Некоторые вопросы патогенеза травматических повреждений позвоночника

Полный текст

В специальной литературе последних лет обсуждаются вопросы патогенеза травматических повреждений позвоночного столба человека. При этом многими авторами разрывам межпозвонковых дисков отводится сопутствующий «пассивный» характер [11]. И лишь как исключение для лиц, получивших травму в молодом возрасте, выделяется самостоятельная форма перелома позвоночника— компрессионные оскольчатые переломы позвонков [4, 9]. В 1960 г. была обоснована концепция «взрывной силы» межпозвонкового диска в механизме развития этих повреждений [12].

Понимание патогенеза травматических повреждений тел позвонков и межпозвонковых дисков возможно на основе представлений об их прочностных характеристиках и динамики последних на протяжении жизни человека. Статистически достоверные цифровые значения характеристик прочности позвонков и межпозвонковых дисков различной локализации в постэмбриональном онтогенезе получены авторами настоящей работы в результате изучения 1019 позвонков [1] и 1606 мепозвонковых дисков [2]. Исследованы изолированные позвонки и межпозвонковые диски, изъятые в первые часы после смерти у 348 трупов людей обоего пола в возрасте от новорожденных до 90 лет, погибших от патологии, не связанной с заболеваниями или повреждениями позвоночника. Прочность элементов позвоночного сегмента изучалась раздельно при компрессионном статическом нагружении. В результате математической обработки экспериментальных данных на ЭВМ получены статистически достоверные значения предельной нагрузки и предела прочности С₃ — Д1, Д12 — L₅ позвонков и соответствующих межпозвонковых дисков лиц всех возрастных группах объединенных по признаку анатомофизиологической общности (раздельно для мужчин и женщин). За предельную нагрузку принималось критическое значение нагрузки, при которой происходит разрушение конструкции тела позвонка или межпозвонкового диска. Под пределом прочности понималось удельное значение нагрузки (на единицу площади поверхности), при котором происходит разрушение конструкции тела позвонка или межпозвонкового диска. Наряду с этим оценивалась степень выраженности дегенеративных изменений в межпозвонковых дисках по принятой четырехбалльной шкале [8].

Установлена аналогичность динамики предельной нагрузки и предела прочности позвонков и межпозвонковых дисков шейного и поясничного отделов позвоночника мужчин и женщин (рис. 1, 2). Дегенеративно-дистрофические изменения практически не выражены в межпозвонковых дисках у лиц в возрасте до 18 лет, однако в последующих возрастных группах (от 18 до 35, от 36 до 60 лет и старше 60 лет) обнаружены соответственно II, III и IV стадии дегенеративного процесса. Одновременно с этим не отмечено существенных различий в темпе и выраженности дегенеративных изменений на протяжении жизни лиц мужского и женского пола. В то же время результаты корреляционного анализа свидетельствуют о существовании сильной положительной связи между выраженностью дегенеративного процесса в межпозвонковых дисках и динамикой характеристик прочности на протяжении жизни.

 

Рис. 1. Изменение предельной нагрузки Р межпозвонковых дисков шейного (1) и поясничного (2) отделов позвоночника мужчин (сплошная линия) и женщин (прерывистая) на протяжении жизни в зависимости от возраста.

 

Рис. 2. Изменение предела прочности межпозвонковых дисков шейного (1) и поясничного (2) отделов позвоночника мужчин (сплошная линия) и женщин (прерывистая) на протяжении жизни в зависимости от возраста.

 

Единая методика изучения прочности позвонков и межпозвонковых дисков позволила провести сравнение цифровых выражений предельной нагрузки позвонков и смежных с ними межпозвонковых дисков. При этом обнаружено, что между ними отсутствуют существенные различия (рис. 3).

Характеристика динамики предельной нагрузки позвонково-дисковых соединений и предела прочности позвонков и межпозвонковых дисков всей подвижной части позвоночника человека получены в результате исследования всего позвоночника 20 трупов людей. Предельная нагрузка указанных соединений увеличивается в каудальном направлении (от шеи к пояснице). Минимальную несущую способность имеют шейные и верхнегрудные соединения. Для упомянутых участков позвоночника не обнаружено существенных различий в прочности позвонков и межпозвонковых дисков. Наряду с этим имеет место нарастание несущей способности в III — VI шейных позвонках и соответствующих межпозвонковых дисках. Начиная с IV грудного соединения цифровые выражения предельной нагрузки увеличиваются по направлению к поясничному отделу. Позвонково-дисковые соединения последнего обладают максимальной несущей способностью. Внутри поясничного отдела наибольшее значение предельной нагрузки приходится на II — IV позвонки и соответствующие межпозвонковые диски. Возраст и пол людей на данную закономерность влияния не оказывают. Обратно направленной оказалась кривая предела прочности позвонков и межпозвонковых дисков в границах всей подвижной части позвоночного столба (рис. 3).

 

Рис. 3. Схема изменений предельной нагрузки Р и предела прочности позвонководисковых соединений в зависимости от их локализации в позвоночнике (1—шейные, II — грудные, III — поясничные).

 

Полученные данные позволяют сделать вывод о преимущественной связи предельной нагрузки позвонков и межпозвонковых дисков со статической функцией позвоночника, в то время как предел прочности наряду с запасом прочности и модулем упругости [3] характеризует прежде всего функцию движения различных его отделов.

Установлено, что компрессионное разрушение конструкции неизмененного межпозвонкового диска реализуется в форме разрыва гиалиновой пластинки и субхондральной зоны смежного позвонка с выдавливанием фрагментов пульпозного ядра в тело позвонка. Разрушение конструкции дегенеративно измененного межпозвонкового диска обычно сопровождается разрывом фиброзного кольца и формированием задней или боковой «грыжи» пульпозного ядра.

Таким образом, равенство прочности межпозвонкового диска и смежных позвонков в сегменте наряду с состоятельностью суставно - связочного и нервно-мышечного аппаратов позвоночника позволяют адекватно реализовать фиксационную и амортизационную функции, а также создают оптимальные условия для надежного функционирования позвоночного столба в режиме двигательной активности.

Установленные особенности механизма разрушения конструкции межпозвонковых дисков наряду с отсутствием в норме градиента прочности между телами позвонков и смежными дисками позволяют понять многообразие травматических компрессионных повреждений позвоночника у лиц различного возраста на фоне динамики выраженности дегенеративного процесса. Запредельное нагружение, действующее на позвоночник с неизмененными межпозвонковыми дисками, приводит к образованию выпадения ткани диска в губчатую структуру тела позвонка — «травматической грыжи Шморля». Шморль обнаружил хрящевые грыжи в телах позвонков на трупном материале в 38% всех исследованных позвоночников, причем среди мужчин они наблюдались чаще, чем у женщин (соответственно 39,9% и 34,3%)                       [6]. Большинство авторов рассматривает грыжи Шморля как проявление дегенеративнодистрофического процесса в межпозвонковых дисках, их гиалиновых пластинках. Однако известно, что дегенеративные изменения в дисках начинаются с центральных отделов [10]. При распространении дегенерации до замыкательных пластинок пульпозное ядро как целостная конструкция должно прекратить свое существование, это, в свою очередь, делает невозможным образование интеркорпоральных грыж. С этих позиций более вероятным представляется иной механизм образования грыж Шморля, предложенный С. А. Рейнбергом [6]. В повседневной жизни позвоночный столб нередко испытывает нагрузки, граничащие с предельными; вследствие этого образуются разрывы гиалиновых пластинок и повреждения субхондральной зоны позвонка. Завершается данный процесс образованием грыжи Шморля — наиболее легкой формы перелома позвонка. Дополнительным аргументом справедливости такого предположения является «излюбленная» локализация грыж Шморля в нижнегрудном и верхнепоясничном отделах позвоночника, наиболее часто подвергающихся травматизации у лиц, занимающихся тяжелым физическим трудом [6]. Разумеется, исключение составляют множественные грыжи Шморля, обнаруживаемые в детском возрасте и свидетельствующие о врожденной несостоятельности позвоночника. Принято считать, что грыжи Шморля не имеют клинического значения. Однако образование интеркор- поральной грыжи равносильно разрушению конструкции пульпозного ядра, а следовательно, и гидростатического режима диска. Поэтому последующие предельные нагрузки могут завершиться компрессионным переломом тела позвонка либо формированием пролапса или протрузии диска при соответствующих в нем дегенеративных изменениях, (радиальные трещины в фиброзном кольце). Более того, даже при отсутствии в последующем предельных нагружений нарушение амортизационной функции в поврежденном диске реализуется перераспределением физиологического осевого нагружения на его периферические отделы [10]. Это приведет к ускорению развития дегенеративного процесса в кинематическом центре позвоночного сегмента, то есть будет способствовать прогрессированию дегенеративного поражения позвоночника.

Действие нагрузки на неизмененный позвоночный сегмент, величина которой превышает его прочность, реализуется образованием взрывного перелома тела позвонка за счет остро возникшего компримирования и немедленной декомпрессии пульпозного ядра травмированного диска. Такое же нагружение на позвоночник с дегенеративно измененными дисками будет сопровождаться иными вариантами повреждений. При грубой дегенерации пульпозного ядра и фиброзного кольца (фиброзном перерождении периферических отделов диска) есть вероятность получить компрессию Смежного тела позвонка. Аналогичное состояние пульпозного ядра и наличие радиальных трещин в фиброзном кольце, скорее всего, завершится компрессионным переломом тела смежного позвонка с образованием травматической грыжи диска.

Преимущественная локализация переломов позвоночника в зонах С₅— Д4 и Д11 — L₂ позвонков [7], по-видимому, связана с меньшей их прочностью [1, 2]. Повреждения нижнегрудного и верхнепоясничного отделов позвоночника могут определяться также существенным градистом предельной нагрузки межпозвонковых дисков и тел позвонков [1, 2]. Деформация этого отдела позвоночного столба развивается, как правило, при падении на таз или ноги. Усилия, заведомо превышающие предельную нагрузку наиболее прочных образований поясничного отдела, прежде всего разрушают менее прочные диски и позвонки (Дп — Lj). Поглощая энергию и деформируясь, последние «спасают» соседние участки позвоночника от разрушения. Частые повреждения нижнешейных и верхнегрудных позвонков и межпозвонковых дисков при падении вниз головой также определяются меньшей прочностью конструкции указанных отделов позвоночника. Имеет значение, при этом и существенное снижение предела прочности в Сб — Ді дисках и позвонках [1, 2]. Изложенное выше находит свое подтверждение в клинической практике. Общеизвестны факты преимущественного повреждения при переломах шейного отдела позвоночника нижележащего позвонка по отношению к поврежденному диску, а нижнегрудного и верхнегрудного отделов — краниально расположенной гиалиновой пластинки, то есть повреждаются менее прочные элементы [5, 9].

Приведенные выше данные способствуют углубленному пониманию патогенеза травматических деформаций позвоночника и должны учитываться при разработке научно обоснованных методов их коррекции.

Об авторах

X. М. Шульман

Казанский ордена Трудового Красного Знамени медицинский институт имени С. В. Куратова

Автор, ответственный за переписку.
Email: info@eco-vector.com

Кафедра нервных болезней, нейрохирургии и медицинской генетики

Россия, Казань

В. И. Данилов

Казанский ордена Трудового Красного Знамени медицинский институт имени С. В. Куратова

Email: info@eco-vector.com

Кафедра нервных болезней, нейрохирургии и медицинской генетики

Россия, Казань

Ю. М. Аникин

Казанский ордена Трудового Красного Знамени медицинский институт имени С. В. Куратова

Email: info@eco-vector.com

Кафедра нервных болезней, нейрохирургии и медицинской генетики

Россия, Казань

Список литературы

Дополнительные файлы