Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал. - Т. 14. -

Вып. 2. - 2015. - URL:

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/TITL.HTM

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-46-html/TITL-46.htm

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-46-html/cont.htm

УДК 611.71+611.019.+591.4

Амортизационная биодинамика и морфология позвоночника

(Монография)

(nechaev.docx)

Ó 2015 г. В. И. Нечаев

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Терминология

Ходьба и физические законы динамики

Глава I. Некоторые особенности функциональной анатомии субвертебральной части тела

I.1. Функциональная анатомия коленного сустава
I.2. Кинематические оси бедренной кости
I.3. Бедренная кость – составной рычаг
I.4. Функциональная анатомия мышц бедра и пояса нижних конечностей
I.5. Локомоторная (амортизационная) биодинамика нижних конечностей и таза

Глава II. Локомоторная (амортизационная) биодинамика позвоночника

II.1. Позвоночник – проводник сил механической энергии
II.2. Форма позвоночного столба
II.3. Межпозвоночные синдесмозы
II.4. Кинематические оси позвоночных двигательных сегментов
II.5. Позвонок – составной рычаг взаимодействующих сил гравитации и антигравитации
II.6. Механизм локомоторной (амортизационной) биодинамики позвоночных сегментов
II.7. Кинематические цепи позвоночного столба
II.8. Межпозвоночные диски и силовые линии тел позвонков
II.9. Биодинамика при дистрофии позвоночных сегментов

Глава III. Некоторые вопросы клинической вертебрологии

III.1. Модель диагностики формы тел позвонков
III.2. Клиническое толкование рентгеноанатомической информации
III.3. Варианты строения тел позвонков и их нижних межпозвоночных дисков
III.4. Отделы позвоночного столба
III.5. Внутреннее строение тел позвонков и гемопоэз
III.6. Деформации тел поясничных позвонков – результаты их биодинамики

III.7. Итоговая оценка формы тел позвонков

Литература

Введение

Позвоночник, как часть осевого скелета, наряду с другими функциями, выполняет функцию проводника и амортизатора сил механической энергии гравитационного и антигравитационного происхождения. Движение сил механической энергии в позвоночном столбе при ходьбе совершается по кинематическим цепям, которые являются частью локомоторных кинематических цепей человека.

Несмотря на интенсивную эксплуатацию термина «биомеханика позвоночного столба», эта тема трактуется невнятно, не функционально и содержит мифологические представления, заложниками которых мы являемся.

Например:

1. Гравитационная нагрузка, действуя на позвоночный столб, вызывает компрессию позвонков. Против этого говорит форма тел позвонков, на боковых поверхностях которых, справа и слева, имеются хорошо выраженные талии. При наличии только компрессионных нагрузок тела позвонков имели бы форму или цилиндров, или бочонков, без талий.

2. Межпозвоночные диски в позвоночных двигательных сегментах сжимаются под действием сближающихся тел смежных позвонков. Этому, казалось бы, очевидному представлению, не соответствуют форма позвоночного столба, не соответствуют кинематические оси позвонков, анатомическое строение позвонков и позвоночных сегментов.

3. Студенистое ядро осуществляет основную функцию межпозвоночного диска - функцию амортизации. Студенистое ядро практически не сжимается и не может непосредственно амортизировать. Основная функция студенистого ядра – обеспечение подвижности позвонков, благодаря которой вертикальные силы механической энергии гравитационного и антигравитационного генеза в позвоночных сегментах меняют векторы смещения позвонков.

4. Прямохождение и анатомические особенности позвоночника предрасполагают к его перегрузкам, что у большинства людей приводит к возникновению и развитию многообразной, в том числе дистрофической, патологии позвоночника. Такое утверждение противоречит основному принципу биологического развития – принципу позитивности процесса эволюции.

5. Развитие патологии позвоночника рассматривается в следующей последовательности: изменяется форма позвонков и всего позвоночника, это приводит к неравномерной нагрузке на диски. Диски приобретают клиновидную форму, нагрузки на задние отделы дисков возрастают в большей степени, чем на передние. Почему сначала изменяется форма позвонков, состоящих из костной ткани, и только затем меняется форма хрящевых дисков? И где здесь многократно подтвержденная аксиома со времен ещё Шморля, что патологический процесс начинается с уменьшения тургора студенистого ядра, за которым следуют другие изменения?

6. Позвоночный столб в целом при подъеме тяжестей работает как рычаг равновесия с точкой опоры на первый крестцовый позвонок. Позвоночный столб в целом это - сегментированная конструкция, состоящая из позвонков, каждый из которых является составным рычагов и уже по определению не может работать, как простой рычаг.

7. Позвоночник является проводником сил механической энергии в направлении от головы к тазу (кранио-каудально). Этого не так, поскольку при ходьбе первыми с опорной поверхностью соприкасаются стопы и движение сил механической энергии по кинематическим цепям скелета идет от стопы к голени, от голени к бедру, от бедра к тазу, далее по цепочке позвонков снизу вверх.

Устойчивое существование этих и других мифов, благополучно кочуют из одной публикации в другую. Это связано с тем, что:

1. Биомеханику скелета не соотносят с его анатомией.

2. Биомеханика позвоночного столба рассматривается в отрыве от биомеханики субвертебральной части скелета.

3. Не прослеживается взаимосвязь и взаимозависимость анатомии и функции позвоночника в целом, позвоночных сегментов и позвонков.

4. Недооценивается роль ходьбы, основной функции, под влиянием которой формируется опорно-двигательный аппарат человека.

5. Утверждается существование противоречий между анатомической формой частей скелета и их биомеханикой.

6. Наблюдается недостаточная осведомленность в вопросах анатомии, физиологии и биофизики позвоночного столба, искажается существующая анатомическая терминология.

7. Проявляется субъективизм в оценке рентгенограмм позвоночника.

При изучении локомоторной биомеханики позвоночного столба и связанных с ним субвертебральных частей скелета мы пользовались методом системного анализа и синтеза анатомической и биомеханической информации.

Используя метод системного анализа, мы рассматривали локомоторные морфофункциональные взаимосвязи отдельных частей аппарата движения человека с позиции единства их анатомии и функции. Это принципиально важно, т. к. части аппарата движения объединены множественными связями не просто анатомически и функционально. Их объединение не означает суммирование их функций, объединение приводит к появлению в опорно-двигательном аппарате новых, так называемых системных свойств.

Метод системного синтеза позволил через взаимосвязь и взаимозависимость частей аппарата движения находить их новые функциональные свойства. Кости скелета приобретают определенную форму как благодаря генетическому коду в молекулах ДНК, так и вследствие длительной эволюции под влиянием внешней среды при действии на костную ткань скелета сил механической энергии, её рассеянии, поглощении и диссипации.

Перестройка и обновление костной ткани протекает постоянно. Крупные многоядерные остеокласты в течение 2-3 недель резорбируют костную ткань, растворяют кальций и другие минеральные вещества. Образование новой костной ткани остеобластами протекает в течение 2-3 месяцев. Работая в динамическом равновесии, остеобласты и остеокласты постоянно обновляют костную ткань в соответствии с влиянием сил механической энергии.
“…Архитектоника кости выражает не столько опорную, статическую функцию, сколько совокупность сложных двигательных его функций в целом и в каждой кости в частности. Иными словами, расположение и направление костных «стропил» становится понятным, если учесть… весьма сложные по силе и направлениям векторы, определяемые мышечной и сухожильной тягой, связочным аппаратом и другими элементами, характеризующими скелет как двигательную систему” (Рейнберг С.А. 1964).

В скелете человека действуют общеизвестные физические законы. Так сила - векторная величина, мера механической энергии воздействия со стороны других тел. Направлением действия силы является прямая силовая линия. Совокупность действующих на кость силовых линий, имеющих определенные величины, топографию, векторы, является физической причиной, преобразующей форму каждой кости.

Изменения, возникающие при ходьбе в макро- и микроструктуре костей, мы рассматриваем в соответствии с известными биологическими законами:

1. Архитектоника костной ткани находится в зависимости от функции кости и способна трансформироваться при изменениях функции кости. Внутренняя структура и внешняя конфигурация кости соответствует силовым линиям давления и тяги, действующим на эту кость. Кость растет преимущественно по направлению тяги и перпендикулярно плоскости давления («закон трансформации» костей Вольфа – Лесгафта).

2. Активно смещающиеся кости имеют на своих эпифизах выпуклые суставные поверхности. Кости, смещаемые пассивно, имеют на своих эпифизах вогнутые суставные поверхности (Артеменко Б.А. 1949).

3. Формы суставных поверхностей так связаны с функцией суставов, что по форме сустава можно определить все движения в суставе. По движениям в суставах можно определить форму суставных поверхностей (Лесгафт П.Ф. 1881, 1968).

4. Связки в непрерывных соединениях работают только на растяжение, и направление их волокон соответствуют векторам действующих сил механической энергии (силовым линиям).

В настоящей работе проанализированы и доказательно рассмотрены функциональные (биодинамические) и структурные причинно-следственные отношения между субвертебральными отделами скелета и позвоночником, такие же отношениями между позвонками и межпозвоночными прерывными и непрерывными соединениями в локомоторном процессе.

Оперативная реакция костной ткани на изменение функции кости дает реальную возможность ранней диагностики патологии. Для этого необходимы методики, позволяющие прижизненно объективно документировать ранние изменения формы кости.

В этом плане уникальную возможность представляет форма талий тел позвонков. Уникальная возможность существует благодаря тому, что позвонки являются непарными костями, на которые справа и слева синхронно, циклически, под определенными углами действуют силы механической энергии.

Прикладной целью проведения настоящего исследования является получение объективных диагностических критериев, определяющих и оценивающих функциональное состояние позвоночных двигательных сегментов, использование этих критериев для диагностики, патогномоничной терапии и профилактики многообразной патологии позвоночника.

Практически все внимание уделено поясничному и нижне-грудному отделам позвоночника т.к. именно на эти отделы позвоночного столба в первую очередь действуют локомоторные нагрузки.

Сжатый конспективный стиль изложения сложных вопросов на стыке нормальной и рентгено-анатомии, биомеханики, основ классической механики и схематичность иллюстраций предполагают определенную подготовленность читателя к восприятию предлагаемого материала.

Терминология*

Адекватное и скорое восприятие содержания диктует необходимость корректной расшифровки некоторых терминов, употребленных в тексте.

Амортизатор – устройство быстрого поглощения колебательных движений, например, путем изменения вектора силы.

Вектор силы, силовая линия – линия действия силы, прямая, вдоль которой направлена сила.

Вес тела – сила, с которой это тело действует на опору или подвес вследствие тяготения к Земле, согласно закону всемирного тяготения. Если тело и опора неподвижны относительно Земли, то вес тела равен его силе тяжести. Если тело движется ускоренно, то его вес зависит от значения и направления ускорения.

Внутренние силы механической энергии – действуют на точку (тело) рассматриваемой системы со стороны других точек (тел), входящих в эту систему.

Внешние силы механической энергии – действуют на точку (тело) рассматриваемой системы со стороны не входящих в рассматриваемую систему точек или тел.

Горизонтальная плоскость – это плоскость, параллельная линии горизонта, перпендикулярна сагиттальной и фронтальной плоскостям.

Деформация упругая (эластическая) – исчезает с исчезновением деформирующего воздействия. При упругой деформации деформирующая сила и величина деформации пропорциональны (закон Гука).

Деформация пластическая – не исчезает после прекращения действия деформирующей силы. Существуют два вида деформации - деформация растяжения (сжатия) и деформация сдвига. Изгиб, это деформация в виде растяжения и сжатия в различных частях тела.

Динамика – отдел механики, рассматривает влияние взаимодействия между телами на их механическое движение. Динамика опорно-двигательного аппарата человека в процессе ходьбы отражает взаимодействие и взаимозависимость при ходьбе мышц и костей, связок и костей, суставов и костей.

Диссипация энергии – уменьшение механической энергии за счет преобразования её в другие, немеханические формы энергии.

Закон всемирного тяготения – действует между любыми двумя материальными точками, их силы взаимного притяжения прямо пропорциональны произведению масс этих точек и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.

Замкнутая (изолированная) система – система тел (материальных точек) на которые не действуют внешние силы.

Первый закон Ньютона: всякая точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет её из этого состояния.

Второй закон Ньютона: ускорение материальной точки прямо пропорционально действующей на неё силе, обратно пропорционально массе точки и совпадает по направлению с направлением действия силы, т.е. с вектором силы, силовой линией.

Третий закон Ньютона: действие двух материальных точек друг на друга численно равно, но направлено в противоположные стороны. Сила, с которой тело давит на опору (вес тела), равен силе, с которой опора давит на тело (сила реакции опоры).

Кинематика – отдел классической механики. Изучает механические движения тел вне связи с определяющим эти движения взаимодействием между телами. Кинематика скелета в процессе ходьба, это – движения в процессе ходьбы какой - то конкретной кости, вне связи влияния на эту кость со стороны другой кости.

Кинематическая цепь - функционально и структурно связанные системы звеньев (рычагов, костей) и кинематических пар (суставов). Кинематические цепи (механизмы, составные рычаги) обеспечивают передачу и преобразование механических движений и сил механической энергии. Кинематическая цепь, которая заканчивается свободным звеном, является открытой, не замкнутой. Если последнее звено кинематической цепи замыкается на первое звено этой или другой цепи непосредственно или через другое тело, то такая цепь является замкнутой. Кинематические цепи с параллельными связями обеспечивают высокую жесткость конструкции. Большинство кинематических цепей опорно-двигательного аппарата человека являются пространственными и многозвенными.

Кифоз – изгиб позвоночника назад в сагиттальной плоскости.

Круговое движение, периферическое движение по кругу (circumductio) – движение тела вокруг оси, не проходящей через это тело. Радиус движения каждой материальной точки тела, совершающей периферическое движение по кругу – постоянный.

Лордоз – изгиб позвоночника вперед в сагиттальной плоскости.

Локомоция – перемещение в пространстве. Способы локомоции: ходьба, бег, прыжки, плавание, полет и т.д.

Масса тела – физическая величина, мера его инерционных и гравитационных свойств. Масса, входящая в выражение закона всемирного тяготения, характеризует гравитационные свойства и называется гравитационной (тяжелой) массой. Масса, входящая в выражение второго закона Ньютона обозначается как инертная масса. Для любого тела его инертная и гравитационная масса равны друг другу и связаны с силой тяжести соотношением m = P/g, где g – ускорение свободного падения. Масса тела не изменяется при любых происходящих в ней изменениях (закон сохранения массы).

Механика - раздел физики, изучающий механическое движение.

Механическое движение – изменение взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени.

Нагрузка, напряжение, на позвоночный столб - совокупность сил механической энергии, действующих на позвоночник, это процесс силового механического воздействия на позвоночник.

Пронация – вращение конечности внутрь. В тексте встречается термин пронация стопы, здесь имеется в виду не вращение стопы вокруг сагиттальной оси в подтаранном суставе, а движение стопы вместе с вращением нижней конечности внутрь.

Рессора – упругий элемент, смягчающий удары без остаточной деформации, путем преобразования ударов в затухающие колебательные движения.

Ротация – вращение, движение тела вокруг оси, проходящей через это тело. В медицинской клинической литературе термины ротация (rotatio) и торсия (torsio) часто рассматриваются как синонимы. Например: «торсия позвонков (torsio; лат. «вращение, скручивание») – поворот позвонков вокруг вертикальной оси позвоночника при сколиозе, сопровождающийся нарушением симметрии ножек дуг позвонков и клиновидной деформацией их тел».
Анатомическая терминология содержит только термин «ротация», вращение, означающее движение тела в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через это тело. Для изучения биодинамики позвоночного столба принципиально важно использование терминов ротация и торсия дифференцированно.

Ротация равновесная позвонков – возникает при изменении положения центра тяжести тела, например, перед опорой на нижнюю конечность, приводит к появлению равновесного (опорного) сколиоза. Направление равновесной ротации позвонков - однонаправленное, в противоположную сторону от опорной конечности.

Ротация торсионная позвонков - возникает в позвоночных сегментах при ходьбе в фазе амортизации опорного периода под влиянием противонаправленных движений с одной стороны нижних конечностей, таза, сил антигравитации и, с другой стороны, свободных верхних конечностей, пояса верхних конечностей, грудной клетки и сил гравитации.

Ротация локомоторная позвонков – возникает при ходьбе, как результат суммирования равновесной и торсионной ротаций.

Ротация позвонков реверсионная – возникает в фазе отталкивания опорного периода вокруг тех же кинематических осей, что и в фазе амортизации, но в противоположную сторону.

Сагиттальная плоскость - вертикальная плоскость, проходящая через тело спереди назад, параллельна срединной (медианной) плоскости тела.

Срединная (медианная) плоскость – вертикальная плоскость, которая делит тело на две симметричные половины.

Сила – векторная величина, мера механической энергии, мера механического воздействия на точку или тело со стороны других тел. Сила полностью обозначена, если кроме направления известно её численное значение и точка приложения. Линия действия силы (силовая линия) - это прямая, вдоль которой направлен вектор силы. Если взять на теле две удаленные точки и к одной из точек приложить силу, а за вторую точку удерживать это тело, то вектор действия приложенной силы будет распространяться между этими точками через тело по кратчайшему расстоянию, т. е. по прямой линии.

Сила тяжести – гравитационная сила, приложенная к телу, векторная разность между силой тяготения тела к Земле и центростремительной силой, обусловленной участием тела в суточном вращении Земли.

Сила упругости – возникает в теле при изменении его формы или размеров и стремится восстановить его прежние размеры и форму. Сила упругости всегда направлена противоположно той силе, которая вызвала изменение в теле.

Сколиоз (анат.) – изгиб позвоночника во фронтальной плоскости (право – или левосторонний).

Сколиоз (клинич.) – синдром сложной деформации позвоночника в сагиттальной, фронтальной и горизонтальной плоскостях.

Сколиоз локомоторный – сложная деформация позвоночника в сагиттальной, фронтальной и горизонтальной плоскостях, в связи и под влиянием ходьбы.

Сколиотическая болезнь – нозологическая форма патологического состояния человека, внешним патогномоничным синдромом которого является фиксированная сколиотическая деформация позвоночника.

Статика – один из разделов классической механики, которая исследует законы сложения сил и условия равновесия в твердых, жидких и газообразных телах. Статическое состояние в живом организме следует понимать, как состояние равновесия действующих сил в результате их сложения. Равновесие в живом организме не неподвижность, а колебательный процесс. Статическое состояние, покой и неподвижность, присуще только неорганическим и мертвым органическим телам. В вертебрологии широко применяются производные от термина «статика»: статический сколиоз, статические нагрузки, статические деформации позвоночного столба и т.д.

Статическое состояние - состояние физического покоя, неподвижности, в котором на первый план выступают только силы гравитации и инерции. Однако, и в состоянии физического покоя и неподвижности в живом человеческом организме действуют силы механической энергии в связи с мышечным тонусом, дыхательными движениями, сохранением равновесия, пульсациями кровеносных сосудов и т.д.

Супинация – вращение конечности наружу.

Синартроз – непрерывное соединение костей. Синартроз посредством соединительной ткани – синдесмоз, синартроз через хрящевую ткань – синхондроз, синартроз через костную ткань – синостоз.

Торcия – деформационный сдвиг кручения, скручивания (но не вращения, не ротации), когда на противоположные концы тела тело синхронно действуют противонаправленные силы вокруг оси, проходящей через это тело. Торсия реализуется, например, в стержне при вращении одного конца стержня и фиксации другого его конца.

Торcионная деформация – упругая и пластическая деформация кручения тела под влиянием торсионных сил.

Торcионная ротация – ротация под влиянием торсионных сил.

Торcионные силы – противонаправленные силы ротации, действующие на противоположные концы тела.

Траектория – линия, описываемая движущейся точкой в пространстве.

Фронтальная плоскость – вертикальная плоскость, параллельная плоскости лба, делит тело человека на передний и задний отделы.

Центр тяжести тела – точка приложения силы тяжести тела.

Эластичная муфта - упругий элемент между движущимися телами, которая соединяет, удерживает тела, передает и (или) компенсирует смещения соединяемых тел, делает соосными движения вращающихся тел.

Энергия – единая мера различных форм движения (механическая и т.д.).

Энергия механическая (энергия механической системы) – это энергия механического движения и взаимодействия тел, сумма кинетической и потенциальной энергии.

Энергия потенциальная – часть энергии механической системы, которая зависит от взаимного расположения частиц системы и их положения во внешнем силовом поле.

Эпифиз (проксимальный, дистальный) - концы длинных трубчатых костей конечностей, расположенные ближе к туловищу (проксимальный) и дальше от туловища (дистальный).

*Большинство определений физических терминов заимствованы из Справочника по физике для инженеров и студентов Б. М. Яворского и А. А. Детлаф, издание пятое, издательство «Наука», Москва, 1971.

Ходьба и физические законы динамики

Человек относительно Земли может находиться или в состоянии покоя, или в состоянии движения. И в том и в другом состоянии человек и Земля сосуществуют в условиях действия физических законов покоя и динамики движения (закон всемирного тяготения, закон сохранения количества движения и т.д.). Каждое перемещение тела человека относительно Земли связано с преодолением опорно-двигательной системой человека силы его тяжести и поэтому опорно-двигательный аппарат человека называют также антигравитационным аппаратом (Привес М. Г., Лысенков Н. К., Бушкович В. И., 1985). «Приобретя вертикальную осанку, человек стал обладателем наиболее экономичных антигравитационных механизмов. Затрата мышечной энергии при этой, казалось бы, наименее удобной позе, предельно экономична». (Basmajian, J.V., 1985).

Процесс ходьбы, описываемый как «управляемое падение», состоит из опорного и не опорного периодов нижних конечностей. В свою очередь, каждый опорный период имеет фазы амортизации и отталкивания. В фазе амортизации реализуются процессы, направленные на уменьшение действия гравитационных кинетических сил механической энергии. В фазе отталкивания преодолеваются силы гравитации, доминирует влияние сил антигравитации, в результате чего тело человека совершает поступательное движение.

В состоянии покоя масса тела человека, его вес и сила тяжести имеют равную величину. Если тело находится в состоянии ускорения, например в процессе ходьбы, его вес отличается от веса тела в состоянии покоя и меняется в процессе движения. Вес тела, у которого ускорение совпадает по направлению с ускорением свободного падения меньше веса покоящегося тела. Вес тела, у которого ускорение противоположно направлению ускорения свободного падения больше веса покоящегося тела и это увеличение веса называю перегрузкой. Наглядный пример этому - взвешивание человека. Для определения точного веса человеку надо на весах сохранять неподвижность. Любые движения вызывают колебания весовых показателей, которые затухают после прекращения движений. Колебания веса тела на весах демонстрируют и количественно отображают динамику сил механической энергии, которые генерируются в костях скелета при этих движениях (рис. 1).

Состояние покоя. Приседание (амортизация). Отталкивание.

Точный вес. Уменьшение веса. Увеличение веса.

Рис.1. Колебания веса – динамика сил механической энергии, возникающих при ходьбе.

Перемещение человека в гравитационном поле Земли является результатом взаимодействия внешних и внутренних сил механической энергии, которые возникают и действуют при непосредственном контакте человека с опорной поверхностью.

К внешним силам, способствующим перемещению человека в пространстве, относится как сила действия тела на Землю, так и противодействующая сила реакции Земли на тело. По законам физики (третий закон Ньютона) сила реакции опоры равна силе действия тела на опору и направлена в противоположную сторону. В этом противодействии отражается физическая закономерность: опираться можно только на то, что сопротивляется.

Глава I. Некоторые особенности функциональной анатомии субвертебральной части тела

I.1. Функциональная анатомия коленного сустава

Коленный сустав состоит из сообщающихся между собой суставов медиального и латерального мыщелков и сустава надколенника. Сустав латерального мыщелка занимает переднелатеральную часть, сустав медиального мыщелка – заднемедиальную часть общей полости коленного сустава. Условной границей между ними являются крестообразные связки. Суставные поверхности мыщелков отделяются друг от друга (или соединяются друг с другом) надколенной суставной поверхностью бедра и межмыщелковой ямкой бедра. Мыщелки бедра выпуклы во фронтальной и сагиттальной плоскости и в целом имеют форму, близкую к эллипсу.

Суставная поверхность латерального мыщелка близка к шаровидной форме, лежит в углублении латерального мениска и удерживается в нём передней крестообразной и малоберцовой окольной связками. Медиальный мыщелок больше латерального, его суставная поверхность имеет большую протяженность, изогнута по параболе и удерживается в углублении медиального мениска задней крестообразной и большеберцовой окольной связками. Различие мыщелков по величине и форме реализует различную функцию их суставов.

По мере сгибания коленного сустава при фиксации стопы на опорной поверхности напрягается передняя крестообразная связка, расслабляется задняя крестообразная связка, расслабляются окольные связки и происходит супинация бедра. Латеральный мыщелок бедра удерживается в углублении латерального мениска и бедро совершает ротацию наружу. В суставе медиального мыщелка совершается сгибание, которое синхронизируется со смещением медиального мыщелка бедра наружу вокруг вертикальной оси латерального мыщелка, т. е. с супинацией бедра (рис.2).

Рис.2. Правый коленный сустав согнут, бедро относительно голени супинировано. Передняя крестообразная связка напряжена, окольные связки расслаблены. 1. Передняя крестообразная связка. 2. Задняя крестообразная связка. 3. Суставная поверхность латерального мыщелка. 4. Суставная поверхность медиального мыщелка. 5. Малоберцовая окольная связка. 6. Большеберцовая окольная связка.

Разгибание коленного сустава при фиксации стопы на поверхности опоры сопровождается пронацией бедренной кости, увеличением напряжения задней крестообразной и окольных связок, расслаблением передней крестообразной связки и смещением внутрь медиального мыщелка. При нефиксированной на опорной поверхности стопе сгибание в коленном суставе сопровождается пронацией голени, разгибание - супинацией голени.

Крестообразные связки коленного сустава, соединяя проксимальный эпифиз большеберцовой кости с дистальным эпифизом бедренной кости, выполняют функцию тяг, передавая силы механической энергии с одной кости на другую. Форма суставных поверхностей дистального эпифиза бедра, строение связочного аппарата коленного сустава (в первую очередь внутрисуставных крестообразных связок), работа мышц супинаторов и пронаторов бедра реализуют при ходьбе ротацию бедренной кости.

Коленный сустав, при сгибании и разгибании реализует функцию активной ротации бедренной кости и костей голени. Сгибание коленного сустава (в фазе амортизации опорного периода), сопровождается супинацией бедра, которое ограничивается напряжением передней крестообразной связки. Разгибание коленного сустава (в фазе отталкивания опорного периода) сопровождается пронацией бедра, которое ограничивается напряжением задней крестообразной и коллатеральных связок. Сгибание коленного сустава не опорной конечности сопровождается пронацией голени и стопы, разгибание – супинацией голени и стопы. Крестообразные связки при ходьбе выполняют, в том числе и функции ротационных силовых тяг между костями голени и бедра.

I.2. Кинематические оси бедренной кости

Обозначим суставные поверхности и кинематические оси бедренной кости, вокруг которых при ходьбе совершаются движения и действуют силы механической энергии (рис.3).

Рис.3. Кинематические оси бедра.

1,2,3. Оси шаровидного тазобедренного сустава. Вектор силы тяжести действует по вертикальной оси тазобедренного сустава (1), которая является частью опорной оси бедра. Вокруг сагиттальной оси (2) совершается отведение и приведение бедра. Вокруг фронтальной оси (3) совершается сгибание и разгибание бедра в тазобедренном суставе. Сложное движение – периферическое движение бедра по кругу (circumductio) совершается вокруг всех этих простых осей. 4. Ось шейки бедра. Вокруг оси шейки бедра действуют активные тяговые силы мышц сгибателей и разгибателей бедра в тазобедренных суставах и пассивные тяги связок тазобедренного сустава. Вдоль оси шейки бедра реально действуют силы гравитации. Ось шейки бедра является радиусом движения головки бедра в горизонтальной плоскости по дуге при вращении бедра вокруг диафизарной оси 6. 5. Опорная ось бедра. Эта воображаемая ось проходит через головку и шаровидный латеральный мыщелок бедренной кости. Опорная ось включает в себя вертикальные оси тазобедренного сустава и латерального мыщелка. Опорная ось бедра совпадает с вектором действия силы тяжести при опоре на нижнюю конечность. 6. Диафизарная ось бедра. Проходит через большой вертел и латеральный мыщелок вдоль диафиза бедра. Вдоль диафизарной оси реально действуют и распространяются силы гравитации тела. Вокруг диафизарной оси действуют внутренние силы механической энергии, вызванные работой мышц - супинаторов и пронаторов бедренной кости. Синхронная ротация бедра опорной конечности вокруг диафизарной и опорной осей вызывает смещение таза и голени.
7. Поперечная ось мыщелков бедра. Проходит через надмыщелки бедра. Вокруг поперечной оси мыщелков совершаются сгибание и разгибание в коленном суставе и действуют пассивные тяги крестообразных связок. 8. Оси латерального мыщелка бедра – фронтальная, вертикальная и диафизарная. Оси латерального мыщелка входят в состав опорной, диафизарной осей бедра и в состав поперечной оси мыщелков бедра.

I.3. Бедренная кость – составной рычаг

Бедренная кость, имея на проксимальном и дистальном эпифизах суставные поверхности, состоит из двух, соединенных вместе, рычагов: рычага шейки бедра и рычага мыщелков бедра (рис.4). Рычаг шейки бедра имеет точку опоры – латеральный мыщелок (дистальный эпифиз бедра), точку приложения силы – область вертелов бедра (проксимальный метафиз бедра), точку ответного действия – головку бедра (проксимальный эпифиз бедра). У этого рычага точка приложения силы и точка ответного действия лежат по одну сторону от точки опоры, следовательно, это – рычаг II рода. Плечо силы тяги короче, чем плечо силы сопротивления, следовательно, это – рычаг скорости. Однако, разница в длине этих плеч сравнительно небольшая и равна длине шейки бедра. Поэтому рычаг шейки бедра, являясь, безусловно, рычагом скорости, обладает значительной силой и рычаг шейки бедра по существу является сильным рычагом скорости.

Второй рычаг бедренной кости, рычаг мыщелков бедра, имеет точку опоры так же в области суставной поверхности латерального мыщелка, точку приложения силы – область вертелов бедра и медиальный мыщелок бедра, которые расположены по обе стороны от точки опоры. Следовательно, рычаг мыщелков бедра является рычагом I рода, рычагом равновесия.

Общими для этих двух рычагов являются точка опоры (суставная поверхность латерального мыщелка) и плечо приложения силы рычага - диафиз бедра, включая область вертелов. Общим для двух рычагов бедренной кости является также то, что эти рычаги являются изогнутыми. Рычаг шейки бедра изогнут. Вершина угла изгиба – большой вертел. В рычаге равновесия, мыщелков бедра, под углом стыкуются плечо приложения силы и плечо ответного действия. Вершиной угла стыковки является суставная поверхность латерального мыщелка.

Чтобы разобраться в конструкции изогнутых рычагов следует определиться с понятием плечо рычага. Плечо рычага, это – кратчайшее расстояние между точкой опоры рычага и прямой, вдоль которой на рычаг действует сила. При наличии изогнутого рычага это определение следует учитывать, определяя длину плеч рычагов. В изогнутых рычагах длина плеч рычагов, замеряемая как линейная протяженность на плоскости, не совпадает с анатомической (механической) их длиной. Функциональная длина плеча рычага определяется как проекция плеча рычага на плоскость между точкой опоры и прямой, вдоль которой на рычаг действует сила.

Рис.4. Рычаги бедренной кости.

А – рычаг скорости бедренной кости. В – рычаг равновесия бедренной кости. С – опорная ось бедренной кости.

1 – головка бедренной кости, точка ответного действия рычага скорости. 2 – вертелы бедренной кости, точки приложения мышечной силы. 3 – латеральный мыщелок, точка опоры. 4 –медиальный мыщелок, точка ответного действия рычага равновесия. 5 – плечо силы тяги мышц рычага скорости. 6 – плечо силы сопротивления (ответного действия) рычага скорости. 7 – плечо силы сопротивления (ответного действия) рычага равновесия. 8 – плечо силы тяги мышц (приложения силы) рычага равновесия.

Следует также учитывать три причины влияния силы мышц на работу рычагов скелета вообще и рычагов бедра в частности: прикрепление мышц близко от сустава, тяга мышц вдоль кости под острым углом, сокращение мышц, окружающих сустав. Рычаги бедренной кости работают при активной преодолевающей, удерживающей и уступающей работе мышц пояса нижних конечностей и бедра и пассивной тяге крестообразных и коллатеральных связок коленного сустава. Рычаг шейки бедра реализует смещение бедренной кости в трёх плоскостях по сложной траектории, смещая таз соответственно этим смещениям.

Рычаг равновесия мыщелков бедра (дистальный эпифиз бедра) взаимодействует с сильным рычагом скорости шейки бедра на проксимальном эпифизе бедра и реализует сгибание и разгибание коленного сустава в сочетании с супинацией и пронацией бедра и голени. Противонаправленные торсионные нагрузки на бедренную кость передаются на поверхность опоры через голень, голеностопный сустав и стопу. В фазе амортизации опорного периода совершается супинация бедра относительно фиксированных на опорной поверхности голени и стопы, а в фазе отталкивания - пронация бедра. Сила сопротивления стопы на опорной поверхности в значительной степени определяет влияние движений бедра на движения таза.

При сгибании и разгибании в коленном суставе происходит ротация бедренной кости вокруг диафизарной оси. Благодаря противонаправленным силовым влияниям со стороны рычагов шейки бедра и мыщелков бедра, бедренная кость испытывает значительные торсионные нагрузки, вызывающие торсионные деформации. В результате диафиз бедренной кости человека скручен вокруг своей оси (torsio femoris). Ось шейки бедра и поперечная ось мыщелков бедра образуют угол поворота, который колеблется от 25 град назад от оси мыщелков, до 37 градусов. Этот признак отличает бедренную кость человека от бедренных костей животных (Иванов Г.Ф.,1949) (рис.5).

Рис. 5. Бедренная кость – составной рычаг торсионной ротации (I), угол торсионной деформации бедра (II).

AB – проекция оси шейки бедра, CD – проекция оси мыщелков бедра. 1 – пронация бедра – вектор силы гравитации и инерции массы тела,

2 – супинация бедра – вектор силы мышц супинаторов бедра, 3 – сгибание и супинация, разгибание и пронация бедра – векторы движения в суставе медиального мыщелка, 4 – сгибание, разгибание и ротация бедра – векторы движений в суставе латерального мыщелка, 5 – угол торсионной деформации.

Бедренная кость - опора тела, ведущий составной рычаг активного влияния локомоторных внутренних сил механической энергии на кости таза и голени.
Бедренная кость функционирует как комбинация сильного рычага скорости (рычаг шейки бедра) и рычага равновесия (рычаг мыщелков бедра). При сгибании – разгибании коленного сустава опорной конечности, рычаг мыщелков бедра супинирует и пронирует бедренную кость. Через рычаг шейки бедра реализуются движения таза. Активная позиция бедренной кости относительно костей таза и большеберцовой кости документируется наличием выпуклых суставных поверхностей на её эпифизах.

I.4. Функциональная анатомия мышц бедра и пояса нижних конечностей

Рассмотрим функциональную коалицию мышц этой анатомической области (табл.1).

Тазобедренный сустав человека приводят в движение мышцы бедра и пояса нижних конечностей общим числом – 20. Обращает на себя внимание, что из этого числа супинируют бедро в сочетании с другими движениями в опорном периоде ходьбы – 15 мышц, реализуют только функцию супинации - 5 мышц. Супинация бедра сочетается с его сгибанием, приведением, пронацией, отведением, разгибание бедра - с его супинацией и т.д.

Учитывая количество мышц супинаторов, их топографию, массу мышечных волокон, можно констатировать, что суммарная сила мышц – супинаторов превалирует над суммарной силой мышц, обеспечивающих все другие движения в тазобедренном суставе. Даже самые мощные мышцы этой области тела, подвздошно-поясничная и большая ягодичная, обеспечивающие функцию равновесия тела и являющиеся антагонистами, работают как синергисты – супинаторы. Клиническим подтверждением превалирования силы мышц супинаторов над мышцами, выполняющими другие движения в тазобедренном суставе, является поза человека в состоянии тонического спазма всех скелетных мышц, опистотонуса. Таз может быть поднят над плоскостью опоры только при сочетанном разгибании нижних конечностей в тазобедренных и коленных суставах, когда бедренные кости пронированы и мышцы – супинаторы удерживают таз у проксимальных метаэпифизов бедренных костей. Это позволяет тазу находиться в составе дуги между позвоночником и бедренными костями.

Свидетельством значительной работы, выполняемой мышцами - супинаторами бедра, являются размеры большого и малого вертелов, грубые рельефы межвертельной ямки, межвертельного гребня, межвертельной линии, ягодичной бугристости.

Широкая функциональная коалиция и сила мышц пояса нижних конечностей реализуют локомоторные ротации бедра и локомоторные движения таза. Наибольшей силой обладает группа мышц - супинаторов бедра.

I.5. Локомоторная (амортизационная) биодинамика нижних конечностей и таза

Прежде, чем следовать по локомоторным кинематическим цепям скелета от стопы до позвоночника, обозначим основные позиции, которым будем безусловно следовать:

1). Опорный период ходьбы слагается из фаз амортизации и отталкивания.

2). В фазе амортизации опорного периода голеностопный, коленный, тазобедренный суставы сгибаются, в фазе отталкивания - разгибаются.

3). Голеностопный сустав является одноосным, блоковидным.

4). При стоянии и опоре на одну из нижних конечностей, когда тазобедренный и коленный суставы разогнуты, бедренная кость на стороне опоры пронируется.

5). Сгибание коленного сустава не опорной конечности сочетается с пронацией голени, разгибание не опорной конечности сопровождается супинацией голени.

6). Сгибание в коленном суставе сочетается с напряжением передней крестообразной, расслаблением задней и коллатеральных связок, а разгибание - с напряжением задней крестообразной и коллатеральных связок.

7). Напряжение и растяжение крестообразных связок коленного сустава при опорном сгибании в фазе амортизации возникает из-за различия строения медиального и латерального мыщелков бедра и силы трения между стопой и поверхностью опоры.

8). При ходьбе движения грудной клетки – верхних конечностей и таза – нижних конечностей противонаправлены.

9). Опора на нижнюю конечность сопровождается смещением центра тяжести тела в сторону опорной конечности, равновесным поясничным сколиозом в сторону не опорной конечности и ротацией позвонков в сторону сколиоза.

Рассмотрим биодинамику фазы амортизации опорного периода, в которой происходит затухание кинетических гравитационных сил механической энергии и ротация таза в сторону, противоположную стороне ротации бедра.

Фазе амортизации опорного периода предшествует не опорный период, когда не опорная конечность выносится вперед, ее коленный сустав разгибается и голень в коленном суставе супинируется (заключительная ротация голени). В состоянии супинации голени стопа фиксируются на опорной поверхности и именно с такого супинированного положения голени в колонном суставе начинается опорный период нижней конечности.

Опорное сгибание стопы в голеностопном суставе (точнее: подошвенное сгибание – разгибание – тыльное сгибание стопы) сочетается со сгибанием в коленном суставе. Опорное сгибание в коленном суставе сопровождается супинацией бедренной кости относительно фиксированной на опорной поверхности супинированной стопы и голени. Супинация бедренной кости относительно голени при сгибании коленного сустава совершается благодаря различию параметров суставных поверхностей мыщелков бедренной кости и фиксации стопы на опорной поверхности. Такая двойная супинация, сначала голени, затем бедра, позволяет совершать супинацию бедра в фазе амортизации с большой угловой амплитудой.

Супинация бедра сопровождается ротацией опорной половины таза и нижней части тела вперед и в сторону не опорной конечности. Супинация бедра, ротация таза и нижней части тела в противоположную сторону, удержание таза в этом положении совершается под влиянием мощной группы мышц - супинаторов бедра через рычаги шейки бедра и мыщелков бедра. Супинация бедренной кости и ротация в противоположную сторону таза – нижней части тела требуют значительных усилий, т. к. бедренная кость своим дистальным эпифизом сочленяется с фиксированными на опорной поверхности голенью и стопой, а вверху движениям таза и нижней части тела противодействуют движения верхней части тела.

В фазе отталкивания по мере разгибания коленного сустава уменьшается напряжение передней крестообразной и увеличивается напряжение задней крестообразной и коллатеральных связок. Бедро опорной конечности пронируются и стремится пронировать голень и стопу. Если преодолевается сила трения стопы на опорной поверхности, то синхронно с пронацией бедра и голень и стопа в фазе отталкивания также пронируются . Опорная конечность и опорная сторона таза оказываются сзади.

Далее, смещенная назад, разогнутая и пронированная конечность отходит от опорной поверхности, сгибается в голеностопном, коленном и тазобедренном суставах и выносится вперед. Перенос вперед согнутой в суставах и пронированной конечности сопровождается ее разгибанием в суставах, ротацией бедра вокруг опорной оси и супинацией голени относительно бедра. Отрыв конечности от опорной поверхности синхронизирован с фазой амортизации противоположной опорной конечности и супинацией ее бедра.

Возвращаясь к осям бедренной кости, следует отметить, что, в не опорном периоде ротации бедра совершаются вокруг опорной оси, и вперед и назад будут смещаться диафиз и проксимальный метафиз бедра. Шейка бедра не будет выполнять функцию плеча рычага для привода таза и головка бедра и таз не изменят своего положения. В опорном периоде ротация бедра будет совершаться преимущественно вокруг диафизарной оси, но также при ротации бедра вокруг опорной оси. Шейка бедра будет работать, как плечо сильного рычага скорости и передавать тазу ротационные движения. Поэтому диафизарную ось бедренной кости следует считать ведущей локомоторной осью. В не опорном периоде, когда реализуется перенос конечности вперед, ведущей осью является опорная ось бедра (рис.6). В опорном и в не опорном периодах правые и левые стороны таза смещаются во фронтальной плоскости вверх – в опорном, вниз – в не опорном периодах.

Головки бедренных костей являются непосредственным активным приводом для таза. При ходьбе и смене опорных конечностей они совершают циклические движения по замкнутым противонаправленным дугам с закругленными углами перехода (рис.7).

Основание крестца совершает сложные циклические движения в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.

При опоре на правую конечность в фазе амортизации правая половина таза смещается вперед (горизонтальная плоскость) и вверх (фронтальная плоскость). Основание таза смещается вперед, верхушка таза – назад (сагиттальная плоскость). При этом увеличивается кривизна поясничного лордоза. Радиус

кривизны поясничного лордоза соответственно уменьшается.

Рис. 6. При опоре на правую ногу в фазе амортизации бедро супинируется вправо, таз ротируется влево, левая не опорная нога - сзади.

При опоре на левую ногу в фазе амортизации бедро супинируется влево, таз ротируется вправо, правая нога - сзади.

В фазе отталкивания правой ноги правая половина таза стремится сместиться назад и вниз. Основание таза смещается назад, верхушка таза – вперед. Кривизна поясничного лордоза уменьшается, т.е. радиус кривизны поясничного лордоза увеличивается.

При опоре на левую конечность в фазе амортизации левая половина таза смещается вперед и вверх. Основание таза смещается вперед, верхушка таза – назад. Кривизна поясничного лордоза увеличивается (радиус кривизны уменьшается).

В фазе отталкивания левой ногой левая половина таза смещается назад и вниз. Основание таза смещается назад, верхушка таза – вперед. Кривизна поясничного лордоза уменьшается, соответственно радиус кривизны поясничного лордоза увеличивается. Если характеризовать тазобедренные суставы с позиции классической механики и применять соответствующую терминологию, то тазобедренный сустав представляет собой подвижное соединение двух звеньев (кинематическая пара) в виде пространственного кулачкового механизма, в котором ведущим звеном (кулачком) является головка бедра, а ведомым (коромыслом) является таз. Поскольку форма кулачка, т.е. форма головки бедра, определяет воспроизведение заданного относительного движения коромысла (таза), а форма головки приближена к форме шара (ореховидный сустав), заданным относительным движением таза являются их циклические противонаправленные движения по замкнутым дугам с закругленными углами перехода при смене опорных конечностей. При взгляде на таз, как коромысло пространственного кулачкового следует, что коромыслом в узком смысле является не весь таз, а только его свод.

Согласно П. Ф. Лесгафту (1968) таз представляет собой эллиптический или сферический свод. При нормальном вертикальном положении человека свод таза расположен во фронтальной плоскости, в которой лежат центры ямок тазобедренных суставов, основание крестца и верхние суставные отростки SI и является самым проксимальным отделом кинематической цепи нижней конечности и тазового пояса.

Рис. 7. Траектории движения головок бедренных костей, таза и S I - замкнутые противонаправленные дуги с закругленными углами перехода при смене опорных конечностей. 1 – головка бедра. 2 – шейка бедра. 3 – вертелы бедренной кости. 4 – ось торсионной ротации таза. 5 – ротация вокруг опорной оси бедра. 6 – ротация вокруг диафизарной оси бедра . 7 – траектория движения SI. 8 – студенистое ядро. 9 – таз.

Свод таза непосредственно соединяется и сочленяется с головками бедер (вертлужные впадины) и с подвижным отделом позвоночного столба (основание крестца и верхние суставные отростки SI).

Иначе ведет себя бедренная кость опорной конечности при стоянии на одной ноге. Стояние на одной ноге сопровождается разгибанием в коленном и тазобедренном суставах и пронацией бедренной кости. Пронация бедра вызывает растяжение и напряжение наружных связок тазобедренного сустава: подвздошно-бедренной, лонно-бедренной, седалищно-бедренной и круговой. Растяжение и напряжение этих связок фиксирует тазобедренный сустав в состоянии пронации, что дает возможность длительного пребывания тела в вертикальном положении.

1. Сгибание – разгибание в голеностопном суставе сопровождается при ходьбе циклическими возвратно- поступательными движениями голени.

2. Голень и бедро, их подвижное соединение – блоковидно - шаровидный коленный сустав, при ходьбе работают как механизм преобразования циклических возвратно-поступательных движений голени в циклические возвратно-вращательные движения бедренной кости вокруг ее диафизарной и опорной осей.

3. В коленном суставе при фиксации стопы на опорной поверхности сгибание коленного сустава (фаза амортизации), сопровождается супинацией бедра, разгибание коленного сустава (фаза отталкивания) сопровождается пронацией бедра. При стоянии и опоре на одну конечность, когда коленный сустав разогнут, бедренная кость опорной конечности находится в состоянии пронации.

4. Крестообразные и коллатеральные связки коленного сустава при ходьбе выполняют функцию силовых тяг.

5. Бедренная кость это - составной рычаг, комбинация двух простых рычагов, рычага скорости (рычаг шейки бедра) и рычага равновесия (рычаг мыщелков бедра). Рычаг мыщелков бедра супинирует и пронирует бедренную кость и голень-стопу, рычаг шейки бедра приводит в движение таз.

6. В не опорном периоде сгибание в коленном суставе пронирует голень и всю не опорную конечность, разгибание в коленном суставе – голень и всю нижнюю конечность супинируют.

7. Бедренная кость является активным звеном для двух кинематических пар: тазобедренного и коленного суставов, передатчиком внутренних сил механической энергии, как в сторону таза, так и в сторону голени. Бедренная кость при ходьбе работает как активный привод для голени и таза и как торзионный амортизатор.

8. Шейка бедра, шеечно-диафизарный угол и ореховидный тазобедренный сустав образуют механизм преобразования циклических возвратно – вращательных движений диафиза бедра в циклические движения таза в трёх взаимно-перпендикулярных плоскостях.

9. При ходьбе движения головки бедра и вертлужных впадин таза совершаются по замкнутым дугам с закругленными углами переход в горизонтальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях. Первый крестцовый позвонок, находясь на вершине свода таза, совершает аналогичные движения в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях, сообщая их подвижному отделу позвоночного столба.

10. В фазе амортизации опорного периода правой нижней конечности, когда правое бедро супинируется вправо, таз ротируется влево, против часовой стрелки, правая сторона таза смещается влево вверх вперед. В фазе отталкивания правое бедро пронируется, таз ротируется вправо, по часовой стрелке.

11. В фазе амортизации опорного периода левой нижней конечности, когда левое бедро супинируется влево, таз ротируется вправо, по часовой стрелке, левая сторона таза смещается вправо, вверх и вперед. В фазе отталкивания левое бедро пронируется, таз ротируется влево, против часовой стрелки.

12. Диафизарная ось бедренной кости является приоритетной в функции ее опорной ротации. Опорная ось бедренной кости является приоритетной в не опорном периоде локомоции.

13. Изменения векторов действия внутренних сил механической энергии в костях скелета свободной нижней конечности и костей пояса нижней конечности частично рассеивают и поглощают влияния этих сил и уменьшают пиковые ударные нагрузки, возникающие в скелете при ходьбе.

Глава II. Локомоторная (амортизационная) биодинамика позвоночника

II.1. Позвоночник – проводник сил механической энергии

Тело человека относится к категории сегментированных тел. Кости скелета, подвижно соединенные (прерывно и непрерывно) со смежными костями, являются сегментами. Мягкие ткани, связанные с костями, также входят в состав сегментов, они увеличивают массу сегментов и меняют энергию взаимодействия между сегментами. При взаимодействии сегментов тела человека друг с другом возникают и действуют внутренние силы механической энергии. Через системы рычагов с помощью поперечнополосатых скелетных мышц человек может произвольно изменять величину и направление действия внешних сил механической энергии и изменять направление и скорость перемещения в пространстве. Существует и преобладает точка зрения, что позвоночник «переносит двигательные моменты с головы и туловища к тазу» (А. В. Гладков, Е. А. Черепанов, 2004).

Если под понятием «двигательные моменты» иметь в виду кинетическую энергию движущегося сегментированного тела, то согласно законам механики кинетическая энергия этого движущегося тела равна сумме кинетических энергий всех материальных точек этого тела. Кинетическая энергия идущего человека проявляется в точке соприкосновения стоп с Землей. До соприкосновения с Землей силового взаимодействия между отдельными материальными точками тела (в том числе между головой и туловищем) не происходит и позвоночник до соприкосновения с Землей не реализует свою функцию переноса сил механической энергии.

После соприкосновения с Землей реализуется передача сил механической энергии с кости на кость через систему рычагов, через прерывные и непрерывные соединения между костями. Анатомия костей скелета, функциональные свойства соединений между костями, работа мышц изменяют как величины действующих сил, так и их векторы.

С опорной поверхностью сначала соприкасается бугор пяточной кости затем опорные своды стопы и фаланги пальцев. Пяточная кость действует на таранную кость, затем взаимодействуют блок таранной кости с дистальными эпифизами большеберцовой и малоберцовой костей, далее взаимодействуют проксимальный эпифиз большеберцовой кости и мыщелки бедренной кости и т.д. последовательно снизу вверх.

Колебания сил механической энергии перемещаются по костям скелета, по синартрозам и диартрозам, и затухают в процессе перемещения по причине их рассеяния, поглощения и диссипации.

В соединениях смежных костей первоначально действуют гравитационные нисходящие силы механической энергии, при этом верхняя (проксимальная) кость оказывает силовое действие на нижнюю, опорную (дистальную) кость. Соответственно третьему закону Ньютона нижняя (опорная) смежная кость и связанные с ней мягкие ткани оказывает противонаправленное восходящее антигравитационное силовое влияние на верхнюю смежную кость (сила реакции опоры). Взаимодействие механических сил гравитации-антигравитации приводят в действие системы рычагов костей скелета, вызывают уступающую, преодолевающую и удерживающую работу мышечных групп.

Противодействующая, антигравитационная сила реакции Земли, действующая непосредственно на стопу, относится к категории внешних сил. Силы реакции опоры, действующие выше точки соприкосновения стопы с опорой уже внутри тела со стороны нижних смежных костей на верхние, являются внутренними силами.

В позвоночнике нисходящий кранио-каудальный вектор движения сил механической энергии реально существует только в пределах каждого изолированного позвоночного двигательного сегмента. Синхронно, внутри каждого изолированного позвоночного двигательного сегмента действуют восходящие силы реакции опоры со стороны нижнего позвонка на верхний.

После соприкосновения стопы с Землей взаимодействия между костями следуют последовательно снизу вверх, в этом же направлении передаются и результаты взаимодействия гравитационных сил и сил реакции опоры между смежными костями. Несопоставимость массы тела человека и массы Земли, приводят к эффективному силовому действию Земли на человека и поглощению силового влияния массы человека на Землю.

Для совершения поступательного движения недостаточно компенсировать силы кинетической энергии приземляющегося тела, необходимо совершить отталкивание от Земли, преодолеть силу притяжения тела к Земле. Отталкивание тела от Земли реализуется за счет сократительной силовой реакции скелетных мышц через рычаговую систему скелета. При отталкивании внутри тела между смежными костями действуют уже внутренние силы механической энергии. Верхние кости оказывают гравитационное силовое влияние на нижние, а нижние кости оказывают антигравитационное противодействие силами реакции опоры через межкостные соединения. Отталкивание сегментированного тела от Земли вызывает в теле движение сил механической энергии по костям скелета и их соединениям и тоже в направлении снизу вверх (рис. 8).

Поскольку внутри тела внутренние силы механической энергии передаются по костям скелета в восходящем направлении, точку зрения о переносе позвоночником сил механической энергии в кранио-каудальном направлении следует считать ошибочной, как с точки зрения биомеханики, так и с позиции функциональной анатомии.

Силы гравитации-антигравитации действуют на тело человека при ходьбе синхронно и в содружестве с работой механизма сохранения равновесия тела. Каждый шаг человека сопровождается равновесной биодинамической перестройкой его тела при смене опорных конечностей. Действие сил гравитации на сегментированное тело идущего человека направлено всегда перпендикулярно к поверхности Земли, но не перпендикулярно к костям его скелета.

Рис.8. Векторы движения взаимодействующих сил гравитации - антигравитации в сегментированном теле (позвоночнике) при ходьбе.

Р – сила тяжести (гравитации) сегментированного тела с упругими прокладками между сегментами. F – силы реакции опоры тела, внешние силы.

F – внутренние, восходящие, антигравитационные силы. f – силы упругости прокладок, внутренние силы.

Сохранение равновесия при ходьбе сопровождается смещением центра тяжести в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Смещение центра тяжести во фронтальной плоскости в сторону опорной конечности сопровождается и компенсируется равновесным боковым изгибом позвоночника в сторону не опорной конечности, боковым наклоном грудной клетки в сторону опорной конечности, смещением опорной стороны таза вверх, навстречу наклоненной грудной клетки (рис. 9).

Смещение центра тяжести тела в горизонтальной плоскости сопровождается и компенсируется противонаправленными ротационными смещениями таза - нижних конечностей и грудной клетки – верхних конечностей.

Смещение цента тяжести тела в сагиттальной (медианной, срединной) плоскости сопровождается изменениями радиусов кривизны постоянных изгибов позвоночника (лордозов, кифозов).

В процессе перехода к прямохождению, верхние конечности не освободились от функции участия в локомоторной функции человека. Движения свободных верхних конечностей, пояса верхних конечностей (ключицы и лопатки) и грудной клетки действуют как антипод движениям нижних конечностей и таза. Это позволяет при поступательном движении сохранять положение тела, близкое к фронтальной плоскости и ротировать позвонки, подставляя их под действие сил гравитации – антигравитации в определенных асимметричных положениях.

Таким образом, позвоночник, как составная часть скелета, является проводником сил механической энергии, возникающих в теле человека при ходьбе и беге. Векторы локомоторных сил механической энергии всегда парные, действуют между позвонками внутри сегментов, имеют гравитационный и антигравитационный генез. Результирующие силы взаимодействия гравитации-антигравитации следуют в сегментах позвоночника в восходящем, краниальном направлении.

Силы гравитации-антигравитации взаимодействуют посегментно на всем протяжении позвоночного столба и на всех этапах локомоции человека. С наибольшей интенсивностью и наглядностью это взаимодействие реализуется на уровне поясничных и нижне-грудных позвоночных двигательных сегментов.

Рис. 9. Противонаправленные ротационные смещения грудной клетки - таза и боковые смещения поясничного отдела позвоночника.

W – вектор сил гравитации. F – вектор сил антигравитации.

II.2. Форма позвоночного столба

Постоянные физиологические изгибы позвоночника в сагиттальной плоскости (лордозы, кифозы) придают позвоночнику форму синусоиды. На позвоночник при ходьбе и беге практически всегда действуют боковые напряжения. Это объясняется тем, что:

1. Тазобедренные суставы расположены латерально от крестца.

2. При ходьбе, беге и прыжках не происходит приземления на обе ноги одновременно.

3. Вес правой половины тела не равен весу левой ее половины.

4. Корпус тела при опоре на конечность всегда отклоняется от вертикальной оси.

5. Предметы, которые мы поднимаем и перемещаем, расположены асимметрично относительно позвоночного столба.

При опоре на нижнюю конечность, сохраняя состояние равновесия на головке опорного бедра, тело человека и его центр тяжести отклоняются в сторону опорной конечности, при этом опорная сторона таза смещается вверх, не опорная конечность и не опорная половина таза провисают. В поясничном и нижнее - грудном отделах позвоночника возникает боковой изгиб, выпуклостью обращенный в сторону не опорной конечности. Это, так называемый, боковой равновесный изгиб, когда формируется равновесный сколиоз.

Смещение центра тяжести является пусковым механизмом для включения в работу скелетных мышц различных областей тела, преодолевающая, удерживающая и уступающая работа которых позволяет реализовать и сохранять состояние равновесия.

В результате образования изгибов во фронтальной плоскости (сколиозов) и постоянных изгибов в сагиттальной плоскости позвоночный столб приобретает форму спирали.

Поскольку позвоночный столб состоит из структурных единиц, костных позвонков, соединенных между собой межпозвоночными синартрозами и диартрозами, и позвоночная спираль растянута вертикально, позвоночный столб представляет собой сегментированную пространственную спираль.

Поясничный лордоз и грудной кифоз позвоночника в сагиттальной плоскости образуют общую пологую дугу, выпуклостью обращенную назад, поэтому позвоночный столб, это – пологая, согнутая в сагиттальной плоскости сегментированная пространственная спираль.

Любая спираль характеризуется направлением витков. Спираль имеет направление витков или по часовой стрелке (правая спираль), или против часовой стрелки (левая спираль), в зависимости от стороны опорной конечности.

Необходимым условием успешной работы любой пространственной спирали, как сегментированной спирали позвоночного столба, так и цельной, является состояние внутреннего напряжения спирали. Спираль может реализовать свою функцию преобразования кинетической энергии в энергию потенциальную и потенциальной в кинетическую, если спираль находится в состоянии определенного внутреннего напряжения. Если в металлической спирали степень внутреннего напряжения реализуется через физические свойства материала этой спирали, то в позвоночной спирали состояние внутреннего напряжения обеспечивается структурными и функциональными свойствами прерывных и непрерывных межпозвоночных соединений.

Это состояние внутреннего напряжения обеспечивается эластическими и прочностными свойствами волокон межпозвоночных связок, волокон суставных капсул и перикапсулярных связок, количественными соотношениями в них эластических и фиброзных волокон, степенью гидрофильности студенистых ядер и межпозвоночных хрящей (напряженная позвоночная спираль). Поясничный и грудной отделы позвоночного столба образуют один полный виток спирали, ½ витка этой спирали занимает поясничный и ½ витка грудной отделы позвоночника.

Таким образом, позвоночный столб человека при ходьбе приобретает форму пологой, согнутой в сагиттальной плоскости, напряженной пространственной сегментированной спирали с направлением витка или по ходу, или против хода часовой стрелки. Поясничный и грудной отделы позвоночника образуют один полный виток спирали, состоящий из ½ витка меньшего диаметра в поясничном отделе и ½ витка большего диаметра в грудном отделе позвоночника.

II.3. Межпозвоночные синдесмозы

Непосредственная передача внутренних сил механической энергии с позвонка на позвонок и удержание позвонков друг возле друга совершается через межпозвоночные синдесмозы, которые функционально сравнимы с эластичными соединительными муфтами в механике. Синдесмозы соединяют остистые и поперечные отростки, дуги, тела, суставные отростки позвонков.

Тела смежных позвонков соединяются межпозвоночными дисками, в которых на периферии выделяется прочное фиброзное кольцо, в центре – студенистое ядро, а между ними - кольцевой слой волокнисто-хрящевой ткани, описываемый, как капсула студенистого ядра. Фиброзное кольцо удерживает друг возле друга тела смежных позвонков, волокнисто-хрящевая капсула препятствует сближению тел смежных позвонков. Не сжимаемое студенистое ядро позволяет смежным позвонкам легко смещаться относительно друг друга.

Дугоотростчатые суставы позволяют смещаться позвонкам по определенным траекториям.

Волокнистые структуры фиброзного кольца имеют линейную форму, расширены у оснований и сужены на верхушках, и своими концами (шарпеевскими волокнами) проникают в костное вещество по краям тел позвонков, прочно с ними срастаясь. Выявляются волокнистые структуры, расширенные основания которых начинаются на нижнем позвонке и суживаются, истончаются, прикрепляясь к верхнему позвонку - восходящие волокна. Выявляются также волокна межпозвоночных дисков, которые начинаются широкими основаниями на телах верхних позвонков и, постепенно суживаясь, крепятся к телам нижних позвонков - нисходящие волокна (рис.10,В).

Выявляются также парные волокна, которые в основании отступают друг от друга, но сближаются, на верхушках соединяются и крепятся общим концом.
Такая структура волокон межпозвоночных дисков позволяет утверждать, что силы механической энергии в позвоночных сегментах перемещаются в направлениях снизу вверх, сверху вниз, а также влево, против часовой стрелки и вправо, по часовой стрелке.

Кроме того, волокна фиброзного кольца, начинающиеся латерально, отклоняются в медиальную сторону от краёв тел позвонков и, начинающиеся медиально, отклоняются в латеральную сторону краев тел позвонков (рис. 10).

Все связки в теле человека и животных работают только на растяжение. Направления волокон межпозвоночных синдесмозов находятся во взаимосвязи и взаимозависимости с действием в позвоночнике сил гравитации - антигравитации при смене опорных конечностей в процессе ходьбы.
Направления волокон межпозвоночных дисков на всех рисунках определяются со стороны остистых отростков, сзади позвонков, что диктует необходимость коррекции пространственного восприятия соответствующих рисунков. Так, например, если на рентгенограмме определяется, что остистый отросток смещен влево, то позвонок ротирован вправо, если восходящие волокна межпозвоночного диска со стороны остистого отростка имеют наклон вправо, то эти волокна то эти волокна в пространственном восприятии имеют наклон влево, против часовой стрелки.

Ход волокон межпозвоночных синдесмозов соответствует и отображает траектории движения смежных позвонков. Растяжимость волокон обеспечивает необходимую амплитуду смещений позвонков и уменьшает, компенсирует силовые влияния на костную ткань позвонков.

Рис. 10. Направления волокон межпозвоночных дисков. 1 – нисходящие волокна, 2 – восходящие волокна, 3 – перекрещенные волокна.

Фиброзные волокна межпозвоночных связок обладают большой прочностью, слабой способностью к растяжению. Они имеют определенный запас длины, ограничивают смещения позвонков. Фиброзные волокна реализуют изменение векторов силовых влияний, когда в пределах запаса длины фиброзных волокон эластические волокна максимально растягиваются и позвонки притягиваются друг к другу, увеличивая компрессии межпозвоночных дисков.

1. Волокнистые элементы межпозвоночных дисков расположены противонаправленно в трех плоскостях.

2. Волокна межпозвоночных дисков являются носителями, передатчиками и векторами внутренних сил механической энергии гравитационного и антигравитационного генеза при опоре и на правую и на левую нижние конечности.

3. Нисходящие волокна межпозвоночных дисков – проводники сил механической энергии гравитационного направления, восходящие волокна – проводники сил антигравитации, волокна с наклоном по и против часовой стрелки - проводники сил со стороны правой и левой опорной нижней конечности.

4. Краевые каёмки тел позвонков, дуги позвонков, отростки, где крепятся волокна межпозвоночных синдесмозов, является совокупностью точек приложения сил механической энергии.

II.4. Кинематические оси позвоночных двигательных сегментов

Смежные позвонки контактируют друг с другом тремя ограниченно подвижными точками: студенистыми ядрами и парными дугоотростчатыми суставами (функциональная триада позвоночного двигательного сегмента). Студенистые ядра выступают над поверхностью межпозвоночных дисков и являются точками, относительно которых смежные позвонки легко смещаются. Студенистые ядра и дугоотростчатые суставы можно считать точками лишь условно, т.к. ядра имеют уплощенные верхние и нижние поверхности, а суставные поверхности на суставных отростках имеют определенную ориентацию и диапазон смещения относительно друг друга.

Наличие трех опорных точек с позиции классической механики является оптимальной опорой, т.к. три точки всегда лежат в одной плоскости и опора на три точки стабильно устойчива. Исходя из наличия трех точек опоры между смежными позвонками, логично считать, что все движения позвонков могут совершаться только вокруг и вдоль осей, проходящих через эти три точки. Парные оси, проходящие через студенистые ядра и дугоотростчатые суставы, мы обозначаем, как правую и левую ядерно-суставные оси. Непарную ось, проходящую через дугоотростчатые суставы, мы называем межсуставной осью позвоночных сегментов (рис.11). Рекомендуемые термины являются ненормативными и, к сожалению, нет возможности обозначить эти оси, используя международную анатомическую терминологию.

Векторы ядерно-суставных осей соответствуют направлениям мышечных волокон поперечно-остистых мышц, направлениям волокон межпозвоночных синдесмозов, направлениям волокон мышц стенок живота, траекториям локомоторных смещений таза под влиянием локомоторных смещений головок бедренных костей (Юдельсон Я. Б., Нечаев В. И. 2000).

Каждый позвонок принадлежит двум позвоночным сегментам, верхнему и нижнему. В каждом из этих сегментов имеются свои межпозвоночные диски, свои дугоотростчатые суставы. Соответственно каждый позвонок имеет верхнюю и нижнюю функциональные триады и четыре ядерно – суставные кинематические оси: правую и левую восходящие, правую и левую нисходящие оси (рис. 12).

Суставные поверхности в дугоотростчатых суставах располагаются наклонно, позвоночный столб имеет изгибы, поэтому ядерно-суставные оси наклонены и ориентированы на дугоотростчатые суставы и студенистые ядра позвоночных сегментов разных уровней. Парные поперечно-остистые мышцы, начинаясь от поперечных отростков нижележащих позвонков, идут назад и медиально и прикрепляются к остистым отросткам вышележащих позвонков. Мышцы располагаются перпендикулярно к ядерно-суставным осям своей стороны и параллельно ядерно-суставным осям противоположной стороны ПДС. Такие взаимоотношения мышц и осей движения не случайны и демонстрируют их явную взаимосвязь.

Движения позвонков вокруг ядерно-суставных осей подтверждается многими клиническими данными:

1. Наличием талий тел позвонков на их боковых поверхностях.

2. Отсутствием талий тел позвонков на их передней и задней сторонах.

3. Наличием ротированных позвонков при фиксированных сколиозах.

4. Формированием лимбусов тел позвонков в местах крепления фиброзных колец вследствие тракций связок.

5. Пролабированием студенистого ядра через разрыв фиброзного кольца чаще в сторону позвоночного канала.

6. Цилиндрической формой тел позвонков при их анкилозировании (спондиллодезе).

Рис.11. Позвоночные кинематические оси. 1. Верхние студенистые ядра. 2. Нижние студенистые ядра. 3. Верхние левые суставные отростки. 4. Верхние правые суставные отростки. 5. Нижние левые суставные отростки. 6. Правые нижние суставные отростки. 7. Левые восходящие ядерно – суставные оси. 8. Правые восходящие ядерно – суставные оси. 9. Левые нисходящие ядерно – суставные оси. 10. Правые нисходящие ядерно – суставные оси. 11. Верхние межсуставные оси. 12. Нижние межсуставные оси. 13. Остистые отростки. 14. Поперечные отростки. 15. Поперечно - остистые мышцы.

Все движения позвонков в сегментах позвоночного столба совершаются вокруг правых и левых восходящих и нисходящих ядерно-суставных и межсуставных кинематических осей в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях.

II.5. Позвонок – составной рычаг взаимодействующих сил гравитации и антигравитации

Студенистые ядра при нагрузках, действующих по вертикали вдоль позвоночного столба, меняют вертикальную траекторию действия сил механической энергии на траекторию радиальную в горизонтальной плоскости (Francechini M. 1960).

Через каждый позвонок проходят четыре ядерно-суставные оси, вокруг которых позвонки совершают локомоторные торсионные ротации (левые восходящие - нисходящие, правые восходящие – нисходящие). Имеются также верхние и нижние межсуставные оси, вокруг которых позвонки совершают движения в сагиттальной плоскости, увеличивая и уменьшая кривизну лордозов и кифозов (рис.11, 12, 13).

Каждый позвонок является составным рычагом и состоит из четырех простых рычагов равновесия c ротацией вокруг ядерно-суставных осей и опорой на верхние и нижние студенистые ядра и двух простых рычагов равновесия с ротацией вокруг межсуставных осей, которые обеспечивают все локомоторные движения позвонков.

Если через любую ядерно-суставную ось позвонка провести плоскость и расположить эту плоскость перпендикулярно к фронтальной плоскости тела, то эта плоскость разделит каждый позвонок на две неравные части, справа и слева от оси. Большая часть позвонка, содержащая замыкательную пластинку и остистый отросток, это – длинное плечо простого рычага равновесия позвонка, плечо приложения силы, меньшая часть позвонка, это – короткое плечо простого рычага равновесия, плечо ответного действия. Каждый простой несущий (ведущий) позвоночный рычаг ротирует позвонок вокруг одной ядерно-суставной оси.

Различают четыре несущих (ведущих) простых позвоночных рычагов равновесия при опоре на правую и левую ноги в условиях постоянного взаимодействия сил гравитации и антигравитации (рис 13).

1. Левый нисходящий позвоночный рычаг торсионной ротации. Является ведущим сил гравитации при опоре на правую ногу. Длинное плечо рычага (плечо приложения силы) – верхний левый суставной отросток, верхняя замыкательная пластинка, большая часть тела позвонка слева от правой нисходящей ядерно-суставной оси. Короткое плечо (плечо ответного действия) – часть позвонка справа от нисходящей оси вращения.
Точка опоры рычага – студенистое ядро нижнего межпозвоночного диска. Силы гравитации со стороны верхнего смежного позвонка оказывают силовое влияние на верхнюю замыкательную пластинку и другие части левого нисходящего рычага и ротируют позвонок вокруг правой нисходящей ядерно-суставной оси влево и вверх. В верхнем межпозвоночном диске - растяжение нисходящих волокон, ориентированных по часовой стрелке. В нижнем межпозвоночном диске – растяжение восходящих волокон, ориентированных против часовой стрелки.

2. Левый восходящий рычаг торсионной ротации. Является ведущим рычагом сил антигравитации при опоре на правую ногу. Длинное плечо рычага (плечо приложения силы) – нижний левый суставной отросток, нижняя замыкательная пластинка, большая часть тела позвонка слева от правой восходящей ядерно – суставной оси. Короткое плечо (плечо ответного действия) - часть позвонка справа от восходящей оси вращения. Точка опоры – студенистое ядро верхнего межпозвоночного диска. Силы антигравитации позвонка через свой левый нижний суставной отросток, нижнюю замыкательную пластинку и другие части левого восходящего рычага ротируют позвонок влево и вниз. В нижнем межпозвоночном диске – растяжение восходящих волокон, ориентированных влево, против часовой стрелки. В верхнем межпозвоночном диске – растяжение нисходящих волокон, ориентированных по часовой стрелке.

Рис.13. Векторы взаимодействия сил гравитации-антигравитации в фазе амортизации опорного периода. 1 – правая и левая нисходящие ядерно-суставные оси. 2 – правая и левая восходящие ядерно-суставные оси. 3 – длинное плечо правого и левого нисходящего позвоночного рычага равновесия.4 – длинное плечо правого и левого восходящего позвоночного рычага равновесия. 5 – короткое плечо позвоночного рычага равновесия. 6 – восходящие волокна нижнего межпозвоночного диска, ориентированные против часовой стрелки. 7 – нисходящие волокна верхнего, ориентированные по часовой стрелке. 8 – восходящие волокна нижнего межпозвоночного диска, ориентированные по часовой стрелке. 9 – нисходящие волокна верхнего межпозвоночного диска, ориентированные против часовой стрелки.

3. Правый нисходящий рычаг торсионной ротации. Является ведущим рычагов сил гравитации при опоре на левую ногу. Длинное плечо рычага (плечо приложения силы) – верхний правый суставной отросток, верхняя замыкательная пластинка, большая часть тела позвонка справа от левой нисходящей ядерно-суставной оси. Короткое плечо (плечо ответного действия) – часть позвонка слева от левой нисходящей ядерно-суставной оси. Точка опоры студенисто ядро нижнего межпозвоночного диска. Силы гравитации со стороны верхнего смежного позвонка оказывают силовое влияние на верхнюю замыкательную пластинку и другие части правого нисходящего рычага и ротируют позвонок вокруг левой нисходящей ядерно – суставной оси вправо и вверх. В верхнем межпозвоночном диске напрягаются и растягиваются нисходящие волокна, ориентированные против часовой стрелки. В нижнем межпозвоночном диске напрягаются и растягиваются нисходящие волокна, ориентированные против часовой стрелки.

4. Правый восходящий рычаг торсионной ротации. Является ведущим рычагом сил антигравитации при опоре на левую ногу.
Длинное плечо рычага (плечо приложения силы) – нижний правый суставной отросток, нижняя замыкательная пластинка, большая часть тела позвонка справа от левой восходящей ядерно – суставной оси. Короткое плечо (плечо ответного действия) – часть позвонка слева от левой восходящей ядерно-суставной оси. Точка опоры – студенистое ядро верхнего смежного межпозвоночного диска. Силы антигравитации позвонка через правый нижний суставной отросток, нижнюю замыкательную пластинку и другие части правого восходящего рычага ротируют позвонок вокруг левой восходящей ядерно – суставной оси вправо и вниз. В верхнем межпозвоночном диске напрягаются и растягиваются нисходящие волокна, ориентированные против часовой стрелки. В нижнем межпозвоночном диске напрягаются и растягиваются восходящие волокна, ориентированные по часовой стрелке. При опоре на нижнюю конечность в каждом поясничном позвонке силы гравитации через нисходящие позвоночные рычаги взаимодействуют с силами антигравитации, действующие через восходящие позвоночные рычаги. Результатом такого взаимодействия являются ротации позвонков в одну сторону. Ротация позвонка вызывает растяжение и напряжение нисходящих волокон верхнего диска одного направления, в нижнем диске - растяжение и напряжение восходящих волокон противоположного направления. Сторона ротации позвонка зависит от стороны опорной конечности. Наклоны позвонка во фронтальной плоскости или вверх или вниз зависят преимущественно от взаимоотношения сил гравитации и антигравитации и от эластических свойств восходящих и нисходящих волокон верхнего и нижнего межпозвоночных дисков.

Суставные поверхности нижних суставных отростков являются выпуклыми, а суставные поверхности верхних суставных отростков - вогнутыми. Вогнутые суставные поверхности верхних суставных отростков нижних позвонков охватывают выпуклые суставные поверхности нижних суставных отростков верхних позвонков. Наличие выпуклых суставных поверхностей на нижних суставных отростках позвонков доказывает доминирование силовых влияний восходящих позвоночных рычагов над нисходящими позвоночными рычагами, доказательством доминирования сил антигравитации, ротирующих позвонки вокруг восходящих ядерно-суставных осей во фронтальной плоскости вниз.

Левый нижний суставной отросток при опоре на правую ногу и правый нижний суставной отросток при опоре на левую ногу входят в состав восходящих антигравитационных рычагов приложения силы. Верхние суставные отростки являются частью нисходящих гравитационных рычагов приложения силы.

Таблица к рис. 13.

1.Каждый позвонок является составным рычагом и состоит из правого и левого составных рычагов, которые друг от друга разделяет плоскость, проведенная через правую или левую ядерно-суставную ось перпендикулярно к фронтальной плоскости тела позвонка. Правый составной рычаг работает при опоре на левую ногу, левый составной рычаг работает при опоре на правую ногу.

2. Правые и левые составные позвоночные рычаги состоят из простых двуплечих (равновесных) восходящих и нисходящих позвоночных рычагов.
Нисходящие позвоночные рычаги опираются на студенистые ядра нижних межпозвоночных дисков, ротируются вокруг нисходящих ядерно-суставных осей, воспринимают нисходящие силы гравитации и движения пояса верхних конечностей. Восходящие позвоночные рычаги опираются на студенистые ядра верхних межпозвоночных дисков, ротируются вокруг восходящих ядерно-суставных осей, воспринимают восходящие силы антигравитации и движения таза (пояса свободных нижних конечностей).

3. Вертикальные силы гравитации-антигравитации, ротируют позвонки в одном направлении в горизонтальной плоскости и в противоположные стороны во фронтальной плоскости.

4. Силы гравитации ротируют позвонки во фронтальной плоскости вверх, растягивают и напрягают нисходящие волокна верхнего межпозвоночного диска. Силы антигравитации ротируют позвонки во фронтальной плоскости вниз, растягивают и напрягают восходящие волокна нижнего межпозвоночного диска.

5. Выпуклые суставные поверхности нижних суставных отростков позвонков документируют ведущую роль восходящих позвоночных рычагов в локомоторной биодинамике.

II.6. Механизм локомоторной (амортизационной) биодинамики позвоночных сегментов

Локомоторные движения позвонков в составе своих сегментов совершаются относительно студенистых ядер вокруг и вдоль ядерно – суставных и межсуставных осей. Студенистые ядра являются центрами, вокруг которых происходят смещения позвонков (J. Calve, M. Galland 1930).

Каждый позвонок входит в состав двух смежных позвоночных двигательных сегментов и является нижним для верхнего сегмента и верхним для нижнего позвоночного сегмента. Каждый позвонок находится под влиянием двух смежных межпозвоночных дисков, каждый межпозвоночный диск оказывает влияние на два смежных позвонка. На каждый позвонок действуют силы механической энергии, как со стороны верхнего позвонка, так и со стороны нижнего позвонка. Со стороны верхнего позвонка на нижний позвонок действуют кинетические силы механической энергии гравитационного генеза и внутренние силы механической энергии от движений грудной клетки и пояса верхних конечностей. Со стороны нижнего позвонка на верхний позвонок действуют силы антигравитации, внутренние силы механической энергии, связанные с локомоторными движениями таза.

Приводом, движущей силой локомоторной биодинамики позвонков являются силы гравитации и антигравитации, которые связаны между собой неразрывными причинно-следственными связями. Взаимодействие сил гравитации – антигравитации в позвоночнике реализуются в каждом сегменте и силы взаимодействия перемещаются в краниальном направлении, снизу вверх.

Все силовые влияния позвонков друг на друга реализуются только через межпозвоночные диски и суставные отростки. Смещения позвонков в составе их сегментов совершаются в пределах растяжимости эластических волокон и запаса длины фиброзных волокон межпозвоночных синдесмозов всех направлений. По мере увеличения амплитуд взаимных торсионных смещений смежных позвонков растягиваются и удлиняются эластические волокна, растут противодействующие тяговые силы и эластических и фиброзных волокон межпозвоночных синдесмозов. По достижению максимума растяжения эластических волокон, напрягаются фиброзные волокна, ограничивающие дислокации позвонков, и позвонки начинают смещаться. Замыкательные пластины тел позвонков под углом, открытым или вправо или влево, в зависимости от стороны опорной конечности, сдавливают межпозвоночные диски. Процесс сдавления межпозвоночных дисков по ходу ротации позвонков описывают как “эффект кручения тряпки” (Аникин Ю. М., Колесников Л. Л. 1993).

В норме позвонки легко меняют свое положение относительно студенистых ядер. В результате такого перемещения большая часть массы тела позвонка последовательно оказывается с той или другой стороны ядра и ядерно-суставной оси.

Позвонки в своих сегментах смещаются в горизонтальной, фронтальной и сагиттальной плоскостях. При этом реализуется торсионная ротация (в горизонтальной плоскости), торсионное боковое сгибание (во фронтальной плоскости), торсионное сгибание и разгибание (в сагиттальной плоскости) позвонков (рис.13).

Какой из позвоночных рычагов окажется под влиянием сил гравитации и антигравитации зависит от положения позвонка в результате его равновесной ротации и от стороны опорной конечности.

Благодаря наклону ядерно-суставных осей вперед и медиально на студенистые ядра действуют силы в направлении назад и латерально, что способствует развитию задних и заднелатеральных межпозвоночных грыж. Максимальное растяжение и напряжение волокон межпозвоночных синдесмозов возникает в конце фазы амортизации – начале фазы отталкивания опорного периода и поддерживается весь период фазы отталкивания, вплоть до приобретения позвоночником формы синусоиды. В конце фазы амортизации – начале фазы отталкивания студенистые ядра проецируются ближе к передней стороне тел смежных позвонков. В этот момент происходит смена опорных конечностей и на межпозвоночные диски действуют максимальных силы компрессии. Это объясняет случаи внедрения студенистых ядер в тела позвонков вблизи их передних отделов, особенно у детей (грыжи Шморля). Вопросу по генезу грыж такой локализации существуют в клинической литературе (Жарков П. Л.,1994).

Рассмотрим варианты биодинамики позвонков в позвоночных двигательных сегментах. В сегменте (рис. 14) силы гравитации оказывают давление сверху вниз на верхнюю замыкательную пластинку (на правое длинное плечо нисходящего рычага равновесия). Верхний позвонок ротируется вокруг левой нисходящей ядерно-суставной оси. Правая большая часть позвонка смещается вправо, вниз и назад. Левая меньшая часть позвонка (короткое плечо рычага) смещается вправо, вперед и вверх. Доминирующие силы гравитации создают тяги верхних концов волокон межпозвоночного диска вправо.

Силы антигравитации оказывают давление снизу вверх на нижнюю замыкательную пластинку (на левое длинное плечо восходящего равновесного рычага равновесия), поэтому в нижнем позвонке силы антигравитации доминируют. Нижний позвонок ротируется вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси. Левая большая часть позвонка смещается влево, вверх и назад. Правая меньшая часть позвонка (короткое плечо равновесного рычага равновесия) смещается влево, вперед и вниз.

Рис.14. Мобильный позвоночный двигательный сегмент. Смежные позвонки смещаются противонаправленно в горизонтальной плоскости и однонаправлено во фронтальной плоскости. Растяжение волокон межпозвоночного диска, ориентированных вправо, по часовой стрелке.

Доминирующие силы антигравитации создают тяги нижних концов волокон межпозвоночного диска влево. В итоге растягиваются и напрягаются волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо, по часовой стрелке. Сегмент обозначается как мобильный, смежные позвонки ротируются противонаправленно, верхний – вправо, по часовой стрелке, нижний ротируется влево, против часовой стрелки. Растягиваются и напрягаются волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо, по часовой стрелке.

В другом варианте (рис 15), силы гравитации оказывают давление на верхнюю замыкательную пластинку, на левое длинное плечо нисходящего позвоночного рычага равновесия. Верхний позвонок ротируется вокруг правой нисходящей ядерно-суставной оси. Левая большая часть позвонка смещается влево, назад и вниз. Правая меньшая часть позвонка смещается влево вперед и вверх. Верхние концы волокон межпозвоночного диска смещаются влево.

Силы антигравитации оказывают давление снизу вверх на нижнюю замыкательную пластинку, на правое длинное плечо восходящего рычага равновесия. Нижний позвонок ротируется вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси. Правая большая часть нижнего позвонка смещается вправо, вверх и назад. Левая меньшая часть позвонка смещается вправо, вниз и вперед. Нижние концы волокон межпозвоночного диска смещается вправо. В итоге растягиваются и напрягаются волокна межпозвоночного диска, ориентированные влево, против часовой стрелки.

Рис.15. Мобильный позвоночный двигательный сегмент. Смежные позвонки смещаются противонаправленно в горизонтальной плоскости и однонаправлено во фронтальной плоскости. Растяжение волокон межпозвоночного диска, ориентированных влево, против часовой стрелки.

В мобильных сегментах ротации верхних позвонков совершаются под действием сил гравитации вокруг нисходящих ядерно-суставных осей. Ротации нижних позвонков в противоположную сторону совершаются под действием сил антигравитации вокруг восходящих ядерно-суставных осей противоположной стороны.

При ротациях смежных позвонков в противоположные стороны в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси и в сагиттальной плоскости вокруг фронтальной оси, поддерживается состояние напряжения волокон межпозвоночных синдесмозов и на студенистые ядра оказывается давление сверху и снизу, а также спереди и сзади.

В третьем варианте (рис. 16), силы гравитации оказывают давление на верхнюю замыкательную пластинку, на правое длинное плечо нисходящего рычага равновесия верхнего позвонка.

Верхний позвонок ротируется вокруг левой нисходящей ядерно-суставной оси. Правая большая часть позвонка смещается вправо, назад и вниз. Левая меньшая часть позвонка смещается вправо вперед и вверх. Верхние концы волокон межпозвоночного диска смещаются вправо по часовой стрелке.

Силы антигравитации оказывают давление снизу вверх на нижнюю замыкательную пластинку, на правое длинное плечо рычага равновесия. Нижний позвонок ротируется вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси. Правая большая часть нижнего позвонка смещается вправо, вверх и назад. Левая меньшая часть позвонка смещается вправо, вниз и вперед. Нижние концы волокон межпозвоночного диска смещаются вправо по часовой стрелке. Состояние напряжение волокон межпозвоночного диска создается благодаря давлению студенистого ядра на волокнистые элементы межпозвоночного диска.
Сегмент обозначается, как мобильный с однонаправленной ротацией, студенистое ядро подвергаются давлению тел позвонков в сторону, противоположную их ротации.

Рис. 16. Мобильный позвоночный сегмент с однонаправленной ротацией смежных позвонков. Смежные позвонки смещаются вправо. Давление смежных позвонков на студенистое ядро направлено в противоположную от ротации позвонков сторону.

В четвертом варианте (рис. 17) силы гравитации оказывают доминирующее давление сверху вниз на верхнюю замыкательную, на правое длинное плечо рычага равновесия.

Рис.17. Фиксированный позвоночный сегмент. Смежные позвонки ротируются в одну сторону в горизонтальной плоскости. Давление смежных позвонков
на студенистое ядро также направлено в сторону ротации.

Нижний позвонок ротируется вокруг левой нисходящей ядерно-суставной оси. Правая большая часть нижнего позвонка смещается вправо, вниз и назад, левая меньшая часть нижнего позвонка смещается вправо вверх и вперед.

Силы антигравитации оказывают доминирующее давление снизу вверх на нижнюю замыкательную пластинку, на правое длинное плечо рычага равновесия. Верхний позвонок ротируется вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси. Правая большая часть верхнего позвонка смещается вправо, вверх и назад. Левая меньшая часть позвонка смещается вправо, вниз и вперед. Верхние концы волокон межпозвоночного диска смещаются вправо по часовой стрелке. Состояние напряжение волокон межпозвоночного диска создается благодаря тому, что давление тел смежных позвонков на студенистое ядро в сторону ротации позвонков, напрягает волокнистые элементы межпозвоночного диска. Ротации позвонков различаются на равновесные и торсионные.

Равновесные ротации позвонков.

Равновесные ротации поясничных позвонков вправо происходят, когда завершается фаза отталкивания правой конечности и левая, не опорная конечность переносится вперед. Центр тяжести тела смещается в сторону вынесенной вперед левой конечности, поясничные позвонки совершают ротации вправо вокруг левых восходящих и нисходящих ядерно-суставных осей. Позвоночный столб сначала приобретает форму синусоиды, а затем – форму правой пространственной спирали. Завершается стадия равновесной ротации позвонков опорой на левую ногу (рис. 18).

Равновесные ротации поясничных позвонков влево происходят после завершения фазы отталкивания левой ноги, когда правая не опорная нога выносится вперед. Центр тяжести тела смещается вправо, поясничные позвонки ротируются влево вокруг правых ядерно-суставных осей. Позвоночный столб сначала приобретает форму синусоиды, а затем – форму левой пространственной спирали. Завершается стадия равновесной ротации поясничных позвонков влево при опоре на правую ногу (табл. к рис. 18).

Равновесные однонаправленные ротации позвонков сопровождаются давлением смежных позвонков во фронтальной плоскости на студенистые ядра или в сторону ротации позвонков (это - фиксированные сегменты), или в противоположную от ротации сторону (это – мобильные сегменты). Движения фиксированных сегментов в составе позвоночного столба удерживают позвоночный столб от избыточных деформаций. Движения мобильных сегментов в составе позвоночного столба формируют направления равновесного сколиоза. И в фиксированных и в мобильных сегментах давление смежных позвонков на студенистые ядра обеспечивает напряжение волокнистых элементов в межпозвоночных дисках.

Торсионные ротации позвонков.

Торсионные ротации позвонков совершаются в фазе амортизации опорного периода каждой конечности. В фазе амортизации позвоночник приобретает форму сжатой правой или левой пространственной спирали.

Рис.18. Динамика восходящего посегментного замещения уровней равновесной ротации позвонков их торсионной ротацией при опоре на левую ногу в фазе амортизации. Поясничный отдел позвоночника в форме сжатой пространственной спирали с правым направлением полувитка (5).

Табл. к рис. 18.

Рис.19. Динамика восходящего посегментного замещения уровней равновесной ротации позвонков их торсионной ротацией при опоре на правую ногу в фазе амортизации. Поясничный спирали с левым направлением полувитка (5).

Табл. к рис. 19.

При ротации позвонка вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси влево ведущим является левый восходящий рычаг равновесия с точкой опоры на верхнее студенистое ядро (Рис19). При этом большая часть тела позвонка слева от оси (длинное плечо левого ведущего рычага) смещается влево и вверх, меньшая часть его тела справа от оси (короткое плечо левого ведущего рычага) смещается влево и вниз. Тяговые силы действуют на верхние концы волокон нижнего межпозвоночного диска и на нижние концы верхнего межпозвоночного диска, смещая их против часовой стрелки (рис.19).

Если позвонок ротируется вокруг левой восходящей ядерно – суставной оси вправо, ведущим рычагом является правый восходящий рычаг равновесия с точкой опоры также на верхнее студенистое ядро. При этом большая часть тела позвонка справа от оси (длинное плечо правого восходящего рычага) смещается вправо и вверх, меньшая часть его тела слева от оси (короткое плечо правого восходящего рычага) смещается вправо и вниз.
Тяговые силы действуют на верхние концы волокон нижнего межпозвоночного диска и на нижние концы верхнего межпозвоночного диска, смещая их по часовой стрелке.

Табл. к рис. 18, 19.

При ротации позвонка вокруг правой нисходящей ядерно-суставной оси влево, ведущим является левый нисходящий рычаг равновесия с точкой опоры на нижнее студенистое ядро. Большая часть тела позвонка слева от ядерно-суставной оси (длинное плечо ведущего рычага) смещается влево и вниз. Меньшая часть тела позвонка (короткое плечо ведущего рычага) смещается влево и вверх. Тяговые силы действуют на верхние концы волокон нижнего межпозвоночного диска и на нижние концы верхнего диска, смещая их влево, против часовой стрелки.

При ротации позвонка вокруг левой нисходящей ядерно-суставной оси вправо, ведущим является правый нисходящий рычаг равновесия с точкой опоры на нижнее студенистое ядро. Большая часть тела позвонка справа от левой нисходящей ядерно – суставной оси (длинное плечо ведущего рычага) смещается вправо и вниз. Меньшая часть тела позвонка слева от левой нисходящей ядерно-суставной оси (короткое плечо ведущего рычага) смещается вправо и вверх.

Тяговые силы действуют на верхние концы волокон нижнего межпозвоночного диска и на нижние концы волокон верхнего межпозвоночного диска, смещая их вправо, по часовой стрелке.

При торсионной биодинамике поясничного отдела позвоночника из пяти поясничных сегментов три сегмента являются фиксированными и два мобильными. Три фиксированных сегмента смещаются в двух мобильных сегментах.

Напряжение волокон межпозвоночных дисков в мобильных сегментах с противонаправленными ротациями смежных позвонков создается за счет их растяжения противосторонних смещений смежных позвонков с последующей компрессией дисков, в позвоночных сегментах с однонаправленными ротациями смежных позвонков фиксированных сегментах – за счет давления на студенистые ядра тел смежных позвонков в противоположную от сколиоза сторону. Давление тел смежных позвонков на студенистые ядра реализуется со стороны сближающихся сторон тел позвонков и суживающихся межпозвоночных отверстий - в сторону расходящихся сторон тел этих позвонков и расширяющихся межпозвоночных отверстий. Это давление растягивает эластические и фиброзные волокна межпозвоночных дисков, фиксируя позвонки в своих сегментах.

Локомоторная биодинамика позвоночника является результатом посегментного замещения равновесной биодинамики торсионной биодинамикой. Процесс замещения - посегментный, снизу - вверх. Процесс замещения протекает эффективно и рационально, т. к. совпадают уровни фиксированных и мобильных сегментов и совпадают уровни чередования восходящих и нисходящих ведущих ядерно-суставных осей и ведущих позвоночных рычагов.
В позвонках LIV,III меняются стороны ведущих кинематических осей и позвоночных рычагов, что облегчается положением этих позвонков на уровне апогея поясничного лордоза (рис.18,19).

Локомоторные ротации позвонков в фазе отталкивания опорного периода.

В фазе отталкивания позвонки совершают торсионные ротации в обратном направлении, вокруг тех же ведущих ядерно-суставных осей к срединной плоскости (деторсионная, реверсионная ротация). Скрученный влево или вправо и сжатый виток пространственной позвоночной спирали раскручивается и разжимается, приобретая форму синусоиды.

Биодинамика позвонков в составе их позвоночных двигательных сегментов зависит также от ряда переменных факторов, лежащих как внутри, так и вне позвоночных сегментов. Это – асимметричные нагрузки на позвоночник, асимметрии функциональных возможностей противонаправленных волокон межпозвоночных дисков, наличия патологии в позвоночных сегментах, состояние трофики межпозвоночных дисков и т. д. Все эти факторы реально присутствуют и меняют локомоторную биодинамику и структуру позвонков.

1. Позвоночник, как осевая, сегментированная часть скелета, на всем своем протяжении и на всех стадиях локомоции человека является проводником кинетических сил механической энергии гравитационного и антигравитационного генеза и проводником внутренних локомоторных сил механической энергии со стороны пояса верхних и нижних конечностей - таза.

2. Локомоторные движения позвонков в позвоночных двигательных сегментах совершаются под влиянием смещений центра тяжести тела, противонаправленных движений пояса верхних и нижних конечностей, действия сил гравитации и антигравитации.

3. В не опорном периоде поясничные позвонки занимают позиции, позволяющие силам гравитации – антигравитации в каждом позвоночном сегменте действовать на длинные плечи рычагов равновесия позвонков и ротировать их вокруг соответствующих ведущих ядерно-суставных осей.

4. В опорном периоде гравитационные силы механической энергии действуют в каждом позвоночном сегменте со стороны верхних позвонков на нижние, растягивая нисходящие волокна верхних межпозвоночных дисков.

5. Силы антигравитации в каждом сегменте действуют со стороны нижних позвонков на верхние, ротируя нижние позвонки вокруг своих восходящих ядерно – суставных осей, растягивая и напрягая восходящие волокна нижних межпозвоночных дисков.

6. Посегментная передача сил механической энергии с позвонка на позвонок реализуется через тяговые силы противонаправленных волокон межпозвоночных синдесмозов при участии парных глубоких мышц спины и косых и поперечных мышц живота.

7. Позвоночные сегменты, в которых смежные позвонки и студенистые ядра смещаются в одну сторону и сохраняют свое положение относительно друг друга, обозначаются, как фиксированные сегменты. Позвоночные сегменты, в которых или смежные позвонки относительно друг друга или студенистые ядра относительно смежных позвонков смещаются в горизонтальной плоскости противонаправленно, обозначаются, как мобильные сегменты.

8. При смещении центра тяжести тела в сторону от сагиттальной плоскости все позвонки и сегменты ротируются однонаправлено в противоположную сторону, это – равновесная ротация позвонков. При равновесной ротации подвижность позвонков и позвоночных сегментов и сохранение напряжения волокон межпозвоночных дисков обеспечивается смещениями студенистых ядер в сторону ротации позвонков (фиксированные сегменты) и в противоположную сторону (мобильные сегменты).

9. При замещении равновесных ротаций позвонков торсионными ротациями, в тех позвоночных сегментах, где не совпадают ведущие кинематические оси, происходит замена сторон этих осей. В результате такой замены смежные позвонки и позвоночные сегменты меняют направление ротаций.

10. В фазе амортизации опорного периода происходит скручивание и сжатие витка пространственной позвоночной спирали. Кинетические силы механической энергии посегментно затухают в растянутых и напряженных волокнах межпозвоночных синдесмозов, где накапливаются потенциальные силы механической энергии.

11. В фазе отталкивания происходит раскручивание, развертывание витка позвоночной спирали. Накопленные в растянутых и напряженных волокнах синдесмозов потенциальные силы освобождаются, что повышает эффективность процесса отталкивания. Пространственная позвоночная спираль в завершении фазы отталкивания преобразуется в синусоиду.

14. При локомоторных движениях позвонков меняются размеры межпозвоночных отверстий. Тела позвонков оказывают давление на студенистые ядра всегда в сторону расширенных межпозвоночных отверстий.

II.7. Кинематические цепи позвоночного столба

Распространено представление, что при вытянутых горизонтально вперед руках, при подъёме и удержании груза на вытянутых вперёд руках, “позвоночник как целое проявляет функцию рычага 1 рода, рычага равновесия” (цит. по Иваничеву). Cогласно этой точке зрения длинное плечо рычага, плечо нагрузки, простирается от точки опоры (пояснично-крестцового диска) вверх и включает в себя подвижный отдел позвоночника, плечевой пояс, свободные верхние конечности. Короткое плечо, плечо силы, расположено сзади позвоночника, является постоянным по длине и равно толщине слоя мышц – разгибателей спины. При этом если длина плеча силы принимается за единицу, то длина плеча нагрузки в зависимости от положения верхних конечностей доходит до 15. Наличие груза соответственно увеличивает силу давления на точку опоры – межпозвоночный пояснично-крестцовый диск (LV – SI), где действуют нагрузки сжатия.

Моментом силы рычага (М) относительно оси вращения рычага является физическая величина, равная произведению силы (F) на длину плеча рычага (d): M = F x d. Расчет сил механической энергии, действующих по закону рычага на пояснично-крестцовый диск при наклоне тела и при удержании на вытянутых вперед руках груза, показывает нагрузки во многие сотни килограмм (F. Bradford, R. Spurling 1945; S. Mathiash 1956). С этими большими нагрузками и связывают широкое распространение патологии позвоночника, преимущественную локализацию патологии в области позвоночных двигательных сегментов SI-LIV и считают, что таким образом современный человек «расплачивается» за свое прямохождение.

Рассмотрим эту точку зрения с позиции теории эволюции, анатомии и биомеханики.

Позвоночный столб человека сформировался в результате длительной эволюции опорно-двигательной системы наземных позвоночных в условиях постоянного действия сил гравитации и противодействия сил антигравитации. Эволюционный процесс всегда имеет только прогрессивное, позитивное направление: развиваются и сохраняются те структуры опорно-двигательного аппарата, которые успешно противостояли и противостоят влиянию гравитационных нагрузок и совершенствуют локомоторные функции. Прогрессивная эволюция не может сформировать и сохранить структуры, в которых действующие внутренние силы механической энергии, увеличивая свою величину, приводят эти опорно-двигательные структуры к патологическим изменениям без достижения позитивного функционального эффекта.

Проследим пути распространения сил механической энергии от верхних конечностей к позвоночному столбу. При подъёме груза силы механической энергии передаются через систему рычагов свободной верхней конечности, затем пояса верхней конечности (лопатка – ключица, ключица-грудина). Каждая кость в этой цепи является составным рычагом. Далее следует кинематическая цепь - грудина - истинные и ложные рёбра, рёбра – позвонки (ThI-X). Затем силы механической энергии перемещаются через позвоночные двигательные сегменты ThX-SI, крестец, крестцово-подвздошные и тазовые сочленения.

Значительная часть сил механической энергии передаётся от костей верхней конечности на позвоночный столб через трапециевидные, ромбовидные, лестничные, широчайшие, поднимающие лопатку и др. мышцы. Три мощные мышцы: широчайшая мышца, выпрямитель туловища, большая ягодичная, имеют поверхности фиксации, которые локализованы в области подвижного отдела позвоночника, крестца, тазовых костей. Площади фиксации этих мышц перекрывают друг друга, участвуя, совместно с мощным связочным аппаратом, в фиксации, укреплении пояснично-крестцового соединения и передаче сил механической энергии.

Часть сил механической энергии поглощается при сокращении мышц живота, таза и диафрагмы, что повышает внутрибрюшное давление и способствует фиксации позвоночного столба. Часть сил механической энергии поглощаются мышцами шеи и грудной клетки.

Скелет верхних конечностей не имеет непосредственного контакта с позвоночным столбом. Также нет ни одной кости, которая бы соединяла скелет пояса верхних конечностей непосредственно с позвоночником. Кости и позвоночник связывают многорычаговые (многозвенные) составные системы (кинематические цепи) и непрерывные соединения (синартрозы).

При сгибании туловища (наклонах туловища вперёд) под различными углами происходят несущественные изменения углов между SI-LV. Сгибание туловища (наклон вперед) и уменьшение угла между туловищем в целом и свободными нижними конечностями происходит преимущественно за счет сгибания в тазобедренных суставах и некоторого уменьшение кривизны поясничного лордоза. Масса туловища и удерживаемого груза действует сверху через заднее плечо рычага равновесия, каким является таз в целом. Работу по удержанию массы туловища и груза на вытянутых руках и удержанию равновесия выполняют мышцы свободных верхних конечностей, пояса верхних конечностей спины, живота, а также мышцы передней и задней групп пояса нижней конечности и часть мышц бедра.

Каждый позвонок (кинематическое звено) имеет четыре суставные поверхности на своих четырех суставных отростках, которые сочленяются с четырьмя суставными поверхностями на четырех смежных суставных отростках, образуя четыре дугоотростчатых сустава (кинематические пары). Особенностью является то, что кинематическими парами являются также верхние и нижние студенистые ядра.

Позвоночный столб представляет собой единую сложную кинематическую цепь, куда входят сложные параллельные кинематические цепи от каждой нижней конечности. В состав правых и левых кинематических цепей позвоночника входят кинематические цепи сил гравитации и сил антигравитации. Работают кинематические цепи от каждой нижней конечности как в не опорном периоде нижней конечности (правая или левая равновесные ротации позвонков), так и в опорном периоде нижней конечности в фазах амортизации (правая или левая торсионная ротация) и отталкивания (правая или левая реверсивные ротации позвонков). Равновесная ротация позвонков вправо посегментно снизу вверх замещается торсионной ротацией в фазе амортизации, которая замещается реверсивной ротацией в фазе отталкивания, которая, в свою очередь, замещается равновесной ротацией влево и т. д.

При наклоне тела вправо и опоре на правую ногу действуют:

1. Кинематическая цепь равновесной ротации позвонков во всех сегментах влево вокруг правых восходящих и нисходящих ядерно – суставных осей. На студенистые ядра в смежных сегментах действуют противонаправленные силы. Результат – образование левостороннего равновесного поясничного сколиоза.

а). Кинематическая цепь сил гравитации и движения пояса верхних конечностей. Кинематические пары: правые верхние дугоотростчатые суставы – нижние студенистые ядра. Рычаги: левые нисходящие.

в). Кинематическая цепь сил антигравитации и движения таза. Несущие (ведущие) кинематические пары: правые нижние дугоотростчатые суставы – верхние студенистые ядра. Несущие (ведущие) рычаги – левые восходящие.

2. Кинематическая цепь торсионной ротации влево вокруг правых восходящих (силы антигравитации) и нисходящих (силы гравитации) ядерно – суставных осей работают в фазе амортизации опорного периода. Кинематические пары: правые дугоотростчатые суставы и студенистые ядра.
В среднем фиксированном сегменте LIII-IV - ротации позвонков вправо вокруг левых восходящих (силы антигравитации) и нисходящих (силы гравитации) ядерно – суставных осей. Кинематические пары: левый дугоотростчатый сустав и студенистые ядра.

3. Кинематические цепи реверсионной ротации работают в фазе отталкивания опорного периода правой ноги. Движения совершаются в тех же кинематических парах и вокруг тех же кинематических осей, что и в фазе амортизации, но в противоположном направлении. Позвонки возвращаются в срединную плоскость, позвоночный столб приобретает форму синусоиды.

При наклоне тела влево и опоре на левую ногу действуют:

1. Кинематическая цепь равновесной ротации позвонков во всех сегментах вправо вокруг левых восходящих и нисходящих ядерно – суставных осей. На студенистые ядра в смежных сегментах действуют противонаправленные силы. Результат – образование правостороннего равновесного поясничного сколиоза.

а). Кинематическая цепь сил гравитации и движения пояса верхних конечностей. Кинематические пары: левые верхние дугоотростчатые суставы – нижние студенистые ядра. Рычаги: правые нисходящие.

в). Кинематическая цепь сил антигравитации и движения таза. Несущие (ведущие) кинематические пары: левые нижние дугоотростчатые суставы – верхние студенистые ядра. Несущие (ведущие) рычаги – правые восходящие.

2. Кинематическая цепь торсионной ротации вправо вокруг левых восходящих (силы антигравитации) и нисходящих (силы гравитации) ядерно-суставных осей работают в фазе амортизации опорного периода. Кинематические пары: левые дугоотростчатые суставы и студенистые ядра.
В среднем фиксированном сегменте LIII-IV - ротации позвонков влево вокруг правых восходящих (силы антигравитации) и нисходящих (силы гравитации) ядерно – суставных осей. Кинематические пары: правый дугоотростчатый сустав и студенистые ядра.

3. Кинематические цепи реверсивной ротации работают в фазе отталкивания опорного периода левой ноги. Движения совершаются в тех же кинематических парах и вокруг тех же кинематических осей, что и в фазе амортизации, но в противоположном направлении. Позвонки возвращаются в срединную плоскость, позвоночный столб приобретает форму синусоиды.

Наличие параллельных кинематических цепей в составе сложной единой кинематической цепи позвоночного столба придает позвоночному столбу особую прочность и устойчивость. Трудно представить такую же совершенную конструкцию единой сложной кинематической цепи в механике.

Все кинематические пары позвоночного столба (дугоотростчатые суставы) являются низшими т.к. дугоотростчатые суставы образуются сочленяющимися суставными поверхностями. Две скользящие друг по другу поверхности способны передавать значительные нагрузки от одного звена - другому. Кинематические пары позвоночника обеспечиваются геометрическим и силовым замыканием. Геометрическое замыкание в низших кинематических парах (дугоотростчатых суставах) обеспечивается формой суставных поверхностей на суставных отростках позвонков и их пространственной ориентацией. Силовое замыкание в этих суставах создается силой натяжения волокон межпозвоночных синдесмозов, тонусом мышц, гравитационным и антигравитационным воздействием.

Параллельные кинематические цепи позвоночного столба являются закрытыми, замкнутыми. Внизу кинематические цепи замыкаются основанием крестцовой кости, вверху - основанием и боковыми частями затылочной кости.

Являясь механизмом с параллельными кинематическими связями, позвоночник, благодаря этому, обладает повышенной жесткостью.

Форма позвоночного столба - согнутая пологая сегментированная напряженная пространственная спираль с направлением витка по ходу или против хода часовой стрелки в зависимости от стороны опорной конечности. Направление витка позвоночной спирали меняется и при ходьбе, и в положении стоя, и в положении лежа при перемене позы. Ортостатическое положение человека фактически не является статичным для позвоночника. В положении стоя нагрузка всегда в той или иной степени переносится с одной конечности на другую. Это вызывает переменные силовые влияния на позвоночный столб. Легкость и быстрота перемены направления витка позвоночной спирали обеспечивается строением межпозвоночных дисков, а именно наличием и строением студенистых ядер, а так же тем, что поясничный и грудной отделы позвоночника вместе образуют только один полный виток спирали. Поясничный отдел позвоночника и TXII-XI образуют нижний (поясничный) полувиток спирали, а грудные позвонки выше TXI образуют верхний (грудной) полувиток позвоночной спирали.

Благодаря такой структуре позвоночника действие сил механической энергии вдоль позвоночного столба по параллельным кинематическим цепям сразу вызывает торсию (скручивание) сегментированного позвоночного столба вправо или влево. Торсия сопровождается растяжением волокон межпозвоночных синдесмозов, сближением, притягиванием позвонков друг к другу и увеличением компрессии межпозвоночных дисков. Растягиваются и напрягаются те волокна синдесмозов, направление которых совпадает с вектором действия внутренних сил механической энергии. По мере увеличения нагрузки на позвоночный столб увеличиваются силы растяжения волокнистых структур межпозвоночных синдесмозов, направления которых совпадают с силовыми линиями, позвоночный столб уменьшает свою подвижность, становится более жестким и прочным. Все волокнистые структуры синдесмозов работают только на растяжение и направление их волокон указывают на векторы действующих сил механической энергии, силовые линии. Последовательные перемещения сил механической (кинетической) энергии с позвонка на позвонок сопровождаются её уменьшением, затуханием, путем преобразования в потенциальную энергию растяжения волокон синдесмозов, компрессии дисков, сокращения мышц и т.д., путем рассеяния, поглощения и диссипации внутренних сил механической энергии. Основная часть совокупных сил механической энергии воспринимается и компенсируется волокнистыми элементами межпозвоночных синдесмозов за счет их растяжения. Позвоночные двигательные сегменты SI-LIV находятся под влиянием наибольших внутренних сил механической энергии потому, что они стоят первыми на пути распространения сил механической энергии от таза на подвижный отдел позвоночника при ходьбе.

Структурные и функциональные особенности позвоночного столба, как биодинамической системы:

1. Позвоночный столб – сложная единая замкнутая многозвенная пространственная кинематическая цепь, состоящая из параллельных многозвенных напряженных закрытых пространственных кинематических цепей - правой и левой нижних конечностей, работающих в не опорном периоде (равновесная ротация), фазах амортизации (торсионная ротация) и отталкивания (реверсионная ротация). Каждая из этих кинематических цепей, в свою очередь, состоит из параллельных цепей сил гравитации и антигравитации, которые постоянно взаимодействуют и работают совместно, меняя силовые векторы.

2. Каждый позвонок, это - единая система из несущих и несомых простых рычагов, структурно объединенных в составные рычаги. Позвонок в качестве кинематического звена входит в состав четырех кинематических пар (дугоотростчатых суставов), входящих в состав смежных позвоночных двигательных сегментов.

3. На позвоночный столб оказывают прямое непосредственное механическое влияние только те анатомические образования, которые с позвоночным столбом имеют прямой непосредственный контакт (кости, мышцы, связки). Эти структуры входят в биодинамическую систему позвоночного столба и только они являются генераторами внутренних сил механической энергии, которые распространяются и действуют в позвоночном столбе, что позволяет относить позвоночный столб к замкнутым или изолированным биодинамическим системам.

4. Наличие в позвоночнике замкнутых параллельных напряженных кинематических цепей, состоящих из несущих и несомых кинематических пар, рычагов равновесия, наличие подвижных связей между сегментами, форма позвоночника – все это позволяет утверждать, что внутренние силы механической энергии, в процессе их перемещения с сегмента на сегмент, уменьшают свою величину. Поэтому внутренние силы механической энергии, действующие в позвоночном столбе, являются затухающими, непотенциальными силами.

5. На основании того, что позвоночный столб является замкнутой (изолированной) системой, в которой между позвонками действуют не потенциальные силы, кинематические цепи позвоночного столба относятся к категории не консервативных систем.

6. Вследствие того, что позвоночный столб является замкнутой неконсервативной системой тел, на позвоночный столб не распространяется действие Закона сохранения механической энергии, естественно при полном действии в позвоночнике Закона сохранения и превращения энергии и Закона сохранения количества движений.

7. Если в позвоночном столбе не действует закон сохранения механической энергии, его нельзя рассматривать в качестве простого механического рычага. Для расчета силовых нагрузок в позвоночнике не может использоваться формула M = F x d.

8. Постулат о действии на межпозвоночные диски SI-LV сверхнагрузок должен быть скорректирован в сторону их уменьшения.

9. Позвоночный столб человека адаптирован к восприятию внешних и внутренних сил механической энергии, действующих при ходьбе и подъёме адекватных тяжестей.

II.8. Межпозвоночные диски и силовые линии тел позвонков

Архитектоника костной ткани находится в зависимости от её функции и способна трансформироваться при изменениях функции. В соответствии с законом трансформации костей внутренняя архитектура костей соответствует линиям давления и тяги, которые действуют на кость. Костные перекладины губчатого вещества кости проходят только по направлениям давления и тяги. Там, где усилено давление в определенном направлении, в этом направлении рост кости замедляется, но увеличивается рост кости в плоскости, перпендикулярной к направлению увеличенного давления («закон трансформации» Вольфа – Лесгафта) (Лесгафт П. Ф.,1968).

При ходьбе напрягаются волокна межпозвоночных дисков, имеющих точки фиксации на телах смежных позвонков. Связки в теле человека и животных работают только на растяжение. Проходя через широкие основания волокон межпозвоночных синдесмозов к их суженным верхушкам, силовые линии минуют точки фиксации волокон и далее через тела позвонков направляются к точкам крепления волокнистых структур на поверхностях тел смежных позвонков. Между точками фиксации волокон по прямым (силовым линиям), проходящим через тела позвонков, действуют силы механической энергии. Векторы (силовые линии) внутренних сил механической энергии в губчатом и компактном костном слое тел позвонков являются продолжением соответствующих волокон межпозвоночных дисков.

Следовательно, направления волокон межпозвоночных дисков, в том числе и волокон фиброзных колец соответствуют и визуализируют векторы силовых линий в телах позвонков.

В соответствии с законом прямолинейности векторов действия сил механической энергии, при изменении наклона волокон межпозвоночных дисков происходит изменение углов наклона силовых линий к плоскостям замыкательных пластин тел позвонков, что трансформирует архитектонику костной ткани и изменяет форму тел позвонков (рис. 20).

Рис.20. Изменения формы тела позвонка в зависимости от изменения углов наклона волокон межпозвоночного диска и силовых линий при изменяющемся объёме ядра и асимметричном положении ядра. I – тело позвонка с ядром N1, углом наклона волокна 1 диска a1, углом наклона вектора силовой линии L1, талией тела позвонка A1. II – тело позвонка с ядром N2, углом наклона волокна 2 диска a2, углом наклона вектора силовой линии L2, талией тела позвонка III – тело позвонка с асимметрично расположенным ядром N3, углами наклона волокон диска a3, a4, такими же углами наклона векторов силовых линий L3, L4, талиями тела позвонка A3, A4.

Торсионная ротация позвонков вызывает растяжение волокон межпозвоночных дисков, притягивание друг к другу смежных позвонков, сжатие межпозвоночных дисков («эффект кручения тряпки»).

Преобладание эластических волокон межпозвоночных дисков приводит к большей смещаемости позвонков и к большей способности межпозвоночных дисков поглощать тяговые нагрузки, что уменьшает величины силовых компрессионных нагрузок в лежащих выше межпозвоночных дисках. Большая растяжимость волокон приводит к большей смещаемости позвонков и к уменьшению углов наклона волокон и углов наклона силовых линий.

Преобладание фиброзных волокон уменьшает амортизационные возможности дисков, уменьшает подвижность позвонков, увеличивает углы волокон (уменьшает их наклон) и силовых линий и увеличивает компрессионные нагрузки на тела позвонков.

Способность к растяжению волокон, количественное соотношение эластических и фиброзных волокон в составе дисков зависит от возраста и пола человека, состояния трофики позвоночных сегментов, характера и интенсивности нагрузок, топографии позвонков в составе позвоночного столба.

Межпозвоночные диски, сохранившие эластичность своих волокон и подвижность позвонков относительно студенистых ядер, дают возможность большей торсионной смещаемости своим позвонкам, что проявляется более выраженной глубиной талий тел в этих позвонках (торсионная деформация). Уменьшение растяжимости фиброзных волокон и увеличение углов наклона силовых линий вызывает раннее сближение тел позвонков, увеличивает их компрессию, уменьшает глубину талий тел позвонков (компрессионная деформация). Изменение формы тел позвонков является вторичным проявлением, следствием структурных и функциональных изменений в межпозвоночных дисках.

Эластические и пластические деформации тел позвонков справа и слева при смене опорных конечностей суммируются. Ввиду того, что практически всегда силовые нагрузки на позвоночник являются асимметричными, а также условия трофики тканей межпозвоночных дисков справа и слева неоднородны, результатом суммирования эластических и пластических деформаций тел поясничных позвонков являются асимметричные деформации боковых поверхностей тел позвонков и талии тел позвонков практически всегда асимметричны.

Костная ткань позвонков оперативно реагирует на изменения векторов силовых линий при изменении морфофункционального состояния волокнистых элементов межпозвоночных дисков. Крупные многоядерные остеокласты в течение 2-3 недель резорбируют костную ткань, растворяют кальций и другие минеральные вещества. Образование новой костной ткани остеобластами протекает в течение 2-3 месяцев. Перестройка и обновление костной ткани протекает постоянно. Работая в динамическом равновесии, остеобласты и остеокласты постоянно обновляют костную ткань в соответствии с изменением сил механической энергии.

Основной функцией студенистых ядер является обеспечение подвижности, смещаемости позвонков. Студенистые ядра выступают над уровнем межпозвоночных дисков, и каждое ядро является опорной точкой легко смещаемых смежных позвонков.

Обменные процессы в студенистых ядрах и в тканях, непосредственно их окружающих, осуществляется через гиалиновые пластинки тел позвонков путём диффузии (Ubermuth H. 1930). Скорость обмена жидкости в бессосудистых дисках между студенистыми ядрами и внепозвоночными тканями значительна (Cloward R. B., Buzaid L. L., 1937).

Действующие на диски силы механической энергии активизируют процесс дегидратации студенистых ядер, что сопровождается уменьшением их объема, при этом уменьшается высота дисков.

В конце дня, а также после длительной ходьбы и физических нагрузок высота межпозвоночных дисков в поясничном отделе уменьшается на 1/3 (Рохлин Д. Г., Рубашева А. Е., 1936).

При ходьбе позвонки испытывают противонаправленные торсионные ротационные силовые нагрузки вправо и влево, вверх и вниз, меняются углы наклона противонаправленных волокон межпозвоночных дисков, соответственно в телах позвонков меняются углы наклона силовых линий, что вызывает сначала эластические, а затем пластические деформации тел позвонков.

Симметричные смещения позвонков, вызывают симметричные тяговые силы противонаправленных волокон межпозвоночных дисков, симметричные углы наклона противонаправленных волокон межпозвоночных дисков, симметричные углы наклона силовых линий в телах позвонков, симметричные деформации талий тел позвонков.

Асимметричные смещения позвонков создают асимметричные тяговые силы волокон межпозвоночных дисков, асимметричные углы наклона противонаправленных волокон межпозвоночных дисков, асимметричные углы наклона силовых линий в телах позвонков, асимметричные деформации тел позвонков.

Уменьшение объема студенистых ядер и толщины межпозвоночных дисков приводит к сближению точек фиксации волокон межпозвоночных дисков, что увеличивает амплитуду смещения позвонков, уменьшает углы между волокнами диска и основаниями тел позвонков, уменьшает углы силовых линий в телах позвонков, увеличивает глубину талий тел позвонков (рис. 21).

Рис. 21. Уменьшение угла наклона волокон межпозвоночного диска к телу нижнего позвонка и увеличение амплитуды его ротационного смещения при уменьшении объема студенистого ядра. I – тело верхнего позвонка до уменьшения и после уменьшения объема ядра. II – тело нижнего позвонка. Студенистое ядро большего (N1) и меньшего (N2) объема. 1, 2 - волокна межпозвоночного диска при меняющихся объемах ядра. a1, a2 – углы наклона волокон межпозвоночного диска при меняющихся объемах ядра. s – длина увеличения ротационного смещения позвонка II относительно верхнего позвонка. H1, H2 – толщина межпозвоночного диска при меняющихся объемах ядра. L1, L2 – силовые линии в телах позвонка при меняющихся объемах ядра.

Функциональное состояние студенистых ядер и эластичность межпозвоночных синдесмозов находится в зависимости от состояния микроциркуляции в тканях позвоночных двигательных сегментов и действия внутренних сил механической энергии.

1. В процессе ходьбы противонаправленные торсионные ротации позвонков первично вызывают циклические растяжения и напряжения волокон межпозвоночных синдесмозов и вторичную компрессию межпозвоночных дисков и тел позвонков.

2. Талии тел позвонков формируются под непосредственным влиянием силовых линий в телах позвонков и изменения углов наклонов силовых линий меняют формы талий тел позвонков.

3. Талии тел позвонков имеют две крайние формы: компрессионную и торсионную. Торсионная деформация талий тел позвонков является следствием увеличения растяжимости волокон межпозвоночных синдесмозов, расслабления волокон синдесмозов, увеличения амплитуд смещения позвонков, и следствием уменьшения углов наклона действующих силовых линий в телах позвонков.

4. Компрессионная деформация талий тел позвонков является следствием увеличения углов наклона действующих силовых линий в телах позвонков. Увеличение углов наклона силовых линий в телах позвонков является следствием фиброзного перерождения эластических волокон межпозвоночных дисков. Фиброз эластических волокон уменьшает амплитуды ротационных смещений позвонков, увеличивает компрессионные нагрузки позвонков.

5. Симметричность деформаций тел позвонков обеспечивается симметричными силовыми влияниями со стороны нижних конечностей, одинаковыми эластическими свойствами волокон межпозвоночных синдесмозов противоположных направлений, симметричными смещениями позвонков относительно их студенистых ядер и, в конечном итоге, симметричными углами наклона противонаправленных волокон межпозвоночных дисков.

6. Асимметричные формы талий тел позвонков связаны с асимметрией силовых влияний со стороны правой и левой нижних конечностей, асимметрией морфофункционального состояния противонаправленных волокон межпозвоночных дисков, асимметричностью смещений позвонков и асимметричными углами наклона противонаправленных волокон межпозвоночных дисков.

II.9. Биодинамика при дистрофии позвоночных сегментов

Студенистые ядра и непосредственно прилежащая к ним волокнистая хрящевая ткань межпозвоночных дисков не имеют сосудов и являются самыми чувствительными структурами позвоночных двигательных сегментов к состоянию сосудистого русла. Внутриядерное давление поддерживается благодаря взаимодействию осмотического и гидростатического давления, как самих ядер, так и окружающих ядра хрящевых тканей межпозвоночных дисков. Это хрупкое равновесие легко нарушается. В основе падения внутриядерного давления и уменьшения объема ядер лежат нарушения кровотока и гипоксия тканей. Гипоксия тканей приводит к структурным изменениям, трактуемым как дистрофия тканей. Это касается всех тканей позвоночных сегментов. А поскольку все ткани позвоночных сегментов – суть производные мезенхимы, то эти изменения обозначаются, как мезенхимальная дистрофия. Мезенхимальная дистрофия, как следствие гипоксии тканей, нарушает структуру позвоночных двигательных сегментов. В первую очередь страдают студенистые ядра. За счет процессов дегидратации падает внутриядерное давление, уменьшается объем студенистых ядер. Уменьшение объема студенистого ядра приводит к сближению смежных позвонков, т. е. к сближению точек фиксации волокнистых структур межпозвоночных синдесмозов. Уменьшаются углы между волокнами и позвонками, уменьшаются силы натяжения волокон, уменьшаются углы действующих силовых линий в телах позвонков.

Развивающаяся гипоксия тканей нарушает так же функции фибробластов хрящевой ткани межпозвоночных дисков и связок, нарушается синтез ими коллагена и эластина. И в обратимой стадии мукоидного набухания мезенхимальных клеточных элементов и в других, необратимых стадиях дезинтеграции соединительной ткани снижаются эластические и прочностные свойства межпозвоночных синартрозов. Соответственно меняются траектории локомоторных дислокаций позвонков. Увеличивается подвижность позвонков в составе их сегментов.

Последующее фиброзное перерождение эластических волокон межпозвоночных дисков ограничивает амплитуды торсионных ротаций позвонков, увеличивает углы наклона волокон относительно тел смежных позвонков и углы наклона силовых линий в телах позвонков. В межпозвоночных дисках уменьшается антигравитационное влияние тазового пояса, увеличиваются компрессионные влияния сил гравитации, изменяется форма талий тел позвонков.
Последствия мезенхимальной дистрофии позвоночных двигательных сегментов не являются симметричными. Патология вызывает асимметричные локомоторные смещения студенистых ядер и позвонков, что в сочетании с дистрофией фиброзного кольца приводит к смещению студенистых ядер в сторону наименьшего сопротивления, в сторону ослабленных, дистрофически измененных участков фиброзных колец, где могут образовываться межпозвоночные грыжи. Преимущественное движение студенистых ядер назад, в сторону спинномозгового канала и назад и латерально, в сторону межпозвоночных отверстий, объясняется наклонным кпереди и сходящимся положением ядерно-суставных осей, вокруг которых смещаются позвонки при ходьбе.
При развитии дистрофии преимущественно в области гиалиновых и замыкающих пластинок тел позвонков образуются слабые места, и студенистые ядра продавливаются в губчатое вещество тел позвонков (грыжи Шморля).

Прослеживается причинно-следственная цепь процессов перестройки костной ткани позвонков (таблица 2).

При дистрофии межпозвоночного диска (хондрозе) наблюдается процесс замещения эластических волокон фиброзного кольца менее эластичной фиброзной тканью (Жарков П. Л., 1994).

Уменьшение объема ядра приводит к дисфиксации и к гипермобильности позвонков, изменениям углов наклона силовых линий с последующей перестройкой костной ткани позвонков и их деформациям. Межпозвоночный диск не может неравномерно давить на тело позвонка, хотя бы потому, что тела позвонков контактируют между собой тремя точками (функциональная триада). А три точки всегда лежат в одной плоскости, и поэтому давление тел смежных позвонков на диск всегда распределяется равномерно. И внутри студенистого ядра давление его содержимого равномерно распределяется во все стороны, даже при образовании грыжи межпозвоночного диска.

Увеличение компрессии тела позвонка, кроме замедления роста костной ткани в плоскости давления, приводит к ускорению роста костной ткани в плоскости, перпендикулярной плоскости давления, что уменьшает глубину талии тела позвонка и тела позвонков приобретают цилиндрическую форму.
Кость растет преимущественно по направлению тяги и перпендикулярно плоскости давления. Эти изменения направления роста костной ткани связаны изменениями углов наклона силовых линий.

Таблица 2.

Глава III. Некоторые вопросы клинической вертебрологии

III.1. Модель диагностики формы тел позвонков

Форму тел позвонков на фронтальных рентгенограммах позвоночного столба обозначают, как однополостной гиперболоид вращения (Аникин Ю. М., Колесников Л. Л., 1993). Однополостной гиперболоид вращения образуется не только при вращении гиперболы, но также при вращении прямой (образующая прямая), вокруг оси вращения, когда образующая прямая скрещивается с осью вращения, не соприкасается с ней. Однополостной гиперболоид вращения является одним из трех вариантов линейчатых поверхностей вращения (рис. 22). Два других варианта линейчатых поверхностей вращения – цилиндр и конус.
Если образующая прямая параллельна оси вращения и, соответственно, перпендикулярна плоскости вращения, образуется цилиндр вращения. Конус вращения образуется, если образующая прямая, вращаясь вокруг оси, соприкасается и пересекает под углом ось вращения. При равной высоте всех трех линейчатых поверхностей вращения - цилиндра, гиперболоида и конуса и равной ширины этих фигур, длина образующей прямой (L) у цилиндра минимальна, у однополостного гиперболоида больше, чем у цилиндра, а длина образующей прямой конуса – максимальна. Угол между образующей прямой и плоскостью основания у цилиндра прямой, он меньше у гиперболоида и ещё меньше у конуса, L4 >L2 > L1 > L3, угол ABC4 < ABC2 < ABC1 < B3. Расстояние между осью вращения и образующей прямой самое большое у цилиндра, уменьшенное у гиперболоида и равно нулю у конуса.

Рис.22. Варианты линейчатых поверхностей вращения. L – образующая прямая. I - ось вращения. 1,2 – однополостные гиперболоиды вращения. 3 – цилиндр. 4 – конусы.

У однополостного гиперболоида вращения по мере уменьшения угла между образующей прямой и плоскостью вращения происходит углубление его талии (рис. 23).

Рис. 23. Зависимость между длиной образующей прямой L, углом наклона образующей прямой АВС к плоскости вращения и радиусом
кривизны талии у линейчатых поверхностей вращения. 1,2 – однополостные гиперболоиды, 3 – цилиндр, 4 – конусы. О – место скрещивания образующих прямых АВ с осями вращения. l – ось вращения. S – Наименьшее расстояние между образующей прямой и осью вращения.

Углубление талии однополостного гиперболоида вращения при уменьшении угла наклона этой прямой, сопровождается уменьшением радиуса дуги окружности и увеличением центрального угла дуги окружности талии (рис. 24).

Рис. 24. Зависимость между углами наклона образующих прямых (B, b), длиной образующих прямых (L, l), радиусами (R, r) и центральными углами (A, a) дуг однополостного гиперболоида вращения.

Каждое волокно межпозвоночного диска (и в особенности каждое волокно фиброзного кольца) имеет линейное продолжение в свою силовую линию в теле верхнего позвонка. Напряжение волокон межпозвоночного диска вызывает действие силовых линий в телах позвонков.

Изменение напряжения волокон межпозвоночных дисков, изменение углов и направлений их наклона, изменение топографии напряженных волокон – все это повторяется силовыми линиями в телах позвонков, вызывая в них эластические и пластические деформации.

Форма однополосного гиперболоида вращения зависит от вращения одной образующей прямой с ее параметрами. Форма тела позвонка – результат силового влияния на костную ткань позвонка множества силовых линий с их меняющимися параметрами. Позвонки совершают циклические двусторонние противонаправленные торсионные вращения вокруг правых и левых, восходящих и нисходящих ядерно-суставных осей c центральными углами меньше 90 градусов. Поэтому талии имеются только на боковых поверхностях тел позвонков, они отсутствуют на передней и задней поверхностях тел.
Талии тел позвонков вытянуты вперед и имеют форму пологой дуги, почти прямой, т.к. ядерно – суставные оси позвонков наклонены кпереди и позвонки синхронно совершают движения вокруг межсуставных осей.

Прослеживается полная аналогия между углами наклона образующей прямой и центральными углами дуг окружностей однополостного гиперболоида вращения, с одной стороны, и углами наклона силовых линий тел позвонков (а так же углами наклона волокон межпозвоночных дисков) и центральными углами дуг окружностей талий тел позвонков, с другой стороны.

Диагностическая модель базируется на обратной зависимости величины центрального угла дуги окружности, совпадающей на максимальном протяжении с контуром талии тела позвонка, и угла наклона силовых линий тела позвонка, а также углов наклона волокон нижнего межпозвоночного диска (рис. 25). Эта зависимость установлена ранее (В. И. Нечаев, 1999).

Уменьшение углов наклона волокон межпозвоночных дисков и силовых линий в телах позвонков уменьшает радиусы дуг окружностей, прилегающих к талиям тел позвонков, и увеличивает центральные углы дуг этих окружностей.

Увеличение углов наклона волокон нижнего межпозвоночного диска и силовых линий тела позвонка сопровождается увеличением радиусов дуг окружностей, прилегающих к талиям тел позвонков и уменьшением центральных углов дуг этих окружностей. Следовательно, по центральным углам дуг окружностей можно оценивать углы наклона волокон межпозвоночных дисков и силовых линий тел позвонков.

Центральные углы дуг окружностей мы определяем в основных единицах измерения плоских углов – радианах. Радиан - безразмерная единица, входит в Международную систему единиц СИ и равна отношению длины дуги окружности к длине радиуса этой дуги. Для обозначения формы талий тел позвонков справа и слева в радианах мы используем термин “коэффициент пластической деформации тела позвонка – К.” К - безразмерная математическая характеристика контура талий тел позвонков находится в обратной зависимости от углов наклона волокон межпозвоночных дисков.

Рис. 25. Талии тел позвонков, их измерение, графическое отображение. 1 – ротация LIV вправо, в сторону ротационной деформации тела позвонка, R – радиус дуги окружности, n – центральный угол.

Между величинами центральных углов дуг окружностей, совмещенных с талиями тел позвонков, с одной стороны, и углами наклона силовых линий тел позвонков, углами наклона волокнистых структур межпозвоночных дисков, с другой стороны, существует обратная зависимость. Кривизна талий тел позвонков объективно отображает морфологическое и функциональное состояние межпозвоночных дисков.

III.2. Клиническое толкование рентгеноанатомической информации

Формы талий тел позвонков наглядно демонстрируют функциональные возможности и морфологическое состояние межпозвоночных дисков поясничных позвоночных сегментов, их биодинамику под влиянием взаимодействующих сил гравитации и антигравитации.

Применяемая диагностическая модель позволяет оценивать следующие показатели:

1. Величины коэффициентов пластической деформации (К) тел позвонков в соответствии с их положением в позвоночном столбе.

2. Относительные величины К каждого позвонка справа и слева, в соответствии с полом и возрастом.

3. Фиксированные и мобильные позвоночные сегменты, блоки позвоночных сегментов.

4. Направления и амплитуды доминирующих торсионных ротаций позвонков.

5. Локомоторная биодинамика позвонков (силовые линии).

6. Морфология волокнистых структур межпозвоночных дисков.

7. Векторы давления на студенистые ядра.

8. Сужения и расширения межпозвоночных отверстий.

9. Фиксированные ротации позвонков и формирование поясничных сколиозов.

В межпозвоночных дисках с большой эластичностью волокон увеличены амплитуды торсионных ротаций позвонков, уменьшены углы наклона волокон дисков и силовых линий тел позвонков, увеличена глубина талии тел позвонков и величина К. В межпозвоночных дисках с меньшей эластичностью волокон, например при их фиброзном перерождении, уменьшается глубина талий тел позвонков, уменьшаются амплитуды торзионных ротаций позвонков, увеличены углы наклона волокон дисков и силовых линий тел позвонков. В телах таких позвонков меньшая величина К и диагностируется относительная или абсолютная компрессионная деформация талий тел позвонков.

Коэффициенты пластической деформации талии тел поясничных позвонков позволяют объективно сравнивать между собой их биодинамику, морфологию, находить слабые звенья, оценивать амплитуды локомоторных смещений, диагностировать возможные сужения межпозвоночных отверстий.

1. Если величина коэффициента пластической деформации (К) тела позвонка со стороны одной опорной конечности или равна или незначительно отличается от К тела этого позвонка с противоположной стороны, то позвонок при ходьбе совершает симметричные торсионные ротации (рис 29).

2. Если определяются симметричные и глубокие талии тела позвонка и определяются симметричные и увеличенные величины коэффициента пластической деформации (К) тела позвонка, то такие деформации обозначаются как симметричные ротационные и позвонок гипермобилен при опоре и на правую и на левую ногу.

Биодинамика. Увеличенная симметричная ротационная деформация талии тела позвонка означает, что при опоре и на правую и на левую конечности позвонки имеют увеличенную, но одинаковую амплитуду торсионных смещений и по ходу и против хода часовой стрелки, т. е. определяется симметричная гипермобильность позвонка.

Морфология. Морфологической основой такой биодинамики является дегидратация студенистого ядра и увеличение растяжения эластических волокон нижнего межпозвоночного диска.

Биофизика такого состояния – симметричное уменьшение углов наклона волокон нижнего межпозвоночного диска и силовых линий тела позвонка, ориентированных и по ходу и против хода часовой стрелки.

3. На фасной рентгенограмме тело позвонка определяются симметричные и слабо выраженные талии, симметричные и уменьшенные величины К. Это состояние обозначается, как симметричная компрессионная деформация тела позвонка (рис. 28). Уровень взаимодействия сил гравитации - антигравитационная такого межпозвоночного диска снижен при опоре и на правую и на левую нижнюю конечность.

Биодинамика. При наличии симметричной компрессионной деформация тела позвонка, этот позвонок при опоре и на правую и на левую нижнюю конечности, смещается с уменьшенной и симметричной амплитудой, это – симметричная локомоторная гиперфиксация позвонка.

Морфология. Фиброзное перерождение эластичных волокнистых элементов нижнего межпозвоночного диска, ориентированных по ходу и против хода часовой стрелки.

Биофизика. Симметричное увеличение углов наклона волокон нижнего межпозвоночного диска и силовых линий тела позвонка.

4. На фасной рентгенограмме - асимметричные деформации талии тел позвонков без фиксированной их ротации. Это означает, что при завершении фазы отталкивания позвонки возвращаются в срединную плоскость. Такие асимметричные локомоторные торзионные ротации позвонков без фиксированной их ротации являются компенсированными. Более глубокая талия тела позвонка справа, коэффициент пластической деформации тела позвонка (К) справа существенно больше, чем слева. Правая сторона тела позвонка имеет относительную ротационную деформацию, левая сторона тела позвонка имеет относительную компрессионную деформацию. Фиксированная ротация не определяется (рис. 26). Данная ситуация возникает при относительно больших силовых нагрузках со стороны правой нижней конечности и/или при патологии диска.

Биодинамика. При опоре на правую ногу позвонок совершает торзионные ротации влево, вокруг правой ядерно-суставной оси с большей амплитудой, чем при опоре на левую ногу этот позвонок ротируется вправо.

Морфология. Эластичность волокон нижнего межпозвоночного диска, ориентированных влево, против часовой стрелки, превышают эластичность волокон этого диска, ориентированных вправо, по часовой стрелке.

Биофизика. При опоре на правую ногу волокна межпозвоночного диска и силовые линии тела позвонка, ориентированные влево, против часовой стрелки, имеют меньшие углы наклона, чем углы наклона волокон, ориентированных вправо, по часовой стрелке при опоре на левую ногу.

5. На фасной рентгенограмме фиксированная ротация не определяется, более глубокая талия тела позвонка слева. Коэффициент пластической деформации тела позвонка (К) существенно больше слева (рис.30). Такая ситуация возникает при увеличенной силовой нагрузке со стороны левой нижней конечности и/или при патологии диска.

Биодинамика. При опоре на левую ногу позвонок ротируется вправо, вокруг левой ядерно-суставной оси с большей амплитудой, чем он ротируется влево при опоре на правую ногу.

Морфология. Эластичность волокон нижнего межпозвоночного диска, ориентированных вправо, по часовой стрелке, превышают эластичность волокон этого диска, ориентированных влево, против часовой стрелки.

Биофизика. При опоре на левую ногу волокна межпозвоночного диска и силовые линии тела позвонка, ориентированные вправо, по часовой стрелке, имеют меньшие углы наклона, чем углы наклона волокон, ориентированных влево при опоре на правую ногу.

6. Фиксированные торсионные ротации позвонков являются следствием асимметричных положений студенистых ядер, следствием асимметричного морфофункционального состояния противонаправленных волокон межпозвоночных дисков. Позвонки в положении фиксированной ротации в фазе отталкивания не возвращаются в срединную плоскость. Причины фиксированной ротации позвонков – асимметричные избыточные физические нагрузки, патология межпозвоночных дисков (рис.27, 28, 30-43).

7. Если в теле нижнего позвонка ПДС определяется относительная ротационная деформация справа, а в теле верхнего позвонка этого ПДС - относительная ротационная деформация слева (мобильный сегмент), то в этом сегменте при опоре на правую нижнюю конечность суживается правое межпозвоночное отверстие.

8. Если в ПДС в теле нижнего позвонка определяется относительная ротационная деформация слева, а в теле верхнего позвонка - относительная ротационная деформация справа (мобильный сегмент), то в этом сегменте при опоре на левую нижнюю конечность суживается левое межпозвоночное отверстие 10. Относительные ротационные деформации правых половины тел всех поясничных и нижне-грудных позвонков это - ранний рентгено-анатомический диагностический признак формирования локомоторного левостороннего поясничного сколиоза.

Правосторонний локомоторный поясничный сколиоз диагностируется, если ротационные деформации имеются на левых половинах тел поясничных позвонков.

9. Если с одной стороны в смежных сегментах К верхнего позвонка больше К нижнего позвонка этой же стороны, то амплитуда ротаций верхнего позвонка больше амплитуды ротаций нижнего позвонка в одну сторону. Разница между К верхнего и нижнего позвонков количественно отображает разницу превышения растяжимости волокон одного направления верхнего диска над растяжением волокон этого же направления нижнего диска.

10. Дегидратация студенистых ядер в начальной стадии дистрофии межпозвоночного диска сопровождается гипермобильностью позвонков. Деструкция студенистых ядер вызывает уменьшение амплитуд их торзионной ротации.

III.3. Варианты строения тел позвонков и их нижних межпозвоночных дисков

Рис. 26. Относительная ротационная деформация тела позвонка справа без фиксированной ротации позвонка.

Позвонок сформирован в условиях преимущественного силового влияния со стороны правой нижней конечности. Амплитуды локомоторных торсионных ротаций позвонка асимметричные. При опоре на правую ногу амплитуды торзионных ротаций влево вокруг правых восходящей и нисходящей ядерно-суставных осей незначительно превышают амплитуды ротации этого позвонка вокруг левых осей при опоре на левую ногу. В нижнем межпозвоночном диске преобладает напряжение и растяжение волокон, ориентированных влево, против часовой стрелки. Эти волокна имеют меньший угол наклона.

Рис. 27. Абсолютная ротационная деформация тела позвонка слева без фиксированной ротации позвонка.

Позвонок сформирован в условиях силового доминирования со стороны левой нижней конечности. При опоре на левую ногу ротации позвонка с большей амплитудой вправо, по часовой стрелке вокруг левых ядерно-суставных осей (гипермобильность локомоторных ротаций позвонка вправо).

В нижнем межпозвоночном диске растянуты волокна, ориентированных вправо, по часовой стрелке. Эти волокна имеют меньшие углы наклона к нижней замыкательной пластинки тела позвонка.

Рис. 28. Двухсторонняя компрессионная деформация тела позвонка без его фиксированной ротации.

Тело позвонка сформировано под влиянием компрессионных сил механической энергии. Ротации позвонка вправо ограничены, влево отсутствуют (двухсторонняя гиперфиксация позвонка). Студенистое ядро в нижнем межпозвоночном диске в состоянии деструкции. Эластические волокна диска фиброзно изменены, имеют большой угол наклона. Амортизационная функция нижнего диска снижена.

Рис. 29. Симметричные ротационные деформации тела позвонка с фиксированной ротацией позвонка влево.

Симметричные локомоторные ротации позвонка. Фиксированная ротация позвонка влево. Волокна нижнего межпозвоночного диска, ориентированные как вправо, так и влево, имеют одинаковые углы наклона.

Рис. 30. Компрессионная деформация тела позвонка слева, фиксированная ротация позвонка вправо, в сторону ротационной деформации тела позвонка.

Позвонок находится в состоянии фиксированной ротации вправо, в сторону ротационной деформации тела позвонка. Компрессионная деформация левой половины тела позвонка. Локомоторные ротации позвонка асимметричные, при опоре на левую ногу амплитуды уменьшены. Волокна нижнего межпозвоночного диска, ориентированные против часовой стрелки, имеют меньшие углы наклона. Фиброз эластических волокон, ориентированных вправо, по часовой стрелке, наклон этих волокон имеет большие углы наклона.

Рис. 31. Компрессионная деформация тела позвонка справа, фиксированная ротация позвонка влево, в сторону компрессионной деформации тела позвонка.

Позвонок сформирован при доминировании силовой нагрузки со стороны правой нижней конечности. Амплитуды локомоторных ротаций позвонка влево, против часовой стрелки при опоре на правую ногу превышают амплитуды ротаций позвонка вправо при опоре на левую ногу. Позвонок находится в состоянии фиксированной ротации влево. Фиксированная ротация позвонка влево совпадает с доминирующими локомоторными торсионными ротациями позвонка. Фиброзное перерождение эластических волокон диска, ориентированных по часовой стрелке.

Рис. 32. Ротационная деформация тела позвонка слева, фиксированная ротация позвонка влево, в сторону ротационной деформации.

Позвонок сформирован в условиях увеличения нагрузки слева. Позвонок в положении фиксированной ротации влево. Амплитуды локомоторных торсионных ротаций позвонка вправо при опоре на левую ногу превышают локомоторные ротации позвонка влево при опоре на правую ногу. Гипермобильность позвонка вправо. Волокна нижнего диска, ориентированные вправо, по часовой стрелке, растянуты и имеют меньшие углы наклона.

Рис. 33. Компрессионная деформация тела позвонка справа, фиксированная ротацией позвонка вправо, в сторону компрессионной деформации.

Позвонок сформирован в условиях силового доминирования слева. Фиксированная ротация позвонка вправо, в сторону компрессионной деформации тела позвонка, связанная с нагрузкой слева. Амплитуда локомоторных торсионных ротаций позвонка вправо вокруг левых ядерно-суставных осей при опоре на левую ногу превышает амплитуду ротаций этого позвонка влево при опоре на правую ногу. Абсолютная компрессионная деформация тела позвонка справа (гиперфиксация влево). Фиброзное перерождение эластических волокон, ориентированных влево, против часовой стрелки.

Рис. 34. Относительная ротационная деформация тела позвонка справа, компрессионная деформация слева.

Позвонок сформирован под влиянием силовых линий, имеющих меньшие углы наклона влево, против часовой стрелки и больших углов наклона вправо, по часовой стрелке. Доминирует силовое влияние на позвонок со стороны правой нижней конечности. Уменьшены амплитуды ротационных смещений позвонка вправо.

Рис. 35. Ротационная деформация тела позвонка слева, относительная компрессионная деформация справа.

Тело позвонка сформировано под доминирующим силовым влиянием слева и влиянием силовых линий, ориентированных вправо и имеющих меньшие углы наклона вправо. Локомоторные торсионные ротации позвонка асимметричные с большей амплитудой торсионных ротаций вправо, по часовой стрелке. Ориентированные вправо волокна межпозвоночного диска имеют меньшие углы наклона. Нижний межпозвоночный диск сохранил свои амортизационные функции.

Рис. 36. Симметричная абсолютная компрессионная деформация тел позвонка и фиксированная ротацией позвонка влево.

Тело позвонка испытывает значительные симметричные компрессионные нагрузки. Гиперфиксация позвонка в обе стороны. Студенистое ядро в состоянии деструкции. Фиброзное перерождение эластических волокон нижнего межпозвоночного диска всех направлений. Фиксированная ротация позвонка влево. Амортизационная функция нижнего межпозвоночного диска снижена.

Рис. 37. Симметричная компрессионная деформация тела позвонка и фиксированная ротация позвонка вправо.

Тело позвонка испытывает значительные симметричные компрессионные нагрузки. Фиксированная ротация позвонка вправо. Ограничение локомоторной торсионной ротации позвонка в обе стороны, двусторонняя гиперфиксация позвонка. Фиброзное перерождение эластических волокон нижнего межпозвоночного диска всех направлений, большие углы наклона волокон. Амортизационная функция нижнего позвоночного сегмента снижена.

Рис. 38. Двусторонняя компрессионная деформация тела позвонка, больше справа, фиксированная ротация позвонка вправо, в сторону большей компрессионной деформации его тела.

Позвонок сформирован в условиях избыточных двусторонних нагрузок. Позвонок в состоянии фиксированной локомоторной ротации вправо, в сторону его компрессионной деформации. При опоре на правую ногу отсутствуют локомоторные торзионные ротации влево (гиперфиксация влево). Выраженный фиброз волокон, ориентированных влево, против часовой стрелки. Студенистое ядро в состоянии деструкции. Амортизационная функция нижнего сегмента практически отсутствует при опоре на правую ногу и значительно ослаблена при опоре на левую ногу.

Рис. 39. Абсолютная компрессионная деформация тела позвонка справа. Фиксированная ротация позвонка влево, в сторону ротационной деформации тела позвонка.

Позвонок сформирован в условиях доминирования силовых влияний, вправо при опоре на левую ногу. Фиксированная ротация позвонка влево, в сторону относительной ротационной деформации тела позвонка. Студенистое ядро нижнего диска в состоянии деструкции. Фиброзное перерождение эластических волокон нижнего диска, ориентированных влево, против часовой стрелки. При опоре на правую ногу позвонок влево не ротируется (гиперфиксация влево).

Рис. 40. Абсолютная компрессионная деформация тела позвонка слева и фиксированная ротация позвонка влево, в сторону компрессионной деформации.

Фиксированная ротация позвонка влево, в сторону компрессионной деформации тела позвонка. Относительное увеличение амплитуды ротации позвонка влево. Волокна межпозвоночного диска, ориентированные влево растянуты, уменьшены углы их наклона. При опоре на левую ногу - уменьшенная амплитуда локомоторной ротации позвонка вправо (гиперфиксация вправо). Фиброзное перерождение эластических волокон нижнего диска, ориентированных по часовой стрелке, увеличены углы наклона этих волокон.

Рис. 41. Абсолютная компрессионная деформация тела позвонка слева, фиксированная ротация позвонка вправо.

Фиксированная ротация позвонка вправо, в сторону относительной ротационной деформации его тела. Доминирует локомоторная торсионная ротация влево при опоре на правую ногу. При опоре на левую конечность ротация позвонка вправо практически отсутствует (гиперфиксация позвонка вправо).
Студенистое ядро нижнего диска в состоянии деструкции, смещено влево. Фиброзное перерождение эластических волокон нижнего диска, ориентированных по часовой стрелке, увеличены углы наклона этих волокон.

Рис.42. Относительная ротационная деформация тела позвонка справа. Фиксированная ротация позвонка влево.

Позвонок сформирован при небольшим силовым доминировании со стороны правой нижней конечности. Локомоторные торсионные ротации асимметричные, с большей амплитудой влево. В межпозвоночном диске волокна, ориентированные влево имеют меньшие углы наклона. Позвонок находится в положении фиксированной торзионной ротации влево, в сторону относительной компрессионной деформации его тела.

Рис. 43. Абсолютная компрессионная деформация тела позвонка справа. Фиксированная ротация позвонка влево, в сторону относительной ротационной деформации тела позвонка.

Позвонок сформирован в условиях доминирования силовых влияний при опоре на левую нижнюю конечность. Фиксированная ротация позвонка влево, в сторону относительной ротационной деформации его тела. При опоре на правую ногу локомоторная ротация позвонка влево практически невозможна (гиперфиксация влево). Деструкция студенистого ядра нижнего диска. Фиброзное перерождение эластических волокон диска, ориентированных влево, против часовой стрелки.

III.4. Отделы позвоночного столба

Пространственная ориентация суставных поверхностей на суставных отростках позвонков и их форма отражают функцию дугоотростчатых суставов.

Расположение проекций суставных щелей соседних суставов под углом, близким к прямому углу следует трактовать как мобильные сегменты, в которых смежные позвонки ротируются противонаправленно.

Параллельные проекции суставных щелей означают совпадение кинематических векторов смежных сегментов. Расположение проекций смежных суставных щелей под острыми или тупыми углами означают, что движения позвонков в смежных сегментах различаются по своим векторам, но не являются противонаправленными (рис. 44).

Рис.44. Рентгенологические проекции суставных щелей дугоотростчатых суставов позвоночного столба во фронтальной плоскости в сопоставлении с топографией суставов головок ребер. 1 – позвоночные двигательные сегменты, находящиеся под преимущественным влиянием пояса нижних конечностей.

2 – позвоночные двигательные сегменты, находящиеся под влиянием пояса верхних конечностей. 3 – позвоночные двигательные сегменты, находящиеся под влиянием головы и шеи.

Соединение позвоночного столба с черепом, комбинированный атлантозатылочный сустав. Реализуется движение черепа во фронтальной и сагиттальной плоскостях. Сегмент CI-II. Комбинированный атлантоаксиальный сустав, в котором совершается единственный род движения – вращение черепа в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, проходящей через зуб осевого позвонка. Голова вместе с атлантом совершает вращение вокруг зуба осевого позвонка.

Кинематические векторы в сегментах CIV-V и CV-VI имеют существенные отличия, что зависит от анатомии мышц. От остистых отростков двух нижних шейных и четырех верхних грудных позвонков к медиальным краям лопаток вниз и латерально идут мышечные волокна больших ромбовидных мышц. От остистых отростков пяти верхних шейных позвонков вверх и латерально идут ременные мышцы шеи.

Сегменты ThVI-VII-VIII. На уровне этих сегментов заканчиваются истинные ребра, которые крепятся непосредственно к грудине и начинаются ложные ребра, которые своими хрящевыми концами крепятся друг к другу.

Сегменты ThX-XI-XII. На уровне этих сегментов заканчиваются ложные ребра и начинаются колеблющиеся ребра, которые имеют свободные концы, не имеют суставов бугорков ребер, а суставы головок ребер сочленяются с целыми ямками на телах своих позвонков.

Сегменты LIV-V. На этом уровне сочленяются пятый поясничный с четвертым. Пятый поясничный позвонок имеет сильный наклон вперед и является началом подвижного отдела позвоночника, где движения тазового пояса передаются вверх.

В поясничном и нижнее - грудном отделах выпуклые суставные поверхности нижних суставных отростков ниже уровня ThXI обращены вперед и латерально. В грудном отделе (ThXI и выше) уплощенные суставные поверхности нижних суставных отростков обращены вперед и медиально. Разница плоскостей суставных поверхностей - 90 град.

У грудных позвонков (выше ThXI) суставные поверхности верхних и нижних суставных отростков плоские, невозможно выделить активные ведущие и пассивные ведомые отростки. В грудном отделе не существует заметной разницы между силами механической энергии восходящего и нисходящего векторов и грудной отдел относительно поясничных позвонков функционирует как противонаправленный сегментированный монолит.

Одиннадцатый грудной позвонок является местом встречи противонаправленных ротаций грудного и поясничного отделов позвоночника. Суставные поверхности верхних суставных отростках в ThXI и выше - плоские и лежат примерно во фронтальной плоскости, а суставные поверхности нижних суставных отростков в ThXI и ниже - выпуклые, ориентированы вперед и латерально (как в поясничных позвонках). Наличие на телах ThXI-XII реберных ямок, отсутствие реберных ямок на поперечных отростках, ориентировка суставных отростков, сочленение этих позвонков с ребрами, утратившими связи с грудиной, особенности строения тел позвонков – свидетельство влияния на эти позвонки пояса нижних конечностей. На этом основании ThXI -XII и структурно и функционально следует относить к поясничным позвонкам (рис. 44, 45).

Несмотря на то, что первый грудной позвонок образует суставы и полусуставы с первыми и вторыми истинными ребрами, это не находит своего отражения на функции двух нижних шейных сегментов до CIV-V. На этом уровне основную фиксирующая роль играют мощные мышц спины (трапециевидная, большая ромбовидная).

Затылочная кость вверху и таз внизу являются местами соединения кинематических цепей позвоночника, делая их замкнутыми (закрытыми).

Рис. 45. Талии тел позвонков определены на скелете человека. Возраст и пол не известны. ThX-XI – уровень противонаправленных влияний на позвоночный столб пояса верхних и нижних конечностей.

В функциональном отношении поясничным отделом позвоночника следует считать уровень ThXI-LV.

III.5. Внутреннее строение тел позвонков и гемопоэз

Существует точка зрения, согласно которой пространственная ориентация костных трабекул тел позвонков складывается под влиянием перемещений красного костного мозга по ячейкам губчатого вещества. Согласно этой точке зрения волны сжатия и растяжения, распространяясь по костному мозгу сферически, гасятся деформацией костных трабекул и перемещениями костного мозга по ячейкам губчатого вещества. Движения костного мозга вызывают в костных трабекулах напряжения, которые рассматривают как “средство переориентировки и рассеяния энергии сжатия”. Тела позвонков функционируют как своеобразные гидравлические амортизаторы (Аникин Ю. М., Колесников Л. Л., 1993).

Необходима некоторая коррекция такой точки зрения.

Учитывая малый промежуток времени, в течение которого действует один цикл колебаний давления и консистенцию красного костного мозга, говорить можно не о перемещении самого вещества красного костного мозга из ячейки в ячейку, а о колебательном изменении гидродинамического давления красного костного мозга. Колебания величин и векторов, действующих на тела позвонков внешних механических сил, вызывают соответствующие колебания сил гидродинамического давления красного костного мозга. Колебания сил гидродинамического давления передаются спереди назад и в сторону из одной половины тел позвонков в другую, в ответ на изменения векторов действующих внутренних сил механической энергии.

Структура костной ткани тел позвонков соответствует распределению волокнистых элементов межпозвоночных дисков. Так, периферия фиброзных колец с наибольшей концентрацией фиброзных волокон прилежит к слою компактной костной ткани периферии тел позвонков. Лежащая дальше от фиброзного кольца волокнистая хрящевая ткань межпозвоночного диска, имеет меньшую концентрацию волокнистых элементов. Этой части межпозвоночного диска соответствует губчатая костная ткань, содержащая меньшее количество костных трабекул и более крупные ячейки губчатого вещества. В расположенных ближе к центру отделах межпозвоночных дисков число волокнистых элементов наименьшее, практически отсутствуют фиброзные волокна и в центральных отделах тел позвонков расположены наибольшие по объему ячейки губчатого вещества.

Под влиянием тяговых сил эластических и фиброзных волокон межпозвоночных синдесмозов находятся края тел позвонков по всему их периметру. Эластические и фиброзные волокна фиброзных колец оттягивают краевую кайму тел позвонков, направляют края друг к другу, стремятся сблизить тела позвонков. Верхние края тел позвонков имеют вектор тяги вверх и в сторону, а нижние края – вниз и в противоположную сторону. При смене опорной ноги следует изменение бокового вектора на 90 град, однако постоянное влияние тяговых сил на края тел позвонков сохраняется.
Противонаправленные торсионные тяговые силы формируют по периметру тел талии позвонков. Тела позвонков ближе к их центрам испытывают тяги в противоположные стороны, и это является одним из факторов образования ячеек в губчатом веществе (рис. 46).

Хрящевая ткань межпозвоночных дисков под влиянием тяговых сил эластических и фиброзных волокон подвергается компрессии, противодействуя которой, хрящевая ткань оказывает компрессионное влияние на верхние и нижние замыкающие пластины тел смежных позвонков. Прилежащие к замыкающим пластинам участки тел позвонков испытывают преимущественно силы компрессионные влияния, под действием которых формируется компактная костная ткань замыкательных пластин тел позвонков. Периферические области тел позвонков испытывают действие тяговых сил, которые возникают при растяжении эластических и фиброзных волокон как межпозвоночного диска в целом, так и фиброзного кольца в особенности. Векторы компрессионных сил, действующие непосредственно на замыкающие пластины, и векторы роста костной ткани (направления костных трабекул) в прилежащих к замыкающим пластинам участках, взаимно перпендикулярны. В центральных отделах тел позвонков векторы торсионных тяг и векторы роста костей (направления костных трабекул) совпадают. Это соответствует известной биологической закономерности: зависимости направлений роста и развития костей от векторов действия сил.
«Архитектоника кости выражает не столько опорную, статическую функцию отдельных костей скелета, сколько совокупность сложных двигательных его функций в целом и в каждой кости в частности. Иными словами, расположение и направление костных «стропил» становится понятным, если учесть также весьма сложные по силе и направлениям векторы, определяемые мышечной и сухожильной тягой, связочным аппаратом и другими элементами, характеризующими скелет как двигательную систему. В этом смысле понятие о костном скелете как о пассивной части двигательного аппарата нуждается в существенной поправке» (С.А. Рейнберг, 1964).

Рис. 46. Механические факторы, формирующие структуру костной ткани тел позвонков. 1. Векторы тяговых сил по ходу волокон фиброзных колец.

2. Действие гидростатического давления красного костного мозга. 3. Компрессионные влияния межпозвоночных дисков на замыкающие пластинки тел позвонков. 4. Формирование полостей в телах позвонков. 5. Оттягивание краёв тел позвонков.

Губчатое вещество тел позвонков имеет неоднородную структуру: костные трабекулы, костный мозг, сосуды. Кроме того, неоднородные структуры губчатого вещества изменяют своё функциональное состояние: находятся костные трабекулы в данный момент под действием сил механической энергии или нет, колеблется гидростатическое давление костного мозга и давление в кровеносных сосудах и т. д. (Аникин Ю. М., Колесников Л. Л. 1993). Процесс уменьшения сил механической энергии в губчатом веществе происходит вследствие поглощения энергии, рассеяния на границах сред и преобразования в другие, немеханические формы энергии (диссипация механической энергии).

Однако этим не исчерпывается влияние на позвонки локомоторных внешних сил механической энергии. Общеизвестно, что сосудистая сеть губчатого вещества всех костей скелета вообще и тел позвонков в частности, кроме кровеносных капилляров обычного строения, имеют так называемые синусные капилляры, диаметр которых доходит до 500 мкм, их периферия окружена паренхимой красного костного мозга. Если для обычных капилляров основной побудительной причиной к перемещению крови является напорное давление, то для синусных капилляров из-за их большого объема напорное давление имеет меньшее значение. Большая площадь поверхности синусных капилляров, делает их весьма чувствительными к действию гидродинамических сил. Именно гидродинамические силы являются основным побудительным фактором движения крови из синусных капилляров в вены губчатого вещества и дальше, в вены внутреннего позвоночного сплетения.

Колебания гидродинамического давления в ячейках губчатого вещества способствуют проникновению молодых форменных элементов крови через стенки синусных капилляров в их полости (Нечаев В. И., 1997). Корреляции между локомоцией человека и характером кроветворения прослеживается в эмбриогенезе (Пэттэн Б. М., 1957). Клетки эндотелия являются своеобразными механорецепторами, чувствительными к различным механическим воздействиям, которые определяют их функционирование in vivo. Механический (гидродинамический) фактор детерминирует конфигурацию и морфогенез микрососудистых сетей (Глотов В.А. 1995). Клетки эндотелия и гемоцитобласты красного костного мозга развиваются из одного источника и имеют одного предшественника – мезенхимную клетку (Куприянов В. В. и др., 1993). Следовательно, гемопоэтические клетки красного костного мозга сохраняют способность реагирования на механический (гидродинамический) фактор. Без сомнения, ходьба является обязательным условием для поступления в периферическую кровь молодых форменных элементов и для оптимального оттока крови из губчатого вещества.

Анатомическое соседство и связи венозных сосудов губчатых костей скелета с венозными сплетениями дают возможность молодым форменным элементам крови определенное время развиваться в щадящих условиях гемодинамики. Мощные позвоночные и тазовые венозные сплетения следует рассматривать не только, как депо объёмов крови, но, как зоны развития молодых форменных элементов крови. Система непарных и полунепарных вен является проводником молодых форменных элементов крови в русло интенсивной гемодинамики.

Вполне обоснованно считать длительный покой в горизонтальном положении основным патогенетическим фактором развития анемий и классифицировать такие анемии, как гиподинамические (гипокинетические) анемии (Нечаев В. И., 1997).

Таким образом, губчатая и компактная костная ткань тел позвонков формируется под совместным влиянием тяговых сил волокнистых структур межпозвоночных дисков, компрессионных сил, действующих на хрящевую ткань и студенистые ядра межпозвоночных дисков и меняющихся сил гидродинамического давления красного костного мозга.

III.6. Деформации тел поясничных позвонков – результат их биодинамики

Итоговые пластические деформации тел позвонков являются результатом влияния силовых линий на костную ткань позвонков за период последних трех месяцев, предшествующих рентгенограмме.

Форма тел позвонков, которая на их периферии ограничена тонким слоем компактной костной ткани, находится под прямым силовым тяговым влиянием компактно расположенных эластических и фиброзных волокон фиброзного кольца межпозвоночного диска. Структура губчатой костной ткани позвонков формируется, напряжением эластических и фиброзных волокон межпозвоночных дисков, расположенных между студенистым ядром и фиброзным кольцом.
Тела позвонков прилежащие к верхним и нижним замыкающим пластинкам находятся под доминирующим влиянием сил компрессии.

Величина коэффициента пластической деформации тела позвонка находится в обратной зависимости от углов наклона силовых линий тел позвонков. Углы наклона силовых линий тел позвонков находятся в прямой зависимости от углов наклона волокон межпозвоночных дисков. Углы наклона волокон зависят от эластичности волокон, величин и характера нагрузок, действующих на позвоночник, зависит от процессов гемодинамики в артериальной и венозной сетях с учетом возраста, пола, патологии и т. д.

Опора на правую ногу сопровождается ротацией правого бедра наружу, вправо, ротацией таза и LV влево. Если LIV имеет ротационную деформацию справа, то сегмент LV-IV является однонаправленным, как и сегмент LV-SI. Если в LIV ротационная деформация определяется слева, то в сегменте LV-IV смежные позвонки смещаются противонаправленно.

Опора на левую ногу сопровождается ротацией левого бедра наружу, влево, ротацией таза и LV вправо, т. е. SI-LV – всегда однонаправленный сегмент. Если LIV имеет ротационную деформацию слева, то сегмент LV-IV также является однонаправленным как и сегмент LV-SI. Два смежных однонаправленных сегментов, это – блок однонаправленных сегментов. Если в LIV ротационная деформация определяется справа, то сегмент LV-IV является противонаправленным (рис. 47).

Форму тела каждого позвонка следует связывать с морфо-функциональным состоянием его нижнего межпозвоночного диска:

а). Биодинамика каждого позвонка определяется взаимодействием сил гравитации через верхний межпозвоночный диск и сил антигравитации через нижний межпозвоночный диск.

б). Силы гравитации и антигравитации при опоре на правую ногу совместно ротируют позвонок влево, а при опоре на левую ногу совместно ротируют позвонок вправо.

в). Процессы взаимодействия сил гравитации и антигравитации перемещаются посегментно в направлении снизу вверх.

г). Силы антигравитации в позвоночных сегментах действуют с момента опоры на нижнюю конечность и превышают силы гравитации.

д). Верхние и нижние концы волокон межпозвоночных дисков смещаются вместе со смещениями позвонков и изменяют углы наклона волокон дисков и углы наклона силовых линий тел позвонков.

Рис. 47. Итоговые деформации тел позвонков в позвоночных сегментах в связи с их биодинамикой и структурой межпозвоночных дисков.

Рис. 48. Жен. 13 лет, сколиоз.

SI-LIII. Блок сегментов, где доминируют ротации позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на правую ногу.

LIV-III – фиксированный сегмент с однонаправленной ротацией позвонков, растянуты и напряжены эластические волокна, ориентированные влево.

LIII - тело позвонка слева имеет абсолютную компрессионную деформацию. Фиброзное перерождение эластических волокон, ориентированных вправо, по часовой стрелке. Гиперфиксация позвонка вправо при опоре на левую ногу. Вектор давления позвонков на студенистое ядро - влево, в сторону локомоторных ротаций позвонков сегмента.

LIII-I. Сегменты с симметричной биодинамикой. В межпозвоночных дисках - симметричные углы наклона волокон и симметричные ротации позвонков.

LI-ThXI. Блок мобильных сегментов с противонаправленными ротациями. В смежных позвонках доминируют противонаправленные ротации позвонков. Абсолютные компрессионные деформация тела ThXII слева и тела ThXI справа.

Гиперфиксация ThXII вправо при опоре на левую ногу и ThXI влево при опоре на правую ногу. Правое межпозвоночное отверстие расширено, левое – сужено. Вектор давления смежных позвонков на студенистое ядро – вправо, в сторону расширенного межпозвоночного отверстия.

XI – доминируют ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно – суставной оси. В его нижнем межпозвоночном диске - фиброзное перерождение эластических волокон, ориентированных влево, против часовой стрелки.

ThXI-X. Сегменты с симметричной биодинамикой. Сегменты с симметричными компрессионными деформации тел позвонков. Симметрично увеличенные углы наклона волокон межпозвоночных дисков. Симметричная гиперфиксация позвонков.

ThIX-VIII. Фиксированный сегмент с однонаправленными ротациями смежных позвонков. Доминируют ротации позвонков и студенистого ядра однонаправлено, в сторону фиксированной ротации позвонков, вправо, вниз и вперед вокруг левых восходящих ядерно – суставных осей. Волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо имеют меньшие углы наклона.

Центр тяжести тела смещен вправо. Фиксированный поясничный сколиоз влево и грудной сколиоз вправо. Поясничный и грудной сколиозы соответствуют локомоторным ротациям позвонков.

Рис. 49. Муж. 21 год.

SI-LIII. Блок сегментов с доминированием ротаций смежных позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно – суставных осей при опоре на правую ногу.

LIII-IV – фиксированный сегмент. Растянуты и напряжены эластические волокна межпозвоночного диска, ориентированные влево, против часовой стрелки. На студенистое ядро оказывается давление влево, в сторону расширенного межпозвоночного отверстия при опоре на правую ногу. Фиксированная ротация позвонков влево.

LIII-I. Блок мобильных сегментов, где доминируют противонаправленные ротации смежных позвонков.

Сегмент LII-LIII. Ротационные деформации правой половины тела LIII, левой половины тела LII, правой половины тела LI.

LII – доминируют торсионные ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси (гипермобильность вправо).

Растянуты и напряжены эластические волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо, по часовой стрелке. На студенистое ядро оказывается давление смежных позвонков вправо.

LI – доминируют торсионные ротации влево, вниз и вперед.

Растянуты и напряжены эластические волокна, ориентированные влево, против часовой стрелки. На студенистое ядро оказывается давление смежных позвонков вправо. Позвонок в состоянии фиксированной ротации влево.

L1-ThXI. Сегменты с симметричной биодинамикой смежных позвонков.

Позвонки имеют выраженные симметричные компрессионные деформации. Симметричная гиперфиксация ThXII-XI. В межпозвоночных дисках – фиброзное перерождение эластических волокон.

Центр тяжести тела смещен вправо, фиксированный левосторонний поясничный сколиоз сформировался в условиях доминирования локомоторных сил антигравитации при опоре на правую ногу в сегментах SI-LIII, LI.

Рис. 50. Муж. 38 лет.

SI-LIV. Блок сегментов с доминированием ротаций смежных позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей.
LIV – абсолютная компрессионная деформация тела позвонка слева. Гиперфиксация позвонка вправо при опоре на левую ногу. Фиброзное перерождение волокон нижнего диска, ориентированных вправо, по часовой стрелке.

LIV-III. Мобильный сегмент с противонаправленными ротациями смежных позвонков.

LIII – доминируют локомоторные ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси. Правое межпозвоночное отверстие расширено, левое – сужено. Вектор давления смежных позвонков на студенистое ядро направлен вправо.

LIII-I. Относительные ротационные деформации левых половин тел позвонков. Блок сегментов где доминируют однонаправленные (вправо, вниз и вперед) ротации смежных позвонков вокруг левых восходящих ядерно – суставных осей при опоре на левую ногу.

Сегмент LII-I – мобильный, растянуты и напряжены восходящие, ориентированные влево волокна межпозвоночного диска. На студенистое ядро действует давление смежных позвонков влево, против ротации позвонков.

Сегмент LII-III – фиксированный, растянуты и напряжены восходящие, ориентированные вправо, волокна межпозвоночного диска. На студенистое ядро действует давление смежных позвонков вправо, в сторону ротации смежных позвонков.

Локомоторные ротации поясничных позвонков соответствуют их фиксированным ротациям.

Рис. 51. Муж. 39 лет, шофер автобуса.

SI-LI. Блок сегментов, где доминируют ротации смежных позвонков влево, вперед и вниз вокруг правых восходящих ядерно – суставных осей при опоре на правую ногу.

LIV – двусторонние ротационные деформации тела позвонка. Двусторонняя гипермобильность позвонка. Избыточная растяжимость эластических волокон нижнего межпозвоночного диска, особенно волокон, ориентированных влево, возможна дегидратация студенистого ядра. Сужение правого межпозвоночного отверстия при опоре на правую ногу.

LIII - абсолютная компрессионная деформация левой стороны тела позвонка. Гиперфиксация позвонка вправо при опоре на левую ногу.
В межпозвоночном диске LIV-III фиброз эластических волокон, ориентированных влево, против часовой стрелки. Вектор давления позвонков на студенистое ядро направлен вправо.

Сужение левого межпозвоночного отверстия при опоре на левую ногу.

LII – незначительное доминирование локомоторных ротаций позвонка влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси. Двусторонняя гипермобильность позвонка.

В сегменте LIII-II увеличение растяжимости всех волокон межпозвоночного диска, возможна дегидратация студенистого ядра. Вектор давления позвонков на студенистое ядро – влево, в сторону ротации сегмента.

LI – доминируют локомоторные ротации позвонка влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси. Растянуты и напряжены эластические волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо, по часовой стрелке. Студенистое ядро отдавливается вправо, в противоположную сторону ротаций позвонков сегмента LII-I.

Амплитуды локомоторных ротаций позвонка по сравнению с LII уменьшены.

LI-ThXII. Мобильный сегмент с противонаправленными ротациями смежных позвонков.

ThXII – незначительное доминирование ротации позвонка вправо вперед и вниз вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси. В нижнем межпозвоночном диске меньшие углы наклона имеют волокна, ориентированные влево. Расширено правое межпозвоночное отверстие, сужено левое. Вектор давления смежных позвонков на студенистое ядро вправо.

ThXII-XI. Мобильный сегмент, где доминируют ротации смежных позвонков вправо, вниз и вперед вокруг левых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на левую ногу. Вектор давления тел смежных позвонков на студенистое ядро – влево, против ротации позвонков.

ThXI - компрессионная деформация тела справа, гиперфиксация позвонка влево при опоре на правую ногу.

Эластические волокна межпозвоночного диска, ориентированные влево, имеют меньшие углы наклона. Сужение правого межпозвоночного отверстия при опоре на правую ногу.

ThXI-X. Мобильный сегмент, противонаправленные ротации смежных позвонков.

ThX - доминируют локомоторные торсионные ротации влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси. Фиброз эластических волокон, ориентированных вправо, увеличение углов наклона волокон.

Выраженное уменьшение амплитуд торсионной ротации ThXI влево и ThX вправо.

Сформированный фиксированный левосторонний сколиоз поясничного и нижнегрудного отделов позвоночника совпадает с векторами локомоторных торсионных ротаций позвонков.

Рис. 52. 63 года, жен.

SI-LII. Блок сегментов, где доминируют ротации смежных позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на правую ногу. Ротационные деформации тел позвонков справа. Фиксированная ротация позвонков влево. Позвоночный столб получает избыточные нагрузки справа при опоре на правую ногу.

LIV - гипермобильность влево при опоре на правую ногу. Эластические волокна нижнего межпозвоночного диска, ориентированные влево, избыточно растяжимы и имеют меньшие углы наклона. Вектор давления позвонков LV-IV на студенистое ядро – влево, в направлении ротаций позвонков.
В сегменте LIV-III эластические волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо, по часовой стрелке избыточно растяжимы и имеют меньшие углы наклона. Вектор давления позвонков на студенистое ядро направлен влево в сторону локомоторной ротации позвонков.

В сегменте LIII-II – волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо имеют большее растяжение и меньшие углы наклона.

Вектор давления позвонков LIII-II на студенистое ядро – вправо, против ротации позвонков.

LII-ThXII. Блок мобильных сегментов с противонаправленными ротациями смежных позвонков.

LI - ротационная деформация левой половины тела позвонка. При опоре на левую ногу доминируют локомоторные ротации позвонка вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси.

Волокна межпозвоночного диска, ориентированные вправо, по часовой стрелке, избыточно растянуты и имеют меньший угол наклона. Вектор давления позвонков LII-I на студенистое ядро - направлен вправо, в сторону расширенного правого межпозвоночного отверстия. Гипермобильность позвонка вправо при опоре на левую ногу.

ThXII – резко снижена локомоторная подвижность в обе стороны. Волокна межпозвоночного диска, ориентированные влево, наклонены к позвонкам под меньшими углами. Левое межпозвоночное отверстие расширено, правое – сужено. Вектор давления позвонков LI-ThXII на студенистое ядро направлен влево, в сторону расширенного левого межпозвоночного отверстия.

ThXII-XI. Фиксированный сегмент, где доминируют локомоторные торсионные ротации позвонков влево, вверх и вниз вокруг правых восходящих ядерно – суставных осей. Смежные позвонки реализуют давление на студенистое ядро в сторону, противоположную их ротации.

LXI – выраженное ограничение локомоторной подвижности в обе стороны, особенно вправо. Абсолютная компрессия левой половины тела позвонка. Фиброзное перерождение волокон межпозвоночного диска, ориентированных влево, против часовой стрелки.

Фиксированная ротация позвонков повторяет доминирующие векторы локомоторной торсионной ротации позвонков. Компенсированный левосторонний поясничный сколиоз.

Рис. 53. жен. 48 лет.

Все позвоночные сегменты являются однонаправленными, доминируют локомоторные ротации позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно – суставных осей при опоре на правую ногу. Амплитуды ротаций позвонков незначительно отличаются друг от друга (кроме LIV слева).

LIV – ротационная деформация тела позвонка справа, абсолютная компрессионная деформация слева. При опоре на правую ногу, избыточные амплитуды ротаций позвонка влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси.

Гиперфиксация LIV вправо при опоре на левую ногу, в нижнем диске - фиброзное перерождение эластических волокон, ориентированных вправо.

В LIV-III действует давление смежных позвонков на студенистое ядро в сторону ротаций позвонков к расширенному межпозвоночному отверстию.

В сегменте III-II давление смежных позвонков на студенистое ядро – против вектора ротаций смежных позвонков.

Фиксированная ротация позвонков вправо, противоположно доминирующим локомоторным торсионным ротациям. Влияние локомоторных торсионных ротаций позвонков возрастает в направлении снизу вверх, уменьшая величину фиксированной ротации позвонков.

Рис. 54, жен. 58 лет.

SI-LII. Блок сегментов, где доминируют локомоторные торсионные ротации позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей.

LIV-LII - относительные ротационные деформации позвонков справа.

LII - наиболее мобильный в обе стороны позвонок.

LIII-IV – мобильный сегмент, LII-III – фиксированный сегмент.

LII-I. Мобильный сегмент с противонаправленными ротациями смежных позвонков.

LI – доминируют ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси. В межпозвоночном диске меньшие углы наклона, имеют волокна, ориентированные вправо. Левое межпозвоночное отверстие сужено, правое – расширено. Вектор давления смежных позвонков на студенистое ядро направлен вправо, к расширенному межпозвоночному отверстию.

LI-ThXI. Блок сегментов, где доминируют локомоторные торсионные ротации позвонков вправо, вниз и вперед вокруг левых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на левую ногу.

В межпозвоночном диске LI-ThXII волокна, ориентированные вправо, по часовой стрелке имеют меньшие углы наклона.

Вектор давления позвонков на студенистое ядро - влево, противоположно ротации позвонков (мобильный сегмент).

В межпозвоночном диске ThXII– ThXI меньшие углы наклона у волокон, ориентированных вправо. Вектор давления позвонков на студенистое ядро – влево, против направления ротации позвонков (мобильный сегмент).

На уровне LII-IV - фиксированный правосторонний не локомоторный поясничный сколиоз.

На уровне LI-TXI - фиксированный не локомоторный левосторонний грудной сколиоз.

Рис. 55, муж. 70 лет.

LV-III. Блок сегментов с симметричной биодинамикой.

Тела позвонков симметрично деформированы по компрессионному типу. Симметричное уменьшение амплитуд локомоторных ротаций позвонков. В межпозвоночных дисках - фиброзное перерождение эластических волокон всех направлений, увеличены углы их наклона к телам позвонков.

LIII-ThXII. Блок сегментов, где доминируют торсионные ротации позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на правую ногу.

Компрессионные деформации левых половин тел позвонков. Значительные уменьшения амплитуд локомоторных ротаций позвонков вправо, при опоре на левую ногу (гиперфиксация позвонков вправо). Фиброзное перерождение эластических волокон межпозвоночных дисков, ориентированных вправо, по часовой стрелке.

Сегменты LIII-I - фиксированные, смежные позвонки оказывают давление на студенистые ядра влево, в сторону ротации сегментов.

ThXII – гиперфиксация позвонка вправо при опоре на левую ногу, гипермобильность позвонка влево при опоре на правую ногу. В нижнем диске фиброзное перерождение волокон ориентированных вправо.

Сегмент LI-ThXII – мобильный, позвонки оказывают давление на студенистое ядро вправо, против ротации позвонков сегмента.

ThXII-XI - мобильный сегмент с противонаправленными ротациями позвонков. Слабое звено позвоночника. Гипермобильный сегмент вправо при опоре на левую ногу и влево при опоре на правую ногу.

Левое межпозвоночное отверстие сужено, правое – расширено. Вектор давления смежных позвонков на студенистое ядро – вправо, к расширенному межпозвоночному отверстию.

Уменьшение амплитуд локомоторных торсионных ротаций позвонков в поясничном отделе в определенной степени компенсируется гиперкинезами позвонков в нижних грудных сегментах.

Центр тяжести тела смещен влево. Фиксированный правосторонний поясничный и нижнегрудной сколиоз сформирован под доминирующим силовым влиянием слева.

Рис. 56. муж. 48 лет.

SI-LIII. Блок сегментов, где доминируют локомоторные торсионные ротации позвонков вправо, вниз и вперед при опоре на левую ногу вокруг левых восходящих ядерно-суставной оси.

LIV – абсолютная компрессионная деформация правой половины тела. Амплитуды его локомоторных ротаций влево уменьшены (гиперфиксация позвонка влево при опоре на правую ногу). Уменьшены также амплитуды ротаций влево LV-SI. Фиброзное перерождение эластических волокон межпозвоночных дисков SI-L IV, ориентированных влево, против часовой стрелки.

LIII – волокна нижнего межпозвоночного диска, ориентированные вправо по часовой стрелке имеют меньшие углы наклона. Давление на студенистое ядро направлено вправо, в сторону ротации сегмента, L IV-III – фиксированный сегмент.

LIII-I. Симметричная биодинамика позвонков.

Рис. 57. Муж.,71 год.

SI-LIV – блок сегментов с доминированием торсионных ротаций позвонков вправо при опоре на левую ногу.

LIV-II. Блок мобильных сегментов с противонаправленными ротациями смежных позвонков.

LIV – доминируют локомоторные торсионные ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси при опоре на левую ногу. Компрессионная деформация тела позвонка справа.

LIII – доминируют локомоторные торсионные ротации влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси при опоре на правую ногу.

В межпозвоночном диске уменьшен наклон волокон, ориентированных влево. Левое межпозвоночное отверстие расширено, правое – сужено.

Давление LIV-III на студенистое ядро направлено влево, в сторону расширенного межпозвоночного отверстия.

LII – доминируют локомоторные торсионные ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси.

Ротационная деформация левой половины тела позвонка. В межпозвоночном диске LII-III избыточная растяжимость и значительно уменьшенные углы наклона ориентированных вправо волокон. При опоре на левую ногу гипермобильность позвонка вправо.

Правое межпозвоночное отверстие расширено, левое – сужено. На студенистое ядро действует давление смежных позвонков вправо.

LII-ThXII. Блок сегментов, где доминируют локомоторные торсионные ротации позвонков вправо, вниз и вперед вокруг левых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на левую ногу.

LI – абсолютная компрессионная деформация правой половины тела позвонка. Фиброзное перерождение эластических волокон нижнего межпозвоночного диска, ориентированных влево. Гиперфиксация позвонка влево при опоре на правую ногу.

В межпозвоночном диске LI-II уменьшены углы наклона волокон, ориентированных влево, против часовой стрелки. Давление позвонков на студенистое ядро влево, против ротации сегмента (мобильный сегмент).

Давление LI-ThXII на студенистое ядро вправо, в сторону ротации позвонков сегмента (фиксированный сегмент).

ThXII-XI. Мобильный сегмент с противонаправленными ротациями смежных позвонков.

ThXI – доминируют локомоторные торсионные ротации позвонка влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси.
Ротационная деформация тела позвонка справа, высокая эластичность ориентированных влево волокон нижнего межпозвоночного диска. Гипермобильность позвонка влево при опоре на правую ногу.

Центр тяжести тела смещен вправо. Фиксированная ротация поясничных и нижне-грудных позвонков влево, в сторону локомоторной ротации LIII.

Фиксированный левосторонний поясничный сколиоз, постепенно ликвидируется динамикой блока фиксированных сегментов LII-ThXII.

Рис. 58. Жен., 26 лет.

SI-LIV – блок сегментов, где доминируют торсионные ротации влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на правую ногу.

LIV – компрессионная деформация левой половины тела позвонка, ротационная деформация справа.

Гипермобильность позвонка влево при опоре на правую ногу, гиперфиксация вправо при опоре на левую ногу.

Фиброзное перерождение эластических волокон нижнего диска, ориентированных вправо. Увеличенная эластичность волокон нижнего диска, ориентированных влево, против часовой стрелки.

LIV-II. Блок мобильных сегментов, где доминируют противонаправленные ротации смежных позвонков.

LIII – доминируют локомоторные торсионные ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси при опоре на левую ногу.

Наибольшая амплитуда локомоторной торсионной ротации вправо, избыточные растяжения, ориентированных вправо волокон межпозвоночного диска LIII-IV.

Слабым является сегмент LII-III, LII – доминируют локомоторные торсионные ротации влево, вверх и вперед вокруг правой нисходящей ядерно-суставной оси.

Гипермобильность позвонка влево при опоре на правую ногу.

В межпозвоночном диске LII-III волокна, ориентированные влево растянуты и имеют меньшие углы наклона.

Центр тяжести смещен вправо, левосторонний фиксированный поясничный сколиоз.

Рис. 59. Жен., 65 лет.

SI-III - блок сегментов, где доминируют торсионные ротации позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на правую ногу.

LIV – компрессионная деформация слева, уменьшенная амплитуда ротации вправо при опоре на левую ногу (гиперфиксация вправо).

LIII – компрессионная деформация левой стороны тела позвонка, уменьшена амплитуда торсионной ротации позвонка вправо при опоре на левую ногу.

В межпозвоночном диске волокна, ориентированные влево, против часовой стрелки имеют меньшие углы наклона.

Вектор давления LIII-IV на студенистое ядро – влево, в сторону ротации сегмента (фиксированный сегмент).

LIII-II. Сегмент с симметричной биодинамикой.

LII-ThXII. Блок сегментов, где доминируют торсионные ротации позвонков вправо, вниз и вперед вокруг левых восходящих ядерно-суставных осей при опоре слева.

LI - в нижнем межпозвоночном диске волокна, ориентированные влево, растянуты и имеют меньшие углы наклона.

Вектор давления LI-II на студенистое ядро – вправо, в сторону ротации сегмента при опоре слева (фиксированный сегмент с однонаправленной ротацией).

LI-ThXII –в межпозвоночном диске давление на студенистое ядро – влево, против направления ротации смежных позвонков (мобильный сегмент с однонаправленной ротацией).

ThXII-XI. Мобильный сегмент с противонаправленными ротациями позвонков.

ThXI – доминируют локомоторные торсионные ротации влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси при опоре справа.

В межпозвоночном диске растянуты и напряжены волокна, ориентированные влево, против часовой стрелки. Левое межпозвоночное отверстие расширено, правое – сужено. Вектор давления позвонков на студенистое ядро – влево.

Центр тяжести тела смещен вправо. Левосторонний фиксированный пояснично – грудной сколиоз связан с выраженными локомоторными антигравитационными торсионными ротациями позвонков в блоке фиксированных сегментов SI-LIII. Уменьшение сколиоза коррелирует с биодинамикой фиксированного сегмента LI-ThXII.

Рис. 60. Муж., 65 лет.

SI-LIV – блок сегментов, где доминируют торсионные ротации позвонков вправо вокруг левых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на левую ногу.

LIV - абсолютная компрессионная деформация правой половины тела позвонка, фиброзное перерождение ориентированных влево эластических волокон их нижнего межпозвоночного диска. Гиперфиксация LIV влево при опоре на правую ногу. Доминируют локомоторные торсионные ротации вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси при опоре на левую ногу.

LIV-II. Мобильные сегменты, где доминируют противонаправленные ротации смежных позвонков.

LIII - доминируют локомоторные торсионные ротации влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно-суставной оси при опоре на правую ногу.

В межпозвоночном диске LIV-III волокна, ориентированные влево, имеют меньшие углы наклона и при опоре на правую ногу LIV имеет большую амплитуду ротации позвонка влево.

Левое межпозвоночное отверстие расширено, правое – сужено. Вектор давления позвонков на студенистое ядро направлен влево.
LII - доминируют локомоторные торсионные ротации позвонка вправо, вниз и вперед вокруг левой восходящей ядерно-суставной оси при опоре на левую ногу.

LII-III. Уменьшены углы наклона волокон, ориентированных вправо, по часовой стрелке. Левое межпозвоночное отверстие сужено, правое – расширено. Вектор давления позвонков на студенистое ядро - вправо.

LII-LI. Сегмент с симметричной биодинамикой.

LI – ротационная симметричная деформация тела позвонка. Симметричная гипермобильность позвонка. Увеличенная эластичность и уменьшены углы наклона волокон нижнего диска, ориентированных и вправо и влево.

Центр тяжести тела смещен вправо, фиксированный левосторонний поясничный сколиоз. Фиксированные ротации позвонков соответствуют их локомоторным торсионным ротациям.

Рис. 61. Муж. 43 года.

LIV – симметричная компрессионная деформация тела позвонка. Симметричное ограничение торзионных ротаций позвонка в обе стороны, фиброзное перерождение эластических волокон нижнего диска.

LI - наибольшая и симметричная амплитуда ротаций позвонка.

Возможное сужение правого и расширения левого межпозвоночных отверстий в сегменте LIII-IV.

Фиксированная ротация позвонков влево не в полной мере соответствует локомоторной биодинамике позвонков.

Рис. 62. Муж., 19 лет.

SI-LIII. Блок сегментов, где доминируют ротации позвонков влево, вниз и вперед вокруг правых восходящих ядерно-суставных осей при опоре на правую ногу.

В межпозвоночном диске LIII-IV волокна, ориентированные влево, против часовой стрелки, имеют меньшие углы наклона. Вектор давления LIV и LIII на студенистое ядро направлен влево, в сторону ротации сегмента (фиксированный сегмент).

LII-III. Сегмент с симметричной биодинамикой.

LII-ThX. Блок сегментов с доминированием однонаправленных ротаций позвонков влево, вниз и вперед при опоре на правую ногу.

LI. Компрессионная деформация левой половины тела позвонка, амплитуды ротации вправо уменьшены. В нижнем межпозвоночном диске фиброзное перерождение эластических волокон, ориентированных вправо, эти волокна имеют большие углы наклона.

В фазе отталкивания опорного периода все позвонки возвращаются в срединную плоскость.

Невысокая разница максимальных и минимальных значений коэффициента К всех позвонков очевидно связана с возрастом пациента.

Рис. 63. Жен., 29 лет.

Ротационные симметричные деформации тел позвонков.

LIV - симметричная гипермобильность, увеличенная растяжимость волокон межпозвоночного диска LIV-V, в нижнем диске уменьшены углы наклона волокон.

Рис. 64. Муж., 18 лет.

LIII-V. Сегменты с симметричной биодинамикой смежных позвонков.

Абсолютная компрессионная симметричная деформация тел LIV, III, значительное уменьшение подвижности этих позвонков в обе стороны, фиброзное перерождение эластических волокон межпозвоночных дисков. Симметричная гиперфиксация, увеличение углов наклона волокон межпозвоночных дисков.

LII. Доминируют локомоторные торсионные ротации влево, вниз и вперед вокруг правой восходящей ядерно – суставной оси при опоре на правую ногу.

III.7. Итоговая оценка формы тел позвонков

Изучению подверглись рентгенограммы поясничных позвонков LI - IV справа и слева у 64 мужчин и 51 женщины в возрасте от 13 до 70 лет. LV не удалось исследовать, т.к. позвонок наклонен вперед как и основание крестца и его биодинамика другая, подобная биодинамике основания крестца.
Большинство пациентов обращались с жалобами на боли в области спины. Контрольная группа отсутствует. Полученные результаты следует считать предварительными.

Эмпирически установлен средний уровень изменений коэффициента пластической деформации тел позвонков (К) от 1,25 до 1,75.
К меньшие, чем 1,25 означают:

1. Малые центральные углы дуг окружностей талий тел позвонков слева (Left) и справа (Right).

2. Большие углы наклона силовых линий тел позвонков и волокон нижних межпозвоночных дисков, ориентированных по часовой стрелке, слева направо (left to right) и против часовой стрелки, справа налево, (right to left).

3. Компрессионные деформации талий тел поясничных позвонков слева (Left) и справа (Right).

4. Уменьшенные амплитуды локомоторных ротаций позвонков вправо (left to right) и влево (right to left).

5. Фиброзное перерождение эластических волокон межпозвоночных дисков, ориентированных вправо, по часовой стрелке или влево, против часовой стрелки.

К большие, чем 1,75 означают:

1. Большие центральные углы дуг окружностей талий тел позвонков слева (Left) и справа (Right).

2. Малые углы наклона силовых линий тел позвонков и волокон нижних межпозвоночных дисков, ориентированных по часовой стрелке, вправо, (left to right) и против часовой стрелки, влево, (right to left).

3. Ротационные деформации талий тел поясничных позвонков слева (Left) и справа (Right).

4. Увеличенные амплитуды локомоторных ротаций позвонков вправо (left to right)) и влево (right to left).

5. Растянутые и напряженные эластические волокна межпозвоночных дисков, ориентированные вправо или влево.

В 20-30 лет слева коэффициенты деформации 1,75-1,35 у 100% пациентов и справа у 75% пациентов уровень К 1,5-1,75. В 50 лет и старше и справа и слева у 40 – 50% пациентов ротационные деформации.

В 50 лет и старше слева у 60% пациентов ротационные деформации у 10% деформации компрессионные и только у 30% деформации на уровне средних показателей.

В 20 лет и младше слева у 37,5 % и справа у 10,0% компрессионные деформации до уровня 1,0. В 50 лет и старше в телах LIII присутствуют все виды пластических деформаций.

У мужчин старше 50 лет в 50% компрессионные деформации слева до 0,5 и справа - до 0,7 при отсутствии ротационных деформаций. У 57% пациентов 20 лет и младше слева также присутствуют компрессионные деформации до 1,12 справа и отсутствуют ротационные деформации.

Слева у 14% пациенток 50 лет и старше максимальные компрессионные деформации и у 57% пациенток этого возраста – ротационные деформации.
Справа у 10% пациенток 30 – 40 лет максимальные ротационные деформации и рост числа ротационных деформаций с возрастом до 40% пациенток.
Максимальные компрессионные деформации у 17,7% пациенток 20 лет и младше.

У 14,3% пациенток 20 лет и младше справа максимальные ротационные и компрессионные нагрузки. С возрастом наблюдается рост до 44,4% числа пациенток в ротационными деформациями.

Максимальные ротационные нагрузки у 11,1% пациенток 50 лет и старше слева. Компрессионные нагрузки у 14,3% пациенток до 20 лет тоже слева.

Рис. 65. Возрастная динамика показателей пластической деформации талий тел поясничных позвонков (коэффициент К) справа и слева у мужчин и женщин и частоты этих показателей (в %%).

Наибольшие компрессионные нагрузки в 20 – 30 лет слева у 16,7% пациенток. Наибольшие ротационные нагрузки справа у 33,4% пациенток в 30 – 40 лет.

Рис. 66. Процент мужчин и женщин, в поясничных позвонках которых доминируют К справа, слева и доминируют симметричные величины К (=).

1. У женщин чаще, чем у мужчин, наблюдаются симметричные локомоторные ротации всех поясничных позвонков.

2. У мужчин чаще, чем у женщин, встречаются торзионные деформации позвонков справа.

3. У мужчин чаще, чем у женщин встречаются компрессионные деформации тел позвонков слева.

Литература

Аникин Ю. М., Колесников Л. Л. Построение и свойства костных структур. – М.: ММСИ, 1993. – С. 18.
Артеменко Б.А. Кинематический принцип строения конечностей наземных животных. Труды Пятого Всесоюзного съезда А.Г. и Э. Ленинград, 5 – 11 июля
1949 г. – Л.: Медгиз, 1951. – С.107 – 108.
Алексеев В. В. Диагностика и лечение болей в пояснице, вызванных компрессионной радикулопатией // Справочник поликлинического врача.- 2,4.- 2002.
Глотов В. А. Структурный анализ микрососудистых бифуркаций (Микрососудистый узел и гемолитический фактор). – Смоленск: Амипресс, 1995. – С. 120 – 124.
Жарков П. Л. Остеохондроз и другие дистрофические изменения позвоночника у взрослых и детей. – М.: Медицина, 1994. – С. 24, 27, 94, 128.
Рейнберг С. А. Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов. – М.: Медицина,1964. – Т. 1,2.
Гладков А. В., Черепанов Е. А. Клиническая биомеханика в диагностике патологии позвоночника // Хирургия позвоночника. 1/2004. Новосибирский НИИ
травматологии и ортопедии. С.103-109.
Иванов Г. Ф. Основы нормальной анатомии человека. – М.: Медгиз, 1949. – Т.1 – С. 318.
Куприянов В. В., Миронов В. А., Миронов А. А., Гурина О.Ю. Ангиогенез. Образование, рост и развитие кровеносных сосудов. – М.: НИО “Квартет”, 1993. – С. 147.
Нечаев В. И. Механический фактор и функциональная анатомия комплекса «губчатое вещество – красный костный мозг – периферическая кровь». – Математическая морфология. Электронный математический и медико-биологический журнал. – Том 2. Вып.1. Смоленск. 1997 г.
Нечаев В. И. Способ определения прижизненных деформаций тел позвонков на рентгенограммах. Патент РФ N 2159079. – 1999 г.
Привес М. Г., Лысенков Н. К., Бушкович В. И. Анатомия человека. – М.: Медицина, 1985. – С. 43, 151.
Продан А. И., Хвисюк Н. И, Маковоз Е. М., Лыгун Л. Н. Кинематические характеристики позвоночного сегмента при дегенеративной нестабильности. II
Всесоюзная конференция по проблемам биомеханики, 1979; т. 4: с. 107–11.
Пэттен Б. М. Эмбриология человека. Пер. с англ. – М.,1957. – С.250.
Лесгафт П. Ф. Теория простых суставов. Избранные труды по анатомии. – М.:1968. – С. 147.
Рохлин Д. Г., Рубашева А.Е. Возрастные особенности позвоночника и косвенные симптомы патологии межпозвоночного диска // Вестн. рентгенол. – 1936.- T. 17. – С. 139 – 164.
Ульрих Э. В. Вертебрология в терминах, цифрах, рисунках / Ульрих Э. В., Мушкин А. Ю. – СПб. : Элби – СПб., 2005. – 187.
Шмальгаузен И. И. Основы сравнительной анатомии. - М.: Гос. изд-во биол. и мед. лит., 1935.- С. 177.
Юдельсон Я. Б., Нечаев В. И. Морфо-функциональные аспекты вертеброневрологии. Неврологический журнал. – М.: Медицина, 2000 г. – Т. 5 – С. 33-36.
Basmajian, J. V. (1985) 5th Edition. Muscles Alive, Their Function Revealed by Electromyography. Williams & Wilkins, Baltimore. 1985.
Bredford F.K., Spurling R.G. The intervertebral disk. – Illinois, 1945.
Gautier J., Morillon P., Varcelli C. / /Rev. Rhum. Engl. Ed. 1999. Vol. 66. N 1.
Calve J., Galland M. Le nucleus pulposus intervertebral //Press med. – 1930. – Vol. 38 – P.520 – 524.
Currey H.L., Greenwood R.M., Lloyd J.J. et al. / / Rheumatol Rehabil. 1979Vol. 18. P.94 – 104.
H. von Luschka. Die Halbgelenke des Menschlichen Korpers. Berlin: G. Reimer, 1858.

Mathiash H.H. Functionally und mechaniche Probleme beim lumbalen und cervicalen Bendscheibenschaden und seine Klinischen Folgen // Forstschr. Neurol. Psichiat. – 1956. – 24 – 8, 397-433.
Francechini M.L. L Architectura collagene delle fibrocartilagini intervertedrale // Chir. Organi mov. – 1960. - 48. – 4. 261 – 278.
Fryette H. Principles of Osteopathic Technique. – Colorado Springs – Academy of Applied Osteopathy.- 1954.-P.182.
Cloward R.B., Buzaid L. L. Discography // Amer. J. Roentgenol. – 1952. – Vol.68. – P. 552.
Ubermuth H. Die Bedeutung der Altersveran – derungen der menchlichen Bendscheinben fur die Pathologie der Wirdelsaule // Arch. Klin. Chir. – 1930. – 156. – 3, 567-577.