в какой плоскости находятся суставные поверхности у шейных позвонков
В какой плоскости находятся суставные поверхности у шейных позвонков
Для проведения хирургических вмешательств на позвоночнике крайне важным условием является доскональное знание анатомии и биомеханики. Шейный отдел позвоночника — это часть осевого скелета шеи. Особенности строения шейных позвонков, лежащих ниже осевого позвонка, а именно — позвонков С3-С7, уникальны и играют важную роль как в физиологии и патофизиологии данной анатомической области, так и в осуществлении доступа при хирургическом лечении. В этой статье описаны основные детали анатомии и биомеханики этой важной части шейного отдела позвоночника.
а) Анатомия поверхностных структур шейного отдела позвоночника среднего и нижнего сегментов. Осмотр и пальпация поверхности шеи позволяют получить большой объем информации. Знание анатомии поверхностных структур помогает хирургу при выборе места разреза кожи, от расположения которого зависит возможность доступа к тем или иным позвонкам.
Верхней границей шеи являются нижняя челюсть и сосцевидный отросток, нижней границей — ключицы и рукоятка грудины. Стоит отметить, что обычно выше уровня рукоятки грудины лежат и позвонки Т1 и Т2 из-за наклона первого ребра в передненижнем направлении.
На передней поверхности шеи располагается множество пальпируемых структур, помогающих ориентироваться в уровнях позвонков. Подъязычная кость расположена на уровне позвонка С3, щитовидный хрящ — на уровне позвонка С4, а перстневидный хрящ — на уровне позвонка С6. Также на уровне позвонка С6 расположен сонный бугорок, или бугорок Шассеньяка (Chassaignac), представляющий собой передний бугорок поперечного отростка позвонка С6, который отделяет сонную артерию от позвоночной артерии. В клиническом аспекте, к сонному бугорку может быть прижата сонная артерия при таких состояниях, как наджелудочковая тахикардия.
На задней поверхности шеи определяется хорошо выраженный выступ, соответствующий пальпируемому остистому отростку позвонка С7 или, в редких случаях, позвонков С6 или Т1.
Поверхностная анатомия шеи.
Грудинно-ключично-сосцевидная мышца, подъязычная кость, щитовидный хрящ и перстневидный хрящ легко определяются при визуальном осмотре кожных покровов и поверхностной пальпации.
Подъязычная кость примерно соответствует уровню позвонка С3, щитовидный хрящ—уровню позвонка С4, а перстневидный хрящ — уровню позвонка С6.
Влагалище сонной артерии расположено медиальнее и глубже грудинно-ключично-сосцевидной мышцы.
б) Позвоночный столб. В норме, каждый из пяти шейных позвонков, лежащих ниже осевого позвонка, состоит из тела, ножек дуги, латеральных масс, пластинки дуги и остистого отростка. Позвонки являются подвижными структурами, соединенными между собой спереди межпозвонковым диском, формирующим передний сустав, а сзади — посредством парных суставных отростков.
Главной задачей шейных позвонков, лежащих ниже осевого позвонка, как и позвоночного столба в целом, является противостояние сжимающей силе; сжимающая сила возрастает в нисходящем направлении. Нормальным является изгиб шейного отдела позвоночника в виде неглубокого лордоза с кривизной 16-25°, который продолжается от зубного отростка до позвонка Т2. Уровни, обеспечивающие максимальную амплитуду сгибания-разгибания — С4-С5 и С5-С6, тогда как наибольшую амплитуду бокового сгибания обеспечивают суставы С2-СЗ, С3-С4 и С4-С5. Наименее подвижным сегментом является уровень С7-Т1.
1. Тело позвонка. Тело позвонка является несущим осевую нагрузку элементом позвоночного столба. В плане строения, высота тела позвонка увеличивается по позвоночнику по направлению вниз, исключая шейный позвонок С6, где отмечается обратная зависимость. Тело позвонка С6 может быть короче тел позвонков С5 или С7.
Тело позвонка имеет цилиндрическую форму, выпуклую поверхность спереди, и дугу позвонка, выступающую сзади. Тонкая наружная оболочка, представленная плотной кортикальной пластинкой, окружает пористое губчатое вещество, содержащее костный мозг; таково строение тела позвонка. Кортикальная пластинка состоит из вертикальных перегородок, что усиливает способность противостоять сжимающей силе. Внутреннее губчатое вещество кости построено из костных балок, схожих со столбами. Тела позвонков шире в поперечном, чем в передне-заднем направлении, а их размеры увеличиваются по уровням в нисходящем направлении. Обычно ширина составляет 17-20 мм.
2. Замыкательные пластинки. Замыкательная пластинка тела позвонка — это утолщение кортикальной костной ткани с вогнутой поверхностью, направленной к фиброзно-хрящевому межпозвонковому диску, и тонкий слой хряща толщиной около 1 мм. Замыкательная пластинка наиболее плотная и крепкая по периферии. Хрящевые замыкательные пластинки покрывают сверху и снизу тонким слоем межпозвонковый диск, и отделяют его от костной части замыкательной пластинки. Решетчатая пластинка, состоящая из кальция, соединяет хрящевую и костную части замыкательной пластинки между собой.
Эта поверхность, похожая на сито, обеспечивает осмотическую диффузию и тем самым позволяет питательным веществам проникать в межпозвонковый диск.
3. Крючковидный отросток. Крючковидный отросток — это парный выступ на верхней стороне тела позвонка, придающий ей вогнутую форму во фронтальной плоскости. Отросток вместе с нижней поверхностью вышележащего позвонка формирует унковертебральный сустав, а иногда перекрывает следующий уровень на треть высоты тела позвонка. Унковертебральные суставы играют роль в ограничении бокового сгибания и улучшают соединение позвонков при осевом вращении и боковом сгибании в шейном отделе позвоночника.
В хирургическом аспекте, унковертебральные суставы служат боковой границей при переднем доступе для удаления тела позвонка или межпозвонкового диска, а также помогают определить срединную линию при передней установке шейных пластин.
4. Поперечный отросток. Поперечные отростки шейных позвонков уникальны, потому что имеют поперечное отверстие на уровнях С1-С6. Позвоночная артерия проходит через эти отверстия, которые сформированы боковой поверхностью ножки дуги позвонка, задней поверхностью переднего бугорка и передней поверхностью заднего бугорка.
Кроме того, по выраженной борозде нервного корешка на верхней поверхности выходит нервный корешок соответствующего уровня. Необходимо помнить, что эта борозда находится позади поперечного отверстия.
5. Невральные отверстия. Через невральные, или межпозвонковые, отверстия выходят шейные нервные корешки. В отличие от атланто-затылочного и атланто-осевого уровней, имеющих неполные отверстия, шейные позвонки, лежащие ниже осевого позвонка, имеют полные отверстия с четырьмя четкими стенками. Ножки дуг позвонков образуют верхнюю и нижнюю стенки. Передняя стенка образована телом позвонка сверху и унковертебральным суставом, покрывающим межпозвонковый диск, снизу. Задняя стенка образована капсулой межпозвонкового сустава. Нервные корешки проходят над соответствующей их уровню ножкой дуги позвонка по борозде нервного корешка на поперечном отростке вблизи межпозвонкового диска и унковертебрального сустава.
В связи с близким расположением, дегенерация унковертебрального или межпозвонкового сустава может приводить к стенозу неврального отверстия и сдавлению нервного корешка.
6. Передний и задний бугорки. Передний бугорок начинается от верхней поверхности тела позвонка и выступает в боковом направлении. Он служит местом прикрепления передней лестничной мышцы, длинной мышцы головы, длинной мышцы шеи и передних межпоперечных мышц. Задний бугорок служит местом прикрепления ременной мышцы шеи, длиннейшей мышцы шеи, средней лестничной мышцы, задней лестничной мышцы, подвздошно-реберной мышцы шеи и мышцы, поднимающей лопатку. Задний бугорок начинается от средней части латеральной массы и выступает в переднемедиальном направлении, приближаясь к переднему бугорку.
7. Ножки дуги позвонка. Ножки дуги позвонка — это заднебоковые выступы на теле позвонка. Они соединяют тело позвонка с латеральными массами. В отличие от грудных и поясничных позвонков, у шейных позвонков, лежащих ниже осевого позвонка, ножки короткие, маленькие и ориентированы в медиальном направлении. Поэтому при установке конструкций часто винты размещают в латеральных массах.
Еще одной отличительной особенностью ножек дуг позвонков данной анатомической области является отхождение ножек от середины тела позвонка между верхней и нижней его частями, что не отмечается в грудном и поясничном отделах. Высота ножек в сагиттальной плоскости возрастает по уровням в нисходящем направлении. Поперечная ширина ножек уменьшается от шейного к среднему грудному отделу позвоночника.
Позвонок среднего или нижнего шейного отдела.
А: Вид сверху. Б: Вид спереди.
8. Позвоночный канал. Задняя вогнутая поверхность тела позвонка формирует переднюю стенку позвоночного канала, имеющего треугольную форму в горизонтальной плоскости. Боковые стенки сформированы медиальной поверхностью ножек, а задняя стенка образована передней стороной пластинки дуги позвонка. В средней и нижней частях шейного отдела позвоночника, передне-задний размер канала уменьшается в нисходящем направлении. На уровне С3 размер составляет примерно 17 мм, тогда как на уровне С7 — около 15 мм.
9. Латеральные массы. Латеральные массы являются цилиндрическими уплощенными короткими структурами, расположенными кзади и латеральнее ножек и фактически представлены межсуставной частью дуги, а также верхним и нижним суставными отростками с поверхностями, образующими межпозвонковые суставы с каждой стороны. Спереди расположен задний поперечный отросток, спереди и медиально расположена ножка, а медиально — пластинка дуги позвонка. На каждом уровне в непосредственной близости проходит нервный корешок. Сагиттальный размер варьируется от 12 до 18 мм.
Латеральные массы могут быть использованы для установки конструкции в связи с малым размером ножек позвонков, лежащих ниже осевого позвонка. Обычно размеры и объем уменьшаются в нисходящем направлении до уровня С7, который является переходным, поскольку здесь латеральные массы заметно тоньше, а ножки шире чем на вышележащих уровнях.
10. Межпозвонковые суставы. Межпозвонковые суставы представляют собой ориентированные во фронтальной плоскости суставы, окруженные тонкой синовиальной оболочкой. К сагиттальной плоскости межпозвонковые суставы расположены примерно под углом 45°. Суставы кровоснабжаются из позвоночной, восходящей глоточной, глубокой шейной, наивысшей межреберной и затылочной артерий; иннервация суставов обеспечена задними ветвями спинномозговых нервов.
Отличие в ориентации межпозвонковых суставов в разных отделах позвоночника — промежуточной ориентации в грудном отделе, в сагиттальной плоскости в поясничном отделе, и во фронтальной плоскости в среднем и нижнем шейных отделах позвоночника — объясняет различную амплитуду движений в этих отделах, поскольку при таком расположении суставы в шейном отделе лишь незначительно ограничивают осевое вращение и движение в любом направлении, за исключением разгибания. В шейном отделе позвоночника возможны сгибание, разгибание, боковой наклон и осевое вращение с большими амплитудами.
Тела позвонков способны противостоять осевой нагрузке и нестабильности при смещении структур. Подобная нестабильность может быть эффективно исправлена с помощью установки задней фиксирующей конструкции, если тела позвонков не повреждены.
Межпозвонковые диски существенно помогают в поддержании осевых нагрузок на позвоночник только при разгибании. Суставные поверхности и капсулы межпозвонковых суставов способны амортизировать примерно пятую часть осевой нагрузки, оказываемой на поясничный отдел позвоночника. На протяжении всего шейного отдела позвоночника общая амплитуда сгибания-разгибания составляет 60-75°, а смещение структур в сагиттальной плоскости на всех уровнях шейного отдела составляет не более 2-3 мм. Это обеспечивается благодаря функции межпозвонковых суставов, дисков и связок; небольшое увеличение амплитуды смещения может оказаться травмирующим.
Боковое сгибание является значимым движением. Между позвонками С2 и С5 на каждом уровне обеспечивается 10-12° амплитуды бокового наклона. На уровне С7-Т1 амплитуда составляет всего 4-8°. Во всех отделах позвоночника, боковое сгибание может сочетаться с другими движениями, например — осевым вращением; при этом осевые отростки нижележащих позвонков поворачиваются в противоположном направлении.
11. Пластинка дуги позвонка и остистый отросток. Пластинка дуги позвонка — это тонкая заднемедиальная структура, которая замыкает заднюю стенку позвоночного канала. Пластинки часто могут перекрывать смежные уровни и продолжаются остистым отростком, который в шейном отделе позвоночника имеет небольшие размеры и раздвоенное окончание.
в) Межпозвоночное пространство:
1. Границы межпозвонкового пространства. Хрящевые замыкательные пластинки, покрывающие тела позвонков, являются верхней и нижней границей межпозвонкового пространства. Передние и задние продольные связки формируют переднюю и заднюю границы соответственно. Крючковидные отростки ограничивают межпозвонковое пространство с боковых сторон.
2. Межпозвонковый диск. Межпозвонковый диск занимает пространство между за-мыкательными пластинками смежных позвонков. Каждый диск сформирован из центрального студенистого ядра и окружающего его фиброзного кольца, состоящего из коллагена и эластических волокон.
3. Фиброзное кольцо. Фиброзное кольцо представляет собой круглый обруч, состоящий из пересекающихся слоев коллагеновых волокон, которые проходят в косом направлении от тела позвонка вверх и вниз и упорядочены винтообразно. Имеется несколько слоев, волокна каждого из которых ориентированы одинаково; ориентация волокон смежных уровней отличается на 30°.
4. Студенистое ядро. Центрально расположенное студенистое ядро состоит из мягкого, похожего на мякоть фрукта, высокоэластичного мукопротеинового геля с высоким содержанием воды. Характерные особенности геометрии данного отдела позвоночника совпадают с таковыми во всех отделах; например, в поперечном сечении размер диска увеличивается по уровням от С2 до Т1. Любая нагрузка, которой противостоит тело позвонка, передается на тело нижележащего позвонка через межпозвонковый диск.
Неоднородность комплекса тела позвонка с межпозвонковым диском обусловливает особенности передачи осевой нагрузки и ее возрастные изменения. Первым компонентом, чья функция нарушается раньше других, является замыкательная пластинка, а не межпозвонковый диск.
Межпозвонковый диск:
А: Студенистое ядро расположено в центре; концентрические волокна фиброзного кольца расположены по периферии.
Б: Межпозвонковый диск находится между тел смежных позвонков.
Каждый слой волокон фиброзного кольца ориентирован в одном направлении, а смежные слои ориентированы под углом 30° друг к другу.
Видео анатомия позвоночника и спинного мозга по атласу
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Межпозвонковый диск
Позвонки – основные элементы позвоночника, представляющие собой костные структуры, состоящие из нескольких связанных между собой частей. Внутри каждого позвонка присутствует отверстие, а благодаря тому, что они расположены строго друг над другом, формируется позвоночный канал, являющийся надежным вместилищем для спинного мозга.
Основными структурными элементами подавляющего большинства позвонков являются тело, прикрепленная к нему ножками дужка с 7-ю отростками разной длины и формы. Позвонки каждого из отделов позвоночника незначительно отличаются друг от друга, причем как размерами, так и нередко формой, что обеспечивает позвоночнику способность выполнять все возложенные на него функции.
Между телами позвонков находятся особые хрящевые образования – межпозвоночные диски, имеющие особенное строение. Именно изменения в них чаще всего становятся причиной возникновения болей в различных отделах спины и шеи. Ведь межпозвоночные диски не только склонны с возрастом «истираться» и терять былые свойства, но и могут поражаться в более молодом возрасте в силу отрицательного воздействия тех или иных факторов. Так, например, остеохондроз и грыжи межпозвонковых дисков сегодня не понаслышке знакомы очень многим.
Строение позвонков
Итак, каждый позвонок имеет:
По задней поверхности тел позвонков находятся питательные отверстия, пронизанные кровеносными сосудами. А в местах соединения позвонков друг с другом нижняя полуокружность выше расположенного позвонка и верхняя ниже находящегося по обеим сторонам образуют межпозвоночные или фораминальные отверстия, сквозь которых выходят кровеносные сосуды и ответвляющиеся от спинного мозга нервные корешки.
Позвоночник человека образован 31—34 позвонками, из которых отдельными являются только 28, а остальные прочно срастаются между собой. Среди них различают 7 шейных позвонков, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 2—4 копчиковых.
Шейные позвонки
Шейные позвонки имеют наименьшую величину. В каждом из имеющихся у них поперечных отростков присутствует небольшое округлое отверстие. Через них, начиная с 6-го шейного позвонка, проходят позвоночные артерии, представляющие собой крупные кровеносные сосуды, обеспечивающие кровоснабжение головного мозга.
Каждый поперечный отросток шейных позвонков имеет два бугорка: передний и задний. У 6-го позвонка передний из них развит значительно лучше, чем аналогичные бугорки прочих шейных позвонков, а за счет непосредственной близости сонной артерии его назвали сонным бугорком. Именно это костное выпячивание используют парамедики при необходимости остановить кровотечение обусловленное повреждением сонной артерии, поскольку к нему удается относительно легко придавить этот крупный кровеносный сосуд и тем самым заблокировать кровопотерю.
Имеющиеся у шейных позвонков суставные отростки отличаются гладкой округлой поверхностью. Но у верхних суставных отростков она отведена назад и устремлена вверх, а у нижних, наоборот, вниз и вперед. Такое строение обуславливает образование фасеточных суставов. Они отличаются небольшим диаметром, что приводит к тому, что даже незначительные изменения в межпозвоночных дисках и патологии самих позвонков провоцируют ущемление проходящих в них спинномозговых корешков, а значит и сильные боли, отдающие в голову и руки, а также нарушения работы иннервируемых ими органов.
В то же время шейные позвонки имеют достаточно короткие остистые отростки. По мере отдаления от головы их величина постепенно возрастает. При этом их концы раздваиваются во всех позвонках, кроме 7-го. Таким образом, в шейном отделе наиболее длинный остистый отросток имеет 7-й позвонок. Благодаря этому его легко можно прощупать, что часто используется в медицине для обнаружения верхней границы легких и плеврального купола.
Образованный телами и дугами шейных позвонков позвоночный канал имеет близкую к треугольной форму со сглаженными углами, за исключением верхних уровней, где его сечение приближается к круглому.
Но это далеко не все отличия, какими могут похвастаться позвонки шейного отдела позвоночника. Среди них присутствуют позвонки, имеющие абсолютно нетипичное строение, а именно 1-й и 2-й. Они даже получили собственные названия – атлант и аксис или эпистрофей соответственно. Особенности строения этих двух позвонков объясняются необходимостью соединения позвоночника с костями черепа.
Так, 1-й шейный позвонок или атлант лишен тела, остистого отростка, а также суставных отростков. Он прилегает непосредственно к основанию черепа. Недоразвитое тело, которое должен был он иметь, прирастает ко второму шейному позвонку, формируя тем самым его зубовидный отросток или просто зуб. Поэтому атлант сохранил лишь часть тела, называемую латеральной массой. Именно от нее берут начало задняя и передняя дуги позвонка, создающие характерное круглое позвоночное отверстие в этой прилегающей к голове части шейного отдела позвоночника.
Передняя и задняя поверхности атланта имеют по характерному бугорку, а внутренняя сторона дуги – суставную ямку, в нее входит зуб аксиса (2-го шейного позвонка). Отсутствие суставных отростков компенсируется наличием суставных поверхностей по обеим сторонам латеральных масс. Таким образом, верхние из них предназначены для соединения с выступами затылочной кости, а нижние для обеспечения контакта с аксисом. На дуге атланта присутствует специальная борозда, в которой размещается позвоночная артерия.
2-й шейный позвонок или аксис называют еще вращательным, поскольку во время поворачивания головы в ту или иную сторону происходит поворот не только черепа, но и атланта, что реализуется за счет наличия у аксиса зубовидного отростка. Он представляет собой костный выступ цилиндрической формы, направленный вертикально по отношению к телу и имеющий головку с 2-мя суставными поверхностями и шейку. Одна из них соединяется с соответствующей ямкой выше расположенного атланта, а вторая с его поперечной связкой. Именно присутствие зуба отличает 2-й шейный позвонок от всех остальных. Эпистрофей уже имеет пару суставных отростков, обращенных вперед и вниз, а также у него присутствует остистый отросток, представляющий собой массивный костный вырост небольшой длины с раздвоенным концом.
Благодаря особенностям анатомии позвонков и образовывающихся суставов соединение черепа с шейным отделом позвоночника отличается высокой прочностью и при этом значительной подвижностью. Это реализуется за счет наличия:
Грудные позвонки
В грудном отделе насчитывается 12 позвонков. Они имеют соединения с ребрами, что и определяет особенности их анатомии. На боковых сторонах тела каждого из них присутствует 2 ямки: верхняя и нижняя. Они предназначены для создания сочленений с ребрами.
Грудные позвонки обладают длинными поперечными отростками. Они отклонены назад и отличаются достаточно крупными концами. Передняя поверхность каждого из 10-ти первых грудных позвонков снабжена реберной ямкой, обеспечивающей сочленение с бугорком соответствующего ребра. Соединение с каждым ребром формируется за счет его прикрепления одновременно к нижней части выше расположенного грудного позвонка и верхней части нижележащего. Только 11 и 12 грудные позвонки не имеют на поперечных отростках, отличающихся небольшими размерами, реберных ямок. При этом головка каждого ребра прикрепляется не только одновременно к двум соседним позвонкам, но и соприкасается с расположенным между ними межпозвоночным диском.
Что же касается остистых отростков, то у грудных позвонков они существенно длиннее, чем у шейных. Они резко наклонены книзу, что устраняет риск чрезмерного разгибания позвоночника.
Суставные отростки расположены продольно и образуют классические межпозвоночные отверстия.
Поясничные позвонки
Позвонки поясничного отдела отличаются наибольшими размерами, что объясняется тем, что на них приходится наибольшая нагрузка. Они имеют массивное тело бобовидной формы, ширина которого превосходит их передне-задние размеры. В поясничном отделе насчитывается 5 позвонков, а их величина постепенно увеличивается по направлению к крестцу.
Тела поясничных позвонков вместе с отходящими от них дугами образуют треугольное позвоночное отверстие, имеющие наибольшее поперечное сечение. Они имеют длинные, отклоненные назад поперечные отростки, которые, по сути, представляют собой рудименты ребер, которые слились с истинными поперечными отростками. В участках их слияния формируются незначительные выступы, называемые добавочными отростками.
Остистые отростки поясничных позвонков имеют небольшую длину. Они плоские и отличаются утолщенными концами, которые также направлены кзади. Благодаря такому строению поясничный отдел позвоночника приобретает выраженную подвижность, что позволяет совершать массу вариантов движений в различных направлениях.
Крестец и копчик
Крестец формируется из 5-ти сросшихся между собой крупных позвонков, в результате чего он приобретает вид массивной костной структуры треугольной формы. На крестец приходится вся тяжесть туловища, распределяемая затем на тазовые кости. Широкая верхняя часть крестца называется основанием, а более узкая нижняя – верхушкой.
На основании присутствуют суставные отростки, которые вместе с поверхностями нижних суставных отростков 5-го поясничного позвонка образуют фасеточные суставы. А в точке примыкания крестца к телу 5-го поясничного позвонка формируется выступ, называемый мысом.
Крестец имеет переднюю и заднюю тазовые поверхности. Первая отличается вогнутой формой, вторая же наоборот выпуклой. Также на передней тазовой поверхности присутствует 4 поперечные линии, представляющие собой границы срастания тел составляющих крестец позвонков. Каждая из этих линий имеет особые отверстия. На задней же поверхности образовано 5 хорошо заметных гребней, образованных сращением остистых, суставных, поперечных отростков.
Также в крестце выделяется так называемая латеральная часть, на которой сформирована нетипичная суставная поверхность, предназначенная для создания сочленения с подвздошной костью. Между ней и гребнями присутствует крестцовая бугристость, к которой присоединяются связки и мышцы.
Слившиеся позвоночные отверстия крестцовых позвонков формируют крестцовый канал, проходящий по центру крестца от основания до верхушки. В нижней части он переходит в крестцовую щель, стороны которой имеют собственные выпячивания – крестцовые рога. Они являются следствием срастания суставных отростков.
Копчик – рудиментарный хвост, образованный 3—5 небольшими позвонками, объединяющихся с крестцом. Он имеет характерную треугольную форму и направлен кпереди. Его длина в 2 раза больше ширины. На задней поверхности копчика присутствуют парные выросты – копчиковые рога. Они устремлены по направлению к крестцовым рогам.
Что интересно, у молодых людей, независимо от пола, копчиковые позвонки разделены хрящевыми пластинками. Но с возрастом они срастаются в единый костный конгломерат, что обычно происходит после 40 лет.
Межпозвоночные диски
Межпозвоночные диски представляют собой сложное анатомическое образование. Они располагаются между подавляющим большинством тел позвонков и играют большую роль в поддержании опорно-двигательной функции позвоночника.
На межпозвоночные диски приходиться 1/3 всего объема позвоночника. На них возлагается вся приходящаяся на позвоночник нагрузка и одновременно с этим они также обеспечивают его гибкость и подвижность. Потому от механических свойств этих хрящевых структур во многом зависит и состояние всего позвоночника.
Всего в организме человека насчитывается 24 межпозвонковых диска. Их величина увеличивается по мере продвижения вниз по позвоночнику и в результате диски поясничного отдела достигают 45 мм в передне-заднем направлении и 64 мм в поперечном направлении, а их толщина составляет порядка 11 мм. Нервные окончания присутствуют только в наружной части межпозвонкового диска, а кровеносные сосуды в них полностью отсутствуют.
Толщина межпозвоночного диска непостоянна. Она может колебаться в течение дня и увеличиваться после ночного сна и уменьшаться к вечеру. Поэтому и наблюдаются суточные колебания длины позвоночника вплоть до 2 см.
Строение всех межпозвоночных дисков, в отличие от позвонков, одинаково. Каждый из них представляет собой хрящ сложного строения, в котором выделяют 3 участка:
Протеогликаны – высокомолекулярные соединения, образованные белками и гликозаминами, в межпозвоночных дисках представленные в основном хондроитином, образующим так называемый агрекан.
Таким образом, межпозвонковые диск, впрочем, как и большинство других хрящей, состоит из воды и коллагеновых волокон, которые погружены в протеогликановый гель. Соотношение этих компонентов рознится не только в различных частях диска, но и изменяется в зависимости от возраста человека и даже времени суток, не говоря уже о наличии заболеваний. Поэтому с возрастом диск становится тверже, а разница между фиброзным кольцом и пульпозным ядром уменьшается.
При этом нельзя не отметить, что в образованном протеогликанами матриксе располагаются клетки, задачей которых является продукция компонентов межпозвоночного диска. Сами же протеогликаны, представленные в основном агреканом (крупная молекула, имеющая белковое ядро с присоединенными к нему гликозаминогликановыми группами), несут большое количество отрицательных зарядов, что позволяет им притягивать молекулы воды и провоцировать набухание диска, что крайне важно для правильного его функционирования. Кроме того, они оказывают влияние на активность обмена веществ. Протеогликаны с относительно небольшой молекулярной массой способны связывать медиаторы клеточной активности, в частности факторы роста, и высвобождать их при возникновении необходимости в них.
Вода – основной компонент межпозвоночного диска. Но ее содержание в нем подвержено колебаниям, в том числе в зависимости от времени суток. Так, при отсутствии физических нагрузок, в особенности после ночного отдыха, содержание воды в диске достигает максимума, а в течение дня оно постепенно уменьшается.
Качество функционирования диска во многом зависит от равновесия между давлением воды и набуханием диска. Это определяется числом притянутых ионов протеогликанами, несущими отрицательный заряд, т. е. процентное содержание протеогликанов оказывает непосредственное влияние на качество работы диска. В момент повышения нагрузки на хрящи позвоночника возрастает давление воды внутри него и баланс нарушается. Чтобы выровнять давление определенных объем воды «выдавливается» из диска, что приводит к увеличению концентрации протеогликанов. Этот процесс продолжается вплоть до восстановления баланса или снятия нагрузки.
Обмен веществ в межпозвоночных дисках
Абсолютно все межпозвоночные диски лишены собственных кровеносных сосудов, а обмен веществ в них осуществляется по диффузному механизму. Другими словами, они получают питание из кровеносных сосудов близлежащих тканей, расстояние до которых может достигать 7—8 мм.
Во время приложения нагрузки на диск, например, во время ходьбы, и его сжатия происходит «выдавливание» жидкости, и создается градиент концентрации питательных веществ. Вышедшая из диска жидкость насыщается питательными веществами и при снятии нагрузки и соответственно «расправлении» диска всасывается назад.
Функции и влияние нагрузки на давление в межпозвоночных дисках
Главной задачей межпозвонковых дисков является поглощение ударов во время физической активности и обеспечение возможности позвоночнику сгибаться и вращаться. Нагрузка на диски также зависит от веса человека и положения тела. Поэтому даже при выполнении повседневных задач приходящаяся на диски нагрузка постоянно колеблется. Так, сгибания и разгибания приводят к сдавлению и растяжению диска, а вращательные движения корпусом – к поперечной нагрузке или сдвигу дисков. Но из-за особенностей размеров этих хрящевых структур нагрузка на них увеличивается сверху вниз, в результате чего на самые крупные диски поясничного отдела позвоночника приходится максимальная нагрузка.
Избыточный вес, подъем слишком тяжелых предметов или даже принятие определенного положения тела приводит к увеличению нагрузки на межпозвоночные диски, что приводит к ускорению протекания дегенеративно-дистрофических изменений в них и создает весомые предпосылки для развития заболеваний. Так, в состоянии покоя в зависимости от положения тела давление на диски колеблется от 0,1 до 0,2 МПа. В то же время при наклонах или подъеме тяжести оно резко возрастает до 1,5—2,5 МПа. При увеличении нагрузки давление в диске равномерно распределяется по всей его площади, включая хрящевые пластины.
В момент сжатия диска, что происходит при каждом движении, он деформируется и становится более плоским, как бы сжимаясь. При этом хрящевая пластинка и фиброзное кольцо выбухают, что сопровождается возрастанием напряжения в этих структурах, ведь происходит резкое увеличение давления в пульпозном ядре.
Степень изменения формы диска напрямую зависит от скорости нарастания нагрузки. Во время выполнения сгибаний и разгибаний он способен сдавливаться или растягиваться вплоть до 30—60% от собственной толщины, в результате чего расстояние между отростками соседних позвонков может нарастать в 4 и более раз. При этом при устранении нагрузки в течение нескольких секунд межпозвонковый диск сразу же восстанавливается и приобретает исходные параметры. Но если приходящаяся нагрузка не исчезает, хрящ продолжает сдавливаться и из него вытесняется жидкость. Таким образом, в течение дня, когда позвоночник и соответственно диски испытывают наибольшее давление, они теряют до 10—25% содержащейся в них воды. В течение ночи, когда человек отдыхает, и на позвоночник не приходятся нагрузки, этот объем воды восполняется. Этим и объясняется тот факт, что к вечеру рост человека может уменьшаться на 1—2 см.
Процентное соотношение воды, протеогликанов и коллагена дисков также неизбежно изменяется с течением лет и при развитии дегенерационных процессов в них. Это приводит к тому, что и реакция диска на механические нагрузки также изменяется. Поскольку пульпозное ядро постепенно обезвоживается и вместе с этим теряет протеогликаны, оно уже не может эффективно справляться с нагрузкой. В результате она неравномерно распределяется по волокнам фиброзного кольца и замыкательным пластинам. Даже при небольшой потере воды образующая фиброзное кольцо коллагеновая сеть теряет тонус, из-за чего межпозвонковый диск становится более мягким и хуже переносит нагрузки.
При дегенерации межпозвоночного диска, которая может быть следствием не только возрастных изменений, но и малоподвижного образа жизни, и тяжелой физической работы, внутренняя часть фиброзного кольца при приложении нагрузки может выпячиваться внутрь пульпозного ядра. Это провоцирует возникновение аномального давления на другие структуры, что приводит к снижению работоспособности всего диска. При этом возрастает и скорость протекания дегенеративных процессов, что приводит к их более сильному сжатию, чем здорового диска, при одной и той же нагрузке. Это влечет за собой возникновение изменений в других позвоночных структурах, в частности мышцах и связочном аппарате. Как следствие, возникает возрастание давления на суставные поверхности, что обуславливает возникновение дегенеративных процессов в них.
Основными факторами риска развития дегенеративно-дистрофических изменений в межпозвонковых дисках являются нагрузка, курение и действие вибрации. Как уже упоминалось, нагрузка на эти хрящевые образования зависит от позы человека. В сидячем положении давление на диски в 5 раз выше, чем в лежачем. Также оно существенно увеличивается при подъеме тяжелых предметов, особенно если это осуществляется за счет задействования спины или удержании тяжести на расстоянии от тела. В таких ситуациях резко возрастает риск разрыва фиброзного кольца, особенно если оно уже ослаблено, и формирования грыжи межпозвоночного диска.
Вертебрологи рекомендуют поднимать тяжелые предметы, согнув колени и с прямой спиной. В результате нагрузка будет равномерно распределяться по телу и задействовать нижние конечности, уменьшая давление на межпозвоночные диски.
Пристрастие к курению так же не идет на пользу межпозвонковым дискам. Поскольку их питание крайне нестабильно, а малейшее отклонение от нормы в доставке необходимых соединений приводит к нарушению обмена веществ в хряще и прогрессированию дегенеративных изменений в нем. Курение оказывает влияние на кровоток, поэтому эта вредная привычка может являться одной из причин нарушения питания межпозвоночного диска и развития соответствующих заболеваний.
Исследования показали, что доставка в межпозвоночный диск питательных веществ резко уменьшается уже через 20—30 минут курения.
Вибрация так же способна оказывать отрицательное действие на состояние позвоночника. В первую очередь она неблагоприятно сказывается на капиллярах, что может провоцировать изменения в кровоснабжении позвоночных структур. Кроме того, риск повреждения позвоночника резко возрастает при достижении частоты колебаний 5—10 Гц. Подобную вибрацию создают многие автомобили, что объясняет тот факт, что очень часто с заболеваниями позвоночника сталкиваются водители.