К счастью, в унаследованном нами характерном анатомическом строении позвоночника предусмотрены те же структурные механизмы обеспечения безопасности, которые есть у четвероногих. Знание этих анатомических особенностей должно помочь людям содержать межпозвонковые диски в должном состоянии и использовать их на полную мощность, без ненужных страданий и страха. Давайте посмотрим, как это сделать!
Позвоночный столб
Прежде чем углубляться в детали, следует остановиться на некоторых компонентах анатомического строения позвоночного столба и режиме их функционирования.
Семь верхних позвонков человека составляют так называемый шейный отдел, 12 позвонков относятся к грудному отделу, а остальные пять – к нижнему, или поясничному, отделу позвоночного столба. С анатомической точки зрения крестец, который соединяет две половинки таза, раньше тоже состоял из нескольких позвонков, которые срослись и образовали одно массивное и очень важное соединение между самым нижним поясничным позвонком и тазовым поясом. Анатомический рудимент «хвоста» представлен комплектом крошечных, напоминающих бусины косточек, прикрепленных к нижнему концу крестца; они называются копчиком. Эти крошечные «бусины» обеспечивают поддержку мягких тканей вокруг прямой кишки. Если вы посмотрите на рис. 1, то увидите пропорции различных отделов позвоночного столба.
Кроме того, ваше внимание привлекут еще два момента. Первый – это разница в изгибах разных отделов позвоночника, а второй – пропорциональное изменение размеров каждого позвонка, начиная от шеи вниз. Значение изгибов я объясню позже, а причина разницы в размерах позвонков связана с необходимостью адаптации к изменениях весовой нагрузки. Первый шейный позвонок поддерживает физический вес одной лишь головы, в то время как самому нижнему поясничному позвонку приходится поддерживать вес головы, шеи, груди и содержимого желудка – основной части веса тела.
Соответственно, если рассматривать позвоночник сверху вниз, то каждый последующий позвонок должен быть шире и толще, чтобы выдерживать возрастающий общий вес, который давит на диск и костную поверхность позвонка.
Мудрость природы
Однако это еще не все. Позвонкам необходимо справляться с нагрузками, намного превышающими фактический общий вес структуры, которую они поддерживают. Во время движения эти нагрузки возрастают в зависимости от типа движения. При беге сила давления веса возрастает в два с половиной – три раза в сравнении с первоначальной величиной. В соответствии с законами физики каждое действие включает в себя равнозначные и противоположно направленные моменты силы. Следовательно, когда вектор, или момент силы, направляется вниз по позвоночному столбу, то, как только он достигает стоп и передается на расположенную под ними землю, возникает эффект зеркального отражения и равнозначный вектор силы устремляется через расположенные вверху твердые структуры к голове. Только на сей раз этот вектор представляет собой общую сумму веса всего тела плюс коэффициент его движения. По-научному это явление называется «силой противодействия».
К счастью, мудрая природа позаботилась обо всем, она – идеальный инженер. В противном случае, если бы сила величиной в 70 кг устремилась вниз, возросла и вернулась вверх, то после нескольких шагов заключенная в черепе мозговая ткань превратилась бы в кашу. Природа решила эту проблему, создав на каждом уровне тела уравновешивающие разнонаправленные изгибы, которые рассеивают силы, проходящие через костные структуры. Это чудо инженерного искусства воплощено в конструкции такой сложной машины, как наше тело, – с помощью одних только крошечных клеток с таким поразительным запасом прочности и такой способностью к самовосстановлению, которые позволяют ему выдерживать столько лет нещадной эксплуатации!
А теперь давайте посмотрим, как природа решает проблемы, создаваемые весом тела во время движения.
Вес и движение
Каждому из нас хоть раз в жизни приходилось играть с мячом. Представьте, что мы выпускаем мяч из рук, позволяя ему свободно упасть. Он ударится о землю и отскочит вверх – на высоту, которая окажется несколько ниже исходной точки свободного падения. После нескольких отскоков мяч успокоится и останется на земле. В зависимости от твердости поверхности земли и давления внутри мяча часть энергии, возникающей в результате удара, будет поглощена землей и структурой мяча. Вот почему мяч никогда не поднимется на полную высоту.
С другой стороны, выпущенный из рук тяжелый камень поглотит всю силу удара и передаст часть этой силы земле. Хрупкий объект, такой как стакан, просто разобьется.
Человеческое тело не является исключением из числа объектов, подчиняющихся естественным законам природы, которые воздействуют на мяч, камень или стакан. Правда, в отличие от последних природа наделила человеческое тело несколькими приспособлениями, способными гасить энергию удара. К ним относятся ступни ног и их своды, бедра (благодаря рессорным свойствам структуры тазобедренных суставов и их особому расположению, а также способу крепления позвоночника к тазу), круглая форма тазовых костей, эластичные и амортизирующие свойства межпозвонковых дисков и, наконец, свойства «сжатой пружины», которыми обладают изгибы позвоночного столба (рис. 1). Давайте посмотрим, как это происходит.
Стопа и ее свод
Одной из самых важных функций стопы, помимо обеспечения контакта между землей и массой тела, связана с ее рессорными свойствами. На рис. 5 показаны точки соприкосновения между передней и задней частью стопы и землей. Соединение этих двух точек (и удержание стопы в изогнутом положении) обеспечивается похожей на толстую волокнистую ленту фиброзной связкой, которая играет роль поглощающей давление рессоры и усиливает эффект погашения воздействующей на землю силы веса тела и обратной силы, направленной вверх. Благодаря этому при контакте стопы находящегося в движении тела с землей сила веса и противодействующая ей сила, направленная от земли, становятся значительно слабее. Вот почему людям, страдающим плоскостопием, трудно ходить и бегать. Этим же объясняется настоятельная необходимость постоянно заботиться о сохранении свода стопы путем правильного подбора обуви.
Анатомия таза и распределение нагрузки
Каждый, кто когда-нибудь интересовался стрельбой по мишеням, наверняка понимает, почему материал, из которого изготовлен щит за мишенью, должен обладать особыми свойствами. Если позволить силе удара пули раз за разом воздействовать на одну и ту же точку, то очень скоро материал щита придет в негодность. Изобретательные люди занялись этой проблемой и придумали для пулеприемника специальную конструкцию из переплетенных спиралевидных структур, отклоняющих направление пули и заставляющих ее двигаться по спирали до тех пор, пока она не остановится. Сила удара пули о поверхность ослабляется настолько, что не вызывает разрушения материала.
Это решение основано на естественном физическом явлении: при воздействии вектора силы на объект круглой формы величина силы непрерывно уменьшается. Человеческое тело использует этот закон природы при любой возможности и в каждой точке, где необходимо изменить направление силы. Самым лучшим и самым успешным примером применения такого инженерного искусства можно считать конструкцию черепа.
