Биомеханика шейного отдела позвоночника

Биомеханика является наукой о механических эффектах живого организ­ма. Она занимается изучением строения и функций человеческого организ­ма в нормальном и патологическом состоянии именно с позиций механики. Биомеханика шейного отдела позвоночника имеет свои особенности, кото­рые необходимо учитывать для диагностики патобиомеханических наруше­ний и для лечения в виде их корреции.

Шейный отдел позвоночника как и все другие его отделы должен соот­ветствовать двум противоположным механическим условиям: устойчивости и пластичности (Kapandji I.A., 1987). Шея жирафы, страуса или лебедя по гибкости и подвижности далеко опережают шею человека, но шея человека в не меньшей степени обладает возможностью обеспечить точность и ус­тойчивость в смещениях и поворотах центральной наблюдательной вышке всего тела — голове с ее высококачественными телескопами — глазами, и зву-коулавителями -ушными раковинами (Бернштейн Н.А., 1991).

С биомеханической точки зрения шейный отдел позвоночника является одним из звеньев в кинематической цепи позвоночника. Он обладает стати­ческой и динамической функциями.

СТАТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ

Задачи статической функции — обеспечение вертикальной позы неза­висимо от сил гравитации, позы для сохранения равновесия в покое и при движениях. Голова как двигательный элемент представляет собой рычаг первого рода с точкой опоры в диске (Шмидт И.Р., 2001). Масса головы рас­положена на одном конце рычага, уравновешивающая сила мышц шеи — на другом. Ось центра тяжести головы проходит кпереди от поперечной оси атланто-окципитального сочленения через передние отделы шейных дисков и тело шестого шейного позвонка. Голова опирается на шейный отдел позво­ночника. Благодаря шейному лордозу в значительной мере нейтрализуются все толчки и сотрясения головного мозга при движениях. Шейный лордоз является физиологическим искривлением позвоночника. Это физиологичес­кое искривление шейного отдела позвоночника отмечается в сагиттальной плоскости. Шейный лордоз формируется к возрасту 5-6 лет. Вершина шей­ного лордоза локализуется на уровне Cv — CV]. Физиологиче-ские изгибы позвоночника увеличивают его резистентность к осевой ком-прессии.

При осмотре сзади все остистые отростки шейных позвонков располо­жены по одной срединной линии. Искривления на любом уровне шейного отдела позвоночника во фронтальной плоскости являются патологией.

Шейные позвонки имеют особенности строения. Первые два шейных поз­вонка являются атипичными, отличающимися от всех других позвонков. Атлант отличается тем, что у него нет тела и остистого отростка, он имеет форму кольца с передней и задней дугой. На утолщенных латеральных частях кольца имеются четыре суставные фасетки. Верхние суставные фасетки слегка вогнуты и пред­назначены для сочленения со слегка выпуклыми поверхностями затылочной кости. Нижние суставные фасетки атланта слегка выпуклы и направлены книзу для сочленения с верхними суставными фасетками аксиса. У атланта имеется суставная фасетка на внутренней поверхности передней дуги для сочленения с зубовидным отростком второго шейного позвонка — аксиса. Атипичным являет­ся и этот второй шейный позвонок, так как он имеет вертикальный выступ — зуб, отходящий от верхней поверхности тела. Аксис имеет верхние сутавные фасет­ки для сочленения с атлантом и нижние — для сочленения с нижним смежным позвонком. Верхние суставные фасетки осевого позвонка имеют наибольшую площадь из всех шейных позвонков. Передняя суставная фасетка отмечается на зубе аксиса для сочленения с передней дугой первого шейного позвонка.

Типичные шейные позвонки имеют тело, маленькое в поперечном диа-метре. Передняя поверхность тела выпуклая, задняя — плоская. Верхняя по-верхность тела имеет форму седла, благодаря крючковидным отросткам бо-ковых частей верхних поверхностей. Верхние суставные фасетки типичных шейных позвонков обращены вверх и медиально, нижние — кпереди и лате-рально. Остистые отрост­ки короткие, тонкие, кончики раздвоены, вытянуты почти горизонтально. В попе­речных отростках имеется канал для прохожде-ния позвоночной артерии.

Компрессионные нагрузки (вес головы) передаются на уровне кранио-цервикального сочленения напрямую через атланто-затылочный сустав к суставным фасеткам аксиса, так как диски на этом уровне отсутствуют. За­тем эти компрессионные силы передаются нижней поверхности тела второ­го шейного позвонка и к двум суставным фасеткам. Далее сила передается к нижнему смежному диску. На уровне типичных шейных позвонков компрес­сионные нагрузки передаются по трем параллельным столбам:

1. передне-центральный столб — тела шейных позвонков и диски;

2. два задне-латеральных столба — правые и левые фасетные суставы.

Компрессионные нагрузки передаются преимущественно по передне-центральному столбу, только треть их — по заднелатеральным столбам.

Шейный отдел отличается от грудного и поясничного отделов тем, что на него приходится меньший вес, и, в целом, он более подвижен. Хотя шейный отдел и является наиболее гибким из всех отделов позвоночника, стабильность его, в особенности атланто-затылочного и атланто-осевого суставов, необходи­ма для поддержания головы и защиты спинного мозга и позвоночных артерий.

Конструкция атланта такова, что он предоставляет больше свободного места для спинного мозга, чем любой другой позвонок. Дополнительное пространс­тво является гарантией того, что во время движений по достаточно большой амплитуде, характерных для этого региона, не произойдет защемления спинно­го мозга. Костная конфигурация атланто-затылочного сустава создает опреде­ленную стабильность, однако даже небольшие нагрузки вызывают значитель­ные ротации затылочно-атланто-осевого комплекса, так же, как и нижней части шейного отдела. Существование большой нейтральной зоны подразумевает, что связки и суставные капсулы не натянуты, и что мышцы играют важную роль в обеспечении устойчивости для всего комплекса. К мышцам, отвечающим за устойчивость относятся: многораздельная мышца, межостистые мышцы, полу­остистая мышца головы и полуостистая мышца шеи.

Стабильность шейного отдела позвоночника обеспечивается теми же структурами, которые были представлены ранее и которые суммированы в таблице 1.

Таблица 1

Строение и свойства позвоночника можно изучать бесконечно, но нас в первую очередь интересуют те знания, которые мы можем применить в своей деятельности. Эта статья для тех, кто интересуется развитием гибкости спины, в том числе глубокими прогибам и сложными интересными скручиваниями. Репутация занятий растяжкой часто бывает подпорчена укоренившимися неверными представлениями, поэтому сегодня проведем ликбез на тему работы со спиной. Мы разберем следующие распространенные убеждения:

1. Для хороших прогибов нужен гибкий позвоночник.
2. Гибкость спины зависит от раскрытости бедер и плечевого пояса.
3. Для хороших прогибов необходимо работать не поясницей, а грудным отделом позвоночника. 
4. Шейные позвонки не созданы для нагрузок, активно работать с шейным отделом небезопасно.
5. Скручивания позволяют “вытянуть” поясничные позвонки.

Убеждение 1: Для хороших прогибов нужен гибкий позвоночник.

Позвоночник – это система сложно устроенных суставов, можно сказать, “пирамидка” из косточек, которая создана для того, чтобы быть подвижной. Насколько подвижна эта пирамидка, и как вы этой подвижностью управляете, во многом зависит от того, что приводит позвоночник в движение: от мышц. Помимо этого, позвоночник является вместилищем невероятно важного спинного мозга, и его удерживают целые “заросли” связок, сухожилий, пленочек, ниточек и тросиков.  Когда для удержания позвоночника силы мышц недостаточно, эту работу берут на себя все эти соединительные элементы: они становятся жестче, прочнее, крепче. Ощущение “деревянной спины” дают вам скорее всего именно они, а не сам позвоночник. 

Это означает, что для глубоких прогибов, вам необходимо расшевелить эти соединительные структуры, но чтобы при этом позвоночник был хорошо защищен.  Поэтому необходимо укреплять мышцы так, чтобы организм доверился им и постепенно перестроил соединительные ткани в более подвижные. 

Для хороших прогибов нужны сильные мышцы и навык управления состоянием своего позвоночника во время прогибов. Путь к этому медленнее, чем когда вы просто форсируете себя в изогнутые позиции, но это – путь к долгосрочному и надежному результату. В итоге он станет для вас более выигрышным.

 Убеждение 2: Гибкость спины зависит от раскрытости бедер и плечевого пояса.

Хорошая демонстрация мягкого, но глубокого и активного прогиба, без перегрузки поясницы, с отличной работой плечей и бедер.

Да, это – хороший взгляд на прогибы, их успешность действительно во многом зависит от того, насколько вы способны вытянуть назад руки и ноги, ведь если плечи и бедра дают хорошую амплитуду движения, то это поможет избежать перегрузки поясницы. Поскольку зачастую у нас эти суставы страдают от нехватки подвижности, то при прогибах (да и в скручиваниях) может пострадать поясничный отдел: он самый мягкий и подвижный и плохо защищен от нагрузок. 

Важно при этом осознавать, что как бы вы ни работали над плечами и бедрами, поясница неизбежно будет гнуться. А помимо поясницы есть еще ткани, соединяющие нижние ребра и лобковое сращение: если они слишком укороченны, то будут вызывать ограничение в прогибах и проблемы с поясницей. 

Несколько слоев плотной соединительной ткани проходящих от грудной клетки до лобковой кости. Если она укорочена, например, из-за плохой осанки и сидячего образа жизни, то даже очень раскрытые бедра и плечи не дадут полноценного прогиба. А для ее реструктуризации может понадобиться не один год регулярной работы! 

Поэтому с плечами и бедрами работать обязательно надо, но важно не забывать укреплять и настраивать то, что между ними. Для работы с соединительными тканями требуется адаптация тела, а это зависит от регулярности, частоты тренировок и требует времени. А для поясницы требуются многочисленные укрепляющие упражнения, и игнорировать их ни в коем случае не стоит. 

Убеждение 3: Для хороших прогибов необходимо работать не поясницей, а грудным отделом позвоночника. 

Приведу таблицу биомеханики позвонков. В ней показано, какая подвижность может быть между каждыми двумя позвонками. Например, если мы посмотрим на последнюю строчку, то увидим что соединение между 5м поясничным (L5) и 1м крестцовым (S1) позвонками может сгибаться и разгибаться (то есть вперед и назад) примерно на 18 градусов.

Таблица биомеханики соединений между позвонками

 Давайте посмотрим на транспортир, которым многие из вас пользовались в школе и посмотрим, сколько это: 18 градусов. По-моему, неплохая подвижность.  

Транспортир для демонстрации подвижности между позвонками в градусах.

Далее видим, что в столбце “Наклоны в сторону” примерно 3 градуса. Посмотрите на транспортир, это совсем чуть-чуть. Поняли, как работать с таблицей? 

Дело в том, что форма позвонков определяет, как два позвонка могут взаимодействовать между собой. Форма грудных позвонков такова, что для прогибов они ну никак не предусмотрены. Те 3-4 градуса, что стоят в столбце “Сгибание-Разгибание” это, скорее, для наклона вперед. Позвоночные отростки лежат друг на друге, как чешуйки, и движение назад между ними попросту невозможно. 

Иногда прогиб в грудном отделе кажется таким очевидным, но на самом деле это – иллюзия, создаваемая формой напряженных мышц спины и лопатками. Если же вы посмотрите на рентгеновский снимок контросиониста, то увидите, что хотя человек здесь сложен почти пополам, позвонки грудного отдела выстроены в ровную линию – это максимум, что с ними может сделать даже мега-гибкий человек. 

Обратите внимание, что для позвоночника прогибы неизбежны в поясничном и шейном отделах, основная часть грудного отдела даже в самых глубоких прогибах назад не прогибается: форма позвонков не позволяет. 

Убеждение 4: Шейные позвонки не созданы для нагрузок, активно работать с шейным отделом небезопасно.

Вернитесь к изображению рентгеновского снимка выше. Посмотрите, в каких отделах спины прогиб реально осуществляется. Это – поясница и шейный отдел. Но ведь шейные позвонки такие хрупкие, как же их разрабатывать? Дело в том, что они не такие уж и хрупкие вообще, вы помните какая у маленьких детей большая голова, относительно тела? И всего за месяц-два новорожденный уже может ее держать! Ваша шея – это очередное чудо природы, страдающее от вредных привычек и нехватки внимания. 

Во-первых слабость мышц влияет на ограничение подвижности шеи, во вторых чисто психологически мы боимся что-то не так сделать с шеей и поэтому особо и не работаем с ней. В итоге у нас часть позвоночника получает внимание, а часть – не получает. По-моему дисбаланс уже очевиден. Конечно, с шеей надо работать грамотно и осторожно, а с чем не надо? Ее необходимо укреплять, возвращать ей подвижность и развивать свой контроль над этой подвижностью. 

Хороший вариант работы с шейным отделом – через направление взгляда. Например если мы просто запрокинем голову наверх, потому что нам так сказали сделать, то скорее всего мы просто зажмете шейный отдел весом своей головы. А если мы попробуем поднять взгляд вверх, как будто хотим разглядеть что-то над нами, то мышцы шеи включатся иначе. То же самое касается и поворотов головы из стороны в сторону. Поворачивайте голову не машинально, а вслед за взглядом, как будто хотите увидеть что-то позади себя. Обратите внимание на разницу в ощущениях: как правило, когда мы хотим что-то разглядеть, наша шея автоматически вытягивается, таким образом можно избежать компрессии позвонков. Боитесь зажимов возвращения старых травм: постигайте диапазон движения медленно, учитесь контролю. 

Что касается давления на шейный отдел в перевернутых позициях, действует правило “тише едешь – дальше будешь”, Спешка здесь неуместна. Со временем, структуры удерживающие шею приспосабливаются к стрессу, которому вы их подвергаете (см. статью про законы Вульфа и Дэвиса), станут крепче и надежней.

Убеждение 5: Скручивания позволяют “вытянуть” поясничные позвонки.

Взгляните еще раз на таблицу, где разъясняется биомеханика движения между позвонками. Что там про скручивания в поясничном отделе?

Посмотрите, как ставятся друг на друга поясничные позвонки. Сгибать и разгибать такое соединение легко. Наклонять из стороны в сторону можно, но не очень сильно. А вот скручивание там крайне ограничено, и, если оно происходит, то лишь потому, что позвонки стоят не впритирку друг к другу (мы бы не хотели создавать для них положение “впритирку”, правда?)

Про скручивания я уже писала, но сегодня у нас день анатомических подробностей, поэтому вот еще раз для сравнения позвонки грудного отдела: лежат один на другом как чешуйки экзотического ящера. В них заложена возможность скручиваться, хотя во многом это движение дополняет плечевой пояс. 

Ну а то, что бедрами крутить мы можем по-всякому, я думаю, и так понятно! Из суммы вот этих слагаемых и складывается ваше глубокое скручивание. А ощущение в пояснице возникает потому, что мышцы и ткани, проходящие через поясничный отдел, неминуемо натягиваются во время скручивания, вот это мы и чувствуем. Еще одна иллюзия, создаваемая мышцами и тканями тела.