Anatomicko-biomechanické vlastnosti páteře

Páteř by měla být posuzována z anatomického (biomechanického) a funkčního hlediska.

Anatomicky se páteř skládá z 32, někdy i 33 jednotlivých obratlů, navzájem spojených meziobratlovými ploténkami (art. intersomatica), které představují synchondrózu, a klouby (art. intervertebrales). Stabilitu neboli pevnost páteře zajišťuje mohutný vazivový aparát spojující těla obratlů (lig. longitudinale anterius et posterius) a pouzdro meziobratlových kloubů, vazy spojující obratlové oblouky (lig. flava), vazy spojující trnové výběžky (lig. supraspinosum et intraspinosum).

Z biomechanického hlediska je páteř jako kinematický řetězec složený z jednotlivých článků. Každý obratel se s sousedním spojuje ve třech bodech:

Vzadu na dvou meziobratlových kloubech a vpředu těly (prostřednictvím meziobratlové ploténky).

Spojení mezi kloubními výběžky tvoří pravé klouby.

Obratle, umístěné nad sebou, tvoří dva sloupce - přední, tvořený těly obratlů, a zadní, tvořený oblouky a meziobratlovými klouby.

Pohyblivost páteře, její elasticita a pružnost, schopnost odolávat značnému zatížení jsou do jisté míry zajištěny meziobratlovými ploténkami, které jsou v úzkém anatomickém a funkčním spojení se všemi strukturami páteře, které tvoří páteř.

Meziobratlová ploténka hraje vedoucí roli v biomechanice, jelikož je „duší pohybu“ páteře (Franceschilli, 1947). Jakožto složitý anatomický útvar plní ploténka následující funkce:

• fúze obratlů,
• zajištění pohyblivosti páteře,
• ochrana obratlových těl před neustálým traumatem (tlumení nárazů).

POZOR! Jakýkoli patologický proces, který oslabuje funkci ploténky, narušuje biomechaniku páteře. Narušují se i funkční schopnosti páteře.

Anatomický komplex sestávající z jedné meziobratlové ploténky, dvou sousedních obratlů s odpovídajícími klouby a vazivovým aparátem na této úrovni se nazývá obratlový pohybový segment (VMS).

Meziobratlová ploténka se skládá ze dvou hyalinních plotének, které těsně přiléhají k koncovým ploténkám těl sousedních obratlů, nucleus pulposus a fibrozního prstence (annulus fibrosus).

Nucleus pulposus, pozůstatek dorzální notochordu, obsahuje:

• intersticiální látka chondrin;
• malé množství chrupavčitých buněk a propletených kolagenových vláken, které tvoří jakousi kapsli a dodávají jí elasticitu.

POZOR! Uprostřed nucleus pulposus se nachází dutina, jejíž objem je normálně 1-1,5 ^cm3.

Vláknitý prstenec meziobratlové ploténky se skládá z hustých svazků pojivové tkáně propletených v různých směrech.

Centrální svazky vláknitého prstence jsou volně umístěny a postupně přecházejí do pouzdra jádra, zatímco periferní svazky těsně sousedí a jsou uloženy v okraji kosti. Zadní půlkruh prstence je slabší než přední, zejména v bederní a krční páteři. Boční a přední části meziobratlové ploténky mírně vyčnívají za kostní tkáň, protože ploténka je poněkud širší než těla sousedních obratlů.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Páteřní vazy

Přední podélný vaz, který tvoří periost, je pevně srostlý s těly obratlů a volně prochází přes ploténku.

Zadní podélný vaz, který se podílí na tvorbě přední stěny páteřního kanálu, je naopak volně přehozen přes povrch obratlových těl a srostl s ploténkou. Tento vaz je dobře zastoupen v krční a hrudní páteři; v bederní oblasti je zredukován na úzký pás, podél kterého lze často pozorovat mezery. Na rozdíl od předního podélného vazu je v bederní oblasti, kde se nejčastěji pozorují prolapsy ploténky, velmi špatně vyvinutý.

Žluté vazy (celkem 23 vazů) jsou umístěny segmentálně, počínaje obratlem C až po obratel S. Tyto vazy jakoby vyčnívají do páteřního kanálu a tím zmenšují jeho průměr. Vzhledem k tomu, že jsou nejvíce vyvinuté v bederní oblasti, lze v případech jejich patologické hypertrofie pozorovat jevy komprese koňského ocasu.

Mechanická role těchto vazů je odlišná a je obzvláště důležitá z hlediska statiky a kinematiky páteře:

• udržují krční a bederní lordózu, čímž posilují činnost paravertebrálních svalů;
• určit směr pohybu obratlových těl, jejichž amplitudu řídí meziobratlové ploténky;
• chrání míchu přímo uzavřením prostoru mezi ploténkami a nepřímo prostřednictvím své elastické struktury, díky které tyto vazy zůstávají během extenze trupu plně natažené (za předpokladu, že pokud by se stáhly, jejich záhyby by stlačily míchu);
• spolu s paravertebrálními svaly pomáhají uvést trup z ventrální flexe do svislé polohy;
• mají inhibiční účinek na nucleus pulposus, které prostřednictvím meziploténkového tlaku má tendenci oddalovat dvě sousední obratle.

Spojení oblouků a výběžků sousedních obratlů se provádí nejen žlutými, ale také interspinózními, supraspinózními a intertransverzálními vazy.

Kromě plotének a podélných vazů jsou obratle spojeny dvěma meziobratlovými klouby, které jsou tvořeny kloubními výběžky, jež mají v různých úsecích charakteristické rysy. Tyto výběžky omezují meziobratlové otvory, kterými vycházejí nervové kořeny.

Inervaci vnějších částí vláknitého prstence, zadního podélného vazu, periostu, kloubního pouzdra, cév a membrán míchy provádí sinuvertebrální nerv (n. sinuvertebralis), který se skládá ze sympatických a somatických vláken. Výživa disku u dospělého probíhá difuzí přes hyalinní ploténky.

Uvedené anatomické znaky, stejně jako údaje ze srovnávací anatomie, nám umožnily považovat meziobratlovou ploténku za polokloub (Schmorl, 1932), zatímco nucleus pulposus obsahující synoviální tekutinu (Vinogradova TP, 1951) je přirovnáván ke kloubní dutině; koncové ploténky obratlů, pokryté hyalinní chrupavkou, jsou přirovnávány ke kloubním koncům a vláknitý prstenec je považován za kloubní pouzdro a vazivový aparát.

Meziobratlová ploténka je typický hydrostatický systém. Protože kapaliny jsou prakticky nestlačitelné, jakýkoli tlak působící na jádro se transformuje rovnoměrně ve všech směrech. Vláknitý prstenec s napětím svých vláken drží jádro a absorbuje většinu energie. Díky elastickým vlastnostem ploténky se otřesy a nárazy přenášené na páteř, míchu a mozek při běhu, chůzi, skákání atd. výrazně změkčují.

Turgor jádra se výrazně mění: když se zátěž snižuje, zvyšuje se a naopak. Významný tlak na jádro lze posoudit podle toho, že po několika hodinách v horizontální poloze narovnání plotének prodlouží páteř o více než 2 cm. Je také známo, že rozdíl ve výšce člověka během dne může dosáhnout 4 cm.

Těla obratlů v různých částech páteře mají své vlastní charakteristické anatomické a funkční rysy.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Krční páteř

V souladu s funkčními úkoly podpory se velikosti obratlů postupně zvětšují od krčních k bederním oblastem a dosahují největší velikosti v obratlích S;

• Krční obratle, na rozdíl od těch, které se nacházejí níže, mají relativně nízká těla elipsoidního tvaru;
• Těla krčních obratlů nejsou od sebe po celé své délce oddělena ploténkou. Tyto protáhlé horní boční okraje těl obratlů, nazývané půlměsícovité nebo hákovité výběžky (processus uncinatus), spojující se s dolními bočními úhly těl nadložních obratlů, tvoří tzv. Luschkův kloub neboli unkovertebrální skloubení podle Trolandovy terminologie. Mezi processus uncinatus a fazetou horního obratle je unkovertebrální mezera 2-4 mm;
• Unkovertebrální kloubní plochy jsou pokryty kloubní chrupavkou a kloub je zvenčí obklopen pouzdrem. V této oblasti se vertikální vlákna fibrosus annulus na laterální ploše ploténky rozbíhají a probíhají ve svazcích rovnoběžně s otvorem; ploténka však k tomuto kloubu přímo nepřiléhá, protože s přiblížením k unkovertebrální štěrbině postupně mizí;
• anatomickým rysem krčních obratlů je přítomnost otvorů na bázi příčných výběžků, kterými prochází a. vertebralis;
• Meziobratlové otvory C5 _, C6 _a C7 _mají trojúhelníkový tvar. Osa otvoru v řezu prochází v šikmé rovině. Vznikají tak podmínky pro zúžení otvoru a stlačení kořene unkovertebrálními výrůstky;
• trnové výběžky krčních obratlů (kromě C7 ₎ jsou rozděleny a sníženy;
• kloubní výběžky jsou relativně krátké, nacházejí se v nakloněné poloze mezi čelní a horizontální rovinou, což určuje značný objem pohybů flexe a extenze a poněkud omezené boční náklony;
• rotační pohyby se provádějí hlavně horními krčními obratli v důsledku válcovitého spojení zubatého výběžku s kloubním povrchem obratle C1;
• trnový výběžek C ₇ maximálně vyčnívá a je snadno palpovatelný;
• krční páteř se vyznačuje všemi typy pohybů (flexe-extenze, ohýbání doprava a doleva, rotace) a v největším objemu;
• První a druhý krční kořen vycházejí za atlantookcipitálním a atlantoaxiálním kloubem a v těchto oblastech se nenacházejí žádné meziobratlové ploténky.
• V krční oblasti je tloušťka meziobratlových plotének 1/4 výšky odpovídajícího obratle.

Krční páteř je méně výkonná a pohyblivější než bederní páteř a obecně je méně zatěžována. Zatížení 1 cm2 krční ploténky však ^není menší, ba dokonce větší, než 1 cm2 ^bederní páteře (Mathiash). V důsledku toho jsou degenerativní léze krčních obratlů stejně časté jako v bederní páteři.

R. Galli a kol. (1995) ukázali, že vazivový aparát zajišťuje velmi malou pohyblivost mezi těly obratlů: horizontální posuny sousedních obratlů nikdy nepřesahují 3-5 mm a úhlové sklony - 11°.

Nestabilita PDS by měla být očekávána, pokud je mezi těly sousedních obratlů vzdálenost větší než 3–5 mm a pokud se úhel mezi těly obratlů zvětší o více než 11°.

[ 10 ], [ 11 ], [ 12 ], [ 13 ]

Hrudní páteř

V hrudní oblasti, kde je rozsah pohybu páteře relativně malý, jsou obratle vyšší a tlustší než krční. Od hrudních obratlů Th ₅ do Th 12 se jejich příčná velikost postupně zvětšuje a blíží se velikosti horních bederních obratlů; meziobratlové ploténky v hrudní oblasti jsou menší než v bederní a krční oblasti; tloušťka meziobratlových plotének je 1/3 výšky odpovídajícího obratle; meziobratlové otvory v hrudní oblasti jsou užší než v krční oblasti; páteřní kanál je také užší než v bederní oblasti; přítomnost velkého počtu sympatických vláken v hrudních kořenech nejen způsobuje zvláštní vegetativní zbarvení hrudních radikulopatií, ale může také způsobit rozvoj viscerální bolesti a dyskineze; relativně masivní, na koncích ztluštěné příčné výběžky hrudních obratlů jsou skloněny poněkud dozadu a trnové výběžky jsou ostře skloněny dolů; Tuberkul žebra přiléhá k přední ploše ztluštěného volného konce příčného výběžku a tvoří pravý kostotransverzální kloub; další kloub se tvoří mezi hlavou žebra a boční plochou těla obratle na úrovni disku.

Tyto klouby jsou posíleny silnými vazy. Při otáčení páteře žebra a boční plochy obratlových těl s příčnými výběžky sledují páteř a otáčejí se kolem svislé osy jako jeden celek.

Hrudní páteř má dva charakteristické rysy:

• normální kyfotická křivka na rozdíl od lordotické křivky krční a bederní páteře;
• spojení každého obratle s párem žeber.

Stabilita a mobilita hrudní páteře

Hlavní stabilizační prvky jsou: a) žeberní kost; b) meziobratlové ploténky; c) vazivové prstence; d) vazy (přední a zadní podélné vazy, radiální vaz, kostotransverzální vaz, intertransverzální vazy, žlutý vaz, inter- a supraspinózní vazy).

Žebra s vazivovým aparátem poskytují dostatečnou stabilitu a zároveň omezují pohyblivost při pohybech (flexe - extenze, laterální ohýbání a rotace).

POZOR! Při pohybu v hrudní oblasti je rotace nejméně omezena.

Meziobratlové ploténky spolu s vláknitým prstencem kromě tlumení plní stabilizační funkci: v této části jsou ploténky menší než v krční a bederní části, což minimalizuje pohyblivost mezi těly obratlů.

Stav vazivového aparátu určuje stabilitu hrudní páteře.

Řada autorů (Heldsworth, Denis, Jcham, Taylor atd.) zdůvodnila teorii tříbodové stability.

Klíčová role je připisována zadnímu komplexu: jeho celistvost je nezbytnou podmínkou stability a poškození zadních a středních podpůrných struktur se projevuje klinickou nestabilitou.

Důležitým stabilizačním prvkem je kloubní pouzdro a anatomie kloubů také zajišťuje celistvost struktur.

Klouby jsou orientovány ve frontální rovině, což omezuje flexi-extenzi a laterální ohýbání; proto jsou subluxace a dislokace kloubů v hrudní oblasti extrémně vzácné.

POZOR! Nejnestabilnější oblastí je zóna Th10-L1 kvůli relativně stabilní hrudní a mobilnější bederní oblasti.

Lumbosakrální páteř

V bederní páteři, která nese váhu nadložní části:

• těla obratlů jsou nejširší, příčné a kloubní výběžky jsou masivní;
• Přední plocha těl bederních obratlů je v sagitálním směru mírně konkávní; tělo L obratle je vpředu mírně výše než vzadu, což anatomicky určuje vznik bederní lordózy. Při lordóze se osa zatížení posouvá dozadu. To usnadňuje rotační pohyby kolem svislé osy těla;
• příčné výběžky bederních obratlů jsou normálně umístěny frontálně; ventrální části příčných výběžků bederních obratlů jsou nedostatečně vyvinuté zbytky odpovídajících bederních žeber, proto se jim říká žeberní výběžky (processus costarii vertebrae lumbalis). Na bázi žeberních výběžků se nacházejí menší pomocné výběžky (processus accessorius);
• kloubní výběžky bederních obratlů znatelně vyčnívají a jejich kloubní plochy jsou umístěny pod úhlem k sagitální rovině;
• trnové výběžky jsou ztluštělé a směřují téměř vodorovně dozadu; na posterolaterálním okraji každého horního kloubního výběžku vpravo a vlevo je malý kuželovitý mamilární výběžek (processus mamillaris);
• Meziobratlové otvory v bederní oblasti jsou poměrně široké. V podmínkách deformace páteře, degenerativních procesů a statických poruch se však syndrom radikulární bolesti nejčastěji objevuje v této oblasti;
• bederní ploténky mají v souladu s největším vykonávaným zatížením největší výšku - 1/3 výšky těla;
• Nejčastější lokalizace protruzí a prolapsů plotének odpovídá nejvíce přetíženým úsekům: prostoru mezi L4 _a Ls _a o něco méně často mezi C a S1;
• Nucleus pulposus se nachází na hranici zadní a střední třetiny ploténky. Vláknitý prstenec v této oblasti je vpředu výrazně silnější, kde je podepřen hustým předním podélným vazem, nejmohutněji vyvinutým v bederní oblasti. Vzadu je vláknitý prstenec tenčí a od páteřního kanálu je oddělen tenkým a méně vyvinutým zadním podélným vazem, který je s meziobratlovými ploténkami spojen pevněji než s těly obratlů. Tento vaz je s těly obratlů spojen řídkou pojivovou tkání, ve které je uložen žilní plexus, což vytváří další podmínky pro vznik výčnělků a prolapsů do lumen páteřního kanálu.

Jedním z charakteristických rysů páteře je přítomnost čtyř tzv. fyziologických zakřivení umístěných v sagitální rovině:

• krční lordóza, tvořená všemi krčními a horními hrudními obratli; největší konvexnost je na úrovni _C5 a _C6;
• hrudní kyfóza; maximální konkávnost je na úrovni Th ₆ - Th ₇;
• bederní lordóza, tvořená posledním hrudním a všemi bederními obratli. Největší zakřivení se nachází v úrovni těla L ₄;
• sakrokokcygeální kyfóza.

Hlavní typy funkčních poruch páteře se vyvíjejí buď typem vyhlazování fyziologických křivek, nebo typem jejich zvětšení (kyfóza). Páteř je jediný axiální orgán, její rozdělení do různých anatomických částí je podmíněné, proto nemůže docházet k hyperlordóze například v krční páteři s vyhlazováním lordózy v bederní a naopak.

V současné době byly systematizovány hlavní typy funkčních poruch u vyhlazených a hyperlordotických variant změn páteře.

1. Při vyhlazení fyziologických křivek páteře se vyvíjí funkční poruchy flekčního typu, charakterizované vynucenou polohou pacienta (ve flekční poloze) a zahrnující:

• omezená pohyblivost v motorických segmentech krční páteře, včetně oblasti hlavových kloubů;
• syndrom dolní šikmé kapitidy;
• léze hlubokých flexorových svalů krku a sternocleidomastoidního svalu;
• syndrom přední škály;
• syndrom lopatkové oblasti (syndrom svalu levator scapulae);
• syndrom přední hrudní stěny;
• v některých případech - syndrom skapulohumerální periartritida;
• v některých případech - syndrom laterální epikondylózy lokte;
• omezená pohyblivost 1. žebra, v některých případech - žeber I-IV, klíčních kloubů;
• syndrom zploštění bederní lordózy;
• syndrom paravertebrálních svalů.

Omezení pohyblivosti v motorických segmentech bederní a dolní hrudní páteře: v bederní - flexe a dolní hrudní - extenze:

• omezená pohyblivost v sakroiliakálním kloubu;
• adduktorový syndrom;
• iliopsoas syndrom.

2. S nárůstem fyziologických zakřivení páteře se rozvíjí extenční typ funkčních poruch, charakterizovaný narovnanou „hrdou“ chůzí pacienta a omezenou extenzí v bederní a krční páteři během projevů klinických projevů onemocnění. Zahrnuje:

• omezená pohyblivost v motorických segmentech střední krční a cervikotorakální páteře;
• cervikální angina extenzorových svalů krku;
• v některých případech - syndrom vnitřní epikondylózy lokte;
• omezená pohyblivost v motorických segmentech hrudní páteře.
• syndrom bederní hyperlordózy;
• omezení extenze v motorických segmentech bederní páteře: L1-L2 a L2 L3 _, v některých případech - _L3 - _L4;
• syndrom hamstringů;
• syndrom abduktoru kyčle;
• syndrom piriformis;
• syndrom kokcydynie.

Pokud je tedy i za normálních fyziologických podmínek narušena symetrie aktivních sil, dochází ke změně konfigurace páteře. V důsledku fyziologických zakřivení může páteř odolat axiálnímu zatížení 18krát většímu než betonový sloup stejné tloušťky. To je možné díky tomu, že v přítomnosti zakřivení je zatěžovací síla rovnoměrně rozložena po celé páteři.

Páteř zahrnuje také její pevnou část - křížovou kost a mírně pohyblivou kostrč.

Křížová kost a pátý bederní obratel jsou základem celé páteře, poskytují oporu všem jejím nadložním částem a zažívají největší zátěž.

Formování páteře a vývoj jejích fyziologických i patologických křivek je významně ovlivněn polohou IV. a V. bederního obratle a křížové kosti, tj. vztahem mezi křížovou a nadložní částí páteře.

Normálně svírá křížová kost s vertikální osou těla úhel 30°. Výrazný sklon pánve způsobuje bederní lordózu pro udržení rovnováhy.

[ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ]