Хребет - як це все працює і чому болить

У цій статті будуть відсутні відомості, що викладаються в посібниках з анатомії. Використання анатомічних відомостей буде вироблятися в тій мірі, в якій це необхідно для ілюстрації функцій хребта та їх розладів.
Основне поняття в функціональної анатомії хребта - хребетно-руховий сегмент (ПДС - Junghans H., 1930). Позначається, таким чином, з'єднання двох суміжних хребців, що припускає взаємодію з використанням диска, міжхребцевих суглобів, зв'язкового апарату і м'язів. Як бачимо, це поняття включає кілька анатомічних елементів. ПДС є функціональною і структурною одиницею хребта.
Кількість ПДС не відповідає загальній кількості хребців, їх кількість може змінюватися. Наприклад, при судинних остеофитами сусідніх хребців функціональний характер ПДС втрачається. У злилися хребцях крижів немає жодного ПДС. У відомому сенсі слова можна говорити і про те, що протягом життя однієї людини кількість ПДС може бути зменшено в результаті перенесеного остеохондрозу диска з наступною консолідацією суміжних хребців.
Біомеханічний аналіз сил, що діють на ПДС, показує динамічну стійкість цього елемента системи. Обсяг рухів у ПДС визначається висотою диска і еластичністю сполучних тканин і структур, включаючи фіброзні тканини диска. Очевидно, що диску в цьому відношенні належить провідне місце: дегенеративне зміна диска викликає повне вимкнення з руху ПДС при незмінних якостях жовтих зв'язок, передньої поздовжньої і суглобових зв'язок.
Напрямок суглобів забезпечує напрямок руху. У цьому відношенні ПДС різних рівнів мають значні відмінності.
На рівні шийного відділу хребта косе розташування суглобів дозволяє здійснювати повороти, згинання та розгинання в досить великому обсязі. Це досягається і значною висотою диска по відношенню до висоти тіла хребця.
У грудному ж відділі у силу специфічності суглобів - з'єднання з ребрами - основний рух проводиться навколо горизонтальної осі, тобто згинання та розгинання. Повороти в грудних ПДС практично неможливі. Незначний поворот хребця відбувається при нахилі тулуба.
У поперековому відділі хребта основний рух відбувається навколо горизонтальної осі, це досягається вертикальним розташуванням суглобових поверхонь. Можливі ротації і нахили в менших обсягах, ніж згинання та розгинання.
 
Хребет - осьовий орган, що виконує функцію забезпечення вертикальної пози при статичних і динамічних навантаженнях в широкому діапазоні. Як відомо, внутридисковое тиск позитивно і становить 5-6 атмосфер, що саме по собі виключає можливість вправляння випав диска при проведенні маніпуляції, як це стверджується фахівцями з мануальної терапії (Касьян Н.А., 1988). Але на практиці це працює! Хоча відсоток лікарської помилки виключно високий, і травми, нанесені недосвідченими руками, дуже важкі.
Розподіл внутрішньодискового тиску людини, що виконує роботу в положенні сидячи або невеликого згинання тулуба, показує, що задні відділи диска виявляються декілька розвантаженими, ніж передні. Це означає, що внутридисковое тиск направлено в сторону хребетного каналу і надає переважне вплив на задню дугу фіброзного кільця і ​​задню поздовжню зв'язку. Очевидно, що дегенеративно-дистрофічний процес раніше всього розвивається в цій частині і можливість грижі освіти в сторону хребетного каналу найбільш висока. Зазначена особливість розподілу навантажень по поперечнику диска дозволяє зрозуміти причину високої частоти остеохондрозу диска і його ускладнень у осіб сидячій професії порівняно з людьми, які виконують динамічну роботу. При динамічній роботі всі відділи диска навантажуються більш-менш рівномірно, ймовірність локального дистрофічного ураження диска зменшується.
З точки зору біомеханіки, в цілому хребет являє собою стійку систему. Ця стійкість забезпечується особливим розташуванням м'язів навколо хребта, що дозволило Н. А. Бернштейн (1926) порівняти їх з вантами щогли.
М'язи тулуба і хребта складають не тільки функціональний, але і структурний елемент, без якого про міцності хребта говорити не доводиться. Захист його кістково-хрящових і зв'язкових структур за рахунок м'язового футляра особливо чітко виступає при різких рухах за типом рефлекторних реакцій. Але ці м'язи по відношенню до осі хребта розподілені нерівномірно як в кількісному, так і в якісному відношенні. Збереження вертикальної пози, природно, передбачає еквівалентне розподіл сил розтяжок (вант) при їх різноманітному прикріпленні. Інакше кажучи, деякі ванти несуть велике навантаження, ніж інші. Для розрахунку цих сил ми повинні розглянути хребет як стійкий важіль, рівновагу якого зберігається за рахунок рівності моментів сил, що діють під взаімнопротівоположних напрямках.
З точки зору загальної біомеханіки хребет являє собою кінематичний ланцюг з великим числом ступенів свободи. Природно, ці сили спрямовані на розгинання і згинання цього ланцюга за рахунок її рухомих ланок.
За даними Огієнко Ф.Ф. (1972) для чоловіка ростом 165 см і вагою 60 кг ці сили будуть розподілені наступним чином:
Позиція 1Ортоградне положення тілаВаріант 1 - руки витягнуті уздовж тулуба. Люмбосакральние диск відчуває стиснення, обумовлене дією маси (30 кг) розташованої над ним частини тіла.
Варіант 2 - руки горизонтально витягнуті вперед. Хребет проявляє функцію важеля першого роду. Сила стиснення диска складається з ваги верхньої половини тіла і врівноважує сили м'язи-розгинача стопи, що відповідає 66 кг.
Варіант 3 - горизонтально витягнутими вперед руками утримується вантаж 10 кг. Сила стиснення диска складається з ваги верхньої половини тіла, ваги вантажу та врівноважує сили м'язи-розгинача спини, що становить 206 кг.
Позиція 2Тулуб в положенні згинанняВаріант 1 - тулуб відхилено від фронтальної площини на 10, руки витягнуті уздовж тіла. Сила стиснення диска складається з ваги половини тіла і врівноважує сили м'язи-розгинача спини, що становить 60,6 кг.
Варіант 2 - тулуб зігнуто під кутом 90, руки опущені, тобто знаходяться перпендикулярно до тулуба. Відношення між плечима важеля 1:7, тому сила, що діє на рівні люмбосакрального диска, буде дорівнює 210 кг.
Варіант 3 - тулуб зігнуто під кутом 90, опущеними руками утримується вантаж 30 кг. Сума моментів сил вантажу і сили центра ваги верхньої половини тіла повинна бути дорівнює моменту сили протидії, що становить навантаження 480 кг.
Правда, у варіантах 2 і 3 відсутня активна м'язова разгибательная активність і протидіюча сила доводиться за рахунок напруги зв'язкового апарату попереково-крижового відділу хребта. Відбувається це тому, що при згинанні тулуба більше 30 від вертикалі активна розгину тельная активність хребетної мускулатури вимикається так званий "феномен згинальних полегшення".
Варіант 4 - момент підйому вантажу з підлоги з положення максимального згинання уловіща. У момент відриву вантажу від підлоги проявляє свою дію ривковая або миттєва сила, необхідна для подолання інерції маси. При ривковие руху м'язова сила може значно перевершувати статичну силу. Цей ривковий механізм небезпечний також при метальних рухах, коли відбувається значне перевантаження зв'язкового апарату і дисків під час раптової зупинки або невмілому русі.
Клінічний досвід показав, що судорогоподобная м'язова тяга в змозі викликати компресійний перелом хребця в здоровому кістяку (Schmorl G., Junghans H., 1955; Гальперін М.Д., Терпугов Е.А., 1963).
Активність згиначів і розгиначів, тобто антагоністів, при чханні, кашлі і напруженні працює на стиск хребта. Підрахунок площі перерізу м'язів, що надають одночасне стиск по осі хребта, співвіднесений до сили, що розвивається цими м'язами, показав, що компресійне зусилля може досягти величезних величин - 1000-1500 кг!
Природно, в положенні лежачи на спині, вертикальні зусилля на хребет виключаються. У цьому положенні біомеханічні зусилля складаються, в основному, з обертаючого моменту. Мій розрахунок показав, що при пасивному обертанні хребта пацієнта в положенні універсального мобілізуючого прийому лікарем виявляється зусилля набагато більше, ніж в положенні стоячи з обтяженням. Так, якщо довжину важеля коротких ротаторов хребта прийняти за 3-5 см (відстань від умовної вертикальної осі обертання хребта в центрі спинномозкового каналу), величину довгого важеля пасивного обертання - від 50 до 100 см (все залежить від положення верхньої ноги), а вага обертального зусилля (вага сегмента нижньої кінцівки лікаря або сила активного тиску цій ногою на верхню ногу пацієнта) - 5-20 кг., то розрахунок показує наступне: мінімальне зусилля, чиниться при такому розкладі величин, становить 50 кг. А максимальне - 660 кг. Очевидно, що в положенні лежачи гальмуючий момент сили мускулатури тулуба зведений до мінімуму. Не слід забувати, що пацієнтові пропонується постійно розслаблятися, тим самим виключається активний захист хребта від пасивного енергійного його повороту.
Таким чином, це зусилля розподіляється на природні еластичні властивості зв'язок, суглобів хребта.
На шийному відділі хребта сила ротується зусилля, виробленого за довгий важіль, яким є голова пацієнта, значно менше, ніж при зусиллі на поперековий відділ, виробленого ногою. До цього слід додати, що під час ротації хребта внутридисковое тиск внаслідок природного зменшення обсягу диска значно підвищується.
Ці розрахунки дозволяють зрозуміти небезпеку надмірних ротується зусиль, застосовуваних недосвідченими фахівцями з мануальної медицині. Відрив кісткових виступів, перерозтягнення зв'язок і формування вторинних блокад можуть з'явитися результатом форсованої ротації хребта.
Розгинання хребта супроводжується збільшенням навантаження на суглоби і деяким її зменшенням на диски. З лікувальною метою це положення застосовується проведенням тракції (ритмічною) в положенні лежачи на животі. Зменшення навантаження на суглоби і, в меншій мірі, на диски досягається проведенням тракції в положенні пацієнта лежачи на спині. Особливо корисно це рух як прийом загальної, не націленої мобілізації суглобів хребта.
Нахил хребта в сторони супроводжується завжди поворотом хребців таким чином, що остисті відростки виявляються зверненими в бік опуклої частини сколіозу (Jirout J., 1976).
Ця біомеханічна особливість ПДС має важливе діагностичне і практичне значення. Порушення лінії поворотів остистих відростків - відставання - є діагностичною ознакою блокади ПДС. Зазвичай, мобілізація ПДС в нахилі здійснюється фіксацією остистого відростка на рівні ураженого сегмента.
На цьому закінчимо наш огляд анатомо-функціональних особливостей хребта з точки зору фахівця мануальної терапії.
Деякі деталі функціональної анатомії хребта і інших суглобів будуть наведені пізніше, якщо це комусь буде цікаво.