Рентгенограмма № 1. На снимке стрелкой указано расположение дугоотростчатых суставов позвоночника в состоянии нормы
Дугоотростчатые суставы осуществляют своеобразный контроль над движениями позвоночника. Например, они позволяют позвоночнику совершать движения, те же сгибание, разгибание, но в то же время ограничивают его движения в горизонтальной плоскости. Последнее позволяет при ротационных движениях позвоночника (от лат. rotatio — «кругообразное движение, вращение»), например при повороте туловища, при наклоне с поворотом, сохранять стабильное сочленение позвоночника и не проворачиваться позвонкам вокруг своей оси.
Не меньшим блеском биотехнического совершенства позвонка являются остистый и два поперечных отростка — места прикрепления связок и мышц. Они являются превосходно сконструированными природными рычагами. А что такое рычаг с точки зрения физики? Это твёрдое тело, вращающееся вокруг неподвижной опоры, механизм, позволяющий меньшей силой уравновесить большую. Знаменитый «Великий купальщик» Архимед, который и изложил теорию рычага под действием сил тяжести, сказал по этому поводу: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Почему «Великий купальщик»? Да потому что и до Архимеда люди принимали ванну. Но только лишь он принял её настолько гениально, что до сих пор физики, погружая своё учёное тело в ванну и наблюдая, как поднимается уровень воды, невольно вспоминают закон Архимеда. Так вот, благодаря остистым и поперечным отросткам позвонков, к которым прикреплены мышцы и связки, организм имеет возможность при совершении движений, прилагая малые мышечные усилия, выполнять большую работу. Такие уникальные рычаги просто незаменимы, к примеру, для совершения быстрых и чётких движений, удержания тела в статическом положении и так далее.
Связки позвоночника
Не последнюю роль в биомеханике позвоночника играют связки (лат. ligamenta — перевязь) — тяжи, пучки, или пластины плотной волокнистой соединительной ткани, опутывающие тела, дуги, отростки позвонков. Они не просто соединяют кости, укрепляют суставы, но и обеспечивают им подвижность. Замечу, что в состав ткани связок входят коллагеновые волокна (коллаген — волокнистый белок; от гр. kolla означающее клей, genos — рождающий, род, происхождение), обеспечивающие прочность связок, и эластические волокна (от греческого elastikos — упругий, гибкий, растяжимый). Благодаря связкам и межпозвонковым дискам отдельные позвонки соединены между собой и представляют собой единую функциональную систему.
Рисунок № 16. Соединения позвонков (поясничный отдел, вид слева). Два верхних позвонка сагиттально распилены
В первую очередь хочу упомянуть о трёх уникальнейших связках позвоночника. Это передняя, задняя продольные связки и надостистая связка, которые относятся к группе длинных связок позвоночного столба. Они вызывают определённое восхищение, благодаря своим стабилизирующим функциям. Пожалуй, для того чтобы вы лучше поняли, как гениально природа-матушка позаботилась о нашем позвоночнике, вначале приведу несколько отдалённый, но всё же схожий пример из области инженерных проектов.
Вы, наверное, слышали о знаменитой Останкинской телебашне, находящейся в Москве, — одном из выдающихся архитектурных строений XX века. Чем же она привлекательна помимо своей высоты? Своей необычной конструкцией. Когда рождался этот проект, то была поставлена следующая задача: с одной стороны, ствол башни при высоте 533,3 м нужно было сделать стойким, гибким и упругим, и в то же время учесть оптимальное отклонение вершины под действием ветра. С другой стороны, нужно было придумать крепкое и надёжное основание для ствола. Как правило, обычно для высотного сооружения строится фундамент глубокого заложения, служащий в качестве противовеса наземной части любого сооружения. Неожиданный проект в отношении Останкинской телебашни предложил учёный в области строительных конструкций Николай Васильевич Никитин. На инженерную мысль его вдохновил цветок лилии: в стебле он увидел ствол башни, а в лепестках, перевёрнутых вниз, — её опору. Инженерная задача решалась за счёт натянутых сверху донизу, как струны, стальных канатов (в количестве 150 штук, растянутых с силой в 70 тонн), расположенных внутри по окружности ствола башни. Они прочно стягивали конус основания и вырастающий из него «стебель» башни. Так вот, сбалансированное натяжение канатов намертво сцепляло с землёй опоры и удерживало мощный бетонный ствол. Благодаря включению в инженерный расчёт канатов, это так организовало работу опор и связало в единую систему всю конструкцию сооружения, что башня, не имеющая обычного глубокого подземного фундамента, до сих пор выдерживает серьёзные внешние нагрузки, в том числе и сильнейший ветер. Хотя я уверен, что если бы в своё время Николай Никитин обратил внимание на совершеннейшую конструкцию позвоночника, то в своей профессиональной области он, как учёный, сделал бы гораздо более гениальные открытия.
Рисунок № 17. Опора и ствол Останкинской телебашни, находящейся в Москве
После того как мы ознакомились с ролью подобных канатов в архитектурных монолитных сооружениях, заглянем в изящный, с ювелирной точностью отмоделированный мир более сложной организации — живой материи, в частности, в мир строения позвоночника — инженерного идеала конструктивных, высокоточных расчётов. Итак, вернёмся к нашим непревзойдённым позвоночным «канатам» — длинным связкам позвоночника: передней, задней продольным связкам и над-остистой связке. К ним вполне применима древняя мудрость: «Истина в простоте».
Итак, передняя продольная связка относиться к группе длинных связок позвоночного столба. Это довольно широкий соединительнотканный тяж, который проходит по передней и отчасти по боковым поверхностям тел позвонков и межпозвонковых дисков на всём протяжении позвоночника от нижней поверхности тела затылочной кости, глоточного бугорка и переднего бугорка атланта до первого крестцового позвонка. В верхних отделах связка уже, книзу расширяется. Она тесно прилегает к передней поверхности тел позвонков, прочно фиксирована к надкостнице позвонков и рыхло связана с передней поверхностью межпозвонковых дисков. Это довольно прочное образование, выдерживающее разрыв до 500 кг. Замечу, что при самых тяжких повреждениях позвоночника данная связка почти никогда не рвётся поперечно, а лишь разволокняется продольно. Многие авторы, описывая её назначение, считают, что предназначена она всего лишь для ограничения разгибания позвоночника при движении его кзади. (Читая подобное чуть ли не в каждой книге, невольно с юмором вспоминаешь «закон Вейнера о библиотеках», в котором говорится, что «в библиотеках ты не найдёшь ответов, а только отсылки».) Однако на самом деле, на практике, роль передней продольной связки более значима, чем принято считать. Она участвует в регулировке внутридискового давления. Да и вообще скрывает в себе ещё много познавательного материала для науки. Это уникальная связка, которая требует более тщательного изучения её функций, в том числе со стороны физиков.
