Позвоночник
Ось тела — изгибы, амортизация и защита спинного мозга.
Что такое позвоночник
Позвоночник (позвоночный столб) — гибкая ось скелета, состоящая из отдельных костей-позвонков, поставленных друг на друга. У взрослого человека в позвоночнике обычно 33–34 позвонка, но часть из них в нижнем отделе срастается в единые кости. Позвоночник — не просто опорный стержень: внутри него проходит спинной мозг — продолжение головного мозга, управляющее движениями тела и проводящее сигналы между мозгом и всеми органами.
Позвоночник выполняет сразу несколько задач: держит тело вертикально, защищает спинной мозг, служит опорой для рёбер, таза и конечностей, позволяет телу сгибаться, разгибаться и скручиваться, а также смягчает удары и толчки при ходьбе и прыжках благодаря своим естественным изгибам и хрящевым прокладкам между позвонками.
Отделы позвоночника
Позвоночник делится на пять отделов. Каждый отдел имеет свою форму позвонков, свою подвижность и свою функцию.
Шейные позвонки (обозначаются C1–C7, от лат. cervix — «шея») — самые лёгкие и подвижные. Они держат голову и позволяют ей поворачиваться, наклоняться и кивать. Первые два позвонка особые: атлант (C1) — кольцо без тела, на котором лежит череп; аксис (C2) — имеет вертикальный зубовидный отросток, вокруг которого вращается атлант (благодаря этому голова поворачивается в стороны).
Грудные позвонки (T1–T12 или Th1–Th12, от лат. thorax — «грудная клетка») — крупнее шейных, менее подвижны. К ним крепятся рёбра — по паре к каждому позвонку. Грудной отдел образует заднюю стенку грудной клетки и защищает сердце и лёгкие. Подвижность здесь ограничена рёбрами, поэтому грудной отдел — самый жёсткий участок позвоночника.
Поясничные позвонки (L1–L5, от лат. lumbus — «поясница») — самые крупные и массивные, потому что несут наибольшую нагрузку: на них давит вес верхней половины тела. Поясничный отдел очень подвижен — позволяет наклоняться вперёд и в стороны. Именно здесь чаще всего возникают боли в спине и грыжи межпозвоночных дисков.
Крестец (S1–S5, от лат. sacrum — «священная кость») — единая треугольная кость, образованная слиянием пяти позвонков. Крестец соединяет позвоночник с тазовыми костями и передаёт вес тела на ноги. Он неподвижен, массивен и прочен — основа таза.
Копчик (Co1–Co5, от греч. kokkyx — «кукушка», из-за формы, напоминающей клюв) — остаток хвостовых позвонков, сросшихся в маленькую кость на конце позвоночника. У человека копчик не несёт серьёзной нагрузки, но служит точкой прикрепления для мышц тазового дна.
Итого подвижных позвонков — 24 (7 шейных + 12 грудных + 5 поясничных), плюс крестец и копчик — сросшиеся кости. Общая длина позвоночника у взрослого — около 60–75 см, причём примерно четверть приходится на межпозвоночные диски.
Строение позвонка
Все позвонки (кроме атланта и копчика) устроены по общему плану, хотя различаются размером и деталями. Типичный позвонок состоит из нескольких частей:
- Тело позвонка — массивный цилиндрический блок спереди, несущий основную нагрузку. Тела позвонков поставлены друг на друга, как башня из кубиков, и между ними лежат упругие прокладки — межпозвоночные диски.
- Дуга позвонка — костная арка сзади, которая вместе с телом образует позвоночное отверстие. Отверстия всех позвонков выстраиваются в позвоночный канал — защищённый костный туннель, в котором проходит спинной мозг.
- Отростки — выступы кости, отходящие от дуги:
- Остистый отросток — длинный выступ сзади, который можно прощупать под кожей спины. К нему крепятся мышцы и связки.
- Поперечные отростки — два выступа по бокам, также служат для прикрепления мышц и связок, а в грудном отделе — для соединения с рёбрами.
- Суставные отростки — четыре маленьких выступа (по два сверху и снизу), которыми позвонок соединяется с соседними позвонками через суставы (фасеточные, или дугоотростчатые суставы). Именно эти суставы позволяют позвоночнику сгибаться и скручиваться.
Межпозвоночные диски
Между телами всех подвижных позвонков (от C2 до L5) лежат межпозвоночные диски — плоские хрящевые прокладки, которые работают как амортизаторы. Диск состоит из двух частей:
Наружная часть диска — фиброзное кольцо — многослойная оболочка из прочных коллагеновых волокон, уложенных слоями под углом друг к другу (как в автомобильной шине). Оно удерживает диск на месте и не даёт ему расплющиться под нагрузкой.
Внутри кольца — пульпозное ядро — мягкое желеобразное ядро, состоящее из воды (~80%) и особых белков, удерживающих влагу. Ядро работает как гидравлическая подушка: под нагрузкой оно распределяет давление равномерно во все стороны. Благодаря ядру диск упругий и не разрушается при сжатии.
Диски не имеют кровеносных сосудов — они питаются через диффузию (просачивание) питательных веществ из окружающих тканей. Движение и смена нагрузки помогают дискам «дышать»: при нагрузке вода выжимается, при разгрузке — впитывается обратно вместе с питательными веществами. Поэтому длительное сидение или лежание без движения вредит дискам — они «голодают».
С возрастом диски теряют воду, становятся тоньше и менее упругими. Это нормальный процесс, но он делает позвоночник менее гибким и более уязвимым к травмам. Утром, после ночного отдыха, диски полнее наполнены водой — поэтому человек утром на 1–2 см выше, чем вечером.
Изгибы позвоночника
Позвоночник не прямой. Если посмотреть сбоку, он образует четыре плавных изгиба, чередующихся по направлению:
- Шейный лордоз — изгиб вперёд (выпуклостью вперёд) в шейном отделе. Слово «лордоз» происходит от греч. lordōsis — «согнутый вперёд».
- Грудной кифоз — изгиб назад (выпуклостью назад) в грудном отделе. «Кифоз» от греч. kyphōsis — «согнутый, горбатый».
- Поясничный лордоз — снова изгиб вперёд в поясничном отделе, самый выраженный из всех.
- Крестцово-копчиковый кифоз — изгиб назад в области крестца и копчика.
Эти изгибы формируются постепенно: новорождённый имеет почти прямой позвоночник с одним общим изгибом назад. Шейный лордоз появляется, когда ребёнок начинает держать голову (~3 месяца), поясничный лордоз — когда начинает сидеть и ходить (~1 год). Окончательно изгибы закрепляются к 7–10 годам.
Спинной мозг и нервные корешки
Спинной мозг — длинный тяж нервной ткани, проходящий внутри позвоночного канала от основания черепа до уровня первого-второго поясничного позвонка (L1–L2). Ниже этого уровня в канале находятся только нервные корешки, свисающие пучком — эту структуру называют «конский хвост» (лат. cauda equina) из-за внешнего сходства.
От спинного мозга на каждом уровне отходят парные спинномозговые нервы (всего 31 пара), которые выходят из позвоночного канала через отверстия между позвонками — межпозвоночные отверстия (фораминальные отверстия). Эти нервы несут команды от мозга к мышцам и органам и передают сигналы от кожи, мышц и внутренних органов обратно в мозг.
Спинной мозг окружён тремя оболочками (мозговые оболочки) и омывается спинномозговой жидкостью (ликвором), которая защищает его от ударов. Между костью позвоночного канала и спинным мозгом есть пространство — эпидуральное пространство, заполненное жировой тканью и венозными сплетениями. Именно сюда вводят обезболивающие при эпидуральной анестезии.
Связки и мышцы позвоночника
Позвонки удерживаются вместе не только дисками и суставами, но и мощной системой связок — прочных тяжей из соединительной ткани. Главные связки позвоночника:
- Передняя продольная связка — идёт вдоль передней поверхности тел позвонков от черепа до крестца, не даёт позвоночнику слишком сильно разогнуться назад.
- Задняя продольная связка — идёт вдоль задней поверхности тел позвонков внутри позвоночного канала, ограничивает сгибание вперёд и удерживает диски от выпячивания назад (в сторону спинного мозга).
- Жёлтые связки — соединяют дуги соседних позвонков, очень упругие (содержат эластин), помогают позвоночнику вернуться в исходное положение после сгибания.
- Межостистые и надостистая связки — соединяют остистые отростки, ограничивают сгибание вперёд.
Мышцы спины делятся на поверхностные (двигают руки и лопатки) и глубокие (двигают и стабилизируют сам позвоночник). Глубокие мышцы спины — разгибатели (выпрямители позвоночника) — идут вдоль всего позвоночника и работают постоянно, удерживая тело вертикально против силы тяжести. Мышцы живота (особенно прямая и поперечная мышцы живота) работают как передняя «стенка», противодействуя разгибателям и стабилизируя позвоночник спереди. Подробнее о мышцах — в статье Скелетные мышцы.
Движения позвоночника
Позвоночник позволяет несколько типов движений:
- Сгибание (наклон вперёд) — движение, при котором грудная клетка приближается к тазу. Наибольшая подвижность — в поясничном и шейном отделах.
- Разгибание (наклон назад) — обратное движение. Менее выражено, чем сгибание, из-за ограничивающих связок и остистых отростков, которые упираются друг в друга.
- Боковой наклон — наклон вправо или влево. Хорошо выражен в шейном и поясничном отделах, ограничен в грудном из-за рёбер.
- Вращение (скручивание) — поворот вокруг вертикальной оси. Больше всего выражен в шейном отделе (поворот головы), меньше — в грудном, почти отсутствует в поясничном из-за вертикальной ориентации суставов.
Каждое движение — результат работы множества сегментов: один позвонок смещается относительно соседнего всего на несколько градусов, но сумма всех маленьких движений даёт значительную общую подвижность. Именно поэтому травма или жёсткость одного сегмента ограничивает движение всего отдела.
Что происходит при нарушениях
Позвоночник подвержен множеству проблем — от острых травм до хронических заболеваний, меняющих его форму и функцию.
Грыжа диска — выпячивание или разрыв фиброзного кольца, при котором пульпозное ядро выдавливается наружу. Чаще всего возникает в поясничном отделе (особенно между L4–L5 и L5–S1). Если грыжа давит на нервный корешок, появляются боль, онемение и слабость в ноге или руке (в зависимости от уровня). Боль в ноге от сдавления седалищного нерва называют ишиасом. Большинство грыж со временем уменьшаются сами, но крупные могут требовать хирургического удаления.
Остеохондроз (от греч. «кость» + «хрящ») — дегенеративные изменения диска и прилегающих тел позвонков: диск теряет воду, становится тоньше, трескается, на телах позвонков появляются костные выросты (остеофиты). Это естественный процесс старения позвоночника, ускоряющийся при перегрузках, травмах и малоподвижности. Сам по себе остеохондроз не всегда вызывает боль, но может приводить к грыжам, сужению канала и воспалению суставов.
Сколиоз (от греч. skoliōsis — «искривление») — боковое искривление позвоночника, видимое при взгляде сзади. В норме позвоночник прямой во фронтальной плоскости. Сколиоз может быть врождённым, идиопатическим (причина неизвестна, чаще развивается у подростков) или вторичным (из-за разной длины ног, слабости мышц, травм). При выраженном сколиозе деформируется грудная клетка, нарушается работа лёгких и сердца. Подробнее — в статье Осанка и тонус.
Спондилолистез (от греч. «позвонок» + «скольжение») — соскальзывание одного позвонка относительно другого вперёд или назад. Чаще возникает в поясничном отделе (L5 соскальзывает с S1) из-за дефекта дуги позвонка, травмы или дегенерации суставов. Может сдавливать нервные корешки и спинной мозг, вызывая боль, онемение и слабость в ногах.
Стеноз (от греч. stenōsis — «сужение») — сужение позвоночного канала из-за разрастания остеофитов, утолщения связок или выпячивания диска. Спинной мозг или нервные корешки сдавливаются, появляются боль, онемение, слабость и нарушение ходьбы (особенно при нагрузке — нейрогенная перемежающаяся хромота). Чаще встречается у пожилых людей.
Переломы позвонков возникают при сильной травме (падение с высоты, автоавария) или при ослабленной кости (компрессионные переломы при остеопорозе). Перелом может быть стабильным (позвонок треснул, но остался на месте) или нестабильным (с повреждением связок и смещением — опасность повреждения спинного мозга). Любой перелом позвоночника требует немедленной медицинской помощи.
Боль в спине, ограничение подвижности, онемение, слабость в конечностях, нарушение работы мочевого пузыря или кишечника могут иметь самые разные причины. Точный диагноз ставится с помощью осмотра, рентгена, МРТ (магнитно-резонансной томографии — метода визуализации мягких тканей) или КТ (компьютерной томографии). Эта статья объясняет строение и работу позвоночника, но не заменяет консультацию врача.
Связи с другими системами
- Скелет: позвоночник — центральная ось скелета, к которой крепятся череп, рёбра, плечевой и тазовый пояса. Подробнее о костной ткани — в статье Кости.
- Суставы и связки: позвонки соединены фасеточными суставами и межпозвоночными дисками, удерживаются связками. Подробнее — в статьях Суставы, Хрящ и Связки и сухожилия.
- Мышцы: глубокие мышцы спины и мышцы живота стабилизируют позвоночник и двигают его. Слабость этих мышц — частая причина болей в спине. Подробнее — в статьях Скелетные мышцы и Осанка и тонус.
- Нервная система: внутри позвоночника проходит спинной мозг, от которого отходят все нервы тела. Повреждение спинного мозга приводит к параличу и потере чувствительности ниже уровня травмы. Подробнее — в разделе Нервная система.
- Дыхательная система: грудной отдел позвоночника образует заднюю стенку грудной клетки, а движения рёбер относительно позвонков участвуют в дыхании. Подробнее — в статье Механика дыхания.
- Осанка и движение: форма позвоночника и тонус мышц определяют осанку — положение тела в пространстве. Правильная осанка распределяет нагрузку равномерно и снижает риск травм. Подробнее — в статье Осанка и тонус.
Позвоночник — это гибкая ось тела из 33–34 позвонков, разделённых упругими дисками и соединённых суставами и связками. Он держит тело вертикально, защищает спинной мозг, позволяет наклоняться и скручиваться и смягчает удары благодаря S-образным изгибам. Понимание устройства позвоночника — ключ к пониманию того, как сохранить спину здоровой, избежать травм и правильно двигаться в повседневной жизни.