Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Особенности математического трехмерного моделирования позвоночника. Учебное пособие
.pdf
Сбоку от зубовидного отростка располагаются верхние суставные
поверхности, сочленяющиеся с нижними суставными поверхностями
позвонка С1. На нижней поверхности корней дуги и непосредственно
на дуге имеются нижние суставные поверхности для сочленения
с верхними суставными поверхностями позвонка С3. От задней поверхности дуги позвонка С2 отходит мощный остистый отросток.
Позвонки от С3 до
С7 имеют общую схему строения (рис. 4), с тем
лишь отличием, что в поперечных отростках позвонков С1–С6 имеется
отверстие, через которое проходит позвоночная артерия.
Рис. 4. Шейный позвонок (вид сверху):
1 – остистый отросток; 2 – позвоночное отверстие; 3 – дуга
позвонка; 4 – верхний суставной отросток; 5 – поперечный
отросток; 6 – задний бугорок поперечного отростка;
7 – передний (сонный) бугорок; 8 – поперечное отверстие
(отверстие поперечного отростка); 9 – тело позвонка
Суставные поверхности верхних суставных отростков плоские, ориентированы во фронтальной плоскости и обращены вверх и кзади, а суставные поверхности нижних отростков – вниз и вперед.
11
1.3. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ
ГРУДНОГО ОТДЕЛА
ПОЗВОНОЧНИКА
Отличительной особенностью строения грудных позвонков является наличие контакта с ребрами грудной клетки (рис. 5). Каждое из десяти первых ребер сочленено с поперечным отростком своего сегмента
и с краями тел смежных позвонков.
Рис. 5. Грудной позвонок (вид сверху)
Такое строение увеличивает стабильность грудного отдела позвоночника, хотя и значительно снижает его подвижность. В грудном отделе позвоночника суставные поверхности уплощены, ориентированы
в горизонтальной плоскости, под углом открыты вперед.
12
1.4. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ
ПОЯСНИЧНОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА
Поясничный позвонок имеет наибольшие размеры. Тело позвонка
овальной формы, его ширина преобладает над высотой (рис. 6).
Рис. 6. Поясничный позвонок (вид сверху):
1 – остистый отросток; 2 – дуга позвонка; 3 – суставная по-
верхность верхнего суставного отростка; 4 – верхний суставной отросток; 5 – нижний суставной отросток; 6 – поперечный отросток; 7 – позвоночное отверстие; 8 – ножка дуги
позвонка; 9 – тело позвонка
У большинства поясничных позвонков суставные поверхности суставных отростков расположены близко к вертикали, а в горизонтальной плоскости они имеют дугообразную форму и располагаются под углом, открытым кзади.
13
1.5. АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ
МЕЖПОЗВОНКОВЫХ ДИСКОВ
Позвонки соединены между собой межпозвонковыми дисками, меж-
позвонковыми суставами и связками [13].
Тела двух соседних позвонков соединяются при помощи межпозвонковых дисков. Первый межпозвонковый диск расположен между телами
позвонков С2 и С3, последний – между телами позвонков L5 и S1.
Каждый межпозвоночный диск имеет форму двояковыпуклой
линзы, в которой
выделяют две части: периферическую и центральную.
Периферическая часть представлена волокнистым хрящом, волокна которого образуют фиброзное кольцо.
Центральная часть диска состоит из эластического вещества (остатки
спинной струны), получившего название студенистое ядро. Именно при
помощи волокон фиброзного кольца соседние позвонки соединяются
и удерживаются относительно друг друга, а также позволяют перемещаться позвонкам
относительно друг друга. Эластичное студенистое
ядро, находящееся внутри фиброзного кольца, играет роль амортизатора
за счет равномерного перевода вертикально направленных сил в тангенциальные, которые гасятся за счет эластичности фиброзного кольца.
Диаметр межпозвонкового диска больше, чем диаметр соответствующих тел соединяемых позвонков, поэтому межпозвонковые диски выступают в виде валиков за
пределы краев тел соседних позвонков. Толщина межпозвонковых дисков зависит от их расположения. В шейном
отделе она равна 5…6 мм, в грудном отделе – 3…4 мм, а в поясничном –
10…12 мм. Межпозвонковый диск лишен сосудов, они присутствуют
лишь в периоде раннего детства, а затем происходит их облитерация.
Питание тканей диска осуществляется из тел позвонков
путем диффузии и осмоса. Все элементы межпозвонкового диска довольно рано
(начиная с третьего десятилетия жизни человека) начинают подвергаться процессам дегенерации. Этому способствуют постоянные
нагрузки из-за вертикального положения туловища и слабые репаративные возможности тканей диска. Межпозвонковые диски у детей значительно толще, чем у взрослых, с возрастом
их толщина уменьшается,
они становятся менее эластичными, студенистое ядро уменьшается, периферические зоны фиброзного кольца частично замещаются хрящом
и даже окостеневают [13].
14
1.6. СВЯЗОЧНЫЙ АППАРАТ ПОЗВОНОЧНИКА
Соединения тел позвонков при помощи межпозвонковых дисков
подкрепляются двумя продольными связками: передней и задней, образованными плотной волокнистой оформленной соединительной тканью (рис. 7).
Рис. 7. Связочный аппарат позвоночника:
1 – желтая связка; 2 – межпоперечная связка; 3 – задняя про-
дольная связка; 4 – передняя продольная связка; 5 – надостистая связка; 6 – межостистая связка; 7 – фасеточно капсулярная связка
Передняя продольная связка проходит по передней поверхности тел
позвонков, прочно срастается с межпозвонковыми дисками и рыхло соединяется с передней поверхностью тел позвонков, начиная от глоточного бугорка затылочной кости до поперечной линии тазовой поверхности крестца. Задняя продольная связка начинается на задней поверхности тела позвонка С2, тянется по задней
(дорсальной) поверхности
тел позвонков вниз (внутри позвоночного канала) и заканчивается
в крестцовом канале на задней поверхности тел крестцовых позвонков.
15
На уровне межпозвонковых дисков эта связка расширяется и срастается
с хрящом. С телами позвонков связка соединена непрочно.
Для соединения дуг позвонков между собой служат желтые связки,
которые заполняют промежутки между дужками смежных позвонков.
Они состоят из эластической соединительной ткани, имеют желтый
цвет и большую прочность. Толщина соединительной ткани колеблется
от 2 до
10 мм. За счет высокой эластичности поддерживается постоянный размер позвоночного канала при физиологических движениях позвоночника [13].
Остистые отростки соединяются между собой при помощи межости-
стых и надостистой связок [9].
Соединения поперечных отростков осуществляются при помощи
межпоперечных связок. Они соединяют верхушки поперечных отростков рядом расположенных позвонков. В шейном отделе позвоночного
столба
эти связи отсутствуют.
Суставные поверхности суставных отростков смежных позвонков,
покрытые гиалиновым хрящом, обращены друг к другу и соприкасаются между собой. Каждую пару сочленяющихся суставных отростков
окружает синовиальная капсула, дополненная фиброзной капсулой
и связками. Таким образом формируются так называемые истинные,
или дугоотростчатые, или межпозвонковые, суставы, определяющие характер движений каждого позвонка
в пространстве.
Крестцово-копчиковое сочленение представляет собой соединение
между верхушкой крестца и первым копчиковым позвонком. Это соединение аналогично соединениям тел позвонков, что позволяет копчику
отклоняться кзади при акте родов. У людей старше 50 лет эта подвижность значительно снижается.
Соединение позвоночника с черепом осуществляется за счет сустава, образованного суставными
поверхностями затылочной кости
и суставными поверхностями позвонка С1. Амплитуда движений
в этом сочленении весьма незначительна.
Наибольшая амплитуда движений приходится на шейный и поясничный отделы позвоночника. Эластичность диска в силу существующего
тургора его тканей обеспечивает ему роль своеобразного амортизатора при
перегрузках и травмах, а также приспособляемость позвоночника к различным условиям
функционирования как в норме, так и при патологии.
16
Описательный подход к изучению позвоночника свойственен классической анатомии. Такой подход дает только качественные характеристики. Для решения вопросов создания моделей позвоночника нужны
количественные характеристики его строения и функции. Решить эти
вопросы помогает биомеханический подход и формализованное описание анатомии позвоночника [13].
Исходя из физических представлений позвоночник может быть
представлен в виде
кинематической цепи, под которой понимают систему, состоящую из абсолютно жестких отрезков, последовательно соединенных между собой шарнирами [1–4].
Для метода моделирования требуется соблюдение принципа подобия, который устанавливает границы допустимого замещения моделью прототипа и экстраполяции результатов с модели на прототип
[5, 6, 9–11].
Для построения такой кинематической цепи требуются данные
координат реперных точек звеньев этой цепи.
в виде
Исходя из вышеизложенного, методом рентгенморфометрии были
получены координаты реперных точек каждого позвонка в трех проекциях (рис. 8–10).
Координаты реперных точек отдельных позвонков представлены
в прил. 1.
Z
X
Рис. 8. Схема реперных точек позвонка в сагиттальной плоскости [7]
17
Z
Y
Рис. 9. Схема реперных точек позвонка
во фронтальной плоскости [7]
X
Y
Рис. 10. Схема реперных точек позвонка
в горизонтальной плоскости [7]
18
Исходя из трехмерности пространства, движения в двигательном
сегменте позвоночника происходят при перемещении позвонка вдоль
или вокруг каждой оси (рис. 11).
Рис. 11. Виды перемещений позвонков
Амплитуда физиологических угловых перемещений в сегментах позвоночника представлена в прил. 3. Эти параметры носят ориентировочный характер, поскольку зависят от индивидуальных особенностей, возраста человека и могут изменяться под воздействием тренировочных
упражнений.
19
2. ПРИЧИНЫ И ВИДЫ
ДЕФОРМАЦИЙ ПОЗВОНОЧНИКА
Форма и ориентация позвоночника в пространстве являются отражением внешних и внутренних сил, воздействующих на него. Учет
всего многообразия этих сил на данном этапе развития биомеханики
представляется трудноразрешимой задачей. Изучение закономерностей
изменения формы и ориентации позвоночника с позиций кинематики
является адекватным и доступным методом решения вопросов механогенеза различных видов деформаций
тов проведенного лечения [5, 6, 9–12].
К внешним причинам возникновения деформаций позвоночника относится либо одномоментное воздействие травмирующей силы, либо
длительное воздействие нагрузок, не вызывающих нарушение целостности структурных элементов позвоночника.
К внутренним причинам относятся врожденные дефекты развития
позвонков, нарушения иннервации скелетной мускулатуры, воспалительные и опухолевые поражения позвонков,
реакции со стороны сохранных двигательных сегментов позвоночника.
Любой вид первичной деформации в двигательном сегменте позвоночника вызывает изменение формы и пространственной ориентации
всего позвоночника. В ответ на это в двигательных сегментах, расположенных выше и ниже уровня патологии, возникают компенсаторные реакции в виде разгибания, что также вносит
и ориентации всего позвоночника. Целью компенсаторных реакций является сохранение ортостатического положения тела человека [11].
Многочисленные варианты возникшей первичной деформации
в сегменте позвоночника могут быть представлены в виде линейных
и угловых перемещений (рис. 12).
позвоночника и оценки результа-
а также компенсаторные
свой вклад в изменение формы
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]