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.
