10.Биомеханика межпозвонкового диска

Механические свойства различных элементов диска хотя и влияют на его свойства в целом, однако последние не исчерпываются их механическими характеристиками. Свойства и функции диска значительно сложнее.

[ad#body]

Поскольку насыщенное жидкостью гидрофильное пульпозное ядро несжимаемо, то компрессионное усилие частично трансформируется в силы тангенциального растяжения фиброзного кольца и силы упругой деформации гиалиновых замыкательных пластин. Последние изгибаются в сторону тел позвонков. Фиброзное кольцо, благодаря особенностям архитектоники доставляющих его коллагеновых волокон, растягивается. При этом диск абсорбирует значительное количество энергии, и хотя компрессионное усилие, безусловно, передается к нижележащему позвонку, однако, благодаря биомеханическим свойствам диска оно перераспределяется равномерно по верхней поверхности тела позвонка и опасной концентрации напряжение не наблюдается. Равновесие сил Р и Р’ обеспечивает повышение устойчивости диска к прямому сдвигу. Именно благодаря этому при действии компрессионных усилий, прямого сдвига в норме не наблюдается.

При снятии компрессионного усилия накопленная диском потенциальная энергия высвобождается в силах упругой деформации, которые обеспечивают работу для быстрого восстановления высоты диска. Однако та часть энергии, которая расходовалась на пластическую деформацию диска, остается нереализованной вследствие гистерезиса. Благодаря гистерезису, ударная энергия в значительной мере абсорбируется, что служит надёжной защитой мозга от воздействия больших импульсов ускорения. В этом состоит рессорная функция дисков. Явление гистерезиса более выражено у лиц молодого возраста. Величина его пропорциональна нагрузке, поэтому при малых внешних нагрузках он практически не проявляется, но при действии больших, или повторных компрессионных сил (например, при вертикальной вибрации, прыжках с высоты на ноги, подъеме и удержании тяжестей) гистерезис значительно возрастает.

Изгибающие моменты сил, действующие на диск, вызывают угловые перемещения позвонков вокруг сагиттальной или фронтальной осей. При этом происходит сложное перераспределение нагрузок и напряжений.

В любой точке степень деформации зависит от величины действующих сил и благодаря уникальному строению и свойствам диска внешние нагрузки уравновешиваются силами упругой деформации. Это имеет огромное значение для обеспечения относительно плавного перемещения позвонков. Изгибательная прочность межпозвоночных дисков довольно большая. Экспериментально установлено, что при удалении заднего опорного комплекса изгиб L4-5 диска не приводит к его повреждению, но в случае превышения этого объема угловых перемещении возможность повреждения вполне реальна.

Жесткость к сдвигу во фронтальной плоскости оказалась вдвое большей, чем в передне-заднем направлении. С клинической точки зрения представляет большой интерес проблема устойчивости диска к повторным нагрузкам. В экспериментах на трупном материале показано, что уже после 200 циклов изгиба на 5° с одновременным воздействием небольшой аксиальной нагрузки появляются признаки повреждения диска. Эти данные могут косвенно свидетельствовать о том, что усталостный период диска довольно низкий.

В обеспечении нормальной функции межпозвонкового диска большое значение имеют структурно и функционально связанные с ним передняя и задняя продольные связки. Хотя прочность передней продольной связки вдвое больше, чем задней, однако, в пересчете на единицу площади поперечного сечения механические свойства обеих связок оказались одинаковыми.

Продольные связки способны выдерживать большие нагрузки натяжения, увеличивают прочность фиброзного кольца и ограничивают разгибание (передняя) и сгибание (задняя) в диске.

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *