Kineziologie / Speciální kineziologie / Kineziologie páteře

Kineziologie páteře

 

Základní funkční jednotkou páteře je pohybový  segment. Segment se skládá ze sousedících polovin obratlových těl, páru meziobratlových kloubů, meziobratlové destičky, fixačního vaziva a svalů.

Z funkčního hlediska má pohybový segment páteře tři základní komponenty: nosnou; hydrodynamickou a kinetickou.

·        Nosná a pasivně fixační komponenta segmentu = obratle a páteřní vazy.

·        Hydrodynamická komponenta segmentu = meziobratlová destička  a  cévní  systém  páteře.

·        Kinetická a aktivně fixační komponenta segmentu = klouby a svaly.

 

Nosnou  komponentou  pohybového  segmentu  jsou  obratle.

 ¿  Obratlová těla jsou nosnými prvky páteře. Z biomechanického hlediska jde o soustavu dvou typů kostí: spongiózní a kompaktní. Kompaktní část obratle přenáší 45 - 75 % vertikálního zatížení působícího na obratel, a spongiózní část nese zbývající zatížení. Mezi jednotlivými úseky páteře jsou z hlediska mechanické odolnosti obratlových těl velké rozdíly. Hlavní zatížení nesou masivní těla bederních obratlů a těla dolních hrudních obratlů. Obecně platí, že pevnost těla obratle na tlak působící v osovém směru, je pět až sedmkrát větší než pevnost na tlak působící v bočném nebo předozadním směru. Je také vysoká korelace mezi "hustotou" obratlového těla a jeho mechanickou odolnost obratle. Redukce a přestavba spongiózy (osteoporóza) výrazně snižují mechanickou odolnost. Nejzatíženějším segmentem páteře je segment L5/S1, kde se na malé styčné ploše koncentruje zatížení dané mj. hmotností celé horní poloviny těla. Zatížení se zde týká všech struktur segmentu a bude proto dále analyzováno. Pokud jde o skelet tohoto segmentu, snáší asi 15 % deformaci a pevnost v tlaku dosahuje až 7,0  kPa.

Oblouk obratle má především ochrannou - protektivní funkci, a je místem začátku páteřních vazů (ligg. interarcualia), které dotvářejí a uzavírají páteřní kanál s míchou.

Obratlové výběžky mají dvojí funkční uplatnění: processus articulares jsou kloubními konci meziobratlových kloubů; processus transversi a proc. spinosi slouží jako místa začátku vazů fixujících obratle, a svalů zajišťujících pohyblivost páteře.

 

Specifické postavení - a tomu odpovídající stavbu, mají první dva krční obratle a pět křížových obratlů srůstajících v křížovou kost.

Nosič, atlas je obratel mající tvar kostěného prstýnku.

 ¿ Atlas je transmisní obratel na jehož horní kloubní plochy naléhají kondyly týlní kosti. Atlas je proto součástí jak atlantookcipitálního tak atlantoaxiálního spojení. (Viz dále.)

Čepovec, axis má vzhled běžného krčního obratle, ale je masivnější než třetí krční obratel.

 ¿  Čepovec je součástí atlantoaxiálního spojení, které spolu s atlantookcipitálním skloubením vytváří jakýsi kardanový závěs hlavy. (Viz dále.) Čepovec je ve srovnání s ostatními krčními obratli masivní obratel nesoucí poměrně velkou hmotnost hlavy.

 

Křížová kost, os sacrum je původně složená z pěti křížových obratlů (S1- S5), které postupně osifikují a srůstají v jedinou kost.

 ¿  Křížová kost je nepohyblivou součástí páteře a zároveň i součástí kostry pánve. Vzhledem k tomuto postavení, dochází prostřednictvím křížové kosti k přenosu a rozložení zatížení trupu, hlavy a horních končetin do kostry pánevního kruhu, a k přenosu zatížení na dolní končetiny. Křížová kost, kostra pánve a kyčelní klouby tvoří podpěrný systém, jehož jednotlivé články tlumí a přenášejí nejen zatížení horní poloviny těla, ale působí také v opačném směru - při přenosu sil z dolních končetin na osový skelet. Křížová kost má v tomto systému funkci "klenáku". Architektonického prvku, který se vsazuje do vrcholku zděné klenby, kterou uzavírá  a "svazuje".

 

Nosné komponenty pohybových segmentů páteře - obratle, jsou fixovány vazy a svaly. Vazivové spoje jsou pasivná částí nosné komponenty segmentu. Z anatomického hlediska rozlišujeme na páteři dlouhé a krátké vazy , přičemž na fixaci segmentů se účastní oba typy vazů. K dlouhým vazům patří přední a zadní podélný vaz a mezi krátké vazy řadíme vazy spojující oblouky a výběžky sousedních obratlů.

·        Přední podélný vaz, lig. longitudinale anterius běží po přední ploše obratlových těl - od předního oblouku atlasu až na přední plochu křížové kosti. 

 ¿  Přední podélný vaz svazuje a zpevňuje prakticky celou páteř. Napíná se při retroflexi (záklonu) a brání ventrálnímu vysunutí meziobratlové destičky.

·        Zadní podélný vaz, lig. longitudinale posterius jde po přední stěně páteřního kanálu - od týlní kosti až na křížovou kost. 

Funkce: Zadní podélný vaz - podobně jako přední vaz, zpevňuje páteř. Napíná se při anteflexi (předklonu) a brání ventrálnímu vysunutí meziobratlové destičky do páteřního kanálu. Tato zábrana v pohybu meziobratlové destičky je vlastně zadním podélným vazem nejhůře zajištěna v bederním úseku páteře, kde je vaz nejužší. V bederním úseku jsou přitom destičky nejčastěji postiženy chorobnými změnami, a například 62 % výhřezů destiček je lokalizováno v bederních segmentech páteře.

Anatomická úprava zadního podélného vazu představuje v bederních segmentech určitý "locus minoris resistentiae", a také bolest vyvolaná např. posterolaterálním výhřezem destičky, je vzhledem k úpravě vazu spíše bolestí periostální.

·        Žluté vazy, ligg. flava (ligg. interarcualia) jsou vazivové snopce spojující oblouky sousedních obratlů, uzavírající páteřní kanál a doplňující meziobratlové otvory.

 ¿  Žluté vazy stabilizují pohybové segmenty páteře při anteflexi (předklonu), kdy se upínají a svoji pružností umožňují opětný návrat segmentu do vzpřímené polohy.

·        Ligg. interspinalia spojují trnové výběžky obratlů. 

 ¿ Funkce interspinálních vazů je poněkud jiná, než funkce žlutých vazů. Vazy jsou tvořeny kolagenními vlákny, která mají podstatně nižší pružnost než elastická vlákna žlutých vazů, a interspinální vazy výrazně omezují rozevírání trnových výběžků. Při anteflexi páteře (předklonu) se napínají a předklon tak omezují. Jde o "posturální vazy", které svým napětím napřimují pohybové segmenty páteře. Lig. nuchae také napomáhá fixaci lebky (hlavy) ve vzpřímené poloze.

 

Hydrodynamickou  komponentou pohybového segmentu páteře jsou meziobratlové destičky a cévní (především žilní) systém páteře.

Meziobratlové destičky, disci intervertebrales jsou chrupavčité útvary spojující sousedící plochy obratlových těl. Destiček je dvacettři, tj. o jednu méně než je pohybových segmentů páteře. Mezi atlasem a čepovcem diskus není, a první je až mezi C2 a C3. Poslední destička je mezi tělem L5 a S1. Destičky se velmi významně podílejí na délce presakrálního úseku páteře a tím i na výsledné výšce těla.  

Páteř je  dlouhá (s  vyhlazením  oblouků) asi 70 - 75 cm, tj. tvoří  až 40 % délky těla. Měříme-li výšku zakřivené páteře jako vzdálenost dens axis - hrot kostrče (např. na rtg snímku), je páteř kratší - asi 68 - 70 cm, a také její podíl na délce těla je jen cca 35 %. Meziobratlové destičky se na délce presakrálního úseku páteře podílejí až 25 % . (Všechny uvedené hodnoty platí pro střední věkové kategorie - kolísání v závislosti na věku, je značné!)

Meziobratlové destičky jsou disky vazivové chrupavky obalené tuhým kolagenním vazivem. Na plochách, kterými destička sousedí s kompaktou obratlového těla je vrstvička - někdy nesouvislá, hyalinní chrupavky. Každá vazivová chrupavka má tři základní stavební složky (viz první kapitola): buňky, vazivová vlákna a amorfní základní hmotu. Chrupavku meziobratlové destičky tvoří fibroblasty (-cyty), chondroblasty (-cyty) a buňky tzv. jádra destičky (chordové buňky - viz dále).

Buňky reprezentují 20 - 30 % objemu celé chrupavky. Fibroblasty a chondroblasty produkují vlákna i amorfní hmotu destičky. Kolagenní vlákna představují asi 45 % suché váhy disků; zbývající podíl objemu připadá na amorfní glykoproteinovou, a polysacharidovou hmotu, enzymy, minerální soli a malé množství tuku. Kolagenní vlákna jsou kondenzována především do lamelárně uspořádaných vazivových prstenců, anulus fibrosus. Vnitřní stavba lamel má některé znaky připomínající stavbu osteonu. Vazivová vlákna jsou v každé lamele orientována určitým směrem, pod určitým sklonem. Vlákna sousedících lamel se zhruba pod pravým úhlem kříží, takže v rámci celého disku vzniká komplikovaná trojrozměrná struktura, odolná vůči zatížení ve třech základních rovinách.

Lamely jsou početnější na předním obvodu disku; vzadu a v bočních partiích je jich méně. Okrajové zóny disků, tj. okrajové lamely jsou krátkými a velmi pevnými svazky vazivových vláken (obdoba Sharpeyových vláken), připojeny k periostu obratlových těl a k podélným vazům páteře.

Excentricky a spíše vzadu je v meziobratlovém disku uloženo kulovité až  huspeninovité jádro, nucleus pulposus. Na povrchu jádra je pevnější vazivový obal tvořený kulovitou lamelou anulus fibrosus. Vlastní hmotu jádra tvoří velké, vodnaté buňky ("chordové" buňky), uložené v ocích sítě retikulárních vláken. Ve štěrbinách mezi buňkami, je uvnitř vazká tekutina, která se svým složením podobá synoviální tekutině.

 ¿  Intervertebrální disky jsou hydrodynamické tlumiče, absorbující statické a dynamické zatížení páteře. Disky, těla obratle, okolní vazivo a cévy páteře tvoří osmotický systém, ve kterém se při zatížení a odlehčení velmi intensivně vyměňuje voda a ve vodě rozpustné látky.

K pochopení funkce celého systému, musíme zcela schematicky odlišit tlakový a osmotický mechanismus proudění. Vrstvička hyalinní chrupavky na kontaktních plochách disků se chová jako polopropustná membrána, přes kterou při odlehčení (pod 800 N)proudí do vazivových prstenců ve vodě rozpuštěné cukry, ionty a menší molekuly dalších látek. Proudění je obousměrné, a je mj. závislé na tlakových poměrech v celém systému. Osmotické poměry ve vlastní destičce jsou jiné než poměry v přiléhající kosti a ve spojovacím vazivu. Normální tlak v cévách dřeně obratlových těl a cévách vaziva páteřního segmentu, je velmi nízký (pouze několik milimetrů Hg sloupce). Uvnitř disku je tlak sice velmi proměnlivý (podle zatížení a polohy těla), ale vždy podstatně vyšší (řádově tisíce N) než v okolí. Za těchto podmínek je zřejmé, že tekutina disku má i spontánní tendence odtékat do cévního, především žilního systému okolních struktur.

Žilní pleteně páteře sahají od báze lebky až ke křížové kosti. Jsou tvořeny žilami bez chlopní, které rozsáhle anastomozují s žilami hlavy a pánve. V epidurálních pleteních je tak nízký tlak krve, že v určité poloze pacienta jsou tyto žíly při operačním otevření páteřního kanálu prakticky prázdné, kolabované.

Tendence k vytlačování tkáňové tekutiny meziobratlového disku při každém zatížení pohybového segmentu samozřejmě roste, a chrupavka by při tomto typu proudění nemohla plnit funkce elastického polštáře, protože by docházelo k rychlému "dosednutí" obratlových těl a k jejich poruchám při návratu do původní vzdálenosti. Proto je tlakový mechanismus cirkulace doplněn mechanismem založeným na rozdílech vazebné kapacity pro vodu. Makromolekuly amorfní hmoty meziobratlové chrupavky (mukopolysacharidy) jsou silně hydroskopické, a poměrně pevně vážou obrovské množství vody. Jejich vazebná kapacita se dokonce při určitém zatížení destičky zvětšuje. Dynamická rovnováha mezi vazbou vody a jejím vytlačování do žilních pletení, udržuje celý systém ve stavu pružného napětí.

Z biomechanického hlediska musíme rozlišovat statické a dynamické zatížení disku. Při statickém zatížení se diskus chová jako destička složená z pružných koncentrických prstenců, v jejichž středu je prakticky nestlačitelný nucleus  pulposus. Při tomto zatížení se prstence napínají a diskus se rovnoměrně oplošťuje. Při dynamickém zatížení se obratle vždy naklánějí a chrupavka je zatěžována nerovnoměrně. Tím, že jádro je pevně uzavřeno ve vnitřním prstenci, je při pohybu obratlů jen nepatrně posunováno, a anulus fibrosus je na jedné straně stlačován a na opačné straně namáhán v tahu. Jádro se přitom sune od stlačované strany ke straně natahované.

 

Kinetickou a aktivně fixační komponentou pohybového segmentu jsou meziobratlové klouby, kraniovertebrální spojení a svaly.

 

Meziobratlové klouby, articulationes intervertebrales mají především významnou roli při zajištění pohybu sousedících obratlů; menší význam mají z hlediska nosnosti. Proto je-li zatížení páteře doprovázeno pohybem, tvoří meziobratlové klouby a meziobratlové destičky funkční jednotky.

Meziobratlové klouby jsou klasické synoviální klouby mezi processus articulares krčních, hrudních a bederních obratlů. Kloubní plochy výběžků mají variabilní tvar i sklon, který byl popsán v předchozích kapitolách. Pouzdra jednotlivých kloubů jsou poměrně volná - nejvolnější jsou v krčním a bederním úseku; v hrudním úseku jsou nejkratší. Synoviální výstelka kloubů tvoří prakticky ve všech kloubech drobné řasy (meniskoidy), vyrovnávající tvarové rozdíly kloubních ploch a redukující prostor kloubní dutiny na kapilární štěrbinu.

¿  Pohyblivost jednotlivých úseků páteře je dána součtem drobných pohybů meziobratlových kloubů a mírou stlačitelnosti meziobratlových destiček. Páteř může vykonávat čtyři základní typy pohybů:

·        předklony (anteflexe) a záklony (retroflexe);

·        úklony (lateroflexe);

·        otáčení (rotace, torze) a

·        pérovací pohyby.

 

 

 

 

Kapitoly:


Spec. kineziologie Nahoru Kraniovertebrální spojení