Глава 1
Как работает здоровый позвоночник
В этой главе описывается, как функционирует позвоночник. В некоторых разделах будут использоваться специальные термины, особенно при описании механизма сгибания и функций разных мышц, но, к сожалению, избежать этого невозможно. Нельзя понять, что вышло из строя, если не знаешь, как должно быть в норме. Главное, что эта информация даст вам возможность действовать осознанно, когда вы будете приводить свою спину в порядок.
Что собой представляет позвоночник?
Позвоночник человека похож на вертикальную гибкую колонну. Он состоит из 24 позвоночно-двигательных сегментов, расположенных друг над другом. Семь позвонков составляют шею и называются шейными (по-латыни – cervicales), 12 расположены в центре позвоночника – это грудные позвонки (thoracicae) и 5 внизу – поясничные (lumbares).
Основание позвоночника закреплено в крестце – цельном треугольном блоке из кости в заднем отделе таза. Внизу крестец загибается вперед под углом примерно 50° относительно горизонтали, создавая прогиб в нижней части спины; чтобы его компенсировать, позвоночник изгибается дугой.
Позвоночник поднимается из тазового отдела тремя плавными изгибами, как кобра из корзины. Его форма, напоминающая латинскую букву «S», помогает сохранять вертикальное положение тела, а изгибы выпуклостью вперед (называемые лордозами) и выпуклостью назад (называемые кифозами) относительно центральной оси тяжести составляют для позвоночника пружинящий аппарат, смягчающий толчки. И таким образом предохраняющий головной мозг от повреждений при ходьбе, беге и прыжках. Если спина идеально ровная, с хорошей осанкой, то через ухо, вершину плеча, поясницу, коленный сустав и заднюю поверхность лодыжки можно мысленно провести прямую линию.
Рис. 1.1. Позвоночный столб человека состоит из 24 позвонков
Рис. 1.2. Крестцовый кифоз обусловливает наличие других изгибов позвоночника. Крайне важно, чтобы поясничный лордоз сохранял правильный изгиб
Изгиб выпуклостью вперед в нижней части позвоночника называется поясничным лордозом. За ним следует легкий изгиб выпуклостью назад в области груди, или грудной кифоз, и еще один изгиб выпуклостью вперед в области шеи – шейный лордоз. Поясничный лордоз уменьшается при сидении и увеличивается в положении стоя.
Поддержание хорошей осанки помогает достичь двух важных целей: обеспечить правильное распределение веса тела между передним и задним комплексами позвоночника и позволить нижней части спины сохранять легкий изгиб, принимая на себя толчки во время ходьбы.
Далее мы рассмотрим анатомическое строение позвоночника, позволяющее ему двигаться волнообразно, направляя и контролируя его движения.
Поясничные позвонки
Позвонки – это отдельные строительные блоки позвоночника. В каждом позвонке различают передний и задний отделы. Передний отдел состоит из круглого тела позвонка, по форме напоминающего катушку для ниток и предназначенного для того, чтобы позвонки легко складывались в вертикальную конструкцию. Задний отдел представляет собой дугу, которая защищает спинной мозг и служит для сочленения позвоночно-двигательных сегментов.
Рис. 1.3. Тело позвонка в его переднем отделе предназначено для объединения позвонков в вертикальную конструкцию, а также для того, чтобы выдерживать вес. Дуга позвонка в его заднем отделе служит для защиты спинного мозга и сочленения позвонков
Поясничный отдел позвоночника состоит из пяти позвонков. Нижний позвонок (L5) расположен на крестце, место их соединения называется пояснично-крестцовым суставом (L5 – S1). Этот отдел позвоночника подвергается наибольшим нагрузкам, поэтому с ним связано больше всего проблем. Чаще всего боли в пояснично-крестцовой области вызваны дисфункцией переднего или заднего (а иногда и обоих) комплексов позвоночника в этом месте.
Задний отдел представляет собой отходящую от тела позвонка костную дугу; вес тела на эту часть практически не распределяется. В положении стоя на нее приходится примерно 16 % веса тела, а в положении сидя, когда позвоночник согнут и отростки позвонка задействованы слабее, еще меньше. Если межпозвоночный диск сильно уплощился – при первичной стадии нарушения деятельности позвоночника, – на заднюю часть позвонка может приходиться намного больше веса (до 70 % всей тяжести, выдерживаемой позвоночником), что оказывает крайне разрушительное воздействие на позвоночно-двигательный сегмент.
От внешних углов дуги каждого позвонка отходят небольшие костные образования по бокам, или поперечные отростки, и остистый отросток (именно они видны под кожей как узлы в позвоночнике). Все эти костные выступы служат рычагами, к которым крепятся мышцы, ответственные за движения позвоночника.
Чтобы привести сегменты в движение, все мышцы тянут их только вниз. Это следует отметить особо, потому что сдавливание в пояснице – важнейшая причина болей в нижней части спины. Если к тому же вспомнить, сколько времени мы проводим стоя, в борьбе с воздействием силы тяжести, то можно понять, что сдавливание позвоночника обусловлено как минимум двумя причинами: нашим собственным весом, а также действием мышц, приводящих позвонки в движение. Есть еще и третья причина – сдавливание в положении сидя.
Тела позвонков, расположенные друг над другом с «прослойкой» из межпозвоночных дисков, создают уникальную гибкую структуру для сердцевины – спинного мозга, а соединения между ними часто называют хрящевыми соединениями (синхондрозами). Костные отростки по сторонам заднего комплекса позвоночника переплетаются, создавая цепь подвижных синовиальных суставов (или прерывистых соединений костей) по всей длине позвоночника. Соединения костей двух разных типов в переднем и заднем комплексах позвоночника формируют цельный двигательный сегмент.
Межпозвоночные диски не дают позвонкам контактировать друг с другом. Диск состоит из фиброзного кольца, способного выдерживать высокое давление, и упругого студенистого ядра. Длинный позвоночный столб, образующий спинномозговой канал, с высокопрочными эластичными фиброзными прослойками прекрасно выдерживает осевую нагрузку и в то же время очень упруг, он способен выдержать почти любой вес, давящий на тело сверху.
Равномерному распределению нагрузки способствует форма тел позвонков. Они сужены посередине и расширяются к несущим тяжесть краям. В отличие от других поясничных позвонков L5 тоньше в задней части, что необходимо для формирования поясничного лордоза. Межпозвоночный диск в этом месте тоже слегка клиновидный, хотя он самый объемный во всем позвоночнике, что позволяет ему принимать на себя вес позвоночного столба.
Рис. 1.4. Ячеистая структура губчатой костной ткани не позволяет кости разрушаться под давлением. Резервуар с кровью внутри позвонка позволяет амортизировать толчки
Рис. 1.5. Спинной мозг заканчивается на уровне второго поясничного позвонка (L2), а отходящие от него корешки идут дальше внутри спинномозгового канала, выходя наружу между сегментами через соответствующие межпозвоночные отверстия
Каждая «катушка для ниток» (тело позвонка) снаружи покрыта слоем твердой компактной кости, а внутри состоит из губчатой костной ткани, которая благодаря своему строению содержит богатый запас крови. Это способствует равномерному распределению нагрузки по всей кости, поглощает силу толчков, проходящих по позвонкам, и поставляет питательные вещества в межпозвоночный диск, к которому не подходят кровеносные сосуды.
Демаркационная линия между позвонком и поверхностью межпозвоночного диска называется замыкательной пластинкой позвонка. Это тонкая хрящевая прослойка миллиметровой толщины. Хотя между замыкательными пластинками смежных позвонков расположен смягчающий толчки диск, это самая уязвимая часть позвоночника. Каждая замыкательная пластинка похожа на хрупкую мембрану между двумя громадными наполненными жидкостью структурами: телом позвонка с одной стороны и межпозвоночным диском с другой, – и при сильном толчке она деформируется.
Рис. 1.6. Тела позвонков поворачиваются на межпозвоночных дисках, а дугоотростчатые суставы в заднем комплексе позвоночника действуют как своеобразные «направляющие», контролирующие движение
Иногда в результате толчка на замыкательной пластинке может образоваться разрыв, как если бы лопнула натянутая на барабан кожа.
Губчатая костная ткань внутри тела позвонка напоминает решетку из распорок и перекладин – своеобразные строительные леса. Ее трехмерная структура не дает верхней поверхности тела позвонка вогнуться, а боковым – провалиться внутрь, как в смятой картонной коробке. Это делает кость легкой и в то же время достаточно прочной. Если бы тела позвонков были цельными, нашему позвоночнику было бы значительно сложнее работать. Кроме того что наши кости попросту раскололись бы на куски под давлением, мы вряд ли смогли бы вообще двигаться из-за огромного веса.
Рис. 1.7. Задний связочный аппарат сильнее всего натянут, когда спина округлена; именно поэтому мы должны поднимать тяжести с округленной спиной
Когда позвонки размещены друг над другом, их дуги образуют полую трубку внутри позвоночника, или спинномозговой канал. В нем расположен уязвимый спинной мозг – важная часть центральной нервной системы, – свисающий, как длинная коса, от основания головного мозга. По всей длине от него во все стороны ответвляются нервные волокна, образуя корешки спинномозговых нервов. Сам спинной мозг завершается на уровне второго поясничного позвонка, а отходящие от него корешки свисают внутрь спинномозгового канала наподобие прядей конского хвоста (отсюда и латинское название cauda equina, или конский хвост), выходя наружу между сегментами через соответствующие межпозвоночные отверстия.
Если роль переднего комплекса позвоночника очевидна – это стойка, выдерживающая вес нашего тела, – то функции заднего комплекса более сложны. Помимо защиты спинного мозга задний комплекс позвоночника выполняет еще две важные задачи: контролирует движение позвонков и скрепляет сегменты, не позволяя им соскользнуть друг с друга.
Связки позвоночника
Связки позвоночника – очень важная дублирующая система, соединяющая отдельные сегменты позвоночника. Они, наряду с соединениями костей и мышцами, контролируют движения позвоночника и при необходимости ограничивают их. Наиболее важными являются желтые, межостистые и надостистые связки, формирующие задний связочный аппарат. Они создают цепь усиленных фиброзных тяжей, соединяющих костные структуры заднего комплекса позвоночника и укрепляющих капсульные связки. Вся система приходит в действие, когда мы пытаемся что-то поднять.
Желтая связка – это толстая короткая связка, покрывающая переднюю часть дугоотростчатых суставов каждого сегмента. Ее гладкая поверхность выстилает заднюю часть спинномозгового канала, внутри которого находятся нежные нервные ткани.
В здоровой желтой связке гораздо больше мышечной ткани (80 % эластина), чем фиброзной (20 % коллагена), то есть это весьма «мускулистая» связка. Спереди дугоотростчатые суставы покрыты желтой связкой, а сзади – многораздельной мышцей (с которой вы еще не раз встретитесь в этой книге). Эти «мышцы» обеспечивают движение сегмента вперед и контролируют его. Они также защищают от растяжения дугоотростчатые суставы – именно те структуры позвоночника, которые чаще всего выходят из строя. Связки, как часовые, стоят спереди и сзади, решая, насколько можно дать суставам раздвинуться, чтобы спина согнулась.
Обе эти связки одинаково важны для сгибания: через суставы они сдавливают пространство между позвонками сзади, сжимая диск. Это подготавливает диск к напряжению и таким образом предотвращает нежелательное виляние сегмента при движении позвоночника. Это очень важная функция. В главе 4 я расскажу вам, какие здесь бывают сбои. Если спина начинает сгибаться еще до того, как многораздельная мышца выработала достаточную сдерживающую силу, – так бывает, если мы наклоняемся с расслабленными мышцами живота и прямой (не округленной) спиной, – позвонок может выскочить из сустава.
Функции межостистой и надостистой связок не столь существенны. Их роль – создавать прочное связочное крепление вдоль заднего комплекса позвоночника, когда нижняя его часть согнута. Именно поэтому важно уметь правильно поднимать тяжести. Межостистая связка находится между остистыми отростками позвонков, а ее волокна расположены так, что не дают позвонкам разойтись. Надостистая связка проходит по верхушкам остистых отростков и не позволяет им выворачиваться наружу. Между позвонками от L5 до S1 надостистой связки нет, возможно, потому, что ее функции выполняет мощная подвздошно-поясничная связка.
Подвздошно-поясничная связка обеспечивает крепление для основания позвоночника. Это широкая и довольно толстая фиброзная лента в форме звезды, проходящая от внутренней части каждой половины таза вверх к самым нижним позвонкам, прикрепляясь к двум огромным поперечным отросткам, которые изгибаются навстречу ей, как бивни слона.
Стоит отметить, что поперечные отростки позвонка L5 имеют пирамидальную форму с широким основанием; к ним крепятся два мощных тяжа подвздошно-поясничной связки, усиливая таким образом соединение основания позвоночника с крестцом. Хотя это очень удобно для крепления связки, такое основание немного перекрывает диаметр межпозвоночных отверстий – двух небольших прорезей под поперечными отростками каждого сегмента, через которые проходят нервные корешки. Если вспомнить, что корешки позвонка L5 – самые толстые, то легко понять, почему они так подвержены воспалительным и патологическим процессам, поражающим передний либо задний комплекс позвоночника (а иногда и оба) на пояснично-крестцовом уровне.
Рис. 1.8. Подвздошно-поясничная связка соединяет основание позвоночника с крестцом
Длинный позвоночный столб, состоящий из тел позвонков, напоминающих катушки для ниток, спереди и сзади усилен двумя похожими на ремни связками – передней и задней продольными связками. Передняя продольная связка – самая мощная в нашей спине; соединяя передние поверхности тел позвонков, она не дает позвоночнику слишком сильно прогибаться. Она также не позволяет нижнему отделу позвоночника чрезмерно изгибаться вперед в лордозе, когда мы поднимаем тяжести.
Рис. 1.9. Передняя и задняя продольные связки стягивают передние и задние поверхности тел позвонков, создавая своеобразную «смирительную рубашку» из связок
Задняя продольная связка проходит по задним отделам тел позвонков, соединяя задние поверхности межпозвоночных дисков благодаря перекрестному переплетению волокон, усиливающему их задние стенки. Нужно заметить, что она может быть поражена в случае грыжи межпозвоночного диска (см. главу 5). Эта связка, в отличие от остальных, хорошо иннервирова и чрезвычайно чувствительна к растягиванию выдавливающимся веществом межпозвоночного диска.
Межпозвоночный диск
Упрощенно говоря, движения позвоночника – это главным образом наклоны во всех направлениях тел позвонков, расположенных на межпозвоночных дисках. Эти движения контролируются задним комплексом позвоночника.
Межпозвоночные диски – это прокладки, жизненно необходимые нашему позвоночнику. Благодаря высокому внутреннему давлению они раздвигают позвонки и в то же время соединяют их. Диск почти не поддается сжатию. Для наглядности представьте, что вы стоите на широкой доске на большом надувном мяче. Именно благодаря дискам движения позвоночника становятся более непринужденными и плавными.
Каждый диск состоит из полужидкого ядра и прочной сетчатой стенки, или фиброзного кольца. Кольцо, в свою очередь, состоит приблизительно из 12 тонких слоев (пластинок). При сгибании позвоночника волокна пластинок идут в диагонально противоположных направлениях. Таким образом создается прочная многослойная сетка в форме кольца, расположенная по краю диска и надежно прикрепленная к верхнему и нижнему позвонкам. Фиброзное кольцо не только соединяет позвонки, но и держит ядро под давлением.
Рис. 1.10. Каждый диск состоит из студенистого ядра, похожего на перламутр, и прочной многослойной стенки, которая держит ядро под давлением и соединяет позвонки
Пластинки на задней части диска тоньше, они плотнее прижаты друг к другу. Это дает возможность позвонкам свободнее расходиться, чтобы позвоночник мог согнуться вперед, но это же и ослабляет их, создавая опасность того, что при слишком свободном наклоне кольцо может разорваться.
Диск позвонка L5 обычно имеет форму почки, более длинная боковая сторона остается незащищенной, из-за чего укрепляется задняя стенка. К сожалению, такой диск сильнее травмируется в местах изгиба на задней поверхности, когда нагрузка при поворотах спины передается на диск. Позднее я расскажу вам, как именно поднятие тяжестей приводит к разрушению стенки в этих местах.
Ядро диска имеет уникальную молекулярную структуру, обеспечивающую всасывание жидкости, чтобы сохранять воду под давлением. (Если поместить здоровое ядро диска в блюдце с водой, оно разбухнет и увеличится в три раза.) Такая мощная всасывающая сила позволяет поддерживать высокое давление в ядре, и оно не сплющивается и не высыхает под действием постоянных нагрузок, как это произошло бы с обычной губкой.
У молодого человека ядро диска состоит из воды почти на 90 %, но с возрастом оно слабее удерживает воду. Но в любом случае активное всасывание воды создает сильное давление внутри диска. Это не только не дает ему сплющиться, но и выталкивает стенки диска наружу – оригинальное инженерное решение, очень полезное для позвоночника. Сопротивление стенок, противостоящих внешним силам, делает их более прочными и придает каждому связующему звену между позвонками эластичность. Так усиливается каждый сегмент, и позвоночник остается упругим по всей длине.
В физике диск, функционирующий таким образом, называется гидравлическим мешком. Давление на содержащуюся в нем жидкость равномерно распределяется наружу по всем направлениям. Для позвоночника это очень важно, и содержание жидкости в диске имеет решающее значение для его нормального функционирования.
Упругость позвоночника очень важна для поддержания вертикального положения тела. «Мешки» с жидкостью в положении стоя сдавливаются еще сильнее, превращая позвоночник в пружину, мгновенно разгибающуюся после наклона. Именно за счет упругости человеческий позвоночник может быть таким длинным и тонким. В противном случае бы потребовались огромные и мощные мышцы, способные разогнуть нас после наклона.
Рис. 1.11. Ядро диска функционирует как гидравлический мешок, равномерно распределяя давление по всем направлениям
Но у вертикальной позы есть и свои недостатки. Сегменты в самом низу позвоночника разрушаются под его собственным весом. Давление на нижнюю часть позвоночника – основная причина болей в пояснично-крестцовой области.
Движения позвоночника
Движения позвоночника – это комбинация скольжения, наклонов и поворотов, хотя каждый отдельный позвонок вносит в них очень малую лепту. Однако их взаимное расположение приводит в конечном итоге к невероятной подвижности в широком диапазоне. Именно благодаря строению позвоночника мы можем отклониться назад, проходя под планкой в танце лимбо[1], или подстричь ногти на ногах. Ну, может, это не всем под силу, но, по крайней мере, большинству.
Скольжение – самое ограниченное из всех движений позвоночника. Верхний позвонок может скользить крест-накрест (вперед-назад или из стороны в сторону) относительно нижнего, но диапазон этих движений совсем незначительный. Скольжение – это скорее вспомогательное движение, позволяющее позвонку принять наилучшую позицию для основного движения; оно как бы подготавливает позвонки к более опасным движениям – наклонам и поворотам.
Когда мы наклоняемся, чтобы достать руками до пальцев ног, каждый из позвонков поочередно двигается вперед, надавливая на нижний позвонок и приводя вышележащий позвонок в наилучшее положение для наклона. Скольжение придает движениям всех живых существ характерную плавность (вспомните бегущего гепарда). Без него все движения становятся резкими и дергаными, а не плавными и широкими. В суставах старушки, дрожащей походкой идущей по дорожке, почти не происходит скольжения.
Рис. 1.12. Каждый позвонок может в незначительной степени скользить, поворачиваться и наклоняться, но движение позвоночника в результате их совместных усилий поистине грандиозно
Важно, чтобы позвонок мог скользить в любом диапазоне; именно так происходит у людей со здоровым позвоночником. Слишком большая или, наоборот, ограниченная амплитуда скольжения может привести к самым печальным последствиям. Стоит отметить, что именно неправильное скольжение чаще всего является исходной точкой дальнейших дегенеративных изменений в позвоночнике. Хотя вы сразу этого не заметите, однако почувствуете, что спина зажата, более ограничена в своих движениях, которые даются со все большим трудом, – подобные ощущения вызваны именно недостаточностью вспомогательного движения. Иными словами, вы сразу почувствуете себя скованным и постаревшим.
Другая крайность – нестабильность сегмента позвоночника, вызванная чрезмерным скольжением. Она становится очевидной при наклоне, когда верхний позвонок соскальзывает на нижний. Обычно это называют нестабильностью сегмента, исходная причина которой – в ограничении подвижности позвоночного сегмента. Для нестабильности, в отличие от тугоподвижности, характерна полная дегенерация двигательного сегмента. Именно этому и посвящена вся моя книга.
При нормальной подвижности сегмента все позвонки поворачиваются на дисках, содержащих внутри жидкость, а фиброзные стенки дисков удерживают их на месте. Когда верхний позвонок смещается относительно центральной оси, фиброзное кольцо напрягается и тормозит движение. При наклоне вступает в действие еще один тормоз – давление жидкости ядра диска.
Рис. 1.13. Наклон тормозится, когда смещенное ядро диска натягивает заднюю стенку; это не позволяет позвонкам оторваться друг от друга
При наклоне вперед – а это самое распространенное наше движение – ядро плавно смещается к задней части диска.
Если бы стенка не была такой жесткой, она бы в этом месте деформировалась.
Но стенка очень прочная и в силу этого поглощает большую часть давящей силы. Давление внутри диска делает переплетение волокон еще более прочным. В таком состоянии диск предотвращает расхождение двух смежных позвонков при наклоне.
Питание диска
К межпозвоночному диску не подходят кровеносные сосуды, поэтому он сохраняет жизнеспособность другими способами. Здесь он напрямую зависит от тянущих и толкающих усилий, проходящих по позвоночнику, благодаря которым жидкость из богатых капиллярами слоев соседних тел позвонков поступает внутрь диска и выводится из него через замыкательные пластинки позвонков. Не считая молекулярного всасывания, свойственного студенистому ядру с его сильной впитывающей способностью, самые обычные перепады давления вдоль позвоночника усиливают поступление и отток жидкости внутрь диска и из него.
Когда позвоночник растягивается, как длинная гармошка, питательные вещества и кислород попадают внутрь дисков. Когда же позвоночник опять сжимается, через замыкательные пластинки выводятся углекислый газ и продукты метаболизма. Это происходит в результате обычной работы позвоночника. Когда вы наклоняетесь к корзине с бельем, на поясничные позвонки оказывается нагрузка и жидкость выталкивается из диска. Когда же вы тянетесь, чтобы повесить белье на веревку, давление ослабевает и жидкость вновь всасывается. Чем разнообразнее движения, тем эффективнее работает этот механизм. Чем активнее вы нагружаете спину, тем сильнее изменяется давление внутри дисков. Обмен жидкостей улучшается, а диски хорошо снабжаются питательными веществами и сохраняют объем. Плавные движения с минимальным количеством резких толчков позволяют вам сохранять молодость спины; они питают диски. Таким образом создается постоянный приток питательных веществ и отток продуктов метаболизма, а это жизненно необходимо для поддержания их в здоровом состоянии.
Как это ни печально, но одна из традиционных рекомендаций при лечении болей в спине препятствует питанию дисков. Даже сегодня людям по всему миру советуют поменьше нагибаться, особенно если болит спина. Наверное, каждый слышал, что наклон может привести к выпадению диска и защемлению нерва. На самом деле ничего подобного не происходит, а подобная концепция – просто плод заблуждающегося воображения.
Рис. 1.14. Наклон увеличивает давление внутри диска, и вследствие этого жидкость выводится из него; растяжение позвоночника ослабляет давление, и жидкость начинает всасываться внутрь. Так диск осуществляет своеобразное «кровообращение»
В своей книге я подчеркиваю огромное значение наклонов для полноценной работы позвоночника и пытаюсь объяснить их механизм. Со временем вы убедитесь, что они не только очень полезны, но и жизненно необходимы для сохранения здоровья вашей спины. Вы увидите, как правильные наклоны превращают больную спину в здоровую, и поймете, что они не только не причиняют вреда, но и, наоборот, очень полезны.
Дугоотростчатые суставы
Эти суставы образуются в заднем комплексе позвоночника, в месте сочленения позвонков. В заднем отделе каждого сегмента есть два дугоотростчатых сустава. Они расположены по обе стороны от каждого диска, по краям спинномозгового канала.
Смежные позвонки дают две соприкасающиеся друг с другом поверхности, формирующие сустав. Два отростка, отходящие от дуги нижнего позвонка, соединяются с двумя отростками, отходящими от дуги верхнего. Так образуются два сустава.
На дугоотростчатые приходится не слишком большая нагрузка, если только диск не слишком уплощился или поясничный лордоз не стал чрезмерным. Однако они постоянно подвергаются изнашиванию, контролируя движения позвонков. Чтобы суставные поверхности были защищены, в месте их соединения должен быть настоящий сустав.
Рис. 1.15. Два дугоотростчатых сустава находятся по обе стороны от каждого диска, по краям спинномозгового канала
Самые подвижные и эластичные суставы в нашем теле – синовиальные, и всем им (фаланги ли это, колени или дугоотростчатые суставы) присущи общие свойства. Они окружены объемной суставной капсулой, или сумкой, которая соединяет обе половины сустава в единое целое. Капсулы богато снабжаются кровью и имеют разветвленную сеть нервов, что делает сустав очень чувствительным. Внутренний слой капсулы (синовиальная оболочка, или мембрана) смачивает сустав синовиальной жидкостью, которая одновременно и смягчает толчки, и смазывает соприкасающиеся поверхности.
Рис. 1.16. Расположенные друг напротив друга и покрытые хрящом поверхности костей соединяются, как две прижатые друг к другу ладони
Капсулы дугоотростчатых суставов необычайно прочны. При наклоне вперед они обеспечивают такую же сдерживающую силу, как и диски при соединении позвоночных сегментов. Лабораторные исследования показали, что даже при отсутствии дисков суставные капсулы могут удерживать удвоенный вес тела. Это не просто капсулы для суставов, они скорее напоминают связки; их часто называют суставными сумками.
Противоположные суставные поверхности в каждом дугоотростчатом суставе точно подогнаны одна к другой. Они удобно соединяются, как две сложенные вместе ладони: впадины на одной поверхности точно соответствуют выпуклостям на другой. Поверхности противолежащих костей покрыты блестящим гиалиновым хрящом – гладким и очень прочным буфером.
Хрящ позволяет костям скользить одна вдоль другой, он одновременно и упруг, и прочен, как пластик, и незаметно деформируется в местах соприкосновения костей. При сильном нажатии из него выделяется жидкость, но, когда давление ослабевает и вмятины на хряще распрямляются, он вновь всасывает влагу. Таким способом лишенный кровоснабжения хрящ поддерживает себя в здоровом состоянии, создавая систему для всасывания питательных веществ и выведения продуктов метаболизма.
Хрящевые поверхности в местах соприкосновения смачиваются синовиальной жидкостью примерно так же, как глаза слезами. Суставная капсула поддерживает жидкость под давлением, благодаря чему противолежащие суставные поверхности раздвигаются и удары одной кости о другую смягчаются. То есть сустав работает в своеобразной водяной подушке (или в гидравлическом мешке), которая делает движения плавными и поглощает толчки.
Рис. 1.17. Углубление на нижней суставной поверхности скрепляет позвонки и способствует только наклонам вперед
Синовиальная жидкость также очищает суставные поверхности, смывая частицы разрушенного хряща. Синовиальная мембрана высвобождает в суставную полость огромные клетки, которые окружают каждую частичку хряща, как амеба свою добычу, и растворяют ее. Этот процесс самоочищения жизненно необходим. Иначе бы суставы засорились хрящевым «песком», который, действуя наподобие металлической мочалки для посуды, полностью бы стер суставные поверхности.
Цепь из дугоотростчатых суставов по всей длине позвоночника обеспечивает элементарное сцепление сегментов. Верхняя суставная поверхность выпуклая, а нижняя – вогнутая. Благодаря этому верхний позвонок закрепляется на месте, когда его выступ плотно вставляется в углубление на нижнем.
Если бы не было дугоотростчатых суставов, позвонки бы свободно вращались на дисках, а спинной мозг завязывался бы узлами, подобно индийскому йогу. Однако точная регулировка поясничных дугоотростчатых суставов дает возможность нижнему отделу позвоночника свободно сгибаться только вперед. Их строение позволяет позвонкам двигаться только вперед и назад, как колесам поезда по рельсам, не сворачивая ни вправо, ни влево (хотя они все же могут незначительно отклониться в сторону).
Благодаря такому ограничивающему действию суставов весь позвоночник не так сильно изнашивается. Вращательное движение в нижней части спины особенно тяжело сказывается на дисках. Оно выявляет слабость, присущую их стенкам, особенно если поворот сопровождается подъемом тяжестей. Сопротивление будет оказывать только один из каждой пары чередующихся слоев фиброзного кольца, волокна остальных слоев будут расслаблены и бесполезны. Поэтому вращение может быть весьма опасным.
Спина при наклоне
Хотя человеческая спина достаточно сильна, наклоны вперед с последующим разгибанием – это своеобразная угроза ее физическому состоянию. О мышцах туловшца и спины, контролирующих движение, будет подробно рассказано далее. Однако наклон становится возможным еще и благодаря некоторым анатомическим особенностям, действующим в качестве тормоза, предохраняющего нас от падения, когда мы наклоняемся вперед.
Рис. 1.18. Когда мы наклоняемся, позвонки скользят вверх к «стопорному механизму», усиливая напряжение между сегментами и защищая спину
Первый их этих анатомических механизмов мы уже обсуждали: это прочная стенка диска, связывающая тела позвонков. Благодаря ей движение сегмента вперед контролируется примерно на 29 %. Когда сегмент соскальзывает вперед, жестко переплетенные волокна стенки замедляют его первоначальное движение. Когда позвоночный сегмент затем наклоняется вперед и зазоры между позвонками увеличиваются, те же самые диагонально переплетенные волокна осаживают их назад.
Рис. 1.19. Когда мы округляем спину при наклоне, максимальное напряжение создается в желтых связках и в капсулах дугоотростчатых суставов, что и удерживает весь сегмент стабильным
Однако при наклоне более важную роль играет задний комплекс позвоночника. Дугоотростчатые суставы вносят в это свою лепту двумя способами: с помощью наклонных «стопорных механизмов», образованных поверхностями суставов, и с помощью удивительно прочных суставных капсул. Если смотреть сбоку, нижняя суставная поверхность скошена вверх по направлению к переднему комплексу позвоночника. Это означает, что при наклоне верхняя суставная поверхность должна двигаться не только вперед, но и вверх.
Рис. 1.20. Поскольку сдвиг вперед недостаточно контролируется, то безопаснее всего при сгибании округлять спину, чтобы задействовать механизмы, контролирующие наклон. Это позволит нам одновременно ограничить и наклон, и сдвиг
В позвоночнике нарастающее напряжение мягких тканей постепенно останавливает верхний позвонок; к этому моменту суставные поверхности плотно прижаты друг к другу, а желтая связка и суставная капсула натянуты до предела. Это удивительный механизм, в котором действия костей и мягких тканей дополняют друг друга.
Когда мы наклоняемся дальше, верхний позвонок тоже наклоняется, опираясь на свой передний край, а его отростки направлены вверх. Этот второй этап движения ограничивается главным образом суставными капсулами. Они сдерживают движение примерно на 39 %. Желтая связка вносит свои 13 % на начальном этапе. В целом дугоотростчатые суставы на 52 % ограничивают наклон вперед. Поскольку сдвиг вперед не достаточно контролируется, то безопаснее всего при сгибании округлять спину, чтобы задействовать механизмы, контролирующие наклон. Это позволит нам одновременно ограничить и наклон, и сдвиг. Не удивительно, что они выдерживают удвоенный вес человеческого тела.
Связки дугоотростчатого сустава контролируют исключительно наклон сегмента вперед, а не его скольжение. Контроль же над скольжением очень важен: если оно чрезмерно (так называемый сдвиг вперед), то в общее движение сегмента вносится элемент нестабильности. Все сегменты должны избегать сдвига, потому что его возможные последствия разрушительны. И именно неспособность контролировать наклон вперед позволяет сегменту чрезмерно сдвинуться. Процесс протекает примерно так.
В начале наклона происходит первоначальное скольжение примерно на 2 мм, после чего дугоотростчатые суставы его останавливают. При продолжении наклона суставы разъединяются по мере того, как отростки позвонка поднимаются вверх и расходятся, оставляя щель между двумя суставными поверхностями. Однако, поскольку отросток позвонка отошел, весь позвонок может скользить вперед дальше, пока опять не включится костный замок. Иными словами, более глубокий наклон приводит к более сильному скольжению. Кстати, именно наклон вперед должны ограничивать суставные капсулы и желтая связка, в то время как многораздельная мышца, глубокая внутренняя мышца спины, его активно контролирует.
Спинномозговые нервы
В поясничном отделе нервные корешки выходит из позвоночника под соответствующим позвонком. Так, нервные окончания L1 выходят под первым поясничным позвонком в отверстие между L1 – 2 и т. д. Спинномозговые нервы передают команды мышцам, ответственным за работу ног, а также сенсорные сигналы от ног в спинной мозг.
Рис. 1.21. Нервный корешок выходит из позвоночника прямо между всасывающим жидкость и разбухающим межпозвоночным диском и дугоотростчатым суставом, то растягивающимся, то опять сжимающимся. Очень ненадежное устройство!
Из позвоночника нервные окончания выходят через небольшие каналы (межпозвоночные отверстия), ограниченные с одной стороны дугоотростчатым суставом, а с другой – диском. Думаю, нельзя назвать идеальным решением то, что нежнейшие волокна нервной ткани проходят именно через две наиболее проблемные структуры.
Каждый нервный корешок проходит между всасывающим жидкость и разбухающим межпозвоночным диском и дугоотростчатым суставом с его сумкой-капсулой, то растягивающейся, то опять сжимающейся. Нерв защищен от всего этого оболочкой, которая выходит из позвоночника так же, как манжета рубашки из-под рукава пиджака.
Как вы узнаете в следующей главе, патологические изменения в диске или дугоотростчатом суставе могут вызвать их утолщение, уплотнение и опухание. Из-за прямого контакта воспаление может распространиться и на нервное окончание. Воспаление нерва вызывает резкие боли по всей длине ноги, или ишиалгию.
Мышцы, ответственные за работу позвоночника
Как бы идеально ни был сконструирован позвоночник, без движения, которым управляют мышцы, он был бы ни на что не годен. Позвоночник в целом и все его сегменты без мышц были бы просто неповоротливой, неустойчивой жердью. Вспомните бесформенную кучу тряпок, в которую превращается марионетка без ниточек, при помощи которых ею управляет кукольник.
Мышцы человеческого тела выполняют ту же функцию, что и ниточки в руках кукольника. Они посредством системы рычагов заставляют наше тело двигаться. Именно мышцы позволяют нам поддерживать в вертикальном положении верхнюю часть тела. Без динамической поддержки мышц мы не могли бы ни стоять, ни сидеть. Мышцы играют значительно большую, чем вы можете себе представить, роль в поддержке скелета в вертикальном положении и контролировании его, динамически синхронизируя движения.
Рис. 1.22. Прямая мышца расположена по всей длине живота, а наружная и внутренняя косые мышцы пересекаются в диагональном направлении; именно благодаря им создается вожделенная «осиная талия»
Чтобы в полной мере осознать роль мышц, достаточно посмотреть на людей с осложнениями от полиомиелита. Когда мышцы туловища парализованы, позвоночник, лишившись опоры, изгибается вперед и искривляется вокруг оси, как падающая винтовая лестница, а грудная клетка проседает. Для поддержки позвоночника в таком случае решающую роль играют мышцы брюшного пресса.
Мышцы брюшного пресса очень важны и при сгибании позвоночника. Хотя все еще не выяснено, как именно это происходит, практикующие терапевты по всему миру признают важность сильного пресса при лечении спины. Однако пока исследователи не могут прийти к единому выводу относительно того, как лучше всего укреплять эти мышцы. У меня на сей счет есть свои соображения, о них вы прочтете чуть позже.
Мышцы живота расположены вертикально, горизонтально и по диагонали, обертывая мягкое содержимое брюшной полости полотнами эластичной ткани. Когда они сокращаются, их волокна укорачиваются и спина наклоняется вперед. Работая в статическом режиме, они сжимают талию, формируя фигуру в виде «песочных часов» и делая плоским живот. В результате это приводит к уменьшению пространства внутри брюшной полости и к усилению внутрибрюшного давления.
Сильный пресс стабилизирует позвоночник несколькими способами. Во-первых, сильное сокращение мышц живота и спины поднимает позвоночник в вертикальное положение. Это напоминает движение воды вверх внутри пластиковой бутылки, если сильно сжать ее посредине. (Если бы в бутылке не было пробки, вода вылилась бы из нее). Напряжение между сегментами увеличивается по мере того, как растягивается позвоночник.
Во-вторых, сильное сокращение брюшных мышц втягивает живот, округляя низ спины и создавая впереди позвоночника замкнутую зону высокого внутрибрюшного давления, похожую на воздушную подушку в автомобиле. Это не только укрепляет позвоночник, но и предотвращает сдвиг поясничных сегментов при наклоне, создавая встречное давление. Когда наклон в нижнем отделе спины становится более выраженным и отростки позвонков расходятся веером, связки заднего комплекса позвоночника максимально натягиваются и создают своеобразный стопор. В этот момент позвоночник становится наиболее стабильным.
Когда мы наклоняемся, мышцы живота вместе с противолежащими мышцами спины помогают согнуть позвоночник. Спереди мышцы брюшного пресса действуют как отлаженный гидравлический механизм.
Рис. 1.23. При разгибании и длинные, и небольшие внутренние мышцы спины лучше всего работают, когда позвоночник дугой. Поэтому вы всегда должны распрямляться с подтянутым животом и округленной спиной
Фантастически точно и абсолютно бесшумно они позволяют нам отрегулировать глубину наклона, в то время как длинные мышцы спины отпускают позвоночник. Как красиво работает этот механизм!
Независимо от глубины наклона, сгибание и разгибание позвоночного столба – это невероятно сложная задача, особенно если при этом вам нужно еще что-то поднять. Согласно математическим расчетам, мышцы спины слишком малы, а наклон под неудобным углом, особенно с дополнительной нагрузкой, просто невозможен. Однако все мы прекрасно знаем, что наш позвоночник сгибается и поднимает тяжести, причем практически без усилий (хотя не у всех это получается одинаково хорошо). Мы вынуждены признать, что наша спина – удивительно эффективный механизм.
При наклоне мышцы спины и туловища работают в двух направлениях: они скрепляют вместе сегменты, чтобы удержать их в стабильном состоянии, и контролируют сгибание по всей длине позвоночного столба. Вертикальное скрепление сегментов – важный подготовительный этап для поддержания стабильности, в то время как наклон сам по себе – это почти свободное падение. В действительности главная задача мышц – не делать что-то, а сохранять контроль над сгибанием позвоночного столба и следить за целостностью системы.
Слабость скрепления – это именно то, что проявляется на раннем этапе разрушительного процесса в позвоночнике. Мы пока не знаем, почему так происходит; нам не известно, является это причиной или следствием. Другими словами, мы не можем сказать, расслабляются ли мышцы рефлекторно при воспалении между сегментами, или же воспалительный процесс развивается вследствие ослабления мышц, соединяющих сегменты.
При поднимании из наклона весь процесс происходит в обратной последовательности. Пока позвоночник согнут, связочный механизм удерживает его стабильным, и разгибание начинается с выпрямления таза. Затем статическое напряжение мышц брюшного пресса подталкивает нас вверх спереди, а глубокие мышцы спины работают на уровне сегментов, оттягивая назад каждый позвонок. Широкие поверхностные мышцы работают по всей длине позвоночника, когда он полностью согнут, и затем действуют как растяжки, когда он распрямлен.
Рис. 1.24. Глубокие слои многораздельной мышцы отходят от остистого отростка двумя позвонками выше и затем идут вниз по сторонам, прикрепляясь к задней части капсулы дугоотростчатого сустава
Контроль за наклоном – особенно в его начале – осуществляется многораздельными мышцами, одними из самых важных внутренних мышц спины. Они отходят по обеим сторонам позвоночника от дуги позвонка, прямо над верхушкой дугоотростчатых суставов. Это самая глубокая мышца сегмента, ее волокна постепенно переходят в заднюю часть капсулы дугоотростчатого сустава (а это очень важно, если возникает проблема с дугоотростчатыми суставами, см. главы 3 и 4). От капсулы волокна идут вверх и внутрь ко второму позвонку, где прикрепляются к остистому отростку. Когда спина выпрямлена, линия натяжения волокон многораздельной мышцы находится под прямым углом (90°) к остистому отростку, к которому она прикреплена. Так что расположение этих мышц наилучшим образом позволяет контролировать сегменты в самом начале наклона.
При разгибании после наклона многораздельным мышцам сначала помогают «мускулистые» желтые связки, расположенные по обе стороны от сустава. Маленькая мышца спереди пытается закрыть сустав, в то время как большая многораздельная мышца соединяет сегменты, оттягивая к низу отросток, к которому прикреплена.
Главная задача многораздельной мышцы при разгибании – тянуть вниз отросток наклоненного позвонка. При распрямлении позвоночник разворачивается из согнутого положения в вертикальное постепенно, сегмент за сегментом. Многораздельная мышца жизненно важна для предотвращения нестабильности сегментов, она работает в тесном сотрудничестве с еще одной важной мышцей, стабилизирующей передний комплекс позвоночника, – поперечной мышцей живота.
При разгибании спины многораздельная мышца выполняет еще одну важную функцию. Она приподнимает и устраняет с дороги капсулы дугоотростчатых суставов, примерно так же, как дама приподнимает свои юбки, собираясь подняться по лестнице. Это предохраняет нежную выстилку суставов от повреждений в момент, когда при разгибании позвоночника суставы закрываются. В главе 4 вы прочтете, что иногда координация мышц может нарушиться и капсула в таком случае болезненно сжимается. Считается, что желтая связка выполняет ту же функцию с другой стороны сустава и предохраняет суставную сумку от ущемлений при наклоне вперед.
Другие глубокие мышцы – подвздошно-реберная и длиннейшая – предотвращают сдвиг позвонков вперед; если наклон глубокий, им приходится работать под неудобным углом. Их волокна идут в вертикальном направлении, и при разгибании эти мышцы заставляют позвонки скользить назад.
Рис. 1.25. При разгибании желтая связка, и многораздельная мышца работают в эпицентре движения; они обе защищают сегмент
Самая глубокая из мышц живота, поперечная, играет при разгибании уникальную роль, потому что одновременно работает и как мышца живота, и как мышца спины. Она начинается по обеим сторонам живота, под пупком, проходит диагонально вокруг талии наподобие широкого пояса и присоединяется к полотну фиброзной ткани на спине, называемому пояснично-грудной фасцией. Волокна этого фиброзного полотна формируют диагональную сетку, разные слои которой прикреплены как к поперечным, так и к остистым отросткам поясничных позвонков.
Когда мышца сокращается (как и любая другая мышца живота), перед позвоночником создается воздушная подушка с высоким внутренним давлением. При этом волокна пояснично-грудной фасции растягиваются в стороны. Когда они растягиваются в ширину, длина фасции уменьшается, а из-за этого тела позвонков плотнее прижимаются друг к другу и тянут вниз отростки позвонков; позвоночник в целом закрепляется.
Поперечная мышца живота не только помогает многораздельной мышце управлять сгибанием, но и играет важную роль в скреплении позвоночных сегментов, тем самым подготавливая позвоночник к разным движениям. Позвоночник не выходит из сочленений в моменты, когда самые разнообразные движения тянут его в разные стороны. Механизм скрепления позвоночника может действовать по-разному, в зависимости от обстоятельств. Например, позвоночные сегменты группируются в единое целое, позволяя нам перевернуться ночью в кровати, не просыпаясь; или же мышцы спины автоматически напрягаются, когда вы видите теннисный мяч, перелетающий через сетку на вашу сторону. Сегменты объединяются в прочный позвоночный столб, когда вы собираетесь что-то сделать. Если учесть, насколько уязвима спина, неудивительно, что подобные действия так болезненны для людей с нарушениями опорно-двигательной системы.
Рис. 1.26. Направление, в котором действуют подвздошно-реберная и длиннейшая мышцы, помогая сдвигать позвонки назад при разгибании спины
Недавние исследования позволяют предположить, что поперечной мышце живота в поддержании стабильности сегментов помогает постоянно работающая дыхательная мышца – диафрагма. Они обе прекрасно демонстрируют рационализм природы, поочередно поддерживая боковое натяжение в пояснично-грудной фасции. Поскольку мы дышим постоянно, лучшего партнера, чем диафрагма, трудно себе представить. Что может быть целесообразнее, чем использовать механизм дыхания для поддержания другого жизненно важного процесса – защиты основной опоры тела?
Это происходит примерно так: диафрагма частично крепится к сторонам пояснично-грудной фасции. Диафрагма – большой купол из сухожильно-мышечной ткани, разделяющий грудную и брюшную полости, превращая их в герметичные отделения. При вдохе диафрагма сокращается и опускается. Благодаря этому объем грудной клетки увеличивается, а давление понижается, и воздух попадает внутрь через нос. Сокращающаяся диафрагма натягивает с боков пояснично-грудную фасцию, то есть вдох плотнее прижимает тела позвонков друг к другу и укрепляет нижнюю часть спины, пока мы занимаемся своими делами.
На выдохе диафрагма расслабляется, поднимая давление внутри в грудной клетке и заставляя воздух выходить. В этот момент диафрагма передает бразды правления поперечной мышце живота, активной во время выдоха; поперечная мышца также растягивает в стороны пояснично-грудную фасцию. Так на выдохе как бы затягивается пояс, из-за чего автоматически повышается внутрибрюшное давление, способствуя стабилизации позвоночника.
Таким образом, мышцы, поочередно натягивающие пояснично-грудную фасцию, поддерживают устойчивость позвоночника благодаря дыханию. Думаю, теперь вам понятно, почему иногда при кашле мы испытываем боль в спине. Взрывной выдох (кашель) вызывает сильное непроизвольное сокращение мышц живота, резко растягивающий в стороны пояснично-грудную фасцию. Позвонки буквально подпрыгивают, что обязательно вызовет боль в проблемном сегменте.
Тот факт, что работа пояснично-грудной фасции зависит от дыхания, объясняет, почему мы автоматически задерживаем дыхание при подъеме тяжестей. Задержка дыхания и втягивание живота задействуют обе системы мышц, напрягая пояснично-грудную фасцию. Поясничные сегменты укрепляются с двух сторон.
Именно так поступают тяжелоатлеты. Наклоняясь, чтобы взяться за штангу, они делают глубокий вдох и задерживают дыхание, одновременно втягивая живот. Некоторые профессионалы даже носят специальный пояс, усиливающий поперечную мышцу живота, чтобы легче было выработать необходимую силу и вернуть на место поясничные позвонки при разгибании.
Рис. 1.27. Поперечная мышца живота позволяет нам втягивать живот и с помощью пояснично-грудной фасции разгибает спину