БИОМЕХАНИКА ПОЗВОНОЧНИКА И ОСТЕОХОНДРОЗ Печать

Для того чтобы Вы  понимали что же нам обычно показывает диагностика позвоночника, мы поведаем Вам о том, что же за механизм такой спина человека, что такое  биомеханика позвоночника.
В настоящее время общепризнано, что наиболее частой причиной заболеваний периферической нервной системы являются дегенеративно-дистрофические изменения позвоночника и в первую очередь межпозвоночных дисков.
Клинические наблюдения и лабораторно-экспериментальные исследования последних десятилетий показали, что в патогенезе этого заболевания определяется связь между особенностями функционирования опорно-двигательного аппарата в условиях постоянного воздействия гравитационного поля, с одной стороны, и течением биологических процессов, развитием приспособительных механизмов в костно-хрящевой ткани позвоночника – с другой. Это позволило признать, что в развитии остеохондроза и его неврологических проявлений важное значение имеют биомеханические факторы. Формирование основанных на этих представлениях новых подходов к разработке методов лечения оправдало себя на практике. Последовательная цепь функциональных и анатомических изменений в позвоночнике, являющихся причиной неврологических нарушений, становится наиболее понятной при учете факторов анатомо-биомеханического порядка. Эти изменения являются в значительной мере косвенным интегральным отражением приспособляемости человека к сложным условиям функционирования в вертикальном положении.


Своеобразие опорной и амортизирующей функций позвоночника связано, прежде всего, с ассиметричным положением центра массы туловища. Известно, что в положении стоя линия действия массы части тела человека, расположенной над крестцом, проходит на 2 см кпереди от центра тела наиболее выступающего позвонка LIV. На других уровнях это расстояние еще больше. В силу этого масса расположенной выше позвонка LIV части тела создает вращательный момент. Такое вращательное действие массы тела должно было бы в обычном положении стоя привести к наклону туловища вперед. Но этого не происходит, так как мышцы – разгибатели спины, рефлекторно сокращаясь (по принципу обратной связи), создают противоположно направленный вращательный момент. Это свидетельствует о том, что даже в положении стоя нагрузки на межпозвоночные диски, хотя и небольшие, но превышают нагрузки, оказываемые массой тела, расположенной выше уровня соответствующего позвонка.
Биомеханический анализ системы сил, действующих в этих условиях, например на уровне позвонка  LIV позволяет утверждать, что позвоночник сохраняет вертикальное положение (не наклоняется ни вперед, ни назад), пока мышцы – разгибатели спины сокращаются с силой, равной силе гравитации.  При сокращении их с силой, меньшей  туловище под действием массы части тела, расположенной над соответствующим позвонком, наклонится вперед, при сокращении мышц с силой, большей – назад. Наклон туловища вперед будет происходить вследствие взаимного вращения смежных позвонков вокруг студенистого ядра, назад – вследствие вращения в парных межпозвоночных суставах. При сокращении разгибателей спины с большей силой, прогибание туловища будет встречать сопротивление связочного аппарата и межпозвоночных дисков, прочно сращенных с обращенными друг к другу поверхностями смежных позвонков. В этих условиях элементы межпозвоночных дисков – фиброзное кольцо и студенистое ядро – перейдут в качественно новое состояние: существовавшие в них напряжения сжатия сменятся напряжением растяжения. Кроме того, расчеты показывают, что для их растяжения необходимо, чтобы напряжение мышц разгибателей спины было примерно в 4.5- 5 раз больше, чем напряжение их в положении стоя.
Следовательно, вполне реально считать, что человек может произвольно, даже в условиях гравитационного поля, растянуть межпозвоночные диски. Для этого необходимо энергично сократить мышцы в положении стоя или прогнуться, лежа на животе. Включение таких упражнений в комплекс лечебной гимнастики обязательно.
Важным звеном в механизме адаптации к внешним нагрузкам, кроме мышц-разгибателей спины, являются мышцы брюшного пресса, при сокращении которых повышается давление в брюшной полости. Известно, что позвоночник может разгружаться при подъеме тяжестей за счет увеличения давления в брюшной полости: нагрузка в грудном отделе составляет до 50% , в поясничном – до 70% величины ее при отсутствии напряжения этих мышц.
С практической точки зрения установленное явление приобретает существенное значение, так как расширяет возможности разработки мероприятий по профилактике перегрузок позвоночника. Поскольку способность создавать и поддерживать внутрибрюшное давление связана с работоспособностью брюшных, межреберных мышц, а также диафрагмальной мышцы,  то упражнения по укреплению этих мышц должны быть предусмотрены в комплексах лечебной гимнастики. В известной мере внутрибрюшное давление может быть повышено искусственно с помощью поясов и корсетов, что используется в спорте и клинической практике. 
При наклонах туловища, поднятии тяжестей, на межпозвоночные диски действуют нагрузки, которые могут существенно превышать величину массы тела и поднимаемого груза. Это связано с тем, что плечо силы, которую приходится уравновешивать разгибателям спины относительно оси вращения, например, поясничных позвонков, существенно увеличивается и может достигать 35 см. Давление на позвонки и межпозвоночные диски в этом случае обусловлено суммарным действием сил мышечной тяги, массы тела и поднимаемого груза. Например, при подъеме спортсменом штанги массой 80 кг нагрузка на поясничные позвонки достигает 1000 кг.
Прямые экспериментальные определения внутридискового давления
показали, что нагрузки на позвонок LIII у человека с массой тела 70 кг при наклоне туловища на 20 º вперед равны 120 кг, в сторону  – 95 кг, при подъеме из положения лежа на спине – 120 кг. В связи с этим меняется и внутридисковое давление, которое также зависит от положения. Наибольшим внутридисковое давление оказывалось при высокоамплитудных движениях. Значение внешних нагрузок в развитии остеохондроза шейного отдела позвоночника и его неврологических осложнений так же существенно, как в развитии остеохондроза поясничного или нижнего грудного отделов, хотя масса головы меньше туловища, расположенной выше поясничного отдела, примерно в 6 раз. Это связано с тем, что основным нагружающим фактором для позвонков этого отдела, является не масса головы, а нагрузки связанные с поднятием и ношением тяжести. При удержании груза в руках обязательно активизируются мышцы, начинающиеся от шейных позвонков и прикрепляющиеся к лопатке или ключице, т.е. мышца, поднимающая лопатку, ромбовидная, грудино-ключично-сосцевидная и трапециевидная. Удерживаемый в руках груз уравновешивается напряжением этих мышц, создающим давление на тела позвонков, величина которого примерно в два раза больше массы этого груза. Шейный отдел позвоночника занимает второе место после поясничного по частоте поражения остеохондрозом.  Вопрос о действии на межпозвоночные диски ударных нагрузок менее изучен. Возникая во время ходьбы, беге, приземлении, прыжках и т.д., они существенно увеличивают напряжения и деформации в структурных элементах позвоночника. Их определение базируется на анализе величины ускорения для различных частей тела, в частности таза и головы. Известно, что при обычной ходьбе разность этих показателей достигает 0.5 -1 g, а в момент приземления после соскоков гимнаста с перекладины -12  g. Сопоставление приведенных показателей свидетельствует о возможности существенных дополнительных нагрузок и деформаций позвоночника при различных движениях, что позволяет говорить о динамических нагрузках как о своеобразных условиях риска повреждения  диска. С другой стороны, следует подчеркнуть, что при прочих равных условиях значения ускорений, и ,следовательно, деформаций позвонков могут зависеть от амортизационных свойств опорно-двигательного аппарата человека. Они будут увеличиваться при плоскостопии, остеохонондрозе, деформирующем артрозе и других состояниях, при которых амортизационные свойства опорно-двигательного аппарата снижены. В известной степени на них влияют такие, казалось бы, малозначимые факторы, как качество обуви, твердость покрытия грунта и т.д.
С учетом вышеизложенного может быть понята картина довольно жестких статико-динамических условий функционирования позвоночника.
Размеры тел позвонков и толщина межпозвоночных дисков, как и их прочность, нарастают в каудальном направлении. В результате этого позвоночник с механической точки зрения подобен стержню с равнопеременными напряжениями, которые при изгибе и осевой нагрузке во всех сечениях остаются примерно одинаковыми. Особенности конфигурации позвоночника обеспечивают такое перераспределение нагрузок на его участки заведомо повышенного риска разрушения, которое исключает или задерживает его возникновение.
Не менее важное биомеханическое значение имеют изгибы позвоночника: шейный и поясничный лордозы, грудной, крестцово-копчиковый кифозы, которые способствуют смягчению действующих на них толчковых нагрузок при ходьбе, беге, прыжках. Наличие изгибов позвоночника, меняющих  кривизну при его  нагрузке, позволяет мышцам спины более эффективно перераспределять контактные давления на межпозвоночные диски и напряжения в телах позвонков.
При остеохондрозе позвоночника эти защитные механизмы нарушаются и часто заменяются другими, которые характеризуют способность организма человека адаптироваться в новых обусловленных болезнью условиях.
С биомеханических позиций остеохондроз следует рассматривать как заболевание, при котором в результате дегенеративно-дистрофических изменений в межпозвоночных дисках разрушается гармоническое соответствие между воздействующими механическими факторами и возможностями организма противостоять им.  При этом создаются новые компенсаторные механизмы, позволяющие в большей или меньшей степени предотвратить развитие неврологических осложнений в условиях этого несоответствия.  Поэтому клинические проявления остеохондроза тесно связаны с анатомо-биохимическими особенностями функциональных единиц позвоночных двигательных сегментов – в его различных отделах. Последовательная цепь функциональных и анатомических сдвигов в каждом позвоночном двигательном сегменте, проявляющихся неврологическими нарушениями, не может быть понята без всестороннего изучения их особенностей.
Позвоночник, выполняющий опорную, двигательную и защитную для спинного мозга, нервных и сосудистых структур функции, представляет собой многозвеньевую систему. Своеобразие опорной и амортизирующей функций позвоночника и его строения иллюстрирует приспособляемость к чрезвычайно сложным условиям функционирования в вертикальном положении. Оно отразилось в структуре, форме и прочностных характеристиках основных его элементов  - позвонков, межпозвоночных дисков и суставов, связочного аппарата, различных в зависимости от уровня их расположения и требований, предъявляемых им при функционировании.