Позвоночник является опорно-двигательным органом туловища и головы и защитным футляром для спинного мозга. С биомеханической точки зрения позвоночник подобен кинематической цепи, состоящей из отдельных звеньев. Каждый позвонок сочленяется с соседним в трех точках: в двух межпозвонковых сочленениях сзади и телами (через посредство межпозвонкового диска) спереди. Соединения между суставными отростками представляют собой истинные суставы. Располагаясь один над другим, позвонки образуют два столба - передний, построенный за счет тел позвонков, и задний, образующийся из дужек и межпозвонковых суставов.

Подвижность позвоночника, его эластичность и упругость, способность выдерживать большие нагрузки в значительной мере обеспечиваются межпозвонковыми дисками, которые находятся в тесной анатомо-функциональной связи со всеми формациями, образующими позвоночный столб. Межпозвонковый диск играет ведущую роль в биомеханике, являясь душой движения позвоночника. Будучи сложным анатомическим образованием, диск выполняет следующие функции:

- соединение позвонков;

- обеспечение подвижности позвоночного столба;

- предохранение тел позвонков от постоянной травматизации (амортизационная роль).

Анатомический комплекс, состоящий из одного межпозвонкового диска, двух смежных позвонков с соответствующими суставами и связочным аппаратом на данном уровне, называется позвоночным сегментом. Межпозвонковый диск состоит из двух гиалиновых пластинок, плотно прилегающих к замыкательным пластинам тел смежных позвонков, пульпозного ядра и фиброзного кольца. Пульпозное ядро, являясь остатком спинной хорды, содержит промежуточное вещество - хондрин, небольшое число хрящевых клеток и переплетающихся коллагеновых волокон, образующих своеобразную капсулу и придающих ядру эластичность. В центре его имеется полость, объем которой в норме составляет 1-1,5 см3. Фиброзное кольцо межпозвонкового диска состоит из плотных соединительно-тканных пучков, переплетающихся в различных направлениях. Центральные пучки фиброзного кольца расположены рыхло и постепенно переходят в капсулу ядра, периферические же пучки тесно примыкают друг к другу и внедряются в костный краевой кант.

Задняя полуокружность кольца слабее передней, особенно в поясничном и шейном отделах позвоночника. Боковые и передние отделы межпозвонкового диска слегка выступают за пределы костной ткани, так как диск несколько шире тел смежных позвонков. Высота тел поясничных позвонков почти одинакова и равняется 25- 28 мм, высота же дисков нарастает в каудальном направлении, составляя Уд высоты тела позвонка (приблизительно 9 мм); форма их приближается к клиновидной, а площадь равняется в среднем 14 см2.

Хрящевые гиалиновые пластинки очень прочны и выдерживают большое напряжение при всех видах нагрузки позвоночника. Передняя продольная связка, являясь надкостницей, прочно сращена с телами позвонков и свободно перекидывается через диск. Задняя же продольная связка, участвующая в образовании передней стенки позвоночного канала, наоборот, свободно перекидывается над поверхностью 1ел ^звонков и сращена с диском. Эта связка массивна в центральной части. Истончается кнаружи, то есть по направлению к межпозвонковым отверстиям. Помимо дисков и продольных связок, позвонки соединены двумя межпозвонковыми суставами, образованными суставными отростками, имеющими особенности в различных отделах. Эти отростки ограничивают межпозвонковые отверстия, через которые выходят нервные корешки. Соединение дужек и отростков смежных позвонков осуществляется системой связок: желтой межостистой, надостистой и межпоперечной. Желтые связки, являясь антагонистами связок тел позвонков, функционально разгружают диски, препятствуя их чрезмерному сжатию.

Иннервация наружных отделов фиброзного кольца, задней продольной связки надкостницы, капсулы суставов, сосудов и оболочек спинного мозга осуществляется n. sinuvertebralis, состоящим из симпатических и соматических волокон. По степени насыщенности рецепторами и по богатству нервных сплетений надкостница позвонков не уступает мягкой мозговой оболочке, в которой нервные элементы наиболее обильны.

Васкуляризация диска у ребенка и юноши осуществляется сосудами, проникающими в него из губчатого вещества смежных позвонков. Уже с 12-13 лет начинается облитерация сосудов диска, которая заканчивается к 23-27 годам, то есть ко времени окончания роста позвоночника. У взрослого межпозвонковый диск бессосудист - питание его осуществляется путем диффузии через гиалиновые пластинки. Вместе с тем при разрывах диска вновь образующаяся рубцовая ткань может оказаться васкуляризованной.

Перечисленные анатомические особенности, а также данные сравнительной анатомии позволили рассматривать межпозвонковый диск как полусустав. При этом пульпозное ядро, содержащее жидкость типа синовиальной, сравнивают с полостью сустава; замыкательные пластинки позвонков, покрытые гиалиновым хрящом, уподобляют суставным концам, а фиброзное кольцо рассматривают как капсулу сустава и связочный аппарат. Эта аналогия подтверждается при дегенеративном поражении диска (остеохондроз), протекающем как типичный артроз любого сустава.

Статическая функция диска связана с амортизацией. Диски обеспечивают гибкость и плавность движений межных позвонков и всего позвоночника в целом. Пульпозное ядро обладает значительным тургором и гидрофильностью. Оно находится под постоянным давлением в толще окружающего его по сторонам фиброзного кольца, а сверху и снизу - хрящевых пластинок. Тургор ядра изменяется в значительных пределах: при уменьшении нагрузки он повышается - и наоборот. О значительном давлении внутри ядра можно судить по тому, что после пребывания в течение нескольких часов в горизонтальном положении расплавление дисков удлиняет позвоночник больше чем на 2 см, а разница в росте человека в течение суток может достигать 4 см. Уменьшение роста в старческом возрасте (до 7 см) обусловлено потерей гидрофильности (высыханием) диска.

Давление пульпозного ядра проявляется особенно демонстративно при снижении резистентности губчатого вещества тел смежных позвонков в результате остеохондроза (например при гормональной спондилопатии) - тяжелое расстройство минерального обмена, обусловленное выключением функции половых желез.

Диски становятся настолько выпуклыми, что, приближаясь друг к другу, почти соприкасаются; тела же позвонков уменьшаются, принимая форму двояковогнутой линзы (рыбьи позвонки).

Межпозвонковый диск - типичная гидростатическая система. Так как жидкости практически несжимаемы, то всякое давление, действующее на ядро, передается равномерно во все стороны. Фиброзное кольцо напряжением своих волокон удерживает ядро и поглощает большую часть энергии. Благодаря эластическим свойствам диска значительно смягчаются толчки и сотрясения, передаваемые на позвоночник, спинной и головной мозг при ходьбе, беге, прыжках. Стремление пульпозного ядра к расплавлению передается в виде равномерного давления на фиброзное кольцо и гиалиновые пластинки. Это давление уравновешивается напряжением фиброзного кольца, соединяющего позвонки, и тонусом мышц туловища. В противодействии этих двух сил - ключ к пониманию дегенеративно-дистрофических процессов позвоночника. Теоретические расчеты многих авторов показали, что на поясничный отдел позвоночника действуют очень большие силы. Для ответа на многие вопросы биомеханики, имеющие не только теоретическое, но и практическое значение, необходимо было исследовать непосредственно внутридисковое давление.

В клинических условиях исследования внутридискового давления проводились у пациентов (с поясничными болями), которые были разделены на две группы (с начальными признаками остеохондроза). Для введения в диск измерительной иглы использовался латеральный экстрадуральный доступ. Давление измерялось в различных позах и положениях пациентов: лежа, сидя и стоя, а также в сочетании с нагрузками - удерживанием грузов, наклонами туловища, натуживанием. Внутридисковое давление у пациентов первой группы в положении лежа на боку или на животе было всегда выше, чем в нормальных или умеренно дегенерированных препаратах, и в среднем составляло 3,3 кг/см2; эта дополнительная нагрузка обусловлена тонусом мышц туловища.