Введение в трехмерность позвоночника. Базовая информация

Введение. Позвоночник является опорой для головы и туловища с внутренними органами, а также для верхних конечностей. Это механическая структура, состоящая из последовательных функциональных элементов, организованная как мобильный и в то же время стабильный столб. Каждый функциональный элемент представлен одним позвонком с выше- и нижерасположенными дисками или двумя истинными суставами с половиной соседнего тела позвонка. Каждый сегмент позвоночника является опорой для определенной части массы тела.

Базовая концепция: стабильность и равновесие. Понятие стабильности в основном относится к двум соседним или последовательным позвоночным элементам. Равновесие может существовать между двумя последовательными элементами, но в основном относится к позвоночнику в целом. Оба понятия рассматриваются в трех измерениях.

Межпозвонковая стабильность определяется как состояние, когда два последовательных или соседних позвоночных элемента не могут быть смещены друг относительно друга (внезапно или постепенно) за пределы физиологической нормы, независимо от направления смещения в любой плоскости трехмерного пространства.

Много лет назад мы уже давали определение непосредственной нестабильности, при которой аномальные движения между соседними позвонками определяются на функциональных рентгенограммах (например, переднезадняя дислокация С₁ и С₂ при ложном суставе зубовидного отростка), и потенциальной нестабильности, когда такие движения не видны, но два соседних элемента расположены неправильно, что со временем приведет к усугублению этого состояния (например, ротационная дислокация).

Здесь следует рассмотреть с анатомо-физиологической точки зрения концепцию трех колонн в аксиальной (горизонтальной) и сагиттальной плоскостях (рис. 7.4), хорошо развитую французской анатомической школой (Раturet, Delmas, Louis). Передняя колонна — это тела позвонков и диски, а две задние представлены суставными фасетками и связками, соединенными между собой дужками и остистыми отростками с крепящимися мягкими тканями; каждая задняя колонна крепится к передней корнями дужек.

Рис. 7.4. Три колонны позвоночника в горизонтальной плоскости: а — передняя (anterior): тела позвонков, диски и связки; l, r — правая и левая задние (posterior right et left): корни дужек, дугоотростчатые суставы, остистые отростки и соответствующие связки

В сагиттальной плоскости (рис. 7.5) также можно выделить три колонны (по F. Dennis, изучавшему переломы позвоночника). Эта концепция несколько отличается от предыдущей, разработанной французами, но фактически они являются продолжением друг друга.

Рис. 7.5. Три колонны позвоночника в сагиттальной плоскости (F. Dennis): а — передняя (anterior), р — задняя (posterior), m — срединная (medium)

F. Dennis выделяет в сагиттальной плоскости:
- переднюю колонну, представленную передней частью тел позвонков и дисков и передними связками;
- среднюю колонну, в которую входят задние стенки тел позвонков, задняя продольная связка и места крепления корней дужек к телам позвонков;
- заднюю колонну, включающую заднюю часть полудужек, дугоотростчатые суставы, остистые отростки и соответствующий связочный аппарат.

Эта концепция может быть применена тем или иным образом, но самое главное, что она дает, — это классификация переломов, предложенная F. Dennis.

Все связки — передняя и задняя продольные, крепящиеся к телам позвонков и дискам, межостистые, межпоперечные и т. д., а также мышцы обеспечивают стабильность и мобильность, в том числе они дают 6 степеней свободы на каждом уровне. Позвоночный столб состоит из 7 шейных, 12 грудных и 5 поясничных позвонков, размер которых нарастает сверху вниз.

Дополнительно необходимо расценивать (рис. 7.6): всю голову — с ее весом и центром контроля равновесия — как «верхний позвонок»; весь таз — как единый «вставочный» позвонок между позвоночником и нижними конечностями. Сказанное относится к любой позе, но особенно к положению стоя и сидя, которое определяется как вертикальное. В положении стоя функция крестца зависит от статуса нижних конечностей, который у здорового человека определяется как нормальный.

Рис. 7.6. Концепция F. Dennis: голова рассматривается как «верхний» позвонок, таз — как «вставочный»

Концепция равновесия основана на факте, что центр гравитации тела расположен во фронтальной плоскости, а также в сагиттальной, с центром на площади опоры (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Концепция равновесия: G — ось гравитации (gravity axis), ортогональная по отношению к площади опоры; при ненарушенном равновесии она проходит через tragus и дорсальные части головок бедер

Очень важно понятие линии тяжести. Линий тяжести насчитывается две:
- абсолютная (линия отвеса ортогональна центру площади опоры);
- относительная, определяется линией отвеса, параллельной абсолютной линии тяжести, исходящей из центра тяжести тела, независимо от положения тела относительно площади опоры. Когда эти две линии совпадают, это означает достижение истинного равновесия туловища, для удержания которого требуется минимальное напряжение мышц.

Когда центр тяжести смещается вперед, дорсальные мышцы напрягаются тем сильнее, чем больше смещение. Обратная картина наблюдается при смещении центра тяжести назад. Аналогичная динамика имеет место при наклонах позвоночника вправо и влево.

Во фронтальной плоскости линия тяжести начинается от зубовидного отростка и идет к точке, расположенной между головками бедер. В сагиттальной плоскости она берет начало также от зубовидного отростка и проецируется на центр головки бедра или несколькими миллиметрами дорсальнеє. Равновесие туловища достигается (независимо от расположения деформации) смещением головы как можно ближе к центру тяжести во фронтальной и сагиттальной плоскостях. Так достигается равновесие в горизонтальной плоскости. Это означает, что проекция центра тяжести тела полностью совпадает с центром площади опоры

Если бы мы определили с помощью барицентрометрии центр массы каждого позвонка у нормального индивида, то выяснилось бы, что эти точки выстраиваются в соответствии с осью равновесия, когда мышцы выполняют минимальную работу, чтобы удержать достигнутое равновесие.

Когда ось смещена кпереди (например, при поясничном кифозе), повышается нагрузка на дорсальные мышцы, в какой-то момент наступает декомпенсация — и прогрессирование деформации становится неизбежным. При дорсальном смещении линии нагрузка на мышцы уменьшается, равновесие восстанавливается и достигается стабильность всей системы (например, восстановление поясничного лордоза для уравновешивания вышерасположенного кифоза).

Указанные закономерности определяются формой позвоночника на каждом уровне, взаимодействием массы и мышечного эффекта и тем, что в положении сидя и стоя туловище слегка смещается, что образует конус движения, причем внутри конуса максимальной подвижности существует малый конус экономного движения, когда мышцы работают минимально и равновесие может быть достигнуто почти исключительно без мышечного напряжения (рис. 7.8, 7.9).

Рис. 7.8. Конус максимальной подвижности

Рис. 7.9. Малый конус «экономного» движения (Е), в пределах которого мышцы выполняют минимум работы