стороны.
Фиброзное кольцо напряжением своих волокон удерживает ядро
Рис. 2. Распределение, вер-
тикальной динамической на-
грузки в позвоночнике и
грансформаиия ее в диске
в нормальных условиях (а)
и при дегенерации диска
(б).
и поглощает большую часть энергии. Благодаря эластическим
свойствам диска значительно смягчаются толчки и сотрясения, пе-
редаваемые на позвоночник, спинной и головной мозг при ходьбе,
беге, прыжках и т. д. Стремление пульпозного ядра к расправле-
нию передается в виде равномерного давления на фиброзное коль-
цо и гиалиновые пластинки (рис. 2). Это давление уравновеши-
вается напряжением фиброзного кольца, соединяющего позвонки,
и тонусом мышц туловища. В противодействии этих двух сил -
ключ к пониманию дегенеративно-дистрофических процессов поз-
воночника [Косинская Н, С., 1961]. Теоретические расчеты мно-
гих авторов [Lindblom, 1948; Hirsch, 1948; Bradford, Spurling, 1949;
Naylor, 1954, и др.] показали, что поясничный отдел позвоноч-
ника действуют очень большие силы. Для ответа на многие вопро-
сы биомеханики, имеющие не только теоретическое, но и практи-
ческое значение, необходимо было непосредственно исследовать
виутридисковое давление. Такое исследование при помощи диско-
пункционной иглы впервые произвел в 1960 г. Nachernson. В 1967 г.
Я. Л. Цивьян и В. Е. Райхинштейн, используя полупроводниковые
теизодатчики, сконструировали оригинальный миниатюрный при-
бор с бародискометрической иглой-зондом большой точности (до
0,1 кг/см). При помощи этого прибора авторами проведено экс-
периментальное и клиническое изучение внутридискового давле-
ния. Эксперименты выявили следующие закономерности.
Пульпозное ядро неизмененных или умеренно дегенерирован-
ных дисков в покое имеет значительное собственное давление, ко-
торое одинаково во всех отделах ядра и равно в среднем 2,0-
2,7 кг/см. При вертикальной компрессии внутридисковое давле-
ние увеличивается, а ядро таких дисков обнаруживает
гидростатические свойства, т. е. вертикальные нагрузки равномер-
но распределяются по всему его объему. Так, компрессия в 50 кг
увеличивает внутридисковое давление до 6,4 кг/см в 100 кг-до
10,6 кг/см а в 200 кг-до 16,4 кг/см. Поскольку площадь попе-
речного сечения поясничного диска в среднем равна 13,3 см, ста-
новится ясным, что давление внутри неизмененных и малоизме-
неннБ1Х дисков всегда больше наружного давления на диск, воз-
никающего при поднятии тяжести или создаваемого искусственно
в эксперименте с препаратами позвоночника (при небольших на-
грузках почти в 2 раза). Однако с возрастанием наружной на-
грузки эта разница нивелируется: при нагрузке в 100 кг внутри-
дисковое давление превышает наружное в среднем на 50%, при
150 кг-на 35% и при 200 кг-на 26%. Выявленные закономер-
ности свидетельствуют о необычноД рациональности амортизиру-
ющего устройства диска: малые и средние нагрузки воспринима-
ются в основном пульпозным ядром, которое преобразует их в го-
ризонтальные, касательные силы, действующие на кольцо; только
большие вертикальные усилия начинают непосредственно вос-
приниматься фиброзным кольцом диска. Этот механизм в полной
мере проявляется лишь в нормальных или слегка дегенерирован-
ных дисках с высоким содержанием жидкости в ядре, нормальной
эластичностью фиброзного кольца при неизменном связочном ап-
парате позвоночника. Если внутридисковое давление превышает
20 кг/см, то во время нагрузок могут возникнуть переломы тел
позвонков.
В клинических условиях исследования внутридискового давле-
ния проводились у пациентов с поясничными болями, которые бы-
ли разделены на две группы: с начальными признаками дегенера-
ции в дисках и с выраженными признаками остеохондроза. Для
введения в диск измерительной иглы использовался <латераль-
ный> экстрадуральный доступ. Давление измерялось в различных
позах и положениях: лежа, сидя и стоя, а также в сочетании с
нагрузками-удерживанием грузов, наклонами туловища, нату-
живанием (проба Вальсальвы). У пациентов первой группы внут-
ридисковое давление в положении лежа на боку или на животе
было всегда выше, чем в нормальных или умеренно дегенериро-
ваиных препаратах, и в среднем составляло 3,3 кг/см; эта допол-
нительная нагрузка обусловлена тонусом мышц туловища. При
переходе в вертикальное положение на межпозвонковый диск на-
чинает действовать масса той части тела, которая располагается
выше уровня тела позвонка (приблизительно 59% от общей массы
тела на уровне 14-5) [Ruff, 1945]. Давление внутри диска в этих
случаях равнялось 6,5 кг/см. В обычных положениях тела (стоя,
лежа), а также при подъеме грузов до 20 кг межпозвонковые
диски являются единственной структурой, воспринимающей верти-
кальные нагрузки. Вместе с тем при этом никогда не создается
критического увеличения внутридискового давления и нарушения
целости дисковых структур. Расчеты показали, что общая нагруз-
ка на диск в этих ситуациях не выходит, как правило, далеко за
пределы 220 кг.
По данным Л. П. Николаева (1947), голова представляет со-
бой рычаг первого рода, на одном конце которого приложена ее
масса (в среднем около 5 кг), а на другом-уравновешивающая
сила мышц шеи. Следовательно, шейный отдел позвоночника по-
стоянно испытывает статодинамическое напряжение, которое рез-
ко увеличивается при максимальном сгибании и разгибании и
обусловлено перегрузкой сдвигающего момента .[Румянцева А. А.,
Евстеев В. Н., 1977], Если учесть, что даже в нормальных услови-
ях нагрузка iici единицу площади диска в шейном отделе превы-
шает таковую в поясничном, а также больший объем движения,
то становится попятной склонность к дегенеративным изменениям
данного отдела позвоночника, что подтверждается клиническими
наблюдениями.
Резистентность нормального диска к силам сжатия значитель-
на. Hirsch (1963) экспериментально доказал на препаратах поз-
воночника, что при нагрузке в 100 кг высота диска уменьшается
лишь на 1,4 мм, а ширина увеличивается на 0,75 мм. Для разрыва
нормального диска требуется осевая сила сдавления около 500 кг;
при остеохондрозе же повреждение диска происходит при значи-
тельно меньших нагрузках (200 кг). По данным А. С. Обысова
и А. А. Соблина (1971), для предельного растяжения нормально-
го диска необходима нагрузка, в 2/г--5 раз меньшая, чем для
предельного сжатия.
В динамике диск играет роль шарового сочленения, вокруг ко-
торого осуществляется движение позвонков. При этом получается
рычаг ервой степени, где ядро, отличающееся высоким тургором,
является точкой опоры. Calve и Golland (1930) сравнивают его с
шарикоподшипником. Bradford и Spurling (1947) для расчета био-
механики нагрузок поясничного отдела, являющегося базисом
позвоночного столба, теоретически обосновали принцип рычагов
для этого отдела (рис. 3). Одно плечо составляет расстояние от
центра вращения (люмбосакральный диск) до места приложения
сил (верхнегрудные позвонки) и равняется в среднем 45 см. Вто-
рое плечо вычисляют с учетом размеров угла приложения сил
мышц спины; в среднем оно равняется 5 см. Таким образом, со-
отношение поднимаемого груза и сил давления на указанный диск
соответствует 1:9. Фактически истинные силы, действующие на
поясничные диски, на 25% меньше, чем в эксперименте, а на
грудные-на 50%. Это расхождение обусловлено несколькими
причинами, из которых главные-исходная поза, угол наклона,
величина груза и коэффициент внутрибрюшного давления. Перед
подъемом тяжести человек делает глубокий вдох, замыкает голо-
совую щель; происходит рефлекторное сокращение мышц тулови-
ща, включая межреберные, мышц брюшной стенки и диафрагмы;
получается полуригидный абдоминальный цилиндр (исследова-
лись внутригрудное и внутрибрюшнос давление и электромиограм-
мы-ЭМГ), <отвлекающий> на себя часть этой силы. Это свойст-
во организма использовали Morris и Lucas (1963) при усовершен-
ствовании конструкции разгружающего корсета. Для увеличения
внутрибрюшного давления и дополнительной опоры между перед-
ней брюшной стенкой и корсетом помещена надувающаяся пнев-
матическая камера с пелотом.
При максимальном сгибании туловища, по данным электро-
миографии, активная деятельность мышц разгибателя практичес-
ки выключается, поэтому противодействующая сила целиком от-
носится за счет напряжения связочного аппарата пояснпчпо-крест-
цового отдела позвоночника (Огиенко Ф. Ф., 1971]. Таким обра-
Носса головы, шеи,
рук Ч, В нг
Масса поднимаемого
груза зоне
Рис. 3. Схема расчета нагрузки на пос.юднии по-
ясничный диск с учетом внутрибрюшного даи.[с-
1111Я (по Morris ct aL).
x
v -
V<
зом, возникающие силы сдавления не являются чрезмерными, что-
бы вызвать повреждение здоровых межпозвонковых дисков. Дру-
гую картину мы наблюдаем у больных остеохондрозом: болевой
синдром наступает при попытке поднять даже небольшой груз
(10-20 кг), особенно при крайнем наклоне туловища вперед. При
этом, как указывает Р. В. Овечкин (1971), инерция массы груза
еще не преодолена и действие сил сдавления диска достигает мак-
симума.
Исследования сотрудников нашей клиники [Дмитриев А. Е.
и др., 1970] показали, что у спортсменов высокой квалификации
(например, при подъеме штанги массой 100 кг) фактическое
уменьшение силы сдавления дисков происходит не только за счет
значительного развития мышечного аппарата. Важным фактором
является рациональный динамический стереотип упражнений, при
котором создается ускорение штанги в начальный период подъема
и наиболее активно участвуют мышцы брюшного пресса, а затем
спортсмен использует силу инерции.
Упругое и практически несдавливаемое ядро диска при движе-
нии перемещается в противоположную сторону: при сгибании
позвоночника-кзади, при разгибании-кпереди, при боковых
изгибах - в сторону выпуклости.
Одной из характерных особенностей позвоночного столба яв-
ляется наличие в сагиттальной плоскости четырех физиологичес-
Рис. 4. Возрастные изменения позоиочинка.
а- - IIU.4BOHU4UIIK новорожден iioi-o: физиологич сек т. 11:1101)1 oicyrciByiiri-, видны сосудистые
щели в голах иозвоикии: б - - позвоночник CT.ipoio человека: цявномериос умсныисние высо-
iiif меж позвонковых дисков it озвесч слепне связочного а н парата до полного с и а я пня,
остеофнты сгладились.
кнх искривлений: шейного лордоза, грудного кифоза, поясничного
лордоза и крестцово-копчикового кифоза. Они обусловлены вер-
тикальным положением туловища и развиваются лишь в ностэм-
бриональном периоде. У новорожденного позвоночник имеет дуго-
образную кривизну, обращенную выпуклостью кзади, т. е. тоталь-
но кифозирован и сохраняет свой рельеф и в первое время после
рождения (рис. 4). По мере того как ребенок начинает делать
попытки удерживать при сидении голову в прямом положении, у
него укрепляются разгибатели шеи. Это ведет к развитию шейного
лордоза. В дальнейшем, когда ребенок начинает сидеть и в особен-
ности когда он начинает ходить, укрепляется система поясничных
мышц (главным образом m. psoas) и формируется поясничный
лордоз. Одновременно возникают кифоз грудного отдела позвоноч-
ника, наклон таза кпереди, а также крестцово-копчиковый кифоз
(рис. 5). Вершина шейного лордоза соответствует уровню Cg и Cg,
грудного кифоза-The-Т, поясничного лордоза-Li. В норме
крестец находится под углом 30Ї по отношению к фронтальной
оси тела. Окончательное формирование изгибов позвоночника за-
канчивается в 6--7 лет.
Физиологические изгибы функционально тесно связаны между
собой. Так, старческий кифоз (<старческая круглая спина>) почти
Рис. 5. Рпзпитпе изгибов позйоноч-
ника человека (по Tittel)
неминуемо сопровождается гиперлордозом в поясничном и шейном
отделах. Слабость мускулатуры туловища, при которой не созда-
ются комнепсаторные физиологические искривления позвоночни-
ка, способствует дугообразному искривлению всего позвоночного
столба кзади (сутуловатость) или инфантильному типу позвоноч-
ника (плоская спина).
Понятие о правильной или физиологической осанке основыва-
ется на симметрии отдельных частей человеческого тела, его гар-
моничном устройстве и непринужденности позы. Существует опре-
деленная зависимость между формой позвоночника и конституци-
ональными особенностями. Так, у астеников грудная клетка удли-
ненная, поясничный отдел довольно подвижен, а его позвонки
больше похожи на грудные. Нередко отмечается люмбализация.
У гиперстепиков, наоборот, тела всех позвонков более массивны,
поясничный отдел короткий, малоподвижный; часто бывает сакра-
лизация.
Следует отметить, что различные нарушения осанки (рис. 6),
которые впоследствии могут стать причиной остеохондроза, по мне-
нию многих авторов {Чаклин В. Д., Абальмасова Е. А., 1973],
сами по себе также являются конституциональными вариантами
строения позвоночника и тела человека в целом.
Нарушения правильной осанки (сутулость, круглая, кругловог-
нутая и плоская спина) создают неблагоприятные биомеханичес-
кие условия для туловища по отношению к тазу вследствие сме-
щения центра тяжести назад по отношению к поясничным позвон-
кам. Благодаря изгибам шейные и поясничные диски выше в
вентральном отделе, а грудные-в дорсальном.
Изгибы позвоночника удерживаются активной силой мышц,
связками и формой самих позвонков. Это имеет важное значение
для поддержания устойчивого рап-
иопссия без излишней затраты мы-
шечной силы. Изогнутый таким об-
разом позвоночник благодаря сво-
ей эластичности с пружинящим
противодействием выдерживает на-
грузку тяжести головы, верхних ко-
нечностей и туловища. Линия тя-
жести пересекает S-образную ли-
нию позвоночника в нескольких ме-
стах.
При двойной изогнутости конст-
рукция обладает большей проч-
ностью, чем конструкция с одинар-
ным изгибом, и, подобно эластич-
ной пружине, смягчает толчки и
удары при движениях.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64