Рассуждение о морфомеханике. 2.2.3 Роль механического фактора

 

2.2.3 Роль механического фактора

Основная нагрузка, действующая на позвоночный столб, имеет направление сверху-вниз. В связи с этим в позвоночнике различают два опорных комплекса. Передний – включает в себя тела позвонков, соединяющий их межпозвонковый диск, а также переднюю и заднюю продольные связки. Задний опорный комплекс образован суставными отростками, ножками дуг позвонков, суставными сумками, межкостными, желтыми и надостистой связками (Луцик А.А., 1994).

Согласно различным источникам, в нормальном позвоночно-двигательном сегменте от 70 до 88% силы тяжести приходится на тела позвонков, и от 12 до 30% на межпозвонковые суставы. «Это определяется тем, что передние отделы позвоночного столба (передняя продольная связка, передняя часть тела позвонка и межпозвонкового диска) предназначены главным образом для сопротивления силам тяжести, а задние отделы (фасеточные суставы, дуги, поперечные и остистые отростки) – для защиты от аксиальных, ротационных и смещающих в переднезаднем и боковых направлениях сил» (Назаренко Г.И. и соавт., 2001).

Межпозвонковые диски, конфигурация тел самих позвонков, межпозвонковые суставы, и связки позвоночника находятся в тесном взаимосоответствии, что исключает их перегрузки (Жарков П.Л., 1994). Например, благодаря упругости и эластичности студенистого ядра нагрузка, действующая вдоль оси позвоночника, равномерно распределяется по всему диску и всей поверхности смежных позвонков (Клионер И.Л., 1962).

При увеличении сгибающей позвоночник нагрузки, она равномерно распределяется не только на диски и тела позвонков, но и на связочный, и мышечный аппарат позвоночного столба. В положении сидя, по данным Mathiash (1956), давление внутри диска L_IV-V достигает 100 кг, или порядка 10–15 кг/см², и возрастает стоя при наклоне вперед (Жулев Н.М. и соавт., 1999).

Высокие значения сил, действующих на диски и тела позвонков отражаются на их размерах, которые увеличиваются в направлении сверху-вниз. Большие размеры дисков позволяют снизить величины действующих в них напряжений при тех же значениях нагрузки.

Максимальная нагрузка в поясничном отделе позвоночника приходится на пятый поясничный позвонок, что отражается на его габаритах, он, как известно, больше вышележащих. Аналогичная закономерность отмечается и в отношении межпозвонковых дисков, размеры которых нарастают в каудальном направлении (Косинская Н.С., 1961).

Несоответствие выявлено лишь в отношении диска L_V–S_I он, чаще всего (в 75% случаев), меньше расположенного выше диска L_IV-V (Жарков П.Л., 1994). Объяснить данный феномен можно тем, что кроме большей площади обращенных друг к другу поверхностей тел L_V и S_I уменьшающих удельное давление на диск, последний поясничный позвонок малоподвижен и укреплен рядом дополнительных связок.

Пояснично-подвздошная связка идет от поперечных отростков двух нижних поясничных позвонков до гребня подвздошной кости. В большинстве случаев она состоит из двух порций – передней и задней, прикрепляющихся на соответствующих поверхностях крыла подвздошной кости. По данным F.H.Willard (1997) эти части связки вариабельны по форме и проксимально сливаются с межпоперечными связками. Согласно J.Olsewski et al., (1991) самой нижней частью пояснично-подвздошной связки является пояснично-крестцовая связка, которая начинается от поперечного отростка и тела L_V, и прикрепляются к крылу крестца, а в 3% к его мысу. Главная функция пояснично-подвздошной связки состоит в стабилизации пояснично-крестцового отдела позвоночника. Передняя ее порция обеспечивает перпендикулярное по отношению к крестцу положение L_V позвонка, предотвращая его боковые отклонения, а задняя порция, по данным K.D.K.Luk et al., (1986) препятствует переднему соскальзыванию позвонка с крестца. D.H.K.Chow et al., (1989) экспериментально установили, что на пояснично-подвздошную связку приходится 35% нагрузки по обеспечению торсионной стабильности нижнепоясничного отдела позвоночника. Кроме этого, пояснично-подвздошная связка стабилизирует крестцово-подвздошное сочленение (Миронов С.П. и соавт., 2001). С нашей точки зрения, еще одна важная роль подвздошно-поясничной связки — это разгрузка межпозвонкового диска L_V–S_I.

Пятый поясничный позвонок оказывается, как бы подвешенным на пояснично-подвздошных связках (Рис.2.6), что уменьшает нагрузку не диск L_V–S_I. Это естественно сказывается на его размерах, в частности, высоте. Думается, что меньшее давление на диск вышележащим позвонком, а значит и меньшее действующее напряжение в межпозвонковом диске, объясняют меньшие его размеры, по сравнению с дисками расположенными выше.

Приведенное наблюдение свидетельствует о зависимости размеров и формы данного хрящевого элемента ОДС от действующих в нем напряжений. Замечено что, нагрузка влияет и на связочный аппарат позвоночного столба. Так известно, что практически все связки соединяющие позвонки значительно толще и прочнее в поясничном отделе, нежели чем в грудном или шейном (Синельников Р.Д., 1972). Это также подтверждает ранее высказанное основное положение морфомеханики о влиянии механического фактора на течение биологических процессов, строение и форму живых систем. 

Различие в размерах связок согласуется с увеличивающейся в каудальном направлении нагрузкой на них. Чем больше напряжение в анатомической структуре, тем она массивнее и содержит большее число упрочняющих ее элементов, в данном случае волокон. По нашему мнению, и это является доказательством имеющейся связи между строением и напряжением в рассматриваемой области ОДС, так как увеличение площади поперечного сечения элемента позволяет уменьшить значение действующего напряжения. Другим ответом живой системы на увеличение нагрузки может быть совершенствование внутреннего строения нагруженного элемента. Наиболее распространено изменение ориентации волокнистых структур. Чем больше в элементе живой системы сонаправленно расположенных фибрилл, тем он прочнее. Отмечается четкая связь между направлением действующей на элемент ОДС нагрузки, соответственно возникающим в нем потоком внутренних сил и ориентацией образующих его волокон. Действительно, фибриллы любого сухожилия или связки параллельны векторам основных напряжений, действующих в них. Как видно, не только внешнюю форму и габариты элемента ОДС можно объяснить действием механического фактора, но и его внутреннее строение.

Основная часть жизни человека проходит с вертикальным положением туловища. Следовательно, доминирующая нагрузка действует сверху-вниз, вдоль оси позвоночного столба. Результатом преимущественно ортостатической позы является формирование четырех физиологических изгибов позвоночника (Рис.2.7). Выделяют шейный и поясничный лордоз, грудной и крестцово-копчиковый кифоз. Поясничный лордоз, образующийся нижними грудными и поясничными позвонками, имеет максимум выпуклости на уровне L_IV (Жулев Н.М. и соавт., 1999). 

У новорожденных никаких изгибов позвоночника не выявляется, а поясничный лордоз возникает по мере того, как дети начинают стоять и ходить (Беленький В.Е., 1973). Изгибы позвоночника следует рассматривать как еще одно свидетельство формообразующего действия механического фактора и порождаемых им напряжений.

В нормальных условиях линия действия центра тяжести тела проходит кпереди от позвоночного столба (Корж А.А. и соавт., 1984). Поэтому, в ортостатическом положении сила тяжести стремится уменьшить поясничный лордоз. Этому противостоят мышцы спины, а также практически все связки позвоночного столба за исключением передней продольной, вследствие ее расположения кпереди от центров вращения позвоночно-двигательных сегментов.

Связки являются пассивными, а мышцы активными растяжками для позвоночника. Они уменьшают напряжение в передних отделах тел позвонков и межпозвонковых дисков. Причем посредством мышц, возможно, нивелировать появляющийся при изменении положения тела, дисбаланс распределения напряжений в позвоночно-двигательных сегментах. Мышцы, как активные элементы, позволяют сохранять заданное пространственное распределение величин напряжений во всех без исключения элементах позвоночника и, что особенно важно, в различных занимаемых им положениях. 

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика