Anatomo-biomechanické vlastnosti chrbtice

Chrbtica by sa mala posudzovať z anatomického (biomechanického) a funkčného hľadiska.

Anatomicky sa chrbtica skladá z 32, niekedy z 33 jednotlivých stavcov, ktoré sú navzájom spojené medzistavcovými platničkami (art. intersomatica), ktoré predstavujú synchondrózu, a kĺbmi (art. intervertebrales). Stabilitu alebo pevnosť chrbtice zabezpečuje mohutný väzivový aparát spájajúci telá stavcov (lig. longitudinale anterius et posterius) a puzdro medzistavcových kĺbov, väzy spájajúce stavcové oblúky (lig. flava), väzy spájajúce tŕňové výbežky (lig. supraspinosum et intraspinosum).

Z biomechanického hľadiska je chrbtica ako kinematická reťaz pozostávajúca z jednotlivých článkov. Každý stavec sa spája so susedným v troch bodoch:

V dvoch medzistavcových kĺboch vzadu a pri telách (cez medzistavcovú platničku) vpredu.

Spojenia medzi kĺbovými výbežkami tvoria skutočné kĺby.

Stavce umiestnené nad sebou tvoria dva stĺpce - predný, vybudovaný z tiel stavcov, a zadný, vytvorený z oblúkov a medzistavcových kĺbov.

Pohyblivosť chrbtice, jej elasticita a pružnosť, schopnosť odolávať značnému zaťaženiu do určitej miery zabezpečujú medzistavcové platničky, ktoré sú v úzkom anatomickom a funkčnom spojení so všetkými štruktúrami chrbtice, ktoré tvoria chrbticu.

Medzistavcová platnička zohráva vedúcu úlohu v biomechanike, je „dušou pohybu“ chrbtice (Franceschilli, 1947). Ako zložitý anatomický útvar plní platnička nasledujúce funkcie:

• zrast stavcov,
• zabezpečenie pohyblivosti chrbtice,
• ochrana stavcov pred neustálym traumou (úloha tlmenia nárazov).

POZOR! Akýkoľvek patologický proces, ktorý oslabuje funkciu disku, narúša biomechaniku chrbtice. Narúšajú sa aj funkčné schopnosti chrbtice.

Anatomický komplex pozostávajúci z jednej medzistavcovej platničky, dvoch susedných stavcov s príslušnými kĺbmi a väzivovým aparátom na tejto úrovni sa nazýva stavcový pohybový segment (VMS).

Medzistavcová platnička sa skladá z dvoch hyalínových platničiek, ktoré tesne priliehajú k koncovým platničkám tiel susedných stavcov, nucleus pulposus a fibrozného prstenca (annulus fibrosus).

Nucleus pulposus, ktorý je pozostatkom dorzálnej notochordy, obsahuje:

• intersticiálna látka chondrin;
• malý počet chrupavkových buniek a prepletených kolagénových vlákien, ktoré tvoria akúsi kapsulu a dodávajú jej elasticitu.

POZOR! V strede nucleus pulposus sa nachádza dutina, ktorej objem je normálne 1-1,5 ^cm3.

Vláknitý prstenec medzistavcovej platničky pozostáva z hustých zväzkov spojivového tkaniva prepletených v rôznych smeroch.

Centrálne zväzky vláknitého prstenca sú voľne umiestnené a postupne prechádzajú do kapsuly jadra, zatiaľ čo periférne zväzky tesne priliehajú k sebe a sú zapustené do okrajového okraja kosti. Zadný polkruh prstenca je slabší ako predný, najmä v bedrovej a krčnej chrbtici. Bočné a predné časti medzistavcovej platničky mierne vyčnievajú z kostného tkaniva, pretože platnička je o niečo širšia ako telá susedných stavcov.

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

Miechové väzy

Predný pozdĺžny väz, ktorý tvorí periost, je pevne srastený s telami stavcov a voľne prechádza cez disk.

Zadný pozdĺžny väz, ktorý sa podieľa na tvorbe prednej steny miechového kanála, je naopak voľne prehodený cez povrch stavcov a je zrastený s platničkou. Tento väz je dobre zastúpený v krčnej a hrudnej chrbtici; v bedrovej oblasti je zredukovaný na úzky pás, pozdĺž ktorého možno často pozorovať medzery. Na rozdiel od predného pozdĺžneho väzu je v bedrovej oblasti, kde sa najčastejšie pozorujú prolapsy platničiek, veľmi slabo vyvinutý.

Žlté väzy (celkom 23 väzov) sú umiestnené segmentálne, od stavca C po stavec S. Tieto väzy akoby vyčnievali do miechového kanála a tým zmenšovali jeho priemer. Vzhľadom na to, že sú najrozvinutejšie v bedrovej oblasti, v prípadoch ich patologickej hypertrofie možno pozorovať javy kompresie konského chvosta.

Mechanická úloha týchto väzov je odlišná a je obzvlášť dôležitá z hľadiska statiky a kinematiky chrbtice:

• udržiavajú krčnú a bedrovú lordózu, čím posilňujú činnosť paravertebrálnych svalov;
• určiť smer pohybu stavcov, ktorých amplitúda je riadená medzistavcovými platničkami;
• chránia miechu priamo uzavretím priestoru medzi platničkami a nepriamo prostredníctvom svojej elastickej štruktúry, vďaka ktorej tieto väzy počas naťahovania trupu zostávajú úplne natiahnuté (za predpokladu, že ak by sa stiahli, ich záhyby by stlačili miechu);
• spolu s paravertebrálnymi svalmi pomáhajú dostať trup z ventrálnej flexie do vertikálnej polohy;
• majú inhibičný účinok na nucleus pulposus, ktorý prostredníctvom medzidiskového tlaku má tendenciu oddialiť dva susedné stavce od seba.

Spojenie oblúkov a procesov susedných stavcov sa vykonáva nielen žltými, ale aj interspinóznymi, supraspinóznymi a intertransverzálnymi väzmi.

Okrem platničiek a pozdĺžnych väzov sú stavce spojené dvoma medzistavcovými kĺbmi tvorenými kĺbovými výbežkami, ktoré majú v rôznych častiach znaky. Tieto výbežky obmedzujú medzistavcové otvory, ktorými vychádzajú nervové korene.

Inerváciu vonkajších častí vláknitého kruhu, zadného pozdĺžneho väzu, periostu, kĺbového puzdra, ciev a membrán miechy vykonáva sinuvertebrálny nerv (n. sinuvertebralis), ktorý pozostáva zo sympatických a somatických vlákien. Výživa disku u dospelého človeka prebieha difúziou cez hyalínové platničky.

Uvedené anatomické znaky, ako aj údaje z porovnávacej anatómie, nám umožnili považovať medzistavcovú platničku za polokĺb (Schmorl, 1932), zatiaľ čo nucleus pulposus, obsahujúci synoviálnu tekutinu (Vinogradova TP, 1951), sa prirovnáva ku kĺbovej dutine; koncové platničky stavcov, pokryté hyalínnou chrupavkou, sa prirovnávajú ku kĺbovým koncom a vláknitý krúžok sa považuje za kĺbové puzdro a väzivový aparát.

Medzistavcová platnička je typický hydrostatický systém. Keďže kvapaliny sú prakticky nestlačiteľné, akýkoľvek tlak pôsobiaci na jadro sa rovnomerne transformuje vo všetkých smeroch. Vláknitý prstenec s napätím svojich vlákien drží jadro a absorbuje väčšinu energie. Vďaka elastickým vlastnostiam platničky sa nárazy a otrasy prenášané na chrbticu, miechu a mozog výrazne zmäkčujú pri behu, chôdzi, skákaní atď.

Turgor jadra sa výrazne mení: keď sa zaťaženie znižuje, zvyšuje sa a naopak. Významný tlak jadra možno posúdiť podľa toho, že po niekoľkých hodinách v horizontálnej polohe narovnanie platničiek predlžuje chrbticu o viac ako 2 cm. Je tiež známe, že rozdiel v ľudskej výške počas dňa môže dosiahnuť 4 cm.

Stavce v rôznych častiach chrbtice majú svoje vlastné charakteristické anatomické a funkčné znaky.

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

Krčná chrbtica

V súlade s funkčnými úlohami podpory sa veľkosti stavcov postupne zväčšujú od krčnej po bedrovú oblasť a dosahujú najväčšiu veľkosť v stavcoch S;

• Krčné stavce, na rozdiel od tých, ktoré sa nachádzajú nižšie, majú relatívne nízke telá v tvare elipsoidu;
• Telá krčných stavcov nie sú od seba oddelené diskom po celej svojej dĺžke. Tieto predĺžené horno-bočné okraje tiel stavcov, nazývané semilunárne alebo hákovité výbežky (processus uncinatus), spájajúce sa s dolno-bočnými uhlami tiel nadložných stavcov, tvoria tzv. Luschkov kĺb alebo unkovertebrálny kĺb podľa Trolandovej terminológie. Medzi processus uncinatus a fazetou horného stavca je unkovertebrálna medzera 2-4 mm;
• Unkovertebrálne kĺbové plochy sú pokryté kĺbovou chrupavkou a kĺb je zvonku obklopený puzdrom. V tejto oblasti sa vertikálne vlákna fibrozuálneho prstenca na laterálnej ploche disku rozbiehajú a prebiehajú vo zväzkoch rovnobežne s otvorom; disk však priamo nesusedí s týmto kĺbom, pretože pri približovaní sa k unkovertebrálnej štrbine postupne mizne;
• anatomickým znakom krčných stavcov je prítomnosť otvorov na báze priečnych výbežkov, ktorými prechádza a. vertebralis;
• Medzistavcové otvory C5 _, C6 _a C7 _majú trojuholníkový tvar. Os otvoru v reze prechádza v šikmej rovine. Vytvárajú sa tak podmienky na zúženie otvoru a stlačenie koreňa unkovertebrálnymi výrastkami;
• tŕňové výbežky krčných stavcov (okrem C7 ₎ sú rozdelené a znížené;
• kĺbové procesy sú relatívne krátke, nachádzajú sa v naklonenej polohe medzi čelnou a horizontálnou rovinou, čo určuje značný objem pohybov flexie a extenzie a trochu obmedzené bočné náklony;
• rotačné pohyby sa vykonávajú hlavne hornými krčnými stavcami v dôsledku valcovitého kĺbového spojenia zubatého výbežku s kĺbovým povrchom stavca C1;
• tŕňový výbežok C ₇ maximálne vyčnieva a dá sa ľahko nahmatať;
• krčná chrbtica sa vyznačuje všetkými typmi pohybov (flexia-extenzia, ohýbanie doprava a doľava, rotácia) a v najväčšom objeme;
• prvý a druhý krčný koreň vychádzajú za atlantookcipitálnym a atlantoaxiálnym kĺbom a v týchto oblastiach nie sú žiadne medzistavcové platničky;
• V krčnej oblasti je hrúbka medzistavcových platničiek 1/4 výšky zodpovedajúceho stavca.

Krčná chrbtica je menej výkonná a pohyblivejšia ako bedrová chrbtica a vo všeobecnosti je vystavená menšej záťaži. Zaťaženie 1 cm2 krčnej platničky však ^nie je menšie, ba dokonca väčšie, ako 1 cm2 ^bedrovej chrbtice (Mathiash). V dôsledku toho sú degeneratívne lézie krčných stavcov rovnako časté ako v bedrovej chrbtici.

R. Galli a kol. (1995) ukázali, že väzivový aparát poskytuje veľmi malú pohyblivosť medzi stavcami: horizontálne posuny susedných stavcov nikdy nepresahujú 3-5 mm a uhlové sklony - 11°.

Nestabilita PDS sa očakáva, keď je medzi telami susedných stavcov vzdialenosť väčšia ako 3 – 5 mm a keď sa uhol medzi telami stavcov zväčší o viac ako 11°.

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

Hrudná chrbtica

V hrudnej oblasti, kde je rozsah pohybu chrbtice relatívne malý, sú stavce vyššie a hrubšie ako krčné. Od hrudných stavcov Th ₅ po Th 12 sa ich priečna veľkosť postupne zväčšuje a približuje sa k veľkosti horných bedrových stavcov; medzistavcové platničky v hrudnej oblasti sú menšie ako v bedrovej a krčnej oblasti; hrúbka medzistavcových platničiek je 1/3 výšky zodpovedajúceho stavca; medzistavcové otvory v hrudnej oblasti sú užšie ako v krčnej oblasti; miechový kanál je tiež užší ako v bedrovej oblasti; prítomnosť veľkého počtu sympatických vlákien v hrudných koreňoch spôsobuje nielen zvláštne vegetatívne sfarbenie hrudných radikulopatií, ale môže tiež spôsobiť rozvoj viscerálnej bolesti a dyskinézy; relatívne masívne, na koncoch zhrubnuté priečne výbežky hrudných stavcov sú sklonené mierne dozadu a tŕňové výbežky sú ostro sklonené smerom nadol; Tuberkul rebra prilieha k prednému povrchu zhrubnutého voľného konca priečneho výbežku a tvorí skutočný kostotransverzálny kĺb; ďalší kĺb sa vytvorí medzi hlavou rebra a bočným povrchom tela stavca na úrovni disku.

Tieto kĺby sú posilnené silnými väzmi. Keď sa chrbtica otáča, rebrá a bočné plochy stavcov s priečnymi výbežkami sledujú chrbticu a otáčajú sa okolo vertikálnej osi ako jeden celok.

Hrudná chrbtica má dva charakteristické znaky:

• normálne kyfotické zakrivenie na rozdiel od lordotického zakrivenia krčnej a bedrovej chrbtice;
• kĺbové spojenie každého stavca s párom rebier.

Stabilita a mobilita hrudnej chrbtice

Hlavné stabilizačné prvky sú: a) rebrová kostra; b) medzistavcové platničky; c) vláknité kruhy; d) väzy (predné a zadné pozdĺžne väzy, radiálny väz, rebrovo-priečny väz, medzipriečne väzy, žltý väz, medzi- a supraspinózne väzy).

Rebrá s väzivovým aparátom poskytujú dostatočnú stabilitu a zároveň obmedzujú pohyblivosť pri pohyboch (flexia - extenzia, laterálne ohýbanie a rotácia).

POZOR! Pri pohybe v hrudnej oblasti je rotácia najmenej obmedzená.

Medzistavcové platničky spolu s vláknitým krúžkom okrem tlmenia plnia aj stabilizačnú funkciu: v tejto časti sú platničky menšie ako v krčnej a bedrovej časti, čo minimalizuje pohyblivosť medzi stavcami.

Stav väzivového aparátu určuje stabilitu hrudnej chrbtice.

Teóriu trojbodovej stability zdôvodnilo viacero autorov (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor atď.).

Kľúčovú úlohu zohráva zadný komplex: jeho integrita je základnou podmienkou stability a poškodenie zadných a stredných nosných štruktúr sa prejavuje klinickou nestabilitou.

Dôležitým stabilizačným prvkom je kĺbové puzdro a anatómia kĺbov tiež zabezpečuje integritu štruktúr.

Kĺby sú orientované vo frontálnej rovine, čo obmedzuje flexiu-extenziu a laterálne ohýbanie; preto sú subluxácie a dislokácie kĺbov v hrudnej oblasti extrémne zriedkavé.

POZOR! Najnestabilnejšou oblasťou je zóna Th10-L1 kvôli relatívne stabilnej hrudnej a mobilnejšej bedrovej oblasti.

Lumbosakrálna chrbtica

V bedrovej chrbtici, ktorá nesie váhu nadložnej časti:

• telá stavcov sú najširšie, priečne a kĺbové procesy sú masívne;
• Predná plocha tiel bedrových stavcov je mierne konkávna v sagitálnom smere; telo ľavého stavca je vpredu mierne vyššie ako vzadu, čo anatomicky určuje vznik bedrovej lordózy. Pri lordóze sa os záťaže posúva dozadu. To uľahčuje rotačné pohyby okolo vertikálnej osi tela;
• priečne výbežky bedrových stavcov sú normálne umiestnené frontálne; ventrálne časti priečnych výbežkov bedrových stavcov sú nedostatočne vyvinuté zvyšky zodpovedajúcich bedrových rebier, preto sa nazývajú rebrové výbežky (processus costarii vertebrae lumbalis). Na báze rebrových výbežkov sa nachádzajú menšie pomocné výbežky (processus accessorius);
• kĺbové výbežky bedrových stavcov výrazne vyčnievajú a ich kĺbové povrchy sú umiestnené pod uhlom k sagitálnej rovine;
• tŕňové výbežky sú zhrubnuté a smerujú takmer vodorovne dozadu; na posterolaterálnom okraji každého horného kĺbového výbežku vpravo a vľavo sa nachádza malý kužeľovitý mammilárny výbežok (processus mamillaris);
• Medzistavcové otvory v bedrovej oblasti sú pomerne široké. Avšak pri deformácii chrbtice, degeneratívnych procesoch a statických poruchách sa v tejto oblasti najčastejšie objavuje syndróm radikulárnej bolesti;
• bedrové platničky majú v súlade s najväčším vykonaným zaťažením najväčšiu výšku - 1/3 výšky tela;
• Najčastejšia lokalizácia protrúzií a prolapsov disku zodpovedá najviac preťaženým úsekom: priestoru medzi L4 _a Ls _a o niečo menej často medzi C a S1;
• Nucleus pulposus sa nachádza na hranici zadnej a strednej tretiny disku. Vláknitý prstenec v tejto oblasti je vpredu výrazne hrubší, kde ho podopiera hustý predný pozdĺžny väz, najmohutnejšie vyvinutý v bedrovej oblasti. Vzadu je vláknitý prstenec tenší a od miechového kanála je oddelený tenkým a menej vyvinutým zadným pozdĺžnym väzom, ktorý je s medzistavcovými platničkami pevnejšie spojený ako s telami stavcov. Tento väz je s nimi spojený riedkym spojivovým tkanivom, v ktorom je uložený venózny plexus, čo vytvára ďalšie podmienky pre vznik výbežkov a prolapsov do lúmenu miechového kanála.

Jedným z charakteristických znakov chrbtice je prítomnosť štyroch takzvaných fyziologických zakrivení umiestnených v sagitálnej rovine:

• cervikálna lordóza, tvorená všetkými krčnými a hornými hrudnými stavcami; najväčšia konvexnosť je na úrovni _C5 a _C6;
• hrudná kyfóza; maximálna konkávnosť je na úrovni Th ₆ - Th ₇;
• bedrová lordóza, tvorená posledným hrudným a všetkými bedrovými stavcami. Najväčšie zakrivenie sa nachádza na úrovni tela L ₄;
• sakrokokcygeálna kyfóza.

Hlavné typy funkčných porúch chrbtice sa vyvíjajú buď typom vyhladenia fyziologických kriviek, alebo typom ich zvýšenia (kyfóza). Chrbtica je jeden axiálny orgán, jej rozdelenie na rôzne anatomické časti je podmienené, preto nemôže existovať hyperlordóza napríklad v krčnej chrbtici s vyhladením lordózy v bedrovej chrbtici a naopak.

V súčasnosti sú systematizované hlavné typy funkčných porúch pri vyhladených a hyperlordotických variantoch zmien chrbtice.

1. Keď sa fyziologické krivky chrbtice vyhladia, vyvinú sa funkčné poruchy flexného typu, ktoré sa vyznačujú nútenou polohou pacienta (v flexnej polohe) a zahŕňajú:

• obmedzená pohyblivosť v motorických segmentoch krčnej chrbtice, vrátane oblasti hlavových kĺbov;
• syndróm dolnej šikmej capitis;
• lézie hlbokých flexorových svalov krku a sternocleidomastoidného svalu;
• syndróm prednej škály;
• syndróm lopatkovej oblasti (syndróm svalu zdvihača lopatky);
• syndróm prednej hrudnej steny;
• v niektorých prípadoch - syndróm skapulohumerálnej periartritídy;
• v niektorých prípadoch - syndróm laterálnej epikondylózy lakťa;
• obmedzená pohyblivosť 1. rebra, v niektorých prípadoch - rebier I-IV, kľúčnych kĺbov;
• syndróm sploštenia bedrovej lordózy;
• syndróm paravertebrálneho svalstva.

Obmedzenie pohyblivosti v motorických segmentoch bedrovej a dolnej hrudnej chrbtice: v bedrovej - flexia a dolnej hrudnej - extenzia:

• obmedzená pohyblivosť v sakroiliakálnom kĺbe;
• syndróm adduktora;
• iliopsoas syndróm.

2. S nárastom fyziologických kriviek v chrbtici sa vyvíja extenzný typ funkčných porúch, charakterizovaný narovnanou „hrdou“ chôdzou pacienta a obmedzenou extenziou v bedrovej a krčnej chrbtici počas prejavov klinických prejavov ochorenia. Zahŕňa:

• obmedzená pohyblivosť v motorických segmentoch strednej krčnej a cervikotorakálnej chrbtice;
• cervikalgia extenzorových svalov krku;
• v niektorých prípadoch - syndróm epikondylózy vnútorného lakťa;
• obmedzená pohyblivosť v motorických segmentoch hrudnej chrbtice.
• syndróm bedrovej hyperlordózy;
• obmedzenie extenzie v motorických segmentoch bedrovej chrbtice: L1-L2 a L2 L3 _, v niektorých prípadoch - _L3 - _L4;
• syndróm hamstringu;
• syndróm abduktora bedrového kĺbu;
• syndróm piriformis;
• syndróm kokcydynie.

Keď je teda symetria aktívnych síl narušená aj za normálnych fyziologických podmienok, dochádza k zmene konfigurácie chrbtice. V dôsledku fyziologických kriviek môže chrbtica odolať axiálnemu zaťaženiu 18-krát väčšiemu ako betónový stĺp rovnakej hrúbky. To je možné vďaka tomu, že v prítomnosti kriviek je sila zaťaženia rovnomerne rozložená po celej chrbtici.

Chrbtica zahŕňa aj jej pevnú časť - krížovú kosť a mierne pohyblivú kostrč.

Krížová kosť a piaty bedrový stavec sú základom celej chrbtice, poskytujú oporu všetkým jej nadložným častiam a zažívajú najväčšiu záťaž.

Tvorbu chrbtice a vývoj jej fyziologických a patologických kriviek výrazne ovplyvňuje poloha IV. a V. bedrového stavca a krížovej kosti, teda vzťah medzi krížovou a nadložnou časťou chrbtice.

Normálne je krížová kosť v uhle 30° k vertikálnej osi tela. Výrazný sklon panvy spôsobuje bedrovú lordózu na udržanie rovnováhy.

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