Развитие и изменения позвоночника в течение жизни человека

Позвоночник - это структура организма, которая образуется на второй неделе внутриутробного развития плода.

Нервная трубка (будущий спинной мозг), развиваясь из эктодермы, провоцирует образование хорды из мезодермального слоя. Зачаток хорды образуется в центре зародыша и затем растет каудально (в сторону хвоста, к ногам) и краниально (к голове). В дальнейшем хорда приобретает сегментарное строение, и из нее формируются первичные позвонки. К четвертому месяцу эмбрионального развития хрящевая модель позвонка полностью соответствует таковой после рождения ребенка.

На втором месяце внутриутробного развития в толще хрящевых пластинок позвонков зарождаются первичные островки окостенения. Ядра окостенения сначала возникают в краниальных позвонках, и только потом этот процесс затрагивает нижележащие позвонки. Изначально ядер окостенения шесть, после чего они сливаются попарно, образуя три общих ядра. К моменту рождения в любом хрящевом позвонке есть по два ядра окостенения в дужках позвонков и одно ядро окостенения в теле.

Формирование межпозвонковых дисков происходит из сегментов хорды. По существу, подвижный двигательный сегмент, функциональная единица позвоночного столба, выступает в роли первичного позвонка. Он состоит из двух поверхностей позвонковых тел и диска, располагающегося между ними.

Одной из целей развития любого организма является сохранение вида и передача информации, заложенной в генотипе для продолжения рода. Из за этого в процессе формирования организм ребенка решает две принципиально важные, но взаимоисключающие друг друга задачи: поддержание устойчивости при умеренной гибкости. Позвоночник младенца отличается избыточной гибкостью, в силу чего новорожденный самостоятельно не может держать осанку, ходить или просто сидеть. Все процессы послеродового существования ребенка направлены на вырабатывание устойчивой функциональной структуры. Оптимальный баланс между устойчивостью и гибкостью достигается по окончании развития позвоночного столба в возрасте 20-25 лет. При этом позвоночник обладает способностью сохранять необходимую для него структуру и положение каждого элемента опорно-двигательного аппарата, и одновременно оставаться гибким, подвижным.

В постнатальном (послеродовом) развитии позвоночника ребенка выделяют три периода. Первый период характеризируется совокупностью процессов, которые способствуют увеличению массы тел позвонков и полное замещение хрящевой ткани позвонка на костную. Этот период начинается с момента появления ребенка на свет и продолжается до 6-7 лет. Уже на первом году жизни между собой сливаются ядра дужек и закрываются зоны роста между телами и дужками позвонков. Срастание возникает сначала на уровне грудных позвонков, распространяется постепенно вверх и вниз. Исключение составляют дужки пятого поясничного позвонка и крестца. Дужки пятого поясничного позвонка обычно сливаются только к шести годам. Дужки крестцовых позвонков срастаются к трем восьми годам, а тела позвонков - к 14-16.

После рождения ребенка его позвоночный столб практически прямой. Шейный лордоз формируется у детей, когда они начинают держать голову. Грудной кифоз образуется у ребенка к шести месяцам, когда он начинает самостоятельно сидеть. Поясничный лордоз вырабатывается с того момента, когда ребенок начинает постепенно вставать. Крестцовый кифоз появляется после того, как ребенок начинает ходить и формируется вплоть до 6-8 лет.

Следующий период развития позвоночного столба приходится на возраст от шести восьми до 12-14 лет. В этом периоде помимо увеличения размеров и формирования элементов позвонка в толще эпифизарных зон (зон роста) возникают ядра окостенения. Они разрастаются, охватывая весь периметр краевых зон тел позвонков. Их полное срастание происходит к 14-15 годам.

Третий период развития позвоночника приходится на возраст от 14-16 до 21-25 лет. Этот период характеризуется образованием ядер окостенения в апофизарных зонах дужек и отростков позвонка. Окончательный синостоз апофизов способствует образованию полноценно сформированного позвонка, характерного для взрослого человека.

По данным возрастной физиологии, физическое качество позвоночника, такое как гибкость, выражающаяся в величине амплитуды движений в отдельных его суставах, - с возрастом ухудшается. Правда, по данным различных исследователей начало процессов ухудшения гибкости расходятся. Одни ориентируются на возраст 3-4 года, другие - 12-13 лет после рождения. Но уже после 15 лет этот факт ни у кого не вызывает никакого сомнения. С течением времени и при постоянном действии силы тяжести позвонки подвергаются дегенеративным изменениям, которые возникают приблизительно с 25 лет.

У большинства лиц в возрасте 50 лет заметны схожие изменения в позвоночнике. Изменения чаще возникают у верхних и нижних краев позвонков, где образуются небольшие костные формирования неправильной формы, в результате чего размеры нижней и верхней поверхностей тела позвонка несколько увеличиваются, но при этом эластичность и толщина межпозвонкового диска, как правило, уменьшается. Дегенеративным изменениям поддаются также и суставы между верхними и нижними суставными отростками, у их краев также формируются новообразования неправильной формы из костного вещества.

Изменения в позвоночнике приводят к постепенному его укорачиванию, а также уменьшению гибкости. Высота позвонковых тел со временем также уменьшается в большей мере в их передней части.

В результате этих изменений человек в возрасте 80 лет становится ниже ростом по сравнению, например, со своим же ростом в 20-25 лет. С возрастом также уменьшается сила и величина мышц. В то же время слабеют сухожилия и связки, уменьшается их упругость. Содержание кальция в костях скелета снижается, что способствует увеличению их хрупкости. В связи с этим увеличивается риск переломов.

Необходимо сказать о возрастных изменениях суставного хряща, которые становятся выраженными после 30-40 лет. Во первых, снижается толщина хряща, это происходит как в центре суставной впадины и на вершине головки хряща, так и на его краях. Рентген всегда точно фиксирует возрастные изменения (уменьшение) суставной щели. Края суставных поверхностей особенно чувствительны. Именно здесь начинается своеобразное рассасывание, пропадание хряща вплоть до обнажения кости.

Чем старше человек, тем меньше вероятность, что он будет выполнять движения предельной амплитуды более или менее регулярно. В результате неравномерности рассасывания хрящевой ткани суставные поверхности уже не являются геометрически правильными частями тел вращения. Между ними формируются зазоры, которые увеличивают трение поверхностей из за снижения качества синовиальной жидкости и уменьшения ее количества. Она уже с заметной задержкой перемещается в зоны сверх давления хрящей, хуже всасывается в их поверхности, что приводит практически к нулю эффект выжимающейся смазки.

Особенно серьезны и наглядны возрастные изменения позвоночника людей, которые ведут малоподвижный образ жизни. Единственной механической функцией позвоночника остается противодействие силе тяжести, а для этого никакой подвижности, в общем то, и не требуется.

Сами сложные суставы позвоночника оказываются как бы лишними. Грубеет, истончается и деформируется межпозвонковый хрящ. Разрастаются и плотно оплетают позвонки связки в большом количестве. В таком состоянии иногда мельчайшее резкое, еще недавно доступное движение грозит большими неприятностями. Человек все время находится в так называемом предрадикулитном состоянии. Он начинает двигаться предельно осторожно и неуклюже, словно предчувствуя, что в любой момент что то в его организме может «разбиться вдребезги». Возникающая при сидячем образе жизни привычка постоянно расслаблять мышцы спины ведет к сутулости, плохой подвижности шейных позвонков.

Огромный вред позвоночнику наносит избыточный вес, который некоторые люди в определенном возрасте считают нормальным явлением. Жир откладывается сначала и в большинстве своем в поясничной области. Происходит это из за малой активности мышц туловища, сгибающих позвоночник в различных плоскостях. Жировые отложения, в свою очередь, постепенно образуют своеобразный корсет, стабилизирующий его в некоем срединном положении и препятствующий любым движениям. Возникает так называемый порочный круг: отсутствие движений способствует образованию жирового корсета - появившийся корсет блокирует те движения, которые могли бы его уничтожить.

Для того чтобы полностью понять отличия на разных этапах развития позвоночника, необходимо рассмотреть его на рентгенограммах.

1. Рентгенограмма шейного отдела позвоночника ребенка 3-4 лет: во фронтальной проекции позвонки имеют форму узких дугообразных, плоских пластин, неравномерной толщины, похожих на бумеранг. В боковой проекции шейный лордоз более плотный. Их форма напоминает утюг. Хорошо просматриваются остистые отростки с четкими внутренними контурами, что свидетельствует о полном соединении частей дуг. Соотношения между телами и межпозвонковыми щелями приблизительно равно.

На рентгенограмме пояснично-крестцового отделов ребенка 3-4 лет видно, что позвонки во фронтальной проекции имеют овоидную форму и прямоугольно овоидную в сагиттальной проекции. Зоны роста поясничных позвонков уже не определяются, за исключением пятого поясничного и всех крестцовых позвонков, где срастание дужек еще не наступило. Дужки позвонков уже отчетливо видны, но структуризация их представлена пока еще достаточно слабо. Хорошо различимы остистые, а также суставные отростки. Крестцовые позвонки между собой не сросшиеся.

2. Рентгенограмма позвоночника ребенка 6 лет сагиттальной проекции: тела позвонков имеют характерную для этого периода овальную форму с вогнутостью по переднему контуру в виде угла, напоминающую зев. От верхушки клина спускается тень полосы просветления, это центральная артерия позвонка, т. е. позвонки активно снабжаются питательными веществами, поступающими с кровью.

3. На рентгенограмме позвоночника ребенка 9 лет видно, что по сравнению с предшествующими рентгенограммами обращает на себя внимание значительное увеличение размеров позвонков. Дужки позвонков отчетливо видны. По переднему краю тел позвонков в сагиттальной плоскости различимо своеобразное выбухание контура за счет значительного роста тела позвонка по периметру. Увеличен также и вертикальный размер передних отделов тел позвонков по сравнению с задними отделами. Отчетливо дифференцируется структура позвонка. Легко различимы отростки и основные костные элементы позвонков.

4. Рентгенограмма позвоночника ребенка 11 лет: здесь отмечается выраженное увеличение позвонков. Они приобретают более прямоугольную форму. В эпифизах тел позвонков различимы выемки. Также видно зоны окостенения. В грудном отделе четко определяются ядра окостенения в области проекции тел позвонков, имеющие неодинаковые размеры и форму, четко видны полосы просветления, отделяющие их от тел - это так называемые ростковые зоны. Позвонки поясничного отдела пока еще не имеют таких трансформаций.

5. Рентгенограмма позвоночника ребенка 16 лет. В этом периоде в грудном отделе (в сагиттальной проекции) форма тел позвонков становится похожа на прямоугольную, ядра окостенения имеют неодинаковую степень оссификации (окостенения). Здесь различимы единичные точки окостенения, которые еще не срослись с телом позвонка, а также сросшиеся с телами позвонков практически полностью. Во фронтальной проекции видны ядра окостенения в головках ребер линзообразной формы, с отделенными зонами роста отходящих от тел ребер.

6. Рентгенограмма позвоночника взрослого человека 29 лет: в поясничном отделе позвоночника форма тел позвонков прямоугольная с четкими ровными границами краевых замыкающих пластин. Хорошо развита структура костной ткани, отражающая в себе распределение статических нагрузок. К 29 годам появляются и отчетливо дифференцируются начальные признаки дистрофических изменений в виде субхондрального остеосклероза, артроза дугоотростчатых и крестцово подвздошных суставов, заострения краевых поверхностей.

Выводы: в процессе развития позвоночника происходит увеличение объема и размеров позвонка. Костная ткань заполняет хрящевую матрицу. Формируются физиологические изгибы позвоночника. Зарастают зоны роста. В ответ на функциональное напряжение, в соответствии с действием динамических и статических сил, костный аппарат вырабатывает перестройку строения позвонка, укрепляя те линии, на которых происходит наибольшее натяжение. В последующем образуются ядра окостенения в эпифизарных зонах тел позвонков. Эти зоны срастаются с телами позвонков к 16-18 годам. Это явление повторяется еще раз, но уже в небольших элементах позвонков, окончательно образуя сложную биомеханическую структуру, максимально приспособленную к противодействию внешним силам среды и выполнению функции соответствующей зоны позвоночника. Точки окостенения в эпифизарных зонах сливаются с отростками позвонков к 20-25 годам. После чего в позвоночнике начинаются дистрофические изменения, которые продолжаются до смерти. Возрастные влияния на состояние позвоночника относительны. Такое состояние в первую очередь определяет будничная двигательная активность человека. Старение, а также двигательная пассивность могут оказать на позвоночник одинаково губительное воздействие. Дегенеративные явления в позвоночнике затрагивают не только костную, но и суставную его часть.

Само собой разумеется, что эти возрастные изменения снижают подвижность, гибкость, амортизационные и другие свойства суставов позвоночного столба. Именно эти изменения порождают какие то странные щелчки, шорохи, скрипы и ноющие боли даже при вполне единичных движениях. А уж сильные, быстрые и амплитудные движения становятся все более и более недоступными. И со временем эти изменения - сначала незаметные, а затем и печально привычные - становятся практически необратимыми. Непросто преодолеть лень, неорганизованность, а также сидячий образ жизни. В пожилом возрасте жировой корсет поясничного отдела позвоночника сильно затрудняет работу суставов позвоночника. Тем не менее, физические упражнения часто остаются единственным способом профилактики ряда заболеваний позвоночника. При этом может помочь только целая система мероприятий и упражнений. Эта система должна состоять из массажа (желательно в сочетании с сауной), самомассажа с использованием различных массажеров, гимнастики для позвоночника, продолжительной ходьбы, оздоровительного бега, а также ходьбы на лыжах.