Связки
Чтобы отдельные позвонки были увязаны воедино и представляли собою единую функциональную систему (единый орган), по-видимому, должны существовать какие-то связующие структуры. Такими структурами стали связки и межпозвонковые диски. О связках уже упоминалось, когда говорилось о прикреплении их к отросткам позвонков. Кроме них существуют также связки, соединяющие тела позвонков и полудужки. Поскольку эти связки участвуют в некоторых заболеваниях позвоночника, а при некоторых являются первопричиной, коротко надо сказать и о них.
Прежде всего рассмотрим так называемую продольную связку. Это довольно широкий соединительнотканный тяж, который проходит по передней поверхности тел позвонков на всем протяжении позвоночника до крестца. Связка тесно прилегает к передней поверхности тел позвонков и в виде мостика перекидывается через переднюю поверхность фиброзных колец межпозвонковых дисков. Это довольно прочное образование, выдерживающее на разрыв до 500 кг. Считается, что предназначена она для ограничения разгибания позвоночника при движении его кзади. При самых тяжких повреждениях позвоночника эта связка почти никогда не рвется поперечно, а только разволокняется продольно. Дистрофические изменения приводят иногда к ее утолщению и окостенению, что влечет за собой блокирование тел нескольких позвонков, исключая подвижность между ними. Эта болезнь названа по имени французского врача Форстье, описавшего ее. Излюбленная локализация – верхний грудной и шейный отделы позвоночника.
Можно сказать, что роль передней продольной связки более значима, чем принято считать. В частности, она участвует в регулировке внутридискового давления.
Задняя продольная связка тянется также на всем протяжении позвоночника, но, как показывает ее название, по задней поверхности тел позвонков и фиброзных колец межпозвонковых дисков. В отличие от передней, она менее мощна и прочна, тесно связана с задней поверхностью фиброзных колец межпозвонковых дисков и свободно перекидывается через заднюю поверхность тел позвонков. До последнего времени ей не отводилось какой-либо роли в патологии позвоночника. Но не так давно японские врачи описали своеобразную болезнь у нескольких пожилых людей, которая ранее не была известной, связанную как раз с изменениями в этой связке.
Наконец, третья связка, о которой необходимо упомянуть. Называется она желтой за свой цвет, который зависит от эластических волокон, имеющихся в ней в большом количестве и придающих выраженные эластические свойства. Эта связка соединяет дужки двух смежных позвонков. Таким образом, она вместе с дужкой позвонка формирует боковые и заднюю стенки позвоночного канала. Оказалось, что желтая связка не просто пассивно связывает дужки двух позвонков. Ее деятельность гораздо значительнее. Благодаря высокой эластичности желтая связка сохраняет постоянный диаметр позвоночного канала при самых различных движениях позвоночника, предохраняя тем самым спинной мозг от сдавлений и перегибов. Это очень важно.
Нейрохирурги утверждают, что очень часто во время операций удаляют "гипертрофированную" и значительно утолщенную желтую связку, сдавливающую поясничные спинномозговые корешки. Как показали исследования, истинного утолщения этой связки быть не может. Она может лишь сложиться вдвое и вследствие этого казаться утолщенной при определенных болезненных состояниях межпозвонковых дисков.
Диски
Межпозвонковые диски расположены между телами позвонков на всем протяжении позвоночника, кроме двух первых шейных. Эти диски чуть шире тел позвонков и несколько выходят за контуры последних, что придает позвоночнику вид бамбуковой палки. Суммарно высота всех межпозвонковых дисков составляет одну четвертую длины позвоночника.
Каждый межпозвонковый диск состоит из наружной оболочки – фиброзного кольца, центральной части, представленной желеобразным округлым ядром, и двух пластинок, состоящих из хряща и вставленных в нижнюю поверхность вышележащего и в верхнюю поверхность нижележащего тел позвонков наподобие перевернутого на 180° часового стекла.
Фиброзное кольцо состоит из плотных соединительнотканных фиброзных пучков, переплетающихся между собой в различных направлениях и прочно вплетающихся в края тел позвонков, между которыми расположен диск.
Шарообразное центральное ядро диска, которое называют пульпозным, состоит из ткани, основа ее – гель, в котором в незначительном количестве встречаются хрящевые клетки и переплетающиеся между собой набухшие коллагеновые (соединительнотканные) волокна. Периферические слои этих волокон образуют своеобразную капсулу, ограничивающую желатинозное ядро. Все элементы межпозвонкового диска связаны воедино и работают как один орган.
Межпозвонковому диску присущи три основные функции в организме человека: функция прочного удержания тел смежных позвонков друг около друга, функция полусустава, обеспечивающая подвижность тела одного позвонка относительно тела смежного позвонка, и функция амортизатора, предохраняющая тела позвонков от постоянного биения друг о друга. Если бы позвоночник не имел межпозвонковых дисков, то при каждом малейшем повороте, наклоне или других движениях человека раздавался бы звук, напоминающий звук испанских кастаньет. Человек был бы очень шумным существом!
Эластичность и упругость позвоночника, его подвижность и способность выдерживать значительные нагрузки в основном определяются состоянием межпозвонковых дисков. Но все эти действия могут выполняться только полноценными, не подвергшимися изменениям межпозвонковыми дисками.
Высота межпозвонковых дисков в разных отделах позвоночника различна. Так, в шейном отделе они имеют высоту, равную четырем миллиметрам, а в поясничном – десяти. Поскольку позвоночник – центральная опора человеческого тела, то весьма интересно, что представляет собой предел его прочности в условиях постоянных вертикальных нагрузок.
Оказывается, что с точки зрения механики предел прочности позвоночника определяется системой его искривлений и формой позвонков. Если горизонтально разрезать позвоночник стоящего на ногах человека, то он будет напоминать букву Т, то есть известный в технике своей прочностью профиль тавровой балки. Проведенные исследования показали, что если удалить один из взаимно перпендикулярных элементов, скажем, остистый отросток, то предел прочности позвоночника снизится в шесть раз! Повышение прочности позвоночника к вертикальным нагрузкам обеспечивают существующие в нормальном позвоночнике физиологические искривления в виде шейного лордоза, грудного кифоза и поясничного лордоза. Если позвоночник стоящего на ногах человека разрезать в сагиттальной плоскости, то он будет иметь форму латинской буквы S. А из механики известно, что S-образная балка прочнее прямой в семнадцать раз!
Средний предел прочности позвоночника взрослого человека равен примерно 350 кг. Он различен для разных его отделов: шейного – примерно 113 кг, грудного – 210 кг, поясничного – 400 кг. Если учесть, что нормальная нагрузка на позвоночник, обусловленная тяжестью вышележащей части туловища, составляет для шейного отдела 50 кг, для грудного – около 75 кг и для поясничного – 125 кг, то запас прочности позвоночника человека почти втрое превышает нормальную нагрузку!
Межпозвонковые диски, особенно поясничные, испытывают на себе действие сил тяжести, а также мышечного тонуса, который действует на диски в качестве дополнительной силы сжатия. Наибольшие нагрузки приходятся на поясничные межпозвонковые диски в положении сидя. Так, у сидящего человека с массой тела 70 кг четвертый поясничный диск испытывает нагрузку, равную 142 кг, в положении стоя – 99 кг, в положении лежа – 20 кг. При нагрузке возрастает внутридисковое давление, следовательно, растет риск разрыва фиброзного кольца и формирования грыжи диска. Отсюда понятна ошибочность утверждений, что проблемы поясничного отдела связаны с вертикальным расположением позвоночника современного человека, скорее проблемы возникают как следствие постоянных сверхнагрузок на этот отдел, связанных с постоянно сидячим положением! Кстати, еще в XIX в. наиболее физиологичной позой для письменной работы считалась стоячая, делалась даже специальная мебель – конторки.
Силы давления, действующие на позвоночник, значительно возрастают, если руки человека используются в виде рычага. Подсчитано, что если вытянутой рукой человек поднимает груз в 45 кг, то его поясничный межпозвонковый диск испытывает нагрузку более чем в 750 кг, а если масса груза равна 90 кг, то нагрузка на пятый поясничный диск составляет около 1000 кг! Таковы некоторые прочностные характеристики позвоночника современного человека.
К сожалению, позвоночник, как и все другие органы (а может быть, и несколько больше), подвержен изменениям. Он не может оставаться одинаковым на протяжении всей жизни человека.
Процессы в позвоночнике
Необходимо всегда отчетливо различать биологический и календарный возраст человека. Разные люди в силу разнообразных причин стареют с различной скоростью. Здесь и генетические, и экологические, и физические причины. Нужно отметить только, что для любого человека возрастные изменения, коль скоро они имеют место, обязательно сказываются на состоянии позвоночника.
Несмотря на то что у некоторых людей календарный возраст не соответствует биологическому, все же в их организме происходят инволютивные (возрастные) изменения. Они не обходят и костную ткань позвоночника, особенно тел позвонков. С возрастом костная ткань позвоночника человека подвергается определенным закономерным изменениям.
Тщательно рассмотрим некоторые процессы, происходящие в позвоночнике в течение жизни.
Губчатая кость тел позвонков состоит из отдельных костных балок, образующих переплетения, напоминающие губку. Кажущаяся беспорядочность в расположении костных балок не соответствует действительности. Оказывается, костные балки расположены в определенном порядке, причем наиболее мощные и в большом количестве – соответственно направлению сил нагрузки на данное костное образование. В телах позвонков наибольшее количество костных балок ориентировано сверху вниз (вертикально) соответственно силам нагрузки, падающим на позвоночник. Такая ориентация большого количества прочных балок придает телам позвонков значительную прочность. Ячейки между отдельными костными балками заполнены деятельным красным костным мозгом, который участвует в крове творении. Наружные стенки тел позвонков построены из спрессованной и уплотненной кости. Костная ткань, в том числе и тел позвонков, при кажущейся стабильности и неизменности на самом деле является очень реактивной. Она реагирует на любую вредность, на любое "событие", происходящее в организме. Даже при инфекционных заболеваниях, не имеющих, казалось бы, какого-либо отношения к костному скелету, в костной ткани наступают быстрые изменения, улавливаемые рентгенологически. На костной ткани тел позвонков сказываются и те изменения, которые наступают в организме стареющего человека. Они определяются изменениями внутренней среды человеческого организма, с одной стороны, и малой подвижностью, гиподинамией, свойственной пожилым людям, – с другой. Если первой причиной человек управлять не волен, то вторую он может устранить разумными физическими нагрузками в виде физического труда и рациональной физической культуры.
Суть изменений, наступающих в костной ткани тел позвонков пожилого человека, заключается в том, что костные балки становятся более тонкими и менее прочными, а количество их на единицу площади значительно уменьшается. В костной ткани появляются территории, вообще лишенные балочных структур, представляющие собой как бы пустоты, заполненные недеятельным желтым костным мозгом – пассивной тканью, напоминающей обычную жировую. Истончается и наружный слой компактной кости. Все это приводит к тому, что резко снижается прочность тел позвонков, и обычные в прошлом нагрузки становятся чрезмерными, сверхсильными.
Перелом тела позвонка у таких людей может произойти, казалось бы, в самой невинной ситуации, например при наезде в автомобиле на ухаб.
Изменениям подвергаются и межпозвонковые диски, играющие очень важную роль в деятельности позвоночника. Читатель помнит, что они удерживают тела позвонков одно около другого, являясь совершеннейшими биологическими амортизаторами и своеобразными полусуставами. Движения в межпозвонковых дисках всегда синхронны, содружественны движениям в истинных синовиальных суставах позвоночника. При движениях позвоночника тела позвонков взаимодействуют друг с другом через пульпозные ядра дисков словно через упругий несжимаемый шар, который можно сравнить с шариком подшипника.
Кроме того, желатинозное ядро оказывает постоянное давление на гиалиновые (хрящевые) пластинки смежных позвонков, стремясь отдалить их тела друг от друга. В отличие от них, фиброзное кольцо и связки стремятся сблизить данные тела. Уравновешивание этих двух усилий и создает гармонию в работе межпозвонковых дисков.
На протяжении суток высота межпозвонковых дисков несколько меняется. В течение того времени, когда человек находится в вертикальном положении, из-за постоянных вертикальных нагрузок пульпозное ядро все же поддается какому-то сжатию и при этом частично отдает воду, которая составляет 89 % его состава. В результате такого сжатия несколько уменьшается его вертикальный диаметр, что приводит к сближению тел смежных позвонков и уменьшению высоты дисков.
Суммарное снижение высоты всех межпозвонковых дисков приводит к небольшому уменьшению длины позвоночника, поэтому к вечеру рост человека несколько уменьшается. Ночью, когда он занимает горизонтальное положение и вертикальные нагрузки на позвоночник снимаются, пульпозные ядра межпозвонковых дисков впитывают в себя утраченную воду из окружающих тканей и восстанавливают свой тургор и величину, а следовательно – и утраченную высоту дисков (рост человека восстанавливается). Такие суточные колебания роста составляют около двух сантиметров. По этой же причине уменьшается рост человека с возрастом. В невесомости длина позвоночника несколько увеличивается из-за отсутствия вертикальных нагрузок на позвоночник. Следовательно, в космосе человек "растет", становится выше.
До тех пор пока желатинозное ядро диска в состоянии привлекать и удерживать воду, он полноценен и "здоров". Еще в 1965 г. исследования показали, что сохранность пульпозного ядра зависит от способности ядер к полимеризации мукополисахаридов, в частности гиалуроновой кислоты. Как только пульпозное ядро начинает терять эту способность, сразу же начинается "старение" диска. Как только пульпозное ядро теряет способность удерживать воду, оно начинает "усыхать", терять компактность, уплотняется, распадается на отдельные глыбки. Уменьшается давление внутри диска (внутри-дисковое), играющее колоссальную роль в нормальной деятельности межпозвонкового диска. И как только оно снижается, диск нормально работать не может. Страдают все три его основные функции: и удержания позвонков друг около друга, и подвижности, и амортизатора.
Нарушение нормальной деятельности межпозвонкового диска вначале минимальное, неуловимое клиническими и спондилографическими методами, приводит к очень быстрому, порой молниеносному развитию дистрофических изменений в тканях и выводит диск из строя. Не просто выводит, а при этом нарушает деятельность всего позвоночника или даже всего человеческого организма наподобие того, как перекос только одной лапки сцепления выводит из строя не только коробку скоростей, но и всю автомашину.
Как только снижается внутридисковое давление и "усыхает" пульпозное ядро, снижается высота межпозвонкового диска, что приводит к сближению тел смежных позвонков. В результате такого сближения расслабляется фиброзное кольцо – диски и тела позвонков при движениях позвоночника начинают смещаться одно относительно другого в горизонтальной плоскости, что совершенно исключается и никогда не возникает при нормально работающем диске. Эти боковые движения нарушают синхронность работы диска и истинных суставов позвоночника. В последних быстро развиваются дистрофические изменения, извращающие работу этих суставов. И наконец, нарушается амортизационная деятельность диска, что приводит к "биению" тел позвонков друг о друга при сгибании позвоночника.
Все эти изменения быстро прогрессируют и могут вызывать болезнь, которая называется межпозвонковым остеохондрозом. Название это очень общее и не соответствует сути болезни в каждом отдельном случае у конкретного пациента. Оно говорит лишь о том, что болезнь связана с межпозвонковым диском. Это подобно названию "болезнь брюшной полости" – название слишком общее, ни о чем не говорящее. Многолетние наблюдения за подобными пациентами и находки, обнаруженные в процессе оперативных вмешательств на больных межпозвонковых дисках, показали, что не столь редко одинаковые проявления болезни вызываются самыми разнообразными изменениями в пораженных межпозвонковых дисках; это последнее обстоятельство крайне важно по следующей причине.
В специальной нашей литературе и среди практических врачей, особенно невропатологов и нейрохирургов, которые довольно широко практикуют в области межпозвонковых остеохондрозов и лечат таких пациентов, прочно укоренилось и длительно бытует представление о том, что проявления болезни, выражающиеся в раздражении спинномозговых корешков, довольно часто выявляемые при поясничных межпозвонковых остеохондрозах, вызываются так называемой грыжей диска. Под ней понимается проникновение за пределы диска через разрыв в фиброзном кольце части желатинозного ядра, которая и сдавливает находящийся вблизи спинномозговой корешок.
Действительно, такая ситуация порой возникает в больном диске, но далеко не всегда является причиной сдавления спинномозговых корешков при грыже диска. Есть еще около десятка других изменений в диске, способных вызвать раздражение корешка. В настоящее время данное поражение уверенно диагностируется при обследовании с использованием магнитно-ядерного резонанса на специальных приборах – томографах.
Далеко не всегда те возрастные изменения в межпозвонковых дисках, о которых рассказано, приводят к болезни. Если они наступают медленно и человек постепенно адаптируется к ним, то болезнь не возникает. Развиваются обычные возрастные изменения в позвоночнике, которые выражаются в том, что позвоночник становится менее гибким и подвижным, более жестким – ригидным, менее устойчивым к нагрузкам.
Пожилой человек чаще "чувствует" свой позвоночник, ему порой подсознательно хочется прилечь, что ведет к разгрузке позвоночника. Появляются и внешние выражения этих возрастных изменений: у пожилых женщин усиливается грудной кифоз, а у мужчин сглаживается поясничный лордоз.