12. Биомеханика позвоночного сегмента.

Кинематика.
[ad#body]
В реальных условиях на позвоночные сегменты всегда действуют комбинированные силы и их моменты, а движения в сегментах, вызываемые комбинацией этих сил и моментов, практически всегда сложные и состоят из совокупности сопряженных перемещений позвонков относительно трех пространственных координат. Функциональные кинорентгенографические исследования позвоночника в боковой и переднезадней проекциях показали, что в реальных условиях, в отличие от экспериментальных, мгновенные центры вращения тел позвонков не сосредоточенны в пределах диска, а разбросаны на большой площади. Видимо, работа мышц, как произвольная. так и непроизвольная, резко меняет кинематику сегмента. Именно работой мышц, направленной на обеспечение устойчивости сегмента, препятствующих развитию больших ускорений и нагрузок, можно объяснить значительные колебания положения мгновенного центра вращения.

Статические и динамические нагрузки на позвоночник.
Нагрузки на позвоночник в пределах функциональных величин не только не являются патогенными, но совершенно необходимы для нормальной Функции позвоночных сегментов.

Гиподинамия столь же пагубна, как и нагрузки чрезмерные, если не больше. Гипергидратация дисков при исключении гравитационных нагрузок, например в условиях невесомости, при космических полетах, приводит к увеличению высоты (роста) человека на 2-5 см именно за счёт увеличения высоты дисков. С другой стороны, при уменьшении нагрузок существенно ухудшаются условия трофики тканей позвоночного сегмента.

Гипокинезия экспериментальных животных при водит к выраженным биохимическим изменениям межпозвоночных дисков, соответствующим таким же нарушениям при остеохондрозе позвоночника. Это исключительно важный результат, позволяющий выработать новые, более реалистические гипотезы о роли механических нагрузок в генезе ДЗП.

До недавнего времени основное значение придавалось чрезмерно большим нагрузкам. Но оказывается, чрезмерное уменьшение нагрузок также патогенно. Следовательно, для нормального функционирования позвоночника требуется оптимальный уровень нагрузок. Но как раз определение величины механических нагрузок in vivo представляет собой весьма сложную задачу. Напомним, что площадь поперечного сечения люмбосакрального диска не превышает 15-18 см2, удельная прочность замыкательных хрящевых пластин 20 кг/см2, а тел позвонков — 50-80 кг/см2. Ясно, что нагрузка на позвоночник, превышающая 300-400 кг приведет непременно к разрушению замыкательных пластин, а нагрузок в 1000-1200 кг вполне достаточно для того, чтобы сломать все поясничные позвонки.

Очевидно, организм как саморегулирующаяся система не может допустить этого, включает повышение внутрибрюшного и виутригрудного вдавливания, другие протекторные механизмы.

Поскольку инструментальное измерение нагрузок на позвоночник in vivo невозможно, предложено определять их опосредованно путём измерения внутридискового давления.
Характер кинематики позвоночного сегмента при прочих равных условиях (состояние мышц, связок) определяется геометрией межпозвонкового диска и тел позвонков, степенью деструкции и нарушения функции фиброзного кольца и пульпозного ядра.

Установленный характер кинематики позвоночного сегмента показал, что в норме кинематика сегмента определяется в основном упругими свойствами диска.

Математический анализ смещений позвонков при движениях в сагиттальной плоскости на основе рентгенометрических данных, полученных при изучении функциональных спондилограмм поясничного отдела здоровых субъектов, позволил обосновать следующие результаты.

В нормально функционирующем позвоночном сегменте смещение позвонка в направлении действия сдвигающей силы не происходит из-за соответствующего разворота его вокруг своего центра тяжести. Разворот обусловливает возникновение обратно направленного и равного по величине смещения, компенсирующего смещение прямого сдвига.

Это обусловлено не только свойствами и геометрией позвонков и соединительнотканных образований сегментов, но также пространственной конфигурацией позвоночника, то есть его изгибами в сагиттальной и фронтальной плоскости.

Помимо случайных комбинаций различных движений, существуют и закономерные сочетания. Такие сочетания, когда два и более движений невозможно выполнить раздельно одно без другого, называют содружественными. Такая содружественность может быть слабой или сильной.

Так, при действии на поясничные позвоночные сегменты сил, ориентированных вдоль продольной оси (компрессия или дистракция) или сил прямого сдвига вдоль оси, перемещение позвонков в направлении действия силы (основное движение) всегда сочетается с небольшим угловым перемещнием позвонков в сагиттальной плоскости. С другой стороны, при ротации позвонков в сагиттальной плоскости (относительно оси Y) под влиянием изгибающих моментов всегда возникает значительный прямой сдвиг относительно оси Х. В первом случае содружественность слабая, во втором — сильная. Сильная содружественность существует также между аксиальной ротацией (относительно оси Z) и сопряженными с ней угловыми перемещениями позвонков относительно фронтальной и сагиттальной осей. Боковой сдвиг всегда сочетается с содружественными ему фронтальной и сагиттальной ротацией позвонков, а боковые наклоны — с боковым сдвигом, аксиальной и сагиттальной ротацией, но содружественность в этих случаях слабая, то есть величина сопряженных движений существенно меньше величины основного движения.

Поскольку спинной мозг прилегает именно к дорсальной поверхности тел позвонков, то разумно в качестве количественной характеристики нестабильности, определяемой на боковых функциональных рентгенограммах, выбрать величину перемещения точки, расположенной в области задне-нижнего угла тела смещающегося позвонка, полученного на плоском рентгеновском изображении, относительно верхней поверхности нижележащего позвонка, принимаемого за неподвижный. Эту величину обозначим X.

При построении кинематической модели позвоночного сегмента мы исходим из известного положения, что относительное перемещение двух жестких тел на плоскости может быть представлено как независимое перемещение центра тяжести одного из них, характеризуемое вектором его перемещения, и разворот тела относительно своего центра тяжести.

Характер кинематики позвоночного сегмента при прочих равных условиях (состояние мышц, связок) определяется геометрией межпозвонкового диска и тел позвонков, степенью деструкции и нарушения функции фиброзного кольца и пульпозного ядра.

Установленный характер кинематики позвоночного сегмента показал, что в норме кинематика сегмента определяется в основном упругими свойствами диска.

Математический анализ смещений позвонков при движениях в сагиттальной плоскости на основе рентгенометрических данных, полученных при изучении функциональных спондилограмм поясничного отдела здоровых субъектов, позволил обосновать следующие результаты.

В нормально функционирующем позвоночном сегменте смещение позвонка в направлении действия сдвигающей силы не происходит из-за соответствующего разворота его вокруг своего центра тяжести. Разворот обусловливает возникновение обратно направленного и равного по величине смещения, компенсирующего смещение прямого сдвига.

Функциональные кинорентгенографические исследования позвоночника в боковой и переднезадней проекциях показали, что в реальных условиях, в отличие от экспериментальных, мгновенные центры вращения тел позвонков не сосредоточенны в пределах диска, а разбросаны на большой площади. Видимо, работа мышц, как произвольная. так и непроизвольная, резко меняет кинематику сегмента. Именно работой мышц, направленной на обеспечение устойчивости сегмента, препятствующих развитию больших ускорений и нагрузок, можно объяснить значительные колебания положения мгновенного центра вращения, а также вариации величины и направления вектора г.

Таким образом, в реальных условиях перемещения позвонков в сегменте при движениях происходят далеко не плавно. Видимо, чем менее человек одарён физически и чем хуже тренированы его динамические стереотипы, тем больше размахи колебаний направления и величины ускорений, а следовательно, в тем более неблагоприятных условиях функционирует его позвоночник.

[ad#body]

Похожие статьи

Добавить комментарий

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