Строение и физиология суставов
Сустав представляет собой механизм, использующий две или более кости для их соединения друг с другом. Контактные области называются суставными поверхностями (1), они покрыты суставным хрящом. Суставная жидкость уменьшает трение суставных поверхностей друг о друга при движении и таким образом снижает риск повреждения кости.
Большинство сочленений, например, дугоотростчатые, плечевой, локтевой суставы и т. д., окружены суставной капсулой (2), состоящей из соединительной ткани.
Суставные капсулы выполняют двойную функцию. Они содержат суставную жидкость, а также совместно со связками и мышцами обеспечивают стабильность сустава (предупреждают вывих).
Позвонки соединяются друг с другом с помощью двух дугоотростчатых суставов (3) сзади и межпозвоночного диска (5) спереди. Межпозвоночный диск, образованный соединительной тканью, расположен между телами двух смежных позвонков (4).
Благодаря эластичности дисков позвонки могут сгибаться и вращаться, позволяя, таким образом, позвоночнику производить различные движения.
Сочленение тел позвонков отличается по своей анатомии и функциям. При отсутствии суставной капсулы межпозвоночный диск принимает на себя ее функции.
Направление суставных поверхностей
В зависимости от отдела позвоночника поверхности дугоотростчатых суставов позвонков имеют различное направление. Поверхности шейных позвонков расположены горизонтально и постепенно отклоняются кзади в средних и нижних шейных позвонках, а в грудных позвонках занимают практически вертикальное положение. Суставные поверхности поясничных позвонков расположены вертикально, так, что верхние поверхности направлены к остистым отросткам (1), а нижние направлены кнаружи (2).
Вес головы, рук, грудной клетки и внутренних органов передается от одного позвонка к другому по трем столбам, образованным телами позвонков и суставными отростками.
Нахемсон (1960) провел исследование с целью определить распределение нагрузки по всей позвоночной треноге и предположил, что 18 % веса несут дугоотростчатые суставы, а оставшиеся 82 % несут диски и мышцы.
Нагрузка на дугоотростчатые суставы значительно увеличивается при разгибании, наклоне или повороте (поясничный отдел), а также при возрастной дегенерации дисков (смотри с. 226).
Увеличение шейного и поясничного изгибов (гиперлордоз) снижает нагрузку на межпозвоночные диски в этих отделах, однако увеличивает нагрузку на дугоотростчатые суставы (смотри с. 45, 200 и 208), подвергая их большому уровню компрессии и, таким образом, повреждая их. Выпрямление этих изгибов (визуально оценивается поясничный и/или шейный отдел) и усиление грудного кифоза (смотри с. 204) увеличивают нагрузку на межпозвоночные диски, вызывая их дегидратацию и дегенерацию.
В межпозвоночном диске выделяют центральную часть, или студенистое ядро (1), приблизительно на 80 % состоящее из воды, и периферическую часть, или фиброзное кольцо (2), образованное концентрическими слоями волокнистой соединительной ткани наподобие луковицы.
ТОЛЩИНА ДИСКОВ
• Распределение нагрузки (вместе с дугоотростчатыми суставами) по всей длине позвоночника.
• Позвонки могут смещаться по отношению друг к другу, позволяя совершить движение.
• Кроме того, диски служат в качестве амортизаторов для защиты позвоночника от воздействия, вызываемого при определенном движении, как, например, во время бега или прыжка. Нагрузка на позвоночник снижается благодаря эластичности дисков (амортизирующий эффект) и напряжению связок и мышц.
Функциональная единица, образованная двумя позвонками и межпозвоночным диском, действует при сгибании/разгибании или при продольном сжатии наподобие механизма пинцета или зажима.
• При сгибании позвонки сближаются спереди, провоцируя напряжение растяжения задних волокон дисков (1) и компрессионное напряжение передних волокон (2). Пространство между телами позвонков (высота диска) в передней части меньше, чем в задней части. Это служит причиной разницы давления (больше в передней части), под действием которого ядро смещается кзади, увеличивается напряжение задних волокон диска (давлением на ядро), и все это суммируется к изначальному напряжению растяжения.
• Задние суставные поверхности немного отделяются и, таким образом, не нагружаются. Давление передается на межпозвоночный диск.
• Периметр соединительных отверстий увеличивается.
• Задние связки натягиваются и ограничивают движение.
• При разгибании все происходит с точностью наоборот: позвонки сближаются сзади, а ядро смещается вперед вследствие сокращения высоты диска в задней части (3).
• Часть нагрузки передается на дугоотростчатые суставные поверхности, которые плотно соединены (наподобие торцевых ограничителей движения), таким образом, чем больше разгибание, тем больше давление на поверхности.
• Периметр соединительных отверстий сокращается.
• Передняя позвоночная связка натягивается и вместе с дугоотростчатыми суставами ограничивает движение.
• Ядро смещается в сторону, противоположную движению. Например, при наклоне вправо ядро сместится влево.
• В дугоотростчатых суставах на стороне, куда направлено движение, увеличивается давление, а на противоположной стороне давление снижается.
• Диаметр соединительных отверстий, расположенных на стороне по направлению движения, сокращается, а диаметр соединительных отверстий на противоположной стороне увеличивается.
• Межпоперечные связки на стороне, противоположной направлению движения, натягиваются.
Если рассмотреть фиброзное кольцо через микроскоп, можно увидеть, что оно состоит из слоев и пластин, образованных перекрещивающимися волокнами. Один слой волокон направлен в одну сторону, другой слой направлен в противоположную сторону, как это показано на рисунке. При повороте позвоночника волокна смещаются горизонтально, производя натяжение и принуждая позвонки приблизиться друг к другу. Иными словами, во время движения диски сжимаются таким образом, что высота позвоночника уменьшается.
Давление на диск при различных положениях тела
Группа исследователей во главе со скандинавским ученым Нахемсоном провела многочисленные испытания функционирования межпозвоночных дисков при различных положениях тел а. В течение 20 лет 100 добровольцам измеряли нагрузку на межпозвоночные диски с помощью зонда, чувствительного к давлению («Disc Pressure Measurements», Spine, 1981).
С другой стороны Вилке и его команда получили схожие результаты, хотя исследование проводилось на одном человеке (также с помощью зонда, вводимого в диск на уровне позвонков L4 и L5). Вдобавок ученые рассмотрели новые положения тела, чтобы определить, способствуют ли они повреждению дисков, и оценить болезненные процессы. Межпозпозвоночные диски испытуемого, мужчины 45 лет, весом 70 кг, были в пределах нормы.
ПОЛОЖЕНИЕ ЛЕЖА НА СПИНЕ
(ноги вытянуты)
В положении лежа на спине происходит значительное снижение давления на межпозвоночные диски, так как отсутствует вертикальная нагрузка на позвоночник. Силы мышечного напряжения и внутридисковая жидкость дают давление 1,02 кг/см2.
ПОЛОЖЕНИЕ ЛЕЖА НА СПИНЕ
(ноги согнуты)
Если в положении лежа ноги согнуты в бедрах, давление снижается до 0,816 кг/см2 вследствие отсутствия давления натяжения пояснично-подвздошных мышц над поясничными позвонками (смотри с. 274 и 275).
ПОЛОЖЕНИЕ ЛЕЖА НА БОКУ
В этом положении также отсутствует давление сгибающих мышц бедра на диски, несмотря на то что нагрузка немного выше, чем в положении лежа на спине (1,22 кг/см2). Возможно, это объясняется легким изгибом позвоночника, растянутого как мост от надплечья к тазу. Как указывает автор данного исследования, это ставит под вопрос то, является ли на самом деле положение лежа на спине наилучшим положением для сна (смотри с. 274).
