Позвоночник - как это всё работает и почему болит
(cтатья для тех, кто хочет дойти до самой сути)

В этой статье будут отсутствовать сведения, излагаемые в руководствах по анатомии. Использование анатомических сведений будет производиться в той мере, в какой это необходимо для иллюстрации функций позвоночника и их расстройств.

Основное понятие в функциональной анатомии позвоночника - позвоночно-двигательный сегмент (ПДС - Junghans H., 1930). Обозначается, таким образом, соединение двух смежных позвонков, предполагающее взаимодействие с использованием диска, межпозвонковых суставов, связочного аппарата и мышц. Как видим, это понятие включает несколько анатомических элементов. ПДС является функциональной и структурной единицей позвоночника.

Количество ПДС не соответствует общему количеству позвонков, их количество может изменяться. Например, при соединениях остеофитами соседних позвонков функциональный характер ПДС теряется. В слившихся позвонках крестца нет ни одного ПДС. В известном смысле слова можно говорить и о том, что в течение жизни одного человека количество ПДС может быть уменьшено в результате перенесенного остеохондроза диска с последующей консолидацией смежных позвонков.

Биомеханический анализ сил, действующих на ПДС, показывает динамическую устойчивость этого элемента системы. Объем движений в ПДС определяется высотой диска и эластичностью соединительных тканей и структур, включая фиброзные ткани диска. Очевидно, что диску в этом отношении принадлежит ведущее место: дегенеративное изменение диска вызывает полное выключение из движения ПДС при неизменных качествах желтых связок, передней продольной и суставных связок.

Направление суставов обеспечивает направление движения. В этом отношении ПДС различных уровней имеют значительные отличия.

На уровне шейного отдела позвоночника косое расположение суставов позволяет совершать повороты, сгибание и разгибание в достаточно большом объеме. Это достигается и значительной высотой диска по отношению к высоте тела позвонка.

В грудном же отделе в силу специфичности суставов - соединение с ребрами - основное движение производится вокруг горизонтальной оси, т.е. сгибание и разгибание. Повороты в грудных ПДС практически невозможны. Незначительный поворот позвонка происходит при наклоне туловища.

В поясничном отделе позвоночника основное движение совершается вокруг горизонтальной оси, это достигается вертикальным расположением суставных поверхностей. Возможны ротации и наклоны в меньших объемах, чем сгибание и разгибание.

Позвоночник - осевой орган, выполняющий функцию обеспечения вертикальной позы при статических и динамических нагрузках в широком диапазоне. Как известно, внутри­дисковое давление положительно и составляет 5-6 атмосфер, что само по себе исключает возможность вправления выпавшего диска при проведении манипуляции, как это утверждается специалистами по мануальной терапии (Касьян Н.А., 1988). Но на практике это работает! Хотя процент врачебной ошибки исключительно высок, и травмы, нанесённые неопытными руками, очень тяжелы.

Распределение внутридискового давления человека, выполняющего работу в положении сидя или небольшого сгибания туловища, показывает, что задние отделы диска оказываются несколько разгруженными, чем передние. Это значит, что внутридисковое давление направлено в сторону позвоночного канала и оказывает преимущественное воздействие на заднюю дугу фиброзного кольца и заднюю продольную связку. Очевидно, что дегенеративно-дистрофический процесс раньше всего развивается в этой части и возможность грыже образования в сторону позвоночного канала наиболее высока. Указанная особенность распределения нагрузок по поперечнику диска позволяет понять причину высокой частоты остеохондроза диска и его осложнений у лиц сидячей профессии сравнительно с людьми, выполняющими динамическую работу. При динамической работе все отделы диска нагружаются более или менее равномерно, вероятность локального дистрофического поражения диска уменьшается.

С точки зрения биомеханики, в целом позвоночник представляет собой устойчивую систему. Эта устойчивость обеспечивается особым расположением мышц вокруг позвоночника, что позволило Н.А.Бернштейну (1926) сравнить их с вантами мачты.

Мышцы туловища и позвоночника составляют не только функциональный, но и структурный элемент, без которого о прочности позвоночника говорить не приходится. Защита его костно-хрящевых и связочных структур за счет мышечного футляра особенно четко выступает при резких движениях по типу рефлекторных реакций. Но эти мышцы по отношению к оси позвоночника распределены неравномерно как в количественном, так и в качественном отношении. Сохранение вертикальной позы, естественно, предполагает эквивалентное распределение сил растяжек (вант) при их разнообразном прикреплении. Иначе говоря, некоторые ванты несут большую нагрузку, чем другие. Для расчета этих сил мы должны рассмотреть позвоночник как устойчивый рычаг, равновесие которого сохраняется за счет равенства моментов сил, действующих во взаимнопротивоположных направлениях.

С точки зрения общей биомеханики позвоночник представляет собой кинематическую цепь с большим числом степеней свободы. Естественно, эти силы направлены на разгибание и сгибание этой цепи за счет ее подвижных звеньев.

По данным Огиенко Ф.Ф. (1972) для мужчины ростом 165 см и весом 60 кг эти силы будут распределены следующим образом:

Позиция 1
Ортоградное положение тела
Вариант 1 - руки вытянуты вдоль туловища. Люмбосакральный диск испытывает сжатие, обусловленное действием массы (30 кг) расположенной над ним части тела.

Вариант 2 - руки горизонтально вытянуты вперед. Позвоночник проявляет функцию рычага первого рода. Сила сжатия диска складывается из веса верхней половины тела и уравновешивающей силы мышцы-разгибателя стопы, что соответствует 66 кг.

Вариант 3 - горизонтально вытянутыми вперед руками удерживается груз 10 кг. Сила сжатия диска складывается из веса верхней половины тела, веса груза и уравновешивающей силы мышцы-разгибателя спины, что составляет 206 кг.

Позиция 2
Туловище в положении сгибания
Вариант 1 - туловище отклонено от фронтальной плоскости на 10, руки вытянуты вдоль тела. Сила сжатия диска складывается из веса половины тела и уравновешивающей силы мышцы-разгибателя спины, что составляет 60,6 кг.

Вариант 2 - туловище согнуто под углом 90, руки опущены, т.е. находятся перпендикулярно к туловищу. Отношение между плечами рычага 1:7, поэтому сила, действующая на уровне люмбосакрального диска, будет равна 210 кг.

Вариант 3 - туловище согнуто под углом 90, опущенными руками удерживается груз 30 кг. Сумма моментов сил груза и силы центра тяжести верхней половины тела должна быть равна моменту силы противодействия, что составляет нагрузку 480 кг.

Правда, в вариантах 2 и 3 отсутствует активная мышечная разгибательная активность и противодействующая сила приходится за счет напряжения связочного аппарата пояснично-крестцового отдела позвоночника. Происходит это потому, что при сгибании туловища больше 30 от вертикали активная разгиба тельная активность позвоночной мускулатуры выключается так называемый "феномен сгибательного облегчения".

Вариант 4 - момент подъема груза с пола из положения максимального сгибания уловища. В момент отрыва груза от пола проявляет свое действие рывковая или мгновенная сила, необходимая для преодоления инерции массы. При рывковом движении мышечная сила может значительно превосходить статическую силу. Этот рывковый механизм опасен также при метательных движениях, когда происходит значительная перегрузка связочного аппарата и дисков во время внезапной остановки или неумелом движении.

Клинический опыт показал, что судорогоподобная мышечная тяга в состоянии вызвать компрессионный перелом позвонка в здоровом костяке (Schmorl G., Junghans H., 1955; Гальперин М.Д., Терпугов Е.А., 1963).

Активность сгибателей и разгиба­телей, т.е. антагонистов, при чихании, кашле и натуживании работает на сжатие позвоночника. Подсчет площади сечения мышц, оказывающих одновременное сжатие по оси позвоночника, соотнесенный к силе, развиваемой этими мышцами, показал, что компрессионное усилие может достигнуть огромных величин - 1000-1500 кг!

Естественно, в положении лежа на спине, вертикальные усилия на позвоночник исключаются. В этом положении биомеханические усилия складываются, в основном, из вращающего момента. Мой расчет показал, что при пассивном вращении позвоночника пациента в положении универсального мобилизующего приема врачом оказывается усилие гораздо большее, чем в положении стоя с отягощением. Так, если длину рычага коротких ротаторов позвоночника принять за 3-5 см (расстояние от условной вертикальной оси вращения позвоночника в центре спинномозгового канала), величину длинного рычага пассивного вращения - от 50 до 100 см (все зависит от положения верхней ноги), а вес вращающего усилия (вес сегмента нижней конечности врача или сила активного давле­ния этой ногой на верхнюю ногу пациента) - 5-20 кг., то расчет показывает следующее: минимальное усилие, оказываемое при таком раскладе величин, составляет 50 кг. А максимальное - 660 кг. Очевидно, что в положении лежа тормозящий момент силы мускулатуры туловища сведен к минимуму. Не следует забывать, что пациенту предлагается постоянно расслабляться, тем самым исключается активная защита позвоночника от пассивного энергичного его поворота.

Таким образом, это усилие распределяется на естественные эластические свойства связок, суставов позвоночника.

На шейном отделе позвоночника сила ротирующего усилия, производимого за длинный рычаг, каким является голова пациента, значительно меньше, чем при усилии на поясничный отдел, производимого ногой. К этому следует добавить, что во время ротации позвоночника внутридисковое давление вследствие естественного уменьшения объема диска значительно повышается.

Эти расчеты позволяют понять опасность чрезмерных ротирующих усилий, применяемых неопытными специалистами по мануальной медицине. Отрыв костных выступов, перерастяжение связок и формирование вторичных блокад могут явиться результатом форсированной ротации позвоночника.

Разгибание позвоночника сопровождается увеличением нагрузки на суставы и некоторым ее уменьшением на диски. С лечебной целью это положение применяется проведением тракции (ритмической) в положении лежа на животе. Уменьшение нагрузки на суставы и, в меньшей степени, на диски достигается проведением тракции в положении пациента лежа на спине. Особенно полезно это движение как прием общей, не нацеленной мобилизации суставов позвоночника.

Наклон позвоночника в стороны сопровождается всегда поворотом позвонков таким образом, что остистые отростки оказываются обращенными в сторону выпуклой части сколиоза (Jirout J., 1976).

Эта биомеханическая особенность ПДС имеет важное диагностическое и практическое значение. Нарушение линии поворотов остистых отростков - отставание - является диагностическим признаком блокады ПДС. Обычно, мобилизация ПДС в наклоне осуществляется фиксацией остистого отростка на уровне пораженного сегмента.

На этом закончим наш обзор анатомо-функциональных особенностей позвоночника с точки зрения специалиста мануальной терапии.

Некоторые детали функциональной анатомии позвоночника и других суставов будут приведены позднее, если это кому-то будет интересно.