Формування хребетного стовпа і вертикальної пози тіла людини в онтогенезі

Хребетний стовп людини послідовно проходить перетинкову, хрящову та кісткову стадії розвитку. Його елементи з'являються на ранніх стадіях ембріонального розвитку. Спочатку зачатки тіл хребців розташовані далеко один від одного, розділені шарами ембріональної мезенхіми. Потім починають розвиватися дуги хребців, формуються поперечні та суглобові відростки, потім хребці майже повністю диференціюються, а остисті відростки ще відсутні.

Хорда у ембріона редукована і зберігається лише у вигляді желеподібного ядра міжхребцевих дисків. Характерною особливістю хребта на ранній стадії внутрішньоутробного розвитку є схожість тіл хребців за їхньою формою. Наприкінці другого місяця внутрішньоутробного розвитку розміри шийних хребців різко збільшуються. Збільшення тіл поперекових і крижових хребців не спостерігається навіть у новонароджених через відсутність внутрішньоутробного гравітаційного впливу.

Поздовжня зв'язка закладається у ембріонів на дорсальній поверхні тіл хребців. Міжхребцевий диск у ембріонів формується з мезенхіми. Центри окостеніння в ембріональному хребті спочатку з'являються в нижніх грудних та верхніх поперекових хребцях, а потім простежуються в інших відділах.

Після народження дитина одразу починає боротися з багатьма зовнішніми впливами. І найважливішим стимулом, який формуватиме її поставу, є сила тяжіння. Від моменту народження і до формування постави, властивої дорослій людині, кожна дитина, за даними А. Потапчука та М. Дідура (2001), проходить такі рівні формування рухів:

• рівень А – дитина, лежачи на животі, піднімає голову. Одночасно, завдяки шийно-тонічним рефлексам, формується рівень, що забезпечує рівновагу тіла та базовий поріг м’язової напруги;
• рівень B – формування м’язово-суглобових зв’язків, що зумовлюють розвиток автоматизму рухових циклів. Цей період відповідає етапу навчання повзанню та сидінню; починає формуватися механізм одностороннього, а потім багатостороннього включення м’язів кінцівок, що згодом забезпечує формування оптимального стереотипу ходьби та стояння;
• рівень С – формується до кінця першого року життя та дозволяє дитині швидко орієнтуватися в просторі, використовуючи наявний арсенал рухових навичок;
• Рівень D – створюється вертикальна постава тіла, при якій м’язова рівновага в положенні стоячи забезпечується мінімальними м’язовими зусиллями. Зі зміною рівнів формування рухів змінюється і форма хребта. Відомо, що хребетний стовп новонародженого, за винятком невеликої крижової кривини, майже не має фізіологічних вигинів. Висота голови в цей період приблизно дорівнює довжині тіла. Центр ваги голови у немовлят розташований безпосередньо перед синхондрозом між клиноподібною та потиличною кістками та на відносно великій відстані перед суглобом між черепом та атлантом. Задні шийні м’язи ще слабо розвинені. Тому важка, велика (по відношенню до решти тіла) голова звисає вперед, і новонароджений не може її підняти. Спроби підняти голову призводять через 6-7 тижнів до формування шийного лордозу, який встановлюється в наступні місяці в результаті зусиль, спрямованих на підтримку рівноваги тіла в положенні сидячи. Шийний лордоз утворений усіма шийними хребцями та двома верхніми грудними хребцями, а його вершина знаходиться на рівні п'ятого-шостого шийних хребців.

У 6 місяців, коли дитина починає сидіти, формується викривлення в грудному відділі з опуклістю до спини (кіфоз). Протягом першого року, коли дитина починає стояти та ходити, формується викривлення в поперековому відділі, спрямоване вперед (лордоз).

Поперековий лордоз включає XI-XII грудні та всі поперекові хребці, а його верхівка відповідає третьому-четвертому поперековим хребцям. Формування поперекового лордозу змінює положення тазу та сприяє зміщенню загального центру ваги (ЗЦВ) тіла людини назад від осі кульшового суглоба, тим самим запобігаючи падінню тіла у вертикальному положенні. Форма хребтового стовпа у дитини віком 2-3 років характеризується недостатньо вираженим поперековим лордозом, який досягає найбільшого розвитку у дорослому.

Крижово-куприковий вигин з'являється вже у ембріонів. Однак він починає розвиватися лише з першими спробами прямоходіння та з появою поперекового лордозу. На формування цього вигину впливає сила тяжіння, що передається до основи крижів через вільну частину хребта та прагне заклинити крижі між клубовими кістками, а також натяг зв'язок, розташованих між крижами та сідничною кісткою. Ці зв'язки фіксують нижню частину крижів до горбка та ості сідничної кістки. Взаємодія цих двох сил є основним фактором, що визначає розвиток крижово-куприкового вигину.

У міру формування фізіологічних вигинів хребта змінюється і форма міжхребцевих дисків. Якщо диски новонародженого мають однакову висоту як спереду, так і ззаду, то з утворенням вигинів їхня форма змінюється, і хрящі в сагітальному відділі набувають дещо клиноподібної форми. В області лордозу більша висота цього клина звернена вперед, а менша назад. В області грудного кіфозу, навпаки, більша висота знаходиться ззаду, а менша - спереду. У крижовому та куприковому відділах хребетний стовп має вигин, звернений назад. Міжхребцеві диски крижового відділу мають тимчасове значення і заміщуються кістковою тканиною у віці 17-25 років, внаслідок чого рухливість крижових хребців відносно один одного стає неможливою.

Ріст хребта особливо інтенсивний у перші два роки життя. Його довжина сягає 30-34% від кінцевого розміру. Різні відділи хребта ростуть нерівномірно. Найбільш інтенсивно росте поперековий відділ, потім крижовий, шийний, грудний і найменше куприковий відділи. З 1,5 до 3 років ріст шийних і верхніх грудних хребців відносно сповільнюється. Подальший ріст хребта спостерігається у 7-9 років. У 10 років швидко ростуть поперекові та нижні грудні хребці. Збільшення темпів росту хребта також відзначається в період статевого дозрівання.

До 2 років загальна довжина кісткової та хрящової частин хребта збільшується з однаковою інтенсивністю; потім ріст хрящової частини відносно сповільнюється.

Тіла хребців новонародженого відносно ширші та коротші, ніж у дорослого. У дітей віком від 3 до 15 років розміри окремих хребців як у висоту, так і в ширину збільшуються зверху вниз, від верхнього грудного відділу до нижнього поперекового. Ці відмінності (принаймні ті, що пов'язані зі зростанням у ширину) залежать від збільшення вагового навантаження, яке відчувають хребці, розташовані нижче. До 6 років у верхній та нижній частинах хребців, а також на кінцях остистих та поперечних відростків, є самостійні точки окостеніння.

Загальний ріст хребців у середньому з 3-6 років відбувається з однаковою інтенсивністю у висоту та ширину. У 5-7 років збільшення ширини хребців дещо відстає від збільшення зросту, а в наступних віках збільшення хребців у всіх напрямках збільшується.

Процес окостеніння хребетного стовпа відбувається поетапно. У 1-2-й рік обидві половини дуг зростаються, на 3-му році - дуги з тілами хребців. У 6-9 років на верхній та нижній поверхнях тіл хребців, а також кінцях остистих та поперечних відростків формуються самостійні центри окостеніння. До 14 років окостенівають середні частини тіл хребців. Повне окостеніння окремих хребців завершується до 21-23 років.

У міру формування вигинів хребта збільшуються розміри грудної та тазової порожнин, що, у свою чергу, допомагає підтримувати вертикальну поставу та покращує пружні властивості хребта під час ходьби та стрибків.

На думку багатьох авторів, на формування хребта людини та його вертикальне положення впливає висота загального центру ваги тіла.

Вікові особливості розташування загального центру ваги зумовлені нерівномірними змінами розмірів біоланок, змінами співвідношення мас цих ланок тіла протягом періоду росту. Вони також пов'язані з характерними ознаками, набутими в кожному віковому періоді, починаючи з моменту, коли дитина вперше стає на ноги, і закінчуючи старістю, коли в результаті старечої інволюції біомеханічні зміни відбуваються одночасно з морфологічними.

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

У міру зростання дитини загальний центр ваги поступово знижується. Так, у 6-місячної дитини він розташований на рівні 10-го грудного хребця. У 9-місячному віці, коли більшість дітей можуть самостійно стояти, загальний центр ваги опускається до рівня 11-12-го грудних хребців.

У біомеханічному плані найцікавішим процесом є перехід у вертикальне положення тіла. Перше стояння характеризується надмірною напругою всіх м'язів, не лише тих, що безпосередньо утримують тіло у вертикальному положенні, але й тих, що не відіграють ролі в акті стояння або мають лише непрямий вплив. Це свідчить про недостатню диференціацію м'язів та відсутність необхідної регуляції тонусу. Крім того, нестабільність також спричинена високим положенням ЦГ та малою площею опори, що ускладнює підтримку рівноваги.

9-місячна дитина має своєрідну поставу в сагітальній площині. Вона характеризується тим, що нижні кінцівки дитини знаходяться в напівзігнутому положенні (кут згинання колінного суглоба у 9-місячної дитини досягає 162°, у однорічної – 165°), а тіло дещо нахилене вперед відносно вертикальної осі (7-10°). Напівзігнуте положення нижніх кінцівок зумовлене не нахилом тазу чи обмеженням розгинання в кульшових суглобах, а тим, що дитина адаптується до підтримки тіла в такій рівновазі, що виключається можливість її несподіваного порушення та забезпечується безпека падіння. Виникнення своєрідної постави в цьому віці насамперед зумовлене відсутністю закріпленого навичка стояння. У міру набуття такого навичка поступово зникає невпевненість у статичній стійкості тіла.

До двох років дитина впевненіше стоїть і значно вільніше переміщує центр ваги в межах зони опори. Висота загального центру ваги тіла розташована на рівні першого поперекового хребця. Напівзігнуті нижні кінцівки поступово зникають (кут згинання в колінних суглобах досягає 170°).

Постава трирічної дитини під час стояння характеризується вертикальним положенням тіла та незначним згинанням нижніх кінцівок (кут згину в колінному суглобі становить 175°). В області хребтового стовпа чітко видно грудний кіфоз та зароджуючий поперековий лордоз. Горизонтальна площина загального центру ваги тіла розташована на рівні другого поперекового хребця. Поздовжні осі стоп утворюють кут приблизно 25-30°, як і у дорослих.

У позі п'ятирічних дітей вже немає ознак напівзгинання нижніх кінцівок (кут у колінному суглобі становить 180°). Горизонтальна площина загального центру ваги розташована на рівні третього поперекового хребця. У наступні роки зміни в локалізації ЦТ тіла полягають переважно в його поступовому зниженні та більш стабільній регуляції в сагітальній площині.

В результаті старіння організму в опорно-руховій системі відбуваються як анатомічні, фізіологічні, так і біомеханічні зміни.

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

Перший тип старечої постави характеризується різким зміщенням центру ваги вперед – настільки, що сагітальна площина розташовується попереду центрів трьох основних суглобів нижніх кінцівок. Опорою є переважно передня частина стоп, голова нахилена вперед, шийний лордоз сплощений. У нижній частині шийного та грудного відділів спостерігається різкий кіфоз. Нижні кінцівки не повністю розгинаються в колінному суглобі (кут згинання варіюється від 172 до 177°).

Другий тип старечої постави характеризується зміщенням центру ваги назад. Його сагітальна площина проходить позаду центру кульшового суглоба та пасивно замикає останній, використовуючи для цього натяг клубово-стегнової зв'язки. Тулуб нахилений назад, опущений живіт висунутий вперед. Хребетний стовп має форму «круглої спини».

Третій тип постави характеризується загальним провисанням тіла без будь-якого нахилу тулуба вперед чи назад. Здається, ніби сила тяжіння стиснула тіло вздовж вертикальної осі; в результаті шия ніби стала коротшою через збільшення шийного вигину, тулуб – через збільшення грудного кіфозу, а нижні кінцівки – через згинання в трьох основних суглобах. Сагітальна площина загального центру ваги проходить позаду від центру кульшового суглоба, пасивно замикаючи його ззаду або через центр колінного суглоба. В результаті два останні суглоби можуть бути замкнуті лише активно.

При огляді літньої або старечої людини перше, що привертає увагу, це її постава, яка часто характеризується вираженим шийним, поперековим лордозом і грудним кіфозом.

У людей похилого та старечого віку збільшується кіфоз хребта, поступово формується кругла спина, а також збільшується шийний та поперековий лордоз. Навіть при нормальному статичному навантаженні протягом життя відбувається деяке збільшення грудного кіфозу. При тривалих статичних навантаженнях (перевантаженнях) з боку увігнутості відбувається зміна міжхребцевих дисків та розвивається фіксоване викривлення (віковий гіперкіфоз) з усіма наслідками. П'ять типів постави, властивих старості, на основі аналізу рентгенограм фізіологічних вигинів хребта були виділені Подрушняком та Остапчуком (1972):

1. незмінений, кут викривлення грудної клітки більше 159°;
2. сутулість, кут грудного відділу хребта 159-151°;
3. кіфоз, кут викривлення грудного відділу менше 151°, поперекового – 155-164°;
4. кіфотично-лордотичний, кут викривлення грудного відділу менше 151%, поперекового відділу – менше 155°;
5. кіфотично-сплющена, кут викривлення грудного відділу менше 15°, поперекового – більше 164°.

Автори виявили, що з віком найбільш виражені зміни викривлень спостерігаються в сагітальній площині грудного відділу хребта, досить чітко - в шийному відділі хребта та дещо менш - в поперековому.

До 60 років у жінок частіше виявляють сколіоз, грудний кіфоз, шийний та поперековий лордоз. Зі збільшенням віку різко зменшується кількість людей із незміненою поставою у вертикальному положенні та збільшується кількість людей з кіфозом.

Серед різних змін структури та функції хребта, що розвиваються в процесі старіння, зміщення або торсія хребців займають особливе місце, оскільки їх частота виявлення та тяжкість зростають зі старінням.

За даними Остапчука (1974), торсійні викривлення грудного та поперекового відділів хребта зустрічаються у більш ніж половини практично здорових людей обох статей і виявляються частіше з віком. У більшості людей торсія хребта поєднується з викривленням у фронтальній площині, а її напрямок тісно пов'язаний з формою сколіозу.

Торсія, що розвивається зі старінням, тісно пов'язана з дисфункцією найдовшого м'яза спинного мозку. Вона посилюється поєднанням торсії та бічного викривлення хребта. Торсія та дисфункція найдовшого м'яза спинного мозку розвиваються на тлі дистрофічно-деструктивних процесів хребта, посилюючи негативний вплив на статику та динаміку людини зі старінням.

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