении m. quadratus lumborum вместе с другими брюшными мышцами и m. erector spinae наклоняет набок позвоночный столб с грудной клеткой. При тоническом сокращении на обеих сторонах одновременно с теми же мышцами она удерживает позвоночный столб в вертикальном положении.
Шея имеет сложный комплекс мышц, который позволяет точно контролировать тонкие движения. Верхние два сустава позвоночного столба являются высокоспециализированными суставами, обеспечивающими подвижность головы. Первый сустав способствует кивательному движению головы — наклоны впе-РеД. назад и в стороны, второй сустав — повороту головы. Движение мыщелков затылочной кости по атланту осуществляется 38 счет активности подзатылочных мышц. Согласно Д. Г. Тре-

Рис. 123. Схема рычага равновесия атлантозатылочного сочленения. Ось О вращения рычага через сочленение черепа с I позвонком. Спереди отточки опоры на относительно коротком плече действует сила тяжести (R) головы, приложенная в центре черепа (несколько позади турецкого седла), позади точки опоры — сила тяги (Й мышц и связок, прикрепленных к затылочной кости. Действующая сила (F) и сила сопротивления (R) приложены по разные стороны от точки опоры

велл, Д. Г. Симонс (1989), сгибание в атлантозатылочном суставе достигает 10°, а разгибание — 25°. По данным К. Левита (1993), объем анте- и ретрофлексии в атлантозатылочном суставе составляет 15°, между атлантом и аксисом — около 16°, а в целом — 31°. Атлант смещается относительно мыщелков затылка и аксиса в направлении наклона (вогнутая сторона). Подзатылочные мышцы, перекрывающие этот сустав и соединяющие атлант с черепом (малая задняя прямая мышца головы и верхняя косая мышца головы), функционируют как разгибатели головы (рис. 122). Поворот головы в атлантоосевом суставе в ту или другую сторону равен 45° (по данным К. Левита, 25° в обе стороны), боковой наклон в Со— и — 5°. Отмечено, что при боковом наклоне происходит соответствующее смещение атланта и ротация аксиса в направлении этого наклона в среднем на 20°. Одностороннее сокращение нижней косой мышцы головы, которая соединяет осевой позвонок и атлант, и большой задней прямой мышцы головы, которая соединяет осевой позвонок с черепом, приводит к повороту головы в сторону сокращающихся мышц. Только одна мышца — большая задняя прямая мышца головы — разгибает и вращает голову. Верхняя косая мышца головы при одностороннем сокращении наклоняет голову в ту же сторону.
С позиции статики атлантозатылочный сустав служит для поддержания равновесия. В этом суставе точка опоры лежит на фронтальной оси, точка сопротивления (тяжесть переднего отдела головы) находится спереди от нее, а точка приложения силы (место прикрепления на затылочной кости мышц, уравновешивающих тяжесть головы) — кзади (рис. 123). Аналогичное относится к тазобедренным суставам, на поперечной оси которых балансирует туловище. При статической нагрузке, в положении «вольно», туловище как бы подвешено на мощных илиофемо-ральных связках.
Биомеханика каждого отдела позвоночного столба во многом зависит от пространственной ориентации суставных поверхностей: в шейном отделе — полугоризонтальная, в грудном — фронтальная, а в поясничном — сагиттальная. Это обусловливает свободу движений в определенных направлениях.
Наибольшая функциональная нагрузка падает на межпозвонковые диски См _ v и Су _ vi. где наблюдаются максимальные экскурсии. При сгибании в шейном отделе краниальный позвонок смещается вперед на 2 — 3 мм по отношению к каудальному, при разгибании — в обратном направлении, что сопровождается некоторым физиологическим сужением межпозвонкового отверстия. Ротация в шейном отделе происходит преимущественно в сочленении зубовидного отростка с дугой атланта, тогда как остальные сегменты из-за особенностей положения суставных и полулунных отростков имеют малые ротационные возможности. Латерофлексия происходит в основном между Сш и Су.
В грудном отделе флексии Th|_vii препятствует косое расположение поперечных отростков и сочленения головок ребер. В верхнегрудном отделе преобладает ротация.
Сгибание и разгибание максимальны в нижнешейном и пояснично-крестцовом отделах, сгибание в сторону — в шее, меньше объем латерофлексии на границе грудного и поясничного отделов.
Пояснично-крестцовое сочленение является местом перехода подвижной части позвоночного столба в неподвижную. В этой точке позвоночный столб может служить рычагом для таза, а это вместе с выраженным углом между Цу, Ly и S| способствует появлению спондилолистеза данной локализации. Будучи особо уязвимым местом для механической нагрузки, пояснично-крестцовый отдел часто поражается при врожденных аномалиях позвонков и нарушении межпозвонковых дисков. Значительные компрессионные воздействия на диск Ly — S| приводят к наиболее частому образованию грыжи в этом сегменте.
Смещение тел по отношению друг к другу — явление патологическое, в основе которого лежит разрыв фиброзного кольца. На уровне разрыва краниально расположенный позвонок чаще смещается назад за счет желтых связок и мышечной тяги.
В табл. 2 представлена норма общей подвижности позвоночного столба и объем движений по различным отделам. В табл. 3 приведены предельные и средние величины нормальной амплитуды движений в каждом отдельном сегменте позвоночного столба.

Таблица 2. Подвижность позвоночного столба, градусы

Таблица 3. Величины амплитуд движений в каждом отдельном сегменте позвоночного столба, градусы