Позвоночник в целом можно считать идеальной конструкцией, способной нейтрализовать комбинированное воздействие сил сжатия и растяжения, вызванное гравитацией и движениями человека. Двадцать четыре позвонка соединены между собой хрящевидными дисками, суставными капсулами и связками (схематично показанными голубым цветом на рис. 2.5).
Рис. 2.5. Перемежающиеся зоны твердых и мягких тканей в позвоночнике.
Такое сочетание костных и мягких тканей символизирует взаимодействие пассивных и активных элементов конструкции. Позвонки в данном случае являются пассивными, стабильными элементами (стхира), а межпозвоночные диски, суставные капсулы и связки, соединяющие отростки смежных позвонков, – активными и подвижными (сукха) (см. рис. 2.6).
Рис. 2.6. Связки позвоночника.
Внутреннее равновесие позвоночника обеспечивается единством пассивных и активных элементов.
Чтобы в полной мере понять общую архитектуру позвоночника, целесообразно представить его в виде двух отдельных колонн. На рисунке 2.7 позвоночник условно разделен на две части, состоящие, с одной стороны, из позвонков, а с другой – из их отростков.
Рис. 2.7. Вид сбоку на позвоночник, условно разделенный на переднюю колонну, состоящую из позвонков и дисков, и заднюю, состоящую из позвоночных дуг и отростков.
С функциональной точки зрения такое устройство позволяет выполнить взаимно исключающие друг друга требования стабильности и эластичности. Передняя колонна, состоящая из тел позвонков, противостоит силе сжатия, возникающей под действием веса тела. Задняя колонна, состоящая из отростков позвонков, противостоит силе растяжения, возникающей вследствие движений тела.
В каждой колонне динамическое взаимодействие между костными и мягкими тканями символизирует баланс стхиры и сукхи. Тела позвонков передают усилие сжатия на диски, которые играют роль амортизаторов. Позвоночные отростки передают усилие растяжения на присоединенные к ним связки (см. рис. 2.8), которые возвращают позвонки в исходное положение.
Рис. 2.8. Связки позвоночника. Вид сверху (а). Вид сбоку (б).
Короче говоря, структурные элементы позвоночника находятся в постоянном внутреннем взаимодействии, защищая центральную нервную систему и нейтрализуя силы растяжения и сжатия.
Диски и связки
Если взглянуть на проблему глубже, то можно понять, каким образом стхира и сукха представлены в компонентах межпозвоночного диска. Прочные волокнистые слои фиброзного кольца плотно охватывают студенистое (пульпозное) сфрерическое ядро. В здоровом диске ядро полностью окружено со всех сторон фиброзным кольцом и телами позвонков (см. рис. 2.9).
Рис. 2.9. Пульпозное ядро плотно окружено фиброзным кольцом, состоящим из нескольких концентрических слоев, волокна в которых расположены под разными углами (примерно так же, как во внутренней и наружной косых мышцах живота).
Фиброзное кольцо, в свою очередь, прочно фиксируется прикрепленными к нему передней и задней продольными связками (см. рис. 2.8).
Такая конструкция обеспечивает постоянное стремление ядра к центру диска независимо от характера движений тела.
Структура позвонков
Позвонки в различных отделах позвоночника резко отличаются друг от друга по форме в зависимости от своих функций (см. рис. 2.10), однако у них есть и общие элементы (см. рис. 2.11).
Рис. 2.10. Изменение формы позвонков.
Рис. 2.11. Общие элементы позвонков.
Продольные нагрузки, связанные с удержанием веса тела, а также осевое вращение (скручивающие движения) создают симметричную (аксиальную) нагрузку сжатия, которая придает ядру более плоскую форму. В ответ оно стремится к первоначальной форме, раздвигая позвонки (см. рис. 2.12).
Рис. 2.12. Продольная нагрузка, связанная с весом тела (а), и скручивающие движения (б) вызывают симметричное давление на ядро, придавая ему плоскую форму. Под воздействием фиброзного кольца ядро возвращается к сферической форме, раздвигая позвонки.
Если сила сжатия слишком высока, то ядро, стремясь избежать повреждения, выделяет часть своей жидкости в пористое тело позвонка. Когда нагрузка с позвоночника снимается, гидрофильное ядро вновь впитывает в себя жидкость, и диск возвращается к первоначальной толщине. Именно поэтому люди, вставая утром с постели, всегда несколько выше, чем по вечерам.
Сгибание, разгибание позвоночника и боковые наклоны создают асимметричную нагрузку на ядро, но результат оказывается таким же.
Как только позвонки начинают сближаться с одной стороны, ядро смещается в противоположном направлении, встречая сопротивление фиброзного кольца, которое заставляет его вернуться в нейтральное положение (см. рис. 2.13).
Рис. 2.13. Сгибание (а) и разгибание (б) позвоночника вызывают смещение ядра в противоположном направлении.
Этому противоположно направленному давлению помогают и продольные связки, проходящие с передней и задней стороны позвоночника по всей его длине. Передняя продольная связка тянется от передней поверхности крестца до затылочной кости и прочно прикрепляется к каждому межпозвоночному диску. Когда она растягивается при наклоне назад, то не только сама пытается вернуть позвоночник в нейтральное положение, но и оказывает при этом давление на каждый диск, заставляя ядро возвращаться к центру диска. То же самое происходит и с задней продольной связкой, которая растягивается при наклоне вперед. Она проходит от задней поверхности крестца до затылочной кости.
Каждое движение, оказывающее давление на переднюю колонну позвоночника, неизбежно вызывает напряжение в соответствующих связках, прикрепленных к его задней колонне. Их возвращение в исходное положение помогает силам внутреннего равновесия вернуть позвоночник в нейтральное положение.
Заметьте, что все эти действия совершаются без всякого участия мышечной, нервной и кровеносной систем. Другими словами, они не требуют расхода энергии.
