Biomechanika kręgosłupa

Zmienna ruchomość kręgosłupa uwarunkowana jest odmienną budową :

• trzonów
• wielkością ustawienia wyrostków
• wysokością krążków międzykręgowych
• długością poszczególnych odcinków kręgosłupa
• ilością i kierunkiem położenia mięśni w obrębie poszczególnych odcinków kręgosłupa

Odcinek szyjny - jest najbardziej mobilny , uszkodzenia w obrębie tego odcinka charakteryzują się rozległymi powikłaniami

Odcinek piersiowy – jest najmniej ruchliwy, zawdzięcza to budowie kręgów ( identyczny kształt ) jest to związane z funkcją jaką ma pełnić ten odcinek a więc :

• ochronna wrażliwej tk.nerwowej
• amortyzacja w stosunku do występujących przeciążeń powstających wzdłuż osi długiej ciała
• stanowi rusztowanie na którym zawieszne są narządy wewnętrzne klatki piersiowej i powłok brzusznych
• takie elementy jak dachówkowaty układ wyrostków kolczystych czy też połączenia stawowe żeber z kręgosłupem w znacznym stopniu zmniejszają jego mobilność zwłaszcza w pł.strzałowej.

Odcinek lędźwiowy – jest najkrótszym odcinkiem , o dość dużych możliwościach ruchowych , jest to miejsce w którym dochodzi do największych przeciążeń.

Siły

Na człowieka działają dwa rodzaje sił :

• zewnętrzne ( tarcie, przyciąganie ziemskie , ciężkość , siły bezwładności )
• wewnętrzne ( siła mięśni , i sprężystości aparatu ruchu )

Aby układ pozostał w równowadze siły te muszą się sobie równać tzn. Moment siły zewnętrznej = Moment siły wewnętrznej
Wtedy możliwe jest zachowanie postawy.
Podstawę stanowi kręgosłup który opiera się na miednicy, a ona łączy się z podłożem za pośrednictwem kkd.
Poprzez klatkę piersiową i obręcz barkową kręgosłup uczestniczy we wszystkich czynnościach kkg.
Jest też połączony z główą i dlatego bezpośrednio bierze udział w każdym ruchu ciała.

W budowie kręgosłupa wyróżniamy :

• segment ruchowy = artron
• kolumna przednia
• kolumna tylna

Artron – określa się sumę dwóch zespołów czynnościowych ; kolumny przedniej i tylnej, w odniesieniu do dwóch sąsiadujących ze sobą kręgów przedzielonych krążkiem międzykręgowym. Taki układ obejmuje dodatkowo właściwy odcinek unerwienia centralnego i obwodowego.
Znajduje się również na danym poziomie omawianego segmentu, więzadła i mięśnie.

Kolumna przednia – jest to suma trzonów wszystkich kręgów z wyłączeniem ich tylnych struktur anatomicznych czyli łuków oraz wyrostków – przedzielonych krążkami międzykręgowymi.
Zadanie: amortyzacja

Kolumna tylna – jest to, układ łuków oraz „stawów właściwych” kręgosłupa utworzonych przez powierzchnie stawowe wyrostków stawwych górnych i dolnych
Zadanie: bierze udział w czynnościa dynamicznych , wielopłaszczyznowego ukierunkowania ruchów kręgosłupa

Kręgosłup pełni funkcję :

• ochronną
• podporową
• amortyzującą
• kinetyczną

Ad1. Ochornna

- rdzeń kręgowy
- nerwy rdzeniowe

Ad2. Podporowa

W funkcji tej biorą udział trzony kręgów , na które przenoszone są obciążenia, ale również drugim elementem są krzywizny fizjologiczne kręgosłupa.
Wytwarzają się one podczas pionizacji. W związku z pionizacją człowieka zmuszonego do stałego równoważenia całości postawy przez przesunięcie odpowiednich segmentów ciała nad płaszczyznę podparcia wtedy odporność kręgosłupa jest proporcjonalna do kwadratu liczby krzywizn „ +1”.
W ten sposób kręgosłup posiadający 4 krzywizny fizjologiczne jest 17-krotnie bardziej odporniejszy , niż gdyby był prosty.

Dzieje się tak na skutek skośnego ustawienia trzonów kręgów , dzięki czemu siła ucisku jest rozkładana na wysokości każdego stawu kręgowego na dwie składowe :
1) dociskającą trzon do przodu
2) ściskającą ( powodują ześlizgiwanie się trzonów górnych z dolnych czemu przeciwstawiają się więzadła i wyrostki stawowe )
Nadmierne wygięcia stawiają niebezpieczństwo wypływające z przeciążenia tylnych wyrostków stawowych

Ad3. Amortyzacja

Kształt krzywizn fizjologicznych kręgosłupa stanowi drugi po stopie element amortyzujący, łagodzący wstrząsy podczas wszelkich czynności lokomocyjnych.
Wielosegmentowy łańcuch stawowy zbudowany jest z 24 elementów kostnych ułożonych szeregowo posiada połączenia :
1.stawowe o charakterze stawów jamowych o 3 stopniach swobody ruchu
2.elastyczne chrząstkozrosty w postaci krążków międzykręgowych

Krążek składa się z pierscienia włóknistego i jądra miażdżystego, w pierścieniu włókna krzyżują się pod kątem 20 stopni.
Pierścieńwłóknisty chroni przed ruchami rotacyjnymi. Krążek podczas nacisku zmniejsza się o 1-2mm.
Natomiast rozciągając się zwiększa się o 3-5mm.

3.dprężyste więzozrosty w postaci więzadeł żółtych
Element 2 i 3 czyli chrząstkozrosty i więzozrosty stanowią element biologicznej ochrony stawów międzykręgowych

Ad4. Kinetyczna

Funkcja ta uzależniona jest od ruchomości krzywizn kręgosłupa.
Przeszkodą w skłnach w tył są dachówkow ułożony układ wyrostków kolczystych i kształt wyrostków stawowocyh.
Podczas zgięcia do przodu zwiększa się kifoza piersiowa.
Kręgosłup jako konstrukcja wieloczłonowa jest tworem mało stabilnym ( wysokie OSC ) i mała powierzchnia płaszczyzny podparcia.
Postawę ciała cechuje równowaga chwiejna, a jej utrzymanie możliwe jest dzięki stabilizacji złożonej; czynnej i biernej.

ZABURZENIA KRĘGOSŁUPA STATYCZNE I DYNAMICZNE

Z mechanicznego punktu widzenia od.lędźwiowy stanowi najsłabsze ogniow narządu ruchu, obciążenia mechaniczne i siły działające w tym odcinku są większe niż gdzie indziej, dochodzi tutaj do zmian kierunku sił przenoszonych wzdłuż osi kręgosłupa.
Dochodzi do przyśpieszonego zużycia tkankowego z powodu mikrourazów.

Kręgosłup wykazuje różnorodne odchylenia krzywizn fizjologicznych, odchyleniom tym przeciwstawiają się mięśnie i układ więzadłowo-torebkowy.
Niektórzy uważają że w patologii bólów krzyża ma wpływ staw lędźwiowo-krzyżowy , w którym segmentarna elastyczna struktura biomechaniczna kręgosłupa w od.lędźwiowym łączy się z sztywnym układem kości krzyżowej poruszającej się wraz z miednicą.
Wszelkie mechaniczne obciążenia przenoszone są przez trzony kręgów oraz krążki międzykręgowe.
Siły te działają bezpośrednio na więzadła międzykręgowe i mm.przykręgosłupowe jedynie w czasie ruchu, szczególnie w końcowych odcinkach ruchów.

Hiperlordoza stanowi najczęściej kompensację tzw.kifozy dorastającej , częstego zaburzenia okresu wzrostu , pociągające za sobą pogłębienie wszystkich krzywizn kręgosłupa , drugą przyczyną jest wiotkość mm oraz nieprawidłowa postawa.
Badaniem wykrywa się wzmożone napięcie mm.przykręgosłupowych oraz naislenie dolegliwości w końcowym odcinku ruchów kręgosłupa lub ograniczenie ruchomości w tym odcinku. Zwolennicy tłumaczenia bólów krzyża zniekształceniami i dysfunkcjami kkd za klasyczny przykład uznają bóle likwidowane wkładkami korekcyjnymi.

W przypadku stóp płaskich nabytych – zapominają o tym że stopami płaskimi dotknięte są osoby zmuszone do długotrwałego stania, u których fakt przebywania w pozycji wyprostowanej przez wiele godzin stanowi przyczynę podostrych bólów krzyża.

Zaburzenia statyczne w obrębie kkd i miednicy stanowią potencjalne czynniki wywołujące ból krzyża ( zazwyczaj są one kompensowane ).
Dopiero choroba krążka , do której one predysponują daje prawdziwe bóle krzyża.

Inne przyczyny bólów krzyża to tzw.zaburzenia zawartości krążkowo-kręgowego segmentu ruchowego, chodzi tutaj o typowe zwyrodnienia , czyli choroby krążka kończące się uszkodzeniem jądra miażdzystego i pierścienia włóknistego.
Tzw.przemieszczanie się kręgów ( najczęściej ku tyłowi ) – krąg położony nad chorym krążkiem międzykręgowym przesuwa się ku tyłowi, może wystąpić w przypadku patologicznego skośnego ustawienia płaszczyzny stawów międzywyrostkowych.
W przeciwnym wypadku nie może dojśc do żadnego przemieszczenia, gdyż fizjologicznie lędźwiowe stawy międzywyrostkowe ustawione są pionowo w pł.strzałkowej i zwężenie szpary międzytrzonowej może powodować ich głębsze osadzanie ( ruch w pł.góra-dół).

Odpornośc na wytrzymałość obciążenia jest wprost proporcjonalna do kwadratu krzywizn +1.
Dzieki istnieniu krzywizn siły są rozkładane, zmniejsza się obciążenie.
Brak lordozy szyjnej i lędzwiowej powoduje zgięcie w tyh odcinkach, powstaje jedna krzywizna i kręgosłup jest bardziej podatny na obciążenia.

KOMPENSACJA

(wg Walickiego) Złożony proces dokonujący się w ustroju zmierzający do wyrównania braku i przystosowania się środowiska w patologicznych warunkach morfologicznych i czynnościowych zaistniałych w następstwie choroby czy urazu.

Typy kompensacji:

• czynnościowa –wyrównanie czynnościowe
• organiczna-wyrównanie przez przyrost lub rozrost
• samoistna-wrodzona zdolność organizmów - jest niekorzystnym procesem
• sterowana- maksymalnie możliwe przywrócenie prawidłowej czynności

Prawo Anochina

Zasady obowiązujące w procesie kompensacji

• kompensacja jest zdolnością wrodzoną żywych organizmów- samoczynnie uruchamiany proces w przypadku wystąpienia ubytku morfologicznego lub funkcjonalnego, zmuszenie organizmu do większego wysiłku
• kompensacja rozpoczyna się po dostarczeniu do o.u.n. informacji o defekcie zaistniałym na obwodzie
• fałszywa sygnalizacja o defekcie przyczynia się do błędniej kompensacji (np.-przy amputacji odczucia fantomowe), błędna kompensacja przyczynia się do utrwalenia nieprawidłowych wzorców dynamicznych
• kompensacja opiera się na wzmożeniu starej lub nowej aferentacji- poprzez zwiększenie pobudzeń z obwodu, wytworzenie zastępczych odruchów warunkowych

Aferenatcja wsteczna

proces zachodzący przy zaistnieniu pożądanej reakcji organizmu poprzez zastosowanie odpowiednich technik fizjoterapeutycznych; przywrócenie reakcji ustroju na stosowane bodźce aferentne.

Aferentacja zwrotna

przy formowaniu nowego związku jest on sprawny i każdy sygnał wywołuje prawidłową reakcję; występuje przy formowaniu się ruchu dowolnego w trakcie przywracania czynności

Wyniki kompensacji są nietrwałe i wymagają systematycznego treningu.

Możliwości kompensacji zależą od:

• właściwości osobniczej
• rodzaju defektu (przyczyna, lokalizacja, rozmiar i szybkość powstania)
• sprawności układu nerwowego
• wiek chorego
• stan zdrowia

Przebieg kompensacji:

• narzucenie zdrowym odcinkom zmiany ułożenia lub ruchomości
• zmiany statyki (przeciążenia)
• zmiany przy wadach postawy - kompensacje liniowe, kątowe i wagowe dynamiki ( nienaturalna ruchomość) ciała w zakresie fizjologicznym
• wadliwe warunki pracy w zakresie patologicznym
• oddziaływanie na dalsze odcinki zaangażowanie innych partii ciała
• zaburzony łańcuch dynamiczny
• patologia motoryki - zachodzi, gdy wykorzystywane są te wzorce ruchowe, którymi pacjent dysponuje „ma pod ręką”
• próba samo radzenia sobie z problemem - poprzez wielokrotne sięganie po wygodny wzorzec dochodzi do utrwalenia nieprawidłowości ruchowych i powstaje patologia
• rozwój patologicznej motoryki jest szczególnie niekorzystny w przypadku dzieci, które dopiero zdobywają wzorce ruchowe
• prawidłowa kompensacja polega na uruchomieniu mechanizmów kompensacji kosztem najmniejszej patologii
• przy nieprawidłowej zachodzi zastępowanie mięśni chorych przez mięśnie silniejsze- efektem jest zanik z bezczynności wykluczający powrót sprawności, oraz przerost tkanek w mięśniu przeciążanym
• w przypadku nieprawidłowej kompensacji układu nerwowego obecne są współruchy
• przy uszkodzeniu neuronu ruchowego-czynność mogą przejąć neurony sąsiednie (dodatkowe pola ruchowe), druga połowa mózgowa (analogiczne ośrodki) oraz ośrodki podkorowe -istotnym jest tutaj plastyczność układu kompensacyjnego i umiejętności tworzenia nowych połączeń struktur
• występuje zastępowanie funkcji uszkodzonych zmysłów innymi zmysłami

Zmiany w wyrównawcze w organizmie:

• przerost mięśnia sercowego
• zwiększenie częstości skurczów serca
• niedotlenienie ustroju
• zwiększenie tlenowej pojemności krwi (policytemia)
• wtórne skrzywienia kręgosłupa
• mechanizm Puttiego (przesunięcie rzutów stawów)
• mechanizm Gowersa- wspinanie się po sobie-kolejno po sobie uruchamianie części ciała