Формування хребетного стовпа і вертикальної пози тіла людини в онтогенезі

Хребетний стовп людини послідовно проходить перетинчасту, хрящову і кісткову стадії розвитку. Його елементи з'являються на ранніх етапах розвитку зародка. Спочатку закладки тіла хребців розташовуються далеко один від одного, розділяючись прошарками зародкової мезенхіми. Потім починають розвиватися дуги хребців, формуються поперечні і суглобові відростки, далі хребці диференціюються майже повністю, а остисті відростки ще відсутні.

Хорда у ембріона редукується і зберігається лише у вигляді драглистого ядра міжхребцевих дисків. Характерною особливістю хребта на ранньому етапі внутрішньоутробного розвитку є схожість тіл хребців по їх формі. В кінці другого місяця внутрішньоутробного розвитку різко збільшується розмір тіл шийних хребців. Збільшення тел поперекових і крижових хребців не спостерігається навіть у новонароджених в зв'язку з відсутністю внутрішньоутробних гравітаційних впливів.

Закладка поздовжньої зв'язки відбувається у ембріонів на дорсальній поверхні тіл хребців. Міжхребцевий диск у ембріонів формується з мезенхіми. Центри окостеніння в хребті ембріона з'являються спочатку в нижніх грудних і верхніх поперекових хребцях, а потім простежуються і в інших відділах.

Після народження дитина відразу ж починає боротьбу з багатьма зовнішніми впливами. І найголовнішим стимулом, який буде формувати його поставу, є гравітація. З моменту народження і до формування постави, властивою дорослій людині, кожна дитина, на думку А. Потапчука та М. Дідура (2001), проходить такі рівні формування рухів:

• рівень А - дитина, лежачи на животі, піднімає голову. При цьому за рахунок шийно-тонічних рефлексів формується рівень, що забезпечує рівновагу тіла і базовий поріг напруги м'язів;
• рівень В - формування м'язово-суглобових зв'язків, які зумовлюють розвиток автоматизму рухових циклів. Цей період відповідає етапу навчання повзання і сидіння; починає формуватися механізм одностороннього, а потім і різнобічного включення м'язів кінцівок, що в подальшому забезпечує формування оптимального стереотипу ходьби і стояння;
• рівень С - формується до кінця першого року життя і дозволяє дитині оперативно орієнтуватися в просторі з використанням наявного арсеналу рухових навичок;
• рівень D - створюється вертикальна поза тіла, при якій м'язовий баланс в положенні стоячи забезпечується при мінімальних м'язових витратах. У міру зміни рівнів формування руху змінюється і форма хребетного стовпа. Відомо, що хребетний стовп новонародженого, за винятком невеликої крижової кривизни, майже не має фізіологічних вигинів. Висота голови в цей період відповідає приблизно у довжини тіла. Центр ваги голови у немовлят розташований безпосередньо попереду від синхондрозу між клиноподібної і потиличної кісткою і на порівняно великій відстані наперед від суглоба між черепом і Атланті. Задні шийні м'язи розвинені ще слабо. Тому важка, велика (по відношенню до інших частин тіла) голова відвисає вперед, і новонароджений не може її підняти. Спроби підняти голову призводять через 6-7 тижнів до утворення шийного лордозу, який встановлюється в наступні місяці як результат зусиль, спрямованих на утримання тіла в рівновазі в сидячому положенні. Шийний лордоз утворюють все шийні хребці і два верхніх грудних, а його вершина знаходиться на рівні п'ятого - шостого шийних хребців.

В 6 міс, коли дитина починає сидіти, утворюється вигин в грудному відділі опуклістю назад (кіфоз). Протягом 1-го року, під час початку стояння і ходьби у дитини утворюється вигин в поперековому відділі, спрямований вперед (лордоз).

Поперековий лордоз включає XI-XII грудні і все поперекові хребці, а його вершина відповідає третьому-четвертому поперековому хребцях. Утворення поперекового лордозу змінює положення тазу і сприяє переміщенню загального центру ваги (ОЦТ) тіла людини ззаду від осі тазостегнового суглоба, попереджаючи таким чином падіння тіла в вертикальному положенні. Форма хребетного стовпа у дитини 2-3 років характеризується недостатньо вираженим поперековим лордозом, який досягає свого найбільшого розвитку у дорослого.

Крижово-куприковий вигин з'являється ще у зародків. Однак він починає розвиватися лише при перших спробах прямоходіння і з появою поперекового лордозу. В утворенні цього вигину грає роль сила тяжіння, що передається на підставу крижів через вільний відділ хребта і прагне вклинитися крижі між клубовими кістками, і тяга зв'язок, розташованих між хрестцем і сідничної кісткою. Ці зв'язки фіксують нижню частину крижів до бугра і ості сідничної кістки. Взаємодія цих двох сил є головним чинником, що обумовлює розвиток крижово-куприкового вигину.

У міру формування фізіологічних вигинів хребетного стовпа змінюється і форма міжхребцевих дисків. Якщо у новонародженого диски мають однакову висоту як спереду, так і ззаду, то з утворенням вигинів їх форма змінюється, і хрящі в сагиттальном розрізі набувають кілька клиноподібну форму. В області лордозів велика висота цього клина звернена кпереди, а менша - вкінці. В області грудного кіфозу, навпаки, велика висота знаходиться позаду і менша спереду. У крижовому і копчиковую відділах хребетний стовп має вигин, звернений назад. Міжхребцеві диски крижового відділу мають тимчасове значення і заміщаються на 17-25-му році кістковою тканиною, внаслідок чого рухливість крижовиххребців відносно один одного стає неможливою.

Зростання хребетного стовпа відбувається особливо інтенсивно в перші два роки життя. Його довжина при цьому досягається 30-34% кінцевого розміру. Різні відділи хребетного стовпа ростуть нерівномірно. Найінтенсивніше зростає поперековий відділ, потім крижовий, шийний, грудної і менш всіх куприковий. Від 1,5 до Злет щодо сповільнюється зростання шийних і верхніх грудних хребців. Подальше зростання хребетного стовпа спостерігається в 7-9 років. У 10 років посилено ростуть поперекові і нижні грудні хребці. Збільшення темпів зростання хребетного стовпа відзначається також в період статевого дозрівання.

До 2 років загальна довжина кісткової і хрящової частини хребетного стовпа збільшується з однаковою інтенсивністю; потім зростання хрящової частини щодо сповільнюється.

Тіла хребців новонародженого відносно ширше і коротше, ніж у дорослого. У дітей від 3 до 15 років розміри окремих хребців як у висоту, так і в ширину збільшуються зверху вниз від верхніх грудних до нижніх поперекових. Ці відмінності (в усякому разі, пов'язані з ростом в ширину) залежать від збільшення вагового навантаження, що випробовується розташованими нижче хребцями. До 6 років у верхньому і нижньому відділах хребців, а також на кінцях остистих і поперечних відростків є самостійні точки окостеніння.

Загальне зростання хребців в середньому від 3-6 років протікає з однаковою інтенсивністю в висоту і ширину. У 5-7 років збільшення хребців в ширину дещо відстає від збільшення у висоту, а в наступних віках збільшення хребців у всіх напрямках підвищується.

Процес окостеніння хребетного стовпа відбувається поетапно. На 1-2-му році зливаються обидві половини дуг, на 3-му році - дуги з тілами хребців. У 6-9 років утворюються самостійні центри окостеніння верхньої і нижньої поверхні тіл хребців, а також кінців остистих і поперечних відростків. До 14 років окостеневают середні частини тіл хребців. Повний окостеніння окремих хребців закінчується до 21-23 років.

У міру формування вигинів хребетного стовпа відбувається збільшення розмірів грудної і тазової порожнин, що, в свою чергу, сприяє збереженню вертикальної пози і поліпшенню ресорних властивостей хребта при ходьбі і стрибках.

На формування хребетного стовпа людини і його вертикальну позу, на думку багатьох авторів, надає висота розташування загального центру ваги тіла.

Вікові особливості розташування загального центру ваги обумовлені нерівномірним зміною розмірів біоланок, зміною співвідношення мас цих ланок тіла в період росту. Вони пов'язані також з характерними особливостями, що придбані в кожному віковому періоді, починаючи з моменту першого стояння дитини і закінчуючи похилим віком, коли в результаті старечої інволюції одночасно з морфологічними змінами відбуваються і біомеханічні.

За даними Г. Козирєва (1947), у новонароджених загальний центр ваги розташовується на рівні V-VI грудних хребців (визначався в положенні максимально можливого випрямлення нижніх кінцівок шляхом бинтування). Таке краніальніше розташування загального центру ваги пояснюється характерними пропорціями тіла новонароджених.

У міру зростання загальний центр ваги поступово знижується. Так, у 6-місячної дитини він розташовується на рівні X грудного хребця. У 9-місячному віці, коли більшість дітей може самостійно стояти, загальний центр ваги опускається до рівня XI-ХII грудних хребців.

У біомеханічному щодо найбільш цікавим є процес переходу до вертикального положення тіла. Перше стояння характеризується надмірним напруженням всієї мускулатури, не тільки тієї, яка безпосередньо утримує тіло у вертикальному положенні, але і тієї, яка в акті стояння зовсім не грає ролі або надає тільки посередній вплив. Це вказує на недостатність диференціювання мускулатури і відсутність необхідної регуляції тонусу. Крім того, нестійкість обумовлена також високим розташуванням ОЦТ і малою площею опори, що утрудняють збереження рівноваги.

У 9-місячної дитини відзначається своєрідна постава в сагітальній площині. Вона характерна тим, що нижні кінцівки дитини знаходяться в напівзігнутому положенні (кут згинання колінного суглоба у 9-місячної дитини досягає 162 °, в однорічної - 165 °), а тулуб щодо вертикальної осі трохи нахилене вперед (7-10 °). Напівзігнуте положення нижніх кінцівок обумовлено не нахилом таза і не обмеженням розгинання в тазостегнових суглобах, а тим, що дитина пристосовується до утримання тіла в такому рівновазі, при якому була б виключена можливість несподіваного його порушення і забезпечена безпека падіння. Виникнення своєрідною постави в цьому віці, перш за все, викликано відсутністю закріпленого навику до стояння. У міру набуття такого досвіду поступово зникає і невпевненість в статичної стійкості тіла.

До двох років дитина стоїть вже більш впевнено і значно вільніше переміщує центр ваги в межах площі опори. Висота загального центру ваги тіла розташовується на рівні I поперекового хребця. Поступово зникає напівзігнутих нижніх кінцівок (кут згинання в колінних суглобах досягає 170 °).

Постава трирічної дитини при стоянні характеризується вертикальним положенням тулуба і невеликим згинанням нижніх кінцівок (кут згинання в колінному суглобі дорівнює 175 °). В області хребетного стовпа виразно помітний грудної кіфоз і намічається поперековий лордоз. Горизонтальна площина загального центру ваги тіла розташовується на рівні II поперекового хребця. Поздовжні осі стоп утворюють кут приблизно 25-30 °, як у дорослих.

В поставі дітей п'ятирічного віку вже відсутні ознаки напівзігнутих нижніх кінцівок (кут в колінному суглобі дорівнює 180 °). Горизонтальна площина загального центру ваги розташовується на рівні III поперекового хребця. У наступні роки зміни в локалізації ОЦТ тіла полягають, головним чином, в поступовому його зниженні і більш стійкою регуляції в сагітальній площині.

В результаті старіння організму відбуваються як анатомо-фізіологічні, так і біомеханічні зміни в опорно-руховому апараті.

Г. Козирєв (1947) виділив три основних типи постави з найбільш характерними морфологічними і біомеханічними ознаками.

Перший тип старечої постави характеризується різким зміщенням центру ваги вперед - настільки, що сагиттальная площину розташовується попереду від центрів трьох основних суглобів нижніх кінцівок. Опорою служить переважно передній відділ стоп, голова нахилена вперед, шийний лордоз сплощений. У нижній частині шийного і грудного відділів спостерігається різкий кіфоз. Нижні кінцівки в колінному суглобі повністю не розігнуті (кут згинання коливається від 172 до 177 °).

Другий тип старечої постави характеризується зміщенням центру ваги назад. Його сагиттальная площину проходить ззаду центру тазостегнового суглоба і замикає останній пасивним способом, використовуючи для цього натяг повздошно-стегнової зв'язки. Тулуб нахилений назад, опущений живіт виставлений вперед. Хребетний стовп має форму "круглої спини".

Третій тип постави характеризується загальним осіданням тіла без нахилу тулуба вперед або назад. Створюється враження, що сила тяжіння стиснула тіло по вертикальній осі; в результаті шия як би стала коротше за рахунок збільшення шийного вигину, тулуб коротшало за рахунок збільшення грудного кіфозу, а нижні кінцівки - за рахунок згинання в трьох основних суглобах. Сагітальній площину загального центру ваги проходить ззаду від центру тазостегнового суглоба, замикаючи його пасивним способом ззаду або через центр колінного суглоба. В результаті два останніх суглоби можуть замикатися тільки активно.

При огляді людини похилого або старечого віку, перш за все, звертає на себе увагу його постава, яка часто характеризується виразністю шийного, поперекового лордозу і грудного кіфозу.

У осіб похилого та старечого віку збільшується кіфоз хребетного стовпа, поступово формується кругла спина, також збільшуються шийний і поперековий лордоз. Навіть при нормальній статичному навантаженні протягом життя відбувається деяке збільшення грудного кіфозу. При тривалих статичних навантаженнях (перевантаженнях) на стороні угнутості відбувається зміна міжхребцевих дисків і розвивається фіксоване викривлення (вікової гіперкіфоз) з усіма наслідками. П'ять типів постави, властиві літньому віку, на підставі аналізу рентгенограм фізіологічних вигинів хребетного стовпа були виділені Подрушняка і Остапчуком (1972):

1. незмінна, кут вигину грудного відділу більш 159 °;
2. сутула, кут вигину грудного відділу 159-151 °;
3. кіфозная, кут вигину грудного відділу менш 151 °, поперекового -155-164 °;
4. кіфозно-лордозная, кут вигину грудного відділу менш 151% поперекового - менш 155 °;
5. кіфозно-трохи сплющена, кут вигину грудного відділу менше 15 Г, поперекового - більше 164 °.

Авторами було встановлено, що при старінні найбільш виражені зміни вигинів в сагітальній площині грудного відділу, досить чітко - шийного та дещо менше - поперекового відділів хребта.

До 60-ти років сколіоз, грудний кіфоз, шийний і поперековий лордоз частіше виявляються у жінок. Зі збільшенням віку число людей з нормальною поставою у вертикальній позі різко зменшується і збільшується число осіб з кіфозной поставою.

Серед різних змін будови і функції хребетного стовпа, що розвиваються в процесі старіння, зміщення хребців або торсия займають особливе місце, так як збільшується частота їх виявлення і ступінь вираженості у міру старіння.

За даними Остапчука (1974), торсіонні викривлення грудного і поперекового відділів хребта виявляються більш ніж у половини практично здорових людей обох статей і з віком виявляються частіше. У більшій частині людей торсия хребетного стовпа поєднується з викривленням його у фронтальній площині і напрям її тісно пов'язане з формою сколіозу.

Розвиваючись у старінні торсия тісно пов'язана з порушенням функції найдовшого м'язу. Вона посилюється при поєднанні торсии з боковим викривленням хребта. Торсия і порушення функції найдовшого м'язу розвиваються на тлі дистрофически-деструктивних процесів хребетного стовпа, посилюючи негативний вплив на статику і динаміку людини при старінні.

[1], [2], [3], [4]