Из чего состоит диск позвоночника
У человека имеется 21–25 межпозвоночных дисков, объединяющих позвонки в единый позвоночный столб. У взрослого человека межпозвоночные диски составляют 25% высоты позвоночника, а у новорожденного ребенка – до 50%. Основными функциями этих анатомических образований являются амортизационная и опорная.
Анатомия
Строение межпозвоночного диска является довольно сложным. В его центре находится полужидкое пульпозное ядро, окруженное плотным фиброзным кольцом, а сверху и снизу находятся замыкательные пластинки. Высота диска колеблется в течение суток, разница может достигать 2 сантиметров. Утром высота максимальная, в течение дня она постепенно снижается, достигая к вечеру минимума.
Ядро
Пульпозное ядро имеет двояковыпуклую форму и представляет собой гелеобразную массу из сложных белков (протеогликанов) и длинных цепочек гиалуроновой кислоты. Именно белки отвечают за амортизационную функцию. При увеличении нагрузки протеогликаны компенсаторно начинают вбирать в себя воду, увеличивая ядро в размерах и делая его более упругим.
После прекращения нагрузки протеогликаны волу отдают, восстанавливая тем самым прежнее равновесие. Площадь ядра занимает около 40% площади всего диска. С возрастом способность к гидратации снижается, ядро становится более «сухим» и, как следствие, менее эластичным.
Фиброзное кольцо
Кольцо состоит из порядка 20–25 концентрически расположенных фиброзных пластин, и находящихся между ними коллагеновых волокон, имеющих параллельное направление. Кроме коллагеновых, есть еще радиально расположенные, волокна эластина. Таким образом, за счет перекрестного направления волокон, достигается высокая прочность этой анатомической структуры.
Замыкательные пластинки
Концевые пластинки представляют собой тонкий, но очень крепкий слой соединительной ткани. Замыкательные хрящевые пластины прочно срастаются с телом соседнего позвонка, обеспечивая формирование позвоночного столба. И также они играют важную роль в обеспечении питания диска.
Функции
Диски выполняют несколько важных функций:
- Прочно соединяют соседние позвонки между собой. В выполнении этой функции участвуют замыкательные пластины. Межпозвоночные диски и позвонки прочно соединены между собой, в этом месте движение отсутствует.
- Обеспечивают амортизацию при нагрузках. За это отвечают белки пульпозного ядра. В поясничном отделе межпозвоночные диски имеют самую большую высоту (до 11 мм), так как именно этот отдел несет основную осевую нагрузку.
- Способствуют гибкости и подвижности позвоночника. Наиболее подвижным является шейный отдел, наименее подвижным – поясничный.
Виды патологии
Обменные процессы в межпозвонковых дисках идут очень медленно. Именно дегидратация и дефицит минеральных веществ могут стать причиной развития остеохондроза позвоночника, а в дальнейшем – протрузии и грыжи диска. К протрузии и грыже также может привести повреждение позвоночника при автодорожной аварии или при подъеме тяжестей.
Возможные изменения со стороны межпозвоночных дисков
Дегенеративные изменения
После 30 лет начинаются процессы дегидратации (обезвоживания) ядра диска. Это связано с уменьшением синтеза протеогликанов и полимеризации мукополисахаридов. В результате нарушается транспортировка питательных веществ и кислорода в позвоночный диск и задержка вывода токсичных продуктов обмена. К нарушению питания диска приводит ряд патологических состояний и неправильный образ жизни. Именно эти процессы приводят к истончению хряща.
Стирание диска невозможно, так как между диском и позвонком движение отсутствует. Процесс дегенерации ускоряется, если есть чрезмерная или слишком малая нагрузка на межпозвонковый диск, хронические заболевания (сахарный диабет, анемия, атеросклероз, остеопороз и другие), ожирение, злоупотребление алкоголем и табачная зависимость. Когда высота дисков снижена, происходит ухудшение их опорной и амортизационной функции.
Протрузия диска
Протрузия – это выпячивание части диска за пределы межпозвоночного пространства. При этом ядро не выходит за пределы фиброзного кольца, так как целостность кольца не нарушена. Наиболее часто протрузия выявляется у трудоспособных людей средней возрастной группы 35–55 лет. Причинами протрузии считается:
- малоподвижный образ жизни, приводящий к слабости мышечного корсета, плохому кровоснабжению и ухудшению обмена веществ;
- патологический кифоз и лордоз, а также сколиоз. Искривления позвоночника приводят к неправильному перераспределению нагрузки на позвоночный столб;
- травмы позвоночника, как тяжелые, так и регулярные микротравмы;
- нарушения обмена веществ, связанные с неправильным питанием или наличием гормональных нарушений (гипотиреоз, сахарный диабет);
- возрастные дегенеративные изменения в хрящевой ткани.
В зависимости от стороны, куда обращено выпячивание протрузия может быть:
- дорзальной (направлена к спине);
- латеральной (направлено вбок);
- вентральной (направлена кпереди).
Симптомы
Латеральная и вентральная протрузия протекают без клинических проявлений. Симптоматику дает задняя протрузия. Так как в подавляющем большинстве случаев выпячивание диска возникает в поясничном отделе (что связано с большой нагрузкой и максимальной выраженностью объема движений в этом отделе), то возможны следующие проявления:
- боли в поясничном отделе, усиливающиеся при движении. Болевые ощущения могут отдавать в ягодицы или в ноги;
- наличие нарушений чувствительности – ощущение ползания мурашек, покалывания, чувство онемения.
Диагностика
Наличие протрузии выявляется с помощью компьютерной или магнитно-резонансной томографии. Так как протрузии часто протекают бессимптомно, то могут обнаруживаться случайно при обследовании по поводу других заболеваний.
Грыжа межпозвоночного диска
Межпозвоночная грыжа представляет собой выпячивание межпозвоночного диска между телами позвонков, сопровождающееся разрывом фиброзного кольца и смещением ядра. Наиболее частой причиной формирования грыжи являются дегенеративные изменения в хрящевой ткани или травма.
Отдельно выделяют дорзальную диффузную грыжу диска. При этой патологии фиброзное кольцо сохранено, но диск уже сильно выпирает в межпозвонковое пространство. Опасность диффузной грыжи в том, что может произойти разрыв кольца, что означает резкое ухудшение состояния пациента.
Как формируется грыжа
Сначала возникает пролапс диска – незначительное смещение до 3 мм. Если диск сместился на более значительное расстояние, вышел за пределы позвонка, но фиброзное кольцо сохранило свою целостность, то это называется протрузией.
Если патологический процесс прогрессирует, то происходит разрыв волокон, образующих фиброзную капсулу и смещение пульпозного ядра. Эта стадия называется экструзия диска.
Секвестрация. На этом этапе пульпозное ядро смещается настолько, что свисает за пределы межпозвонковой щели. Наиболее часто грыжи возникают в пояснично-крестцовом отделе позвоночника на уровне L5 – S1 и на уровне L4 – L5.
Симптоматика
В начале формирования грыжи клинических симптомов может не быть, но со временем появляются тупые боли, спровоцированные динамической или статической физической нагрузкой и исчезающие в положении лежа. Далее боли беспокоят более длительно и становятся практически постоянными. При грыже всегда формируется мышечно-тонический синдром.
Например, при достаточно редкой локализации грыжи в области шеи возникает рефлекторная кривошея, а поясничная грыжа может проявлять себя симптомами люмбаго. Поражение дисков в грудном отделе позвоночника может имитировать заболевания внутренних органов (сердца, желудка, поджелудочной железы), а при локализации грыжи в шейном отделе позвоночника возможна охриплость голоса и ощущение инородного тела в горле (уровень С5 – С6).
Кроме болей, характерно нарушение чувствительности в зоне иннервации – чувство онемения, покалывания или жжения
Диагностика
Диагностикой и лечением патологии межпозвоночных дисков занимается невролог или нейрохирург. Кроме расспроса и проведения неврологических тестов, всегда назначается дополнительное обследование: МРТ, КТ, миелография (рентгенологическое исследование спинномозгового канала, выполняемое с контрастным веществом).
Лечение
Эффективное лечение всегда направлено не только на ликвидацию симптомов заболевания, но и, в первую очередь, устранение его причин. Так как патология чаще всего связано с дегенеративными изменениями в хрящах, то терапия должна быть направлена на улучшение питания хрящевой ткани.
Диета
Рацион должны составлять преимущественно свежие овощи и фрукты, а также молочные продукты, содержащие достаточное количество кальция. Рекомендуются также морепродукты, как источники Омега-3, полиненасыщенных кислот, белка и фосфора. Кондитерские изделия, сахар, алкоголь лучше исключить.
Они обладают высокой калорийностью и ведут к накоплению лишних килограммов и, как следствие, увеличивают нагрузку на позвоночник. Кроме того, при употреблении данных продуктов, кислотно-щелочной баланс сдвигается в кислую сторону, что крайне неблагоприятно сказывается на обмене веществ в целом и в костной и хрящевой ткани в частности.
Важно поддержание водный баланс. Чистой воды необходимо выпивать 1,5–2 литра в сутки в зависимости от веса пациента. Желателен прием хондропротекторов (глюкозамин и хондроитин сульфат) в виде биологически активных добавок. Особенно выраженный эффект прием хондропротекторов имеет на начальной стадии заболевания.
Читайте также:
Медикаментозное лечение
Лекарственные препараты принимаются с целью устранения боли и воспаления. Наиболее часто применяют нестероидные противовоспалительные средства (Нимесулид, Ибупрофен, Диклофенак, Найз) и миорелаксанты, снимающие напряжение мышц за счет блокады нервно-мышечной передачи. К миорелаксантам относятся:
- Сирдалуд,
- Мидокалм,
- Баклофен.
При выраженном болевом синдроме применяют локальное введение местных анестетиков или кортикостероидов.
Лечебная физкультура
ЛФК (лечебная физкультура) является основой лечения патологии дисков. Ряд специалистов утверждает, что используя лечебную гимнастику наряду с правильным питанием, можно полностью восстановить объем движений и устранить болевой синдром. Правильное выполнение упражнений позволяет улучшить кровообращение, а, следовательно, и питание диска, снять мышечные спазмы, устранить смещение диска и выровнять его содержимое, укрепить мышечный корсет и связочный аппарат.
При любой патологии межпозвоночного диска приступать к занятиям можно только после установления точного диагноза и подбора индивидуальной программы тренировок. Противопоказано делать упражнения в следующих ситуациях:
- защемление или секвестрация грыжи межпозвоночного диска;
- послеоперационный период менее 6 месяцев;
- наличие выраженного болевого синдрома;
- онкологическое заболевание;
- высокое артериальное давление;
- повышенная температура тела;
- обострение любого хронического заболевания.
Примерный комплекс упражнений при грыже поясничного отдела
Хирургическое лечение
К хирургическому вмешательству прибегают достаточно редко. Лечить грыжу оперативным путем приходится в следующих случаях:
- синдром «конского хвоста» – нарушение работы мочевого пузыря и сфинктера прямой кишки вследствие ущемления иннервирующих эти органы нервных волокон;
- выраженность корешковой боли при отсутствии эффекта от проводимой терапии в течение 2 недель. Особенно это касается секвестрированной дисковой грыжи или большого размера выпячивания диска;
- признаки атрофии мышц на фоне отсутствия функциональной активности нервного корешка;
- крупная киста диска.
В остальных случаях показания к операции являются относительными. Во время оперативного вмешательства проводят замену пораженного диска на искусственный. Протезирование позволяет восстановить амортизацию и приблизить ее к нормальному уровню.
У межпозвоночных дисков с возрастом снижается способность выполнять функции амортизации и опоры. Для того чтобы замедлить скорость дегенеративных изменений, необходимо правильно питаться, вести активный образ жизни без чрезмерных нагрузок и вовремя обращаться к врачу. При прогрессировании патологии сначала развивается протрузия, а затем и грыжа, которая может привести к появлению выраженного болевого синдрома, ограничению подвижности, а иногда и к инвалидности.
Источник
МЕЖПОЗВОНОЧНЫЕДИСКИ
Межпозвоночные диски составляют одну треть длины позвоночника. Они выполняют амортизирующую функцию и воспринимают на себя всю нагрузку. Одновременно обеспечивают его гибкость и эластичность структуры в целом. Поэтому механические свойства именно межпозвоночных дисков в большей степени, чем всё остальное, определяют двигательную активность всего позвоночника. Большая часть болей в спине обусловлена заболеваниями самих межпозвоночных дисков таких как остеохондроз, грыжа диска (пролабирование, протрузия, экструзия), либо повреждением других структур, вызванное изменением в строении и нарушением функций диска («высыхание» и снижение высоты). В этом разделе представлена информация о структуре, строении и составе межпозвоночных дисков, их видоизменении при различных процессах и заболеваниях.
Немного интересной анатомии.
Между позвонками человека находятся 24 межпозвоночных диска. Нет дисков только между затылочной костью и первым позвонком, первым и вторым шейным позвонком и в крестцовом, копчиковом отделах позвоночника. Диски вместе с телами позвонков образуют позвоночный столб. Размер дисков разный, увеличивается сверху вниз и зависит от выполняемой нагрузки. В поясничном отделе диск достигает 45 мм в переднезаднем направлении, 64 мм в медиально-латеральном направлении и 11 мм в толщину.
Диск состоит из хрящевой ткани и анатомически делится на три составляющих.. Внутренняя часть – пульпозное ядро. Представляет собой гелеобразную массу, богатую водой и особенно хорошо выражен у молодых людей. Наружный участок — фиброзное кольцо — имеет твердую и волокнистую структуру. Волокна переплетены между собой в разных направлениях, что позволяет диску выдерживать многократные высокие нагрузки при сгибании и скручивании. Третья составляющая диска — тонкий слой гиалинового хряща, который отделяет диск от тела позвонка. У взрослых людей ткани диска питаются за счет сосудов тела позвонка. И «замыкательная» пластинка из гиалинового хряща играет важную роль в этом процессе питания.
С возрастом ядро диска теряет воду, становится тверже. Замыкательная пластинка постепенно склерозируется и уплотняется. Различие между ядром и фиброзным кольцом становится не столь четким. Это отчётливо видно на магнито-резонансной томограмме.
Более светлым выглядит ядро диска, ещё не потерявшее воду, а более тёмный диск на томограмме — из за отсутствия воды в ядре. Наличие воды в ядре обеспечивается особым его составом. Биохимия диска очень сложная и важна для понимания принципов возможного восстановления этой структуры.
Биохимический состав
Межпозвоночный диск, как и другие хрящи, состоит в основном из воды и коллагеновых волокон, погруженных в матрикс из протеогликанового геля. Эти компоненты составляют 90-95% общей массы ткани, хотя их соотношение может колебаться в зависимости от конкретного участка диска, возраста человека и наличия дегенеративных процессов.
В матриксе также находятся клетки, осуществляющие синтез компонентов диска. В межпозвоночном диске по сравнению с другими тканями клеток очень мало. Но, несмотря на малое количество, эти клетки очень важны для поддержания функций диска, так как они в течение всей жизни синтезируют жизненно-необходимые макромолекулы для восполнения их естественной убыли.
Вот строение клетки.
Основной протеогликан диска — аггрекан — представляет собой крупную молекулу, состоящую из центрального белкового ядра и связанных с ним многочисленных групп гликозаминогликанов – сложной структуры цепочек дисахаридов. Эти цепочки несут большое количество отрицательных зарядов, благодаря чему притягивают молекулы воды (диск её удерживает, являясь гидрофильным как поваренная соль). Эта характеристика называется давлением набухания, и важна для функционирования диска.
Вся эта сложная схема сводится к тому, что преславутая гиалуроновая кислота связывает молекулы протеогликанов, образуя крупные агрегаты (накапливающие воду). Вот почему гиалуроновой кислоте уделяется такое большое внимание и в медицине и в косметологии. В диске и гиалиновой пластинке обнаружены и другие, более мелкие типы протеогликанов, в частности, декорин, бигликан, фибромодулин и люмикан. Они так же учавствуют в регуляции коллагеновой сети.
Вода является основным компонентом диска, составляющим от 65 до 90% его объема, в зависимости от конкретной части диска и возраста человека. Существует чёткая корреляция между содержанием в матриксе воды и протеогликанов. Кроме того, содержание воды зависит от нагрузки на диск. А нагрузка может быть разной в зависимости от положения тела в пространстве. Давление в диски колеблется, в зависимости от положения тела, от 2.0 ло 5.0 атмосфер, а при наклонах и поднятии тяжести давление на диски увеличивается порой до 10.0 атмосфер. В нормальном состоянии давление в диске создается в основном водой в ядре и удерживается внутренней частью наружного кольца. При увеличении нагрузки на диск давление равномерно распределяется по всему диску и может иметь повреждающий характер.Проиллюстрирую.
Поскольку ночью нагрузка на позвоночник меньше, чем днем, содержание воды в диске изменяется в течение суток. Вода очень важна для осуществления механической функции диска,. А так же важна в качестве среды для перемещения растворимых веществ в матриксе диска.
Коллаген является основным структурным белком тела человека и представляет собой группу по крайней мере из 17 индивидуальных белков. Все коллагеновые белки имеют спиральные участки и стабилизированы несколькими внутренними межмолекулярными связями, которые позволяют молекуле выдерживать высокую механическую нагрузку и химическое ферментативное расщепление. В межпозвоночном диске присутствуют несколько типов коллагена. Причем наружное кольцо состоит из коллагена I типа, а ядро и хрящевая пластинка — из коллагена II типа. Оба типа коллагена образуют волокна, формирующие структурную основу диска. Волокна ядра значительно тоньше, чем волокна наружного кольца.
При осевом сдавливании диска он деформируется и уплощается. Под воздействием внешней нагрузки вода из диска уходит. Это простая физика. По этому, мы в конце рабочего дня меньше ростом, чем утром после отдыха. Во время дневной физической активности, когда давление на диск повышено, диск теряет 10-25% своей воды. Эта вода восстанавливается ночью, в покое, во время сна . Из-за потери воды и сжатия диска человек за день может терять до 3-х см своего роста. При сгибании и разгибании позвоночника диск может менять свой вертикальный размер на 30-60%, а расстояние между отростками соседних позвонков может увеличиваться более, чем в 4 раза. Если нагрузка исчезает в течение нескольких секунд, то диск быстро возвращается к исходным размерам. Однако если нагрузка сохраняется, то вода и дальше уходит и диск продолжает сжиматься. Этот перегрузочный момент часто становится стимулом расслоения фиброзного кольца диска. Состав диска меняется с возрастом при развитии дегенерации перегрузок. Статистика – упрямая вещь. К 30-и годам в ядре диска теряется 30% протеогликанов (гликозаминогликанов), которые должны «тянуть» на себя воду, обеспечивая давление (тургор) в диске. Поэтому закономерны дегенеративные процессы и старение структур. Ядро — теряет воду, а протеогликаны — уже не могут столь же эффективно реагировать на нагрузку.
Уменьшение высоты диска влияет на другие структуры позвоночника, например на мышцы и связки. Это может привести к увеличению давления на суставные отростки позвонков, что является причиной их дегенерации и провоцирует развитие артроза в межпозвоночных суставах.
Связь биохимической структуры и функции межпозвоночного диска
Протеогликаны
Чем больше в диске гликозаминогликанов, тем больше сродство ядра к воде. Соотношение их количества, давления воды в диске и нагрузки на него определяет количество воды, которое может принять диск.
При увеличении нагрузки на диск повышается давление воды, и равновесие нарушается. Для восстановления равновесия часть воды выходит из диска, в результате чего концентрация гликозаминогликанов увеличивается. И как результат – повышается осмотическое давление в диске. Выход воды продолжается до восстановления равновесия или до устранения нагрузки на диск.
Выход воды из диска зависит не только от нагрузки на него. Чем моложе организм, тем больше концентрация протеогликанов в ткани кольца диска. Их волокна тоньше и расстояние между их цепочками – меньше. Через такое мелкое сито жидкость течет очень медленно, и даже при большой разнице давления в диске и за его пределами — скорость выхода жидкости очень мала, а следовательно мала и скорость сжатия диска. Однако в дегенеративном диске концентрация протеогликанов снижена, плотность волокон меньше и жидкость протекает через волокна быстрее. Это объясняет, почему повреждённые дегенеративные диски сжимаются быстрее, чем нормальные.
Вода имеет огромное значение в функциональности диска.
Она является основным компонентом межпозвоночного диска, и его «жесткость» обеспечивается гидрофильными свойствами гликозаминогликанов. При небольшой потере воды — коллагеновая сеть расслабляется, и диск становится более мягким и податливым. При потере большей части воды механические свойства диска кардинально меняются, и при нагрузке его ткань ведет себя как твердое вещество. Вода также является средой, через которую пассивно осуществляется питание диска и отводятся продукты метаболизма. Несмотря на всю плотность и стабильность структуры диска «водная» часть в нём меняется весьма интенсивно. Один раз в 10 минут — у человека 25-летнего возраста. С течением лет этот показатель естественно снижается по понятным причинам.
Сеть коллагена выполняет армирующую роль и удерживает гликозаминогликаны в диске. А те в свою очередь — воду. Эти три компонента вместе образуют структуру, способную выдерживать сильное сдавливание.
«Мудрая» организация коллагеновых волокон обеспечивает удивительную гибкость диска. Волокна расположены слоями. Направление волокон, идущих к телам соседних позвонков, чередуется по слоям. В результате этого образуется переплетение, позволяющее позвоночнику значительно сгибаться, несмотря на то, что сами коллагеновые волокна могут растянуться лишь на 3 %.
Питание диска и процессы обмена
Клетки диска синтезируют как его высокоорганизованные компоненты, так и расщепляющие их ферменты. Это саморегулирующаяся система. В здоровом диске скорость синтеза и расщепления компонентов сбалансированы. За это ответственна высокоорганизованная клетка, о которой писалось выше. При нарушении этого баланса состав диска резко изменяется. В период роста анаболические процессы синтеза и замены молекул преобладают над катаболическими процессами их расщепления. При регулярной нагрузке происходит изнашивание и старение диска. Наблюдается обратная картина. Срок жизни гикозаминогликанов обычно составляет около 2 лет, а коллагена — значительно дольше. При нарушении баланса синтеза и расщепления составляющих диска, содержание гликозаминогликанов в матриксе снижается, и механические свойства диска значительно ухудшаются.
На метаболизм диска сильно влияет механическая нагрузка. В настоящее время можно сказать, что тяжёлая и регулярная физическая работа приводит к быстрому старению и изнашиванию диска, согласно механизмам, описанным выше. Нагрузка, поддерживающая стабильный баланс и нормальное питание диска описана в разделе рекомендации и советы врача. Вкратце могу сказать, что амплитудные и активные движения при уже «больном» диске – приведут к ускорению дегенеративных процессов в нём. И, соответственно, прогрессированию симптомов болезни.
Биофизика доставки питательных веществ
Диск получает питательные вещества из кровеносных сосудов прилежащих тел позвонков. Кислород и глюкоза должны проникнуть путем диффузии через хрящевую ткань диска к клеткам, находящимся в центре диска. Расстояние от центра диска, где расположены клетки, до ближайшего кровеносного сосуда примерно 7-8 мм. В процессе диффузии образуется градиент концентрации питательных веществ. На границе между диском и телом позво
нка находится замыкательная (гиалиновая) пластинка. Концентрация кислорода в этой области диска в норме должна составлять примерно 50% от его концентрации в крови. А в центре диска эта концентрация обычно не превышает 1%. Поэтому метаболизм диска идет в основном по анаэробному пути. По пути образования кислоты. При концентрации кислорода на «границе» меньше 5% в диске усиливается образование продукта метаболизма – лактата – той самой «кислоты». и концентрация лактата в центре диска может быть в 6-8 раз выше, чем в крови или межклеточной среде, что оказывает токсическое действие на ткань диска и она разрушается.
Основная причина дегенерации диска — нарушение доставки питательных веществ. С возрастом снижается проницаемость краевой пластинки диска, и это может затруднять проникновение в диск питательных веществ с водой и выведение из диска продуктов распада, в частности, лактата. При снижении проницаемости диска для питательных веществ концентрация кислорода в центре диска может упасть до очень низкого уровня. При этом активируется анаэробный метаболизм и усиливается образование кислоты, выведение которой затруднено. В результате увеличивается кислотность в центре диска (рН снижается до 6,4). В сочетании с низким парциальным давлением кислорода в диске, повышенная кислотность приводит к снижению скорости синтеза гликозаминогликанов и уменьшает сродство к воде. Таким образом «порочный круг» замыкается. Кислород и вода в диск не идут – нет гликозаминогликанов в ядре! А прийти они могут только пассивно — с водой. Кроме того, сами клетки плохо переносят длительное пребывание в кислой среде, и в диске обнаруживается большой процент мертвых клеток.
Возможно, некоторые из этих изменений могут быть обратимы. Диск обладает некоторой способностью к регенерации.
Источник