Наиболее частые неприятности с позвоночником человек получает из-за патологии межпозвоночного диска и окружающих его образований. Он состоит из двух пластинок хряща, покрывающих площадки тел смежных позвонков, фиброзного кольца и заключенного в нем студенистого (пульпозного) ядра. Фиброзное кольцо состоит из плотных переплетающихся пучков соединительной ткани, расположенных вокруг студенистого ядра. Студенистое ядро образовано небольшим количеством хрящевых и соединительнотканных клеток и беспорядочно переплетающихся набухших соединительнотканных волокон.
В зрелом возрасте в центре ядра может находиться небольшое количество жидкости, в детском и молодом возрасте жидкость всегда содержится в ядре. Несмотря на видимость полной герметизации студенистого ядра, между ядром и внепозвоночными тканями происходит активный обмен жидкости. Поэтому межпозвоночный диск нужно рассматривать как систему, находящуюся в равновесии благодаря притоку и оттоку из него жидкости. При увеличении нагрузки по оси позвоночника происходит отток жидкости из дисков, а устранение такой нагрузки приводит к ее притоку. При любом изменении механической нагрузки на диск, что происходит при всех движениях позвоночника, он действует как насос. Естественно, чем моложе человек и эластичнее диск, тем крупнее студенистое ядро и активнее протекает этот процесс. Так, например, после ночного отдыха студенистое ядро приобретает максимальные размер и плотность, поэтому утром высота диска увеличивается. К вечеру же, особенно при больших нагрузках на позвоночник, величина (а значит, и упругость студенистого ядра) и высота диска уменьшаются, причем эти колебания могут доходить до 1/3 высоты дисков.
Студенистое ядро представляет собой центр, вокруг которого происходят взаимные перемещения смежных позвонков. При сгибании позвоночника студенистое ядро перемещается кзади, при разгибании – кпереди, при боковых наклонах – в сторону выпуклости. При условии сохранения жидкого студенистого ядра, а также окружающего его эластичного и упругого фиброзного кольца сегмент может в полной мере выполнять буферную функцию, совмещая свойства рессоры и амортизатора (рис. 5). Эти свойства позвоночника известны давно. Буферная функция тем совершеннее, чем больше жидкости имеет студенистое ядро, чем больше эластичность и выше тонус фиброзного кольца, позволяющего ядру смещаться при движениях. С возрастом эти свойства межпозвоночного диска постепенно утрачиваются.
Между подвижными костями суставов позвоночника находится прозрачная желтоватая жидкость, которую называют синовиальной. Она служит в качестве смазки для свободного движения костей в суставе и находится в специальной оболочке.
Рис. 5. При вертикальной нагрузке на позвоночник межпозвоночный диск смягчает сжатие, а связки между остистыми отростками, растягиваясь, амортизируют нагрузку
Каждый межпозвоночный диск шире тел прилежащих к нему позвонков, его края немного выступают за пределы их тел (рис. 6). С боков и спереди он покрыт передней продольной, а сзади – задней продольной связками.
Рис. 6. Связочный аппарат позвоночника
Скреплены связками и верхушки поперечных отростков по обеим сторонам, капсулы суставов позвоночных дужек, которые усиливаются за счет туго натянутых связочных тяг – передней и задней.
Все связки вместе способствуют стабильному соединению позвонков и позволяют позвоночному столбу выдерживать большие механические нагрузки.
Функция связок заключается в ограничении движений и предотвращении превышения их предела. Поэтому, например, при наклонах позвоночника на выпуклой стороне дуги связка натягивается и не допускает дальнейшего движения (рис. 7).
Рис. 7. Натяжение передней продольной связки при разгибании позвоночника: 1 – межпозвоночный диск; 2 – студенистое ядро; 3 – передняя продольная связка
Прочно сращенная с телом позвонка передняя продольная связка имеет внутренний слой, способный продуцировать костную ткань. Любой процесс, способный пробудить костеобразуюшую функцию передней продольной связки, приводит к такому костеобразованию. Сама же передняя продольная связка не вовлекается ни в воспалительный, ни в опухолевый, ни в какой-либо другой процесс и не обызвествляется. По мере продуцирования новой кости передняя продольная связка отодвигается от позвоночника, покрывая эти напластования спереди и по бокам.
Определенные особенности имеет анатомия позвонков в шейном отделе. Они заключаются прежде всего в том, что в боковой проекции тела шейных позвонков выглядят не прямоугольниками, как в других отделах, а параллелограммами с наклоном вперед и вниз (рис. 8).
Рис. 8. Форма и расположение позвонков в шейном и верхнегрудном отделах позвоночника в боковой проекции: а – форма тел шейных позвонков; б – наклон тел позвонков вперед и вниз
Во-вторых, верхняя поверхность тел шейных позвонков слегка вогнута, а их боковые участки значительно приподняты и образуют так называемые крючки тела позвонка. Нижние поверхности их тел имеют выпуклую форму соответственно вогнутой форме нижележащего позвонка (рис. 9). Крючки тела позвонка в норме никаких суставов не образуют.
Рис. 9. Форма тел шейных позвонков в прямой проекции. 1 – крючок тела позвонка; 2 – межпозвоночный диск
Обращает также внимание своеобразие последнего поясничного сегмента – очень часто тело позвонков этой зоне имеет клиновидную форму (острие клина направлено кзади). Именно такая форма способствует наиболее равномерному распределению нагрузки на всю поверхность диска.
Другая особенность касается высоты межпозвоночных дисков. Принято считать, что высота поясничных дисков нарастает сверху вниз. В норме высота последнего диска почти в 75 % случаев меньше высоты предыдущего, примерно в 15 % равна ей и только в 7–10 % случаев больше высоты остальных дисков.
В идеале развитие всех анатомических элементов позвоночного сегмента должно происходить гармонично, они должны соответствовать друг другу. К примеру, длина связок должна быть такой, чтобы не допускать перерастяжения диска и повреждения отростков при различных движениях позвоночника. Однако, к сожалению, такая гармония наблюдается редко (рис. 10).
Рис. 10. Возможные варианты изгибов и вращений позвоночного столба в норме. Размер движений между двумя соседними позвонками очень мал, однако сумма небольших амплитуд позволяет осуществлять в пространстве движения достаточно большого объема
Так, длина связок может допускать движения большего объема, чем позволяет эластичность диска, что приводит к его перенапряжению. В этих случаях при форсированных движениях в ткани диска могут возникать травмы, вплоть до его разрывов и вывихов.
От взаимоотношений и взаимосоответствия элементов позвоночного сегмента зависит и его подвижность. Неполное соответствие всех элементов позвоночного сегмента предрасполагает к травмам и перегрузкам этих элементов. Если высота диска достаточно велика, а длина связки мала, то при форсированных движениях, особенно с нагрузкой, достаточно эластичный диск, перемещаясь в выпуклую сторону, может полностью натянуть переднюю или заднюю продольную связку, а если усилие достаточно велико, то и оторвать ее от места прикрепления к телу позвонка (рис. 11).
Рис. 11. Отрыв передней продольной связки от тела позвонка (а) и образование остеофита на месте отрыва (б) (схема): 1 – место отрыва передней продольной связки; 2 – костеобразавание на месте отрыва связки
У молодого человека диск может выпячиваться за счет своей эластичности, оставаясь при этом неповрежденным. В месте отрыва передняя продольная связка начинает продуцировать кость.
Теперь остановимся на распределении нагрузок в нормальном и деформированном позвоночнике. Позвоночный столб создает опору для шеи, головы и туловища, поэтому его естественная S-образная форма представляет собой как бы пружину, компонентами которой являются позвонки. Полностью сформированный позвоночный столб имеет физиологические изгибы вперед (шейный и поясничный лордозы) и назад (грудной и крестцовый кифозы) (рис. 12).
Рис. 12. Позвоночный столб (вид сзади и сбоку). Естественные функциональные изгибы: 1 – крестцовый кифоз; 2 – поясничный лордоз; 3 – грудной кифоз; 4 – шейный лордоз
При этом шейный отдел поддерживает голову, поэтому она должна располагаться по возможности ближе к точке центра тяжести по вертикальной оси. Грудной отдел позвоночника, располагаясь больше кзади, создает, таким образом, пространство грудной полости для внутренних органов. Поясничный отдел позвоночника, выступая вперед в пространство брюшной полости, несет основную массу верхней части тела.