Межпозвонковый диск

21 Март 2019

128661

6

4.3 из 5

Позвонки – основные элементы позвоночника, представляющие собой костные структуры, состоящие из нескольких связанных между собой частей. Внутри каждого позвонка присутствует отверстие, а благодаря тому, что они расположены строго друг над другом, формируется позвоночный канал, являющийся надежным вместилищем для спинного мозга.

Основными структурными элементами подавляющего большинства позвонков являются тело, прикрепленная к нему ножками дужка с 7-ю отростками разной длины и формы. Позвонки каждого из отделов позвоночника незначительно отличаются друг от друга, причем как размерами, так и нередко формой, что обеспечивает позвоночнику способность выполнять все возложенные на него функции.

Между телами позвонков находятся особые хрящевые образования – межпозвоночные диски, имеющие особенное строение. Именно изменения в них чаще всего становятся причиной возникновения болей в различных отделах спины и шеи. Ведь межпозвоночные диски не только склонны с возрастом «истираться» и терять былые свойства, но и могут поражаться в более молодом возрасте в силу отрицательного воздействия тех или иных факторов. Так, например, остеохондроз и грыжи межпозвонковых дисков сегодня не понаслышке знакомы очень многим.

Строение позвонков

Итак, каждый позвонок имеет:

• Тело – опорная часть позвонка, представляющая собой костное образование близкой к цилиндрической формы, но несколько вогнутой со стороны расположения дуги. Оно образовано губчатой костью, имеющей внутри множество разнонаправленных перегородок, обеспечивающих ее высокую стойкость к действию нагрузок.
• Дугу – располагается позади позвонка и соединена с ним двумя ножками. Вместе с телом позвонка она образовывает позвоночное отверстие.
• Отростки – костные выступы на дуге разной длины и формы. Различают остистый отросток, парные суставные, поперечные отростки. К ним прикрепляются мышцы, а суставные отростки, соединяясь с такими же отростками расположенных выше и ниже позвонков, формируют фасеточные суставы, обеспечивающие возможность сгибания и разгибания позвоночника.

По задней поверхности тел позвонков находятся питательные отверстия, пронизанные кровеносными сосудами. А в местах соединения позвонков друг с другом нижняя полуокружность выше расположенного позвонка и верхняя ниже находящегося по обеим сторонам образуют межпозвоночные или фораминальные отверстия, сквозь которых выходят кровеносные сосуды и ответвляющиеся от спинного мозга нервные корешки.

Позвоночник человека образован 31—34 позвонками, из которых отдельными являются только 28, а остальные прочно срастаются между собой. Среди них различают 7 шейных позвонков, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 2—4 копчиковых.

Шейные позвонки

Шейные позвонки имеют наименьшую величину. В каждом из имеющихся у них поперечных отростков присутствует небольшое округлое отверстие. Через них, начиная с 6-го шейного позвонка, проходят позвоночные артерии, представляющие собой крупные кровеносные сосуды, обеспечивающие кровоснабжение головного мозга.

Каждый поперечный отросток шейных позвонков имеет два бугорка: передний и задний. У 6-го позвонка передний из них развит значительно лучше, чем аналогичные бугорки прочих шейных позвонков, а за счет непосредственной близости сонной артерии его назвали сонным бугорком. Именно это костное выпячивание используют парамедики при необходимости остановить кровотечение обусловленное повреждением сонной артерии, поскольку к нему удается относительно легко придавить этот крупный кровеносный сосуд и тем самым заблокировать кровопотерю.

Имеющиеся у шейных позвонков суставные отростки отличаются гладкой округлой поверхностью. Но у верхних суставных отростков она отведена назад и устремлена вверх, а у нижних, наоборот, вниз и вперед. Такое строение обуславливает образование фасеточных суставов. Они отличаются небольшим диаметром, что приводит к тому, что даже незначительные изменения в межпозвоночных дисках и патологии самих позвонков провоцируют ущемление проходящих в них спинномозговых корешков, а значит и сильные боли, отдающие в голову и руки, а также нарушения работы иннервируемых ими органов.

В то же время шейные позвонки имеют достаточно короткие остистые отростки. По мере отдаления от головы их величина постепенно возрастает. При этом их концы раздваиваются во всех позвонках, кроме 7-го. Таким образом, в шейном отделе наиболее длинный остистый отросток имеет 7-й позвонок. Благодаря этому его легко можно прощупать, что часто используется в медицине для обнаружения верхней границы легких и плеврального купола.

Образованный телами и дугами шейных позвонков позвоночный канал имеет близкую к треугольной форму со сглаженными углами, за исключением верхних уровней, где его сечение приближается к круглому.

Но это далеко не все отличия, какими могут похвастаться позвонки шейного отдела позвоночника. Среди них присутствуют позвонки, имеющие абсолютно нетипичное строение, а именно 1-й и 2-й. Они даже получили собственные названия – атлант и аксис или эпистрофей соответственно. Особенности строения этих двух позвонков объясняются необходимостью соединения позвоночника с костями черепа.

Так, 1-й шейный позвонок или атлант лишен тела, остистого отростка, а также суставных отростков. Он прилегает непосредственно к основанию черепа. Недоразвитое тело, которое должен был он иметь, прирастает ко второму шейному позвонку, формируя тем самым его зубовидный отросток или просто зуб. Поэтому атлант сохранил лишь часть тела, называемую латеральной массой. Именно от нее берут начало задняя и передняя дуги позвонка, создающие характерное круглое позвоночное отверстие в этой прилегающей к голове части шейного отдела позвоночника.

Передняя и задняя поверхности атланта имеют по характерному бугорку, а внутренняя сторона дуги – суставную ямку, в нее входит зуб аксиса (2-го шейного позвонка). Отсутствие суставных отростков компенсируется наличием суставных поверхностей по обеим сторонам латеральных масс. Таким образом, верхние из них предназначены для соединения с выступами затылочной кости, а нижние для обеспечения контакта с аксисом. На дуге атланта присутствует специальная борозда, в которой размещается позвоночная артерия.

2-й шейный позвонок или аксис называют еще вращательным, поскольку во время поворачивания головы в ту или иную сторону происходит поворот не только черепа, но и атланта, что реализуется за счет наличия у аксиса зубовидного отростка. Он представляет собой костный выступ цилиндрической формы, направленный вертикально по отношению к телу и имеющий головку с 2-мя суставными поверхностями и шейку. Одна из них соединяется с соответствующей ямкой выше расположенного атланта, а вторая с его поперечной связкой. Именно присутствие зуба отличает 2-й шейный позвонок от всех остальных. Эпистрофей уже имеет пару суставных отростков, обращенных вперед и вниз, а также у него присутствует остистый отросток, представляющий собой массивный костный вырост небольшой длины с раздвоенным концом.

Благодаря особенностям анатомии позвонков и образовывающихся суставов соединение черепа с шейным отделом позвоночника отличается высокой прочностью и при этом значительной подвижностью. Это реализуется за счет наличия:

• парного затылочно-позвоночного сустава, образованного выступами затылочной кости и верхними суставными ямками боковых частей атланта;
• атланто-аксиального сустава, включающего 2 парных и 2 непарных сустава, первые из которых формируются суставными поверхностями атланта и аксиса, а вторые –зубом аксиса и передней дугой атланта, а также задней суставной и поперечной связками атланта;
• межпозвонковых суставов, являющихся хрупкими сочленениями между нижними и верхними суставными отростками позвонков.

Грудные позвонки

В грудном отделе насчитывается 12 позвонков. Они имеют соединения с ребрами, что и определяет особенности их анатомии. На боковых сторонах тела каждого из них присутствует 2 ямки: верхняя и нижняя. Они предназначены для создания сочленений с ребрами.

Грудные позвонки обладают длинными поперечными отростками. Они отклонены назад и отличаются достаточно крупными концами. Передняя поверхность каждого из 10-ти первых грудных позвонков снабжена реберной ямкой, обеспечивающей сочленение с бугорком соответствующего ребра. Соединение с каждым ребром формируется за счет его прикрепления одновременно к нижней части выше расположенного грудного позвонка и верхней части нижележащего. Только 11 и 12 грудные позвонки не имеют на поперечных отростках, отличающихся небольшими размерами, реберных ямок. При этом головка каждого ребра прикрепляется не только одновременно к двум соседним позвонкам, но и соприкасается с расположенным между ними межпозвоночным диском.

Что же касается остистых отростков, то у грудных позвонков они существенно длиннее, чем у шейных. Они резко наклонены книзу, что устраняет риск чрезмерного разгибания позвоночника.

Суставные отростки расположены продольно и образуют классические межпозвоночные отверстия.

Поясничные позвонки

Позвонки поясничного отдела отличаются наибольшими размерами, что объясняется тем, что на них приходится наибольшая нагрузка. Они имеют массивное тело бобовидной формы, ширина которого превосходит их передне-задние размеры. В поясничном отделе насчитывается 5 позвонков, а их величина постепенно увеличивается по направлению к крестцу.

Тела поясничных позвонков вместе с отходящими от них дугами образуют треугольное позвоночное отверстие, имеющие наибольшее поперечное сечение. Они имеют длинные, отклоненные назад поперечные отростки, которые, по сути, представляют собой рудименты ребер, которые слились с истинными поперечными отростками. В участках их слияния формируются незначительные выступы, называемые добавочными отростками.

Остистые отростки поясничных позвонков имеют небольшую длину. Они плоские и отличаются утолщенными концами, которые также направлены кзади. Благодаря такому строению поясничный отдел позвоночника приобретает выраженную подвижность, что позволяет совершать массу вариантов движений в различных направлениях.

Крестец и копчик

Крестец формируется из 5-ти сросшихся между собой крупных позвонков, в результате чего он приобретает вид массивной костной структуры треугольной формы. На крестец приходится вся тяжесть туловища, распределяемая затем на тазовые кости. Широкая верхняя часть крестца называется основанием, а более узкая нижняя – верхушкой.

На основании присутствуют суставные отростки, которые вместе с поверхностями нижних суставных отростков 5-го поясничного позвонка образуют фасеточные суставы. А в точке примыкания крестца к телу 5-го поясничного позвонка формируется выступ, называемый мысом.

Крестец имеет переднюю и заднюю тазовые поверхности. Первая отличается вогнутой формой, вторая же наоборот выпуклой. Также на передней тазовой поверхности присутствует 4 поперечные линии, представляющие собой границы срастания тел составляющих крестец позвонков. Каждая из этих линий имеет особые отверстия. На задней же поверхности образовано 5 хорошо заметных гребней, образованных сращением остистых, суставных, поперечных отростков.

Также в крестце выделяется так называемая латеральная часть, на которой сформирована нетипичная суставная поверхность, предназначенная для создания сочленения с подвздошной костью. Между ней и гребнями присутствует крестцовая бугристость, к которой присоединяются связки и мышцы.

Слившиеся позвоночные отверстия крестцовых позвонков формируют крестцовый канал, проходящий по центру крестца от основания до верхушки. В нижней части он переходит в крестцовую щель, стороны которой имеют собственные выпячивания – крестцовые рога. Они являются следствием срастания суставных отростков.

Копчик – рудиментарный хвост, образованный 3—5 небольшими позвонками, объединяющихся с крестцом. Он имеет характерную треугольную форму и направлен кпереди. Его длина в 2 раза больше ширины. На задней поверхности копчика присутствуют парные выросты – копчиковые рога. Они устремлены по направлению к крестцовым рогам.

Что интересно, у молодых людей, независимо от пола, копчиковые позвонки разделены хрящевыми пластинками. Но с возрастом они срастаются в единый костный конгломерат, что обычно происходит после 40 лет.

Межпозвоночные диски

Межпозвоночные диски представляют собой сложное анатомическое образование. Они располагаются между подавляющим большинством тел позвонков и играют большую роль в поддержании опорно-двигательной функции позвоночника.

На межпозвоночные диски приходиться 1/3 всего объема позвоночника. На них возлагается вся приходящаяся на позвоночник нагрузка и одновременно с этим они также обеспечивают его гибкость и подвижность. Потому от механических свойств этих хрящевых структур во многом зависит и состояние всего позвоночника.

Всего в организме человека насчитывается 24 межпозвонковых диска. Их величина увеличивается по мере продвижения вниз по позвоночнику и в результате диски поясничного отдела достигают 45 мм в передне-заднем направлении и 64 мм в поперечном направлении, а их толщина составляет порядка 11 мм. Нервные окончания присутствуют только в наружной части межпозвонкового диска, а кровеносные сосуды в них полностью отсутствуют.

Толщина межпозвоночного диска непостоянна. Она может колебаться в течение дня и увеличиваться после ночного сна и уменьшаться к вечеру. Поэтому и наблюдаются суточные колебания длины позвоночника вплоть до 2 см.

Строение всех межпозвоночных дисков, в отличие от позвонков, одинаково. Каждый из них представляет собой хрящ сложного строения, в котором выделяют 3 участка:

• Пульпозное ядро – желеобразная масса, состоящая на 77% из воды, на 14% из протеогликанов и на 4% из волокон коллагена (преимущественно II типа). Это эластичная структура, которая и обеспечивает диску амортизационные свойства, а позвоночнику гибкость, благодаря возможности сжатия в различных направлениях. Пульпозное ядро имеет наибольшие размеры в молодости, а с течением лет оно теряет влагу и постепенно уменьшается в объеме, что и приводит к развитию остеохондроза со всеми вытекающими из этого последствиями и осложнениями в виде протрузии, грыжи межпозвоночного диска, спондилеза и пр.
• Фиброзное кольцо – наружная оболочка диска, обеспечивающая постоянство его формы и ограничивающая значительно более жидкое пульпозное ядро. Она имеет твердую, волокнистую структуру и состоит на 70% из воды, на 15% из коллагена (в основном I типа) и только на 5% из протеогликанов. Образующие фиброзное кольцо волокна густо переплетаются между собой в различных направлениях, что и обеспечивает ему возможность выдерживать высокие нагрузки при сдавливании диска телами соседних позвонков во время физической работы, в особенности сгибании и скручивании.
• Хрящевая (замыкательная) пластинка – тонкий слой гиалинового хряща, образованного водой (55%), коллагеном (25%) и протеогликанами (8%). Она располагается по нижней и верхней границе диска и отделяет его от тел позвонков.

Протеогликаны – высокомолекулярные соединения, образованные белками и гликозаминами, в межпозвоночных дисках представленные в основном хондроитином, образующим так называемый агрекан.

Таким образом, межпозвонковые диск, впрочем, как и большинство других хрящей, состоит из воды и коллагеновых волокон, которые погружены в протеогликановый гель. Соотношение этих компонентов рознится не только в различных частях диска, но и изменяется в зависимости от возраста человека и даже времени суток, не говоря уже о наличии заболеваний. Поэтому с возрастом диск становится тверже, а разница между фиброзным кольцом и пульпозным ядром уменьшается.

При этом нельзя не отметить, что в образованном протеогликанами матриксе располагаются клетки, задачей которых является продукция компонентов межпозвоночного диска. Сами же протеогликаны, представленные в основном агреканом (крупная молекула, имеющая белковое ядро с присоединенными к нему гликозаминогликановыми группами), несут большое количество отрицательных зарядов, что позволяет им притягивать молекулы воды и провоцировать набухание диска, что крайне важно для правильного его функционирования. Кроме того, они оказывают влияние на активность обмена веществ. Протеогликаны с относительно небольшой молекулярной массой способны связывать медиаторы клеточной активности, в частности факторы роста, и высвобождать их при возникновении необходимости в них.

Вода – основной компонент межпозвоночного диска. Но ее содержание в нем подвержено колебаниям, в том числе в зависимости от времени суток. Так, при отсутствии физических нагрузок, в особенности после ночного отдыха, содержание воды в диске достигает максимума, а в течение дня оно постепенно уменьшается.

Качество функционирования диска во многом зависит от равновесия между давлением воды и набуханием диска. Это определяется числом притянутых ионов протеогликанами, несущими отрицательный заряд, т. е. процентное содержание протеогликанов оказывает непосредственное влияние на качество работы диска. В момент повышения нагрузки на хрящи позвоночника возрастает давление воды внутри него и баланс нарушается. Чтобы выровнять давление определенных объем воды «выдавливается» из диска, что приводит к увеличению концентрации протеогликанов. Этот процесс продолжается вплоть до восстановления баланса или снятия нагрузки.

Обмен веществ в межпозвоночных дисках

Абсолютно все межпозвоночные диски лишены собственных кровеносных сосудов, а обмен веществ в них осуществляется по диффузному механизму. Другими словами, они получают питание из кровеносных сосудов близлежащих тканей, расстояние до которых может достигать 7—8 мм.

Во время приложения нагрузки на диск, например, во время ходьбы, и его сжатия происходит «выдавливание» жидкости, и создается градиент концентрации питательных веществ. Вышедшая из диска жидкость насыщается питательными веществами и при снятии нагрузки и соответственно «расправлении» диска всасывается назад.

Функции и влияние нагрузки на давление в межпозвоночных дисках

Главной задачей межпозвонковых дисков является поглощение ударов во время физической активности и обеспечение возможности позвоночнику сгибаться и вращаться. Нагрузка на диски также зависит от веса человека и положения тела. Поэтому даже при выполнении повседневных задач приходящаяся на диски нагрузка постоянно колеблется. Так, сгибания и разгибания приводят к сдавлению и растяжению диска, а вращательные движения корпусом – к поперечной нагрузке или сдвигу дисков. Но из-за особенностей размеров этих хрящевых структур нагрузка на них увеличивается сверху вниз, в результате чего на самые крупные диски поясничного отдела позвоночника приходится максимальная нагрузка.

Избыточный вес, подъем слишком тяжелых предметов или даже принятие определенного положения тела приводит к увеличению нагрузки на межпозвоночные диски, что приводит к ускорению протекания дегенеративно-дистрофических изменений в них и создает весомые предпосылки для развития заболеваний. Так, в состоянии покоя в зависимости от положения тела давление на диски колеблется от 0,1 до 0,2 МПа. В то же время при наклонах или подъеме тяжести оно резко возрастает до 1,5—2,5 МПа. При увеличении нагрузки давление в диске равномерно распределяется по всей его площади, включая хрящевые пластины.

В момент сжатия диска, что происходит при каждом движении, он деформируется и становится более плоским, как бы сжимаясь. При этом хрящевая пластинка и фиброзное кольцо выбухают, что сопровождается возрастанием напряжения в этих структурах, ведь происходит резкое увеличение давления в пульпозном ядре.

Степень изменения формы диска напрямую зависит от скорости нарастания нагрузки. Во время выполнения сгибаний и разгибаний он способен сдавливаться или растягиваться вплоть до 30—60% от собственной толщины, в результате чего расстояние между отростками соседних позвонков может нарастать в 4 и более раз. При этом при устранении нагрузки в течение нескольких секунд межпозвонковый диск сразу же восстанавливается и приобретает исходные параметры. Но если приходящаяся нагрузка не исчезает, хрящ продолжает сдавливаться и из него вытесняется жидкость. Таким образом, в течение дня, когда позвоночник и соответственно диски испытывают наибольшее давление, они теряют до 10—25% содержащейся в них воды. В течение ночи, когда человек отдыхает, и на позвоночник не приходятся нагрузки, этот объем воды восполняется. Этим и объясняется тот факт, что к вечеру рост человека может уменьшаться на 1—2 см.

Процентное соотношение воды, протеогликанов и коллагена дисков также неизбежно изменяется с течением лет и при развитии дегенерационных процессов в них. Это приводит к тому, что и реакция диска на механические нагрузки также изменяется. Поскольку пульпозное ядро постепенно обезвоживается и вместе с этим теряет протеогликаны, оно уже не может эффективно справляться с нагрузкой. В результате она неравномерно распределяется по волокнам фиброзного кольца и замыкательным пластинам. Даже при небольшой потере воды образующая фиброзное кольцо коллагеновая сеть теряет тонус, из-за чего межпозвонковый диск становится более мягким и хуже переносит нагрузки.

При дегенерации межпозвоночного диска, которая может быть следствием не только возрастных изменений, но и малоподвижного образа жизни, и тяжелой физической работы, внутренняя часть фиброзного кольца при приложении нагрузки может выпячиваться внутрь пульпозного ядра. Это провоцирует возникновение аномального давления на другие структуры, что приводит к снижению работоспособности всего диска. При этом возрастает и скорость протекания дегенеративных процессов, что приводит к их более сильному сжатию, чем здорового диска, при одной и той же нагрузке. Это влечет за собой возникновение изменений в других позвоночных структурах, в частности мышцах и связочном аппарате. Как следствие, возникает возрастание давления на суставные поверхности, что обуславливает возникновение дегенеративных процессов в них.

Основными факторами риска развития дегенеративно-дистрофических изменений в межпозвонковых дисках являются нагрузка, курение и действие вибрации. Как уже упоминалось, нагрузка на эти хрящевые образования зависит от позы человека. В сидячем положении давление на диски в 5 раз выше, чем в лежачем. Также оно существенно увеличивается при подъеме тяжелых предметов, особенно если это осуществляется за счет задействования спины или удержании тяжести на расстоянии от тела. В таких ситуациях резко возрастает риск разрыва фиброзного кольца, особенно если оно уже ослаблено, и формирования грыжи межпозвоночного диска.

Вертебрологи рекомендуют поднимать тяжелые предметы, согнув колени и с прямой спиной. В результате нагрузка будет равномерно распределяться по телу и задействовать нижние конечности, уменьшая давление на межпозвоночные диски.

Пристрастие к курению так же не идет на пользу межпозвонковым дискам. Поскольку их питание крайне нестабильно, а малейшее отклонение от нормы в доставке необходимых соединений приводит к нарушению обмена веществ в хряще и прогрессированию дегенеративных изменений в нем. Курение оказывает влияние на кровоток, поэтому эта вредная привычка может являться одной из причин нарушения питания межпозвоночного диска и развития соответствующих заболеваний.

Исследования показали, что доставка в межпозвоночный диск питательных веществ резко уменьшается уже через 20—30 минут курения.

Вибрация так же способна оказывать отрицательное действие на состояние позвоночника. В первую очередь она неблагоприятно сказывается на капиллярах, что может провоцировать изменения в кровоснабжении позвоночных структур. Кроме того, риск повреждения позвоночника резко возрастает при достижении частоты колебаний 5—10 Гц. Подобную вибрацию создают многие автомобили, что объясняет тот факт, что очень часто с заболеваниями позвоночника сталкиваются водители.

Барченко Борис Юрьевич Стаж: более 15 лет Вертебролог, Нейрохирург, Травматолог ортопед

Записаться на приём