Такое же решение используется в конструкции таза и межпозвонковых дисков, которым приходится постоянно иметь дело с продольным воздействием силы. На рис. 6 показана форма тазового пояса и приблизительный механизм распределения нагрузки и разделения момента силы на несколько мелких векторов. Одновременно с тем, как сила веса генерирует энергию, направленную вниз, отражение этой силы от земли создает вектор, направленный вверх по позвоночному столбу. В состоянии покоя величина этих сил минимальна, но во время прыжков, бега и ходьбы она значительно возрастает.
Самое большое значение такое распределение веса имеет для поясничного отдела позвоночника – области, которая выдерживает самые большие нагрузки и больше всего страдает (рис. 27). Вот почему каждому читателю необходимо разобраться в основах своей анатомии, оценить причину столь детального подхода к вопросу и осознать, насколько легко можно поддерживать нормальное функционирование этой области тела.
Человеческое тело сумело успешно провести собственную трансформацию, необходимую для перехода от передвижения на четырех конечностях к более практичному вертикальному положению тела.
Соединение дисков с позвонками
При рассмотрении рис. 2, 3 и 4 обратите внимание на следующие моменты.
Позвонок состоит из тела и направленного назад и похожего на рычаг выступа, который называют остистым отростком. Остистые отростки соседних позвонков соединяются толстыми волокнистыми или фиброзными пучками, связками и мышцами. Кроме того, у них с каждой стороны есть костные опорные точки (суставные отростки). Прежде чем остистый отросток соединится с телом позвонка, он раздваивается, образуя дугообразную вилку, которая прикрепляется к телу позвонка с двух сторон. В результате вдоль задней стороны тела позвонка образуется позвоночный канал. Соединяя костные части каждого позвонка с соседними, вверху и внизу, фиброзные пучки и связки создают полностью закрытый и надежно защищенный канал. Канал заполнен цереброспинальной жидкостью, омывающей спинной мозг и корешки нервов, которые отходят от него и направляются к тканям, которыми они управляют.
На рис. 2 и 3 представлена модель расположения позвонков, спинного мозга и межпозвонковых дисков. Прилегающие к дискам поверхности тел позвонков имеют слегка вогнутую форму, которая снизу служит для дисков своеобразной чашей, а сверху – куполообразной крышей.
На рис. 3 показано отверстие между позвонками и нерв, который отходит от спинного мозга и проходит через волокнистую боковую стенку длинного канала. Эти нервы образуют так называемый спинномозговой нерв, который тянется вдоль позвоночника от шеи до последнего позвонка. Спинномозговой канал защищает самую важную анатомическую часть тела, а вместе с ней цереброспинальную жидкость, которая омывает нервные ткани (головного и спинного мозга).
Нерв, выходящий из межпозвонкового отверстия, и спинной мозг в канале часто становятся жертвами проблем с дисками. Если диски, расположение которых является весьма уязвимым, смещаются и начинают давить на мягкую и чувствительную нервную ткань, то в зависимости от степени смещения они могут стать причиной локальной болезненности или отраженной боли, что чревато прогрессирующим ухудшением состояния или даже параличом мышц, управляемых этими нервами.
Что такое диск и для чего он нужен?
Из рис. 3 и 4 вы получите представление о расположении и взаимоотношениях дисков и позвонков. Диски состоят из мягкого студенистого ядра, окруженного по краям очень прочной волокнистой хрящевой оболочкой, фиброзным кольцом. Волокна фиброзного кольца срастаются с костной поверхностью, но только по бокам позвонков, а не спереди. Студенистое ядро состоит из живых клеток, волокнистых нитей, которые пронизывают желеобразную массу, содержащую воду и соль. Именно это студенистое ядро поглощает 75 % давления веса всех расположенных выше структур и, кроме того, смягчает ударные волны, проходящие по позвоночнику снизу вверх.
Благодаря гидравлическим свойствам своей вязкоупругой структуры шаровидное ядро оказывает противодействие этим силам и одновременно оказывает давление на продольные фиброзные пучки, выполняющие роль эластичных пружин.
У диска несколько функций
1. Благодаря гидростатическим свойствам своего ядра диск равномерно, во всех направлениях распределяет давление, создаваемое весом тела или грузом. Ядро обладает потрясающей способностью всасывать воду и создавать очень сильное давление внутри дискового пространства; эта сила может вдвое превышать нормальное кровяное давление. Это давление удерживает позвонки на расстоянии друг от друга, а когда нагрузка на межпозвонковый сустав становится чрезмерной, диск может скорректировать распределение сил. Именно это давление не допускает, чтобы нагрузка на хрящи небольших межпозвонковых суставов с обеих сторон позвонка превысила определенный уровень, после которого она может вызвать повреждения. Такие повреждения могут начаться с формирования острых кромок; подобные кромки могут закрыть отверстие, через которое выходит нерв, и стать одной из причин боли. На рис. 7 видно, что кромки тела позвонков тоже могут принимать нагрузку на себя и в результате подвергаться повреждениям. В состоянии покоя (в горизонтальном, свободном от нагрузки положении) ядро всасывает большое количество воды и становится тугим. Днем, когда тело располагается вертикально, сила веса постепенно выдавливает воду наружу. Эта вода выходит через хрящевую ткань, покрывающую ядро; кроме того, она может проходить через маленькие отверстия в теле позвонка и возвращаться в систему кровообращения. Постоянное давление на диски связано не только с весом расположенных выше частей тела. Группы мышц впереди и позади позвоночного столба (рис. 8), отвечающие за положение туловища, вынуждены постоянно поддерживать положительный тонус. Это мышечное напряжение создает дополнительную нагрузку на диски. Другим естественным явлением, обеспечивающим целостность всей структуры, является весьма значительная сила вакуумного сцепления, которая не дает этим структурным элементам изменить положение, предписанное им «корсетом» – мышцами и фиброзными пучками (рис. 4 и 8). Постоянно находящиеся в тонусе мышцы вместе с фиброзными пучками и связками обеспечивают функционирование всей системы как единого целого в соответствии с положением и изгибами позвоночного столба. Обычно ядро принимает на себя 75 % давления, оказываемого на диск. На фиброзную часть диска приходится только 25 % веса. Затем ядро передает часть этого давления на фиброзное кольцо, которое растягивается и удерживает ядро, а вместе с ним и всю структуру диска в туго натянутом состоянии, что позволяет распределять давление на всю поверхность.
2. Благодаря эластичности соединения с позвонками диск действует как роликовый подшипник и позволяет позвоночнику двигаться в разных направлениях.
3. Диск выполняет функцию буфера на пути силы, передающейся по позвоночнику человека вверх и вниз, а четвероногим позволяет сворачивать позвоночник в дугу и распрямлять, как пружину.
4. Нормально функционирующий диск удерживает поверхности межпозвонковых суставов по бокам позвонков на достаточном расстоянии при любых движениях позвоночника, предотвращая повреждения этих поверхностей.
