Из чего состоят диски в позвоночнике
Межпозвонковый диск (МПД) играет важную роль в нормальном функционировании позвоночника. Это подушка из фиброзного хряща и главный сустав между двумя смежными позвонками. В позвоночнике человека 23 диска: 6 в шейном отделе, 12 в грудном отделе и 5 в поясничном отделе.
МПД позволяют позвоночнику быть гибким, не теряя при этом своей прочности. Они также обеспечивают амортизирующий эффект внутри позвоночника и предотвращают трение позвонков друг о друга. МПД состоят из трех основных компонентов: внутреннего, пульпозного ядра, наружного, фиброзного кольца и хрящевых пластин, посредством которых МПД сочленяются с телами позвонков.
Клинически значимая анатомия
Таким образом, МПД состоит из трех отдельных компонентов:
- Пульпозное центральное ядро.
- Фиброзное периферическое кольцо.
- Две концевые пластинки.
Пульпозное ядро
Это гелеобразная структура, которая находится в центре межпозвонкового диска и обеспечивает большую часть силы и гибкости позвоночника. Пульпозное ядро состоит из 66-86% воды, а остальная часть состоит в основном из коллагена II типа (он также может содержать типы VI, IX и XI) и протеогликанов. Протеогликаны включают более крупные аггрекан и версикан, которые связываются с гиалуроновой кислотой, а также несколько небольших протеогликанов, богатых лейцином. Аггрекан в значительной степени отвечает за удержание воды внутри пульпозного ядра. Эта структура также содержит низкую плотность клеток. Будучи разреженными, эти клетки генерируют продукты внеклеточного матрикса (аггрекан, коллаген II типа и т. д.) и поддерживают целостность пульпозного ядра.
Фиброзное кольцо
Состоит из концентрических слоев коллагеновых волокон. Ориентация волокон каждого слоя чередуется и поэтому обеспечивает эффективное сопротивление разнонаправленным движениям. Фиброзное кольцо содержит внутреннюю и внешнюю части. Они отличаются прежде всего составом коллагена. В то время как оба они в основном состоят из коллагена, наружное кольцо содержит в основном коллаген I типа, а внутреннее-преимущественно II типа. Внутреннее кольцо также содержит больше протеогликанов, чем наружное.
Друзья, 3-4 апреля в Москве состоится семинар Георгия Темичева «Диагностика и терапия боли в поясничном отделе». Узнать подробнее…
Примечание:
- коллаген I типа: кожа, сухожилия, сосуды, органы, кости (основной компонент органической части кости);
- коллаген II типа: хрящ (основной коллагеновый компонент хряща).
Концевая пластина
Верхняя и нижняя хрящевые концевые пластины (каждая толщиной около 0,6-1 мм) покрывают верхнюю и нижнюю поверхности диска. Концевая пластина обеспечивает диффузию и является основным источником питательных веществ для диска. Гиалиновая концевая пластина также является последней частью диска, которая изнашивается вследствие дегенерации диска.
- Пластины хряща, которые связывают диск с соответствующими телами позвонков.
- Каждая концевая пластина покрывает почти всю поверхность соседнего тела позвонка; только узкий ободок кости, называемый кольцевым апофизом, по периметру тела позвонка остается открытым.
- Часть тела позвонка, к которой прилежит хрящевая концевая пластина, называется концевой пластиной позвонка.
- Концевая пластина полностью покрывает пульпозное ядро, но она не покрывает периферическую часть фиброзного кольца.
- Коллагеновые волокна фиброзного кольца сливаются в концевой пластиной и сливаются с ней, в результате чего все части ядра оказываются заключены в фиброзную капсулу.
Иннервация
Только наружная треть фиброзного кольца имеет сосудистое обеспечение и иннервируется в нормальном (непатологическом) состоянии. При старении и воспалительных процессах стимулируется как рост нервов, так и рост грануляционной ткани. Кроме того, грануляционная ткань секретирует воспалительные цитокины, что еще больше повышает чувствительность к болевым ощущениям.
Васкуляризация и питание
МПД в значительной степени аваскулярен, поскольку не имеет крупных артериальных ветвей, подходящих к нему. Наружные слои фиброзного кольца снабжаются небольшими ответвлениями рядом расположенных артерий. Кровеносные сосуды вблизи соединения диска с телом позвонка, а также те, что находятся в наружном кольце, снабжают пульпозное ядро. Глюкоза, кислород и другие питательные вещества достигают аваскулярных областей путем диффузии. С этим же процессом связана эвакуация продуктов обмена.
Жизненно важные функции
- Ограничение движений в позвоночно-двигательных сегментах.
- Обеспечение стабильности.
- Сопротивление осевой, вращательной, изгибающей нагрузке.
- Сохранение анатомических взаимосвязей.
- Амортизация позвоночника.
- Защита нервных структур, которые проходят внутри позвоночного канала и выходят между тел позвонков.
Биомеханика
Весовая нагрузка
Межпозвонковый диск подвергается различным нагрузкам, включая сжимающие, растягивающие и сдвиговые напряжения. Во время сжимающего усилия внутри пульпозного ядра повышается гидростатическое давление, которое, таким образом, рассеивает силы по направлению к концевым пластинам, а также к фиброзному кольцу. Этот механизм замедляет скорость передачи приложенной нагрузки на соседний позвонок, обеспечивая диску его амортизирующие способности.
Движение
Диск также участвует в движениях между телами смежных позвонков, которые включают в себя:
- Осевая компрессия / дистракция.
- Флексия / экстензия.
- Осевая ротация.
- Латерофлексия.
Миграция ядра диска
Асимметричная нагрузка может привести к миграции пульпозного ядра в направлении, противоположном действию силы сжатия. Например, при сгибании поясничного отдела позвоночника пульпозное ядро мигрирует кзади. И наоборот, при разгибании ядро диска выдавливается кпереди. Эта концепция известна как модель динамичного диска. Хотя было показано, что миграция пульпозного ядра проявляет себя предсказуемо при нормальных (бессимптомных) дисках, у людей с симптоматическими и/или дегенеративными МПД может наблюдаться переменная картина миграции.
Физиологические варианты
Толщина дисков обычно увеличивается сверху вниз. Относительно размеров тел позвонков она наиболее высока в шейном и поясничном отделах. Это отражает увеличенный диапазон движения, наблюдающийся в этих регионах.
В шейном и поясничном отделах межпозвонковые диски толще спереди. Это создает вторичное искривление позвоночника – шейный и поясничный лордозы.
Патология
Нейропатическая боль. Грыжа диска. Валентина Юдакова и Константин Синельников
Существует несколько терминов для описания патологий МПД:
- Выпячивание диска, т.е. окружность диска выходит за пределы тел позвонков.
- Грыжа межпозвонкового диска включает в себя пульпозное ядро. Это состояние неприятно тем, что при нем может сдавливаться соседний спинномозговой нерв. Грыжи МПД поражают нервы, связанные с нижними позвонками (например, грыжа L4/L5 поражает нервный корешок L5). Наиболее распространенным локализацией грыжи диска является уровень L5-S1, что может быть связано с истончением задней продольной связки к ее каудальному концу. Существует три подтипа грыж:
- Протрузия диска характеризуется тем, что ширина основания протрузии больше диаметра материала диска, который является грыжей.
- При экструзии диска фиброзное кольцо повреждается, что позволяет пульпозному ядру выдавливаться за пределы границ диска. В этом случае грыжевой материал образует грибовидный купол, который шире шейки, соединяющей его с телом пульпозного ядра. Грыжа может распространяться выше или ниже уровня диска.
- При секвестрации диска грыжевой материал отрывается от тела пульпозного ядра.
- Высыхание диска является обычным явлением при старении. Это вызвано гибелью клеток, которые производят и поддерживают внеклеточный матрикс, включая протеогликаны, такие как аггрекан. Пульпозное ядро сжимается по мере того, как его желеобразная форма заменяется фиброзной тканью, что приводит к уменьшению его функциональности. В результате МПД уплощается, снижается его подвижность, что может привести к воздействию на спинномозговые нервы, и, как следствие, боли и мышечной слабости. Считается, что это происходит из-за распада протеогликанов, что снижает водоудерживающие свойства пульпозного ядра.
Интересные факты
- Между С1 и С2 позвонками нет межпозвонкового диска, что является уникальным для позвоночника.
- Две основные связки поддерживают МПД:
- Передняя продольная связка – это широкая связка, которая покрывает переднебоковую поверхность позвоночника от большого затылочного отверстия до крестца. Эта связка позволяет позвоночнику избегать гиперэкстензии и предотвращает формирование межпозвонковых грыж, распространяющихся в переднебоковом направлении.
- Задняя продольная связка покрывает заднюю поверхность тел позвонков, внутри позвоночного канала, и служит главным образом для предотвращения образования задних грыж межпозвонковых дисков, и поэтому отвечает за большинство грыж, распространяющихся в заднебоковом направлении.
Источник: Physiopedia – Intervertebral disc.
Источник
У человека имеется 21-25 межпозвоночных дисков, объединяющих позвонки в единый позвоночный столб. У взрослого человека межпозвоночные диски составляют 25% высоты позвоночника, а у новорожденного ребенка – до 50%. Основными функциями этих анатомических образований являются амортизационная и опорная.
Анатомия
Строение межпозвоночного диска является довольно сложным. В его центре находится полужидкое пульпозное ядро, окруженное плотным фиброзным кольцом, а сверху и снизу находятся замыкательные пластинки. Высота диска колеблется в течение суток, разница может достигать 2 сантиметров. Утром высота максимальная, в течение дня она постепенно снижается, достигая к вечеру минимума.
Ядро
Пульпозное ядро имеет двояковыпуклую форму и представляет собой гелеобразную массу из сложных белков (протеогликанов) и длинных цепочек гиалуроновой кислоты. Именно белки отвечают за амортизационную функцию. При увеличении нагрузки протеогликаны компенсаторно начинают вбирать в себя воду, увеличивая ядро в размерах и делая его более упругим.
После прекращения нагрузки протеогликаны волу отдают, восстанавливая тем самым прежнее равновесие. Площадь ядра занимает около 40% площади всего диска. С возрастом способность к гидратации снижается, ядро становится более «сухим» и, как следствие, менее эластичным.
Фиброзное кольцо
Кольцо состоит из порядка 20-25 концентрически расположенных фиброзных пластин, и находящихся между ними коллагеновых волокон, имеющих параллельное направление. Кроме коллагеновых, есть еще радиально расположенные, волокна эластина. Таким образом, за счет перекрестного направления волокон, достигается высокая прочность этой анатомической структуры.
Замыкательные пластинки
Концевые пластинки представляют собой тонкий, но очень крепкий слой соединительной ткани. Замыкательные хрящевые пластины прочно срастаются с телом соседнего позвонка, обеспечивая формирование позвоночного столба. И также они играют важную роль в обеспечении питания диска.
Функции
Диски выполняют несколько важных функций:
- Прочно соединяют соседние позвонки между собой. В выполнении этой функции участвуют замыкательные пластины. Межпозвоночные диски и позвонки прочно соединены между собой, в этом месте движение отсутствует.
- Обеспечивают амортизацию при нагрузках. За это отвечают белки пульпозного ядра. В поясничном отделе межпозвоночные диски имеют самую большую высоту (до 11 мм), так как именно этот отдел несет основную осевую нагрузку.
- Способствуют гибкости и подвижности позвоночника. Наиболее подвижным является шейный отдел, наименее подвижным – поясничный.
Виды патологии
Обменные процессы в межпозвонковых дисках идут очень медленно. Именно дегидратация и дефицит минеральных веществ могут стать причиной развития остеохондроза позвоночника, а в дальнейшем – протрузии и грыжи диска. К протрузии и грыже также может привести повреждение позвоночника при автодорожной аварии или при подъеме тяжестей.
Возможные изменения со стороны межпозвоночных дисков
Дегенеративные изменения
После 30 лет начинаются процессы дегидратации (обезвоживания) ядра диска. Это связано с уменьшением синтеза протеогликанов и полимеризации мукополисахаридов. В результате нарушается транспортировка питательных веществ и кислорода в позвоночный диск и задержка вывода токсичных продуктов обмена. К нарушению питания диска приводит ряд патологических состояний и неправильный образ жизни. Именно эти процессы приводят к истончению хряща.
Стирание диска невозможно, так как между диском и позвонком движение отсутствует. Процесс дегенерации ускоряется, если есть чрезмерная или слишком малая нагрузка на межпозвонковый диск, хронические заболевания (сахарный диабет, анемия, атеросклероз, остеопороз и другие), ожирение, злоупотребление алкоголем и табачная зависимость. Когда высота дисков снижена, происходит ухудшение их опорной и амортизационной функции.
Протрузия диска
Протрузия – это выпячивание части диска за пределы межпозвоночного пространства. При этом ядро не выходит за пределы фиброзного кольца, так как целостность кольца не нарушена. Наиболее часто протрузия выявляется у трудоспособных людей средней возрастной группы 35-55 лет. Причинами протрузии считается:
- малоподвижный образ жизни, приводящий к слабости мышечного корсета, плохому кровоснабжению и ухудшению обмена веществ;
- патологический кифоз и лордоз, а также сколиоз. Искривления позвоночника приводят к неправильному перераспределению нагрузки на позвоночный столб;
- травмы позвоночника, как тяжелые, так и регулярные микротравмы;
- нарушения обмена веществ, связанные с неправильным питанием или наличием гормональных нарушений (гипотиреоз, сахарный диабет);
- возрастные дегенеративные изменения в хрящевой ткани.
В зависимости от стороны, куда обращено выпячивание протрузия может быть:
- дорзальной (направлена к спине);
- латеральной (направлено вбок);
- вентральной (направлена кпереди).
Симптомы
Латеральная и вентральная протрузия протекают без клинических проявлений. Симптоматику дает задняя протрузия. Так как в подавляющем большинстве случаев выпячивание диска возникает в поясничном отделе (что связано с большой нагрузкой и максимальной выраженностью объема движений в этом отделе), то возможны следующие проявления:
- боли в поясничном отделе, усиливающиеся при движении. Болевые ощущения могут отдавать в ягодицы или в ноги;
- наличие нарушений чувствительности – ощущение ползания мурашек, покалывания, чувство онемения.
Диагностика
Наличие протрузии выявляется с помощью компьютерной или магнитно-резонансной томографии. Так как протрузии часто протекают бессимптомно, то могут обнаруживаться случайно при обследовании по поводу других заболеваний.
Грыжа межпозвоночного диска
Межпозвоночная грыжа представляет собой выпячивание межпозвоночного диска между телами позвонков, сопровождающееся разрывом фиброзного кольца и смещением ядра. Наиболее частой причиной формирования грыжи являются дегенеративные изменения в хрящевой ткани или травма.
Отдельно выделяют дорзальную диффузную грыжу диска. При этой патологии фиброзное кольцо сохранено, но диск уже сильно выпирает в межпозвонковое пространство. Опасность диффузной грыжи в том, что может произойти разрыв кольца, что означает резкое ухудшение состояния пациента.
Как формируется грыжа
Сначала возникает пролапс диска – незначительное смещение до 3 мм. Если диск сместился на более значительное расстояние, вышел за пределы позвонка, но фиброзное кольцо сохранило свою целостность, то это называется протрузией.
Если патологический процесс прогрессирует, то происходит разрыв волокон, образующих фиброзную капсулу и смещение пульпозного ядра. Эта стадия называется экструзия диска.
Секвестрация. На этом этапе пульпозное ядро смещается настолько, что свисает за пределы межпозвонковой щели. Наиболее часто грыжи возникают в пояснично-крестцовом отделе позвоночника на уровне L5 – S1 и на уровне L4 – L5.
Симптоматика
В начале формирования грыжи клинических симптомов может не быть, но со временем появляются тупые боли, спровоцированные динамической или статической физической нагрузкой и исчезающие в положении лежа. Далее боли беспокоят более длительно и становятся практически постоянными. При грыже всегда формируется мышечно-тонический синдром.
Например, при достаточно редкой локализации грыжи в области шеи возникает рефлекторная кривошея, а поясничная грыжа может проявлять себя симптомами люмбаго. Поражение дисков в грудном отделе позвоночника может имитировать заболевания внутренних органов (сердца, желудка, поджелудочной железы), а при локализации грыжи в шейном отделе позвоночника возможна охриплость голоса и ощущение инородного тела в горле (уровень С5 – С6).
Кроме болей, характерно нарушение чувствительности в зоне иннервации – чувство онемения, покалывания или жжения
Диагностика
Диагностикой и лечением патологии межпозвоночных дисков занимается невролог или нейрохирург. Кроме расспроса и проведения неврологических тестов, всегда назначается дополнительное обследование: МРТ, КТ, миелография (рентгенологическое исследование спинномозгового канала, выполняемое с контрастным веществом).
Лечение
Эффективное лечение всегда направлено не только на ликвидацию симптомов заболевания, но и, в первую очередь, устранение его причин. Так как патология чаще всего связано с дегенеративными изменениями в хрящах, то терапия должна быть направлена на улучшение питания хрящевой ткани.
Диета
Рацион должны составлять преимущественно свежие овощи и фрукты, а также молочные продукты, содержащие достаточное количество кальция. Рекомендуются также морепродукты, как источники Омега-3, полиненасыщенных кислот, белка и фосфора. Кондитерские изделия, сахар, алкоголь лучше исключить.
Они обладают высокой калорийностью и ведут к накоплению лишних килограммов и, как следствие, увеличивают нагрузку на позвоночник. Кроме того, при употреблении данных продуктов, кислотно-щелочной баланс сдвигается в кислую сторону, что крайне неблагоприятно сказывается на обмене веществ в целом и в костной и хрящевой ткани в частности.
Важно поддержание водный баланс. Чистой воды необходимо выпивать 1,5-2 литра в сутки в зависимости от веса пациента. Желателен прием хондропротекторов (глюкозамин и хондроитин сульфат) в виде биологически активных добавок. Особенно выраженный эффект прием хондропротекторов имеет на начальной стадии заболевания.
Читайте также:
Медикаментозное лечение
Лекарственные препараты принимаются с целью устранения боли и воспаления. Наиболее часто применяют нестероидные противовоспалительные средства (Нимесулид, Ибупрофен, Диклофенак, Найз) и миорелаксанты, снимающие напряжение мышц за счет блокады нервно-мышечной передачи. К миорелаксантам относятся:
- Сирдалуд,
- Мидокалм,
- Баклофен.
При выраженном болевом синдроме применяют локальное введение местных анестетиков или кортикостероидов.
Лечебная физкультура
ЛФК (лечебная физкультура) является основой лечения патологии дисков. Ряд специалистов утверждает, что используя лечебную гимнастику наряду с правильным питанием, можно полностью восстановить объем движений и устранить болевой синдром. Правильное выполнение упражнений позволяет улучшить кровообращение, а, следовательно, и питание диска, снять мышечные спазмы, устранить смещение диска и выровнять его содержимое, укрепить мышечный корсет и связочный аппарат.
При любой патологии межпозвоночного диска приступать к занятиям можно только после установления точного диагноза и подбора индивидуальной программы тренировок. Противопоказано делать упражнения в следующих ситуациях:
- защемление или секвестрация грыжи межпозвоночного диска;
- послеоперационный период менее 6 месяцев;
- наличие выраженного болевого синдрома;
- онкологическое заболевание;
- высокое артериальное давление;
- повышенная температура тела;
- обострение любого хронического заболевания.
Примерный комплекс упражнений при грыже поясничного отдела
Хирургическое лечение
К хирургическому вмешательству прибегают достаточно редко. Лечить грыжу оперативным путем приходится в следующих случаях:
- синдром «конского хвоста» – нарушение работы мочевого пузыря и сфинктера прямой кишки вследствие ущемления иннервирующих эти органы нервных волокон;
- выраженность корешковой боли при отсутствии эффекта от проводимой терапии в течение 2 недель. Особенно это касается секвестрированной дисковой грыжи или большого размера выпячивания диска;
- признаки атрофии мышц на фоне отсутствия функциональной активности нервного корешка;
- крупная киста диска.
В остальных случаях показания к операции являются относительными. Во время оперативного вмешательства проводят замену пораженного диска на искусственный. Протезирование позволяет восстановить амортизацию и приблизить ее к нормальному уровню.
У межпозвоночных дисков с возрастом снижается способность выполнять функции амортизации и опоры. Для того чтобы замедлить скорость дегенеративных изменений, необходимо правильно питаться, вести активный образ жизни без чрезмерных нагрузок и вовремя обращаться к врачу. При прогрессировании патологии сначала развивается протрузия, а затем и грыжа, которая может привести к появлению выраженного болевого синдрома, ограничению подвижности, а иногда и к инвалидности.
Источник