Mugurkaula anatomo-biomehāniskās īpašības

Mugurkauls jāapsver no anatomiskās (biomehāniskās) un funkcionālās puses.

Anatomiski mugurkauls sastāv no 32, dažreiz 33 atsevišķiem skriemeļiem, kas viens ar otru savienoti ar starpskriemeļu diskiem (art. intersomatica), kas pārstāv sinhondrozi, un locītavām (art. intervertebrales). Mugurkaula stabilitāti jeb stingrību nodrošina spēcīgs saišu aparāts, kas savieno skriemeļu ķermeņus (lig. longitudinale anterius et posterius), un starpskriemeļu locītavu kapsulu, saites, kas savieno skriemeļu arkas (lig. flava), saites, kas savieno dzeloņizaugumus (lig. supraspinosum et intraspinosum).

No biomehānikas viedokļa mugurkauls ir kā kinemātiska ķēde, kas sastāv no atsevišķām saitēm. Katrs skriemelis artikulējas ar blakus esošo skriemeli trīs punktos:

Pie divām starpskriemeļu locītavām aizmugurē un pie ķermeņiem (caur starpskriemeļu disku) priekšpusē.

Savienojumi starp locītavu izaugumiem veido īstas locītavas.

Skriemeļi, kas atrodas viens virs otra, veido divas kolonnas - priekšējo, kas sastāv no skriemeļu ķermeņiem, un aizmugurējo, kas sastāv no arkām un starpskriemeļu locītavām.

Mugurkaula kustīgumu, tā elastību un izturību, spēju izturēt ievērojamas slodzes zināmā mērā nodrošina starpskriemeļu diski, kas ir ciešā anatomiskā un funkcionālā saistībā ar visām mugurkaula struktūrām, kas veido mugurkaulu.

Starpskriemeļu diskam ir vadoša loma biomehānikā, jo tas ir mugurkaula "kustību dvēsele" (Franceschilli, 1947). Būdams sarežģīts anatomisks veidojums, disks veic šādas funkcijas:

• skriemeļu saplūšana,
• mugurkaula kustīguma nodrošināšana,
• skriemeļu ķermeņu aizsardzība no pastāvīgas traumas (triecienu absorbējoša loma).

UZMANĪBU! Jebkurš patoloģisks process, kas vājina diska funkciju, izjauc mugurkaula biomehāniku. Tiek traucētas arī mugurkaula funkcionālās iespējas.

Anatomisko kompleksu, kas sastāv no viena starpskriemeļu diska, diviem blakus esošiem skriemeļiem ar atbilstošajām locītavām un saišu aparātu šajā līmenī, sauc par skriemeļa kustības segmentu (VMS).

Starpskriemeļu disks sastāv no divām hialīna plāksnēm, kas cieši pieguļ blakus esošo skriemeļu ķermeņu gala plāksnēm - nucleus pulposus un šķiedrainajam gredzenam (annulus fibrosus).

Nucleus pulposus, kas ir muguras smadzeņu acs palieka, satur:

• intersticiāla viela hondrīns;
• neliels skaits skrimšļa šūnu un savstarpēji saistītas kolagēna šķiedras, kas veido sava veida kapsulu un piešķir tai elastību.

UZMANĪBU! Nucleus pulposus vidū ir dobums, kura tilpums parasti ir 1–1,5 ^cm3.

Starpskriemeļu diska šķiedru gredzens sastāv no blīviem saistaudu kūlīšiem, kas savīti dažādos virzienos.

Šķiedru gredzena centrālie saišķi ir brīvi izvietoti un pakāpeniski nonāk kodola kapsulā, savukārt perifērijas saišķi atrodas cieši blakus viens otram un ir iestrādāti kaula marginālajā malā. Gredzena aizmugurējais pusloks ir vājāks nekā priekšējais, īpaši jostas un kakla mugurkaulā. Starpskriemeļu diska sānu un priekšējās daļas nedaudz izvirzās ārpus kaulaudiem, jo disks ir nedaudz platāks par blakus esošo skriemeļu ķermeņiem.

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

Mugurkaula saites

Priekšējā gareniskā saite, kas ir periosteum, ir stingri sapludināta ar skriemeļu ķermeņiem un brīvi šķērso disku.

Aizmugurējā gareniskā saite, kas piedalās mugurkaula kanāla priekšējās sienas veidošanā, gluži pretēji, brīvi izmetas pāri skriemeļu ķermeņu virsmai un ir saplūdusi ar disku. Šī saite ir labi pārstāvēta kakla un krūšu kurvja mugurkaulā; jostasvietā tā ir samazināta līdz šaurai joslai, gar kuru bieži var novērot spraugas. Atšķirībā no priekšējās gareniskās saites, tā ir ļoti vāji attīstīta jostasvietā, kur visbiežāk novēro diska noslīdējumus.

Dzeltenās saites (kopā 23 saites) atrodas segmentāli, sākot no C skriemeļa līdz S skriemelim. Šīs saites it kā izvirzās mugurkaula kanālā, tādējādi samazinot tā diametru. Tā kā tās ir visvairāk attīstītas jostasvietā, to patoloģiskās hipertrofijas gadījumos var novērot zirga astes saspiešanas parādības.

Šo saišu mehāniskā loma ir atšķirīga un īpaši svarīga no mugurkaula statikas un kinemātikas viedokļa:

• tie uztur kakla un jostas daļas lordozi, tādējādi stiprinot paravertebrālo muskuļu darbību;
• noteikt skriemeļu ķermeņu kustības virzienu, kura amplitūdu kontrolē starpskriemeļu diski;
• aizsargā muguras smadzenes tieši, aizverot atstarpi starp plāksnēm, un netieši, izmantojot to elastīgo struktūru, kuras dēļ rumpja pagarināšanas laikā šīs saites paliek pilnībā izstieptas (ar nosacījumu, ka, ja tās sarautos, to krokas saspiestu muguras smadzenes);
• kopā ar paravertebrāliem muskuļiem tie palīdz rumpi no vēdera saliekuma novietot vertikālā stāvoklī;
• ir nomācoša ietekme uz kodola pulposus, kas starpdisku spiediena ietekmē mēdz pārvietot divus blakus esošos skriemeļu ķermeņus viens no otra.

Blakus esošo skriemeļu arku un procesu savienojumu veic ne tikai dzeltenā, bet arī starpskriemeļu, supraspinous un starpšķērsvirziena saites.

Papildus diskiem un gareniskajām saitēm skriemeļus savieno divas starpskriemeļu locītavas, ko veido locītavu izaugumi, kuriem ir iezīmes dažādās sekcijās.Šie izaugumi ierobežo starpskriemeļu atveres, caur kurām iziet nervu saknes.

Šķiedru gredzena ārējo daļu, aizmugurējās gareniskās saites, periosta, locītavas kapsulas, asinsvadu un muguras smadzeņu membrānu inervāciju veic sinuvertebrālais nervs (n. sinuvertebralis), kas sastāv no simpātiskajām un somatiskajām šķiedrām. Diska barošana pieaugušajam notiek difūzijas ceļā caur hialīna plāksnēm.

Uzskaitītās anatomiskās iezīmes, kā arī salīdzinošās anatomijas dati ļāva mums uzskatīt starpskriemeļu disku par puslocītavu (Schmorl, 1932), savukārt kodols pulposus, kas satur sinoviālo šķidrumu (Vinogradova TP, 1951), tiek salīdzināts ar locītavas dobumu; skriemeļu gala plāksnes, kas pārklātas ar hialīna skrimšļiem, tiek pielīdzinātas locītavu galiem, un šķiedru gredzens tiek uzskatīts par locītavas kapsulu un saišu aparātu.

Starpskriemeļu disks ir tipiska hidrostatiska sistēma. Tā kā šķidrumi praktiski nav saspiežami, jebkurš spiediens, kas iedarbojas uz kodolu, tiek vienmērīgi pārveidots visos virzienos. Šķiedru gredzens ar savu šķiedru spriegumu notur kodolu un absorbē lielāko daļu enerģijas. Diska elastīgo īpašību dēļ triecieni un satricinājumi, kas tiek pārnesti uz mugurkaulu, muguras smadzenēm un smadzenēm, tiek ievērojami mīkstināti, skrienot, ejot, lecot utt.

Kodola turgors ievērojami atšķiras: kad slodze samazinās, tā palielinās un otrādi. Par ievērojamu spiedienu uz kokmateriālu var spriest pēc tā, ka pēc vairāku stundu atrašanās horizontālā stāvoklī disku iztaisnošana pagarina mugurkaulu par vairāk nekā 2 cm. Ir arī zināms, ka cilvēka auguma atšķirība dienas laikā var sasniegt 4 cm.

Dažādu mugurkaula daļu skriemeļu ķermeņiem ir savas atšķirīgās anatomiskās un funkcionālās iezīmes.

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

Dzemdes kakla mugurkauls

Saskaņā ar atbalsta funkcionālajiem uzdevumiem skriemeļu ķermeņu izmēri pakāpeniski palielinās no dzemdes kakla līdz jostasvietai, sasniedzot lielāko izmēru S skriemeļos;

• Dzemdes kakla skriemeļiem, atšķirībā no tiem, kas atrodas zemāk, ir relatīvi zemi, elipsoīda formas ķermeņi;
• Dzemdes kakla skriemeļu ķermeņi visā to garumā nav atdalīti viens no otra ar disku. Šīs pagarinātās skriemeļu ķermeņu augšējās-sānu malas, ko sauc par pusmēness jeb āķveida izaugumiem (processus uncinatus), savienojoties ar virsējo skriemeļu ķermeņu apakšējiem-sānu leņķiem, veido tā saukto Luškas locītavu jeb unkovertebrālo artikulāciju, saskaņā ar Trolanda terminoloģiju. Starp uncinatus izaugumu un augšējā skriemeļa faseti ir 2-4 mm plata unkovertebrāla sprauga;
• Unkovertebrālās locītavu virsmas ir pārklātas ar locītavu skrimšļiem, un locītavu no ārpuses ieskauj kapsula. Šajā rajonā diska sānu virsmā esošās gredzenveida šķiedru vertikālās šķiedras novirzās un stiepjas kūlīšos paralēli atverei; tomēr disks tieši nepiekļaujas šai locītavai, jo, tuvojoties unkovertebrālajai spraugai, tā pakāpeniski izzūd;
• Dzemdes kakla skriemeļu anatomiska iezīme ir atveru klātbūtne šķērsizaugumu pamatnē, caur kurām iziet a. vertebralis;
• Starpskriemeļu atverēm C5 _, C6 _un C7 _ir trīsstūrveida forma. Atveres ass šķērsgriezumā iet slīpā plaknē. Tādējādi tiek radīti apstākļi atveres sašaurināšanās un saknes saspiešanai ar unkovertebrāliem izaugumiem;
• _{Dzemdes kakla skriemeļu (izņemot C7 )} dzeloņizaugumi ir pāršķelti un nolaisti;
• locītavu procesi ir relatīvi īsi, tie atrodas slīpā stāvoklī starp frontālo un horizontālo plakni, kas nosaka ievērojamu saliekšanas-pagarināšanas kustību apjomu un nedaudz ierobežotus sānu slīpumus;
• rotācijas kustības galvenokārt veic augšējie kakla skriemeļi, pateicoties odontoidālā procesa cilindriskajai artikulācijai ar C1 skriemeļa locītavas virsmu;
• _{C 7} dzeloņveida izaugums maksimāli izvirzās un ir viegli palpējams;
• Dzemdes kakla mugurkaulu raksturo visu veidu kustības (saliekšanās-pagarināšana, saliekšanās pa labi un pa kreisi, rotācija) un vislielākajā apjomā;
• pirmā un otrā kakla sakne iziet aiz atlantooccipital un atlantoaxial locītavām, un šajās zonās nav starpskriemeļu disku;
• Dzemdes kakla rajonā starpskriemeļu disku biezums ir 1/4 no atbilstošā skriemeļa augstuma.

Dzemdes kakla skriemeļu spēks ir mazāks un kustīgāks nekā jostas skriemeļu spēks, un parasti tas ir pakļauts mazākai slodzei. Tomēr slodze uz 1 cm2 ^kakla diska ir ne mazāka un pat lielāka nekā uz 1 cm2 ^jostas skriemeļu spēka (Matiass). Tā rezultātā kakla skriemeļu deģeneratīvie bojājumi ir tikpat izplatīti kā jostas skriemeļu spēkam.

R. Galli un līdzautori (1995) parādīja, ka saišu aparāts nodrošina ļoti mazu mobilitāti starp skriemeļu ķermeņiem: blakus esošo skriemeļu horizontālās nobīdes nekad nepārsniedz 3-5 mm, bet leņķiskās slīpuma vērtības - 11°.

PDS nestabilitāte sagaidāma, ja attālums starp blakus esošo skriemeļu ķermeņiem pārsniedz 3–5 mm un ja leņķis starp skriemeļu ķermeņiem palielinās par vairāk nekā 11°.

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

Krūškurvja mugurkauls

Krūškurvja rajonā, kur mugurkaula kustību diapazons ir relatīvi mazs, skriemeļi ir augstāki un resnāki nekā kakla skriemeļi. No Th5 _līdz Th12 krūšu skriemeļiem to šķērsvirziena izmērs pakāpeniski palielinās, tuvojoties augšējo jostas skriemeļu izmēram; starpskriemeļu diski krūšu rajonā ir mazāki nekā jostas un kakla rajonā; starpskriemeļu disku biezums ir 1/3 no atbilstošā skriemeļa augstuma; starpskriemeļu atveres krūšu rajonā ir šaurākas nekā kakla rajonā; arī mugurkaula kanāls ir šaurāks nekā jostas rajonā; liela skaita simpātisko šķiedru klātbūtne krūšu saknēs ne tikai izraisa savdabīgu krūšu kurvja radikulopātiju veģetatīvo krāsojumu, bet var izraisīt arī viscerālu sāpju un diskinēzijas attīstību; relatīvi masīvi, galos sabiezējuši krūšu skriemeļu šķērsgriezumi ir nedaudz slīpi uz aizmuguri, un dzeloņainie izaugumi ir strauji slīpi uz leju; ribas bumbulis piekļaujas šķērsgriezuma sabiezētā brīvā gala priekšējai virsmai, veidojot patiesu kostošķērsgriezuma locītavu; starp ribas galvu un skriemeļa ķermeņa sānu virsmu diska līmenī veidojas vēl viena artikulācija.

Šīs locītavas stiprina spēcīgas saites. Kad mugurkauls rotē, ribas un skriemeļu ķermeņu sānu virsmas ar šķērsizaugumiem seko mugurkaulam, griežoties ap vertikālo asi kā vienota vienība.

Krūšu kurvja mugurkaulam ir divas atšķirīgas iezīmes:

• normāla kifotiska līkne, nevis lordotiskā kakla un jostas daļas līkne;
• katra skriemeļa artikulācija ar ribu pāri.

Krūšu kurvja mugurkaula stabilitāte un kustīgums

Galvenie stabilizējošie elementi ir: a) ribu karkass; b) starpskriemeļu diski; c) šķiedru gredzeni; d) saites (priekšējās un aizmugurējās gareniskās saites, radiālā saite, ribu šķērsvirziena saite, starpšķērsvirziena saites, dzeltenā saite, starp- un virsskriemeļu saites).

Ribas ar saišu aparātu nodrošina pietiekamu stabilitāti un vienlaikus ierobežo kustīgumu kustību laikā (liekšanās - pagarināšana, sānu saliekšana un rotācija).

UZMANĪBU! Kustoties krūšu rajonā, rotācija ir vismazāk ierobežota.

Starpskriemeļu diski kopā ar šķiedru gredzenu papildus amortizācijai veic stabilizējošu funkciju: šajā sadaļā diski ir mazāki nekā kakla un jostas daļās, kas samazina kustīgumu starp skriemeļu ķermeņiem.

Siešanas aparāta stāvoklis nosaka krūšu kurvja mugurkaula stabilitāti.

Vairāki autori (Heldsvorts, Deniss, Džčams, Teilors u.c.) ir pamatojuši trīspunktu stabilitātes teoriju.

Galvenā loma tiek piešķirta aizmugurējam kompleksam: tā integritāte ir būtisks stabilitātes nosacījums, un aizmugurējo un vidējo atbalsta struktūru bojājumi izpaužas kā klīniska nestabilitāte.

Svarīgs stabilizējošais elements ir locītavas kapsula, un locītavu anatomija nodrošina arī struktūru integritāti.

Locītavas ir orientētas frontālajā plaknē, kas ierobežo saliekšanos-izstiepšanos un sānu saliekšanos; tāpēc locītavu subluksācijas un dislokācijas krūšu rajonā ir ārkārtīgi reti sastopamas.

UZMANĪBU! Visnestabilākā zona ir Th10-L1 zona relatīvi stabilo krūšu kurvja un kustīgāko jostasvietas reģionu dēļ.

Lumbosakrāla mugurkaula

Jostas daļā, kas atbalsta virsējās daļas svaru:

• skriemeļu ķermeņi ir visplatākie, šķērsvirziena un locītavu procesi ir masīvi;
• Jostas skriemeļu ķermeņu priekšējā virsma sagitālā virzienā ir nedaudz ieliekta; L skriemeļa ķermenis priekšā atrodas nedaudz augstāk nekā aizmugurē, kas anatomiski nosaka jostas lordozes veidošanos. Lordozes gadījumā slodzes ass nobīdās atpakaļ. Tas atvieglo rotācijas kustības ap ķermeņa vertikālo asi;
• Jostas skriemeļu šķērsizaugumi parasti atrodas frontāli; jostas skriemeļu šķērsizaugumu ventrālās daļas ir nepietiekami attīstītas atbilstošo jostas ribu paliekas, tāpēc tās sauc par ribu izaugumiem (processus costarii vertebrae lumbalis). Riebu izaugumu pamatnē atrodas mazāki palīgizaugumi (processus accessorius);
• Jostas skriemeļu locītavu procesi ievērojami izvirzās, un to locītavu virsmas atrodas leņķī pret sagitālo plakni;
• dzeloņveida izaugumi ir sabiezināti un gandrīz horizontāli vērsti atpakaļ; katra augšējā locītavas izauguma posterolaterālajā malā labajā un kreisajā pusē ir neliels konisks piena dziedzera izaugums (processus mamillaris);
• Jostas rajonā starpskriemeļu atveres ir diezgan platas. Tomēr mugurkaula deformācijas, deģeneratīvu procesu un statisku traucējumu apstākļos radikulārs sāpju sindroms visbiežāk parādās šajā rajonā;
• jostas diskiem, atbilstoši vislielākajai veiktajai slodzei, ir vislielākais augstums - 1/3 no ķermeņa augstuma;
• Visbiežāk disku izvirzījumu un noslīdējumu lokalizācija atbilst visvairāk pārslogotajām zonām: telpai starp L4 _un Ls _un nedaudz retāk starp C un S1;
• Nucleus pulposus atrodas uz diska aizmugurējās un vidējās trešdaļas robežas. Šajā zonā šķiedru gredzens ir ievērojami biezāks priekšpusē, kur to atbalsta blīva priekšējā gareniskā saite, kas visspēcīgāk attīstīta jostasvietā. Aizmugurē šķiedru gredzens ir plānāks un no mugurkaula kanāla ir atdalīts ar plānu un mazāk attīstītu aizmugurējo garenisko saiti, kas ar starpskriemeļu diskiem ir ciešāk saistīta nekā ar skriemeļu ķermeņiem. Šī saite ar pēdējiem ir savienota ar vaļīgiem saistaudiem, kuros ir iestrādāts venozais pinums, kas rada papildu apstākļus izvirzījumu un noslīdējumu veidošanai mugurkaula kanāla lūmenā.

Viena no mugurkaula raksturīgajām iezīmēm ir četru tā saukto fizioloģisko izliekumu klātbūtne sagitālajā plaknē:

• _{Dzemdes kakla lordoze, ko veido visi dzemdes kakla un augšējie krūšu skriemeļi; vislielākā izliekums ir C5} un _C6 līmenī;
• _{krūšu kurvja kifoze; maksimālā ieliekuma pakāpe ir Th6} - _Th7 līmenī;
• _{jostas lordoze, ko veido pēdējais krūšu skriemelis un visi jostas skriemeļi. Vislielākais izliekums atrodas ķermeņa L 4} līmenī;
• sakrokokigeālā kifoze.

Galvenie funkcionālo traucējumu veidi mugurkaulā attīstās vai nu pēc fizioloģisko līkumu izlīdzināšanas veida, vai pēc to palielināšanās veida (kifoze). Mugurkauls ir viens aksiāls orgāns, tā sadalījums dažādās anatomiskās daļās ir nosacīts, tāpēc nevar būt hiperlordozes, piemēram, kakla mugurkaulā ar lordozes izlīdzināšanu jostas daļā un otrādi.

Pašlaik ir sistematizēti galvenie funkcionālo traucējumu veidi mugurkaula izmaiņu izlīdzinātos un hiperlordotiskos variantos.

1. Izlīdzinot mugurkaula fizioloģiskās līknes, attīstās fleksijas tipa funkcionālie traucējumi, kam raksturīga pacienta piespiedu pozīcija (fleksijas pozīcijā) un kas ietver:

• ierobežota mobilitāte kakla mugurkaula motorajos segmentos, tostarp galvas locītavu rajonā;
• apakšējā slīpā kapīta sindroms;
• kakla dziļo locītāja muskuļu un sternocleidomastoidālā muskuļa bojājumi;
• priekšējās skalēnas sindroms;
• lāpstiņas reģiona sindroms (levatora lāpstiņas sindroms);
• priekšējās krūškurvja sienas sindroms;
• dažos gadījumos - skapulohumerāla periartrīta sindroms;
• dažos gadījumos - sānu elkoņa epikondilozes sindroms;
• ierobežota 1. ribas mobilitāte, dažos gadījumos - I-IV ribas, atslēgas kaula locītavas;
• jostas lordozes saplacināšanas sindroms;
• Paravertebrālo muskuļu sindroms.

Mobilitātes ierobežojums jostas un apakšējās krūšu kurvja daļas motorajos segmentos: jostas daļā - saliekšanā un apakšējās krūšu kurvja daļā - pagarināšanā:

• ierobežota mobilitāte sakroiliālajā locītavā;
• adduktora sindroms;
• iliopsoas sindroms.

2. Palielinoties mugurkaula fizioloģiskajām līknēm, attīstās pagarinājuma tipa funkcionālie traucējumi, kam raksturīga pacienta iztaisnota "lepna" gaita un ierobežots pagarinājums jostas un kakla mugurkaulā slimības klīnisko izpausmju izpausmes laikā. Tas ietver:

• ierobežota mobilitāte vidējā kakla un kakla-krūšu daļas mugurkaula motorajos segmentos;
• kakla ekstensora muskuļu cervikālā malformācija;
• dažos gadījumos - iekšējās elkoņa locītavas epikondilozes sindroms;
• ierobežota mobilitāte krūšu mugurkaula motorajos segmentos.
• jostasvietas hiperlordozes sindroms;
• jostas daļas motorisko segmentu pagarinājuma ierobežojums: L1-L2 un L2 L3 _, dažos gadījumos - _L3 - _L4;
• ciskas kaula hamstringa sindroms;
• gūžas abdukcijas sindroms;
• piriformis sindroms;
• kokcidīnijas sindroms.

Tādējādi, ja aktīvo spēku simetrija tiek traucēta pat normālos fizioloģiskos apstākļos, rodas mugurkaula konfigurācijas izmaiņas. Fizioloģisko izliekumu dēļ mugurkauls var izturēt aksiālo slodzi, kas ir 18 reizes lielāka nekā tāda paša biezuma betona kolonna. Tas ir iespējams, pateicoties tam, ka izliekumu klātbūtnē slodzes spēks vienmērīgi sadalās visā mugurkaulā.

Mugurkaulā ietilpst arī tās fiksētā daļa - krustu kauls un nedaudz kustīgais astes kauls.

Krusts un piektais jostas skriemelis ir visa mugurkaula pamats, nodrošinot atbalstu visām tā virsējām sekcijām un piedzīvojot vislielāko slodzi.

Mugurkaula veidošanos un tā fizioloģisko un patoloģisko izliekumu attīstību būtiski ietekmē IV un V jostas skriemeļu un krustkaula novietojums, proti, mugurkaula sakrālās un virsējās daļas savstarpējās attiecības.

Parasti krustu kauls atrodas 30° leņķī pret ķermeņa vertikālo asi. Izteikts iegurņa slīpums izraisa jostas lordozi, lai saglabātu līdzsvaru.

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