Kręgosłup i jego amortyzacja | biomechanika krążka międzykręgowego

Kręgosłup – u podstaw jego mobilności leżą struktury kostne i więzadłowe, pojawiające się naprzemiennie, tworząc (według Schmorla) segmenty pasywne tj. same kręgi oraz segmenty mobilne (krążek międzykręgowy, otwór międzykręgowy, stawy międzykręgowe, więzadło żółte oraz międzykolcowe)

Tak jak pisałem we wpisie “Krążek międzykręgowy ,,dysk’’ – dlaczego boli?”, jądro miażdżyste znajdujące się centralnie* w ~80% składa się z wody, natomiast pierścień włóknisty zbudowany z włókien kolagenowych typu I i II stanowi swojego rodzaju zbitą granicę. Zapewniająca pewne ciśnienie jądra miażdżystego (do 250 mmHG) 

*Przekroje strzałkowe wykonane w różnych częściach kręgosłupa ukazują, iż jądro miażdżyste nie leży dokładnie w centrum krążka międzykręgowego, zależy to od odcinka kręgosłupa.

Kręgosłup i jego ruchy możliwe dzięki jądru miażdżystemu

Więzozrost jakim jest krążek międzykręgowy dzięki swojej budowie wykazuje znaczną mobilność. Posiada 6 stopni swobody ruchu:

  • zgięcie/wyprost
  • skłon boczny w prawo i w lewo 
  • rotacja osiowa w prawo i w lewo / rotacja jednej pow. kręgowej względem drugiej 
  • przesunięcie liniowe (ślizg) wzdłuż osi strzałkowej 
  • przesunięcie liniowe wzdłuż osi poprzecznej 
  • kompresja i trakcja wzdłuż osi pionowej
Kręgosłup i jego ruchomość

Jak widać ruchom obrotowym towarzyszą przemieszczenia liniowe sąsiadujących powierzchni krążkowych. Pojawiają się one, kiedy jądro miażdżyste przetacza się zgodnie z kierunkiem wykonywanego ruchu obrotowego oraz spłaszcza w rejonach, gdzie dwie powierzchnie krążkowe zbliżają się do siebie.

*Chociaż każdy z wymienionych ruchów posiada pojedynczo niewielki zakres, to ich suma we wszystkich segmentach ruchowych daje znaczną mobilność całego kręgosłupa. 

Kliknij w zdjęcie i pobierz film z ćwiczeniami na dekompresje, trakcje i mobilizacje kręgosłupa.

Grubość krążka międzykręgowego a ruchomość poszczególnych segmentów 

O mobilności danego odcinka kręgosłupa decyduje stosunek grubości krążka do wymiaru pionowego trzonu (im większy stosunek tym większe możliwości ruchowe) 

  • w odcinku szyjnym 2/5 (najbardziej mobilny) 
  • w odcinku lędźwiowym 1/3 (średni zakres ruchomości)
  • w odcinku piersiowym 1/5 (największa sztywność)

Grubość krążka międzykręgowego w różnych odcinkach kręgosłupa

  • w odcinku szyjnym ~3mm
  • w odcinku piersiowym wynosi ~5mm
  • w odcinku lędźwiowym jest ona największa i wynosi ~9mm

Rozkład obciążeń na krążek międzykręgowy

Jeżeli chodzi o obciążenia kompresyjne, to jądro miażdżyste przekazuje ~75% siły, natomiast pierścień włóknisty 25%, tworząc czynnościową parę. W trakcie zgięcia/wyprostu/zgięcia bocznego kręgosłupa wzrasta obciążenie kompresyjne na pierścień włóknisty. Dlatego, jeśli ciśnienie we wnętrzu jądra zmniejszy się lub uszkodzeniu ulegnie pierścień włóknisty mamy do czynienia z pogorszeniem amortyzacji kręgosłupa.

Ciśnienie we wnętrzu jądra nigdy nie jest zerowe, ponieważ krążek jest hydrofilowy, absorbując ciągle wodę – zwiększa rozmiar. Wpływa to na odporność kręgosłupa amortyzując siły powstające  podczas obciążania go.

Właściwości elastyczne krążka międzykręgowego

Jeśli krążek zostanie raptownie poddany działaniu siły, jego wymiar podłużny zmniejszy się do minimum, a następnie wzrośnie do maksimum. Jeśli działająca siła okaże się zbyt duża, może doprowadzić do uszkodzenia włókien pierścienia włóknistego. Zjawisko takie leży u podstawy stopniowego zwyrodnienia krążków międzykręgowych poddawanych powtarzającym się intensywnym stresom mechanicznym. 

Kiedy na krążek w normalnej kondycji oddziałuje siła odpowiadająca 100kg, to spłaszcza się on w zakresie około 1,4mm i staje się szerszy. Gdy to samo obciążenie aplikuje się na uszkodzony krążek, spłaszczenie wynosi około 2 mm, a po jego wyeliminowaniu krążek nie wraca całkowicie do rozmiarów wyjściowych. 


Bibliografia:  

  • Kapandji Adalbert: Anatomia Funkcjonalna Stawów. Kręgosłup I Głowa. Tom 3
  • Joseph Hamill,  Kathleen Knutzen,  Timothy Derrick:  Biomechanical Basis of Human Movement, Fourth Edition
  • The intervertebral disc
  • Newell, N., Little, J., Christou, A., Adams, M., Adam, C., & Masouros, S. (2017). Biomechanics of the human intervertebral disc: A review of testing techniques and results. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 69, 420–434. doi:10.1016

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *