Anatomske in biomehanske značilnosti hrbtenice

Hrbtenico je treba gledati z anatomske (biomehanske) in funkcionalne strani.

Anatomsko je hrbtenica sestavljena iz 32, včasih 33 ločenih vretenc, med seboj povezanih z medvretenčnimi diski (art. Intersomatica), ki predstavljajo sinhondrozo in sklepe (art. Intervertebrales). Stabilnost ali stabilnost hrbtenice zagotavlja močan ligamentni aparat, ki povezuje hrbtenična telesa (lig. Longitudinale anterius et posterius) in kapsula medvretenčnih sklepov, vezi, ki povezujejo vretenčne loke (lig. Flava), vezi, ki povezujejo spinozne procese (lig. Supraspinosum et intraspinusinusinusinusinusinusinusinusinusinusinusinus).

Z biomehanskega vidika je hrbtenica podobna kinematični verigi, ki je sestavljena iz posameznih povezav. Vsak vretenc se zgosti s sosednjimi tremi točkami:

V dveh medvretenčnih sklepih na hrbtu in telesu (skozi medvretenčni disk) spredaj.

Sklepi med sklepnimi procesi so pravi sklepi.

Vretenca, ki se nahajata ena nad drugo, tvorita dva stebra - sprednji, zgrajen na račun vretenčnih teles, in zadnji, ki se oblikuje iz lokov in medvretenčnih sklepov.

Mobilnost hrbtenice, njena elastičnost in elastičnost, zmožnost, da do določene mere prenesejo pomembne obremenitve, zagotavljajo medvretenčni diski, ki so v tesni anatomski in funkcionalni povezavi z vsemi strukturami hrbtenice, ki tvorijo hrbtenico.

Medvretenčna plošča ima vodilno vlogo v biomehaniki, saj je »duša gibanja« hrbtenice (Franceschilli, 1947). Kot kompleksna anatomska sestava disk opravlja naslednje funkcije:

• povezovalnih vretenc
• zagotavljanje mobilnosti hrbtenice,
• zaščito teles hrbtenice pred trajno travmatizacijo (amortizacijska vloga).

POZOR! Vsak patološki proces, ki slabi funkcijo diska, krši biomehaniko hrbtenice. Tudi funkcionalne zmožnosti hrbtenice so zmanjšane.

Anatomski kompleks, ki sestoji iz enega medvretenčnega diska, dveh sosednjih vretenc z ustreznimi sklepi in ligamentnega aparata na tej ravni, imenujemo motorični segment vretenc (PDS).

Medvretenčna plošča je sestavljena iz dveh hijalinih plošč, ki so tesno povezane s končnimi ploščami teles sosednjih vretenc, pulpnega jedra (nucleus pulposus) in vlaknenega obroča (annulus fibrosus).

Pulpous jedro, ki je ostanek hrbtenice, vsebuje:

• intersticijska snov chondrin;
• majhno število hrustančnih celic in prepletanje kolagenskih vlaken, ki tvorijo nekakšno kapsulo in ji dajejo elastičnost.

POZOR! V sredini jedra pulposus ima votlino, katere volumen znaša običajno 1-1,5 cm ³.

Vlaknasti obroč medvretenčne plošče je sestavljen iz gostih veznih tkiv, ki se prepletajo v različnih smereh.

Centralni snopi vlaknastega obroča so razporejeni ohlapno in postopoma prehajajo v kapsulo jedra, medtem ko se periferni snopci tesno stikajo med seboj in so vdelani v kostni rob. Zgornji polkrog obroča je šibkejši od sprednjega, zlasti v ledvenem in vratnem delu hrbtenice. Bočni in sprednji del medvretenčne plošče sta rahlo izven meja kostnega tkiva, saj je disk nekoliko širši od teles sosednjih vretenc.

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

Spinalne vezi

Prednja vzdolžna vez, ki je periost, je trdno prilepljena na vretenčna telesa in se prosto razprostira po disku.

Zgornji vzdolžni ligament, ki sodeluje pri nastajanju prednje stene hrbteničnega kanala, nasprotno, se prosto razprostira po površini teles hrbtenice in se spaja z diskom. Ta vez je dobro zastopan v vratni in prsni hrbtenici; v ledvenem delu se zmanjša na ozek trak, med katerim se pogosto opazijo celo vrzeli. Za razliko od prednjega vzdolžnega ligamenta je zelo slabo razvit v ledvenem predelu, pri katerem se najpogosteje opazi prolaps diska.

Rumeni ligamenti (skupaj 23 ligamentov) so segmentirani, od vretenc C do S vretenca. Ti ligamenti delujejo kot v spinalnem kanalu in s tem zmanjšajo njegov premer. Glede na to, da so najbolj razvite v ledvenem predelu, lahko v primerih patološke hipertrofije opazimo pojav kompresije preslice.

Mehanska vloga teh vezi je drugačna in še posebej pomembna z vidika statike in kinematike hrbtenice:

• ohranjajo maternično in ledveno lordozo in tako krepijo delovanje paravertebralnih mišic;
• določiti smer gibanja teles vretenc, katerih amplituda je nadzorovana z medvretenčnimi diski;
• zaščito hrbtenjače neposredno tako, da zapre prostor med ploščama in posredno preko njihove elastične strukture, zaradi česar ti ligamenti med raztezanjem telesa ostanejo popolnoma raztegnjeni (pod pogojem, da bi se, če bi se zmanjšale, njihove gube stisnile hrbtenjačo);
• skupaj s paravertebralnimi mišicami prispevajo k temu, da telo iz ventralne upognjenosti pride v pokončni položaj;
• Imajo zaviralni učinek na jedra pulpe, ki s pritiskanjem meddiskusov težijo k razdelitvi dveh sosednjih teles vretenc.

Povezava ročajev in procesov sosednjih vretenc ni le rumena, temveč tudi med interostazami, hipostazami in medsebojnimi prehodnimi vezi.

Poleg diskov in vzdolžnih vezi so vretenca povezana z dvema medvretenčnimi sklepi, ki jih tvorijo sklepni procesi z značilnostmi v različnih delih. Ti procesi omejujejo medvretenčni foramen, skozi katerega izstopajo živčne korenine.

Inerviranje zunanjih delitev vlaknastega obroča, posteriorne vzdolžne vezi, periosta, kapsule sklepov, žil in membran hrbtenjače poteka s sinusno-vretenčnim živcem (n. Sinuvertebralis), ki ga sestavljajo simpatična in somatska vlakna. Prehrana diska pri odraslem se pojavi z difuzijo skozi hialinske plošče.

Navedene anatomske značilnosti, kot tudi primerjalni anatomski podatki, omogočajo, da se medvertebralni disk obravnava kot polovični sklep (Schmorl, 1932), medtem ko se pulpno jedro, ki vsebuje sinovialno tekočino (Vinogradova TP, 1951), primerja s sklepno votlino; zadnji del hrbtenice, prekrit s hialinovo hrustanec, je podoben sklepnim koncem, vlaknasti obroč pa se smatra kot sklepna kapsula in ligamentni aparat.

Medvretenčna ploščica je tipičen hidrostatični sistem. Ker so tekočine praktično nestisljive, se vsak tlak, ki deluje na jedro, enakomerno preoblikuje v vse smeri. Vlaknasti obroč, ki napaja svoja vlakna, drži jedro in absorbira večino energije. Zaradi elastičnih lastnosti diska se tremorji in tremorji, ki se prenašajo na hrbtenico, hrbtenjačo in možgane, občutno zmehčajo pri teku, hoji, skakanju itd.

Turgor jedra se spreminja v znatnih mejah: z zmanjševanjem obremenitve se dviguje in obratno. Pomemben pritisk jedra je mogoče oceniti z dejstvom, da po poravnavi diskov v vodoravnem položaju nekaj ur podaljša hrbtenico za več kot 2 cm, prav tako pa je znano, da lahko razlika v višini osebe v dnevu doseže 4 cm.

Vretenčna telesa v različnih delih hrbtenice imajo svoje značilne anatomske in funkcionalne lastnosti.

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

Vratna hrbtenica

Glede na funkcionalne naloge podpore se velikost vretenčnih teles postopno povečuje od vratnega v ledveno, s tem da doseže največjo velikost v S vretencah;

• vratna vretenca imajo v nasprotju s tistimi, ki se nahajajo spodaj, razmeroma nizka elipsoidna telesa;
• telesa vratnega vretenca so med seboj ločena z diskom, ki ni povsod. Ti podolgovati zgornji robovi telesa vretenc, imenovani semulunski ali kljukasti procesi (processus uncinatus), ki se povezujejo z nižjimi stranskimi vogali telesa prekrivnih vretenc, tvorijo tako imenovano luško sklepno ali odkrito kostno artikulacijo, v skladu s Trolandovo terminologijo. Med processus uncinatus in faseto zgornjega vretenca je odkrita zobna razpoka 2-4 mm;
• nevretenasto zgubane površine so prekrite s sklepnim hrustancem, zunaj pa je obdana s kapsulo. V tem območju se navpična vlakna obročastega fibrosusa na stranski površini diska razhajajo in tečejo v šopih vzporedno z luknjo; istočasno disk ne pride neposredno v ta sklep, saj se, ko se približa odkriti česalnici, postopoma izgine;
• Anatomska značilnost vratnih vretenc je prisotnost lukenj na dnu prečnih procesov, v katerih a. Vertebralis;
• medvretenčne luknje _C5, _C6 in _C7 imajo trikotno obliko. Os luknje v prerezu poteka v poševni ravnini. Tako se ustvarijo pogoji za zožitev odprtine in stiskanje hrbtenice med razkritjem bradavic;
• spinalni procesi vratnih vretenc (razen C ₇ ) se razcepijo in spustijo navzdol;
• sklepni procesi so razmeroma kratki, v poševnem položaju med čelno in vodoravno ravnino, kar določa veliko gibanje upogibov in nekoliko omejene stranske nagibe;
• rotacijski gibi se izvajajo predvsem z zgornjim vratnim vretencem zaradi cilindričnega sklepa zobnega procesa s sklepno površino vretenca C1;
• spinozni proces C _{7 se} zdi maksimalno in enostavno palpiran;
• vse vrste gibov (upogibanje-raztezanje, nagib v desno in levo, rotacijsko) in v največji meri so značilne za vratno hrbtenico;
• prvi in drugi koren materničnega vratu segata za atlanto-okcipitalnimi in atlanto-aksialnimi sklepi in na teh območjih ni medvretenčnih ploščic;
• v vratni hrbtenici je debelina medvretenčnih diskov 1/4 višine ustreznega vretenca.

Cervikalna hrbtenica je manj močna in mobilnejša od ledvenega dela in je na splošno manj obremenjena. Vendar pa obremenitev na 1 cm ² diska materničnega vratu ni manjša, ampak celo večja od 1 cm ² ledvenega dela (Mathiash). Posledično se pojavijo degenerativne lezije vratnih vretenc kot v ledvenem predelu.

R. Galli et al. (1995) so pokazali, da ligamentni aparat zagotavlja zelo malo gibanja med telesi vretenc: horizontalni premiki sosednjih vretenc nikoli ne presegajo 3-5 mm, kotni naklon pa je 11 °.

Pričakovati je treba nestabilnost PDS, če je razdalja med vmesnimi stičnicami sosednjih vretenc večja od 3 - 5 mm, in povečanjem kota med telesi vretenc za več kot 11 °. 

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

Torakalna hrbtenica

V prsni regiji, kjer je prostornina gibanj hrbtenice relativno majhna, so vretenca višja in debelejša od vratnih. Od Th ₅ do TH12 prsnega vretenca se njihova prečna velikost postopoma povečuje in se približuje velikosti zgornjega ledvenega vretenca; medvretenčne ploščice v prsni regiji imajo nižjo višino kot v ledvenih in vratnih regijah; debelina medvretenčne plošče je 1/3 višine ustreznega vretenca; medvretenčne luknje v torakalni regiji ožje kot v materničnem vratu; hrbtenični kanal je tudi ožji kot v ledvenem delu; prisotnost velikega števila simpatičnih vlaken v prsih ne povzroča le posebne vegetativne barve torakalne radikulopatije, lahko povzroči tudi razvoj visceralne bolečine in diskinezij; sorazmerno masivni, odebeljeni na koncih, prečni procesi prsnega vretenca so nagnjeni nekoliko posteriorno, spinousni procesi pa so naglo nagnjeni navzdol; hrbet rebra se veže na sprednjo površino odebeljenega prostega konca prečnega postopka in tvori pravi kostni prečni spoj; med glavo rebra in stransko površino telesa hrbtenice nastane še en sklep na ravni diska.

Ti sklepi so ojačani z močnimi vezi. Ko se hrbtenica vrti, sledijo rebra in stranske površine hrbteničnih teles s transverzalnimi procesi, ki se kot celota obračajo okrog navpične osi.

Torakalna hrbtenica se odlikuje po dveh značilnostih:

• normalni kifotični zavoj v nasprotju z lordalnim ovinkom vratnih in ledvenih predelov;
• artikulacijo vsakega vretenca s parom reber.

Stabilnost in mobilnost prsne hrbtenice

Glavni stabilizacijski elementi so: a) rebra; b) medvretenčne ploščice; c) vlaknasti obroči; d) ligamente (sprednji in zadnji vzdolžni ligamenti, sevalni ligament, kostno-prečna vez, med-prečne vezi, rumeni ligament, med- in supraspinozni vezi).

Rebra z ligamentnim aparatom zagotavljajo zadostno stabilnost in hkrati omejujejo gibljivost med gibanji (upogibanje - raztezanje, stranski nagibi in rotacija).

POZOR! Med gibanji v prsni regiji je rotacija najmanj omejena.

Medvretenčne ploščice skupaj z vlaknastim obročem poleg amortizacije opravljajo stabilizacijsko funkcijo: v tem delu so diski manjši kot v vratnih in ledvenih predelih, kar zmanjšuje mobilnost med telesi vretenc.

Stanje ligamentnega aparata določa stabilnost prsne hrbtenice.

Številni avtorji (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor in drugi) so utemeljili teorijo stabilnosti s tremi podporami.

Ključno vlogo ima posteriorni kompleks: njegova celovitost je nepogrešljiv pogoj za stabilnost, poškodbe posteriornih in srednjih podpornih struktur pa se kažejo v klinični nestabilnosti.

Pomemben stabilizacijski element so zglobne vrečke, anatomija sklepov pa zagotavlja celovitost struktur.

Spojke so usmerjene v čelni ravnini, kar omejuje upogibno-podaljšek in stranske nagibe; zato so v torakalni regiji izjemno redki subluksacije in dislokacije sklepov.

POZOR! Najbolj nestabilno območje je območje Th10-L1 zaradi relativno stabilnih prsnih in mobilnih ledvenih predelov.

Lumbosakralna hrbtenica

V ledvenem delu hrbtenice, ki podpira resnost oddelka:

• telesa vretenc široka, prečni in sklepni procesi masivni;
• sprednja površina teles ledvenega vretenca je rahlo konkavna v sagitalni smeri; telo L vretenca spredaj je nekoliko višje kot v hrbtu, kar določa anatomsko tvorbo ledvene lordoze. V pogojih lordoze se os tovorja premakne nazaj. To olajša rotacijska gibanja okrog navpične osi telesa;
• prečni postopki ledvenih vretenc so običajno postavljeni frontalno; ventralni deli prečnih procesov ledvenih vretenc so nerazviti ostanki ustreznih ledvenih reber, zato jih imenujemo rebra (processus costarii vertebrae lumbalis). V ospredju procesov reber so manjši inkrementalni procesi (processus accessorius);
• sklepni procesi ledvenih vretenc vidno izstopajo in njihove sklepne površine so nagnjene v sagitalno ravnino;
• spinalni procesi so zgosti in posteriorno skoraj vodoravni; na posteriorno-lateralnem robu vsakega višjega artikulacijskega procesa na desni in levo je majhen stožčasti mastoidni proces (processus mamillaris);
• Medvretenčne luknje v ledvenem delu hrbtenice so precej široke. Vendar pa se v pogojih deformacije hrbtenice, degenerativnih procesov, statičnih motenj v tem delu najpogosteje pojavi bolečinski radikularni sindrom;
• lumbalne diske, ki so opravile največjo obremenitev, imajo največjo višino - 1/3 višine telesa;
• najpogostejša lokalizacija izboklin in podaljškov diska ustreza najbolj preobremenjenim odsekom: razmik med L ₄ in L _s in nekoliko manj pogosto med C in S1;
• pulpno jedro se nahaja na meji zadnje in srednje tretjine diska. Vlaknasti obroč na tem področju je veliko bolj debel v sprednjem delu, kjer ga podpira gosta prednja vzdolžna vez, ki je najbolj razvita v ledvenem delu. Zadnji del vlaknatega obroča je tanjši in je ločen od hrbteničnega kanala s tanko in slabo razvito posteriorno vzdolžno vezavo, ki je bolj čvrsto povezana z medvretenčnimi diski kot telesom vretenc. S slednjim je ta vez povezan z rahlim veznim tkivom, v katerega je položen venski pleksus, ki ustvarja dodatne pogoje za nastanek izboklin in prolapsov v lumnu hrbteničnega kanala.

Ena od značilnosti hrbtenice je prisotnost štirih tako imenovanih fizioloških ukrivljenosti, ki se nahajajo v sagitalni ravnini:

• cervikalna lordoza, ki jo tvorijo vsi vratni in zgornji prsni vretenc; največja izboklina je na ravni C ₅ in C ₆;
• prsna kifoza; maksimalna konkavnost je na nivoju Th ₆ - Th ₇;
• lumbalna lordoza, ki jo tvorijo zadnji prsni in vsi ledveni vretenci. Večina ukrivljenost je na ravni telesne L ₄;
• sacrococcygeal kyphosis.

Glavne vrste funkcionalnih motenj v hrbtenici se razvijejo bodisi glede na tip gladkosti fizioloških krivulj, bodisi glede na vrsto njihovega povečanja (kifoza). Hrbtenica je enojni aksialni organ, ki ga pogojno deli na različne anatomske delitve, zato ne more biti hiperlordoze, na primer v vratni hrbtenici z gladkostjo lordoze v ledvenem delu in obratno.

Trenutno so sistematizirani glavni tipi funkcionalnih motenj z zglajenimi in hiperlordotičnimi različicami sprememb v hrbtenici.

1. Ko so fiziološke ukrivljenosti hrbtenice poravnane, se razvije funkcionalna motnja upogibanja, za katero je značilno, da je bolnik prisiljen (v položaju upogibanja) in vključuje:

• omejevanje mobilnosti v motornih segmentih vratne hrbtenice, tudi na področju sklepov glave;
• sindrom spodnje poševne mišice glave;
• lezije globokega upogibanja mišic vratu in sternokleidomastoidne mišice;
• sindrom sprednje skalene mišice;
• sindrom zgornje fisurne regije (sindrom mišice, ki dviguje lopatico);
• sindrom sprednje stene prsnega koša;
• v nekaterih primerih - sindrom humeroskapularnega periartritisa;
• v nekaterih primerih sindrom zunanjega ulinkrnega epikondiloze;
• omejevanje gibljivosti 1. Rebra, v nekaterih primerih - rebra I-IV, sklepni sklepi;
• sindrom gladkosti ledvene lordoze;
• sindrom parvertebralne mišice.

Omejitev gibljivosti v motoričnih segmentih ledvenega in spodnjega prsnega dela hrbtenice: v ledvenem - upogibanju in spodnjem prsnem delu - podaljšanje:

• omejena gibljivost v sakroiliakalnem sklepu;
• sindrom nadledvične mišice;
• sindrom ledvične mišice.

2. Z naraščanjem fizioloških ovinkov hrbtenice se razvije upogibna oblika funkcionalne okvare, za katero je značilna izravnana "ponosna" pot pacienta in omejitev podaljšanja ledvene in vratne hrbtenice med manifestacijo kliničnih manifestacij bolezni. Vključuje:

• omejevanje mobilnosti v motoričnih segmentih srednje- in vratnih jajčnikov hrbtenice;
• cervikalgija mišic - raztegovalniki vratu;
• v nekaterih primerih sindrom notranjega ulinarnega epikondiloze;
• omejevanje mobilnosti v motoričnih segmentih prsne hrbtenice.
• sindrom ledvene hiperlordoze;
• Omejitev razširitev segmente ledvenih gibanja: L 1- L2 in L ₂ -L ₃, v nekaterih primerih - L ₃ - L ₄;
• sindrom hrbtne mišice stegnenice;
• sindrom izločanja femoralne mišice;
• piriformis sindrom;
• sindrom kokcigodinije.

Torej, ko je simetrija aktivnih sil motena tudi pri normalnih fizioloških pogojih, se spremeni konfiguracija hrbtenice. Zaradi fizioloških krivulj lahko hrbtenica zdrži osno obremenitev 18-krat večjo od betonske stebre enake debeline. To je mogoče zaradi dejstva, da je ob prisotnosti lokov sila obremenitve enakomerno porazdeljena po hrbtenici.

Hrbtenica vključuje tudi fiksno delitev, križnico in počasno krožnico.

Križnica in peta ledvena vretenca sta osnova celotnega hrbteničnega stebra, ki zagotavljata podporo vsem njegovim zgornjim oddelkom in doživljata največje obremenitve.

Na nastanek hrbtenice in nastanek njenih fizioloških in patoloških ovinkov močno vpliva položaj IV in V ledvenih vretenc in križnice, tj. Razmerje med sakralnim in nadrejenim delom hrbtenice.

Običajno je križ v primerjavi z navpično osjo telesa pod kotom 30 °. Izrazit nagib medenice povzroča lumbalno lordozo za ohranjanje ravnotežja.

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