Строение позвоночного столба человека: | Страница не найдена

Строение позвоночника

Бережкова Людмила Васильевна

Невролог, Мануальный терапевт

24 апреля 2021

Остеохондроз может проявляться разными симптомами. Пациенты обходят многих врачей-специалистов. Окулисту они жалуются на мелькание «мушек» перед глазами и снижение остроты зрения, ЛОР-врачу рассказывают о шуме в ушах, снижении слуха, дискомфорте при глотании и частом поперхивании, неврологу — о головных болях, головокружении и шаткости походки, а психотерапевту — о депрессии, беспокойном сне и забывчивости. Капли в глаза и уши, различные лекарства им не помогают. Потому что основная причина недомоганий — остеохондроз шейного отдела позвоночника.

Наиболее известный и часто встречающийся симптом остеохондроза — боли в спине, шее, пояснице, плечевом и тазовом поясе. Острая боль в пояснице является наиболее частой причиной утраты трудоспособности людей до 45 лет. В возрасте от 45 до 65 лет боль в спине занимает третье место по частоте после заболеваний сердца и суставов (артриты). Выяснено, что у 60 ~ 80% населения такие боли возникали хоть однажды. В настоящее время это заболевание встречается так же часто, как грипп, сердечно-сосудистые заболевания, и не уступает им по финансовым затратам на лечение. Зарубежные ученые подсчитали, что синдром боли в пояснице занимает третье место (как наиболее дорогостоящее заболевание после болезней сердца и онкологии), потому что он сопряжен со значительными затратами на диагностику и лечение, на операции, на компенсацию нетрудоспособности и дотации по инвалидности.

Строение позвоночника

Строение позвоночника человека обусловлено его функциями: опорной, защитной, амортизационной и двигательной. Позвоночник представляет собой изогнутый вертикальный столб, который поддерживает сверху голову и опирается снизу на таз и нижние конечности. Позвоночник человека состоит из 33-34 позвонков, из которых 24 соединены межпозвонковыми дисками и подвижны. Выделяют 7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 4-5 копчиковых позвонков.

Позвонки по латыни называются (вертебре), а наука, изучающая позвоночник и его болезни, — вертебрологией. Иногда в диагнозе можно встретить слово вертеброгенный или вертебральный, что означает «произошедший от позвоночника». В шейных позвонках, в отличие от других, имеются особые отверстия в поперечных отростках, образующие канал. В канале проходит позвоночная артерия в полость черепа. Она питает головной мозг, в том числе области, ответственные за координацию движений, слух, эмоции, сон, бодрствование и многое другое. Этим объясняются многоликие истории болезни у людей с шейным остеохондрозом.

Позвоночник в целом является гибким стержнем и опорой для головы, плечевого пояса и рук, органов грудной и брюшной полости. Он соединяет верхнюю часть скелета с нижней. Опорная функция позвоночника обусловлена постепенным увеличением размеров позвонков сверху вниз от шейного к крестцовому отделу. Наибольший размер у поясничных позвонков. Лежащие ниже крестцовые позвонки срастаются в единую массивную кость (крестец) Копчик представляет собой остаток исчезнувшего у человека хвоста.

Защитная функция позвоночника заключается в предохранении спинного мозга от повреждений. В связи с окончанием спинного мозга на уровне второго поясничного позвонка позвоночное отверстие в нижерасположенных позвонках постепенно сужается и у копчика совсем исчезает.

Характерная особенность позвоночника, которая обеспечивает его амортизационную функцию — это физиологические изгибы. Между телами всех позвонков, кроме первого и второго шейных, имеются межпозвонковые диски. Благодаря дискам позвоночник подвижен, эластичен и упруг, выдерживает значительные нагрузки. Простое разгибание позвоночника вызывает давление на позвоночные диски до 90-123 кг. Если разгибание сочетается с поднятием груза, то сила, действующая на диск, возрастает во много раз. Экспериментально выяснено, что нагрузка в 100 кг снижает высоту диска на 1,4 мм и увеличивает его ширину на 0,75 мм. Болезненные изменения в состоянии диска ведут к нарушению функции позвоночника. Пребывание в горизонтальном положении в течение нескольких часов расправляет диски и удлиняет позвоночник человека больше, чем на 2 см. За счет потери упругости диска, которая происходит с возрастом из-за снижения его способности связывать воду, рост человека может снизиться иногда более чем на 7 см.

Связочный аппарат и мышцы.

Связки (плотные соединительнотканные структуры) прочно соединяют позвонки, направляя и удерживая их движения в разные стороны. Связки выдерживают большую нагрузку и крепки на растяжение настолько, что при травме не разрываются. Обычно происходит отрыв участка кости в месте прикрепления связок. Многочисленные мышцы спины наряду со связками обеспечивают надежное соединение позвонков и подвижность позвоночника.

Анатомия спинного мозга.

Защищая спинной мозг, структуры позвоночника тесно взаимодействуют с ним, его корешками и нервами, обеспечивая работу соответствующих им внутренних органов и звеньев опорно-двигательного аппарата. Спинной мозг лежит в позвоночном канале, располагаясь от края затылочного отверстия черепа до уровня первого-второго поясничных позвонков, постепенно истончаясь и заканчиваясь конусом. Ниже спинного мозга в позвоночном канале находится пучок отходящих от него нервных корешков, который называется «конский хвост».

Спинной мозг окружен тремя оболочками: мягкой, паутинной и твердой. Мягкая оболочка непосредственно покрывает спинной мозг. Между ней и паутинной оболочкой находится подпаутинное пространство, в котором спинной мозг и его корешки лежат свободно, «плавая» в спинномозговой жидкости. Твердая мозговая оболочка прилегает к позвонкам. От спинного мозга отходят спинномозговые нервы: 8 пар шейных, 12 — грудных, 5 — поясничных, 5 — крестцовых и 1 или 2 — копчиковых. Каждый спинномозговой нерв выходит через собственное межпозвонковое отверстие двумя корешками: задним (чувствительным) и передним (двигательным), которые соединяются в один ствол. Каждая пара спинномозгового нерва отвечает за определенную часть тела, кожи, мышц, костей, суставов и внутренних органов. Все заученные автоматические и рефлекторные (непроизвольные) движения контролирует спинной мозг.

Статика и биомеханика здорового позвоночника.

Сохранение правильного положения смежных позвонков и всего позвоночного столба в целом называется статикой. Нормальная статика позволяет выполнять позвоночнику его функции опоры и защиты. Изгибы позвоночника удерживаются силой мышц, связками и формой самих позвонков. S — образный профиль позвоночника человека обусловлен прямохождением. Двойная изогнутость позвоночного столба придает ему прочность, смягчая толчки и удары при движениях.

У большинства людей линия тяжести проходит впереди позвоночника, поэтому вес тела не увеличивает всех изгибов, а выпрямляет поясничный лордоз. При стоянии напрягаются мышцы и связки и усиливают давление на тела позвонков. Излишняя подвижность позвонков опасна для спинного мозга, расположенного в спинномозговом канале. Степень подвижности (динамика) позвоночника обусловлена перемещением смежных позвонков и изменениями конфигурации всего позвоночника, его положения относительно других частей тела.

Движения позвоночника возможны по трем осям: сгибание и разгибание по поперечной оси; боковые наклоны вокруг сагиттальной оси, вращение вокруг продольной оси. Вращение максимально в шейном и верхнегрудном отделах, а сгибание и разгибание — в шейном и поясничном. Боковые наклоны с наибольшей амплитудой возможны в нижнегрудном отделе позвоночника. В движениях участвуют пассивная часть позвоночника (позвонки, суставы, связки и диски) и активная часть (мышечный аппарат).

Правильная статика и динамика обеспечивает статную осанку и хорошую подвижность позвоночного столба, его гибкость. Хорошая гибкость — это признак оптимального состояния всех анатомических структур позвоночника, а значит — его здоровья.

Строение и функции позвоночника! | Позвоночник.org

Позвоночный столб является осью тела, имеет S-образную форму и по своему строению напоминает скорее пружину, нежели однородный стержень. Такая форма является необходимым условием для обеспечения прямохождения. Она придает позвоночнику упругость и эластичность, смягчает толчки при ходьбе, беге и сильной вибрации, позволяя сохранять сбалансированность центра тяжести тела. Прочность этой «конструкции» придают многочисленные связки и мышцы, обеспечивающие большую амплитуду вращения и сгибания туловища, по одновременно и ограничивающие те движения, которые могут нарушить ее целостность. Более того, в процессе физической работы околопозвоночные связки частично принимают на себя давление веса тела, уменьшая тем самым нагрузку, приходящуюся на позвонки.

1. Поддерживать голову и придавать жесткость скелету.
2. Поддерживать тело в вертикальном положении.
3. Защищать спинной мозг, в котором проходят нервы, соединяющие головной мозг с другими частями тела.
4. Служить местом прикрепления мышц и ребер.
5. Амортизировать толчки и удары.
6. Позволять телу выполнять разнообразные движения.

Строение позвоночника: вид сбоку

Строение позвоночника: вид cпереди 

Позвоночник состоит из 32-34 маленьких костей, которые называются позвонками. Позвонки расположены один над другим, образуя позвоночный столб. Между двумя соседними позвонками

расположен межпозвонковый диск, который представляет собой круглую плоскую соединительнотканную прокладку, имеющую сложное морфологическое строение. Основной функцией дисков является амортизация статических и динамических нагрузок, которые неизбежно возникают во время физической активности. Диски служат также для соединения тел позвонков друг с другом.

Кроме того, позвонки соединяются друг с другом при помощи связок. Связки — это образования, которые соединяют кости друг с другом. Сухожилия же соединяют мышцы с костями. Между позвонками есть также суставы, строение которых схоже со строением коленного или, например, локтевого сустава. Они носят название дугоотросчатых или фасеточных суставов. Благодаря наличию фасеточных суставов, возможны движения между позвонками.

Каждый

позвонок имеет отверстие в центральной части, называемое позвоночным отверстием. Эти отверстия в позвоночном столбе расположены друг над другом, образуя вместилище для спинного мозга. Спинной мозг представляет собой отдел центральной нервной системы, в котором расположены многочисленные проводящие нервные пути, передающие импульсы от органов нашего тела в головной мозг и от головного мозга к органам. От спинного мозга отходит 31 пара нервных корешков. Из позвоночного канала нервные корешки выходят через межпозвоночные (фораминарные) отверстия, которые образуются ножками и суставными отростками соседних позвонков.

Отделы позвоночника

Различают 5 отделов позвоночника:

Шейный отдел позвоночника состоит из 7 позвонков, грудной — из 12 позвонков, а поясничный отдел — из 5

позвонков. В своей нижней части поясничный отдел соединен с крестцом. Крестец является отделом позвоночника, который состоит из 5 сросшихся между собой позвонков. Крестец соединяет позвоночник с тазовыми костями. Нервные корешки, которые выходят через крестцовые отверстия иннервируют нижние конечности, промежность и тазовые органы (мочевой пузырь и прямую кишку). Копчиковый отдел — нижний отдел позвоночника человека, состоящий из трёх-пяти сросшихся позвонков.

В норме, если смотреть сбоку, позвоночный столб имеет S-образную форму. Такая форма обеспечивает позвоночнику дополнительную амортизирующую функцию. При этом шейный и поясничный

отделы позвоночника представляют собой дугу, обращенную выпуклой стороной вперед, а грудной отдел — дугу, обращенную назад.

Есть 2 вида изгиба позвоночника: лордоз и кифоз. Лордоз — это те части позвоночника, которые выгнуты вентрально (вперед) — шейный и поясничный. Кифоз — это те части позвоночника, которые выгнуты дорсально (назад) — грудной и крестцовый.

Изгибы позвоночника способствуют сохранению человеком равновесия. Во время быстрых, резких движений изгибы пружинят и смягчают толчки, испытываемые телом.

Ниже приводится описание отдельных анатомических образований, формирующих позвоночный столб.

 
Позвонки

— это кости, которые формируют позвоночный столб. Передняя часть позвонка имеет цилиндрическую форму и носит название тела позвонка. Тело позвонка несет основную опорную нагрузку, так как наш вес в основном распределяется на переднюю часть позвоночника. Сзади от тела позвонка в виде полукольца располагается дужка позвонка с несколькими отростками. Тело и дужка позвонка формируют позвонковое отверстие. В позвоночном столбе соответственно позвонковые отверстия расположены друг над другом, формируя позвоночный канал. В позвоночном канале расположен спинной мозг, кровеносные сосуды, нервные корешки, жировая клетчатка.

Позвоночный канал образован не только телами и дужками позвонков, но и связками. Наиболее важными связками являются задняя продольная и желтая связки. Задняя продольная связка в виде тяжа соединяет все тела

позвонков сзади, а желтая связка соединяет соседние дуги позвонков. Она имеет желтый пигмент, от чего и получила свое название. При разрушении межпозвонковых дисков и суставов связки стремятся компенсировать повышенную патологическую подвижность позвонков (нестабильность), в результате чего происходит гипертрофия связок. Этот процесс ведет к уменьшению просвета позвоночного канала, в этом случае даже маленькие грыжи или костные наросты (остеофиты) могут сдавливать спинной мозг и корешки. Такое состояние получило название стеноза позвоночного канала (гиперссылка на стеноз позвоночного канала на позвоночном уровне). Для расширения позвоночного канала производится операция декомпрессии нервных структур.

От дужки позвонка отходят семь отростков: непарный остистый отросток и парные поперечные, верхние и нижние суставные отростки. Остистые и поперечные отростки являются местом прикрепления связок и мышц, суставные отростки участвуют в формировании фасеточных суставов. Дужка позвонка прикрепляется к телу позвонка при помощи ножки позвонка. Позвонки по строению относятся к губчатым костям и состоят из плотного наружного кортикального слоя и внутреннего губчатого слоя. Действительно, губчатый слой напоминает костную губку, так как состоит из отдельных костных балок. Между костными балками расположены ячейки, заполненные красным костным мозгом.

Межпозвонковый диск представляет собой плоскую прокладку круглой формы, расположенную между двумя соседними

позвонками. Межпозвонковый диск имеет сложное строение. В центре находится пульпозное ядро, которое имеет упругие свойства и служит амортизатором вертикальной нагрузки. Вокруг ядра располагается многослойное фиброзное кольцо, которое удерживает ядро в центре и препятствует сдвиганию позвонков в сторону относительно друг друга. У взрослого человека межпозвонковый диск не имеет сосудов, и хрящ его питается путем диффузии питательных веществ и кислорода из сосудов тел соседних позвонков. Поэтому большинство лекарственных препаратов не достигает хряща диска. Наибольшим эффектом восстановления хряща диска обладает процедура лазерной термодископластики.

Фиброзное кольцо имеет множество слоев и волокон, перекрещивающихся в трех плоскостях. В норме фиброзное кольцо образовано очень прочными волокнами. Однако в результате дегенеративного заболевания

дисков (остеохондроза) происходит замещение волокон фиброзного кольца на рубцовую ткань. Волокна рубцовой ткани не обладают такой прочностью и эластичностью как волокна фиброзного кольца. Это ведет к ослаблению диска и при повышении внутридискового давления может приводить к разрыву фиброзного кольца.

Фасетки (синонимы: дугоотросчатые, суставные отростки) отходят от позвоночной пластинки и участвуют в формировании фасеточных суставов. Два соседних позвонка соединены двумя фасеточными суставами, расположенными с двух сторон дужки симметрично относительно средней линии тела. Дугоотросчатые отростки соседних позвонков направлены по направлению друг к другу, а окончания их покрыты суставным хрящом.

Суставной хрящ имеет очень гладкую и скользкую поверхность, благодаря чему значительно снижается трение между образующими сустав костями. Концы суставных отростков заключены в соединительнотканный герметичный мешочек, который называется суставной капсулой. Клетки внутренней оболочки суставной сумки (синовиальной мембраны), продуцируют синовиальную жидкость. Синовиальная жидкость необходима для смазки и питания суставного хряща. Благодаря наличию фасеточных суставов, между позвонками возможны разнообразные движения, а позвоночник является гибкой подвижной структурой.

Межпозвонковое (фораминальное) отверстие

Фораминарные отверстия расположены в боковых отделах позвоночного столба и образованы ножками, телами и суставными отростками двух соседних позвонков. Через фораминарные отверстия из позвоночного канала выходят нервные корешки и вены, а артерии входят в позвоночный канал для кровоснабжения нервных структур. Между каждой парой позвонков расположены два фораминарных отверстия — по одному с каждой стороны.

Спинной мозг является отделом центральной нервной системы и представляет собой тяж, состоящий из миллионов нервных волокон и нервных клеток. Спинной мозг окружен тремя оболочками (мягкой, паутинной и твердой) и находится в позвоночном канале. Твердая мозговая оболочка формирует герметичный соединительнотканный мешок (дуральный мешок), в котором расположены спинной мозг и несколько сантиметров нервных корешков. Спинной мозг в дуральном мешке омывает спинномозговая жидкость (ликвор).

Спинной мозг начинается от головного мозга и заканчивается на уровне промежутка между первым и вторым поясничными позвонками. От спинного мозга отходят нервные корешки, которые ниже уровня его окончания формируют так называемый конский хвост. Корешки конского хвоста участвуют в иннервации нижней половины тела, в том числе тазовых органов. Нервные корешки на небольшом расстоянии проходят в позвоночном канале, а затем выходят из позвоночного канала через фораминарные отверстия. У человека, так же как и у других позвоночных, сохраняется сегментарная иннервация тела. Это значит, что каждый сегмент спинного мозга иннервирует определенную область организма. Например, сегменты шейного отдела спинного мозга иннервируют шею и руки, грудного отдела — грудь и живот, поясничного и крестцового — ноги, промежность и органы малого таза (мочевой пузырь, прямую кишку). Врач, определяя в какой области тела, появились расстройства чувствительности или двигательной функции, может предположить, на каком уровне произошло повреждение спинного мозга.

По периферическим нервам нервные импульсы поступают от спинного мозга ко всем органам нашего тела для регуляции их функции. Информация от органов и тканей поступает в центральную нервную систему по чувствительным нервным волокнам. Большинство нервов нашего организма имеют в своем составе чувствительные, двигательные и вегетативные волокна.

Околопозвоночными называются мышцы, расположенные около позвоночного столба. Они поддерживают позвоночник и обеспечивают такие движения как наклоны и повороты корпуса тела. К отросткам позвонков прикрепляются различные мышцы. Боль в спине бывает часто обусловлена повреждением (растяжением) околопозвоночных мышц при тяжелой физической работе, а также рефлекторным мышечным спазмом при повреждении или заболевании позвоночника. При мышечном спазме происходит сокращение мышцы, при этом она не может расслабиться. При повреждении многих позвоночных структур (дисков, связок, суставных капсул) происходит непроизвольное сокращение околопозвоночных мышц, направленное на стабилизацию поврежденного участка. При спазме мышц в них накапливается молочная кислота, представляющая собой продукт окисления глюкозы в условиях недостатка кислорода. Высокая концентрация молочной кислоты в мышцах обусловливает возникновение болевых ощущений. Молочная кислота накапливается в мышцах из-за того, что спазмированные мышечные волокна передавливают кровеносные сосуды. При расслаблении мышцы просвет сосудов восстанавливается, происходит вымывание кровью молочной кислоты из мышц и боль проходит.

В вертебрологии широко используется понятие позвоночно-двигательного сегмента, представляющего собой функциональную единицу позвоночного столба. Позвоночный сегмент состоит из двух соседних позвонков, соединенных между собой межпозвонковым диском, связками и мышцами. Благодаря фасеточным суставам, в позвоночном сегменте имеется некоторая возможность движений между позвонками. Через фораминарные отверстия, расположенные в боковых отделах позвоночного сегмента, проходят кровеносные сосуды и нервные корешки.

Позвоночно-двигательный сегмент является звеном сложной кинематической цепи. Нормальная функция позвоночника возможна только при правильной работе многих позвоночных сегментов. Нарушение функции позвоночного сегмента проявляется в виде сегментарной нестабильности или сегментарной блокады. В первом случае между позвонками возможен избыточный объём движений, что может способствовать появлению механической боли или даже динамической компрессии нервных структур. В случае сегментарной блокады движения между двумя позвонками отсутствуют. При этом движения позвоночного столба обеспечиваются за счет избыточных движений в соседних сегментах (гипермобильность), что также может способствовать развитию болевого синдрома.

При некоторых заболеваниях позвоночника происходит нарушение функции одного позвоночного сегмента, тогда как при других отмечается мультсегментарное поражение.

После описания строения основных анатомических образований, формирующих позвоночный столб, давайте познакомимся с анатомией и физиологией разных отделов позвоночника.

Шейный отдел позвоночника является самым верхним отделом позвоночного столба. Он состоит из 7 позвонков. Шейный отдел имеет физиологический изгиб (физиологический лордоз) в виде буквы «С», обращенной выпуклой стороной вперед. Шейный отдел является наиболее мобильным отделом позвоночника. Такая подвижность дает нам возможность выполнять разнообразные движения шеей, а также повороты и наклоны головы. 

В поперечных отростках шейных позвонков имеются отверстия, в которых проходят позвоночные артерии. Эти кровеносные сосуды участвуют в кровоснабжении ствола мозга, мозжечка, а также затылочных долей больших полушарий. При развитии нестабильности в шейном отделе позвоночника, образовании грыж, сдавливающих позвоночную артерию, при болевых спазмах позвоночной артерии в результате раздражения поврежденных шейных дисков, появляется недостаточность кровоснабжения указанных отделов головного мозга. Это проявляется головными болями, головокружением, «мушками» перед глазами, шаткостью походки, изредка нарушением речи. Данное состояние получило название вертебро — базиллярной недостаточности.

Два верхних шейных позвонка, атлант и аксис, имеют анатомическое строение, отличное от строения всех остальных позвонков. Благодаря наличию этих позвонков, человек может совершать разнообразные повороты и наклоны головы.

АТЛАНТ (1-й шейный позвонок)

Первый шейный позвонок, атлант, не имеет тела позвонка, а состоит из передней и задней дужек. Дужки соединены между собой боковыми костными утолщениями (латеральными массами).

АКСИС (2-й шейный позвонок)

Второй шейный позвонок, аксис, имеет в передней части костный вырост, который называется зубовидным отростком. Зубовидный отросток фиксируется при помощи связок в позвонковом отверстии атланта, представляя собой ось вращения первого шейного позвонка. Такое анатомическое строение позволяет нам совершать высокоамплитудные вращательные движения атланта и головы относительно аксиса.

Шейный отдел — это наиболее уязвимая часть позвоночника в отношении травматических повреждений. Данный риск обусловлен слабым мышечным корсетом в области шеи, а также небольшими размерами и низкой механической прочностью позвонков шейного отдела.

 Повреждение позвоночника может произойти как в результате прямого удара в область шеи, так и при запредельном сгибательном или разгибательном движении головы. Последний механизм называется «хлыстовой травмой» при автомобильных авариях или «травмой ныряльщика» при ударе головой о дно при нырянии на мели. Этот вид травматического повреждения очень часто сопровождается повреждением спинного мозга и может стать причиной летального исхода.

Грудной отдел позвоночника состоит из 12 позвонков. В норме он выглядит в виде буквы «С», обращенной выпуклостью назад (физиологический кифоз). Грудной отдел позвоночника участвует в формировании задней стенки грудной клетки. К телам и поперечным отросткам грудных позвонков при помощи суставов прикрепляются ребра. В передних отделах ребра соединяются в единый жесткий каркас при помощи грудины, формируя грудную клетку. Межпозвонковые диски в грудном отделе имеют очень небольшую высоту, что значительно уменьшает подвижность этого отдела позвоночника. Кроме того, подвижность грудного отдела ограничивают длинные остистые отростки позвонков, расположенные в виде черепицы, а также грудная клетка. Позвоночный канал в грудном отделе очень узкий, поэтому даже небольшие объёмные образования (грыжи, опухоли, остеофиты) приводят к развитию компрессии нервных корешков и спинного мозга.  

  Поясничный отдел позвоночника состоит из 5 самых крупных позвонков. У некоторых людей в поясничном отделе насчитывается 6 позвонков (люмбализация), однако в большинстве случаев такая аномалия развития не имеет клинического значения. В норме поясничный отдел имеет легкий плавный изгиб вперед (физиологический лордоз), так же как и шейный отдел позвоночника. Поясничный отдел позвоночника соединяет малоподвижный грудной отдел и неподвижный крестец. Структуры поясничного отдела испытывают значительное давление со стороны верхней половины тела. Кроме того, при подъёме и переносе тяжестей давление, воздействующее на структуры поясничного отдела позвоночника, может возрастать во много раз. Всё это является причиной наиболее частого изнашивания межпозвонковых дисков в поясничном отделе. Значительное повышение давления внутри дисков может привести к разрыву фиброзного кольца и выходу части пульпозного ядра за пределы диска. Так формируется грыжа диска (гиперссылка на страницу грыжа межпозвонкового диска), которая может приводить к сдавлению нервных структур, что приводит к появлению болевого синдрома и неврологических нарушений.

Источники

1. АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ПОЗВОНОЧНИКА
   http://www.orthospine.ru/vertebrology/anatomy/index.htm
2. Позвоночник-столб жизни
   http://www.atletikac.kiev.ua/62
3. Строение позвоночника
   http://pozv.ru/spina/stroenie/stroenie-pozvonochnika.html
4. АНАТОМИЯ ПОЗВОНОЧНИКА
   http://spina.com.ua/anatomy/anatomy.htm

Похожие страницы

Строение позвоночника человека

Позвоночник человека – это основа, на которой держатся все остальные части скелета человека.   Особенность его и главное отличие от позвоночников животных – способность человека ходить прямо на двух ногах.

Особенности строения позвоночника человека

Весь позвоночный столб подразделяется на несколько отделов, в каждом из которых определенное количество позвонков. Принято обозначать каждый позвонок латинскими буквами с цифрой, которая указывает на положение его в данном отделе. Буквы в названии позвонков означают отдел, в котором расположен данный позвонок. Считать позвонки следует снизу вверх.

Отделы позвоночного столба человека

Самый первый отдел позвоночного столба человека – копчиковый. Он включает в себя от трех до пяти позвонков, которые обозначаются Со1, Со 2 … Со5. Чаще всего эти позвонки у взрослых людей срастаются и образуют копчиковую кость.

Второй отдел позвоночного столба человека – крестцовый. В него входят пять позвонков S1, S2 … S3.

Третий отдел позвоночного столба человека – поясничный. Он является самым подвижным и несет на себе максимальную нагрузку всего веса организма. Именно благодаря этому отделу человек может прямо стоять на двух ногах. Он же дает максимальную подвижность и гибкость человеку. В него входят пять позвонков L1, L2 … L5.

Самый большой отдел позвоночного столба человека – грудной. В нем насчитывается 12 позвонков Т1, Т2 … Т12. Он обеспечивает защиту легким и является основой грудной клетки. На этот отдел не приходится большой нагрузки. В основном это только вес ребер. И он не особо подвижный.

И последний отдел позвоночного столба человека – шейный.  В нем семь позвонков С1, С2 … С7. При этом затылочную кость черепа условно принято считать нулевым позвонком.  Этот отдел отличается особой подвижностью.

Почему позвоночник человека кривой

Человеческий позвоночник отличается высокой изгибистостью. Называем его столбом условно, однако как таковым он и не является. Если посмотреть на него сбоку, то он напоминает вытянутую английскую S. Такая форма позвоночника с его высокой подвижностью дает хорошую амортизацию при хотьбе и беге. Если случайно оступиться, то можно почувствовать некоторую временную боль в поясничном отделе. Это как раз срабатывает механизм защиты позвоночника от перелома.

Особенности строения отдельных позвонков

Позвоночный столб состоит из костяных позвонков и хрящевых межпозвоночных дисков. Диски обеспечивают подвижность позвонкам и скрепляют их между собой.

Снаружи позвонки состоят из плотного компактного вещества, а внутренняя их часть – из губчатого вещества. Сквозь центральное отверстие проходит костный мозг. Он имеет красный цвет и отвечает за кроветворение.

В каждом отделе позвоночного столба позвонки отличаются несколько друг от друга.  Одни более массивные, другие менее развитые и так далее. Но общее их строение показано на рисунке ниже.

За что отвечает позвоночник

У позвоночника человека есть несколько важных функций. Прежде всего, как было уже сказано выше, это опора, подвижность и амортизация. Во-вторых, это защита некоторых внутренних органов от повреждений.

Особенность строения каждой детали позвоночника продумана природой до мелочей. Несмотря на его очень сложное строение и подвижность, находящиеся в его области нервные окончания защищены от передавливания и повреждения.  На фото ниже видно, как связаны различные заболевания с нарушениями в позвоночнике или даже в отдельных позвонках.

Профилактика и лечение позвоночника и связанных с ним заболеваний

Посредством нервной системы позвоночник связан со всеми внутренними органами и системами. Поэтому лечение организма в целом и даже диагностирование любых заболеваний хорошо начинать с позвоночника.

Следующие пептидные препараты помогают поддержать здоровье суставов и позвоночника в том числе:

Для лечения и профилактики имеющихся заболеваний опорно-двигательного аппарата рекомендовано комплексное применение пептидных и непептидных препаратов. 

Ортопедия.

Анатомо-функциональные особенности позвоночника

1.1. АНАТОМО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЗВОНОЧНИКА

1.1.1. ФУНКЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА

Позвоночник является частью опорно­двигательной системы человека и выполняет следующие функции:

• Опорная

• Двигательная

• Защитная

• Балансировочная (участвует в поддержании состояния равновесия).

Проприорецепторы мышц, связок, суставных сумок позвоночника воспринимают информацию при их растяжении или сокращении, непрерывно сообщая ЦНС об изменении положения тела в пространстве.

• Амортизационная или рессорная (обеспечивается за счет наличия изгибов и межпозвонковых дисков). Позвоночный столб в норме у взрослого человека в сагиттальной плоскости (переднее­заднем направлении) образует искривления, обращенные: в шейном отделе вперед ­ физиологический шейный лордоз, в грудном назад ­ грудной кифоз, в поясничном вперед ­ поясничный лордоз, что превращает позвоночник в эластичную пружину, хорошо приспособленную к вертикальной статике человека. Выраженность физиологических изгибов позвоночника зависит от состояния костной системы, мышц и связок, окружающих позвоночник, плечевой и тазовый пояса, и может изменяться даже в течение дня.

1.1.2. ПОЗВОНОЧНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ СЕГМЕНТ

Позвоночник имеет сегментарное строение. Состоит из позвоночно­двигательных сегментов (ПДС, см. рис.1.2.), каждый из которых представляет подвижное звено, принимающее участие в обеспечении разнообразных функций позвоночника как единой функциональной системы. ПДС образован двумя смежными позвонками, соединенными между собой с помощью межпозвонкового диска, двух пар суставных отростков позвонков, связками, соединяющими тела позвонков, дужки, поперечные и остистые отростки.

Рис. 1.2. Позвоночно­двигательный сегмент (а). Опорные комплексы (б)

Позвонок состоит из тела, дуги, которая ограничивает сзади и с боков позвоночное отверстие. Располагаясь одно над другим, отверстия образуют позвоночный канал, в котором залегает спинной мозг. Отростки выступают на дуге позвонка. Остистый отросток непарный, направлен от середины дуги назад. Остальные отростки парные: одна пара – верхние суставные отростки, другая – нижние (служат для соединения смежных позвонков) и третья пара – поперечные отростки. (См. рис. 1.3.)

Рис. 1.3. Строение позвонка

Межпозвонковый диск (см. рис.1.4.) служит для соединения тел позвонков друг с другом, а также для амортизации вертикальных статических и динамических нагрузок во время физической активности. Он состоит из замыкательных пластинок, примыкающих непосредственно к телам позвонков, фиброзного кольца, студенистого ядра.

Замыкательные пластинки плотно прикреплены с одной стороны к поверхностям тел позвонков, с другой стороны к фиброзному кольцу.

Фиброзное кольцо состоит из плотных сетчато­расположенных пучков соединительной ткани, которые обеспечивают большую прочность диска, поддерживают его эластичность. Рис. 1.4. Строение диска

Студенистое (желатинозное, пульпозное) ядро имеет вид чечевицы и находится в глубине межпозвонкового диска. В межпозвонковом диске шейного отдела ядро занимает центральное положение, в верхнем грудном оно находится ближе кпереди, а в средне­ и нижнегрудном и поясничном отделах ­ ближе кзади. В центре студенистого ядра имеется полость, заполненная синовиальной жидкостью. Ядро, подобно губке, может впитывать или терять жидкость, в зависимости от физической активности и возраста пациента. Это способствует сохранению и регуляции необходимого внутридискового давления.

Ядро, находясь под постоянным давлением, практически не поддается сжатию и действует как буфер, обеспечивая движение позвоночника (сгибание, разгибание, наклон в стороны) см. рис.1.5.

В первые годы жизни человека в ядре содержится 90% воды, в подростковом – до 80%, в старческом – не более 60%. При физической перегрузке и утомлении в ядре сокращается объем жидкости, и оно сморщивается, что приводит к сближению поверхностей позвонков друг с другом, при этом уменьшается высота позвоночника в целом на 2­4 см.

Рис. 1. 5. Распределение нагрузки в здоровом диске

Межпозвонковые (дугоотростчатые, фасеточные) суставы имеют различные формы и направления в разных отделах позвоночного столба. Они являются основными образованиями, определяющими объем и направление движений в каждом ПДС, это наиболее иннервируемые части ПДС, являющиеся достаточно активными рефлексогенными зонами.

Связочный аппарат позвоночного столба представлен несколькими мощными связками, играющими стабилизирующую роль. Передняя продольная связка, начинаясь от передних бугорков шейного позвонка, тянется по передней поверхности до копчика. При этом она жестко связана с телами позвонков и рыхло ­ с межпозвонковыми дисками. Задняя продольная связка проходит по задней поверхности тел позвонков, плотно прикрепляясь к дискам и рыхло ­ к телам позвонков. Желтая связка, прикрепленная к передним поверхностям дуг позвонков, ограничивает подвижность в межпозвонковых суставах.

Околопозвоночные мышцы поддерживают позвоночник и обеспечивают наклоны и повороты.

1.1.3. ОПОРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ПОЗВОНОЧНИКА

Принято выделять два основных опорных комплекса позвоночника: передний (ПОК) и задний (ЗОК). ПОК включает в себя: тела позвонков, межпозвонковые диски, переднюю и заднюю продольные связки. ЗОК состоит из дужек, суставных, поперечных и остистых отростков, желтых междужковых, межостных, надостных связок. Патологические нарушения одного или обоих опорных комплексов могут привести к нестабильности ПДС. (См. Рис.1.2)

ПОК в нормально функционирующем ПДС предназначен главным образом для сопротивления силам тяжести ­ на него приходится от 70% до 88% нагрузки. ЗОК служит для защиты от ротационных, смещающихся в переднезаднем и боковых направлениях, сил и испытывает от 12% до 30% нагрузки. Неизмененный ПДС обладает большим запасом прочности, он способен при содружественной работе окружающих мышц выдерживать значительные вертикальные нагрузки длительные по времени, что позволяет позвоночнику выполнять свои функции.

Формирование позвоночника заканчивается только к 20 – 22­летнему возрасту, в силу чего позвоночник ребенка по ряду анатомических и функциональных показателей существенно отличается от позвоночника взрослого человека.

1.1.4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЗВОНОЧНИКА В ДЕТСКОМ ВОЗРАСТЕ

• Основной возрастной особенностью костной части позвоночного столба является продолжающийся до 15 – 16 лет процесс закрытия зон роста элементов позвонков (апофизов).

• В телах позвонков имеются центральне питающие артерии, запустевающие по мере взросления.

• Связочный аппарат позвоночника у детей более эластичен и более растяжим, чем у взрослых людей.

• Повышенная эластичность межпозвонковых дисков и связочного аппарата обусловливает повышенную подвижность позвоночника ребенка. Вместе с тем слабая стабилизирующая функция межпозвонковых дисков, сочетающаяся с повышенной растяжимостью связочного аппарата, создает предпосылки для возникновения нестабильности ПДС.

Источник: Методические рекомендации фирмы ОРТО «Ортезирование в профилактике и комплексном лечении патологий опорно-двигательной системы и сосудистой системы нижних конечностей.

Кифоз, лордоз и сколиоз – искривления позвоночника, дифференциация и лечение

Сколиоз, кифоз, лордоз – искривления позвоночника

Искривление позвоночника – очень частое явление, проблематично встретить человека с идеальной осанкой. Даже небольшая сутулость может привести к появлению регулярных головных болей, дискомфорту и болям в спине. Нагрузка на спину увеличивается, страдают и внутренние органы. В медицине различают три вида искривления позвоночника: сколиоз, лордоз и кифоз.

Сколиоз

Сколиозом называется искривление позвоночника в боковой проекции. Чаще всего диагностируется грудной сколиоз, который может протекать в разных степенях выраженности.

Степени сколиоза:

• 1 степень – отмечается отклонение от нормы на 10 градусов. Характерным будет образование небольшой асимметрии, в большинстве стран такая степень сколиоза не считается заболеванием, а относится к физиологическим особенностям организма.
• 2 степень – отклонение позвоночника от оси уже составляет 25 градусов, ярко выражена асимметрия в области плеч и таза. Если при второй степени сколиоза никакого лечения не проводится, то он быстро прогрессирует и переходит в следующую степень.
• 3 степень – искривление позвоночника будет составлять 26-50 градусов, осанка у человека нарушается, отчетливо виден перекос плеч и таза, начинается деформация грудной клетки, растет реберный горб.
• 4 степень – самый тяжелый вариант протекания болезни, деформация позвоночника составляет 50 градусов, асимметрия видна всем окружающим, позвоночник имеет 2-3 искривленных дуги. Грудная клетка сильно сжата, страдают внутренние органы.

Кроме этой дифференциации, врачи различают левосторонний и правосторонний сколиоз.

Лечение сколиоза

Лечение сколиоза у детей – это верный признак того, что здоровье позвоночника будет восстановлено и тяжелых последствий заболевания врачи не отметят. Терапия при рассматриваемом заболевании проводится комплексно:

1. ЛФК при сколиозе. Конкретные упражнения будут подбираться в индивидуальном порядке, сначала пациенту будет показано их правильное выполнение специалистом, затем ЛФК проводится в домашних условиях, но обязательно в регулярном режиме. Упражнения при сколиозе несложные, боли не причиняют, но зато способны избавить ребенка от искривления позвоночника.
2. Массаж при сколиозе. Он должен проводиться только специалистом и назначенными курсами. Отличный эффект дает сочетание лечебной физкультуры и массажа, особенно если был диагностирован поясничный сколиоз.

Крайне редко при лечении рассматриваемого вида искривления позвоночника используются лекарственные препараты. Исключение составляют 3 и 4 степень прогрессирования заболевания, когда пациенту требуется и обезболивание и поддержка работы мышечной системы. Операция при сколиозе – крайняя мера, когда никакие другие методы лечения не дали желаемого результата.

Кифоз

Так называется искривление позвоночника выпуклостью назад. Наиболее распространенным является кифоз грудного отдела позвоночника, в самом начале этого заболевания такую форму называют сутулостью. В самом начале развития кифоз не беспокоит пациента, а обнаружить его вполне возможно даже визуально, без специфических обследований.

Если в анамнезе есть травмы шейного или поясничного отдела позвоночника, то высока вероятность развития кифоза в этих отделах позвоночного ствола.

Лечение кифоза подбирается в строго индивидуальном порядке, с учетом степени искривления позвоночника и общего состояния больного. Чаще всего назначается простая коррекция – гимнастика при кифозе, массаж способны восстановить осанку и предотвратить развитие осложнений.

Лордоз

Так именуется изгиб позвоночника, который обращен выпуклостью вперед. В норме должен иметься небольшой изгиб позвоночника в районе 3-4 поясничного позвонка – такое состояние именуется физиологическим лордозом.

Если у человека плечи опущены, голова немного наклонена вперед, поясница прогнута, живот выпячен и таз отклонен назад, то, скорее всего, у него будет диагностирован поясничный лордоз. Для него будет характерной утиная походка, а физиологический изгиб в пояснице слишком уплощен либо превышает нормы. При таком лордозе вполне возможно смещение позвонков, что приводит к нарушению дыхания и кровообращения, страдает сердце.

Шейный лордоз диагностируется крайне редко, причиной его развития могут стать лишний вес пациента, травмы и аварии, которые приводят к деформации позвонков, длительное сидение и стояние в неудобной позе.

Выпрямление лордоза осуществляется комплексными мерами – больному может быть назначена медикаментозная терапия, физиопроцедуры и ЛФК. Только следует знать, что самостоятельно подбирать упражнения в рамках лечебной физкультуры ни в коем случае нельзя – это прерогатива специалиста.

Любой вид искривления позвоночника – это повод обращения за квалифицированной медицинской помощью. Где можно пройти обследования и получить грамотные назначения, можно узнать на нашем сайте Добробут.ком.

Связанные услуги:
Лечебная физкультура (ЛФК)
Массаж

Позвоночный столб — это… Что такое Позвоночный столб?

Позвоночный столб

Позвоночник человека

Позвоно́чник (лат. Columna vertebralis) — несущий элемент скелета у позвоночных животных.

По строению позвонков и характеру сочленяющихся с ними элементов позвоночник разделяют на отделы. У рыб позвоночник относительно простой и состоит из двух отделов (туловищного и хвостового). У человека позвоночник состоит из 33-34 позвонков. Наиболее массивные из них находятся в поясничном отделе.

Позвонки, из которых построен позвоночный столб, у разных групп животных имеют различное строение. У высших позвоночных между телами позвонков располагаются хрящевые прослойки — межпозвоночные диски. Они выполняют функцию амортизаторов и обеспечивают подвижность позвоночника. Каждый позвонок состоит из тела и дуги, которые ограничивают позвоночное отверстие, находящееся между ними, а также отростков — остистого, поперечных и суставных. Верхние дуги позвонков окружают спинной мозг, отростки сочленяют позвонки между собой, к ним прикрепляются мышцы. Вместе отверстия позвонков формируют позвоночный канал, являющийся вместилищем спинного мозга.

В древней Греции были найдены книги, в которых античные медики называли позвонки спинными черепами, видимо оттого, что в них как и в головном черепе хранится мозг.

Человеческий позвоночник

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

• Поза человека
• Позвоночные животные

Полезное

Смотреть что такое «Позвоночный столб» в других словарях:

• ПОЗВОНОЧНЫЙ СТОЛБ — ПОЗВОНОЧНЫЙ СТОЛБ, см. ПОЗВОНОЧНИК …   Научно-технический энциклопедический словарь

• позвоночный столб — сущ., кол во синонимов: 4 • позвоночник (6) • спинной хребет (4) • хребет (63) …   Словарь синонимов

• Позвоночный столб — Строение и форма позвонковСоединения позвонков * * * Смотри также: Строение и форма позвонков Соединения позвонков Позвоночный столб поддерживает голову и верхнюю часть туловища. Это прочная, гибкая цепочка костей, которая называется… …   Атлас анатомии человека

• Позвоночный столб — (columna vertebralis). П. столбом, или позвоночником, называется вся совокупность позвонков, начиная от первого (шейного) до последнего (хвостового). У рыб и низших амфибий позвоночник образует вполне горизонтальную линию, а у животных наземных… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Позвоночный столб* — (columna vertebralis). П. столбом, или позвоночником, называется вся совокупность позвонков, начиная от первого (шейного) до последнего (хвостового). У рыб и низших амфибий позвоночник образует вполне горизонтальную линию, а у животных наземных… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• позвоночный столб — (columna vertebralis, PNA, BNA, JNA) см. Позвоночник …   Большой медицинский словарь

• ПОЗВОНОЧНЫЙ СТОЛБ — Чаще упоминается как позвоночник. В нем заключается спинной мозг, и состоит он из 33 позвонков: 7 цервикальных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых (соединенных в одну кость) и 4 в копчике (также соединенных в одну кость) …   Толковый словарь по психологии

• Позвоночный столб (columna vertebralis) — А вид спереди; Б вид сзади; В вид сбоку. шейный отдел; грудной отдел; поясничный отдел; крестец; копчик …   Атлас анатомии человека

• ПОЗВОНОЧНИК (ПОЗВОНОЧНЫЙ СТОЛБ) — осевой скелет позвоночных животных и человека. У человека П. состоит из 32 24 по звонков, соединенных между собой хрящами, суставами и связками или срастающихся; в П. различают 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый (см.… …   Психомоторика: cловарь-справочник

• столб — сущ., м., употр. часто Морфология: (нет) чего? столба, чему? столбу, (вижу) что? столб, чем? столбом, о чём? о столбе; мн. что? столбы, (нет) чего? столбов, чему? столбам, (вижу) что? столбы, чем? столбами, о чём? о столбах 1. Столбом называется… …   Толковый словарь Дмитриева

Книги

• Все о позвоночнике для тех, кому за… Свобода движений без таблеток и лекарств, Ситель Анатолий Болеславович. Позвоночник — основа нашего скелета, он держит на себе тяжесть головы, корпуса, верхних и нижних конечностей. Это формообразующая ось для всего тела. Но к 60-70 годам умногих людей… Подробнее  Купить за 319 руб
• Пощадите вашу спину!, Борщенко Игорь Анатольевич. Как только человек встал на ноги, он обрек себя и свое потомство на заболевания позвоночника. Вертикальная нагрузка на позвоночный столб значительно его перегружает. Чтобы позвоночник служил… Подробнее  Купить за 126 руб
• Пощадите вашу спину! Модная гимнастика, покорившая Европу, Борщенко И.. Как только человек встал на ноги, он обрек себя и свое потомство на заболевания позвоночника. Вертикальная нагрузка на позвоночный столб значительно его перегружает. Медики констатируют: в… Подробнее  Купить за 124 руб

Другие книги по запросу «Позвоночный столб» >>

Строение позвоночника и механика тела

Комплексная структура

С возрастом наши позвоночники меняются. Со старением связаны нормальные дегенеративные процессы, которые могут поражать позвонки, фасеточные суставы и диски. Травмы, износ, болезни и плохая механика тела могут изменить структурную целостность позвоночника.

Ваш позвоночник представляет собой сложную структуру костей, суставов, мышц, связок, дисков, спинного мозга и нервов. В здоровом позвоночнике позвонки, фасеточные суставы и диски расположены вертикально друг над другом и удерживаются вместе системой связок, которые помогают поддерживать выравнивание, позволяя двигаться в безопасном диапазоне.

Боковой (боковой) вид структур позвоночника

Связки позвоночника

Диски поглощают удары от изменяющихся весовых нагрузок, прилагаемых к позвоночнику от чрезмерных; а также обычные занятия, такие как ходьба, бег, поднятие тяжестей и так далее. Четыре естественных изгиба позвоночника также помогают равномерно распределять эти нагрузки, обеспечивая при этом структурную поддержку и стабильность.

Фасеточные суставы и диски позволяют позвоночнику изгибаться и скручиваться. Различные мышцы координируют движение во многих направлениях. Мозг, спинной мозг и нервы, система доставки телесных сообщений, управляет движением.

Комментарий: Брайан Р. Субах, MD

В этой статье доктор Гарфин отлично справляется с объяснением нормального строения и функции позвоночника. Акцент на механике тела также чрезвычайно важен. Как хирург позвоночника, я твердо верю, что значительное число пациентов, которых я вижу, используют плохую механику тела при выполнении действий, связанных с их повседневной личной жизнью и карьерой.Это может способствовать как травме, так и дегенерации позвоночника. Я настоятельно рекомендую эту хорошо написанную статью как необходимую базовую информацию как для врача, так и для пациента.

фактов о позвоночнике, плече и тазе

Факты о позвоночнике

Позвоночный столб, также называемый позвоночником или позвоночником, состоит из нескольких позвонков, разделенных губчатыми дисками и разделенных на 4 отдельные области. Шейная часть шеи состоит из 7 костных частей; грудной отдел позвоночника состоит из 12 костных отделов в области спины; поясничный отдел позвоночника состоит из 5 костных сегментов в поясничной области; 5 крестцовых * костей; и 4 копчиковые * кости (количество копчиковых костей может варьироваться от 3 до 5).

(* К зрелому возрасту 5 крестцовых позвонков сливаются, образуя 1 кость, а 4 копчиковых позвонка сливаются, образуя 1 кость.)

Факты о тазе

Таз представляет собой тазообразную структуру, которая поддерживает позвоночник и защищает органы брюшной полости. Он содержит следующее:

• Крестец. Кость лопатообразной формы, образованная слиянием 5 изначально отдельных крестцовых позвонков.

• Копчик (также называемый копчиком).Он образован слиянием 4 первоначально разделенных копчиковых костей.

• Тазовые (тазобедренные) кости. Это:

  • Ilium. Это широкая расширяющаяся часть таза.

  • Лобок. Это нижняя, передняя или передняя часть таза.

  • Искья. Это часть таза, которая образует тазобедренный сустав.

Факты о плече

Плечо состоит из нескольких слоев, в том числе следующих:

• Кости. К ним относятся ключица (ключица), лопатка (лопатка) и кость плеча (плечевая кость).

• Суставы. Они облегчают передвижение и включают следующее:

  • Грудно-ключичный сустав.Здесь ключица встречается с грудиной.

  • Акромиально-ключичный (АК) сустав. Здесь ключица встречается с акромионом.

  • Плечевой сустав (плечевой сустав). Шаровидный шарнир, облегчающий движение плеча вперед, по кругу и назад.

• Связки. Белая блестящая гибкая полоса из волокнистой ткани, которая скрепляет суставы и соединяет различные кости, включая следующие:

  • Суставная капсула — это группа связок, которые соединяют плечевую кость с впадиной плечевого сустава на лопатке для стабилизации плеча и предотвращения его смещения.

  • Связки, прикрепляющие ключицу к акромиону

  • Связки, соединяющие ключицу с лопаткой, прикрепляясь к клювовидному отростку

• Акромион. Крыша (самая высокая точка) плеча, образованная частью лопатки.

• Сухожилия. Прочные тканевые шнуры, соединяющие мышцы с костями.Сухожилия вращающей манжеты — это группа сухожилий, которые соединяют самый глубокий слой мышц с плечевой костью.

• Мышцы. Они помогают поддерживать плечо и вращать его во многих направлениях.

• Бурса. Замкнутое пространство между 2 движущимися поверхностями, внутри которого находится небольшое количество смазочной жидкости; расположен между слоем мышц вращающей манжеты и внешним слоем крупных, объемных мышц.

• Поворотная манжета. Состоящая из сухожилий, вращающей манжеты и связанных с ней мышц, мяч плотно удерживается в плечевом суставе в верхней части кости плеча (плечевой кости).

Полное руководство по анатомии и функциям позвоночника

Эта запись была опубликована 23 декабря 2015 года Майклом Кором.

Позвоночный столб (позвоночный столб) простирается от черепа до таза и состоит из 33 различных позвонков. Затем этот столбец подразделяется на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый отделы.

Позвоночник выполняет ряд основных функций:

Защита

Позвоночный столб охватывает спинной мозг и нервные корешки, которые передают сообщения вверх и вниз по телу. Любой ущерб здесь может поставить под угрозу ваше общее самочувствие, если сообщения не будут успешно передаваться в мозг и из него.

Гибкость и мобильность

Диапазон наших движений определяется нашим позвоночником, включая сгибание (наклон вперед), разгибание (наклон назад), наклон в сторону (влево и вправо) и вращение (влево и вправо). Он также предлагает множество вышеупомянутых комбинаций, которые позволяют нам делать все: от переворачивания в постели до подъема утром, спуска по лестнице и бега к автобусу, чтобы не опоздать.

Несущая конструкция

Без позвоночника мы не могли бы сидеть, стоять, ходить или бегать, предлагая структурную поддержку для головы, плеч и груди. Он также служит для соединения вместе верхней и нижней части тела со спинным хребтом, охватывающим основной спинной мозг и нервные корешки.

Позвоночник не только соединяет верхнюю и нижнюю части тела, но и помогает сбалансировать тело и помогает распределять вес.

База для навесного оборудования

Позвоночник служит связующим звеном со связками, сухожилиями и мышцами, которые соединяются и прикрепляются к позвоночнику. Без этого не было бы якоря.

Что такое спинной мозг?

Полый позвоночный канал содержит жир спинного мозга, соединительную ткань и кровоснабжение спинного мозга. Он берет начало из-под ствола мозга и простирается до L1, имеет длину 18 дюймов и толщину вашего большого пальца.

Анатомия шеи (шейки матки)

Шейный отдел позвоночника проходит от С1 до С7 и состоит из 7 позвонков и 8 пар шейных нервов. Затем эти позвонки подразделяются на две части: верхнюю (Атлас C1 и ось C2) и нижнюю (от C3 до C7). Общая цель этой области — защитить спинной мозг, поддерживать череп и обеспечивать широкий диапазон функциональных движений.

С1 и С2 являются наиболее уникальными позвонками в позвоночнике из-за их конструкции, при этом С1 имеет круглую форму и открытую форму, а С2 фактически представляет собой перевернутую «Т», которая входит в С1. Основное вращение головы выполняется в атлантоаксиальном сегменте между первым и вторым позвонками, при этом зубчатый штифт выступает в качестве оси вращения.

Атлас С1 Атлас C2

После травм, таких как автомобильные аварии, как правило, наибольшему риску подвергается шейный отдел позвоночника, и поэтому парамедики надевают на пациента жесткий ошейник, чтобы защитить шею перед рентгеном и полной диагностикой. После такого инцидента защита шеи важна, чтобы свести к минимуму риск серьезных повреждений или чего-то еще худшего.

Как выглядит позвоночник?

На рентгеновском снимке выделяются первые семь позвонков, движущихся от основания черепа, а также выделяются дисковые пространства и суставные фасетки.

Для получения дополнительной информации о позвоночнике и его функциях, а также связанных с ним состояниях, вы можете просмотреть это видео на сайте www.spine-health.com

Следующий шаг: диагностируйте травму спины и как ее лечить

От человеческого позвоночника к сверхрезервным роботам: механизм ERMIS

Мехатроника иногда вдохновляет природа на создание совместных конструкций, чтобы использовать преимущества биологических с точки зрения мобильности и сочленения.В этом контексте, основываясь на структуре и действии человеческого позвоночника, авторы представят новый сверхрезервный механизм, названный ERMIS. Будет описана и смоделирована скелетно-мышечная система человеческого тела, а также проанализированы элементы, воспроизводимые механическим аналогом. Будет показано, что расположение позвонка и межпозвоночного диска может быть имитировано конфигурацией сферического типа, предлагаемым суставом диск-шарик-диск. Кроме того, система мышечного приведения в действие воссоздается системой тросов и шкивов.Соответствующие кинематические модели будут будет продемонстрировано моделирование и экспериментальные данные для оценки его работы.

1. Введение

Люди всегда искали вдохновения в природе. В исследованиях инженерии и робототехники многие механизмы являются имитацией или повторным применением биологических систем. Это приложение в инженерном проектировании природных процессов и моделей известно как биомимикрия или биомиметика. Эти механизмы имитируют поведение биологических организмов и предлагают много преимуществ по сравнению с традиционными конструкциями.

Конечно, существуют практические пределы биомимикрии. Обращаясь к природе для обучения, нужно помнить, что биологические конструкции созданы из уникальных материалов, работают в различных средах и обладают сложными функциями затрат для оптимизации своих целей. И природа не всегда идеальна. Более совершенный дизайн по необходимости является эволюционным производным от существующего дизайна, и он оценивается только по сравнению с другими проектами, которые уже были созданы. Человеческое изобретение ограничено только нашим собственным видением и может быть оптимизировано по отношению ко всем потенциальным проектам.Учитывая эти предостережения, природа остается замечательным учителем [1, 2].

В этом общем контексте большое количество биологически вдохновленных концепций вращается вокруг проблемы сочленения и механической подвижности. Большинство, если не все механические соединения, используемые сегодня в технике, являются имитацией или повторным применением биологических. Самый простой пример — вращательный сустав, который основан на строении суставов верхних и нижних конечностей большинства позвоночных животных. Аналогичные аргументы можно привести в отношении сферических и призматических соединений.

Замечательная парадигма биологически вдохновленного примера дизайна суставов и суставов — это область гиперрезервированных континуальных роботов [3, 4]. В этой области робототехнических исследований разрабатываются новые идеи для роботов с непрерывной кривизной [5]. Конструкции простираются от систем на основе змей и червей [6] до хоботов [7, 8], щупалец головоногих моллюсков [9] и языков животных [10]. Подобные системы предназначены для использования в медицинских целях в качестве приводных устройств для катетеров, канюль и игл [11–13].Кроме того, многие из этих дизайнов нашли свое применение в промышленных изделиях [14–16].

Текущая работа представляет собой новую конструкцию, основанную на интеллектуальной технике срабатывания суставов, для манипулятора непрерывной кривизны, ERMIS. В предыдущей работе авторов [17] было дано краткое описание характеристик механизма и архитектуры управления. В текущей работе будет дан подробный анализ сходства биомеханики позвоночника человека и сустава диск-мяч-диск (DBD) в системе ERMIS вместе с соответствующей кинематической моделью.На рисунке 1 две системы представлены бок о бок.

(а) ERMIS
(б) Человеческий позвоночник
(а) ERMIS
(б) Человеческий позвоночник

Структура статьи следующая. В разделе 2.1 дается описание строения и сочленения позвоночника человека. В разделе 2.2 описаны структурные элементы механизма ERMIS и отмечено воссоздание конкретных биологических элементов. В разделе 2.3 представлены и сравниваются кинематические модели позвоночника человека и ERMIS.Наконец, в Разделе 3 представлены результаты моделирования рабочего диапазона ERMIS и данные по образцам перемещений ERMIS, а также оценивается его работа в целом.

2. Материалы и методы

2.1. Позвоночник человека

Позвоночник человека — это структура, состоящая из 24 позвонков, разделенных на 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. Эта структура обеспечивает надежную поддержку всего тела, а также значительную гибкость при сгибании и разгибании.В позвоночнике человека можно выделить две основные группы тканей: твердые и мягкие.

Основным компонентом твердых тканей позвоночника являются позвонки. Он состоит из переднего блока кости, тела позвонка и заднего костного кольца, известного как нервная дуга [18]. Первая является основной частью позвонков, а вторая обеспечивает защиту спинного мозга, а также поддержку некоторых компонентов мягких тканей, рис. 2.

Множество структур, соединяющих позвонки, можно классифицировать как мягкие ткани, в том числе фасеточные суставы, связки, межпозвонковые диски и мышцы [19].Роль этих структур мягких тканей заключается в обеспечении гибкости позвоночного столба при сохранении его целостности [18, 19]. Эти ткани делают шейный отдел податливым, поскольку они позволяют перемещаться между позвонками. Однако они также несут ответственность за ограничение диапазона многих движений в нормальных условиях [18]. В результате диапазон движения позвоночника варьируется от 5 до 45 градусов по трем осям вращения: сгибание / разгибание, наклон вбок и вращение вокруг оси человеческого тела.

Две структуры мягких тканей, которые реплицирует ERMIS, — это межпозвонковые диски и мышцы, приводящие в действие позвоночник. Межпозвоночный диск представляет собой хрящевую структуру, состоящую из трех частей: пульпозное ядро ​​, в центре, структуру на водной основе, фиброзное кольцо , — внешнюю часть межпозвоночного диска, которая окружает и защищает ядро, и концевые пластины, которые соедините диск с позвонками. Его функция — обеспечивать амортизацию туловища, а также действовать как сустав, вокруг которого позвонки совершают соответствующее движение.По патогенным причинам функциональность межпозвоночных дисков может быть нарушена, и центр виртуального сферического сустава изменит положение [20].

Несмотря на невероятное строение и функциональные возможности, позвоночник представляет собой нестабильное образование. Только под действием скоординированных сил, генерируемых мышцами, человеческое тело может сохранять определенную позу и производить определенные движения. Человеческий позвоночник питает несколько групп мышц, которые сгруппированы либо по близости к позвонкам как глубокие, промежуточные и поверхностные, либо по количеству позвонков, которые они соединяют.Группа, которая соединяет несколько позвонков, называется semispinalis и охватывает 4–6 позвоночных суставов, рис. 3. Последняя группа отвечает за движение позвоночника, тогда как более короткие поддерживают целостность позвоночника.

2.2. ERMIS Mechanical Design

Механизм ERMIS по аналогии с человеческим позвоночником представляет собой последовательное соединение специальных суставов. Эти соединения называются шарнирами диск-шар-диск, поскольку их структурными компонентами являются диски и стальные сферы.Подобно человеческому позвоночнику, каждый диск этих суставов приводится в действие, и синхронное движение дисков придает манипулятору равномерную кривизну. В текущем разделе будет дано описание двух компонентов, сустава и исполнительной системы, и будет подчеркнуто сходство с человеческим позвоночником.

2.2.1. Соединение диск-шарик-диск

Соединение диск-шарик-диск (DBD) имитирует комбинированную структуру двух последующих позвонков вместе со структурой промежуточного межпозвонкового диска (спинного диска).Роль позвонков играет алюминиевый диск с изогнутой поверхностью на верхнем и нижнем концах. Роль позвоночного диска принимает на себя металлический стальной шарик, который заключен в диски, чтобы позволить диску изгибаться, изгибаться и скручиваться, не опасаясь выпадения шарика из сустава. Инкапсуляция шара осуществляется надлежащим отверстием в верхней и нижней части двух изогнутых поверхностей диска, как показано на рисунке 4.

Иллюстрированное соединение DBD, являющееся типом сферического соединения, действительно обладает однородным, сферическая рабочая оболочка.Из-за основной геометрии диска полусферическая поверхность уменьшается до меньшего, но четко определенного сферического участка. Это сферическое сечение можно описать углом, который является максимальным углом, на который диски могут поворачиваться по отношению к главной оси через центр стального шара на рисунке 4 (b).

Угол может быть рассчитан как функция (1) размеров DBD-соединения, рисунок 4 (c): где — кривизна диска, — толщина диска, — конечная ширина фланца, — эффективный диаметр диска, — радиус шара, — диаметр отверстия диска, — поверхность контакта между диском и мяч.

2.2.2. Приведение в действие с помощью сухожилий

Сила воздействия на биологическую систему создается различными мышцами, прилегающими к позвоночнику, как описано в разделе 2. 1. Эквивалент в механическом устройстве — использование жил в виде стальной проволоки. Этот подход реализуется, поскольку проволока может лучше всего имитировать свойства мышц [21]; в частности, как и мышцы, проволока может «тянуть», но не может «толкать», и желаемое движение может быть достигнуто с помощью их набора.

Дистанционно активируемые манипуляторы континуума — это метод, который обеспечивает множество преимуществ, среди которых размер корпуса манипулятора может оставаться небольшим, как в медицинских приложениях [12]. Использование сухожилий также увеличивает общую прочность, поскольку более мощные и громоздкие двигатели могут быть размещены в более крупном основании [22]. В том же контексте, артикуляция может быть увеличена с минимальным увеличением общего размера тела манипулятора, поскольку больше степеней свободы может быть добавлено в базу с меньшими ограничениями по размеру [23].

Сила тяги прилагается к тросам с помощью системы шкивов.Поскольку каждый диск механизма ERMIS приводится в действие, реализуется многослойный шкив, рисунок 5 (а). Диаметр каждого уровня шкива является функцией расстояния между дисками и положения диска в цепи шарниров DBD следующим образом: где — диаметр шкива, а — расстояние между двумя дисками. в случае прототипа ERMIS, как показано на рисунке 1, это девять дисков на секцию.

(a) Многослойный шкив
(b) Важные размеры
(a) Многослойный шкив
(b) Важные размеры

2.3. Кинематические модели

Для правильного развития кинематики ERMIS необходим обзор моделирования человеческого позвоночника. В текущем разделе будет дано описание современного состояния моделирования и того, как механическая конструкция ERMIS захватывает и имитирует биологическую систему.

2.3.1. Моделирование позвоночника человека

В медицине наиболее известным методом моделирования позвоночника является слияние данных трехмерного облака точек из МРТ и САПР.Эти два набора информации объединяются для создания точной модели твердых (позвоночных) частей человеческого позвоночника [24]. Часто данные физиологического анализа мягких тканей этой информации добавляются к сгенерированной модели для повышения ее точности [25]. Этот тип информации может быть дополнительно представлен эквивалентными механическими структурами, в частности пружинными элементами для связок и, как предположил Ан, сферическим суставом вместо межпозвонкового диска [20], рис. 6.

На основе подробных моделей и использования анализа конечных элементов (FEA) можно спрогнозировать поведение позвоночника человека. В большинстве случаев в медицинской литературе данные моделирования в первую очередь сосредоточены на воздействии избыточных сил на позвоночник человека. Расследование травм, нанесенных на туловище человека, помогает разработать оптимальные методы восстановления и ремонта при травмах позвоночника.

2.3.2. Влияние механической конструкции

Структура механических компонентов ERMIS существенно влияет на модель, описывающую работу механизма.Использование трех сухожилий для передачи усилия создает некоторые предпосылки для сохранения устойчивости манипулятора. Движение каждого диска должно быть симметричным, а сухожилия должны работать синхронно. Из-за симметричного характера движения необходимо применять систему агонистов-антагонистов между сухожилиями. Возможные наборы перемещений сухожилий, обозначенные в соответствии с рисунком 7, можно увидеть в таблице 1. Кроме того, соотношение перемещений каждого набора дано вместе с соответствующей осью вращения диска.Это симметричное движение сухожилий упрощает кинематику, поскольку для любого заданного положения и ориентации концевого эффектора необходимы только две переменные: одна для агониста (сухожилие или совокупность сухожилий) и одна для антагониста (соответственно).

Агонист (ы) Антагонист (ы) Коэффициент смещения Ось вращения диска A C и 1: B A и C 1: C A и B 1: A B 1: 1 B C 1: 1 C A 1: 1

меньше

Нет сухожилий достаточно, чтобы достичь желаемого сочленения для одной секции ERMIS. В дисках имеется больше отверстий, чтобы облегчить переход сухожилий в следующие секции. Как и в случае человеческого позвоночника, вращение конструкции вокруг своей оси ограничено, но все же облегчается существующими сухожилиями. В зависимости от области применения, например, окраски распылением [26], вращение механизма может не потребоваться.

Кроме того, толщина диска, как показано в (1), если она достаточна, позволяет сухожилиям удерживаться в прямом положении, превращая ERMIS из сверхрезервного манипулятора в дискретный механизм.Эта эквивалентность упрощает кинематический анализ и позволяет применять формулировку D-H.

Концепция виртуального дискретного манипулятора для упрощения расчетов положения и ориентации концевого эффектора была предложена в [27]. Однако обратная сторона этого подхода заключается в том, что виртуальный манипулятор не фиксирует реальную форму механизма. Тем не менее, в случае ERMIS змеевидная структура механизма и исполнительной системы, в частности, многослойный шкив, способствует этому преобразованию. Полученный дискретный манипулятор не только точно отображает концевой эффектор, но также коррелирует промежуточные точки суставов с общей позой тела ERMIS, рис. 8.

2.3.3. ERMIS Kinematics

Как упоминалось в предыдущем разделе, независимых переменных для расчета прямой кинематики конечного эффектора ERMIS являются две: смещение сухожилий, проходящих из отверстий A и C на рисунке 7, и, соответственно, выбираются; смещение третьего сухожилия связано с.На основе этих двух переменных можно рассчитать окончательные матрицы расположения и ориентации концевого эффектора в виде серии вычислений:

Первые два шага представляют собой простые геометрические формулировки, которые для краткости опущены в данной работе. Полученные параметры, используемые для формулы Денавита-Хартенберга, таблица 2, можно увидеть в следующем: где и.

На основе этих двух эквивалентных вращающихся соединений матрица преобразования одной секции с 9 соединениями DBD может быть разработана, как в (7). Компоненты и существуют в результате последовательного соединения эквивалентного манипулятора с жесткой связью: где

Также куда

Аналогичным образом обратная кинематика может быть вычислена путем инвертирования (3). Полученные уравнения для перемещений сухожилий можно увидеть в следующем:

Связь перемещений и очевидна в (9b) и (9c). Коэффициент связи — это изменение знака элемента.

Аналогично последовательному вычислению кинематики положения, кинематика скорости ERMIS может быть вычислена. Поток промежуточных состояний можно увидеть в следующем:

Матрицы,, приведены в (11), и — векторы скорости для линейного и углового движений соответственно: где, и взяты из (8).

3. Результаты и обсуждение

3.1. ERMIS Work Envelope

Уравнения для кинематики прямого положения были протестированы в MATLAB для оценки рабочего диапазона ERMIS.Результирующий график всех конечных эффекторных точек приведен на рисунке 9 (а). Это изображение было создано путем оценки отношения (3). Угол, физическое ограничение движения, был выбран в качестве фактического производимого значения для ERMIS. Также, исходя из размеров механизма,, и. Учитывая, что ERMIS имеет 9 стыков DBD, значения параметров для и равны соответственно.

(a) Рабочий пакет
(b) Рабочий пакет половинной работы
(a) Полный рабочий пакет
(b) Рабочий пакет половинной работы

На рисунке 9 (b) представлена ​​внутренняя структура работы конверт.Особое внимание следует уделить неправильным формам в конце точечного графика. Эти структуры обусловлены предельными случаями в (7), в частности, когда выполняются условия в (12): где и.

3.2. Диапазон движения

Диапазон движения манипулятора ERMIS был оценен с помощью набора движений образца. Кадры, полученные в результате этих движений, можно увидеть на рисунке 10. На этих изображениях механизм перемещается из исходного положения () в три последовательные точки, где система координат концевого эффектора вращается вокруг системы основания с помощью,, и.

4. Выводы

В текущей работе был представлен новый механизм, основанный на позвоночнике человека, ERMIS. Были проанализированы ключевые особенности биологической системы и описаны эквивалентные механические интерпретации.

Кроме того, на основе медицинской литературы было дано моделирование человеческого тела и сделано предположение о межпозвоночном диске как о сферическом суставе. На основе этой гипотезы была проведена оценка работы DBD-соединения и разработана кинематически точная модель ERMIS.

Экспериментальные данные моделирования движения ERMIS и кадров фильма, собранные из реального движения механизма, показывают, что движение ERMIS соответствует разработанной модели.

Дальнейшая работа включает в себя подробный анализ точек сингулярности в рабочем диапазоне ERMIS и разработку контроллера движения, позволяющего реализовать ERMIS в реальных приложениях.

Части человеческого скелета были установлены на миллионы лет раньше, чем считалось ранее, обнаружил палеоантрополог — ScienceDaily

Анализ 3. Ископаемый скелет возрастом 3 миллиона лет показывает наиболее полный позвоночник любого раннего родственника человека, включая позвонки, шею и грудную клетку. Результаты, опубликованные на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , показывают, что части структуры позвоночника человека, обеспечивающие эффективные движения при ходьбе, были созданы на миллионы лет раньше, чем считалось ранее.

Окаменелость, известная как «Селам», представляет собой почти полный скелет двухлетнего ребенка, обнаруженного в Дикике, Эфиопия, в 2000 году Зересенай (Зерай) Алемсегед, профессором биологии и анатомии организмов Чикагского университета и старшим автором. нового исследования.Селам, что на эфиопском амхарском языке означает «мир», был древним родственником человека из вида Australopithecus afarensis — того же вида, что и знаменитый скелет Люси.

За годы, прошедшие с тех пор, как Алемсегед открыл Селам, он и его лаборант из Кении, Кристофер Киари, готовили хрупкую окаменелость в Национальном музее Эфиопии. Они медленно откололи песчаник, окружающий скелет, и использовали передовые инструменты визуализации для дальнейшего анализа его структуры.

«Непрерывные и кропотливые исследования Селама показывают, что общая структура позвоночника человека возникла более 3,3 миллиона лет назад, проливая свет на одну из отличительных черт человеческой эволюции», — сказал Алемсегед. «Этот тип сохранения беспрецедентен, особенно у молодых людей, чьи позвонки еще не полностью срослись».

Многие приматы имеют общие черты позвоночника и грудной клетки человека. Но человеческий позвоночник также отражает наш характерный способ ходьбы на двух ногах.Например, у людей меньше реберных позвонков — костей спины, чем у наших ближайших родственников приматов. У людей также больше позвонков в пояснице, что позволяет нам эффективно ходить. Когда и как возник этот образец, было неизвестно до сих пор, потому что полные наборы позвонков редко сохраняются в летописи окаменелостей.

«В течение многих лет нам известны фрагментарные останки ранних ископаемых видов, которые предполагают, что переход от реберных или грудных позвонков к поясничным или поясничным позвонкам был расположен выше в позвоночнике, чем у живых людей. Но мы не смогли определить, сколько позвонков было у наших ранних предков, — сказала Кэрол Уорд, заслуженный профессор патологии и анатомических наук Медицинского факультета Университета Миссури и ведущий автор исследования. нам первый взгляд на то, как были устроены колючки наших ранних предков ».

Чтобы быть проанализированным, Селам пришлось отправиться в путешествие. Она побывала в Европейском центре синхротронного излучения в Гренобле, Франция, где Алемсегед и исследовательская группа использовали технологию визуализации с высоким разрешением для визуализации костей.

«Эта технология дает возможность виртуально исследовать аспекты позвонков, которые иначе были бы недостижимы на исходном образце», — сказал соавтор исследования Фред Спур, профессор эволюционной анатомии факультета биологических наук Лондонского университетского колледжа.

Сканирование показало, что у Селама был характерный переход от грудного к поясничному суставу, обнаруженный у других ископаемых родственников человека, но этот образец является первым, показывающим, что, как и современные люди, наши самые ранние предки имели только двенадцать грудных позвонков и двенадцать пар ребер. .Это меньше, чем у большинства обезьян.

«Эта необычная ранняя человеческая конфигурация может быть ключом к разработке более точных сценариев, касающихся эволюции двуногости и современной формы человеческого тела», — сказала Тьерра Налли, доцент анатомии Западного университета медицинских наук в Помоне, Калифорния, также автор статьи.

Эта конфигурация знаменует собой переход к типу позвоночника, который позволяет людям быть эффективными спортсменами-ходунками и бегунами, которыми мы являемся сегодня.

«Мы впервые документируем в летописи окаменелостей появление числа позвонков в нашей истории, когда произошел переход от реберных позвонков к позвонкам нижней части спины, и когда мы начали расширять талию», Сказал Алемсегед. «Эта структура и ее изменение во времени — одно из ключевых событий в истории эволюции человека».

Эволюция позвоночника способствовала появлению млекопитающих и проблем со спиной человека | Наука

Беги, карабкайся, дыши глубже. Возможно, вы не подключите эти способности к своему позвоночнику. Фактически, млекопитающие во многом обязаны своей сложной структурой позвоночника, который состоит из пяти отдельных областей, каждая из которых может принимать на себя специализированные функции. В выпуске Science на этой неделе палеонтолог позвоночных из Гарвардского университета Стефани Пирс и постдоктор Катрина Джонс сообщают об исследовании окаменелостей с момента появления млекопитающих, которое показывает, как эволюция построила наш многогранный позвоночник.

«Это важный анализ», — говорит Ричард Блоб, биомеханик из Университета Клемсона в Южной Каролине.«Это решает фундаментальную проблему: истоки животноводства». И это показывает, как у млекопитающих появился позвоночник, который «может развиваться по частям и реагировать на различное избирательное давление в разных местах вдоль колонны», — говорит Эмили Бухгольц, палеонтолог позвоночных из Колледжа Уэллсли в Массачусетсе.

Биологи давно распознали отдельные области позвоночника млекопитающих на основе их позвонков. Например, маленькие шейные позвонки составляют шею, грудные позвонки несут ребра и поддерживают грудную клетку, а массивные поясничные позвонки без ребер поднимаются назад.Напротив, у рептилий и земноводных очень однородный позвоночник. «Все их позвонки, по сути, делают одно и то же, — говорит Пирс. Она и другие предположили, что регионализированный позвоночник уникален для млекопитающих.

Но в 2015 году сложный статистический анализ позвоночника змеи и изучение генетических программ, контролирующих его развитие, показали, что этот позвоночник тоже имеет очень тонко определенные области. «Работа показала, что регионы могут отличаться друг от друга, даже если они не такие разные, как у млекопитающих», — говорит Кристиан Каммерер, палеонтолог из Музея естественных наук Северной Каролины в Роли.Открытие предполагает, что регионализированный позвоночный столб эволюционировал на ранних этапах истории наземных животных, даже до расхождения млекопитающих и рептилий.

Чтобы выяснить, откуда оно взялось, Пирс, Джонс и их коллеги обыскали музеи в поисках окаменелостей с цельными костями. В конечном итоге они проанализировали шипы 16 синапсидов, существ, которые жили от 200 до 300 миллионов лет назад и включают далеких и непосредственных предков млекопитающих. Они использовали компьютерную томографию для получения изображений с высоким разрешением и работали с палеонтологом Дэвидом Полли из Университета Индианы в Блумингтоне, чтобы точно измерить форму позвонков и оценить регионализацию каждого животного.

Анализ выявил пошаговое добавление регионов. Более далекие предки млекопитающих, такие как Dimetrodon , большой похожий на рептилию синапсид с гигантским парусом на спине, имели три области: шейную, переднюю и заднюю дорсальную. Терапсиды, существа, которые только что предшествовали млекопитающим, имели четвертую область — грудную клетку. Пятая область, поясничная, возникла после появления ранних млекопитающих, откладывающих яйца, и сегодня встречается у плацентарных и сумчатых млекопитающих.

Работа также указала на факторы, способствующие появлению этих отдельных регионов.Грудная область, например, появилась у терапсид, поскольку у них появились более длинные передние конечности, расположенные под телом, а не расширенные в стороны. (Представьте себе ноги собаки по сравнению с ногами ящерицы.) Изменения конечностей потребовали бы изменений в плечевом поясе и поддерживающих его позвонках, в результате чего образовалась отдельная область позвоночника сразу за шеей. Тот же набор изменений также освободил некоторые мышцы плеча, чтобы они превратились в мышечную диафрагму, что улучшило дыхание и позволило млекопитающим иметь более высокий уровень метаболизма, говорит Бухгольц.

Со временем дальнейшая развязка привела к модульному позвоночнику, наблюдаемому сегодня у млекопитающих, в котором отдельные позвонки могут изменяться без ущерба для функции всего позвоночника. В результате разные регионы могут «принимать новые формы и функции, чтобы адаптироваться к разным условиям», — говорит Пирс. Возможно, самой изменчивой частью позвоночника возникла последняя: поясничная область, которая взаимодействует с тазом и задними конечностями.

Семейство кошачьих демонстрирует преимущества эволюционной свободы региона.Все кошки выглядят, ну, кошачьи, но львы, как правило, держатся ногами на земле и охотятся на крупную добычу, тогда как дымчатые леопарды живут на деревьях, прыгая на свою добычу, а гепарды преследуют антилоп на большой скорости. Палеонтологи Марсела Рандау и Анджали Госвами из Музея естественной истории в Лондоне провели трехмерный анализ 109 скелетов кошек, представляющих виды с различными охотничьими и жизненными стратегиями. Они сравнили позвонки внутри каждого вида и между видами, а также конечности, плечи, таз и черепа.

У всех этих кошек большая часть позвоночника похожа. Однако их поясничные области диверсифицировались, предполагая, что эта область эволюционировала независимо от остальной части позвоночника и скелета, сказал Рандау в прошлом месяце на втором Объединенном конгрессе по эволюционной биологии в Монпелье, Франция. Размер и форма поясничных позвонков различаются в зависимости от того, что кошка умеет лучше всего.

«Это поясничная область, которая действительно позволяет млекопитающим делать самые разные вещи», — говорит Пирс.С другой стороны, недавно сформировавшиеся части спины — в частности, поясничная область — также являются источником большинства болей в спине, говорит Пирс, поэтому «возможно, мы также обязаны нашим предкам за то, что у них были осложнения со спиной».

Визуализация анатомии позвоночника человека

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Благодарности

1. Черепно-шейный сустав.

Эмбриология черепно-шейного перехода

Анатомия развития черепно-шейного перехода

Затылочный бугор

Атлас

Ось

Совместный комплекс C0 – C1.

Совместный комплекс C1 – C2

Связочная анатомия черепно-шейного перехода

Артериальная анатомия черепно-шейного перехода

Венозная анатомия черепно-шейного перехода

Оболочки и пространства черепно-шейного перехода

Нервная анатомия черепно-шейного перехода

Краниометрия и измерения черепно-шейного перехода

Галерея общих анатомических вариантов

Рекомендуемая литература

2.СУБАКСИАЛЬНЫЙ ШЕЙНЫЙ ПОЗВОНОЧНИК

Анатомия развития субаксиального шейного отдела позвоночника

Мультимодальный атлас изображений субаксиального шейного отдела позвоночника

Обычные пленки ( рисунки 2.3a – 2.3e )

CT ( Рисунки 2.3f – 2.3l )

MR ( Фигуры 2.3m – 2.3r )

Остеология сегментов C3 – C7

Межпозвонковые диски субаксиального шейного отдела позвоночника

Зигапофизарные (фасеточные) суставы

Унковертебральные (лущковские) суставы

Связочная анатомия субаксиального шейного отдела позвоночника

Артериальная анатомия субаксиального шейного отдела позвоночника

Венозная анатомия субаксиального шейного отдела позвоночника

Оболочки и пространства субаксиального шейного отдела позвоночника

Нервная анатомия субаксиального шейного отдела позвоночника

Галерея анатомических вариантов и различных врожденных аномалий

Рекомендуемая литература

3.ГОЛОВНОЙ ПОЗВОНОЧНИК

Анатомия развития грудного отдела позвоночника

Мультимодальный атлас изображений грудного отдела позвоночника

Обычные пленки (, рисунки 3.3a – 3.3b, )

CT ( Рисунки 3.3c – 3.3l )

MR ( Фигуры 3,3–3,3zz )

Остеология грудных сегментов

Межпозвоночные диски грудного отдела позвоночника

Зигапофизарные (фасеточные) суставы

Реберно-позвоночные и реберно-поперечные суставы

Связочная анатомия грудного отдела позвоночника

Артериальная анатомия грудного отдела позвоночника

Венозная анатомия грудного отдела позвоночника

Оболочки и пространства грудного отдела позвоночника

Нервная анатомия грудного отдела позвоночника

Галерея анатомических вариантов и различных врожденных аномалий

Рекомендуемая литература

4.ПОЯСНИЧНЫЙ ПОЗВОНОЧНИК

Анатомия развития поясничного отдела позвоночника

Мультимодальный атлас изображений поясничного отдела позвоночника

Обычные пленки (, рисунки 4.4a – 4.4c, )

CT ( Рисунки 4.4d – 4.4q )

MR ( Рисунки 4.4r – 4.4y )

Остеология поясничных сегментов

Зигапофизарные суставы

Пояснично-крестцовая переходная анатомия

Боковые выемки и межпозвонковые отверстия

Межпозвоночные диски поясничного отдела позвоночника

Связочная анатомия поясничного отдела позвоночника

Артериальная анатомия поясничного отдела позвоночника

Венозная анатомия поясничного отдела позвоночника

Оболочки и пространства поясничного отдела позвоночника

Нервная анатомия поясничного отдела позвоночника

Галерея анатомических вариантов и различных врожденных аномалий

Рекомендуемая литература

5.КРЕСТЕНЬ И КОЧИКС

Анатомия развития крестца и копчика

Остеология крестца

Крестцовые отверстия

Осевые КТ-изображения от Superior (, рис. 5.13a, ) — низшего (, рис. 5.13f, )

Осевые T1-взвешенные изображения TSE от Superior (, рис. 5.13g, ) — низшего (, рис. 5.13m, )

Зигапофизарные суставы L5 – S1

Крестцово-подвздошные суставы

Пояснично-крестцовая переходная анатомия

Связочная анатомия крестца

Артериальная анатомия поясничного отдела позвоночника

Венозная анатомия поясничного отдела позвоночника

Оболочки и пространства поясничного отдела позвоночника

Нервная анатомия поясничного отдела позвоночника

Копчик

Галерея анатомических вариантов и различных врожденных аномалий

Рекомендуемая литература

6.ПАРАСПИНАЛЬНАЯ МЫСКУЛАТУРА

Шейные параспинальные мышцы

Грудные параспинальные мышцы

Пояснично-крестцовые параспинальные мышцы

Главный ключ легенды

Индекс

.