Biomechaniczne przyczyny bólu kręgosłupa

Spis treści:

1. Naturalne mechanizmy zwiększające wytrzymałość kręgosłupa

2. Przyczyny bólu kręgosłupa

 

I. Naturalne mechanizmy zwiększające wytrzymałość kręgosłupa

Warunkiem zachowania zdrowia kręgosłupa jest sprawne funkcjonowanie jego układu stabilizacji, na który składają się trzy podsystemy:

  1. bierny
  2. czynny
  3. nerwowy.

 

1)      Podsystem stabilizacji biernej

Szkielet kręgosłupa składa się z kręgów ułożonych jeden nad drugim. W płaszczyźnie czołowej kręgosłup powinien stanowić linię prostą dla zachowania symetrii naszego ciała, natomiast w płaszczyźnie strzałkowej powinien posiadać fizjologiczne wygięcia – kifozy i lordozy.  Dzięki fizjologicznym krzywiznom wytrzymałość kręgosłupa na obciążenia osiowe jest około 17 razy większa, niż gdyby układał się on w linii prostej.

 

Rys. 1. Kręgosłup w płaszczyźnie czołowej (A) i strzałkowej (B).

Kręgosłup wykazuje pewną ruchomość dzięki połączeniom kręgów za pomocą stawów oraz krążków międzykręgowych.

Stawy międzykręgowe utworzone są przez wyrostki stawowe górne niżej leżącego kręgu i wyrostki stawowe dolne wyżej leżącego kręgu.

Krążki międzykręgowe łączą trzony kręgów. Każdy krążek składa się z leżącego obwodowo, zbudowanego z ciasno ułożonych blaszek kolagenu pierścienia włóknistego oraz leżącego centralnie, bogato uwodnionego jądra miażdżystego. Jądro miażdżyste reaguje na naciski trzonów kręgów i przesuwa się w przeciwną stronę do wykonywanego ruchu, np. przy zgięciu kręgosłupa w przód jądro miażdżyste przesuwa się do tyłu, a przy wyproście kręgosłupa przesuwa się do przodu.  Krążek międzykręgowy jest więc niezwykle plastyczną strukturą umożliwiającą płynny ruch kręgosłupa. Dodatkowo, pełni funkcję amortyzatora wstrząsów.

Rys. 2. Połączenia między kręgami w obrębie lędźwiowego odcinka kręgosłupa.

Stabilność kolumny kręgosłupa wspierają: więzadła podłużne biegnące po przedniej i tylnej powierzchni trzonów kręgów, więzadło żółte zamykające kanał kręgowy od strony tylnej, więzadła pokrywające wyrostki kolczyste i poprzeczne kręgów oraz więzadło biodro-lędźwiowe łączące miednicę z kręgosłupem.

Elementem pośrednim między systemem biernym a czynnym jest system powięziowy (powięź to m.in. namięsna otaczająca mięsień), na który składa się układ taśm mięśniowo-powięziowych przebiegających od czubka głowy do palców stóp oraz od centrum ciała do palców rąk. Prawidłowe wzajemne ułożenie kości wszystkich części ciała (w tym konformacja kręgów tworząca krzywizny kręgosłupa i jego osiowość w płaszczyźnie czołowej) jest determinowane przez właściwy rozkład napięć poszczególnych sieci powięziowych z przodu i tyłu oraz prawej i lewej strony ciała.

 

Rys. 3. Taśmy mięśniowo-powięziowe ciała.

Prawidłowa postawa jest wyrazem istnienia równowagi w systemie powięziowym, dzięki której utrzymujemy prostą sylwetkę przy minimalnym wysiłku mięśniowym. W trakcie chodu czy biegu ruchy kręgosłupa poprzez połączenia powięziowe aktywnie uczestniczą w generowaniu napędu kończyn dolnych. Ponadto, powięź posiada zdolność magazynowania elastycznej energii podczas jej naprężania, a następnie do jej uwalniania. Dzięki temu, wykonywany ruch jest bardziej ekonomiczny, a ciało zachowując się jak sprężyna, potrafi skutecznie „amortyzować” wstrząsy, w tym również siły oddziałujące na nasz kręgosłup.

 

 

2)      Podsystem stabilizacji czynnej

Nasz kręgosłup potrzebuje specyficznej stabilizacji, która polega na kontroli (hamowaniu) nadmiernego przemieszczania się kręgów względem siebie (ruchów translatorycznych), podczas gdy kręgosłup jako całość będzie poddawany np. ruchom zgięcia.  

Za kontrolę nadmiernych ruchów translatorycznych odpowiedzialne są mięśnie głębokie (lokalne) brzucha. Ważnym mięśniem stabilizującym kręgosłup zwłaszcza w odcinku lędźwiowym jest  mięsień wielodzielny (m. multifidus), który przyczepia się bezpośrednio do kręgów. Skurcz m. wielodzielnego „usztywnia” kręgosłup w optymalnym stopniu, jednocześnie pozwalając na wygięcie lub rotację kręgosłupa jako całości.

Dzięki aktywnej stabilizacji, struktury takie jak krążki międzykręgowe i stawy międzykręgowe pracują w sprzyjających warunkach biomechanicznych, co minimalizuje ryzyko mikroprzeciążeń i mikrouszkodzeń tych struktur.

Rys. 5. Mięsień wielodzielny

Odcinek lędźwiowy kręgosłupa jest dodatkowo stabilizowany poprzez mechanizm optymalnego zwiększenia ciśnienia śródbrzusznego, który pomaga przenosić siły z miednicy na górną część tułowia, zmniejszając obciążenie odcinka lędźwiowego.  Centrum tułowia można porównać do cylindra o czterech ścianach, który posiada dwie warstwy wewnętrzną  i zewnętrzną. W warstwie wewnętrznej znajdują się:

  • mięsień poprzeczny brzucha –   tworzy naturalny gorset wokół organów wewnętrznych,
  • mięśnie dna miednicy – ograniczają tłocznię brzuszną od dołu,
  • przepona – od góry,
  • m. wielodzielny – od tyłu.

 

Drugą, bardziej powierzchowną warstwę cylindra stanowią mięśnie:

  • m. skośne brzucha: zewnętrzne i wewnętrzne,
  • m. prosty brzucha.

Mięśnie głębokiej warstwy są pobudzane do pracy już w warunkach niskiego obciążenia kręgosłupa, np. gdy chcemy utrzymać pozycję neutralną odcinka lędźwiowego w pozycji stojącej.  Chcąc natomiast prawidłowo wykonać popularne ćwiczenie zwane deską (podpór przodem), które nakłada na kręgosłup większe obciążenie, potrzebujemy włączenia do pracy mięśni skośnych i m. prostego brzucha (skurcz izometryczny). Gdy w pozycji deski na moment oderwiemy rękę od podłogi (podpieramy się wtedy na jednej ręce i  stopach), mocniej muszą pracować nasze mięśnie skośne hamując ruch rotacji tułowia, by nie opadał on po stronie odciążonej.

Chcąc poprawnie wykonywać „brzuszki” w leżeniu tyłem o nogach ugiętych, również potrzebujemy aktywności mięśni głębokich dla lokalnej statycznej stabilizacji odcinka lędźwiowego. Aby unieść łopatki nad podłoże i unieść górną część tułowia, musi nastąpić skurcz mięśni brzucha warstwy zewnętrznej nałożony na skurcz mięśni warstwy wewnętrznej.

 

Tab. 1. Podział mięśni biorących udział w stabilizacji i ruchach odcinka lędźwiowego kręgosłupa.

Skurcz mięśni głębokich odpowiedzialnych za stabilizację kręgosłupa nie pociąga za sobą wykonania wyraźnego globalnego ruchu tułowia. Pomimo, że nie widzimy pracy tych mięśni „gołym okiem”, ich funkcja dla zachowania zdrowia kręgosłupa jest niezmiernie istotna!

3)      Podsystem stabilizacji nerwowej

Centralny układ nerwowy (CUN) jest odpowiedzialny za integrację informacji czuciowych z układu kostno-stawowego i mięśniowego kręgosłupa, na podstawie których programuje ruch tak, aby był optymalny i bezpieczny.

W prawidłowych warunkach CUN włącza do pracy najpierw mięśnie głębokie dla uzyskania lokalnej stabilizacji, a następnie dopiero mięśnie powierzchowne. Efektem prawidłowego Timingu (aktywacji mięśni w określonej kolejności) jest skuteczna stabilizacja kręgosłupa. Ponadto, CUN moduluje napięcie mięśni, by zachować płynność ruchu.

Reasumując, dzięki wydolnemu układowi stabilizacji kręgosłup ma możliwość funkcjonowania we wzorcach ruchowych, które minimalizują ryzyko podrażnienia lub uszkodzenia tkanek i tym samym generowania dolegliwości bólowych.

II. Przyczyny bólu kręgosłupa

Na ból kręgosłupa niestety najczęściej pracujemy my sami. Brak ruchu szybko przyczynia się do utraty mobilności w stawach. Niećwiczona powięź traci swoją elastyczność i poślizg, wskutek czego zakres ruchu powoli ulega zawężeniu. Sporadyczne pobudzanie mięśni do pracy prowadzi do ich stopniowego osłabienia i narastających trudności w utrzymywaniu prawidłowej postawy ciała. Niećwiczony układ nerwowy przestaje efektywnie sterować aktywnością mięśni, co prowadzi do pogorszenia koordynacji nerwowo-mięśniowej i utraty jakości ruchu.

Tragiczne w skutkach dla naszego kręgosłupa są złe nawyki polegające na długotrwałym przebywaniu w nieprawidłowej pozycji siedzącej. Odcinek lędźwiowy przenosi ciężar wyżej położonych segmentów ciała na niewielkiej powierzchni kilku cm2.  Brak zachowania fizjologicznej lordozy i długotrwałe ustawienie odcinka lędźwiowego w pozycji kifotycznej powoduje stałe napieranie jądra miażdżystego na tylną część pierścienia włóknistego, przyspieszając powstawanie uszkodzeń w tym miejscu. Często na tym etapie nie odczuwamy jeszcze przykrych dolegliwości bólowych, ponieważ pierścień włóknisty jest unerwiony w najbardziej obwodowej jego części. Dalej lubimy siedzieć w nieprawidłowej pozycji, ponieważ pozycja skorygowana staje się dla nas nienaturalna i niewygodna ze względu na szybkie zmęczenie mięśni.

Rys. 7. Przyspieszenie zmian degeneracyjnych krążka międzykręgowego wywołane złą postawą siedzącą.

Z czasem jądro miażdżyste zaczyna coraz bardziej wnikać w szczeliny pierścienia, a krążek międzykręgowy staje się coraz mniej wytrzymały na obciążenie. Wystarczy, by osoba prowadząca siedzący tryb życia z niećwiczonym systemem stabilizacji kręgosłupa wybrała się na zajęcia fitness, na których wykona niekontrolowany skrętoskłon tułowia w szybkim tempie. Przykrym tego efektem może być gwałtowne przemieszczenie się jądra miażdżystego, które może ucisnąć więzadło podłużne tylne pokrywające tylną powierzchnię krążków międzykręgowych i trzonów kręgosłupa.  Powoduje to podrażnienie włókien czuciowych i miejscowy ostry ból kręgosłupa, czasem nazywany „lumbago”.

Jeśli jądro miażdżyste uciśnie nerw rdzeniowy, może wystąpić ból o charakterze promieniującym w obszarze zgodnym z unerwieniem uciśniętego nerwu. Często ból może promieniować wzdłuż kończyny dolnej aż do łydki czy nawet stopy. Bólowi może towarzyszyć niedowład mięśni unerwianych przez nerw, w zależności od uciśniętego poziomu, np.

  • L5 – niedowład mięśni zginających grzbietowo staw skokowy, opadanie stopy,
  • S1 – niedowład mięśni zginających podeszwowo staw skokowy, niemożność chodu na palcach.

Rys. 8. Ucisk nerwu rdzeniowego przez wysunięte jądro miażdżyste (po prawej).

Zwiększone obciążenie odcinka lędźwiowego kręgosłupa generalnie prowadzi do zmniejszenia zwartości i zwiotczenia krążków międzykręgowych oraz do przeciążenia stawów międzykręgowych. W połączeniu z zaburzoną kontrolą nerwowo-mięśniową predysponuje to do utraty kontroli ruchów translatorycznych kręgów względem siebie. W miejscach największych przeciążeń układu kostnego dochodzi do procesu nadmiernego kościotworzenia i powstawania wyrośli kostnych (osteofitów), najczęściej na brzegach kręgów. Osteofity mogą uciskać nerwy rdzeniowe, wywołując objawy bólowe o charakterze promieniującym.  Degeneracja stawów międzykręgowych może również powodować silne dolegliwości bólowe.

Długotrwałe przebywanie w pozycji siedzącej (nawet prawidłowej) połączone z brakiem aktywności ruchowej może prowadzić do skrócenia mięśni zginających staw biodrowy. Jednym z nich jest mięsień biodrowo-lędźwiowy łączący odcinek lędźwiowy kręgosłupa z bliższą nasadą kości udowej. Jego skrócenie będzie powodować ograniczenie wyprostu biodra. Konsekwencją tego w pozycji stojącej będzie kompensacyjne pogłębienie fizjologicznej lordozy i zwiększenie przodopochylenia miednicy (hiperlordoza, plecy wklęsłe). Hiperlordoza w połączeniu z utratą kontroli ruchów translatorycznych kręgów może przyczyniać się do rozwoju kręgozmyku zwyrodnieniowego czyli do nadmiernego przemieszczenia się kręgu w przód względem kręgu leżącego niżej.

Rys. 9. Skrócenie m. biodrowo-lędźwiowego i jeden z jego możliwych skutków – kręgozmyk  zwyrodnieniowy, który może być przyczyną stenozy kanału kręgowego (podrażnienia nerwów przebiegających w kanale kręgowym)

Negatywne skutki złej postawy siedzącej odczuwa również odcinek szyjny kręgosłupa. Kiedy nasza głowa, np. w wyniku wielogodzinnego siedzenia przed komputerem ulega przesunięciu do przodu (protrakcja) - tracimy bezwysiłkową  zdolność przenoszenia obciążeń. Mięśnie karku odpowiedzialne za utrzymanie głowy w przestrzeni muszą wykonać wtedy cięższą pracę, zwiększa się ich napięcie.

Rys. 10. Nieprawidłowe ustawienie głowy w protrakcji (po prawej).

Jeśli niewłaściwe ustawienie głowy w protrakcji stanie się nawykiem, to po pewnym czasie system powięziowy adaptuje strukturę włókien, by ograniczyć wysiłek mięśniowy. Dochodzi do nadbudowywania kolejnych warstw włókien, powięź ulega sklejeniu, a jej przesuwalność ulega zaburzeniu. W efekcie może dojść do ograniczenia zakresu ruchu w odcinku szyjnym, dyskomfort, ból  i coraz większa trudność w skorygowaniu ustawienia głowy. Wieloletnie trwanie w złym nawyku prowadzi do trwałej zmiany postawy, która obejmuje również wysunięcie barków do przodu.

Ból i dyskomfort zaburza pracę układu stabilizacji odcinka szyjnego, co pogłębia niestabilność i napędza błędne koło destrukcji tkanek. Przyspieszeniu ulegają zmiany degeneracyjne układu kostno-stawowego, zwłaszcza powstawanie osteofitów. Osteofity często uciskają nerwy, powodując ból, który może promieniować do kończyny górnej (rwa barkowa). Zmiany zwyrodnieniowe kręgosłupa szyjnego mogą również prowadzić do zaburzeń przepływu krwi w tętnicach kręgowych zaopatrujących mózg, czego efektem nierzadko są bóle i zawroty głowy.

Jeśli większość dnia spędzasz w pozycji siedzącej, pierwsze, co musisz zrobić, to nauczyć się siedzieć tak, by w miarę możliwości jak najmniej przeciążać swój kręgosłup:

  • wysokość krzesła: biodra na  wysokości kolan lub nieco wyżej, stopy oparte o podłoże,
  • biodra dosunięte do tyłu, do samego oparcia krzesła,
  • monitor najlepiej na wysokości linii wzroku,
  • tułów pionowo, plecy oparte o dość sztywne, nieodchylające się oparcie,
  • jeśli pracujesz na laptopie możesz pochylić proste (!) plecy nieco do przodu, nie zaokrąglaj odcinka piersiowego (między łopatkami), nie opieraj się jednym łokciem o blat stołu.

Jak najczęściej powinieneś robić sobie krótkie przerwy na zmianę pozycji lub wykonanie kilku ćwiczeń.

 

Na podstawie:

  • Hadała M. Funkcjonalny trening stabilizacji w dysfunkcji ruchu. Zasady i strategie dynamicznej kontroli ruchu według nowoczesnego modelu Kinetic Control, Praktyczna Fizjoterapia i Rehabilitacja 2011; 6, s. 52–6.
  • Hadała M. Stabilizacja centrum jako priorytet w rehabilitacji sportowca. Praktyczna Fizjoterapia i Rehabilitacja 2011; 9, s. 56–63.
  • Myers T. Taśmy Anatomiczne. 2010.
  • Adams M., Bofduk N., Burton K., Dolan P. Biomechanika bólu kręgosłupa. 2006

 

Często wyszukiwane tematy:

 


dr Jan Paradowski ©
Umów wizytę Powrót