Нормальный позвоночник в аспекте его трехмерности

Определения, касающиеся плоскостей. В норме при отсутствии костно-суставных аномалий горизонтальные плоскости определяются как все плоскости, ортогональные к оси линии тяжести, включая уровень жидкости, в том числе и в двух других плоскостях — фронтальной и сагиттальной.

В норме в положении сидя или стоя без внешней поддержки одна из этих горизонтальных плоскостей проходит через головки бедренных костей. Она перпендикулярна линии тяжести и параллельна плоскости, в которой расположен центр тяжести тела. Центр тяжести головы лежит обычно в аналогичной параллельной плоскости. Поэтому оба глаза расположены в горизонтальной плоскости.

Фронтальные плоскости — это все перпендикулярные горизонтальной и параллельные той плоскости, в которой лежат головки бедер. Другие точки зрения на этот счет также могут обсуждаться. Сагиттальные плоскости перпендикулярны как к горизонтальным, так и к фронтальным плоскостям.

Необходимо отметить, что только одна сагиттальная и одна фронтальная плоскости могут пересекаться на линии тяжести тела.

Эти три плоскости — горизонтальная, фронтальная и сагиттальная, одновременно включающие линию тяжести, — могут рассматриваться как плоскости, относящиеся к телу.

Линия тяжести — это линия, образуемая отвесом, проходящим через центр площади опоры.

В норме в положении сидя данная линия расположена строго посередине между большими вертелами бедер. В сагиттальной плоскости проекция ее лежит строго в плоскости, проходящей в положении стоя через центры головок бедер или на несколько миллиметров дорсальнеє.

Следствие. Таким образом, все части тела и практически каждый сегмент позвоночника совершают движения друг относительно друга, при этом все они являются элементами единой конструкции, которая также перемещается в трехмерном пространстве вокруг линии тяжести. Следовательно, необходимо оценивать деформации позвоночника, учитывая положение как туловища, так и отдельно взятого позвонка относительно другого в трехмерном пространстве.

Другими словами, необходимо дифференцировать движения между двумя позвонками в трех измерениях, движения всего тела в трех измерениях и расположение тела от расположения каждого позвоночного элемента в трех измерениях. Естественно, эти движения взаимодополняемы. Каждый сегмент позвоночника поддерживает определенное количество массы тела, и положение этого сегмента зависит от количества поддерживаемой массы, а результатом должно быть выстраивание всех этих элементов по линии тяжести.

По достижении равновесия весь столб, состоящий из последовательно расположенных масс, становится стабильным, с минимальным мышечным напряжением. Эти мышцы (агонисты и-антагонисты, как в других отделах скелета) крепятся к позвоночнику, что обеспечивает движения вокруг оси гравитации во всех направлениях. Именно поэтому локализация каждого сегмента в пространстве зависит более от локализации центра той части массы тела, которая расположена краниальнее данного сегмента, чем от других факторов. Вот почему во фронтальной плоскости нормальный позвоночник выглядит прямым, а в сагиттальной — искривленным.

Одноплоскостное изображение позвоночника на рентгенограмме не дает реальной картины. Рассматривая две взаимно перпендикулярные проекции (прямую и боковую), мы имеем лучшее представление о деформации. Поэтому все углы, измеренные в одной плоскости, для правильного понимания должны быть сопоставлены с измерениями, сделанными в других плоскостях.

Измерять следует все углы на рентгенограммах позвоночника, так как рентгенограмма дает только проекцию трехмерного обьекта, и каждый измеренный угол может рассматриваться лишь применительно к данной проекции, сответствующей моментальному положению больного во время рентгенографии. При малейшей ротации тела величина угла меняется. Ротация обьекта в одном направлении увеличивает угол до максимума, в другом направлении — до минимума. Сказанное объясняет, почему измеренный на рентгенограмме угол очень относителен и не является истинным. Эти углы надежны друг относительно друга для данного больного, только если они выполнены в соответствии с трехмерностью обьекта.

Выводы применительно к функциональной анатомии. Отталкиваясь от вышеприведенных соображений, можно охарактеризовать нормальный позвоночник как последовательность сегментов, каждый из которых расположен в своей точке пространства. Нормальный позвоночник не является прямым.

А. Средние величины искривлений в сагиттальной плоскости уже определены (они чередуются в соответствии с нормальным контуром — шейный лордоз выпуклостью вперед, грудной кифоз — вогнутостью вперед, поясничный лордоз — выпуклостью вперед и крестцовый кифоз — вогнутостью вперед): шейный лордоз — 30°, грудной кифоз — 30° (± 10°), поясничный лордоз — 40° (± 10°), поясничнокрестцовый угол — 45° (± 5°).

Переходы между отделами очень мягкие и постепенные, только пояснично-крестцовый угол выражен относительно резко. Наиболее вентрально расположенные точки — это позвонок С₅ в шейном отделе и диск L₄-L₅ в поясничном отделе. Наиболее дорсально находящиеся точки — остистый отросток Th₅ и сочленение между S₄ и S₅. Таким образом, Th₅, Th₆ представляют вершину грудного кифоза, L₃ — вершину поясничного лордоза, которые определяются в боковой проекции.

Такое расположение является следствием прямохождения человека.У новорожденных и маленьких детей имеется только одна сагиттальная кривизна — вогнутостью вперед. Когда ребенок начинает сидеть и поднимать голову, формируется шейный лордоз. Позже ребенок начинает ходить, и чем больше он ходит, тем более формируется поясничный лордоз, обеспечивающий равновесие тела в вертикальном положении.

Поскольку мобильный позвоночник заканчивается на крестце, а крестец расположен далеко позади головок бедер, при отсутствии сагиттальных искривлений линия тяжести тела будет достигать земли далеко позади центра площади опоры и положение стоя будет достигаться только постоянной предельной контракцией эректоров позвоночника. При наличии этих искривлений центр тяжести проецируется сразу позади головок бедер, и тем самым достигается равновесие.

Б. Позвоночник имеет опороспособностъ и эластичность. Эти свойства необходимы ему для выполнения своих функций. Резистентность к вертикальным нагрузкам обеспечивается:
- сагиттальными чередующимися искривлениями: при наличии четырех таких искривлений позвоночник в 17 раз резистентнее позвоночника, прямого во всех плоскостях;
- обьемом и шириной каждого позвонка, увеличивающимися в направлении сверху вниз.

Эластичность обеспечивается чередующимися искривлениями как таковыми и сегментарностью с наличием дисков и истинных суставов.

Следовательно, позвоночник — это мобильная конструкция, и если по каким-то причинам хирург подавляет часть его свойств (спондилодез различной протяженности), обездвиженный сегмент позвоночника должен быть:
- как можно более приближенным по форме к истинной кривизне нормального позвоночника;
- обеспечивающим мобильным сегментам наилучшую механическую ситуацию для сохранения эластичности: в лучшем случае — сохранением максимального количества дисков, в худшем — физиологичным положением нижних конечностей, когда спондилодез включает крестец.

В. Позвоночнику свойственна межпозвонковая подвижность. Флексия-экстензия осуществляется между двумя соседними позвонками по поперечным осям, проходящим через среднюю часть нижних суставных отростков суставной пары.

Латеральная инклинация обычно отмечается в поясничном отделе позвоночника и происходит вокруг переднезадней оси, проходящей через середину межпозвонкового диска. Это движение почти никогда не бывает «чистым» и сочетается с легкой ротацией.

Ротация (рис. 7.10) происходит вокруг вертикальной оси, которая в поясничном отделе позвоночника находится в районе задней части позвоночного канала; в грудном отделе — между центральной и дорсальной третью тела позвонка, а в шейном отделе позвоночника — далеко позади остистых отростков. Ротация ограничена напряжением фиброзного кольца, формой суставных фасеток и степенью жесткости капсулы дугоотростчатых суставов.

Рис. 7.10. Межпозвонковая ротация

В сагиттальной плоскости каждый сегмент более или менее наклонен относительно горизонтальной плоскости с положительным или отрицательным углом, в соответствии с тем отделом позвоночника, где данный сегмент расположен. Сумма этих углов от головы до крестца равняется нулю, обеспечивая равновесие позвоночника.

Таким образом, каждый сегмент находится в различных и последовательно расположенных фронтальных плоскостях, параллельных друг другу (фронтальная плоскость перпендикулярна как сагиттальной, так и горизонтальной плоскостям). В последовательных фронтальных плоскостях каждый сегмент в норме расположен строго по средней линии тела. Это означает, что данная фронтальная плоскость пересекает основание и вершину каждого позвоночного сегмента по линии, параллельной горизонтальной плоскости.

Все фронтальные плоскости последовательно смещаются по горизонтали — спереди назад и наоборот. Это легко представить и понять с помощью трехмерной компьютерной реконструкции нормального позвоночника по J. Несquet (рис. 7.11).

Рис. 7.11. Компьютерная реконструкция нормального позвоночника: 1, 2, 3 — сагиттальная, фронтальная и аксиальная проекции соответственно

Все сегменты расположены в различных и последовательных горизонтальных плоскостях, параллельных друг другу. Локализация этих плоскостей хорошо визуализируется при рассмотрении позвоночника со стороны его основания.

Следовательно, важно рассматривать проблему равновесия позвоночника, основываясь на том факте, что позвоночник представлен рядом сегментов (шейный, грудной, грудопоясничный, поясничный, пояснично-крестцовый), связанных переходными зонами.

В норме все позвонки выстроены в сагиттальной плоскости. Если же имеется небольшой наклон только во фронтальной плоскости, невозможно рассматривать все позвонки в одной плоскости, независимо от деформации. Всегда нужно рассматривать позвоночник в трех плоскостях.

Г. Позвоночник имеет сегментарную подвижность. Голова, расположенная на вершине шейного отдела позвоночника, имеет значительную подвижность. Шейный отдел позвоночника наиболее подвижен, поскольку нуждается в адаптации к многочисленным ситуациям, возникающим при поворотах головы, но в конечном итоге всегда стремится к равновесию.

Грудной, грудопоясничный и поясничный отделы менее, но достаточно мобильны и приспособлены к поддержанию веса тела в положении равновесия. Каждый сегмент способен удерживать равновесие верхних конечностей, внутренних органов и т. д. В пределах грудного отдела позвоночника сегменты расположены так, чтобы верхние конечности располагались вентрально, а также для обеспечения максимального функционального объёма грудной клетки во время работы легких. Грудопоясничный и поясничный отделы обеспечивают наибольшую трехмерную подвижность, и особенно — ротацию туловища относительно ног в горизонтальной плоскости.

Пояснично-крестцовый отдел и «тазовый позвонок» (рис. 7.12) обеспечивают равновесие туловища относительно ног путем переднего наклона; эти отделы в состоянии наклоняться и ротироваться вокруг головки бедра, если рассматривать последнюю как точку фиксации при ходьбе или стоянии на одной ноге. Точно так же можно рассматривать головки обеих бедренных костей как ось вращения в сагиттальной плоскости в положении сидя или стоя. Такая ситуация возникает, когда определенная часть тела смещена вперед или назад в сагиттальной плоскости относительно центра тяжести.

Рис. 7.12. «Тазовый позвонок»: а — весь таз рассматривается как единый позвонок; б — «тазовый позвонок» является «вставочной» костью в положении стоя и сидя; наличие степеней свободы определяется функцией пояснично-крестцового, крестцово-подвздошных и тазобедренных сочленений

С другой стороны, крестец представляет собой последний позвоночный сегмент (при отсутствии крестцово-подвздошных аномалий и при условии, что микроподвижностью в крестцово-подвздошных сочленениях можно пренебречь). Крестец является своего рода вставкой, и в положении стоя на двух ногах он уравновешен во фронтальной плоскости и параллелен линии, соединяющей головки бедер. В сагиттальной плоскости крестец наклонен так, что угол между плоскостью краниальной замыкательной пластинки S₁ и горизонталью, проходящей через головки бедер, точно соответствует сумме углов между сегментами позвоночника, что в итоге дает нулевой угол и равновесное положение тела.

Аналогичная ситуация наблюдается и при стабильном положении сидя. Центры головок бедер можно рассматривать как линию, лежащую в горизонтальной плоскости, даже если практически крестец связан с площадью опоры (сиденьем) через седалищные бугры и верхние трети бедер, смещая в этом положении площадь опоры в дорсальном направлении.

С этой точки зрения крестец может наклоняться в сагиттальной плоскости под большим или меньшим углом в сторону лордозирования или кифозирования для точного соответствия другим сагиттальным изгибам и уравновешивания головы относительно центра линии тяжести.

Динамический аспект. Равновесие позвоночника может быть легко достигнуто на основе межпозвонковой мобильности (ее обеспечивают диски и межпозвонковые суставы). Когда болезни костей, суставов или мышц меняют нормальную морфологию, сохранение мобильности абсолютно необходимо. Каждый диск с суставной парой, капсулами, связками и мышцами различного типа обеспечивает определенную мобильность в каждом направлении (шесть степеней свободы).

На уровне одного функционального сегмента динамический баланс достигается, когда во всех плоскостях движения между двумя позвонками симметричны относительно среднего положения. Сказанное справедливо для всего позвоночника.

Равновесие достигается, когда в положении покоя тело находится строго посередине объёма движений во всех направлениях (боковой наклон, передний и задний наклоны, ротация в обе стороны).

Когда последовательные двигательные сегменты работают вместе, каждый из сегментов участвует более или менее в каждом виде движений (или же в одном — более, в другом — менее) для обеспечения равновесия позвоночника.

Реальная асимметрия движения в любой плоскости может привести к нарушению равновесия, особенно если асимметрия существует на многих уровнях и движения нарушены в одном направлении. При этом возникнет постоянный мышечный спазм, появятся дегенеративные изменения, что в итоге приведет к нестабильности. Поэтому после спондилодеза с захватом того или иного количества сегментов окончательное равновесие лежит в пределах мобильности оставшихся свободными сегментов.

Аспект роста (рис. 7.13). Необходимо помнить, что тела позвонков растут в высоту за счет замыкательных пластинок, которые функционируют как зоны роста длинных трубчатых костей (закрываются к 17-18 годам); рост в ширину и развитие позвоночного канала обеспечиваются нейроцентральными биполярными хрящами (закрываются к 7-8 годам).

Рис. 7.13. Рост позвонков: А — замыкательные пластинки тел позвонков; Б — зоны роста между корнями дуг и телом позвонка (закрываются к 7-8 годам); В — задние элементы позвонка; Г — ремоделирование периоста; Д — кольцевые апофизы

Периост дает оппозиционно-резорбтивный рост кости внутри позвоночного канала и по периферии тел позвонков. Рост задних отделов обеспечивается одним из соответствующих хрящей. Наконец, кольцевые апофизы сами по себе никакой роли в росте не играют, но являются маркерами степени созревания позвоночника и сливаются с позвонками в возрасте от 17 до 24 лет.

Все эти зоны роста действуют гармонично в случае нормальных нагрузок. Естественно, что если с раннего возраста на позвоночник действуют асимметричные нагрузки, симметричный рост нарушается, и возникают структуральные изменения.

Сказанное относится и к тазу, который может за счет роста искривляться в трех направлениях, но и смещаться тоже в трех направлениях, давая деформацию той или иной степени выраженности. Смещение может быть исправлено активной работой нижних конечностей или туловища либо за счет пояснично-крестцового сколиоза, а искривление — только прямым воздействием (остеотомия).