Анатомо-биомеханические особенности позвоночника

Отделы позвоночного столба

Человеческий позвоночник принято разделять на отделы, каждый из которых состоит из некоторого количества позвонков. Итак, сколько отделов в позвоночнике человека? Выделяют пять отделов позвоночного столба.

Шейный (цервикальный) отдел

Верхний отдел хребта, отличающийся подвижностью, состоит из семи позвонков. Два позвонка, которые находятся вверху и носят название аксис и атлант, имеют отличное от остальных позвонков строение. Наличие этих позвонков обеспечивает возможность совершать наклоны и повороты головы.

Грудной (торакальный) отдел

Состоит из двенадцати позвонков, к каждому из которых крепится пара ребер. Грудной отдел малоподвижный и формирует грудную клетку, в которой находятся жизненно важные органы.

Поясничный отдел

Отдел состоит из пяти позвонков. Это самые массивные части хребта, так как на них приходится самая большая нагрузка. Иногда встречается такое явление, как люмбализация – наличие шестого поясничного позвонка.

Крестцовый отдел (крестец)

Состоит из пяти позвонков, которые срослись между собой. Крестец выполняет соединительную функцию между костями таза и позвоночником.

Копчиковый отдел (копчик)

Это самый нижний отдел спинного хребта, который состоит из трех-пяти позвонков. У взрослого человека в норме эти позвонки являются сросшимися.

Функции позвоночника

Формирование функций спинного хребта заканчивается, в среднем, к 22 годам. Человеческий позвоночный столб отвечает за несколько важных функций, к которым относятся следующие:

• защитная функция. Это, пожалуй, самая главная из функций позвоночника. Она заключается в защите спинного мозга, расположенного полости позвоночного канала. Спинной мозг является управляющим центром мускульной и скелетной системы, поэтому позвоночник обеспечивает защиту от неблагоприятных внешних воздействий, механических повреждений, ударов. При нарушении защитной функции проведение нервных импульсов к органам и клеткам также нарушается, что влечет за собой их неправильную работу;
• опорная функция. На позвоночнике, который является опорой, держатся голова, руки, плечевой пояс, внутренние органы брюшной и грудной полости, ребра. Поэтому от его позвоночника зависит жизнеспособность всего организма;
• двигательная функция. Способность спинного хребта двигаться по большим дугам обеспечивается межпозвонковыми суставами и эластичностью дисков;
• функция амортизации. За счет своей гибкости позвоночный столб амортизирует толчки от опоры. А ведущую роль в нормальном функционировании хребта выполняют мышцы. Чем их состояние лучше, тем легче отделам позвоночника человека справляться с нагрузками.

Что такое позвоночник человека?

Позвоночный столб или позвоночник – основа, ось, опора человеческого скелета. Из-за схожести внешнего вида и предназначения позвоночник еще называют столбом. Он соединен со всеми частями тела: верхними конечностями, черепом, грудной клеткой, нижними конечностями через таз. Именно благодаря позвоночнику человек может прямо стоять, держать ровную осанку, ходить, жить активной жизнью.

Позвоночник – важная высокоорганизованная часть человеческого организма, главной структурой которой является позвонок. Количество позвонков варьируется в пределах от 32 до 34 и зависит от физиологических особенностей. Спинной хребет является подвижным, что объясняется наличием специальных образований, которые не дают тереться позвонкам друг о друга. К образованиям относятся позвоночные суставы, межпозвоночные диски и связочный аппарат. Позвонки копчикового и крестцового отделов срастаются в цельные кости, а значит, перестают быть подвижными.

Биомеханика

Весовая нагрузка

Межпозвонковый диск подвергается различным нагрузкам, включая сжимающие, растягивающие и сдвиговые напряжения. Во время сжимающего усилия внутри пульпозного ядра повышается гидростатическое давление, которое, таким образом, рассеивает силы по направлению к концевым пластинам, а также к фиброзному кольцу. Этот механизм замедляет скорость передачи приложенной нагрузки на соседний позвонок, обеспечивая диску его амортизирующие способности.

Движение

Диск также участвует в движениях между телами смежных позвонков, которые включают в себя:

• Осевая компрессия / дистракция.
• Флексия / экстензия.
• Осевая ротация.
• Латерофлексия.

Миграция ядра диска 

https://vk.com/video_ext.php

Асимметричная нагрузка может привести к миграции пульпозного ядра в направлении, противоположном действию силы сжатия. Например, при сгибании поясничного отдела позвоночника пульпозное ядро мигрирует кзади. И наоборот, при разгибании ядро диска выдавливается кпереди. Эта концепция известна как модель динамичного диска. Хотя было показано, что миграция пульпозного ядра проявляет себя предсказуемо при нормальных (бессимптомных) дисках, у людей с симптоматическими и/или дегенеративными МПД может наблюдаться переменная картина миграции. 

Физиологические варианты

Толщина дисков обычно увеличивается сверху вниз. Относительно размеров тел позвонков она наиболее высока в шейном и поясничном отделах. Это отражает увеличенный диапазон движения, наблюдающийся в этих регионах.

В шейном и поясничном отделах межпозвонковые диски толще спереди. Это создает вторичное искривление позвоночника – шейный и поясничный лордозы.

Патология

Нейропатическая боль. Грыжа диска. Валентина Юдакова и Константин Синельников

Существует несколько терминов для описания патологий МПД: 

• Выпячивание диска, т.е. окружность диска выходит за пределы тел позвонков.
• Грыжа межпозвонкового диска включает в себя пульпозное ядро. Это состояние неприятно тем, что при нем может сдавливаться соседний спинномозговой нерв. Грыжи МПД поражают нервы, связанные с нижними позвонками (например, грыжа L4/L5 поражает нервный корешок L5). Наиболее распространенным локализацией грыжи диска является уровень L5-S1, что может быть связано с истончением задней продольной связки к ее каудальному концу. Существует три подтипа грыж:
  • Протрузия диска характеризуется тем, что ширина основания протрузии больше диаметра материала диска, который является грыжей.
  • При экструзии диска фиброзное кольцо повреждается, что позволяет пульпозному ядру выдавливаться за пределы границ диска. В этом случае грыжевой материал образует грибовидный купол, который шире шейки, соединяющей его с телом пульпозного ядра. Грыжа может распространяться выше или ниже уровня диска.
  • При секвестрации диска грыжевой материал отрывается от тела пульпозного ядра.
• Высыхание диска является обычным явлением при старении. Это вызвано гибелью клеток, которые производят и поддерживают внеклеточный матрикс, включая протеогликаны, такие как аггрекан. Пульпозное ядро сжимается по мере того, как его желеобразная форма заменяется фиброзной тканью, что приводит к уменьшению его функциональности. В результате МПД уплощается, снижается его подвижность, что может привести к воздействию на спинномозговые нервы, и, как следствие, боли и мышечной слабости. Считается, что это происходит из-за распада протеогликанов, что снижает водоудерживающие свойства пульпозного ядра.

https://vk.com/video_ext.php

Виды суставов

• Синартрозы — неподвижный, фиксированный вид суставов. Формируются соединительной тканью (фиброзной, хрящевой, костной) и не предусматривают движений. Щель между костями отсутствует. Располагаются преимущественно на голове и туловище.

• Амфиартрозы (полусуставы) – для них характерна частичная подвижность. Данный вид отличается различной формой сочленовных поверхностей, сильно натянутой короткой суставной капсулой, крепким, не растягивающимся вспомогательным аппаратом. Представлен межпозвоночными дисками.

• Диартрозы (истинные суставы) позволяют осуществлять свободные движения.

Признаки и причины заболевания

Замечали ли вы у себя при совершении движений нехарактерные звуки в виде щелчка, поскрипывания или хруста в колене? А может быть, нога в данном отделе вдруг после простой прогулки или сразу после сна начинала беспокоить болезненными признаками и/или скованностью? А спустя некоторое время, они сами по себе проходили: в первом случае – после отдыха, во втором – чрез 30-60 минут, когда конечности размялись? А ведь мы неспроста все это спрашиваем, поскольку именно эти симптомы с большой долей вероятности могут указывать на гонартроз, в лучшем случае 1-2 стадии.

Самый главный симптом проблем с опорно-двигательным аппаратом это боль. Пока не болит, никто не беспокоится.

Итак, если вы дали утвердительный ответ, хотя бы на один вопрос, не откладывайте с визитом к врачу-ортопеду и незамедлительно проходите все необходимые обследования. После доскональной диагностики вам будет в индивидуальном порядке назначено наиболее эффективное лечение, соответствующее диагнозу. Чтобы поставить диагноз, обычно достаточно сделать рентгенографию и проверить биомеханические способности коленной области. Оценка двигательного потенциала осуществляется путем выполнения определенных движений конечностью при помощи специалиста и самим пациентом.

Общая характеристика

Суставы отличаются сложным строением и состоят из:

1. Сочленовной (суставной) поверхности – поверхностей костей, участвующих в формировании сустава.

2. Плотного, упругого, эластичного гиалинового хряща. Он покрывает сочленовные поверхности, подгоняет их друг к другу и уменьшает трение между ними. Также выполняет амортизационную функцию.

3. Суставной полости – щелевидного закрытого пространства, находящегося в пределах синовиальной оболочки и сочленовных поверхностей.

4. Прочной суставной сумки (капсулы). Она выполняет защитную функцию и затрудняет любые внешние воздействия, включая разрывы и механические повреждения суставов. Снаружи ее покрывает фиброзная, а внутри — синовиальная мембрана.

5. Синовиальной оболочки, которая выстилает суставную капсулу изнутри. В ней присутствует большое количество нервов и сосудов, имеющих большое значение для обеспечения обменных процессов и питания суставов. Также, синовиальная оболочка необходима для выработки синовии, выполнения дополнительной амортизационной функции, увлажнения и минимизации трения между суставными поверхностями.

6. Синовии (синовиальной жидкости) — густой эластичной массы, находящейся в суставной капсуле. Предотвращает трение и изнашивание сочленовных поверхностей.

7. Суставы необходимы для сохранения положения и передвижения тела в пространстве, совершения движений костей относительно друг друга. Все их виды являются своеобразными амортизаторами и смягчают действия толчков и ударов.

Принципы лечения

В тот момент, когда суставные поверхности претерпели еще не фатальные изменения, а лишь незначительные дегенерации, применяется консервативное лечение. Оно базируется на следующих принципах:

занятия лечебной физкультурой без абсолютной вертикальной нагрузки – врач назначит правильный (!) комплекс тренировок, который позволит улучшить обменные процессы в сочленении и даст возможность остановить патологическую прогрессию;

похудение при помощи диеты – снизить массу тела очень важно людям с избыточным весом и ожирением, потому как лишние килограммы давят на сустав, затрудняя его нормальную работу;

исключение физических нагрузок, при которых костное соединение функционирует в усиленном ударном режиме (бег, командные виды спорта, прыжки и пр.);
использование нестероидных противовоспалительных препаратов для снятия болезненных ощущений и отечности (Ибупрофен, Диклофенак, Вольтарен, Индометацин и др.);
применение препаратов для стимуляции выработки синовиальной жидкости и подпитки костно-хрящевых компонентов полезными веществами (хондропротекторы, гиалуроновая кислота);
ношение специальных ортезных приспособлений, ортопедической обуви;
назначение физиотерапевтических процедур (криотерапия, аппликации озокеритом и парафином, УВЧ, ультразвук, фонофорез и т.д.)

Не существует статистики подтверждающей, что у полных людей проблемы с суставами возникают чаще. Но здравый смысл никто не отменял, есть большая разница, когда на колени приходится 65 кг. или 110…

Если заболевание характеризуется тяжелым течением или консервативный подход не дает положительной динамики, возникает необходимость в проведении операции. Сегодня хирурги-ортопеды проводят уникальные вмешательства (2-4 ст.), при которых больной коленный сустав или его отдельная часть меняется на эндопротез, биосовместимый искусственный аналог биологического сочленения. Мы предлагаем ознакомиться с нашими видео и фото, которые как нельзя лучше демонстрируют особенности процедуры и ее преимущества.

Эндопротезирование – единственный ортопедический метод, позволяющий избавить пациента от адских болей и нетрудоспособности, вызванных гонартрозом. Альтернативы ему в настоящий момент не существует! Замена коленного сустава долговечным имплантатом осуществляется в хирургическом отделении ортопедии при стационаре специализированной клиники

Заострим внимание: чтобы достичь максимально полного восстановления после протезирования колена, следует обязательно пройти специальный курс реабилитационной лечебной программы

При корректно проведенной имплантационной хирургии и безупречной реабилитации (она длится в среднем 3-4 месяца) человек возвращается к полноценной жизни. Конечно, ему нужно будет придерживаться несложных правил, чтобы новый коленный сустав без проблем функционировал на протяжении минимум 15 лет. Что самое примечательное, 15 лет – это не предел. Современные эндопротезные конструкции колена, как показывают клинические наблюдения за пациентами, прошедшими данную операцию, в большинстве случаев служат 20-25 лет.

Гонартроз и армия

Многие молодые пациенты мужского пола задаются вопросом: призывают ли в армию с такой сложной патологией? Чтобы внести ясность, предлагаем прочитать информацию, которую мы специально подготовили для вас. Итак, в первую очередь ваша армейская годность будет оцениваться:

• тяжестью клинических симптомов заболевания;
• степенью деформаций;
• наличием сопутствующих патологий (системных патологий, врожденных аномалий костно-мышечного аппарата, плоскостопия, кифоза и сколиоза позвоночника и т.д.).

Пригодность стать новобранцем определяется военно-врачебной медкомиссией в индивидуальном порядке на основании рентгенологических снимков сустава, личной истории болезней и показателей лабораторных тестов. Однозначно сказать, освободят ли вас от службы или нет, невозможно, не видя ваших результатов обследований. Однако вы можете воспользоваться информацией из нормативных документов, куда внесены диагнозы и их критерии, при которых допускается освобождение или отсрочка от службы в армии. Артроз колена регламентирован ст. 65, где перечислены возможные варианты, которые допускают освобождение от армии:

• 2 стадия, при которой имеются остеофиты размерами больше 1 мм, суставная щель сужена в 2 и более раза от нормальных значений, присутствует нарушенная конгруэнтность сустава и субхондральный остеосклероз. Служить молодой человек, скорее всего, не будет, хоть и в соответствующем документе ему ставят пометку «годен».
• 3-4 степень позволяет полностью рассчитывать на освобождение от воинской службы. Данный диагноз сопровождается сильными болями, при этом на рентгене четко прослеживаются крупные шипообразные разрастания, значительные костно-хрящевые деформации, полное или практически полное отсутствие суставной щели. По факту, человек инвалид, трудно сказать даже, где можно работать с таким приговором, что уж говорить об армии. Поэтому присваивается категория «Д» с примечанием «не годен».

Относительно 1 стадии недуга отметим, что она не дает оснований для освобождения от армии, призывнику только даются привилегии на смягчение условий прохождения службы.

Классификация суставов

Суставы имеют не одинаковое количество сочленовных поверхностей. В зависимости от этой особенности они бывают:

• простыми – количество сочленовных поверхностей – 2.

• сложными – численность сочленовных поверхностей превышает 2;

• комплексными – с мениском или диском, превращающим сустав в двух- или многокамерный;

• комбинированными – содержат несколько отдельных суставов, которые объединены в одно кинематическое звено и функционируют одномоментно.

• одноосными – представленными цилиндрическими, блоковидными, винтообразными типами;

• двухосными – эллипсоидными, мыщелковыми, седловидными;

• трехосными – включающими шаровидные, чашеобразные, плоские виды.

Предусмотрено также ранжирование суставов по их структуре. Так, основой волокнистых суставов являются жесткие коллагеновые волокна, хрящевых – хрящи, соединяющие кости. Синовиальные характеризуются классическим типом строения. Для классификации применимы и другие критерии.

Последствия нелечения заболевания

Последствия заболевания могут быть самыми печальными. И речь здесь идет не просто о тех стандартных нарушениях (разрушения и деформации колена), которые возникают на каждом из этапов. С ними, думаем, все ясно: если своевременно не приступить к грамотной терапии, неутешительный исход предопределен – инвалидизация пациента, которая может наступить достаточно быстро. Но мы хотели бы сказать несколько слов о потенциальной опасности заболевания для других сегментов опорно-двигательного аппарата, в частности для позвоночного столба и других суставов.

Как мы уже говорили выше, беда проблем с суставами в том, что если нарушается работа одного отдела, то сразу вовлекаются в разрушительные процессы и другие участки, в первую очередь позвоночник.

Гонартроз, в 75 % случаев он поражает медиальный (внутренний) отдел колена, является настоящим агрессором еще и для вашего позвоночника – одного из самых главных и значимых в организме сегментов. Заболевание создает дополнительную нагрузку на позвонковые элементы, поскольку не дает нормально передвигаться без приспособительных поз. Так, при запущенных формах к нему с большой долей вероятности могут присоединиться следующие серьезнейшие проблемы:

• радикулит;
• искривление позвоночной оси;
• стеноз межпозвоночного канала;
• межпозвоночные грыжи;
• остеохондроз;
• нестабильность позвонков.

Более того, перечисленные недуги в дальнейшем могут спровоцировать уже свои негативные последствия. И вполне вероятно, что вместе с протезированием коленного сустава вам вдобавок будет назначено (до или после основной операции) еще определенное оперативное вмешательство, но уже на позвоночнике. Суть проблемы, уверены, все уяснили. Кстати, то же самое касается и других суставов, чаще конечностей. Они, ввиду недееспособности колена, выступают в роли компенсаторов его функций, принимая на себя чересчур высокие нагрузки, что чревато их скоротечным износом и, как следствие, таким же артрозом в скором будущем.

К счастью синовит успешно лечится, в отличии от гонартроза.

Нельзя параллельно не рассказать, что порой на фоне гонартроза появляется синовит – воспалительный процесс, поразивший синовиальную оболочку коленного сочленения. В результате синовита в суставной полости скапливаются большие объемы суставной жидкости (синовии), которая застаивается и в буквальном смысле давит на сустав, распирает его со всех сторон, из-за чего зона колена заметно распухает, может появиться местная гиперемия и гипертермия кожных покровов, подняться общая температура тела. Кроме того, излишки жидкости способны вытечь в подколенную область, вследствие чего возникнет подколенная грыжа (киста Бейкера).

Таким образом, основная патология плюс ее осложнения в виде указанных болезней в комплексе будут предельно отягощать и без того неудовлетворительную клиническую картину. Мы привели только несколько примеров последствий из многочисленного списка. Пугать остальными осложнениями не будем, вы сами должны понимать о серьезности вашей проблемы и относится к ней со всей долей ответственности. В конце концов, на кону ваша физическая состоятельность, что самое ценное в жизни.

Изучайте как можно больше информаци и посещайте только компетентных специалистов.

Помните, восстановление биомеханики ног – непростой процесс, часто требующий высокотехнологичной хирургии, а затем 3-4-месячной реабилитации. Поэтому обращайтесь своевременно за медицинской помощью к профессиональным специалистам, только они смогут диагностировать любые формы основной патологии и связанные с ними осложнения, после чего разработать наиболее эффективный алгоритм лечебных мероприятий.

Клинически значимая анатомия

Таким образом, МПД состоит из трех отдельных компонентов:

• Пульпозное центральное ядро.
• Фиброзное периферическое кольцо. 
• Две концевые пластинки.

Пульпозное ядро

Это гелеобразная структура, которая находится в центре межпозвонкового диска и обеспечивает большую часть силы и гибкости позвоночника. Пульпозное ядро состоит из 66-86% воды, а остальная часть состоит в основном из коллагена II типа (он также может содержать типы VI, IX и XI) и протеогликанов. Протеогликаны включают более крупные аггрекан и версикан, которые связываются с гиалуроновой кислотой, а также несколько небольших протеогликанов, богатых лейцином. Аггрекан в значительной степени отвечает за удержание воды внутри пульпозного ядра. Эта структура также содержит низкую плотность клеток. Будучи разреженными, эти клетки генерируют продукты внеклеточного матрикса (аггрекан, коллаген II типа и т. д.) и поддерживают целостность пульпозного ядра. 

Фиброзное кольцо

Состоит из концентрических слоев коллагеновых волокон. Ориентация волокон каждого слоя чередуется и поэтому обеспечивает эффективное сопротивление разнонаправленным движениям. Фиброзное кольцо содержит внутреннюю и внешнюю части. Они отличаются прежде всего составом коллагена. В то время как оба они в основном состоят из коллагена, наружное кольцо содержит в основном коллаген I типа, а внутреннее-преимущественно II типа. Внутреннее кольцо также содержит больше протеогликанов, чем наружное. 

Примечание:

• коллаген I типа: кожа, сухожилия, сосуды, органы, кости (основной компонент органической части кости);
• коллаген II типа: хрящ (основной коллагеновый компонент хряща).

Концевая пластина

Верхняя и нижняя хрящевые концевые пластины (каждая толщиной около 0,6-1 мм) покрывают верхнюю и нижнюю поверхности диска. Концевая пластина обеспечивает диффузию и является основным источником питательных веществ для диска. Гиалиновая концевая пластина также является последней частью диска, которая изнашивается вследствие дегенерации диска.

• Пластины хряща, которые связывают диск с соответствующими телами позвонков.
• Каждая концевая пластина покрывает почти всю поверхность соседнего тела позвонка; только узкий ободок кости, называемый кольцевым апофизом, по периметру тела позвонка остается открытым.
• Часть тела позвонка, к которой прилежит хрящевая концевая пластина, называется концевой пластиной позвонка.
• Концевая пластина полностью покрывает пульпозное ядро, но она не покрывает периферическую часть фиброзного кольца.
• Коллагеновые волокна фиброзного кольца сливаются в концевой пластиной и сливаются с ней, в результате чего все части ядра оказываются заключены в фиброзную капсулу.

Иннервация

Только наружная треть фиброзного кольца имеет сосудистое обеспечение и иннервируется в нормальном (непатологическом) состоянии. При старении и воспалительных процессах стимулируется как рост нервов, так и рост грануляционной ткани. Кроме того, грануляционная ткань секретирует воспалительные цитокины, что еще больше повышает чувствительность к болевым ощущениям.

Васкуляризация и питание

МПД в значительной степени аваскулярен, поскольку не имеет крупных артериальных ветвей, подходящих к нему. Наружные слои фиброзного кольца снабжаются небольшими ответвлениями рядом расположенных артерий. Кровеносные сосуды вблизи соединения диска с телом позвонка, а также те, что находятся в наружном кольце, снабжают пульпозное ядро. Глюкоза, кислород и другие питательные вещества достигают аваскулярных областей путем диффузии. С этим же процессом связана эвакуация продуктов обмена.

Также в разделе