Биомеханика шейного отдела позвоночника

Биомеханика является наукой о механических эффектах живого организ­ма. Она занимается изучением строения и функций человеческого организ­ма в нормальном и патологическом состоянии именно с позиций механики. Биомеханика шейного отдела позвоночника имеет свои особенности, кото­рые необходимо учитывать для диагностики патобиомеханических наруше­ний и для лечения в виде их корреции.

Шейный отдел позвоночника как и все другие его отделы должен соот­ветствовать двум противоположным механическим условиям: устойчивости и пластичности (Kapandji I.A., 1987). Шея жирафы, страуса или лебедя по гибкости и подвижности далеко опережают шею человека, но шея человека в не меньшей степени обладает возможностью обеспечить точность и ус­тойчивость в смещениях и поворотах центральной наблюдательной вышке всего тела - голове с ее высококачественными телескопами - глазами, и зву-коулавителями -ушными раковинами (Бернштейн Н.А., 1991).

С биомеханической точки зрения шейный отдел позвоночника является одним из звеньев в кинематической цепи позвоночника. Он обладает стати­ческой и динамической функциями.

Статические функции

Задачи статической функции - обеспечение вертикальной позы неза­висимо от сил гравитации, позы для сохранения равновесия в покое и при движениях. Голова как двигательный элемент представляет собой рычаг первого рода с точкой опоры в диске (Шмидт И.Р., 2001). Масса головы рас­положена на одном конце рычага, уравновешивающая сила мышц шеи - на другом. Ось центра тяжести головы проходит кпереди от поперечной оси атланто-окципитального сочленения через передние отделы шейных дисков и тело шестого шейного позвонка. Голова опирается на шейный отдел позво­ночника. Благодаря шейному лордозу в значительной мере нейтрализуются все толчки и сотрясения головного мозга при движениях. Шейный лордоз является физиологическим искривлением позвоночника. Это физиологичес­кое искривление шейного отдела позвоночника отмечается в сагиттальной плоскости. Шейный лордоз формируется к возрасту 5-6 лет. Вершина шей­ного лордоза локализуется на уровне C_v - C_V]. Физиологиче-ские изгибы позвоночника увеличивают его резистентность к осевой ком-прессии.

При осмотре сзади все остистые отростки шейных позвонков располо­жены по одной срединной линии. Искривления на любом уровне шейного отдела позвоночника во фронтальной плоскости являются патологией.

Шейные позвонки имеют особенности строения. Первые два шейных поз­вонка являются атипичными, отличающимися от всех других позвонков. Атлант отличается тем, что у него нет тела и остистого отростка, он имеет форму кольца с передней и задней дугой. На утолщенных латеральных частях кольца имеются четыре суставные фасетки. Верхние суставные фасетки слегка вогнуты и пред­назначены для сочленения со слегка выпуклыми поверхностями затылочной кости. Нижние суставные фасетки атланта слегка выпуклы и направлены книзу для сочленения с верхними суставными фасетками аксиса. У атланта имеется суставная фасетка на внутренней поверхности передней дуги для сочленения с зубовидным отростком второго шейного позвонка - аксиса. Атипичным являет­ся и этот второй шейный позвонок, так как он имеет вертикальный выступ — зуб, отходящий от верхней поверхности тела. Аксис имеет верхние сутавные фасет­ки для сочленения с атлантом и нижние — для сочленения с нижним смежным позвонком. Верхние суставные фасетки осевого позвонка имеют наибольшую площадь из всех шейных позвонков. Передняя суставная фасетка отмечается на зубе аксиса для сочленения с передней дугой первого шейного позвонка.

Типичные шейные позвонки имеют тело, маленькое в поперечном диа-метре. Передняя поверхность тела выпуклая, задняя - плоская. Верхняя по-верхность тела имеет форму седла, благодаря крючковидным отросткам бо-ковых частей верхних поверхностей. Верхние суставные фасетки типичных шейных позвонков обращены вверх и медиально, нижние - кпереди и лате-рально. Остистые отрост­ки короткие, тонкие, кончики раздвоены, вытянуты почти горизонтально. В попе­речных отростках имеется канал для прохожде-ния позвоночной артерии.

Компрессионные нагрузки (вес головы) передаются на уровне кранио-цервикального сочленения напрямую через атланто-затылочный сустав к суставным фасеткам аксиса, так как диски на этом уровне отсутствуют. За­тем эти компрессионные силы передаются нижней поверхности тела второ­го шейного позвонка и к двум суставным фасеткам. Далее сила передается к нижнему смежному диску. На уровне типичных шейных позвонков компрес­сионные нагрузки передаются по трем параллельным столбам:

1. передне-центральный столб - тела шейных позвонков и диски;

2. два задне-латеральных столба - правые и левые фасетные суставы.

Компрессионные нагрузки передаются преимущественно по передне-центральному столбу, только треть их - по заднелатеральным столбам.

Шейный отдел отличается от грудного и поясничного отделов тем, что на него приходится меньший вес, и, в целом, он более подвижен. Хотя шейный отдел и является наиболее гибким из всех отделов позвоночника, стабильность его, в особенности атланто-затылочного и атланто-осевого суставов, необходи­ма для поддержания головы и защиты спинного мозга и позвоночных артерий.

Конструкция атланта такова, что он предоставляет больше свободного места для спинного мозга, чем любой другой позвонок. Дополнительное пространс­тво является гарантией того, что во время движений по достаточно большой амплитуде, характерных для этого региона, не произойдет защемления спинно­го мозга. Костная конфигурация атланто-затылочного сустава создает опреде­ленную стабильность, однако даже небольшие нагрузки вызывают значитель­ные ротации затылочно-атланто-осевого комплекса, так же, как и нижней части шейного отдела. Существование большой нейтральной зоны подразумевает, что связки и суставные капсулы не натянуты, и что мышцы играют важную роль в обеспечении устойчивости для всего комплекса. К мышцам, отвечающим за устойчивость относятся: многораздельная мышца, межостистые мышцы, полу­остистая мышца головы и полуостистая мышца шеи.

Стабильность шейного отдела позвоночника обеспечивается теми же структурами, которые были представлены ранее и которые суммированы в таблице 1.

Таблица 1