Anatomo-biomekaniska egenskaper hos ryggraden

Ryggraden bör betraktas ur ett anatomiskt (biomekaniskt) och funktionellt perspektiv.

Anatomiskt sett består ryggraden av 32, ibland 33 individuella kotor, sammankopplade med varandra via mellankotsskivor (art. intersomatica), vilka representerar en synkondros, och leder (art. intervertebrales). Ryggradens stabilitet eller fasthet säkerställs av en kraftfull ligamentapparat som förbinder kotkropparna (lig. longitudinale anterius et posterius) och kapseln i mellankotslederna, ligament som förbinder kotbågarna (lig. flava) och ligament som förbinder taggutskotten (lig. supraspinosum et intraspinosum).

Ur biomekanisk synvinkel är ryggraden som en kinematisk kedja bestående av individuella länkar. Varje kota är artikulerad med den intilliggande kotan vid tre punkter:

Vid de två mellankotslederna baktill och vid kropparna (genom mellankotsskivan) framtill.

Förbindelserna mellan ledprocesserna utgör riktiga leder.

Belägna ovanför varandra bildar kotorna två kolumner - den främre, uppbyggd av kotkropparna, och den bakre, bildad av bågarna och mellankotslederna.

Ryggradens rörlighet, dess elasticitet och motståndskraft, förmågan att motstå betydande belastningar tillhandahålls till viss del av mellankotsskivorna, som är i nära anatomisk och funktionell koppling till alla ryggradens strukturer som bildar ryggraden.

Mellankotsdisken spelar en ledande roll inom biomekaniken, då den är ryggradens "rörelsens själ" (Franceschilli, 1947). Eftersom den är en komplex anatomisk formation utför disken följande funktioner:

• sammansmältning av kotor,
• säkerställande av ryggradens rörlighet,
• skydd av kotkroppar från konstant trauma (stötdämpande roll).

OBS! Varje patologisk process som försvagar diskens funktion stör ryggradens biomekanik. Ryggradens funktionella förmåga störs också.

Det anatomiska komplexet som består av en intervertebral disk, två intilliggande kotor med motsvarande leder och ligamentös apparat på denna nivå kallas ett vertebralt rörelsesegment (VMS).

Mellankotsskivan består av två hyalina plattor som sitter tätt mot ändplattorna på de intilliggande kotorna, nucleus pulposus och den fibrösa ringen (annulus fibrosus).

Nucleus pulposus, som är en rest av den dorsala notokorden, innehåller:

• interstitiell substans kondrin;
• ett litet antal broskceller och sammanflätade kollagenfibrer som bildar en slags kapsel och ger den elasticitet.

OBS! Mitt i nucleus pulposus finns en kavitet, vars volym normalt är 1-1,5 ^cm3.

Den fibrösa ringen i mellankotsskivan består av täta bindvävsbuntar sammanflätade i olika riktningar.

De centrala buntarna i den fibrösa ringen är löst placerade och passerar gradvis in i kärnans kapsel, medan de perifera buntarna ligger tätt intill varandra och är inbäddade i benets marginala kant. Ringens bakre halvcirkel är svagare än den främre, särskilt i ländryggen och halsryggen. De laterala och främre delarna av intervertebralskivan sticker något ut utanför benvävnaden, eftersom disken är något bredare än de intilliggande kotornas kroppar.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Ryggmärgsligament

Det främre longitudinella ligamentet, som är periosteum, är fast sammanfogat med kotornas kroppar och passerar fritt över disken.

Det bakre longitudinella ligamentet, som deltar i bildandet av ryggmärgskanalens främre vägg, ligger däremot fritt över kotkropparnas yta och är sammansmält med disken. Detta ligament är väl representerat i hals- och bröstryggen; i ländryggen är det reducerat till ett smalt band, längs vilket mellanrum ofta kan observeras. Till skillnad från det främre longitudinella ligamentet är det mycket dåligt utvecklat i ländryggen, där diskprolapser oftast observeras.

Gula ligament (totalt 23 ligament) är placerade segmenterat, från C-kotan till S-kotan. Dessa ligament verkar sticka ut i ryggmärgskanalen och minskar därigenom dess diameter. På grund av att de är mest utvecklade i ländryggen, kan man vid patologisk hypertrofi observera fenomen av kompression av hästsvansen.

Den mekaniska rollen för dessa ligament är annorlunda och är särskilt viktig ur ryggradens statik och kinematik:

• de upprätthåller cervikal och ländryggs lordos, vilket stärker paravertebralmusklernas verkan;
• bestämma ryggkropparnas rörelseriktning, vars amplitud styrs av mellankotsskivorna;
• skydda ryggmärgen direkt genom att stänga utrymmet mellan plattorna och indirekt genom deras elastiska struktur, på grund av vilken dessa ligament förblir helt utsträckta under sträckning av bålen (förutsatt att om de skulle dra ihop sig skulle deras veck komprimera ryggmärgen);
• tillsammans med paravertebrala muskler hjälper de till att föra bålen från ventral flexion till ett vertikalt läge;
• ha en hämmande effekt på nucleus pulposus, som genom tryck mellan diskarna tenderar att förflytta två intilliggande kotkroppar isär.

Anslutningen av bågarna och processerna hos intilliggande ryggkotor utförs inte bara av det gula, utan också av de interspinösa, supraspinösa och intertransversala ligamenten.

Förutom diskarna och de längsgående ligamenten är kotorna sammankopplade av två intervertebrala leder som bildas av artikulära utskott med olika sektioner. Dessa utskott begränsar de intervertebrala öppningar genom vilka nervrötterna utgår.

Innervationen av de yttre delarna av den fibrösa ringen, det bakre longitudinella ligamentet, periostet, ledkapseln, kärlen och membranen i ryggmärgen utförs av sinuvertebralnerven (n. sinuvertebralis), som består av sympatiska och somatiska fibrer. Disknäring hos en vuxen sker genom diffusion genom hyalinplattorna.

De listade anatomiska egenskaperna, såväl som data från jämförande anatomi, gjorde det möjligt för oss att betrakta intervertebraldisken som en halvled (Schmorl, 1932), medan nucleus pulposus, innehållande synovialvätska (Vinogradova TP, 1951), jämförs med ledhålan; kotornas ändplattor, täckta med hyalint brosk, liknas vid ledynda, och den fibrösa ringen betraktas som ledkapsel och ligamentapparat.

Mellankotsskivan är ett typiskt hydrostatiskt system. Eftersom vätskor är praktiskt taget okompressibla, omvandlas allt tryck som verkar på kärnan jämnt i alla riktningar. Den fibrösa ringen, med spänningen från sina fibrer, håller kärnan och absorberar det mesta av energin. På grund av diskens elastiska egenskaper mjukas stötar och hjärnskakningar som överförs till ryggraden, ryggmärgen och hjärnan avsevärt upp vid löpning, gång, hoppning etc.

Bålens turgor varierar avsevärt: när belastningen minskar ökar den och vice versa. Betydande tryck på bålen kan bedömas genom att efter att ha varit i horisontellt läge i flera timmar förlänger diskuträtningen ryggraden med mer än 2 cm. Det är också känt att skillnaden i människans längd under dagen kan uppgå till 4 cm.

Ryggradskropparna i olika delar av ryggraden har sina egna distinkta anatomiska och funktionella egenskaper.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Halsryggen

I enlighet med stödets funktionella uppgifter ökar kotkropparnas storlek gradvis från cervikalregionen till ländryggen och når sin största storlek i S-kotorna;

• Halskotorna, till skillnad från de som ligger nedanför, har relativt låga, ellipsoidformade kroppar;
• Halskotornas kroppar är inte separerade från varandra av en disk längs hela sin längd. Dessa avlånga övre-laterala kanter på kotkropparna, kallade halvmånformade eller krokformade utskott (processus uncinatus), som förbinder med de nedre-laterala vinklarna på de överliggande kotornas kroppar, bildar den så kallade Luschka-leden, eller den icke-vertebrala artikulationen, enligt Trolands terminologi. Mellan processus uncinatus och den övre kotans fasett finns ett icke-vertebralt mellanrum på 2-4 mm;
• De icke-vertebrala ledytorna är täckta med ledbrosk, och leden är omgiven på utsidan av en kapsel. I detta område divergerar de vertikala fibrerna i annulus fibrosus på diskens laterala yta och löper i buntar parallellt med öppningen; disken gränsar dock inte direkt till denna led, eftersom den gradvis försvinner när den närmar sig den icke-vertebrala fissuren;
• ett anatomiskt särdrag hos halskotorna är närvaron av öppningar vid basen av de tvärgående utskotten, genom vilka a. vertebralis passerar;
• Intervertebralöppningarna C5 _, C6 _och C7 _har en triangulär form. Öppningens axel i sektionen passerar i ett snett plan. Således skapas förutsättningar för förträngning av öppningen och kompression av roten med icke-vertebral utväxter;
• taggutskotten i halskotorna (förutom C7 ₎ är delade och sänkta;
• De ledutskotten är relativt korta, de befinner sig i ett lutande läge mellan frontala och horisontella plan, vilket bestämmer en betydande volym av flexions-extension-rörelser och något begränsade laterala lutningar;
• rotationsrörelser utförs huvudsakligen av de övre halskotorna på grund av den cylindriska artikuleringen av den odontoidala processen med den artikulära ytan på C1-kotan;
• _C7:s spinala processus sticker ut maximalt och är lätt att palpera;
• cervikalryggen kännetecknas av alla typer av rörelser (flexion-extension, böjning till höger och vänster, rotation) och i största möjliga volym;
• den första och andra cervikala rötterna kommer ut bakom atlantooccipitala och atlantoaxiala lederna, och det finns inga intervertebralskivor i dessa områden;
• I cervikalregionen är tjockleken på mellankotsskivorna 1/4 av höjden på motsvarande kota.

Halsryggen är mindre kraftfull och mer rörlig än ländryggen och utsätts generellt för mindre belastning. Belastningen på 1 cm2 ^av halsdisken är dock inte mindre, och till och med större, än på 1 cm2 ^av ländryggen (Mathiash). Som ett resultat är degenerativa lesioner i halskotorna lika vanliga som i ländryggen.

R. Galli et al. (1995) visade att ligamentapparaten ger mycket liten rörlighet mellan kotkropparna: horisontella förskjutningar av intilliggande kotor överstiger aldrig 3–5 mm, och vinkellutningarna är – 11°.

Instabilitet i PDS bör förväntas när det finns ett avstånd på mer än 3–5 mm mellan kotkropparna på intilliggande kotor och när vinkeln mellan kotkropparna ökar med mer än 11°.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Bröstryggen

I bröstkorgens region, där ryggradens rörelseomfång är relativt litet, är kotorna högre och tjockare än de cervikala. Från Th ₅ till Th 12 bröstkotor ökar deras tvärgående storlek gradvis och närmar sig storleken på de övre ländkotorna; intervertebraldiskarna i bröstkorgens region är mindre än i ländryggs- och cervikalregionerna; tjockleken på intervertebraldiskarna är 1/3 av höjden på motsvarande kota; intervertebralöppningarna i bröstkorgens region är smalare än i cervikalregionen; ryggradskanalen är också smalare än i ländryggen; närvaron av ett stort antal sympatiska fibrer i bröstkorgens rötter orsakar inte bara en säregen vegetativ färgning av bröstkorgens radikulopatier, utan kan också orsaka utveckling av visceral smärta och dyskinesi; relativt massiva, förtjockade i ändarna, de tvärgående utskotten på bröstkotorna lutar något bakåt, och de taggiga utskotten lutar kraftigt nedåt; Revbenets tuberkel gränsar till den främre ytan av den förtjockade fria änden av den tvärgående processen och bildar en sann costotransversal led; en annan artikulation bildas mellan revbenets huvud och den laterala ytan av kotkroppen i nivå med disken.

Dessa leder förstärks av starka ligament. När ryggraden roterar följer revbenen och kotkropparnas laterala ytor med tvärgående utskott ryggraden och roterar runt den vertikala axeln som en enda enhet.

Bröstryggen har två utmärkande egenskaper:

• normal kyfotisk kurva i motsats till lordotisk kurva i cervikal- och ländryggen;
• artikulation av varje kota med ett par revben.

Stabilitet och rörlighet i bröstryggen

De viktigaste stabiliserande elementen är: a) revbensstommen; b) mellankotsdiskarna; c) fibrösa ringar; d) ligament (främre och bakre longitudinella ligament, radiala ligamentet, costotransversala ligamentet, intertransversala ligamentet, gult ligament, inter- och supraspinala ligament).

Revbenen med ligamentapparaten ger tillräcklig stabilitet och begränsar samtidigt rörligheten under rörelser (flexion - extension, lateral böjning och rotation).

OBS! Vid rörelse i bröstregionen är rotationen minst begränsad.

Intervertebraldiskarna, tillsammans med den fibrösa ringen, utför, förutom dämpning, en stabiliserande funktion: i denna sektion är diskarna mindre än i cervikal- och ländryggssektionerna, vilket minimerar rörligheten mellan kotkropparna.

Ligamentapparatens tillstånd avgör bröstryggens stabilitet.

Ett antal författare (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor, etc.) har underbyggt teorin om trepunktsstabilitet.

Nyckelrollen ges till det bakre komplexet: dess integritet är en viktig förutsättning för stabilitet, och skador på de bakre och mellersta stödstrukturerna manifesteras av klinisk instabilitet.

Ett viktigt stabiliserande element är ledkapseln, och ledernas anatomi säkerställer också strukturernas integritet.

Lederna är orienterade i frontalplanet, vilket begränsar flexion-extension och lateral böjning; därför är subluxationer och ledluxationer extremt sällsynta i bröstregionen.

OBS! Det mest instabila området är Th10-L1-zonen på grund av den relativt stabila bröstregionen och den mer rörliga ländryggsregionen.

Lumbosakral ryggrad

I ländryggen, som bär vikten av den överliggande sektionen:

• ryggkotornas kroppar är de bredaste, de tvärgående och artikulära processerna är massiva;
• Den främre ytan av ländkotorna är något konkav i sagittal riktning; L-kotans kropp är något högre fram än bak, vilket anatomiskt bestämmer bildandet av ländryggslordos. Vid lordos förskjuts belastningsaxeln bakåt. Detta underlättar rotationsrörelser runt kroppens vertikala axel;
• Ländkotornas tvärgående utskott är normalt belägna frontalt; de ventrala delarna av ländkotornas tvärgående utskott är underutvecklade rester av motsvarande ländryggsrevben, vilket är anledningen till att de kallas revbensutskott (processus costarii vertebrae lumbalis). Vid basen av revbensutskotten finns mindre accessoriska utskott (processus accessorius);
• ländkotornas ledprocesser sticker ut märkbart, och deras ledytor är belägna i en vinkel mot sagittalplanet;
• Taggutskotten är förtjockade och riktade bakåt nästan horisontellt; på den posterolaterala kanten av varje övre ledutskott till höger och vänster finns en liten konisk mammillärutskott (processus mamillaris);
• De intervertebrala öppningarna i ländryggen är ganska breda. Men vid tillstånd av ryggradsdeformation, degenerativa processer och statiska störningar uppträder radikulärt smärtsyndrom oftast i denna region;
• ländryggsskivorna, i enlighet med den största belastningen som utförs, har den största höjden - 1/3 av kroppshöjden;
• Den vanligaste lokaliseringen av diskutbuktningar och prolapser motsvarar de mest överbelastade sektionerna: utrymmet mellan L4 _och Ls _och, något mer sällan, mellan C och S1;
• Nucleus pulposus är belägen på gränsen mellan den bakre och mellersta tredjedelen av disken. Den fibrösa ringen i detta område är betydligt tjockare framtill, där den stöds av ett tätt främre longitudinellt ligament, kraftigast utvecklat i ländryggen. Bakom är den fibrösa ringen tunnare och är separerad från ryggmärgskanalen av ett tunt och mindre utvecklat bakre longitudinellt ligament, som är fastare förbundet med mellankotsskivorna än med kotkropparna. Detta ligament är förbundet med de senare genom lös bindväv, i vilken venplexus är inbäddad, vilket skapar ytterligare förutsättningar för bildandet av utbuktningar och prolapser i ryggmärgskanalens lumen.

En av ryggradens karakteristiska egenskaper är närvaron av fyra så kallade fysiologiska krökningar belägna i sagittalplanet:

• cervikal lordos, som bildas av alla halskotor och övre bröstkotor; den största konvexiteten är i nivå med _C5 och _C6;
• thorakal kyfos; den maximala konkaviteten är i nivå med Th ₆ - Th ₇;
• Lumbal lordos, bildad av den sista bröstkotan och alla ländkotor. Den största krökningen är belägen i kroppsnivå _L4;
• sakrokoccygeal kyfos.

De huvudsakliga typerna av funktionella störningar i ryggraden utvecklas antingen genom typen av utjämning av fysiologiska kurvor, eller genom typen av deras ökning (kyfos). Ryggraden är ett enda axiellt organ, dess uppdelning i olika anatomiska sektioner är villkorad, därför kan det inte finnas hyperlordos, till exempel i halsryggraden med utjämning av lordos i ländryggen, och vice versa.

För närvarande har de viktigaste typerna av funktionella störningar i utjämnade och hyperlordotiska varianter av förändringar i ryggraden systematiserats.

1. När ryggradens fysiologiska kurvor utjämnas utvecklas en flexionstyp av funktionella störningar, kännetecknade av en påtvingad position hos patienten (i en flexionsposition) och inklusive:

• begränsad rörlighet i de motoriska segmenten av halsryggraden, inklusive i huvudledernas område;
• inferior oblique capitis syndrom;
• lesioner i nackens djupa flexormuskler och sternocleidomastoideusmuskeln;
• främre scalensyndrom;
• skulderbladsregionens syndrom (levator scapulae syndrom);
• främre bröstväggssyndrom;
• i vissa fall - scapulohumeralt periartritsyndrom;
• i vissa fall - lateral armbågsepikondylossyndrom;
• begränsad rörlighet i det första revbenet, i vissa fall - I-IV revben, nyckelbensleder;
• lumbal lordos-plattningssyndrom;
• paravertebral muskelsyndrom.

Begränsad rörlighet i motorsegmenten i ländryggen och nedre bröstryggen: i ländryggen - flexion och nedre bröstryggen - extension:

• begränsad rörlighet i sakroiliakaleden;
• adduktorsyndrom;
• iliopsoas syndrom.

2. Med en ökning av fysiologiska kurvor i ryggraden utvecklas en förlängningstyp av funktionella störningar, kännetecknade av en rätad "stolt" gång hos patienten och begränsad förlängning i ländryggen och halsryggen under manifestationen av sjukdomens kliniska manifestationer. Det inkluderar:

• begränsad rörlighet i motorsegmenten i den mellersta cervikala och cervikotorakala ryggraden;
• cervikalgi i nackextensormusklerna;
• i vissa fall - inre armbågs epikondylos syndrom;
• begränsad rörlighet i bröstryggens motoriska segment.
• lumbal hyperlordos syndrom;
• begränsning av förlängning i ländryggens motorsegment: L1-L2 och L2 L3 _, i vissa fall - _L3 - _L4;
• hamstringssyndrom;
• höftabduktorsyndrom;
• piriformis syndrom;
• coccydyni syndrom.

Således, när symmetrin i aktiva ansträngningar störs även under normala fysiologiska förhållanden, sker en förändring i ryggradens konfiguration. På grund av fysiologiska kurvor kan ryggraden motstå en axiell belastning som är 18 gånger större än en betongpelare med samma tjocklek. Detta är möjligt tack vare att belastningskraften i närvaro av kurvor fördelas jämnt över hela ryggraden.

Ryggraden inkluderar också sin fasta del - korsbenet och den något rörliga svanskotan.

Korsbenet och den femte ländkotan är grunden för hela ryggraden, ger stöd för alla dess överliggande sektioner och upplever den största belastningen.

Ryggradens bildande och utvecklingen av dess fysiologiska och patologiska kurvor påverkas avsevärt av läget för IV och V ländkotorna och korsbenet, dvs. förhållandet mellan korsbenet och de överliggande delarna av ryggraden.

Normalt sett är korsbenet i en vinkel på 30° mot kroppens vertikala axel. En utpräglad lutning av bäckenet orsakar ländryggslordos för att upprätthålla balansen.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ]