Patomechanika Bocznych Skrzywien Kregoslupa

Przedmowa

Boczne skrzywienia kręgosłupa (scoliosis) znane są od dawna i ze względu na częstość występowania (2—3% ogółu dzieci i młodzieŜy) stanowią powaŜny problem społeczny. Zniekształcenie to jest cięŜką wadą postawy, której towarzyszą wtórne zmiany w układzie krąŜeniowo-oddechowym ograniczające w znacznym stopniu ogólną sprawność chorego. Liczne badania zmierzające do wyjaśnienia przyczyn powstawania bocznych skrzywień kręgosłupa pozwoliły wysnuć pewne koncepcje etiopatogenetyczne, ale nie rozwiązują problemu. Zagadnienie skolioz od wielu lat stanowi jeden z wiodących tematów Warszawskiej Kliniki Ortopedycznej. ZałoŜyciel i wieloletni Kierownik Kliniki Prof. dr med. Adam Gruca zainteresował tym trudnym problemem zespół swych uczniów i wytyczył kierunki badań. Powstało szereg oryginalnych prac teoretycznych, klinicznych i doświadczalnych. Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie — na podstawie najwaŜniejszych danych z piśmiennictwa i wyników badań przeprowadzonych w Warszawskiej Klinice Ortopedycznej — ogólnej koncepcji patomechaniki bocznych skrzywień kręgosłupa. Pracę tę podjęto ze względu na brak w rodzimym piśmiennictwie wyczerpującego omówienia tego tematu. W monografii, która zdaniem autora, powinna być dostępna nie tylko dla wąskiego grona specjalistów z zakresu ortopedii i rehabilitacji, ale równieŜ dla lekarzy szkolnych, magistrów wychowania fizycznego i wszystkich, którzy biorą udział w leczeniu skolioz, przedstawiono podstawowe wiadomości z embriologii, anatomii kręgosłupa, sposobów badania i oceny postawy. Po dosyć obszernym wprowadzeniu omówiono patomechanikę skolioz o znanej i nie znanej etiologii, zagadnienia kompensacji i uwagi na temat etiopatogenezy. Zakończeniem kaŜdego rozdziału jest krótkie streszczenie przedstawione w punktach. Ujęcie tego zagadnienia jest trudne i dyskusyjne, ale ujednolicenie poglądów na patomechanikę bocznych skrzywień kręgosłupa moŜe przyczynić się do podjęcia dalszych badań w tym kierunku i ułatwić wybór właściwych sposobów leczenia. A utor

1 Osobniczy i rodowy rozwój kręgosłupa Rozwój kręgów i krąŜków międzykręgowych Kręgosłup stanowi najbardziej pierwotny i istotny składnik układu kostnego wszysikich kręgowców. U człowieka kręgosłup chroni rdzeń kręgowy, utrzymuje cięŜar głowy, kończyn górnych oraz trzew klatki piersiowej i jamy brzusznej oraz jest centralnym elementem wiąŜącym kościec w jedną całość. W rozwoju osobniczym i rodowym kręgosłup jest narządem wtórnym, gdyŜ jego powstanie poprzedza zawsze twór zwany struną grzbietową (chorda dorsalis). Struna grzbietowa powstaje z grzbietowej części jelita pierwotnego i jest pochodzenia entodermalnego. Po wydzieleniu się z jelita pierwotnego struna grzbietowa przesuwa się w stronę tworzącej się cewy rdzeniowej. Struna grzbietowa jest tworem jednolitym i ciągłym, zbudowanym z duŜych, pęcherzykowatych komórek spojonych ze sobą osłonką włóknistą. WzdłuŜ struny po obu jej bokach ułoŜone są odcinkowo somity. Somity zbudowane są z trzech zasadniczych części: z dermatomu, z którego powstanie skóra właściwa; z miotomu, stanowiącego zaczątek mięśni szkieletowych; ze sklerotomu, z którego wytworzy się tkanka łączna, a zwłaszcza układ kostny. Komórki sklerotomu układają się przede wszystkim wokół struny grzbietowej i cewy rdzeniowej (ryc. 1)

Z części sklerotomu otaczającej strunę grzbietową powstaje trzon kręgowy (corpus vertebrae), natomiast z części okrywającej cewę rdzeniową wytwarza się łuk kręgowy (arcus vertebrae). Sklerotom — jak wszystkie elementy somitu — posiada budowę odcinkową. KaŜdy odcinek sklerotomu zbudowany jest z dwóch części ułoŜonych jedna nad drugą. Części te róŜnią się między sobą strukturą zagęszczenia komórek. Część ogonowa sklerotomu jest bardziej zagęszczona od części dogłowowej (ryc. 2a), którą stanowią komórki luźno 9

ze sobą powiązane. Początkowy podział odcinkowy sklerotomu i miotomu jest zgodny. Wkrótce jednak w przestrzenie pomiędzy pierwotnymi odcinkami sklerotomu zaczyna wnikać mezenchyma, która łączy ogonową część wyŜszego sklerotomu z dogłowową częścią niŜszego. Pomiędzy róŜnymi strukturalnie częściami pierwotnego odcinka sklerotomu zaczyna się tworzyć szczelinowata przestrzeń (ryc. 2 b). Powstaje w ten sposób wtórne rozczłonowanie sklerotomu. Ogonowa część pierwotnego odcinka po wtórnym rozczłonowaniu staje się dogłowową częścią nowo wytworzonego odcinka sklerotomu.

Miotom nie ulega wtórnemu rozczłonowaniu i w związku z tym powstające z niego włókna mięśniowe łączą dwa sąsiednie kręgi (ryc. 2 c). Zjawisko wtórnego rozczłonowania sklerotomu posiada więc bardzo istotne znaczenie, gdyŜ stwarza warunki do pracy mięśni i zapewnia im dynamiczny wpływ na sąsiadujące ze sobą kręgi. Przy pierwotnym rozczłonowaniu sklerotomów obydwa końce mięśnia przyczepiałyby się tylko na jednym kręgu, a jego praca nie mogłaby powodować ruchów poszczególnych kręgów. Z komórek wchodzących w skład bardziej zagęszczonej części sklerotomu wytwarzać się zaczyna krąŜek międzykręgowy (discus intervertebralis). KrąŜek ten powstaje początkowo w części grzbietowej, a więc najbardziej oddalonej od aorty, a bliŜszej cewy rdzeniowej. Struna grzbietowa w obrębie trzonów kręgowych stopniowo zanika. W przestrzeniach oddzielających poszczególne kręgi, a odpowiadających tworzącym się krąŜkom międzykręgowym, struna grzbietowa pozostaje, ulega jednak znacznym przekształceniom tworząc ostatecznie jądro miaŜdŜyste (nucleus pulposus). Tkanka sklerotomalna nie tylko tworzy otoczkę wokół cewy rdzeniowej oraz struny grzbietowej, ale wnika wypustkami w głąb miotomu układając się tam w tzw. przegrody międzymięśniowe i przegrody poziome. W okresie wtórnego rozczłonowania sklerotomów tkanka tworząca przegrody równieŜ ulega podziałom, dając początek zawiązkom Ŝeber (costae). KaŜde Ŝebro powstaje z części przegrody poziomej i dolnego odcinka przegrody międzymięśniowej. śebra zachowują więc układ zgodny z pierwotnym rozczłonowaniem sklerotomu i dlatego kaŜde z nich łączy się z dwoma sąsiednimi kręgami. Zaczątki Ŝeber powstają wzdłuŜ całego kręgosłupa, jednak w okolicy szyjnej, lędźwiowej i krzyŜowej oraz ogonowej bardzo wcześnie ulegają one uwstecznieniu i zespalają się całkowicie z poszczególnymi kręgami. śebra w miarę wzrostu płodu ulrgają stopniowemu wydłuŜeniu, dąŜąc do połączenia się z Ŝebrami strony przeciwnej. Wytwarzanie mostka polega najpierw na połączeniu końców wszystkich Ŝeber jednej strony w tzw. listewkę mostkową. W tworzeniu listewki biorą udział tylko Ŝebra mostkowe. Początkowo obie listewki mostkowe, lewa i prawa, oddzielone są szczeliną, która stopniowo zanika i ostatecznie wytwarza się mostek (sternum). Mezenchymatyczne kręgi zostają powoli przekształcone w twory chrzestne. Ogniska chrzestne pojawiają się w kaŜdym trzonie po obu stronach zanikającej struny grzbietowej oraz jako parzyste ogniska ułoŜone symetrycznie w bocznych częściach łuków. Proces chrzęstnienia kręgu rozpoczyna się w drugim miesiącu Ŝycia płodowego i postępuje stosunkowo szybko, gdyŜ w czwartym miesiącu chrzęstnieją juŜ obie połowy łuków, zamykając światło kanału kręgowego. W trzecim miesiącu Ŝycia płodowego rozpoczyna 10

się następna zmiana struktury kręgów, elementy chrzestne zaczynają się stopniowo przekształcać w elementy kostne. Powstają trzy pierwotne ogniska kostnienia: jedno umiejscowione centralnie w trzonie oraz dwa dalsze ułoŜone symetrycznie w bocznych masach łuków kręgowych u podstawy wyraźnie juŜ zaznaczonych wyrostków poprzecznych (ryc. 3). W trzonie kręgowym powstają początkowo jakoby dwa punkty kostnienia (Epstein): jeden w przedniej, a drugi w tylnej części trzonu, oddzielone grubą przegrodą chrzestną.

Kostnienie postępuje jednak zazwyczaj szybko i przegroda chrzestna zanika, a oba punkty kostnienia łączą się w jeden. Są jednak autorzy, którzy uwaŜają, Ŝe punktów kostnienia jest więcej, maksymalna ilość tych punktów ma wynosić sześć (Gołub, Bolton, Mamojko). Pierwsze punkty kostnienia trzonów kręgowych pojawiają się w 9 tygodniu Ŝycia płodowego (Epstein) lub 10 (Caffey, Bochenek, Mowszowicz). Kostnienie rozpoczyna się początkowo w odcinku piersiowo-lędźwiowym, a następnie stopniowo obejmuje kręgi leŜące dogłowowo i doogonowo. Kostnienie łuków kręgowych występuje nieco wcześniej i głównie w kręgach odcinka szyjnego, pojawiając się następnie stopniowo w odcinkach niŜej leŜących. Proces kostnienia kręgów pozostaje w ścisłym związku z rozwojem i wnikaniem w głąb chrząstki naczyń krwionośnych (Kólliker, Bohmig, Mowszowicz). Tworząca się tkanka kostna nie jest początkowo ściśle ze sobą połączona, lecz tworzy szereg drobnych punktowanych ognisk, które mogły być oceniane przez autorów jako oddzielne punkty kostnienia. W piątym miesiącu Ŝycia płodowego proces kostnienia jest juŜ tak daleko posunięty we wszystkich kręgach, Ŝe obejmuje 1/a środkową trzonu. W siódmym miesiącu Ŝycia płodowego na górnych i dolnych powierzchniach trzonów komórki chrzestne przybie rają charakterystyczny warstwowy układ, występujący w chrząstkach nasadowych. U noworodka mimo daleko posuniętego skostnienia kręgu wyróŜnia się jednak wyraźnie trzy oddzielne punkty, rozgraniczone warstwą chrząstki. W końcu pierwszego roku Ŝycia punkty kostnienia obu łuków łączą się ze sobą u nasady wyrostka kolczystego. Kanał kręgowy zostaje więc zamknięty od strony grzbietowej płaszczem kostnym. Pomiędzy trzonem kręgowym a łukiem pozostają jednak przegrody chrzestne zwane synchondrozami neurocentralnymi (ryc. 4). Proces kostnienia synchondroz neurocentralnych rozpoczyna się w odcinku szyjnym kręgosłupa dopiero w trzecim roku Ŝycia i stopniowo obejmuje kręgi leŜące bardziej obwodowo. Kostne połączenie w jedną całość trzonów i łuków w lędźwiowym odcinku kręgosłupa występuje dopiero w szóstym lub siódmym roku Ŝycia. Wyrostki poprzeczne oraz wyrostek kolczysty mimo skostnienia ich części nasado-

wych są aŜ do okresu pokwitania w duŜej mierze zbudowane z chrząstki. W okresie pokwitania pojawiają się dopiero wtórne punkty kostnienia, umiejscowione w wierzchołkowej części wyrostków kolczystego i poprzecznego oraz na górnych i dolnych krawędziach wszystkich trzonów — apophysis (Zawidzka). Te dwa ostatnie trzonowe punkty kostnienia, oglądane z góry, przybierają kształt półpierścieni, obejmujących od przodu i boków górne i dolne krawędzie trzonów. Punkty te nie odgrywają roli we wzroście trzonów kręgowych, a znaczenie ich nie jest dotychczas ostatecznie wyjaśnione. Prawdo-

podobnie tworzą one przyczepy d!a więzadła podłuŜnego przedniego, więzadeł międzykręgowych i włókien Sharpeya (Bick, Epstein). Omawiane punkty kostnienia łączą się z pozostałą masą kostną trzonu kręgowego dopiero w wieku 17—22 lat. Punkty kostnienia wyrostków kolczystego i poprzecznych równieŜ dosyć długo zachowują swą odrębność i łączą się z całością łuku w okresie od 16 do 20 lat. Odmienny przebieg kostnienia wykazują krąg szczytowy i krąg obrotowy. W kręgu szczytowym wprawdzie wyróŜnia się trzy punkty kostnienia, ale czas ich łączenia się ze sobą oraz umiejscowienie są inne niŜ w pozostałych kręgach. Krąg obrotowy posiada aŜ pięć punktów kostnienia. Kręgi te mają budowę anatomiczną tak dalece róŜną, od pozostałych kręgów, Ŝe ich odmienny proces kostnienia jest zupełnie zrozumiały. Kręgi odcinka lędźwiowego wykazują równieŜ nieco odmienny przebieg kostnienia, gdyŜ powstają w nich dodatkowe punkty przy dolnych i rzadziej przy górnych wyrostkach stawowych, które są odpowiednikami punktów kostnienia Ŝeber. Kość krzyŜowa w okresie Ŝycia płodowego składa się z oddzielnych zupełnie kręgów. W kaŜdym z tych kręgów powstają po trzy punkty kostnienia z tym, Ŝe uwidaczniają się one znacznie później niŜ w kręgach wyŜszych odcinków. Trzy pierwsze kręgi krzyŜowe wykazują u płodów 6-, 8-miesięcznych jeszcze po dwa symetryczne punkty, ułoŜone bocznie od punktów kostnienia łuków. Punkty te odpowiadają szczątkowym zawiązkom Ŝeber, a tworzą boczne części kości krzyŜowej. Te punkty kostnienia łączą się ostatecznie z resztą kręgu między drugim a piątym rokiem Ŝycia (ryc. 6). W kręgach tworzących kość krzyŜową występuje w okresie nieco późniejszym jeszcze szereg innych dodatkowych punktów kostnienia, których omawianie zostanie tu pominięte. W dzieciństwie kość krzyŜowa tylko pozornie tworzy jednolitą całość. Poszczególne kręgi są połączone ze sobą chrząstkami międzykręgowymi. Zrastanie kręgów krzyŜowych rozpoczyna się w wieku dojrzewania, poczynając od obwodu i kończy dopiero około 25 roku Ŝycia. KaŜdy krąg kości guzicznej posiada tylko jeden punkt kostnienia. Kostnienie rozpo12

czyna się od kręgu dogłowowego, w drugim do czwartego roku Ŝycia i posuwa ku obwodowi. Zakończenie kostnienia kości ogonowej obserwowane jest dopiero około 20 roku Ŝycia.

Rozwój Ŝeber Kostnienie Ŝeber zbiega się w czasie z kostnieniem łuków. W okresie tworzenia się punktów kostnienia w bocznych częściach łuków kręgowych ujawniają się równie/, punkty kostnienia Ŝeber. Pierwotny punkt kostnienia Ŝebra po rozszerzeniu się tworzy trzon Ŝebra. Wtórne punkty kostnienia Ŝebra, umiejscowione w jego głowie i guzku, powstają znacznie później. W okresie wzrostu wtórne punkty kostnienia są oddzielone od trzonu Ŝebra płytką chrzestną podobną w swej warstwowej budowie do chrząstki nasadowej.

Unaczynienie kręgosłupa Przebieg kostnienia kręgów związany jest z wnikaniem do tkanki chrzestnej naczyń krwionośnych. Wnikanie do chrząstki naczyń zapowiada jej ostateczny rozpad i tworzenie kości (Patten). Unaczynienie kręgosłupa u płodów i niemowląt nie zostało dotychczas ostatecznie poznane, a wyniki badań róŜnych autorów nie są zupełnie ze sobą zgodne. Fergusson uwaŜa, Ŝe kręgosłup jest unaczyniony przez dwie parzyste tętnice okalające od przodu i boków trzon kręgowy. Tętnice okalające poszczególne kręgi mają układ segmentalny i biegną na obwód, odŜywiając wyrostki poprzeczne, stawowe, kolczyste, mięśnie grzbietu, Ŝebra i inne twory anatomiczne, zaleŜnie od odcinka kręgosłupa. W tych tętnicach ze względu na bliskość aorty panuje wysokie ciśnienie krwi. Tętnice okalające oddają

małe gałązki, które przebijają przednio-boczne powierzchnie trzonów i kończą się w ich wnętrzu na głębokości ok. 1 mm. Istnieje jednak jedna większa tętniczka przednio-środkowa trzonu, która wnika głęboko w poziomą szczelinę w tkance chrzestnej i dochodzi prawdopodobnie do punktu kostnienia trzonu (ryc. 7). Tętnica okalająca w okolicy otworu międzykręgowego wytwarza dość duŜą gałąź, która przez wyŜej wymieniony otwór wnika do wnętrza kanału kręgowego. Gałąź ta dzieli się następnie na trzy części:

a) tętnicę tylną wnikającą w tylną część łuku i więzadło Ŝółte, b) tętnicę rdzeniową odŜywiającą rdzeń i opony, c) tętnicę trzonową tylną, która łączy się z analogiczną tętniczką strony przeciwnej. Ostatnia z wymienionych tętnic leŜy pod więzadłem podłuŜnym tylnym i po połączeniu z tętnicą strony przeciwnej oraz z jednoimiennymi tętnicami kręgów wyŜej i niŜej połoŜonych tworzy śródkanałowy splot tętniczy. Od tego splotu odchodzi pojedynczo tętniczką przebijająca od tyłu ścianę trzonu kręgowego i wnikająca w jego głąb. Tętnica ta nosi nazwę tętnicy tylno-środkowej trzonu i dochodzi do punktu kostnienia. Tętnica tylno-środkowa w obrębie jądra kostnienia posiada szereg drobnych rozgałęzień, które kończą się zatokami krwionośnymi. Bardziej wnikliwy opis ukrwienia tylnej części trzonu kręgowego podał Portych. Gałąź tętnicy okalającej po wejściu do kanału kręgowego dzieli się — jego zdaniem — na przednią i tylną gałązkę kanału kręgowego. Gałązka przednia dzieli się na część wstępującą i zstępującą, które w połowie wysokości trzonu kręgowego łączą się z analogicznymi gałązkami wychodzącymi z wyŜszych i niŜszych otworów między kręgowych. Połączenia poprzeczne występują w połowie wysokości kaŜdego trzonu, a tętniczką łącząca leŜy pod więzadłem podłuŜnym tylnym (ryc. 8). Zdaniem Portycha i Mowszowicza od poprzecznego zespolenia tętniczego odchodzą w głąb trzonu kręgowego jedna lub nawet dwie tętniczki tylno-środkowe, które dzielą się następnie na szereg drobnych gałązek, kończących siq zatokami krwionośnymi. W piersiowym odcinku kręgosłupa tętniczki pionowe często odchodzą bezpośrednio od tętnic podstawowych, a nie od zespolenia poprzecznego. Ukrwienie kanału kręgowego oraz łuków i środkowej części trzonu jest bardzo dobre. Natomiast ukrwienie obwodowych części trzonu jest znacznie gorsze, a strefy chrzestne i krąŜek międzykręgowy są praktycznie pozbawione ukrwienia. Te obwodowe części kręgu oraz krąŜek międzykręgowy odŜywiają się głównie na drodze dyfuzji. Ukrwienie krąŜków międzykręgowych i jądra miaŜdŜystego istnieje prawdopodobnie tylko w okresie Ŝycia płodowego i pochodzi z nielicznych tętniczek wnikających od strony trzonu, wzdłuŜ struny grzbietowej oraz od obwodu krąŜka. Po ukończeniu wzrostu kręgosłupa krąŜek międzykręgowy jest pozbawiony naczyń krwionośnych. W trzonie kręgu wnikające od przodu i tyłu tzw. tętniczki przednio- i tylno-środkowe ulegają licznym rozgałęzieniom i kończą się zatokami krwionośnymi. Bezpośrednich połączeń pomiędzy tętniczką przednio- a tylno-środkową nie ma, kaŜda z nich jest naczyniem końcowym. PowyŜsze spostrzeŜenie wskazuje na niebezpieczeństwo zatorów tych końcowych tętnic. W wyniku zatorów tętniczek przednio- i tylno-środkowych mogą powstawać rozliczne rozwojowe zaburzenia kręgów, jak np. półkręgi, kręgi klinowe, rozszczepy łuków kręgowych itp. Układ Ŝylny kręgosłupa dzieli się na dwie zasadnicze części: przednią i tylną. Z części przedniej kręgów krew odpływa przez parę Ŝył przednio-bocznych do splotów zewnątrzkręgowych przednich. Część tylna układu Ŝylnego składa się z dwóch par Ŝył biegnących po tylnej powierzchni trzonów kręgowych oraz dwóch par Ŝył biegnących tuŜ przed więzadłami Ŝółtymi przedniej powierzchni łuku. Przednie Ŝyły kanału kręgowego mają szereg połączeń poziomych i poprzecznych oraz są mało ruchome w przeciwieństwie do Ŝył tylnych, które nie są ściśle połączone z częściami łuków i tworzą splot ruchomy. śyły wewnątrzkanałowe łączą się z Ŝyłami międzykręgowymi. Na przestrzeni Th3—Tli5 po stronie prawej odpływ krwi następuje wprost do Ŝyły nieparzystej (v. azygos). Wynika stąd niebezpieczeństwo zatorów powietrznych przy uszkodzeniach operacyjnych tej części układu Ŝylnego. śyły kręgowe nie mają zastawek.

14

Rozwój mięśni grzbietu Istotnym czynnikiem wpływającym na kształt kręgosłupa i jego czynność statyczną i dynamiczną są mięśnie. Powstają one w Ŝyciu płodowym z miotomów. Rozwijające się w miotomach włókna mięśniowe przebiegają początkowo w kierunku głowowo-ogonowym. Następnie pierwotne masy mięśniowe częściowo zmieniają kierunek przebiegu włókien i przesuwają się z miejsca swego powstania na dosyć znaczne odległości. Mięśnie kręgosłupa i mięśnie międzyŜebrowe oraz szereg mięśni tułowia zachowują jednak pierwotny układ odcinkowy. Przesunięcia mięśni z miejsca pierwotnego ich powstania moŜna śledzić na podstawie unerwienia. Zawiązki mięśni bardzo wcześnie zostają odcinkowo unerwione. Wrośnięty w zawiązek mięśnia nerw pozostaje w nim na stałe i po znacznym nawet przesunięciu mięśnia wskazuje wysokość odcinka, z którego zawiązek powstał. Na podstawie przebiegu nerwu moŜna więc śledzić drogę, jaką przebył w Ŝyciu płodowym mięsień, zanim osiągnął swe ostateczne połoŜenie. Mięśnie grzbietu i tułowia zachowują z niewielkimi tylko zmianami swój odcinkowy układ. Układ odcinkowy jest szczególnie typowy dla krótkich mięśni grzbietu, które powstają z głębszych warstw miotomów. Powierzchowne warstwy miotomów wykazują większe zmiany, które polegają głównie na łączeniu się ze sobą końców poszczególnych miotomów. Dzięki tym połączeniom powstają mięśnie długie, jak np. mięsień biodrowo Ŝebrowy (m. iliocostalis), mięsień najdłuŜszy (m. łongissimus) i inne.

Pozapłodowy rozwój kręgosłupa W Ŝyciu płodowym człowieka tworzy i kształtuje się narząd ruchu, który nie jest jeszcze przystosowany do podjęcia czynności, a szczególnie do postawy wyprostnej. Noworodek człowieka, w przeciwieństwie do większości ssaków, jest całkowicie bezradny i wymaga szczególnie troskliwej opieki. W okresie pierwszych miesięcy po urodzeniu moŜe on przebywać tylko w pozycji leŜącej. Pierwszy rok Ŝycia to przystosowywanie się narządu ruchu do postawy wyprostnej. Postawa wyprostna stwarza dla kręgosłupa szczególnie waŜne zadanie i wymaga jego specyficznego ukształtowania. U czworonoga kręgosłup stanowi wieloodcinkową sprę-

Ŝystą belkę kostną. Poszczególne odcinki tej belki (kręgi) połączone są ze sobą za pomocą krąŜków międzykręgowych z półpłynnym jądrem miaŜdŜystym oraz więzadeł i mięśni. KrąŜki międzykręgowe oraz więzadła zapewniają spręŜystość kręgosłupa. Mięśnie natomiast są elementami czynnymi, które mogą wpływać na jego kształt. Kręgosłup w płaszczyźnie horyzontalnej u czworonoŜnych ssaków, a czołowej u czło15

wieka, stanowi linię prostą. Istotne róŜnice kształtu występują w płaszczyźnie strzałkowej. U czworonogów kręgosłup ustawiony jest długą osią prawie równolegle do podłoŜa i zawieszony na czterech kończynach (ryc. 9). Kręgosłup czworonoga jest więc belką, która łączy poszczególne części ciała, a równocześnie stanowi element dźwigający podwieszone do niej narządy wewnętrzne klatki piersiowej i jamy brzusznej. Środek cięŜ kości ciała zwierzęcia znajduje się nad długą i szeroką czworoboczną podstawą, utworzoną przez cztery kończyny. Kończyny większości ssaków są ustawione w zgięciu w duŜych stawach, co zapewnia moŜliwość tłumienia i niedopuszczania do przeniesienia na kręgosłup wszelkich wstrząsów związanych z chodem, a szczególnie biegiem i skokami. Zdolność wytłumiania wstrząsów posiada równieŜ kręgosłup, który jest belką spręŜystą wygiętą w płaszczyźnie strzałkowej łukowato ku grzbietowi. Wolne końce belki kręgosłupowej (odcinek szyjny i ogonowy) wykraczają daleko poza podpory utworzone przez kończyny, przyczyniając się do zwiększenia spręŜystości kręgosłupa. Lekko zgięte kończyny i spręŜysty kręgosłup zapewniają centralnemu układowi nerwowemu zwierzęcia dostateczną ochronę przeciwwstrząsową. Ciekawą konstrukcję architektoniczną stanowią wyrostki kolczyste, które u niektórych czworonoŜnych ssaków są szczególnie długie w odcinku szyjno-piersiowym oraz w odcinku krzyŜowym. Długie wyrostki kolczyste tworzą tzw. kłęby karkowy i krzyŜowy (torus nuchalis et torus sacralis — Poplewski). 16

Więzadła karkowe, nadkolcowe i między kolcowe, łączące wyrostki kolczyste, upodabniają zbudowany w ten sposób kręgosłup do konstrukcji wiszącego mostu (ryc 10). Przyczepiające się do długich wyrostków kolczystych mięśnie mają dłuŜsze ramię dźwigni, co wybitnie zwiększa ich moment działania. Jest to szczególnie waŜne dla długich i ruchomych odcinków szyjnych i guzicznych kręgosłupa. Kręgosłup człowieka jest równieŜ belką wieloodcinkową, spręŜystą i podatną na odkształcenia. Belka ta jest jednak ustawiona w przedłuŜeniu wyprostowanych kończyn dolnych. Posiada on szereg krzywizn w płaszczyźnie strzałkowej, róŜnych swym kształtem i umiejscowieniem od występujących u ssaków czworonoŜnych (ryc. 11). Krzywizny s t r z a ł k o w e k r ę g o s ł u p a c z ł o w i e k a : przodowygięcie w odcinku szyjnym (lordosis cewicalis), tyłowygięcie w odcinku piersiowym (kyphosis thoracalis), przodowygięcie lędźwiowe (lordosis lumbalis) i tyłowygięcie krzyŜowe (kyphosis sacralis). Znaczenie krzywizn strzałkowych dla utrzymania postawy pionowej uwidacznia się szczególnie po przeanalizowaniu postawy nagle spionizowanego czworonoŜnego ssaka. Postawę spionizowanego czworonoga zgodnie z prawami fizyki cechuje rzutowanie środka cięŜkości ciała na podstawę utworzoną przez kończyny tylne, spełniające w tym ustawieniu rolę podporowych kończyn dolnych. Podstawa posiada bardzo małą powierzchnię, a w związku z tym cały układ znajduje się w stanie równowagi chwiejnej (ryc. 12). U spionizowanego czworonoga środek cięŜkości ciała znajduje się daleko ku przodowi od kręgosłupa i jest wysoko uniesiony ponad podstawę. Krótkotrwałe nawet utrzymanie postawy pionowej wymaga w wytworzonej sytuacji duŜego wysiłku ze strony mięśni grzbietu i mięśni kończyn tylnych.

Stopniowe przystosowywanie się kręgosłupa i innych części ciała do pozycji wyprostnej moŜna prześledzić porównując układ kostny spionizowanej małpy człekokształtnej i człowieka (ryc. 13). Małpy człekokształtne mogą znacznie dłuŜej od innych ssaków przebywać w pozycji zbliŜonej do wyprostnej i w związku z tym budowa ich układu 17

kostnego posiada szereg cech przejściowych. Małpy człekokształtne nie posiadają przodowygięcia w odcinku lędźwiowym, a środek cięŜkości jest w związku z tym wysunięty daleko do przodu od długiej osi kręgosłupa. Przodowygięcie lędźwiowe ustawia w odcinku lędźwiowym kręgosłup człowieka w linii rzutu środka cięŜkości ciała. Istotne zmiany dotyczą równieŜ u k s z t a ł t o w a n i a c z a s z k i . U człowieka — w porównaniu z innymi ssakami — dochodzi do zmian w stosunku wielkości czaszki trzewnej do mózgowej. Zmiany kształtu i wielkości poszczególnych części czaszki powodują równieŜ zmiany warunków statycznych. U małp człekokształtnych środek cięŜkości czaszki leŜy ku przodowi od punktów podporu, którymi są kłykcie potyliczne. U człowieka kłykcie potyliczne przesunęły się znacznie do przodu, a tym samym kręgosłup w odcinku szyjnym znalazł się w rzucie środka cięŜkości czaszki. Zmiany kształtu k l a t k i p i e r s i o w e j ssaków czworonoŜnych i człowieka dotyczą głównie przekroju poprzecznego. U ssaków czworonoŜnych klatka piersiowa ma kształt czółenkowaty, natomiast u człowieka beczkowaty (Juszko, Poplewski) — ryc. 14. W typie czółenkowatym klatka piersiowa posiada dłuŜszy wymiar strzałkowy, a krótszy wymiar poprzeczny, w typie beczkowatym jest odwrotnie. Przy beczkowatym typie klatki piersiowej Ŝebra w odcinkach przykręgosłupowych wykazują łukowate tyłowygięcie. Przekrój poprzeczny przybiera wtedy kształt nerkowaty, a kręgosłup jest wpuklony do środka jamy klatki piersiowej. Z punktu widzenia mechaniki spionizowanego człowieka beczkowata budowa klatki piersiowej jest korzystna, gdyŜ punkt stanowiący środek cięŜkości klatki piersiowej i jej trzew zbliŜa się do kręgosłupa. Korzystne zmiany zachodzą równieŜ w obrębie obręczy kończyny górnej wolnej. U czworonoŜnych ssaków kończyny przednie są nośne, oboj-

czyk jest nierozwinięty, a łopatki znajdują się po bokach czółenkowatej klatki piersiowej. U człowieka łopatki znajdują się na tylnej, grzbietowej powierzchni klatki piersiowej i są utrzymywane przez silnie zbudowany obojczyk. Obojczyk stanowi belkę kostną pomiędzy mostkiem a wyrostkiem barkowym łopatki. Chwytne kończyny górne nie zwi18

sają ku przodowi jak u małpy człekokształtnej, lecz układają się w płaszczyźnie czołowej równolegle do tułowia. Zmiany w o b r ę b i e miednicy. U czworonoŜnych ssaków kości biodrowe są wąskie, o kształcie wydłuŜonym, natomiast u człowieka kości biodrowe są znacznie szersze i ustawione tak, aby przy pionowej pozycji ciała mogły podtrzymywać opadające trzewia jamy brzusznej. Płaszczyzna wchodu miednicy u czworonoŜnych ssaków ma

kształt owalu o nieco dłuŜszej osi strzałkowej. U człowieka kształt płaszczyzny wchodu jest równieŜ owalny, lecz posiada większy wymiar poprzeczny. Przekształcenie to spowodowane zostało pionizacją (Poplewski) ryc. 15. W o b r ę b i e k o ń c z y n d o l n y c h występuje równieŜ szereg istotnych zmian związanych z postawą pionową. Omawianie tych zmian zostanie celowo pominięte, gdyŜ nie wiąŜą się one z tematyką. Ogólnie naleŜy jednak stwierdzić, Ŝe wyprostowane w stawach biodrowych i kolanowych kończyny dolne nie mogą tak skutecznie tłumić wstrząsów, jak czynią to kończyny większości czworonoŜnych ssaków. Rolę amortyzatora wstrząsów u człowieka spełnia częściowo stopa, która zapewnia elastyczność i spręŜystość chodu. Przy wszelkiego rodzaju większych wstrząsach wywołanych np. biegiem lub skokiem człowiek — podobnie jak czworonogi — ustawia kończyny dolne w lekkim zgięciu w stawach i przez kontrolowane napięcie mięśni wytłumia siłę działającego urazu. Kręgosłup w związku z odcinkową budową moŜe równieŜ wytłumić działający w jego osi wstrząs i chroni w ten sposób ośrodkowy układ nerwowy przed uszkodzeniem. Amortyzacyjna rola kręgosłupa jest szczególnie istotna przy wstrząsach w pozycji siedzącej. Noworodek nie jest przygotowany do przyjęcia postawy wyprostnej. Kręgosłup posiada tylko jedną krzywiznę tylną grzbietową, obejmującą wszystkie jego odcinki (ryc. 16). Kręgosłup noworodka jest w swym kształcie zbliŜony do kręgosłupa czworonoŜnych ssaków. Dalsze krzywizny kręgosłupa wykształcają się w ciągu pierwszych miesięcy i lat 19

Ŝycia. Krzywizna szyjna (przodowygięcie — lordosis) zaczyna się kształtować wówczas, gdy dziecko leŜąc na brzuszku unosi głowę. Pogłębienie tej krzywizny następuje wtedy, gdy dziecko zaczyna siadać i utrzymuje głowę w pionie, wiąŜe się to z potrzebą swobodnego i szerokiego pola widzenia. Tworzenie przodowygięcia w odcinku lędźwiowym (lordosis) rozpoczyna się w momencie prób utrzymania postawy pionowej, a więc około pierwszego roku Ŝycia lub później. Dalsze kształtowanie się tej krzywizny następuje po opanowaniu przez dziecko umiejętności chodzenia (ryc. 17). Kształtowanie krzywizn kręgosłupa człowieka w płaszczyźnie strzałkowej jest wyrazem jego przystosowania do postawy pionowej.

Podsumowanie 1. Kręgosłup jest najbardziej istotnym składnikiem układu kostnego wszystkich krę gowców. Powstanie kręgosłupa poprzedza twór zwany struną grzbietową. Kręgosłup powstaje z części somitu nazywanego sklerotomem, a mięśnie z części zwanej miotomem. 2. Somity posiadają pierwotną budowę odcinkową. Sklerotom w odróŜnieniu od miotomu ulega wtórnym podziałom, które odpowiadają poszczególnym kręgom. W miejscach szczelin wtórnych podziałów wytwarzają się krąŜki międzykręgowe. Wtórny podział sklerotomu umoŜliwia dynamiczne oddziaływanie mięśni na poszcze gólne kręgi. 3. Chrzestne elementy kręgosłupa dzięki wnikającym naczyniom krwionośnym ule gają stopniowemu przekształceniu w tkankę kostną. W trzonie kręgowym powstaje pojedynczy, centralnie połoŜony punkt kostnienia oraz dwa symetryczne punkty kostnie nia w obrębie łuku. 4. Wrodzone wady kręgów powstają prawdopodobnie w wyniku zaburzeń w unaczynieniu chrzestnych elementów płodowego kręgosłupa. 5. Mięśnie grzbietu posiadają budowę odcinkową odpowiadającą pierwotnemu po działowi miotomu. 6. Kręgosłup noworodka człowieka posiada tylko jedną krzywiznę grzbietową. Przednie i tylne krzywizny strzałkowe tworzą się w Ŝyciu pozapłodowym i są przeja wem przystosowywania się kręgosłupa do postawy pionowej. 7. Zmiany przystosowawcze do postawy pionowej występują w całym narządzie ruchu i polegają na dąŜeniu ustroju do przesunięcia rzutu środka cięŜkości ciała nad podstawę utworzoną przez stopy. 8. Spionizowany kręgosłup człowieka spełnia główną rolę podporową, wiąŜe w jedną całość wszystkie elementy kośćca oraz spełnia rolę amortyzatora chroniące go ośrodkowy układ nerwowy przed wstrząsami, wynikającymi z motorycznej roli na rządu ruchu.

Piśmiennictwo 1. Bick E., Copel J.: The ring apophysis of the human vertebra. JBJS 1951, 33-A, 3, 783. — 2. Bochenek A., Reicher M.: Anatomia człowieka, t. 1. PZWL, Warszawa 1952. — 3. Bolton B.: The blood supply of the human spinał cord. J. Neuro psychiat. 1932, 2, 137. — 4. Bóhmig R.: cyt. wg 12. Mowszowicz I. A. — 5. Caffey L: cyt. wg 17. Zawidzka W. — 6. Epstein B.: cyt. wg 17. Zawidzka W. — 7. Fergusson W.: cyt. wg 17. Zawidzka W. — 8. Golub D.: cyt. wg 12. Mowszowicz I. A. — 9. Juszko J.: Filogeneza kręgosłupa a skoliozy 20

2 Anatomia i biomechanika kręgosłupa Kręgosłup w płaszczyźnie czołowej połoŜony jest w linii środkowej ciała i stanowi jego główną oś mechaniczną. W związku z tym spełnia on rolę podporową, a jego obciąŜenie narasta stopniowo od góry ku dołowi. Pod wpływem narastających obciąŜeń kręgi stają się coraz większe i mocniej zbudowane. Kręgosłup dzielimy na odcinki: szyjny, piersiowy, lędźwiowy, krzyŜowy i guziczny. W odcinku krzyŜowym obciąŜenia przenoszone są z kręgosłupa poprzez obie kości miednicy na kończyny dolne. Przy wyprostnej postawie człowieka odcinek guziczny kręgosłupa nie spełnia roli motorycznej i podporowej, a w związku z tym ulega uwstecznieniu i zanikowi. W rozdziale tym zostaną omówione dane anatomiczne tylko tych odcinków kręgosłupa, w których tworzą się boczne skrzywienia.

Budowa anatomiczna kręgów U noworodka kręgi róŜnych odcinków kręgosłupa posiadają niezróŜnicowaną budowę anatomiczną. ZróŜnicowanie morfologiczne kręgów następuje wraz z ich wzrostem i podjęciem zadań, typowych dla kaŜdego odcinka. Krąg składa się z dwóch zasadniczych części: mocnego walcowatego trzonu (corpus vertebrae) oraz znacznie cieńszego, ale bardziej zróŜnicowanego w budowie łuku (arcus vertebrae) — ryc. 18. Trzon kręgowy i łuk ograniczają przestrzeń nazywaną otworem kręgowym (foramen vertebrae). UłoŜone jeden na drugim kręgi tworzą kolumnę kręgosłupa, a otwory krę gowe tworzą kanał kręgowy (canalis vertebralis). W kanale kręgowym znajduje się

rdzeń kręgowy (medulla spinalis). Z łuku typowego kręgu wyrasta siedem wyrostków. Ku tyłowi odchodzi od łuku nieparzysty wyrostek kolczysty (processus spinosus), ku bokom parzyste wyrostki poprzeczne (processus transversi), ku górze i ku dołowi równieŜ parzyste wyrostki stawowe górne i dolne (processus articulares superiores et inferiores). 22

Trzony kręgowe, które spełniają rolę podporową i dźwigają cięŜar odcinków ciała połoŜonych powyŜej, mają kształt walców. Powierzchnie trzonu górna i dolna są porowate, jedynie na obwodzie ulegają wygładzeniu. Powierzchnie te łączą się z chrząstką tworzącą krąŜek międzykręgowy. Powierzchnie boczne trzonu oraz powierzchnia przednia są nieco wklęsłe, a tylna zupełnie płaska. Łuki kręgów spełniają inną rolę niŜ trzony. Łuki otaczają z trzech stron rdzeń kręgowy i stanowią jego mechaniczną osłonę. Odchodzące od łuków wyrostki stawowe łączą poszczególne kręgi ze sobą. Wyrostki kolczysty i poprzeczne są miejscami przyczepu więzadeł i mają zasadnicze znaczenie w tworzeniu połączeń międzykręgowych. Wyrostki poprzeczne i kolczysty są ramionami dźwigni dla przyczepiających się mięśni, zwiększając ich moment siły. Łuk kręgu rozpoczyna się w górnej części powierzchni tylnej trzonu symetrycznymi nasadami (pediculus arcus vertebrae). Na górnej części nasady łuku istnieje płytkie wcięcie kręgowe górne (incisura vertebralis superior), a na dolnej głębsze wcięcie kręgowe dolne (incisura vertebralis injerior). Oba wcięcia wraz z chrząstką krąŜka międzykręgowego i wyrostkami stawowymi ograniczają otwór międzykręgowy (foramen intervertebrale). Po obu stronach sąsiadujących ze sobą kręgów istnieją parzyste otwory międzykręgowe, przez które przechodzą nerwy i naczynia rdzeniowe. PołoŜona ku tyłowi od nasady część łuku tworzy tzw. blaszkę łuku kręgowego (lamina arcus vertebrae). Obie symetryczne blaszki łuku, prawa i lewa, ograniczają od tyłu otwór kręgowy. Budowa strukturalna kręgu. Trzon kręgowy zbudowany jest z tkanki kostnej gąbczastej, pokrytej warstwą tkanki kostnej zbitej. Tkanka kostna zbita ma przebieg podłuŜny, podobnie jak to występuje w trzonach kości długich. W tkance kostnej gąbczastej zajmującej wewnętrzną część trzonu znajdują się poziomo i promieniście ułoŜone kanały dla Ŝył trzonów kręgowych. Blaszki kostne istoty gąbczastej są ułoŜone prostopadle do górnej i dolnej powierzchni trzonu, odpowiednio do kierunku największego obciąŜenia (ryc. 19). Przestrzenie pomiędzy blaszkami wypełnione są czerwonym szpikiem. W odróŜnieniu od trzonu kręgowego łuk i wyrostki mają grubą warstwę tkanki kostnej zbitej.

Wzrost trzonu kręgowego odbywa się podobnie jak wzrost kaŜdej z kości długich. Na górnej i dolnej powierzchni trzonu występuje warstwa chrząstki nasadowej — ryc. 20 (Schmorl, Coventry, Ghomley i Kernohan, Bick, Roaf). W odróŜnieniu od kości długich w rosnącym trzonie kręgowym człowieka nic wytwarzają się nasady. Rolę nasad spełnia blaszka hialinowa. U czworonoŜnych ssaków w rosnącym trzonie kręgowym wytwarzają się cienkie nasady, które po ukończeniu wzrostu łączą się z trzonem w jedną całość (ryc. 21). Obecność nasad stanowi jedną 23

z charakterystycznych cech ssaków, gdyŜ u wszystkich innych kręgowców trzony są beznasadowe (Poplewski). Wzrost łuków kręgowych przebiega jak w kościach płaskich. Kręgi w zaleŜności od odcinka kręgosłupa wykazują pewne charakterystyczne cechy budowy morfologicznej. Odcinek szyjny kręgosłupa Pierwsze dwa kręgi posiadają zupełnie odmienną budowę od pozostałych wchodzących w skład tego odcinka. Omawianie budowy tych kręgów zostanie celowo pominięte, gdyŜ nie odgrywają one istotnego znaczenia w patomechanice bocznych skrzy24

wień kręgosłupa. Trzony pozostałych kręgów szyjnych są niskie (ryc. 22). Górna po wierzchnia trzonu jest siodełkowato wklęsła, natomiast dolna wypukła, odpowiadająca krzywizną wklęsłości górnej powierzchni trzonu leŜącego poniŜej. To siodełkowate ukształtowanie powierzchni trzonów zapewnia większą ruchomość kręgosłupa w odcinku szyjnym. Łuki kręgów szyjnych są cienkie i pochylone lekko w dół. Otwory

kręgowe duŜe, o kształcie zbliŜonym do trójkątów. Wyrostki kolczyste w górnych kręgach krótkie, w dolnych ulegają wyraźnemu wydłuŜeniu i pochyleniu do dołu, końce wyrostków z wyjątkiem kręgu siódmego dwudzielne. Wyrostki stawowe górne i dolne posiadają okrągłe powierzchnie stawowe. Płaszczyzna powierzchni stawowej wyrostków przebiega 'skośnie od góry do dołu i od przodu do tyłu, pod kątem ok. 45°. Powierzchnie stawowe wyrostkó w górnych są zwrócone ku górze i do tyłu, a dolnych do dołu i do przodu. Wyrostki poprzeczne są krótkie, skierowane do boku i nieznacznie w dół. W odróŜnieniu od innych odcinkó w kręgosłupa utworzone są one przez dwie listewki, kostne, przednią i tylną, które łączą się na wolnym, bocznym końcu, tworząc dwa guzki — przedni i tylny (tuberculum anterius et posterius). Listewki przednia i tylna ograniczają otwór wyrostka poprzecznego (foramen transversarium). Przez ten otwór, poczynając od szóstego kręgu szyjnego, biegną tętnica i Ŝyła kręgowa, a takŜe splot nerwów współczulnych. Pomiędzy guzkami, przednim i tylnym, na górnej powierzchni wyrostka poprzecznego znajduje się rowek dla przedniej gałęzi nerwów rdzeniowych (sulcus nervi spinalis). W wyrostku poprzecznym kręgu szyjnego tylko listewka tylna odpowiada zarodkowej części właściwego wyrostka, pozostałe elementy powstają z za-wiązka Ŝebra. Krąg siódmy, tzw. wystający (vertebra prominens), posiada nieco odmienną budowę, zbliŜoną do budowy kręgów piersiowych. Odcinek piersiowy kręgosłupa Utworzony jest on przez dwanaście kręgów. Trzony tych kręgów zwiększają się, poczynając od najbardziej dogłowowego ku obwodowi. Trzon pierwszego kręgu ma wymiary poprzeczny i podłuŜny w przybliŜeniu równe, natomiast trzony kręgów niŜej leŜących mają zwiększony wymiar poprzeczny. Kształt trzonów odpowiednio do istniejącego tyłowygięcia kręgosłupa (kyphosis) jest lekko klinowy i dlatego wysokość ich jest w części przedniej nieco mniejsza niŜ w części tylnej (ryc. 23). Począwszy od trzeciego kręgu piersiowego na lewej bocznej powierzchni trzonów kręgowych wyŜej leŜących, a na przedniej powierzchni trzonów kręgów niŜszych występuje wyraźne spłaszczenie spowodowane przez aortę i nazywane wyciskiem aorto-wym (impressio aortica). Powierzchnie trzonów górne i dolne są zupełnie płaskie. Dziewięć górnych kręgów piersiowych ma lekko wklęsłe, połoŜone bocznie po obu stronach trzonów powierzchnie stawowe, tworzące tzw. dołki Ŝebrowe (foveae costales) słuŜące do połączeń z głowami Ŝeber. Pierwszy krąg posiada dołek Ŝebrowy leŜący poniŜej górnej krawędzi trzonu i zwykle sam tworzy połączenie z głową pierwszego 25

Ŝebra. Kręgi jedenasty i dwunasty, a niekiedy równieŜ dziesiąty, posiadają pojedyncze dołki dla połączeń stawowych z głowami Ŝeber. Łuki kręgów mają wąskie, na przekroju okrągłe lub lekko owalne nasady, które przechodzą w płaskie szerokie blaszki ustawione pionowo. Otwory kręgowe posiadają kształt okrągły i w stosunku do odcinka szyjnego mają mniejszą średnicę.

Wyrostki stawowe ustawione są w płaszczyźnie zbliŜonej do płaszczyzny czołowej. Powierzchnie stawowe wyrostków są lekko łukowate, stanowiąc wycinek kuli lub walca. Wyrostki poprzeczne odchodzą od łuku kręgowego pomiędzy wyrostkami stawowymi górnymi a dolnymi i skierowane są bocznie z lekkim odchyleniem do tyłu. Wyrostki poprzeczne w piersiowym odcinku kręgosłupa są mocne, zgrubiałe na końcach. Na przednich powierzchniach wyrostków poprzecznych znajdują się pokryte chrząstką dołki Ŝebrowe (foveae costales transversariae). Dołki Ŝebrowe słuŜą do połączenia wyrostków poprzecznych z guzkami Ŝeber. Na wyrostkach poprzecznych kręgów jedenastego i dwunastego dołki Ŝebrowe nie występują. Wyrostki kolczyste od pierwszego do ósmego okręgu piersiowego stają się coraz dłuŜsze, mają przekrój trójkątny i są silnie pochylone ku dołowi, dachówkowato zachodząc na siebie. Od dziewiątego kręgu do dwunastego wyrostki kolczyste są znów krótsze, a ich przebieg staje się bardziej poziomy, upodabniając się do wyrostków odcinka lędźwiowego. W odcinku piersiowym kręgi są ściśle połączone z Ŝebrami za pomocą stawów Ŝebrowo-kręgowych (articulationes costovertebrales). KaŜde Ŝebro łączy się w dwóch punktach z kręgami. Głowa Ŝebra porusza się w dołkach Ŝebrowych trzonu, a równocześnie guzek Ŝebra obraca się na powierzchni Ŝebrowej wyrostków poprzecznych. Mechaniczne połączenie głowy Ŝebra i guzka Ŝebra z kręgiem stanowi jeden staw. śebra są częściowo zbudowane z kości, a częściowo z chrząstki. Są to spręŜyste listewki, które odchodząc od kręgosłupa, tworzą po połączeniu z mostkiem zamkniętą przestrzeń klatki piersiowej. Klatka piersiowa ochrania znajdujące się w jej wnętrzu narządy oddechowe i krąŜenia. U człowieka występuje dwanaście par Ŝeber. Siedem górnych par Ŝeber łączy się z przodu z mostkiem — są to tzw. Ŝebra prawdziwe (costae verae). Pozostałe Ŝebra to tzw. Ŝebra rzekome (costae spuriae). śebra, ósme, dziewiąte i dziesiąte łączą się swą przednią chrzestną częścią z połoŜonym wyŜej Ŝebrem i tworzą łuk Ŝebrowy (arcus costarum), a jedenaste i dwunaste kończą się swobodnie pomiędzy mięśniami brzucha i noszą nazwę Ŝeber wolnych (costae fluctuantes). Ścisłe połączenie kręgów w odcinku piersiowym z Ŝebrami wpływa na wybitne ograniczenie ruchomości tego odcinka. Budowa kręgów, a szczególnie płaskie po26

wierzchnie trzonów, ustawienie wyrostków stawowych w płaszczyźnie czołowej, dachówkowate ułoŜenie wyrostków kolczystych — to wszystko równieŜ ogranicza ruchomość tego odcinka. Odcinek lędźwiowy kręgosłupa Ma on u człowieka z reguły pięć kręgów. Mocno zbudowane trzony kręgów lędźwiowych mają płaskie powierzchnie górną i dolną, o kształcie nerkowatym lub owalnym (ryc. 24). Pierwsze cztery kręgi lędźwiowe mają równą przednią i tylną wysokość trzonów. Trzon piątego kręgu jest w części przedniej znacznie wyŜszy i przybiera kształt klina zwróconego ku tyłowi. Wyrostki poprzeczne odchodzą od trzonu kręgu i podstawy łuku. To odmienne umiejscowienie wyrostków poprzecznych w porównaniu z innymi odcinkami kręgosłupa uzaleŜnione jest od szczątkowych Ŝeber lędźwiowych, które stanowią główną masę

opisywanych wyrostków. Wyrostki poprzeczne, nazywane niekiedy wyrostkami Ŝebrowymi, wzrastają od pierwszego kręgu do trzeciego, a następnie znów ulegają zmniejszeniu. Wyrostki poprzeczne są najczęściej wąskie i płaskie oraz nieco odgięte ku tyłowi. Właściwy rozwojowo wyrostek poprzeczny tworzy w kręgach lędźwiowych mały guzek zwany wyrostkiem dodatkowym (processus accessorius). Łuki kręgów lędźwiowych są mocne, zwęŜone i okrągłe lub lekko owalne na przekroju nasad, rozszerzają się ku tyłowi w płaskie, prawie pionowe blaszki. Otwory kręgowe dosyć duŜe, o kształcie trójkątnym lub owalnym są szersze w wymiarze czołowym niŜ strzałkowym. Wyrostki stawowe są ustawione pionowo, a płaszczyzna stawu międzykręgowego przebiega w płaszczyźnie strzałkowej. Górne wyrostki mają powierzchnie stawowe wklęsłe, skierowane ku tyłowi i przyśrodkowo. Dolne wyrostki posiadają powierzchnie lekko wypukłe, zwrócone do przodu i boku. Wyrostki stawowe górne obejmują od zewnątrz dolne wyrostki kręgu wyŜej leŜącego. Budowa wyrostków stawowych ogranicza moŜliwości ruchów obrotowych poszczególnych kręgów, natomiast pozwala na znaczne ruchy w płaszczyźnie strzałkowej. Ruchy obrotowe, które obserwuje się w przejściowym odcinku piersiowo-Iędźwiowym, związane są ze specyficzną budową wyrostków stawowych kręgów piersiowych, jedenastego i dwunastego oraz pierwszego lędźwiowego. W tych trzech kręgach wyrostki stawowe stopniowo zmieniają swą płaszczyznę przechodząc z ustawienia czołowego, typowego dla odcinka piersiowego, w ustawienie strzałkowe, charakterystyczne dla odcinka lędźwiowego. Wyrostki kolczyste odchodzą od łuku wprost do tyłu i mają kształt płytek pio27

nowych, lekko wygiętych w dół. W tylnej części wyrostki kolczyste wykazują zgrubienie. Piąty kręg lędźwiowy często posiada szereg cech przejściowych. Typowy, omówiony juŜ powyŜej, klinowy kształt trzonu róŜni go od pozostałych kręgów lędźwiowych. Wyrostki poprzeczne tego kręgu są krótkie, silne, szerokie u podstawy, skierowane w stronę boczno-tylną i niekiedy lekko ku górze. W tym kręgu dość często obserwujemy niespojenie łuku (spina bifida). Kość krzyŜowa (os sacrum) Powstaje ona ze zrośnięcia się ze sobą pięciu kręgów krzyŜowych. Całkowite zrośnięcie się tych kręgów występuje dopiero u ludzi dorosłych między 20 a 25 rokiem Ŝycia. Kość ta ma w całości kształt klina, którego górna część nazywa się podstawą (basis), a dolna wierzchołkiem (apex ossis sacri). Kość krzyŜowa wraz z dwiema kośćmi miednicznymi tworzy pierścień kostny zwany miednicą. Najmocniej zbudowane są trzy pierwsze kręgi krzyŜowe, które przenoszą główne obciąŜenie kręgosłupa na kości miedniczne, a następnie poprzez stawy biodrowe na kończyny dolne. Kość krzyŜowa widziana z boku wykazuje znaczne tyłowygięcie (kyphosis sacralis). Przy pionowej postawie kość krzyŜowa widziana z boku jest pochylona od góry i przodu ku tyłowi i w dół. Kąt utworzony między lędźwiowym odcinkiem kręgosłupa a kością

krzyŜową waha się w granicach 130 — 170°. Wierzchołek tego kąta znajduje się na

kość krzyŜowa jest połoŜona bardziej poziomo niŜ u męŜczyzn. Powierzchnia uchowata Ŝeńskiej kości krzyŜowej jest krótsza i znajduje się na bocznych częściach tylko dwóch pierwszych kręgów krzyŜowych. Kość krzyŜowa w rozwoju rodowym jest wykładnikiem stanu anatomicznego i czynnościowego kończyn dolnych. U większości ssaków czworonoŜnych występuje tzw. długi typ kości krzyŜowej w odróŜnieniu od typu szerokiego, występującego u człowieka (Poplewski). Przyczyną tego zróŜnicowania kości krzyŜowej u ludzi jest nośna i podporowa rola kończyn dolnych.

Połączenia kręgów Istotne znaczenie dla wyjaśnienia patomechaniki bocznych skrzywień kręgosłupa posiada znajomość budowy anatomicznej więzadłowych połączeń pomiędzy kręgami, połączeń kręgów z Ŝebrami i połączeń kości krzyŜowej z kośćmi miednicznymi. Połączenia trzonów kręgowych Kręgi łączą się ze sobą za pośrednictwem krąŜków międzykręgowych (disci intervertebrales). KrąŜki międzykręgowe są zbudowane z płaskich, ułoŜonych róŜnokierunkowo płytek chrząstki włóknistej, wypełniających przestrzeń między zwróconymi ku sobie powierzchniami trzonów. Połączenie krąŜków z trzonami następuje za pomocą cienkiej warstwy chrząstki szklistej. Średnica krąŜków międzykręgowych jest nieco większa od powierzchni trzonów i w związku z tym uwypuklają się one poza ich obrys. Wysokość krąŜków jest róŜna i wzrasta od odcinka dogłowowego ku obwodowi. Wysokość wszystkich krąŜków międzykręgowych równa się ok. ]/4 długości kręgosłupa. W zaleŜności od istniejących przodo- lub tyłowygięć kręgosłupa wysokość krąŜków

jest wyŜsza lub niŜsza w części przedniej w porównaniu do tylnej części tych samych

bliŜej tylnej części trzonu. W obrębie jądra miaŜdŜystego panuje duŜe ciśnienie, które ujawnia się po miejscowym nacięciu pierścienia włóknistego gwałtownym wypłynięciem półpłynnej jego zawartości. Wewnętrzne ciśnienie jąder miaŜdŜystych powoduje stałe spręŜenie kolumny trzonowo-krąŜkowej (ryc. 26).

Pierścień włóknisty silnie łączy powierzchnie sąsiadujących trzonów kręgowych, a tym samym utrudnia ruchy poszczególnych kręgów. Jądro miaŜdŜyste jest natomiast kulistym i spręŜystym przegubem, który sprawia, Ŝe trzon kręgowy leŜący powyŜej znajduje się stale w równowadze chwiejnej. Jądro miaŜdŜyste ma moŜliwość drobnych przesunięć i przy ruchach kręgosłupa przesuwa się zawsze w stronę wypukłości powstałego skrzywienia (ryc. 27).

Wszystkie trzony kręgowe połączone są między sobą przez dwa długie więzadła: więzadło podłuŜne przednie (ligamentum longitudinale anterius) i więzadło podłuŜne tylne (ligamentum longitudinale posterius). Więzadło podłuŜne przednie biegnie na przedniej powierzchni trzonów kręgowych. Więzadło to rozpoczyna się na guzku gardłowym części podstawnej kości potylicznej, a kończy się na przedniej powierzchni kości krzyŜowej. W przebiegu swym od góry 30

ku dołowi więzadło ulega rozszerzeniu, przechodząc stopniowo z przednich równieŜ na boczne powierzchnie trzonów, przykrywając częściowo więzadła głów Ŝeber (ryc. 28). Więzadło podłuŜne przednie od odcinka dogłowowego ku kości krzyŜowej ulega wyraźnemu zgrubieniu z tym, Ŝe w odcinku lędźwiowym jest ono wzmocnione przez włókna ścięgniste przyczepów przepony. W odcinku lędźwiowym więzadło podłuŜne przednie osiąga grubość 2 mm. W skład więzadła wchodzi kilka warstw włókien róŜnej długości, jedne z nich łączą tylko dwa sąsiednie kręgi, a inne przebiegają przez cztery do pięciu kręgów. Więzadło podłuŜne przednie jest szczególnie mocno powiązane z pierścieniem włóknistym krąŜków międzykręgowych. Więzadło podłuŜne tylne przebiega we wnętrzu kanału kręgowego i leŜy na tylnych powierzchniach trzonów. Więzadło to rozpoczyna się na stoku kości potylicznej i przednim brzegu otworu potylicznego wielkiego, a kończy w górnej części kanału krzyŜowego (ryc. 29). Więzadło podłuŜne tylne rozszerza się na wysokości krąŜków międzykręgowych i ściśle się z nimi wiąŜe, a zwęŜa na trzonach, gdzie wnikają pod nie sploty naczyniowe (rozdz. 1). Więzadło tylne podobnie jak przednie składa się z włókien o róŜnej długości. Połączenia łuków i wyrostków kręgów Wyrostki stawowe poszczególnych kręgów tworzą stawy międzykręgowe, natomiast łuki oraz wyrostki poprzeczne i kolczyste są połączone tylko więzadłami. Wyrostki stawowe górne i dolne stykając się swymi chrzestnymi powierzchniami tworzą stawy międzykręgowe (articulationes intervertebrales). Torebki tych stawów są cienkie i przyczepiają się do krawędzi powierzchni stawowych wyrostków. W odcinku szyjnym kręgosłupa w związku z jego duŜą ruchomością torebki stawowe są luźne i dłuŜsze niŜ w odcinkach piersiowym i lędźwiowym.

Łuki kręgowe połączone są przez więzadła Ŝółte (Ugamenta flava). Więzadła te grubości ok. 2 mm łączą zwrócone ku sobie brzegi łuków kręgowych (ryc. 30). Przebiegają one bezpośrednio ku tyłowi od torebek stawów międzykręgowych, stanowiąc ich dodatkowe wzmocnienie. Więzadła te mają zabarwienie Ŝółte i składają się z pionowych włókien. Więzadła Ŝółte tworzą dwie warstwy, przednią i tylną, rozdzielone bardzo wąską szczeliną. 31

Wyrostki poprzeczne kręgów połączone są ze sobą przez więzadła międzypoprzeczne — ligamenta intertransversaria (ryc. 31). Więzadła te, zbudowane z tkanki łącznej włóknistej, najmocniejsze są w odcinku piersiowym, a najsłabsze w odcinku szyjnym. Wyrostki kolczyste połączone są przez więzadła międzykolcowe (ligamenta interspinalia) oraz przez więzadło nadkolcowe (ligamentum supraspinale), a w odcinku szyjnym przez więzadło karkowe (ligamentum nuchae). Więzadła międzykolcowe łączą w postaci płaskich pasm zwrócone ku sobie brzegi wyrostków kolczystych. Włókna tych więzadeł przebiegają skośnie od góry i przodu ku dołowi i do tyłu. Więzadła międzykolcowe w odcinku szyjnym łączą się z w.ęzadłem karkowym, a w pozostałych odcinkach z więzadłem nadkolcowym (ryc. 32). Więzadło karkowe rozpięte jest pomiędzy kością potyliczną, guzkiem tylnym kręgu szczytowego i wierzchołkami wyrostków kolczystych pozostałych kręgów szyjnych. Więzadło nadkolcowe przebiega wzdłuŜ kręgosłupa od siódmego kręgu szyjnego do środkowego grzebienia kości krzyŜowej, przyczepiając się do końców wyrostków kolczystych. Włókna więzadła mają róŜną długość i przebiegają między dwoma sąsiednimi wyrostkami lub łączą trzy, a nawet cztery wyrostki kolczyste. Więzadło nadkolcowe stanowi mocne pasmo łącznotkankowe, które napina się podczas zginania kręgosłupa i ogranicza zakres tego ruchu.

Połączenia kręgów z Ŝebrami śebra połączone są z kręgosłupem stawami Ŝebrowo-kręgowymi (articulationes costovertebrales). śebro łączy się z trzonami kręgowymi głową Ŝebra umieszczoną w dołku Ŝebrowym. Powierzchnie stawowe pokryte są chrząstką włóknistą lub szklistą. Głowa Ŝebra połączona jest z trzonami kręgowymi przez dwa więzadła: więzadło

głowy Ŝebra promieniste (ligamentum capitis costae radiatum), które wachlarzowato biegnie na przedniej powierzchni torebki stawowej i łączy głowę Ŝebra z boczną powierzchnią trzonów kręgowych i krąŜka międzykręgowego, więzadło głowy Ŝebra śródstawowe (ligamentum capitis costae intraarticulare) przebiegające śródstawowo od grzebienia głowy do krąŜka międzykręgowego i dzielące staw na komorę górną i dolną (ryc. 33). śebra pierwsze, jedenaste i dwunaste nie posiadają tego więzadła. Stawy Ŝebrowo-poprzeczne występują w Ŝebrach od pierwszego do dziesiątego. 'Letora. jedenaste i dwunaste, tzw. wolne, połączone są z wyrostkami kręgów tylko więzadłami. Powierzchnie stawowe są pokryte chrząstką szklistą i otoczone torebką stawową. Stawy te wzmacniają następujące więzadła: więzadło Ŝebrowo-poprzeczne 32

górne (ligamentum costotransversarium superius), więzadło Ŝebrowo-poprzeczne boczne {ligamentum costotransversarium laterale), więzadło szyjki Ŝebra (ligamentum colli cosiae) przebiegające od tylnej powierzchni szyjki Ŝebra do przedniej powierzchni wyrostka poprzecznego, więzadło guzka Ŝebra (ligamentum tuberculi costae) łączące wierzchołek wyrostka poprzecznego z powierzchnią tylną guzka Ŝebra.

Połączenie kręgosłupa z kością krzyŜową Pomiędzy piątym kręgiem lędźwiowym a kością krzyŜową istnieje krąŜek międzykręgowy. Ponadto piąty krąg lędźwiowy połączony jest z kością krzyŜową przez więzadła: podłuŜne przednie i tylne, więzadło Ŝółte i więzadła między- i nadkolcowe.

Połączenia kości krzyŜowej z kośćmi biodrowymi Połączenie kości krzyŜowej z symetrycznymi kośćmi biodrowymi następuje stawami krzyŜowo-biodrowymi. Staw krzyŜowo-biodrowy (articulatio sacroiliaca) utworzony jest przez powierzchnie uchowate kości krzyŜowej i biodrowej. Powierzchnie stawowe pokryte sa najczęściej chrząstką włóknistą, a szpara stawowa jest wąska. Torebka sta-

wowa krótka, silnie napięta. Jest to typowy staw półścisły wykazujący bardzo ograniczoną ruchomość. Staw krzyŜowo-biodrowy wzmocniony jest przez następujące więzadła: więzadła krzyŜowo-biodrowe brzuszne (ligamenta sacroiliaca ventralia), łączące licznymi pasmami przednią powierzchnię kości krzyŜowej z powierzchnią uchowatą kości biodrowej; więzadła krzyŜowo-biodrowe grzbietowe (ligamenta sacroiliaca dorsalia), które dzielą się na krótkie i długie; więzadła krzyŜowo-biodrowe międzykostne (ligamenta sacroiliaca interossea), wypełniające przestrzeń między guzowatością krzyŜową a biodrową; więzadła lędźwiowo-biodrowe (ligamenta iliolumbalia), które w postaci mocnych pasm łączą wyrostki Ŝebrowe czwartego i piątego kręgów lędźwiowych z tylną częś33

cią grzebienia biodrowego oraz z powierzchnią wewnętrzną talerza kości biodrowej i powierzchnią przednią podstawy kości krzyŜowej (ryc. 34). Kość krzyŜowa połączona jest ponadto z kością kulszową przez więzadło krzyŜo-woguzowe (ligamentum sacrotuberale) i więzadło krzyŜowo-kolcowe (ligamentum sacrospinale).

Mechanika kręgosłupa Jak wynika z nazwy, kręgosłup moŜe być porównywany do słupa utworzonego z kręgów (ryc. 35). W odcinku przedkrzyŜowym kręgi stanowią oddzielne elementy kostne, silnie ze sobą zespolone za pomocą włóknisto-chrzęstnych krąŜków międzykręgowych oraz stawów międzykręgowych i więzadeł. Znajdujące się wewnątrz krąŜków międzykręgowych jądra miaŜdŜyste pozostają w stanie wewnętrznego napręŜenia, które po przecięciu więzadeł przejawia się wydłuŜeniem kręgosłupa o długość ok. 3,7 cm (Ruee, Pusch).

Zakres wychyleń trzonów połączonych krąŜkiem międzykręgowym jest wprost proporcjonalny do kwadratu wysokości krąŜka i odwrotnie proporcjonalny do kwadratu powierzchni poprzecznego przekroju trzonu (Durchmesser). KrąŜki międzykręgowe w odcinkach szyjnym, piersiowym i lędźwiowym mają znaczne róŜnice wysokości, które moŜna przedstawić następującym stosunkiem liczbowym: 20,7 : 34,9 : 42,85. Wysokość krąŜków jest zmienna i zaleŜna od wielu czynników. Zasadniczym elementem warunkującym wysokość krąŜka międzykręgowego jest jądro miaŜdŜyste, którego objętość zaleŜy od stopnia zawartości wody. W dzieciństwie i wieku młodym zawartość wody jest duŜa. W okresie 25—30 lat Ŝycia zawartość wody w jądrze miaŜdŜystym zaczyna się stopniowo zmniejszać i obniŜa się tym samym wysokość krąŜka międzykręgowego. Wraz z wiekiem zmniejsza się równieŜ rozciągliwość krąŜka międzykręgowego (Galante, Hirsch). Powierzchnie poprzecznych przekrojów kręgów w odcinkach szyjnym, piersiowym i lędźwiowym mają następujący stosunek liczbowy: 225 : 640 : 784 (Weber). Dysponując tymi wskaźnikami moŜna na podstawie podanej powyŜej zasady teoretycznie obliczyć zakres ruchomości poszczególnych trzonów kręgowych w stosunku do siebie w odcinkach szyjnym, piersiowym i lędźwiowym. Obliczenia są jednak tylko teoretyczne i dotyczą wyłącznie kolumny trzonowo-krąŜkowej, gdyŜ ruchomość kręgosłupa odbywa się przy stałym i trwałym połączeniu kolumny trzonów i krąŜków międzykręgowych z kolumną łuków i wyrostków. W odcinku szyjnym kręgosłupa wysokość krąŜka międzykręgowego jest dosyć duŜa przy stosunkowo niewielkiej powierzchni poprzecznego przekroju trzonu. Zgodnie z zasadą Durchmessera występuje więc moŜliwość znacznych wychyleń bocznych poszczególnych kręgów w stosunku do siebie. Zakres tych wychyleń zwiększa jeszcze wypukło-wklęsłe ukształtowanie powierzchni trzonów kręgowych. Płaszczyzna stawów międzykręgowych tego odcinka przebiega od góry ku dołowi i od przodu ku tyłowi pod kątem ok. 45°. Połączenie powierzchni obu stawów między kręgowych tworzy więc wycinek koła, którego środek znajduje się na trzonie kręgowym nieco ku przodowi od jądra miaŜdŜystego. Taki przestrzenny układ płaszczyzny stawów międzykręgowych z równoczesnym korzystnym dla zakresu ruchów stosunkiem wysokości krąŜka międzykręgowego do wielkości przekroju trzonu zapewnia w tym odcinku duŜą ruchomość w płaszczyźnie strzałkowej, czołowej oraz poziomej (ruchy obrotowe). W odcinku szyjnym kręgosłupa kręgi posiadają duŜą średnicę otworów kręgowych, co umoŜliwia znaczny zakres ruchów przy zachowanym bezpieczeństwie przebiegającego przez te otwory rdzenia kręgowego (Poplewski). W piersiowym odcinku kręgosłupa stosunek wysokości krąŜka międzykręgowego do powierzchni poprzecznego przekroju trzonu jest niekorzystny, górne i dolne powierzchnie trzonów są płaskie i w związku z tym wzajemna ruchomość poszczególnych trzonów jest znacznie ograniczona. Wyrostki stawowe w tym odcinku kręgosłupa ustawione są prawie ściśle w płaszczyźnie czołowej, co rygluje moŜliwość większych przemieszczeń obrotowych. W odcinku piersiowym mogą więc praktycznie występować ruchy tylko w płaszczyźnie strzałkowej. Ruchy w płaszczyźnie czołowej i ruchy obrotowe są blokowane przez układ wyrostków stawowych. W związku z ograniczoną ruchomością piersiowego odcinka kręgosłupa średnica otworów kręgowych jest mniejsza niŜ w odcinku szyjnym. W lędźwiowym odcinku kręgosłupa stosunek wysokości krąŜka międzykręgowego do powierzchni poprzecznego przekroju trzonu jest bardziej korzystny dla zakresu ruchów niŜ w odcinku piersiowym. Powierzchnie stawów międzykręgowych są ustawione w płaszczyźnie strzałkowej. Całość mechaniczna tego układu zapewnia znaczny zakres ruchów zginania i wyprostu przy ograniczeniu ruchów obrotowych oraz ruchów w płaszczyźnie czołowej. 35

W przejściowym odcinku piersiowo-lędźwiowym układ wyrostków stawowych zmienia się stopniowo z ustawienia czołowego w strzałkowe i podobnie jak w odcinku szyjnym płaszczyzna obu stawów międzykręgowych stanowi wycinek koła lub nawet kuli. Mechanicznie korzystny układ zapewnia w odcinku piersiowo-lędźwiowym duŜy zakres ruchów w płaszczyznach strzałkowej, czołowej i poziomej (ruchy obrotowe). Ruchy zginania i prostowania, występujące w płaszczyźnie strzałkowej, zaleŜne są głównie od stosunku wysokości krąŜka międzykręgowego do powierzchni poprzecznego przekroju trzonu. Ruchy w płaszczyźnie czołowej równieŜ zaleŜne są od krąŜka międzykręgowego i powierzchni przekroju trzonu, ponadto od płaszczyzny stawów międzykręgowych.

Ruchy obrotowe zaleŜą głównie od płaszczyzny stawów międzykręgowych. Płaszczyzna stanów międzykręgowych, stanowiąca wycinek koła lub kuli, umoŜliwia duŜy zakres ruchów. Kierunek ruchów zaleŜy więc od ukształtowania powierzchni stawowych, ale zakres ograniczony jest przez torebki stawowe i więzadła. Zakres zginania ograniczają więzadła Ŝółte, więzadła międzykolcowe i nadkolcowe, więzadła międzypoprzeczne oraz tylna część pierścienia włóknistego. Zakres prostowania ograniczają: więzadło podłuŜne przednie, przednia część pierścienia włóknistego, zaryglowanie wyrostków stawowych oraz ewentualne zaryglowanie łuków i wyrostków kolczystych. Wychylenia boczne ograniczają boczne części pierścieni włóknistych, więzadło podłuŜne przednie i tylne, więzadło Ŝółte (po stronie wypukłej), torebki stawowe, więzadła międzypoprzeczne (po stronie wypukłej), a w odcinku piersiowym Ŝebra. Zakres ruchów obrotowych ogranicza pierścień włóknisty i napięcie torebek stawów międzykręgowych. Zakres ruchów we wszystkich płaszczyznach ograniczają mięśnie. Ruchy kręgosłupa są zmienne i w duŜej mierze zaleŜą od wieku człowieka oraz od 36

jego sprawności fizycznej. PrzeŜyciowo ruchy kręgosłupa są na ogół złoŜone i odbywają się równocześnie we wszystkich płaszczyznach. Zakres ruchów zaleŜny jest równieŜ od krzywizn fizjologicznych i zwiększa się w odcinkach kręgosłupa ustawionych w przodowygięciu (Fick). Wielkość poszczególnych krzywizn kręgosłupa i ich ukształtowanie są zmienne, zaleŜne od płci, wieku, rasy itp. (ryc. 36). W sposób najprostszy krzywizny moŜna po równywać do wycinków koła, ale popełnia się wtedy duŜy błąd. Wielkość krzywizny jest wzajemnie uwarunkowana. Krzywizny strzałkowe trzonów kręgowych i wyrostków kolczystych mają róŜny kształt, co wiąŜe się z róŜną długością wyrostków kolczystych w poszczególnych odcinkach kręgosłupa. Istnieje jednak między krzywiznami linii trzonów kręgowych i wyrostków kolczystych ścisła współzaleŜność (Fick). Bardzo istotne znaczenie z punktu widzenia mechaniki ma wytrzymałość kręgosłupa na ściskanie osiowe. Wytrzymałość zaleŜy od wielkości i kształtu kręgosłupa w przekroju poziomym oraz od układu jego krzywizn. W przekroju poziomym trzon kręgowy wraz z łukiem i wyrostkami poprzecznymi przypomina literę T. Jest to układ znany w technice, gdzie przez prostopadłe połączenie elementów uzyskuje się wzrost ich wytrzymałości (ryc. 37). Usunięcie grzebienia wyrostków kolczystych powoduje sześciokrotne zmniejszenie wytrzymałości belki kręgosłupowej (Zschakke). Krzywizny strzałkowe kręgosłupa przyczyniają się równieŜ do zwiększenia jego wytrzymałości. Wytrzymałość esowato powyginanej belki w porównaniu z belką prostą ustala się według wzoru:

Stąd wniosek, Ŝe dzięki krzywiznom strzałkowym wytrzymałość kręgosłupa wzrasta siedemnastokrotnie. Przeciętna wytrzymałość kręgosłupa dorosłego człowieka, a tym samym jego siła nośna, jest bliska 350 kg (Maclister). Wytrzymałość na obciąŜenie osiowe zmienia się w zaleŜności od odcinka kręgosłupa. Najmniejszą wytrzymałość posiada odcinek szyjny (ok. 113 kg), większą odcinek piersiowy (ok. 210 kg), a największą lędźwiowy (ok. 400 kg) — Fessler. Przeciętne obciąŜenia w pozycji wyprostnej ciała poszczególnych odcinków kręgosłupa są znacznie niŜsze od ich wytrzymałości i wynoszą: w odcinku szyjnym ok. 50 kg, w odcinku piersiowym ok. 75 kg, a w odcinku lędźwiowym ok. 125 kg (Maisonable). Przy obciąŜeniu osiowym kręgosłupa najpierw ulegają odkształceniom krąŜki międzykręgowe. Odkształcenie pojedynczego krąŜka jest niewielkie i polega na zmniejszeniu jego wysokości przy równoczesnym uwypukleniu pierścienia włóknistego. Odkształcenie to związane jest ze zmianą kształtu półpłynnego jądra miaŜdŜystego, znajdującego się wewnątrz krąŜka międzykręgowego (ryc. 38). W odcinku piersiowym dorosłego męŜczyzny wytrzymałość na osiowe obciąŜanie krąŜka wynosi ok. 200 kg, przy większych obciąŜeniach pierścień włóknisty moŜe ulec rozerwaniu, a jądro miaŜdŜyste wypływa. Odkształcenia krąŜka przy zgniataniu osiowym są nieduŜe i wynoszą maksymalnie 1—2 mm. Przy próbie rozciągania zmiana wysokości krąŜka jest większa i przy sile rzędu 45—50 kg wynosi 4—5 mm (ryc. 39). Przy mimoosiowym jednostronnym rozciąganiu krąŜka międzykręgowego odkształcenia wynoszą 6—8 mm przy sile równej 45—50 kg. PowyŜsze badania pozwalają wnioskować, Ŝe przy bocznych skłonach krę37

gosłupa jądro miaŜdŜyste przemieszcza się w kierunku strony wypukłej raczej na skutek ssącego działania krąŜka po stronie rozciąganej niŜ ucisku po stronie wklęsłej (Tylman, Ramotowski). Wytrzymałość na osiowe obciąŜanie poszczególnych kręgów jest znacznie wyŜsza i dla odcinka piersiowego wynosi ok. 800 kg, a dla odcinka lędźwiowego 900 kg (Tyl man, Ramotowski). Wytrzymałość łuków kręgowych i wyrostków poprzecznych była badana przy zastosowaniu sił rwących. Wytrzymałość na zrywanie wykazuje znaczne róŜnice w od-

cinkach szyjnym, piersiowym i lędźwiowym. Siły potrzebne do złamania łuku w krę gach piersiowych wynoszą 80—100 kg, a w odcinku lędźwiowym 120—150 kg. Siły łamiące wyrostki poprzeczne są rzędu 10—15 kg. Wytrzymałość łuków kręgowych oraz wyrostków zaleŜy w duŜej mierze od wytrzymałości więzadeł. Wytrzymałość więzadeł jest duŜa i tak najmocniejsze z więzadeł kręgosłupa — więzadło podłuŜne przednie posiada średnie wytrzymałości na zrywanie 2.12 kg/mmprzekroju. Więzadło podłuŜne tylne jest słabsze i jego wytrzymałość wynosi 1,98 kg/mm1'

przekroju. Więzadła osób młodych (do 20 roku Ŝycia) wykazują w porównaniu z więzadłami osób starszych (po 50 roku Ŝycia) o ok. 30% większą wytrzymałość (Tkaczuk). Kręgosłup posiada trzy zasadnicze zadania: podporowe, ruchowe oraz ochronę rdzenia kręgowego. Podporowa rola kręgosłupa i charakterystyka wytrzymałościowa zostały omówione powyŜej. Omówiono równieŜ zakres ruchów kręgosłupa. Ochrona rdzenia kręgowego związana jest z budową anatomiczną kręgosłupa. Części kostne i krąŜki międzykręgowe szczelnie otaczają kanał kręgowy, w którym umiejscowiony jest rdzeń. Wytłumienie wstrząsów urazowych odbywa się w kręgosłupie dzięki nie38

wielkim zmianom wielkości krzywizn i wysokości krąŜków między kręgowych z zawartym w ich wnętrzu półpłynnym, a nieściśliwym jądrem miaŜdŜystym. Fizjologiczny kształt kręgosłupa nie ulega zmianie tylko wtedy, gdy krąŜki międzykręgowe i więzadła kręgosłupa, czyli cały bierny aparat równowagi oraz czynny aparat równowagi utworzony przez mięśnie grzbietu, są w stanie symetrycznego napięcia. Pomiędzy stanem czynnego napięcia mięśni grzbietu a kształtem kręgosłupa istnieje prosta zaleŜność. JeŜeli zmienia się stan napięcia mięśni, ulega zmianie kształt kręgosłupa i odwrotnie, kaŜda zmiana kształtu kręgosłupa pociąga za sobą zmianę napięcia w aparacie równowagi biernej i czynnej (Wejsflog).

Mięśnie głębokie grzbietu W czynnym aparacie równowagi kręgosłupa zasadniczą rolę odgrywają głębokie mięśnie grzbietu. Mięśnie te przebiegają po obu stronach wyrostków kolczystych i otoczone są powięzią piersiowo-lędźwiową (fascia thoracolumbalis), która wraz z kręgosłupem tworzy rodzaj kanału kostno-włóknistego. Powięź piersiowo-lędźwiową ma dwie blaszki: tylną zwaną powierzchowną, która leŜy pod mięśniami powierzchownymi grzbietu (mm. czworobocznym, równoległobocznym i najszerszym grzbietu), i przednią zwaną głęboką, która rozpięta jest od 12 Ŝebra do grzebienia biodrowego. Mięśnie głębokie grzbietu w całości noszą nazwę prostownika grzbietu (erector spinae). U człowieka pierwotny odcinkowy układ włókien mięśniowych zachowany jest w najgłębszych warstwach, natomiast w warstwach bardziej powierzchownych pasma mięśniowe stają się dłuŜsze i w przebiegu swym obejmują większą liczbę kręgów. Ze względu na przebieg i końcowe przyczepy włókien mięśniowych wyróŜnia się następujące układy: poprzeczno-kolcowy, międzykolcowy i międzypoprzeczny. Układ poprzeczno-kolcowy i międzykolcowy tworzą tzw. pasmo przyśrodkowe. Pasmo boczne utworzone jest przez mięśnie międzypoprzeczne (mm. intertransversarii) oraz mięsień prostownik grzbietu (m. erector spinae). Mięsień prostownik grzbietu dzieli się na mięsień biodrowo-Ŝebrowy (m. iliocostalis) i mięsień najdłuŜszy (m. longissimus). Pasmo boczne mięśni głębokich grzbietu Mięsień prostownik grzbietu rozpoczyna się na grzebieniu biodrowym, więzadłach krzyŜowo-biodrowych tylnych, na tylnej powierzchni kości krzyŜowej oraz wyrostkach kolczystych kręgów lędźwiowych i 2—3 kręgów piersiowych dolnych. Mięsień ten przebiegając ku górze dzieli się na dwa pasma: m. biodrowo-Ŝebrowy i m. najdłuŜszy. Mięsień biodrowo-Ŝebrowy dzieli się na część lędźwiową, grzbietową i szyjną. Część lędźwiowa przyczepia się do kątów dolnych Ŝeber od 9 do 6. Część grzbietowa przebiega bardziej przyśrodkowo od części lędźwiowej i rozpoczyna się od kątów 12—7 Ŝebra tzw. wiązkami początkowymi, a kończy na kątach 5 lub 6 górnych Ŝeber. Część szyjna rozpoczyna się obwodowo wiązkami początkowymi na kątach Ŝeber od 6 do 3 lub nawet od 7 do 2, a dogłowowo przyczepia się do guzków tylnych wyrostków poprzecznych od 6 do 3 kręgów szyjnych. Mięsień najdłuŜszy równieŜ zaczyna się obwodowo wspólną masą mięśnia prostownika grzbietu, przebiega bardziej przyśrodkowo od mięśnia biodrowo-Ŝebrowego i dzieli się na dwa pasma: przyśrodkowe i boczne. Podział ten związany jest z róŜnym umiejscowieniem przyczepów tych pasm. W swym wymiarze długim dzieli się on na części: lędźwiową, grzbietową, szyjną i głowową, które częściowo zachodzą na siebie. Część lędźwiowa rozpoczyna się obwodowo we wspólnej masie mięśnia prostownika grzbietu, a kończy pasmem bocznym na wyrostkach poprzecznych i pasmem przyśrodkowym na wyrostkach dodatkowych kręgów lędźwiowych. 39

Część grzbietowa mięśnia najdłuŜszego rozpoczyna się od powierzchownej masy m. prostownika grzbietu na wyrostkach kolczystych górnych kręgów krzyŜowych, kręgów lędźwiowych i dolnych piersiowych, kończy pasmem bocznym na kątach Ŝeber od 12 do 2, a pasmem przyśrodkowym na wyrostkach poprzecznych wszystkich kręgów piersiowych. Część szyjna przebiega przyśrodkowo od mięśnia biodrowo-Ŝebrowego, a bocznie od części głowowej mięśnia najdłuŜszego. Część szyjna mięśnia najdłuŜszego rozpo-

czyna się na wyrostkach poprzecznych górnych 4—6 kręgów piersiowych i kończy nx guzkach tylnych wyrostków poprzecznych kręgów szyjnych od 5 do 2. Część głowowa mięśnia najdłuŜszego rozpoczyna się na wyrostkach poprzecznych górnych kręgów piersiowych od 3 do 1 i dolnych kręgów szyjnych od 7 do 3, a kończyn na wyrostku sutkowatym kości skroniowej. W skład pasma bocznego mięśni głębokich grzbietu wchodzą równieŜ mięśnie 40

międzypoprzeczne (mm. intertransversarii). Mięśnie międzypoprzeczne łączą dwa sąsiednie wyrostki poprzeczne. Mięśnie te występują w odcinku szyjnym i lędźwiowym w układzie podwójnym: przednim i tylnym lub bocznym i przyśrodkowym. W kręgach szyjnych mięśnie międzypoprzeczne przednie łączą guzki przednie wyrostków poprzecznych sąsiednich kręgów, a mięśnie międzypoprzeczne guzki tylne tych samych wyrostków. W kręgach lędźwiowych mięśnie międzypoprzeczne boczne łączą sąsiednie wyrostki poprzeczne, a mięśnie międzypoprzeczne przyśrodkowe łączą wyrostki dodatkowe z wyrostkami sutkowatymi. Pasmo przyśrodkowe mięśni głębokich grzbietu W skład tego pasma wchodzą mięsień kolcowy, mięśnie poprzecznokolcowe, mięśnie międzykolcowe i dźwigacze Ŝeber. Mięsień kolcowy (m. spinalis) jest bardzo cienki i przylega bezpośrednio do wyrostków kolczystych. Mięsień ten biegnie od wyrostków kolczystych kręgów niŜej połoŜonych do wyrostków kolczystych kręgów wyŜej połoŜonych. Początkowy przyczep tego mięśnia łączy się z mięśniem najdłuŜszym, a przyczep końcowy z mięśniem półkolcowym i wielodzietnym. Mięsień ten dzieli się na trzy części: mięsień kolcowy grzbietu, szyi i głowy. Mięsień kolcowy grzbietu rozpoczyna się na wyrostkach kolczystych górnych kręgów lędźwiowych od 3 do 1 oraz na wyrostkach kolczystych kręgów piersiowych od 12 do 10, a kończy na wyrostkach kolczystych kręgów piersiowych od 8 do 2. Mięsień kolcowy szyi rozpoczyna się na wyrostkach kolczystych kręgów od 2 do 1 w odcinku piersiowym i od 7 oraz 6 w odcinku szyjnym, a kończy na wyrostkach koiczystych kręgów szyjnych od 4 do 2. Mięsień kolcowy głowy rozpoczyna się na wyrostkach kolczystych górnych kręgów piersiowych i dolnych szyjnych, a kończy na kości potylicznej w okolicy guzowatości potylicznej zewnętrznej. Mięśnie poprzeczno-kolcowe tworzą pasmo ciągnące się od miednicy do czaszki. Włókna tych mięśni biegną od wyrostków poprzecznych do wyrostków kolczystych. W masie tych mięśni wyróŜnia się trzy warstwy: warstwa powierzchowna utworzona przez mięsień półkolcowy, warstwa środkowa utworzona przez mięsień wielodzielny i warstwa głęboka, którą tworzą mięśnie skręcające. Mięsień półkolcowy (m. semispinalis) — jego włókna przebiegają przez odcinki 6, 7 kręgów i w związku z tym mają przebieg stromy. Mięsień ten dzieli się na część grzbietowo-szyjną oraz głowową. Część grzbietowo-szyjna rozpoczyna się na wyrostkach kolczystych 5—6 kręgów piersiowych oraz od 7 do 2 kręgu szyjnego. Część głowowa rozpoczyna się na wyrostkach poprzecznych od 6 do 1 kręgu piersiowego oraz na wyrostkach poprzecznych i stawowych od 7 do 4 kręgu szyjnego, a kończy się na łusce kości potylicznej. Mięsień wielodzielny (m. multifidus) biegnie od kości krzyŜowej do kręgu obrotowego, pokryty jest on przez mięsień półkolcowy. Włókna mięśnia wielodzietnego mają przebieg mniej stromy, gdyŜ mijają tylko 2—4 kręgi. Mięsień ten jest najsilniej rozwinięty w części lędźwiowej. Rozpoczyna się on na tylnej powierzchni kości krzyŜowej, więzadłach krzyŜowo-biodrowych tylnych, grzebieniu biodrowym, powięzi lędźwiowo-grzbietowej oraz na wyrostkach suteczkowatych kręgów lędźwiowych, wyrostkach poprzecznych wszystkich kręgów piersiowych i wyrostkach stawowych 7—5 kręgu szyjnego. Koniec mięśnia znajduje się na wyrostkach kolczystych kręgów lędźwiowych, piersiowych i kręgach szyjnych od 7 do 2. Mięśnie skręcające kręgosłup (mm. rotatores) są najgłębiej połoŜoną warstwą ukła41

du poprzeczno-kolcowego i w układzie tym posiadają najmniej stromy przebieg wiązek mięśniowych. Rozpoczynają się one na wyrostkach poprzecznych Jub ich odpowiednikach i kończą na wyrostkach kolczystych kręgów wyŜej leŜących lub teŜ mijają jeden krąg. Mięśnie międzykolcowe (mm. interspinales) naleŜą do mięśni pasma przyśrodkowego i występują w odcinku szyjnym i lędźwiowym kręgosłupa. Mięśnie te łączą ze sobą wierzchołki wyrostków kolczystych sąsiadujących kręgów. W odcinku szyjnym przebiegają one parzyście, łącząc guzki rozszczepionych wyrostków kolczystych. Mięśnie dźwigacze Ŝeber (mm. levatores costarum) połoŜone są do tyłu od stawów Ŝebrowo-poprzecznych. Początkowe przyczepy tych dwunastu mięśni rozpoczynają się na wyrostkach poprzecznych 7 kręgu szyjnego i 11 górnych kręgów piersiowych, kończą na Ŝebrze niŜej połoŜonym z tym, Ŝe w 3—4 najniŜszych odcinkach mijają jedną przestrzeń międzyŜebrową i kończą się na następnym kolejnym Ŝebrze.

Miomechanika głębokich mięśni grzbietu Mięśnie głębokie grzbietu tworzą tzw. układ grzbietowy właściwy, w odróŜnieniu od układu grzbietowo-barkowego, który stanowią mięśnie powierzchowne grzbietu (Poplewski). Głębokie mięśnie grzbietu utrzymują właściwy kształt kręgosłupa w płaszczyźnie czołowej oraz w płaszczyźnie strzałkowej, współpracując głównie z mięśniami brzucha. Mięśnie głębokie poprzeczno-kolcowe z punktu widzenia miomechaniki kręgosłupa zaliczone są do tzw. I układu odniesienia (Wejsflog). 11 układ odniesienia stanowią długie mięśnie grzbietu, tzn. oddziaływające na elementy szkieletowe bezpośrednio związane z kręgosłupem, a 111 układ — mięśnie oddziaływające na kręgosłup i kończyny dolne. Czynność poszczególnych głębokich mięśni grzbietu najłatwiej rozpatrywać w poszczególnych pasmach: bocznym i przyśrodkowym. Pasmo boczne mięśni głębokich grzbietu utworzone jest przez mięśnie biodrowo-Ŝebrowy i najdłuŜszy oraz mięśnie międzypoprzeczne. Mięsień biodrowo-Ŝebrowy działając jednostronnie silnie pochyla kręgosłup w kierunku bocznym. Boczne pochylanie kręgosłupa jest ułatwione przez długie ramię siły mięśnia biodrowo-Ŝebrowego. Dogłowowe przyczepy tego mięśnia znajdują się na kątach Ŝeber i są oddalone o kilka centymetrów od kręgosłupa. Mięsień biodrowo-Ŝebrowy wraz z mięśniem najdłuŜszym działając obustronnie prostują tułów. Wspólne symetryczne napięcie obu mięśni utrzymuje kręgosłup w ustawieniu pionowym. Mięśnie międzypoprzeczne kurcząc się jedno stronnie pochylają kręgosłup do boku. Obustronny skurcz mięśni wspomaga stabilizację kręgosłupa w płaszczyźnie czołowej. Mięsień najdłuŜszy głowy działając jednostronnie prostuje ją i pochyla ku bokowi. Mięsień prostownik grzbietu, a więc biodrowoŜebrowy i najdłuŜszy współdziałając razem biorą zasadniczy udział w procesie oddychania. Obustronne napięcie mięśni prostuje tułów, zmniejsza tyłowygięcie piersiowe kręgosłupa i ustawia klatkę piersiową w pozycji wdechu. Pasmo przyśrodkowe mięśni głębokich grzbietu jest utworzone przez: mięsień kolcowy, mięsień półkolcowy, mięsień wielodzietny, mięśnie skręcające i międzykolcowe. Mięsień kolcowy przy jednostronnym skurczu pochyla kręgosłup do boku, obustronne działanie mięśni kolcowych powoduje prostowanie kręgosłupa. Mięsień kolcowy jest synergistą mięśnia krzyŜowo-grzbietowego. Mięśnie półkolcowe grzbietu i karku działając jednostronnie pochylają kręgosłup w kierunku bocznym. Obustronne działanie powyŜszych mięśni powoduje wyprost kręgosłupa i jego stabilizację pionową. 42

Mięsień wielodzielny przy skurczu obustronnym prostuje i stabilizuje kręgosłup, przy działaniu jednostronnym pochyla kręgosłup do boku i obraca wyŜszy odcinek w stronę przeciwną. Analogiczne działanie posiadają mięśnie skręcające, których czynność obrotowa w związku z mniej stromym przebiegiem wiązek mięśniowych jest wiek sza od działania obrotowego mięśnia wielodzielnego. Mięśnie międzykolcowe prostują szyjny i lędźwiowy odcinek kręgosłupa.

Mięśnie dźwigacze Ŝeber współdziałają w ruchach prostowania kręgosłupa oraz przy bocznych skłonach i w ruchach obrotowych. Mięśnie te nie odgrywają istotnej roli w procesie oddychania i dlatego są zaliczone do mięśni grzbietu. Mięśnie układu poprzeczno-kolcowego, a szczególnie mięsień wielodzielny, mięśnie skręcające, międzykolcowe i dźwigacze Ŝeber, łącząc poszczególne kręgi ze sobą, odgrywają rolę krótkich stabilizatorów kręgosłupa. Działanie tych mięśni nie wywołuje duŜego zakresu ruchów, a spełnia raczej działanie „czynnych więzadeł". Czynność wszystkich wyŜej omówionych mięśni w utrzymaniu pionowego ustawienia kręgosłupa jest skoordynowana, co upowaŜnia do określenia ich wspólną nazwą prostownika grzbietu (m. erector trunci). NajwaŜniejszym antagonistą mięśnia prostownika grzbietu jest mięsień prosty brzucha, zwany ze względu na swą czynność ,,zginaczem grzbietu" (Poplewski). Prostownik grzbietu i mięsień prosty brzucha działają na przeciwne końce dźwigni dwuramiennej, której punktem podparcia jest jądro miaŜdŜyste i krąŜek międzykręgowy. Mięsień prosty brzucha i mięśnie z nim współdziałające (mm. skośne brzucha i in.) posiadają długie ramię siły (Ŝebra), natomiast mięsień prostownik grzbietu ma bardzo krótkie ramię siły (kąty Ŝeber, wyrostki poprzeczne i kolczyste). Na korzyść mięśnia prostego brzucha działa ponadto cięŜar trzew klatki piersiowej i jamy brzusznej (ryc. 42). W związku z koniecznością zrównowaŜenia momentów działania mięśnia prostego brzucha mięsień prostownik grzbietu posiada olbrzymią siłę rzędu 350 kg (Bradford i Spurling). Na krąŜki międzykręgowe działa więc olbrzymi nacisk osiowy, który w odcinku lędźwiowym moŜe wynosić ok. 400 kg (Tkaczuk). Jest to siła wystarczająca do zgniecenia krąŜków międzykręgowych. Nadmiernemu obciąŜeniu i zgnieceniu krąŜków przeciwdziała tłocznia brzuszna, która podpiera klatkę piersiową od dołu poprzez przeponę, częściowo odciąŜając kręgosłup, szczególnie w odcinku lędźwiowym (Tkaczuk). Kręgosłup wbudowany jest w ściany dwóch komór zawierających powietrze, płyn i elementy półpłynne, a więc mało lub całkowicie nieściśliwe (klatka piersiowa i jama brzuszna). Układ ten chroni struktury kręgosłupa przed mechanicznym uszkodzeniem, przejmując część obciąŜenia osiowego (Morris, Lucas, Bresler). Wszystkie mięśnie stabilizujące kręgosłup, a więc mięśnie grzbietu, klatki piersiowej i brzucha, działają na kręgi bezpośrednio lub pośrednio poprzez Ŝebra. Mięśnie te biorą udział w utrzymaniu równowagi poprzecznej (po obydwu stronach kręgosłupa) 43

i równowagi osiowej, która polega na wyrównaniu momentów sił działających na Ŝebro ku górze i ku dołowi (ryc. 43). 2 badań przekrojów fizjologicznych wynika, Ŝe siła mięśni działających na Ŝebra maleje od Thi do Thg i wzrasta od Thij do Thj2- Przekrój fizjologiczny mięśni poprzeczno-kolcowych i mięśnia kolcowego grzbietu w odcinku od Thi do Thj2 nie wy-

kazuje większych wahań. Przekrój fizjologiczny mięśnia biodrowo-Ŝebrowego oraz przekrój mięśnia najdłuŜszego zmniejsza się od Thi do Th3, a począwszy od Th:j w dół ponownie wzrasta. Wysokość trzeciego kręgu piersiowego jest punktem przejściowym, w którym stabilizacja kręgosłupa w płaszczyźnie czołowej moŜe być trudniejsza do utrzymania od pozostałych odcinków. Podział kręgosłupa na odcinki o róŜnym układzie mięśniowym tłumaczy się zróŜnicowaniem działania mięśni. Mięsień najdłuŜszy w odcinku górnym wykazuje wzrost siły mięśniowej prawdopodobnie ze względu na konieczność stabilizacji kręgosłupa w odcinku szyjnym w stosunku do tułowia. Wzrost siły wszystkich mięśni grzbietu od trzeciego kręgu piersiowego w dół związany jest z koniecznością zrównowaŜenia i stabilizacji niŜej leŜących i coraz bardziej obciąŜanych kręgów (W. Ramotowski, A. Marynowski). Z powyŜszych badań wynika, Ŝe najbliŜsza okolica trzeciego kręgu piersiowego posiada najsłabszy układ mięśniowy i Ŝe mogą w niej stosunkowo łatwo powstawać zaburzenia równowagi kręgosłupa. Omówione powyŜej dane miomechaniczne ograniczają się tylko do głębokich mięśni grzbietu i częściowo mięśni brzucha. Mięśnie te bezpośrednio biorą udział w utrzymywaniu równowagi kręgosłupa. Równowaga kręgosłupa pośrednio zaleŜna jest jeszcze od działania wszystkich mięśni tułowia, a nawet kończyn. Są to jednak zagadnienia bardzo złoŜone, niedostatecznie jeszcze przeanalizowane. Przypomnienie w powyŜszym rozdziale podstawowych wiadomości anatomicznych zawęŜonych do budowy części szyjnego, piersiowego i lędźwiowego odcinka kręgosłupa ma ułatwić czytelnikowi zrozumienie mechanizmów powstawania bocznych skrzywień kręgosłupa. 44

Podsumowanie 1. Kręgosłup stanowi wieloodcinkowy słup kostny powiązany elementami chrzęstno-więzadłowymi, wsparty na podstawie utworzonej przez kość krzyŜową. W związku z fizjologicznymi krzywiznami przednio-tylnymi wzrasta wytrzymałość kręgosłupa na obciąŜanie, a równocześnie zwiększa się jego spręŜystość i zdolność wytłumiania wstrząsów. 2. Ruch pomiędzy poszczególnymi kręgami odbywa się w tkankach międzykręgowych oraz w obrębie krąŜka międzykręgowego. Zakres ruchów jest wprost proporcjo nalny do kwadratu wysokości krąŜka i odwrotnie proporcjonalny do kwadratu po przecznego przekroju trzonu. Zakres i kierunek ruchów w stawach międzykręgowych zaleŜny jest równieŜ od płaszczyzny stawów międzykręgowych. 3. W szyjnym i lędźwiowym odcinku kręgosłupa na zwiększenie zakresu ruchów wpływa przodowygięcie w płaszczyźnie strzałkowej. 4. Wysokość krąŜków międzykręgowych zaleŜy od stopnia zawartości wody w ją drze miaŜdŜystym. Jądro miaŜdŜyste przy bocznych wychyleniach kręgosłupa prze mieszcza się w wypukłą stronę skrzywienia. 5. Zakres ruchów kręgosłupa ograniczony jest przez opory więzadeł. Ruchy zgina nia ograniczają: więzadła Ŝółte, między- i nadkolcowe, więzadła międzypoprzeczne oraz tylna część pierścienia włóknistego. Ruchy prostowania ograniczają: więzadło podłuŜne przednie, przednia część pierścienia włóknistego oraz opory zaryglowanych wyrostków stawowych lub zaryglowanych łuków i wyrostków kolczystych. Ruchy boczne ograniczają: boczne części pierścieni włóknistych, boczne części więzadeł podłuŜnych przednich i tylnych, więzadła Ŝółte (po stronie wypukłej), torebki stawowe, więzadła międzypoprzeczne (po stronie wypukłej), a w odcinku piersiowym Ŝebra. Ruchy obrotowe ogranicza pierścień włóknisty i opory napiętych torebek stawowych. 6. Osiową równowagę kręgosłupa utrzymuje napięcie aparatu więzadłowo-torebkowego oraz działanie mięśni. Zasadnicze znaczenie w utrzymaniu równowagi kręgosłupa odgrywają mięśnie tułowia, a szczególnie głębokie mięśnie grzbietu. 7. Głębokie mięśnie grzbietu dzielą się na dwa zasadnicze pasma: boczne i przyśrodkowe. Pasmo boczne tworzą mięśnie międzypoprzeczne i mięsień prostownik grzbietu. Pasmo przyśrodkowe tworzą mięśnie: kolcowy, poprzeczno-kolcowe oraz dźwigacze Ŝeber. Głębokie mięśnie grzbietu ze względów miomechanicznych są wyod rębnione jako tzw. I układ odniesienia (Wejsflog). 8. Długie, głębokie mięśnie grzbietu utrzymują równowagę kręgosłupa w płaszczyź nie czołowej, a przy działaniu jednostronnym powodują jego boczne wychylenia. Krót kie głębokie mięśnie grzbietu w zasadniczej swej masie są stabilizatorami kręgosłupa, a główne ich działanie ruchowe polega na obracaniu poszczególnych kręgów lub od cinków kilkukręgowych. Równowagę kręgosłupa w płaszczyźnie strzałkowej utrzymuje współdziałanie głębokich mięśni grzbietu z mięśniami brzucha — głównie z mięśniami prostymi brzucha. 9. Głębokie mięśnie grzbietu wykazują najmniejszą masę na wysokości 3 kręgu piersiowego — Th3. NajbliŜsza okolica tego kręgu moŜe być szczególnie predyspono wana do występowania zaburzeń równowagi kręgosłupa.

45