Анатомо физиологические особенности формирования позвоночника

1.1. АНАТОМО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЗВОНОЧНИКА

1.1.1. ФУНКЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА
Позвоночник является частью опорно­двигательной системы человека и выполняет следующие функции:
• Опорная

• Двигательная

• Защитная

• Балансировочная (участвует в поддержании состояния равновесия).
Проприорецепторы мышц, связок, суставных сумок позвоночника воспринимают информацию при их растяжении или сокращении, непрерывно сообщая ЦНС об изменении положения тела в пространстве.
• Амортизационная или рессорная (обеспечивается за счет наличия изгибов и межпозвонковых дисков). Позвоночный столб в норме у взрослого человека в сагиттальной плоскости (переднее­заднем направлении) образует искривления, обращенные: в шейном отделе вперед ­ физиологический шейный лордоз, в грудном назад ­ грудной кифоз, в поясничном вперед ­ поясничный лордоз, что превращает позвоночник в эластичную пружину, хорошо приспособленную к вертикальной статике человека. Выраженность физиологических изгибов позвоночника зависит от состояния костной системы, мышц и связок, окружающих позвоночник, плечевой и тазовый пояса, и может изменяться даже в течение дня.
1.1.2. ПОЗВОНОЧНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ СЕГМЕНТ
Позвоночник имеет сегментарное строение. Состоит из позвоночно­двигательных сегментов (ПДС, см. рис.1.2.), каждый из которых представляет подвижное звено, принимающее участие в обеспечении разнообразных функций позвоночника как единой функциональной системы. ПДС образован двумя смежными позвонками, соединенными между собой с помощью межпозвонкового диска, двух пар суставных отростков позвонков, связками, соединяющими тела позвонков, дужки, поперечные и остистые отростки.

Рис. 1.2. Позвоночно­двигательный сегмент (а). Опорные комплексы (б)

Позвонок состоит из тела, дуги, которая ограничивает сзади и с боков позвоночное отверстие. Располагаясь одно над другим, отверстия образуют позвоночный канал, в котором залегает спинной мозг. Отростки выступают на дуге позвонка. Остистый отросток непарный, направлен от середины дуги назад. Остальные отростки парные: одна пара – верхние суставные отростки, другая – нижние (служат для соединения смежных позвонков) и третья пара – поперечные отростки. (См. рис. 1.3.)

Рис. 1.3. Строение позвонка

Межпозвонковый диск (см. рис.1.4.) служит для соединения тел позвонков друг с другом, а также для амортизации вертикальных статических и динамических нагрузок во время физической активности. Он состоит из замыкательных пластинок, примыкающих непосредственно к телам позвонков, фиброзного кольца, студенистого ядра.

Замыкательные пластинки плотно прикреплены с одной стороны к поверхностям тел позвонков, с другой стороны к фиброзному кольцу.

Фиброзное кольцо состоит из плотных сетчато­расположенных пучков соединительной ткани, которые обеспечивают большую прочность диска, поддерживают его эластичность. Рис. 1.4. Строение диска

Студенистое (желатинозное, пульпозное) ядро имеет вид чечевицы и находится в глубине межпозвонкового диска. В межпозвонковом диске шейного отдела ядро занимает центральное положение, в верхнем грудном оно находится ближе кпереди, а в средне­ и нижнегрудном и поясничном отделах ­ ближе кзади. В центре студенистого ядра имеется полость, заполненная синовиальной жидкостью. Ядро, подобно губке, может впитывать или терять жидкость, в зависимости от физической активности и возраста пациента. Это способствует сохранению и регуляции необходимого внутридискового давления.

Ядро, находясь под постоянным давлением, практически не поддается сжатию и действует как буфер, обеспечивая движение позвоночника (сгибание, разгибание, наклон в стороны) см. рис.1.5.

В первые годы жизни человека в ядре содержится 90% воды, в подростковом – до 80%, в старческом – не более 60%. При физической перегрузке и утомлении в ядре сокращается объем жидкости, и оно сморщивается, что приводит к сближению поверхностей позвонков друг с другом, при этом уменьшается высота позвоночника в целом на 2­4 см.

Рис. 1.5. Распределение нагрузки в здоровом диске

Межпозвонковые (дугоотростчатые, фасеточные) суставы имеют различные формы и направления в разных отделах позвоночного столба. Они являются основными образованиями, определяющими объем и направление движений в каждом ПДС, это наиболее иннервируемые части ПДС, являющиеся достаточно активными рефлексогенными зонами.

Связочный аппарат позвоночного столба представлен несколькими мощными связками, играющими стабилизирующую роль. Передняя продольная связка, начинаясь от передних бугорков шейного позвонка, тянется по передней поверхности до копчика. При этом она жестко связана с телами позвонков и рыхло ­ с межпозвонковыми дисками. Задняя продольная связка проходит по задней поверхности тел позвонков, плотно прикрепляясь к дискам и рыхло ­ к телам позвонков. Желтая связка, прикрепленная к передним поверхностям дуг позвонков, ограничивает подвижность в межпозвонковых суставах.

Околопозвоночные мышцы поддерживают позвоночник и обеспечивают наклоны и повороты.

1.1.3. ОПОРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПОЗВОНОЧНИКА
Принято выделять два основных опорных комплекса позвоночника: передний (ПОК) и задний (ЗОК). ПОК включает в себя: тела позвонков, межпозвонковые диски, переднюю и заднюю продольные связки. ЗОК состоит из дужек, суставных, поперечных и остистых отростков, желтых междужковых, межостных, надостных связок. Патологические нарушения одного или обоих опорных комплексов могут привести к нестабильности ПДС. (См. Рис.1.2)

ПОК в нормально функционирующем ПДС предназначен главным образом для сопротивления силам тяжести ­ на него приходится от 70% до 88% нагрузки. ЗОК служит для защиты от ротационных, смещающихся в переднезаднем и боковых направлениях, сил и испытывает от 12% до 30% нагрузки. Неизмененный ПДС обладает большим запасом прочности, он способен при содружественной работе окружающих мышц выдерживать значительные вертикальные нагрузки длительные по времени, что позволяет позвоночнику выполнять свои функции.

Формирование позвоночника заканчивается только к 20 – 22­летнему возрасту, в силу чего позвоночник ребенка по ряду анатомических и функциональных показателей существенно отличается от позвоночника взрослого человека.
1.1.4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЗВОНОЧНИКА В ДЕТСКОМ ВОЗРАСТЕ

• Основной возрастной особенностью костной части позвоночного столба является продолжающийся до 15 – 16 лет процесс закрытия зон роста элементов позвонков (апофизов).

• В телах позвонков имеются центральне питающие артерии, запустевающие по мере взросления.

• Связочный аппарат позвоночника у детей более эластичен и более растяжим, чем у взрослых людей.

• Повышенная эластичность межпозвонковых дисков и связочного аппарата обусловливает повышенную подвижность позвоночника ребенка. Вместе с тем слабая стабилизирующая функция межпозвонковых дисков, сочетающаяся с повышенной растяжимостью связочного аппарата, создает предпосылки для возникновения нестабильности ПДС.

Источник: Методические рекомендации фирмы ОРТО «Ортезирование в профилактике и комплексном лечении патологий опорно-двигательной системы и сосудистой системы нижних конечностей.

Позвонки развиваются из хрящевой ткани, толщина которой с возрастом уменьшается. Различают четыре этапа развития эпифизов позвонков: до 8 лет — хрящевой эпифиз; от 9 до 13 лет — обызвествление эпифиза; от 14 до 17 лет — костный эпифиз; после 17 лет -слияние эпифиза с телом позвонка. С 3 лет позвонки одинаково растут в высоту и в ширину; с 5-7 лет — больше в высоту.

Длина позвоночника особенно резко увеличивается в течение 1-го и 2-го годов жизни, затем рост позвоночника замедляется. Усиление темпов роста позвоночника наблюдается в 7-9 лет (у девочек больше, чем у мальчиков), и с началом полового созревания. С 14 до 20 лет прирост длины позвоночника у мальчиков и девочек замедляется в несколько раз.

С 3 до 15 лет размеры нижних поясничных позвонков увеличиваются больше, чем верхних грудных. Это обусловлено увеличением веса тела, его давлением на нижерасположенные позвонки.

У юношей рост позвоночника заканчивается после 20 лет, у девушек он растет до 18 лет, т.е. рост позвоночника у женщин прекращается раньше, чем у мужчин. Средняя длина позвоночника у мужчин составляет 70-73 см, у женщин — 66-69 см. К концу полового созревания рост длины позвоночника почти завершается (приблизительно составляет 40% длины тела).

В 6-8 лет образуются центры окостенения в верхней и нижней поверхностях тел позвонков и в концах остистых и поперечных отростков. До 5 лет спинномозговой канал развивается особенно быстро. Так как тела позвонков растут быстрее дужек, то емкость канала относительно первых уменьшается, что соответствует уменьшению относительных размеров спинного мозга.

К 10 годам завершается развитие спинномозгового канала, однако структура тела позвонков продолжает развиваться и у детей старшего возраста.

К 20 годам заканчивается окостенение шейных, грудных и поясничных позвонков, к 25 годам — крестцовых, к 30 годам — копчиковых позвонков.

Подвижность позвоночника зависит от высоты межпозвоночных хрящевых дисков и их упругости, а также от фронтального и сагиттального размера тел позвонков. У взрослого общая высота межпозвоночных дисков равна одной четвертой высоты подвижной части позвоночника. Чем выше межпозвоночные диски, тем больше подвижность позвоночника. Высота дисков в поясничном отделе составляет 1/3 высоты тела смежного позвонка, в верхней и нижней части грудного отдела — 1/5, в средней его части — 1/6, в шейном отделе — 1/4. Поэтому в шейном и поясничном отделах позвоночник имеет наибольшую подвижность.

Развитие межпозвоночных дисков происходит долго и заканчивается к 17-20 годам. К 17-25 годам в результате замещения межпозвоночных дисков костной тканью позвоночник становится неподвижным в крестцовом отделе.

Сгибание позвоночника больше его разгибания. Наибольшее сгибание позвоночника возможно в шейном отделе (70°), меньше -в поясничном, а наименьшее — в грудном отделе. Наклоны в сторону наибольшие между грудным и поясничным отделами (100°). Наибольшее круговое движение наблюдается в шейном отделе позвоночника (75°) и практически невозможно в поясничном отделе (5°). Таким образом, наиболее подвижен шейный отдел позвоночника, меньше — поясничный и наименее подвижен грудной, потому что его движения тормозят ребра.

Подвижность позвоночника у детей, особенно в 7-9 лет, гораздо больше, чем у взрослых. Это зависит от относительно большей величины межпозвоночных дисков и их большей упругости.

После рождения позвоночник приобретает четыре физиологических изгиба. В 6-7 нед, с подниманием головы, у ребенка начинает формироваться изгиб кпереди (лордоз) в шейном отделе. В 6 мес, в результате овладения ребенком функцией сидения, образуются изгибы кзади (кифозы) в грудном и крестцовом отделах позвоночника. В 1 год с началом стояния формируется лордоз в поясничном отделе (рис. 2.4). Однако в лежачем положении изгибы позвоночника сглаживаются, так как позвоночник ребенка этого возраста очень эластичен. Первоначально эти физиологические изгибы позвоночника удерживаются мускулатурой, а затем — связочным аппаратом, хрящами и костями позвонков.

а б в

Рис. 2.4. Появление изгибов позвоночника у детей (по Н.Н. Леонтьевой и соавт. 1976, цит. по Ю.А. Ермолаеву, 1985): а — при держании головы; б — при сидении; в — при стоянии

К 3—4 годам изгибы позвоночника постепенно увеличиваются под действием силы тяжести и работы мышц. К 7 годам окончательно образуются шейный лордоз и грудной кифоз. Поясничный лордоз окончательно формируется к периоду половой зрелости. Однако до 12 лет позвоночник ребенка остается эластичным, изгибы его слабо фиксированы, что легко приводит позвоночник к искривлениям в неблагоприятных условиях развития. Поднятие чрезмерных тяжестей увеличивает поясничный лордоз.

Благодаря пружинному движению позвоночника может изменяться величина его изгибов. В результате изменения изгибов позвоночника и высоты межпозвоночных дисков изменяется и длина позвоночника с возрастом и в течение дня. В течение суток рост человека колеблется в пределах 1 см, иногда 2-2,5 см и даже 4-6 см. В положении лежа длина тела человека больше на 2-3 см, чем в положении стоя.

При старении в связи с уплощением межпозвоночных дисков общая длина позвоночника уменьшается на несколько сантиметров.