Anatomia i fizjologia odcinka lędźwiowego kręgosłupa

1. 1. Anatomia i fizjologia odcinka lędźwiowego kręgosłupa
Kręgosłup stanowi centralną oś ciała i spełnia przez to funkcję podporową. W skład jego wchodzi 7 kręgów szyjnych, 12 piersiowych, 5 lędźwiowych oraz kości: krzyżowa i ogonowa. Kształt jego jest esowaty – wypukły do przodu (lordozy) w odcinku szyjnym i lędźwiowym oraz wypukły od tyłu (kifozy) w odcinkach piersiowym i krzyżowym. Krzywizny te powstają praktycznie w pierwszym roku życia dziecka. Najpierw dziecko zaczyna unosić głowę, wówczas powstaje lordoza szyjna, potem siada – formuje się kifoza piersiowa, wreszcie przyjmuje pozycję stojącą – kształtuje się lordoza lędźwiowa. To wygięcie kręgosłupa wypływa istotnie na jego funkcje: podporową i amortyzacyjną. Przez zmianę stopnia ugięcia kręgosłupa lub wyprostu, ruchy kręgosłupa mogą być bardziej obszerne, a siły obciążające ciało mniejsze. Mechanizm ten dodatkowo jest zwiększony przez metameryczną (odcinkową) budowę połączeń międzykręgowych i działających na nią mięśni. Ta odcinkowa budowa powoduje, że wygięcia kręgosłupa są łagodne, a naprężenia występują przede wszystkim w połączeniach kręgów.
Podczas pierwszych lat życia rośnięcie kręgosłupa jest szybkie, gdyż jego długość po urodzeniu wynosząca około 20 centymetrów, przed okresem pokwitania wynosi już około 50 centymetrów. Przyśpieszenie wzrostu kręgosłupa przypada w okresie pokwitania u dziewcząt między 11 a 13 rokiem życia, natomiast u chłopców - pomiędzy 12 a 15 rokiem życia. Zakończenie wzrostu wiąże się z zanikiem płytek trzonowych i występuje u dziewcząt pomiędzy 16 – 17 rokiem życia, a u chłopców około 17 – 19 rokiem życia.

1. 1. 1. Kręgi

Każdy krąg składa się z mniej (szyjny) lub bardziej (lędźwiowy) masywnych trzonów, oraz łuków i wyrostków. Trzony połączone są krążkami miedzykręgowymi oraz więzadłami podłużnymi przednimi i tylnymi. Natomiast łuki i wyrostki łączą więzadła. Są to więzadła żółte, międzykolcowe i nadkolcowe. Kręgi łączą się ruchowo także za pośrednictwem stawów na wyrostkach stawowych.
Kręgi poszczególnych odcinków kręgosłupa różnią się w zależności od przeznaczenia i funkcji typowych dla poszczególnych członów czynnościowych. Krągi składają się z dwóch podstawowych części : masywnego, walcowatego trzonu oraz cienkiego z różnicowanego łuku kręgu. Obie części kręgów tworzą kanał, w którym przebiega rdzeń kręgowy. Każdy łuk ma 7 wyrostków: od tyłu wyrostek kolczysty, po bokach wyrostki poprzeczne, od góry i dołu zaś parzyste wyrostki stawowe górne i dolne. Trzony kręgów przystosowane do dźwigania masy ciała spełniają funkcje podporową. Chrzęstne płytki graniczne chronią istotą gąbczastą trzonów kręgów przed nadmiernymi naciskami oraz pośredniczą w wymianie płynów między trzonami a krążkami międzykręgowymi.
Zadaniem natomiast łuków jest mechaniczna osłona (z trzech stron) rdzenia kręgowego oraz zapewnienie połączeń stawowych poszczególnych kręgów. Wyrostki kolczyste i poprzeczne są miejscami przyczepów więzadeł międzykręgowych oraz ramionami dźwigni dla mięśni tegoż kręgosłupa (zwiększenie momentu siły).
Odcinek lędźwiowy kręgosłupa składa się z 5 kręgów o masywnych trzonach. Trzon ostatniego kręgu lędźwiowego, łączącego się z mającą przeciwległe wygięcie kością krzyżową, posiada kształt klinowaty (wyższy od przodu). Łuki kręgów są mocne, zaś otwory międzykręgowe duże. Mają one kształt owalny lub trójkątny. Pionowe ustawienie wyrostków stawowych powoduje, że powierzchnie stawów międzykręgowych przebiegają w płaszczyźnie strzałkowej.


1.1.2. Krążki międzykręgowe

Krążki miedzykręgowe „spełniają potrójną funkcje: łączą poszczególne trzony kręgowe, wchodzą w skład stawów międzytrzonowych oraz przenoszą masę ciała. Dzięki specyficznej budowie (wysokie w szyjnym i lędźwiowym odcinku kręgosłupa, gdzie ma on największą ruchomość ), umożliwiają określoną dynamikę kręgosłupa, a także określają jego kształt (przodowygięcie szyjne i lędźwiowe związanie jest m. in. z tym, że krążki są wyższe od przodu). Krążki miedzykręgowe są nieco większe od samych trzonów, toteż nieznacznie wychodzą poza ich obrys, w wyniku czego kręgosłup przebiera kształt bambusa”.[1]
Krążki mają różną wysokość – w odcinku szyjnym ok. 4 mm, w odcinku lędźwiowym przeciętnie 10 mm. Długość wszystkich krążków wynosi 1/4 długości kręgosłupa. Od góry do dołu krążki międzykręgowe stykają się z tak zwanymi płytkami granicznymi, separującymi je od istoty gąbczastej trzonów kręgów.
Przednie części krążków międzykręgowych oraz trzonów kręgowych stanowią tylną ścianę jamy brzusznej. Najważniejszymi strukturami, które przylegają bezpośrednio do tej ściany, są duże naczynia krwionośne. Jest nią więc tętnica główna, leżąca nieco po stronie lewej, przylega do trzech górnych kręgów lędźwiowych, jej rozdwojenie zaś przypada na 4 kręg lędźwiowy. Natomiast lewa tętnica biodrowa wspólna przebiega w bezpośredniej styczności z 4 krążkiem międzykręgowym. Żyła główna dolna rozpoczyna się na górnej powierzchni 5 kręgu lędźwiowego i styka się z 4 kręgami lędźwiowymi. Boczne partie lędźwiowych krążków międzykręgowych stykają się z mięśniami lędźwiowymi, które biorą swój początek na przednich powierzchniach wyrostków poprzecznych oraz bocznych powierzchniach trzonów kręgów lędźwiowych.
Krążek międzykręgowy u osoby dorosłej składa się z trzech głównych elementów: płytek chrzęstnych, które pokrywają go od góry do dołu, pierścienia włóknistego i jądra miażdżystego.
Płytki chrzęstne „pokrywają środkowe części trzonów, przy czym z przodu i od boków stykają się z kostnym pierścieniem nasadowym, zaś od tyłu sięgają aż do krawędzi trzonu. Włókna zarówno pierścienia, jak i jądra miażdżystego biorą stąd swój początek.”
Pierścienie włókniste składają się z koncentrycznie ułożonych płytek, których włókna przebiegają skośnie od przyczepów do płytek chrzestnych i pierścieni nasadowych sąsiednich kręgów. Pierścień włóknisty otacza jądro miażdżyste i w ten sposób tworzy obwodową część krążka międzykręgowego.
Zadaniem pierścienia włóknistego jest łączenie poszczególnych trzonów kręgowych w jedną całość czynnościową. Pierścienie włókniste umożliwiają niewielki zakres ruchów międzykręgowych. Zadaniem tegoż pierścienia jest również stabilizację kręgosłupa. Jest swego rodzaju „hamulcem bezpieczeństwa” w przypadku wykonania ruchu o nadmiernej amplitudzie.
Kolejnym elementem krążka międzykręgowego jest jądro miażdżyste. Zajmuje ono około 50-60% objętości krążka w wymiarze poprzecznym i położone jest nieco asymetrycznie – bliżej tylnego odcinka trzonu kręgu. Ma ono konsystencję półgalaretowatą, jest białe, błyszczące i przeświecające. Jądro miażdżyste po urodzeniu zwiera śluz przetykany chrzęstno-włóknistymi nitkami. Powiększenie jądra odbywa się w wyniku rozrostu elementów włóknistych. W wieku około 12 lat jądro miażdżyste jest prawie całkowicie zbudowane z tanki chrzęstnej i tkanki włóknistej. Proces zastępowania śluzu przez tankę chrzęstno-włóknistą trwa przez całe życie. W obrazie mikroskopowym składa się ono z drobnej siateczki tkanki włóknistej. Oczka siateczki są nieregularne i łączą w pęczki, aby połączyć się z płytkami chrzęstnymi.
Z wiekiem zmienia się w jądrze zarówno zawartość wody, jak i innych składników. Zawartość białka pozostaje prawie na tym samym poziomie, natomiast mniej więcej od 40 roku życia ma miejsce stopniowy wzrost składowej mukoproteinowej. Wraz z przekroczeniem tego wieku, zawartość mukoproteidów ulega obniżeniu, natomiast zwiększa się zawartość kolagenu. W miarę upływu lat dochodzi do coraz większego zatarcia różnic między dwoma elementami - jądrem a pierścieniem włóknistym. Jądro miażdżyste stanowi najbardziej wyspecjalizowany i czynnościowo najważniejszy element krążka międzykręgowego. Nie jest ono zupełnie nieściśliwe - jak sądzą niektórzy - gdyż na skutek utraty wody pod wpływem silnego nacisku nieznacznie zmniejsza ono swój kształt i objętość.
Jądro miażdżyste spełnia 3 funkcje:
• Stanowi ono punkt podparcia dla kręgu leżącego powyżej: utrata tej zdolności stanowi początek całego łańcucha patologii kręgosłupa.
• Amortyzuje napięcie i naciski i przenosi je równomiernie na wszystkie strony – na cały pierścień włóknisty i na płytki chrzęstne trzonów kręgowych.
• Pośredniczy w wymianie płynów pomiędzy krążkiem a trzonami kręgowymi.

Zawartość wody w krążku międzykręgowym zmienia się w zależności od wieku, a także wykonywanych zajęć. Większość badaczy jest zgodna, że zmiany uwodnienia jądra stanowią początek łańcucha zmian prowadzących do definitywnego uszkodzenia krążka międzykręgowego, będącego punktem wyjścia do zespołów bólowych krzyża.
Z racji tego ze u osób dorosłych krążek międzykręgowy pozbawiony jest unaczynienia, odżywianie jego oraz usuwanie produktów przemiany materii odbywa się na drodze dyfuzji z trzonami kręgowymi. Klucz do tego mechanizmu znajduje się w wychwytywaniu wody przez jądro miażdżyste mimo działających na nie nacisków. Zdolność tę tłumaczy się właściwościami żelu.
W warunkach normy siła wchłaniania żelu jądra równoważy siły ucisku, jeśli jądro jest zupełnie uwodnione. W miarę wzrastania ucisku dochodzi do momentu przewagi nad siłą wchłaniania; wtedy jądro traci nieco wody. Gdy nacisk się zmniejsza, wówczas przewagę bierze siła wchłaniania, w wyniku czego jądro magazynuje wodę. Po pewnym czasie siła wchłania obniża się, wtedy równowaga znów powraca.
„W przypadku nadmiernych nacisków na kręgosłup dochodzi do szybkiego wyciśnięcia wody z jądra, następnie do zwiększenia siły wchłaniania i powrotu równowagi. Teoretycznie kręgosłup mógłby znieść nieograniczone naciski, ale jednak po przekroczeniu pewnej granicy dochodzi do zapadania się płytek granicznych i wgniatania jąder w masy trzonów.”
W miarę starzenia się organizmu dochodzi do upośledzenia zatrzymywania wody w warunkach ucisku. Coraz starszy żel jądra może wytrzymywać jednie przeciętne naciski działające na kręgosłup.

1.1.3. Więzadła odcinka lędźwiowego kręgosłupa

Więzadło podłużne przednie – biegnie wzdłuż przedniej powierzchni trzonów kręgów, rozciągając się od podstawy czaszki do kości krzyżowej. Warstwa głęboka włókien łączy trzony sąsiednich kręgów, a włókna powierzchowne rozpięte są nad kilkoma sąsiednimi kręgami. Włókna kolagenowe mają silne przyczepy do trzonów kręgów, a luźne do krążków międzykręgowych. Więzadło to staje się coraz silniejsze w miarę zstępowania ku dołowi.
Więzadło podłużne tylne – jest cieńsze niż więzadło podłużne przednie. Więzadło to biegnie wzdłuż tylnej powierzchni trzonów kręgów, rozciągając się od stoku do kanału krzyżowego. Więzadło podłużne tylne stanowi przednie ograniczenie kanału kręgowego. Część więzadła, które przyczepia się do górnego i dolnego trzonu kręgu i biegnie wzdłuż trzonów, jest węższa. Natomiast poszerza się ona nad krążkami międzykręgowymi, z którymi bardzo mocno się łączy. Więzadło to jest bogato zaopatrzone w czuciowe zakończenia nerwowe. Ogromne znaczenie kliniczne ma to, że więzadło podłużne tylne, kierując się od dołu jest coraz węższe, a na pewnej wysokości jest o połowę węższe niż na początku. Przyczynia się to do osłabienia struktur pokrywających tylną część krążka międzykręgowego w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. Pomimo tego, że więzadło przyczepia się do pierścienia włóknistego to znaczna część krążka międzykręgowego - głównie boczna - nie jest wzmocniona więzadłem, co predysponuje do bocznej przepukliny krążka międzykręgowego. Obydwa wiązadła podłużne biorą udział w utrzymaniu prawidłowej krzywizny kręgosłupa.
Więzadła żółte – zbudowane są głównie z włókien elastycznych, nadających im żółty kolor. Więzadła te łączą blaszki łuków sąsiednich kręgów. Są one mocne, grube i wzmacniają ścianę kanału kręgowego, leżącą do tyłu u otworów międzykręgowych. Więzadła żółte stabilizują kręgosłup w płaszczyźnie strzałkowej, jednocześnie wspomagając dodatkowo mięśnie kręgosłupa. Napinają się one kiedy kręgosłup jest wyprostowany. Więzadła żółte pomagają utrzymać kręgosłup w zgięciu, stabilizują go i dodatkowo zapobiegają nadmiernemu zgięciu kręgosłupa ku przodowi.
Więzadła międzypoprzeczne – przyczepiają się do końcowego odcinka wyrostków poprzecznych i ograniczają ruchy dwoma sąsiednimi kręgami. Rozpięte są krawędziami wyrostków poprzecznych, występują szczególnie wyraźnie w części lędźwiowej kręgosłupa, w części szyjnej są bardzo słabe a nawet czasem wcale nie występują. Tworzy je tkanka łączna włóknista
Więzadła międzykolcowe – leżą pomiędzy dwoma sąsiednimi wyrostkami kolczystymi i są najsilniejsze w części lędźwiowej, słabsze w części piersiowej, najsłabsze natomiast w części szyjnej kręgosłupa. Przedłużeniem ich jest nadkolcowe.

1.1.4. Stawy międzykręgowe

„Połączenia wyrostków stawowych, zwane również stawami międzykręgowymi, łączą wyrostki stawowe dolne jednego kręgu z wyrostkami stawowymi górnymi kręgu leżącego niżej. Wyrostki stawowe są pokryte chrząstką, staw natomiast otacza torebka stawowa. Powierzchnie stawowe są dość płaskie , ruchy więc między sąsiednimi kręgami są ograniczone. Jednak przy sumowaniu się tych ruchów powstają dość obszerne zmiany położenia końców kręgosłupa”.
Stawy te składają się z dwóch współdziałających ze sobą jednostek, a mianowicie: ze stawu przedniego, zawartego między trzonami kręgowymi, oraz ze stawu tylnego – między parzystymi wyrostkami stawowymi. Funkcja stawów przednich uzależniona jest od krążka międzykręgowego, który z racji swej budowy umożliwia tylko niewielki zakres ruchów.
Od przodu krążki międzykręgowe wzmocnione są przez więzadło podłużne przednie, rozciągające się od potylicy aż do kości krzyżowej. W okolicy lędźwiowej więzadło to stanowi mocne pasmo poszerzające się ku dołowi. Przyrasta ono mocno do trzonów kręgowych, zaś w miejscu szpar międzykręgowych zlew się z przednią częścią pierścienia włóknistego. Wyrostki stawowe mają określony kształt i ich powierzchnie stawowe ustawione są pionowo. Torebki stawowe tych stawów są cienkie i wiotkie, ale same stawy zabezpieczone są silnymi więzadłami – więzadło żółte, więzadła międzykolcowe, więzadła nadkolcowe, więzadła międzypoprzeczne.

1.1.5. Kanał kręgowy, kanały korzeniowe, ich zawartość

Kanał kręgowy, przez niektórych zwany inaczej kanałem centralnym, zawiera rdzeń kręgowy oraz wychodzące z niego korzenie brzuszne i grzbietowe, wraz z pokrywającymi je oponami. Zazwyczaj kanał ma kształt trójkąta, ale zdarza się często, że przebiera on kształt owalny, okrągły lub liścia koniczyny.
Przednią ścianę kanału kręgowego stanowią tylne powierzchnie trzonów kręgów i krążków międzykręgowych, pokryte więzadłem podłużnym tylnym. Boczne i tylne ściany kanału kręgowego stanowią łuki kręgów, połączone stawami międzywyrostkowymi oraz więzadłem żółtym.
Otwory międzykręgowe, stanowiące wejście do kanałów korzeniowych zawierając końcowe odcinki korzeni nerwów rdzeniowych i ich tętnic, pokryte pochewkami opony twardej, opony pajęczej i opony miękkiej. Wewnątrz kanałów korzeniowych znajdują się także zwoje międzykręgowe.

1.1.6. Opony rdzenia

Opona twarda rdzenia stanowi przedłużenie opony twardej mózgowej. Jej blaszka zewnętrzna przylega ściśle do brzegów otworu politycznego wielkiego, w którego obrębie worek opony twardej rdzenia składa się już z jednej blaszki wewnętrznej. W kanale kręgowym istnieją częściowe połączenie opony z kanałem kostnym, ale połączenia te występują tylko z boków – wypustki otaczającej nerwy rdzeniowe, przyrośnięte do otworów międzykręgowych, i przodu – połączenie z więzadłem podłużnym tylnym. Od tyłu, pomiędzy oponą a ścianą kostną istniej wolna przestrzeń nadtwardówkowa, wypełniona splotami żylnymi i tkanką tłuszczową.
Opona twarda zabezpiecza także dodatkowo korzenie nerwów rdzeniowych, między innymi przed wyrwaniem z rdzenia. Opona stanowi strukturę kolagenowo – włóknistą. Pionowe ułożenie włókien kolagenu nadaje jej wytrzymałość równą wytrzymałości wiązadła. Wypustki korzeniowe, wychodzące przez kanały korzeniowe, stanowią rodzaj dodatkowego zakotwiczenia. Elastyczność opony jest ograniczona, gdyż zawarty w niej kolagen może wydłużyć się jedynie o 4%, po czym pęka .
Przednia opona twarda styka się z tylnym więzadłem podłużnym i przednią ścianą kanału kręgowego. Jest ona rozluźniona przy ruchach zgięcia i wyprostu, gdyż ściana kanału zmienia się długość w niewielkim stopniu. Opona twarda położona od tyłu poddawana jest innym naprężeniom. Wynika to z tego, że otwór wielki unosi się przy ruchach zginania – prostowania o 4 cm, przez co pociąga rękawy korzeniowe ku górze. Naciągana mocno opona tylna w czasie zmiany ustawienia kręgosłupa z lordotycznego na kifotyczne uciska rdzeń ku przodowi i ku dołowi w stronę przedniej ściany kanału kręgowego.
Opony twarda właściwa rdzenia kręgowego jest oddzielona od blaszki zewnętrznej, której wyściela ściany kanału kręgowego, przestrzenią nadtwardówkową, wypełnioną przez obfite sploty żylnie i tankę tłuszczową.
Przestrzeń podtwardówkowa znajduje się pomiędzy oponą twardą a pajęczynówką, opisaną poniżej. Obydwie opony przylegają do siebie i nie ma tam płynu mózgowordzeniowego.

1.1.7. Pajęczynówka i opona miękka

Pajęczynówka przylega do opony twardej, natomiast opona miękka pokrywa rdzeń. Pajęczynówka tworzy boczne zgrubienia w postaci podłużnego wędzidełka, dającego ząbkowane wypustki przyrośnięte do opony twardej pomiędzy korzeniami brzusznymi i korzeniami grzbietowymi rdzenia. Więzadła ząbkowate „zawieszają” rdzeń w worku opony twardej.
Między pajęczynówką a oponą miękką istnieje przestrzeń podpajeczynówkowa kanału kręgowego. Przestrzeń ta, która zawiera płyn mózgowo – rdzeniowy, wypełniona jest przez brzuszne i grzbietowe korzenie nerwów rdzeniowych, ponadto duże żyły, przegrodę tylną i wreszcie więzadło ząbkowate.
Natomiast więzadło ząbkowate, które ma za zadanie stabilizację rdzenia w kanale kręgowym, wychodzi z bocznych powierzchni rdzenia kręgowego, w połowie odległości pomiędzy korzeniami brzusznymi i korzeniami grzbietowymi. Więzadło przyczepia się do pajęczynówki i wewnętrznej powierzchni opony twardej.
Warto także wspomnieć, iż w oponie miękkiej położone są tętnice rdzenia kręgowego. Tętnica rdzeniowa przednia i tętnica rdzeniowa tylna odchodzą z końcowego odcinka tętnicy kręgowej.

1.1.8. Kanały międzykręgowe

Kształt i wielkość kanałów międzykręgowych jest indywidualnie zmienna. Są one utworzone od góry i dołu przez nasady łuków, od przodu przez tylno – boczne powierzchnie trzonów kręgowych i krążki międzykręgowe, a od tyłu przez wyrostki stawowe. Boczne odcinki więzadeł żółtych nie są zrośnięte ze stawami, wolny koniec tego więzadła tworzy część tylnej granicy otworu.
Korzenie nerwowe przechodzą przez otwory nieco skośnie od góry ku dołowi. Po opuszczeniu otworu korzeń nerwowy styka się z tylno – boczną powierzchnią krążka międzykręgowego. Od przodu korzeni nerwowych wnikających w otwór znajduje się tak zwany trzon kręgu.
1.1.9. Rdzeń kręgowy

Rdzeń kręgowy jest najstarszą filogenetycznie częścią układu nerwowego. Znajduje się on w kanale kręgowym otoczony oponami rdzeniowymi. Istota szara rdzenia ciągnie się w postaci słupów przez całą jego długość. Na zewnątrz natomiast rdzeń kręgowy jest pokryty istotą białą.
Rdzeń kręgowy składa się z 31 segmentów, ułożonych kolejno jeden na drugim. Korzeń brzuszny (korzeń przedni) i korzeń grzbietowy (korzeń tylny) odpowiednio wchodzą i wychodzą z każdego segmentu rdzenia po każdej ze stron. Korzeń brzuszny składa się z włókien odśrodkowych (ruchowych), natomiast korzeń grzbietowy z włókien dośrodkowych (czuciowych). Obydwa te korzenie - brzuszny i grzbietowy – segmentu rdzenia, łączą się w okolicy otworu międzykręgowego i tworzą nerw rdzeniowy. Łączące się ze sobą włókna dośrodkowe i odśrodkowe mieszają się tak, że ich gałęzie, które odchodzą od nerwu rdzeniowego, zawierają zarówno włókna ruchowe, jak i czuciowe. Wyjątkiem jest gałąź opony, która jest gałęzią wyłącznie czuciową. Taki podział na gałęzie następuje tuż po połączeniu się korzeni grzbietowego i brzusznego, które łącząc się tworzą nerw rdzeniowy. Tak więc typowy nerw rdzeniowy ma około1cm długości. W obrębie kanału kręgowego brzuszne korzenie nerwów rdzeniowych są oddzielone od korzeni grzbietowych więzadłami ząbkowatymi. Każdy korzeń otulony jest osłonką opony miękkiej; pajęczynówka rdzenia również otula korzenie aż do miejsca styku z oponą twardą. Każdy korzeń przebija oponę twardą oddzielnie. Wspomniana opona twarda otacza obydwa korzenie wraz ze zwojami korzeniowymi w obrębie kanału korzeniowego.
Po opuszczeniu kanału korzeniowego nerwy można podzielić na cztery gałęzie: oponową, łączącą, grzbietową i brzuszną. W skład każdego nerwu rdzeniowego wchodzą włókna z obydwu korzeni. W ten sposób nerwy te, zaopatrujące mięśnie szkieletowe, skórę i powięzie są nerwami, które nazywamy mieszanymi.
Gałęzie grzbietowe nerwów rdzeniowych są cieńsze od gałęzi brzusznych. Unerwiają one skórę, powiezie i tylne mięśnie tułowia. Gałęzie brzuszne zaopatrują przednią i boczne strony ciała oraz kończyn. Przebiegające w kanałach korzeniowych korzenie nerwu rdzeniowego zajmują zazwyczaj tylko 1/3 światła kanału. Dolny odcinek rdzenia kręgowego - stożek rdzeniowy - kończy się na wysokości 1 lub 2 kręgu lędźwiowego. Do 12 tygodnia życia płodowego rdzeń kręgowy i kanał kręgowy są podobnej długości, tak więc każda para powstających nerwów rdzeniowych wychodzi przez otwory międzykręgowe na poziomie odpowiednich kręgów. W wyniku dalszego rozwoju kanał kręgowy wrasta na długość znanie szybciej niż rdzeń kręgowy. Wynikiem tego jest występowanie rdzenia i przemieszczenie stożka rdzeniowego ku górze. W momencie urodzenia stożek rdzeniowy osiąga już poziom trzeciego kręgu lędźwiowego. Stopniowe wstępowanie rdzenia jest kontynuowane aż do około 10 roku życia. W wyniku różnic występujących w trakcie stopniowego wzrostu, korzenie nerwów rdzeniowych z segmentów rdzenia kręgowego, gdzie mają swój początek, biegną skośnie do dołu, do odpowiednich otworów międzykręgowych. Korzenie nerwów rdzeniowych wychodzące z dolnego odcinka rdzenia kręgowego łączą się i wspólnie tworzą tak zwany ogon koński. Opony rdzenia kręgowego obejmujące rdzeń kręgowy zstępują aż do kanału krzyżowego.
1.1.10. Mięśnie odcinka lędźwiowego kręgosłupa

Mięśnie działające na kręgosłup są bardzo różnorodne. Można je podzielić na mięśnie łączące: pojedyncze kręgi między sobą, żebra i wyrostki kręgów, kręgi lędźwiowe i żebra, łopatkę z kręgosłupem.
Można wyróżnić mięśnie głębokie grzbietu odcinka lędźwiowego pasma bocznego:
• Mięsień biodrowo – żebrowy lędźwi
Przyczep początkowy: kość krzyżowa, grzebień biodrowy, powieź piersiowo-lędźwiowa.
Przyczep końcowy: żebra 6-12, blaszka przednia powięzi piersiowo-lędźwiowej, wyrostki żebrowe górnych kręgów lędźwiowych.
Funkcja: mięsień działając obustronnie, prostuje kręgosłup, działając jednostronnie, powoduje boczne zgięcie kręgosłupa po tej samej stronie.

• Mięsień najdłuższy klatki piersiowej
Przyczep początkowy: kość krzyżowa, grzebień biodrowy (wspólny przyczepy ścięgnisty z mięśniem biodrowo-żebrowym), wyrostki kolczyste kręgów lędźwiowych, wyrostki poprzeczne dolnych kręgów lędźwiowych.
Przyczep końcowy: żebra 2-12, wyrostki żebrowe kręgów lędźwiowych, wyrostki poprzeczne kręgów piersiowych.
Funkcja: działając obustronnie, prostuje kręgosłup, działając jednostronnie powoduje boczne zgięcie kręgosłupa po tej samej stronie.

• Mięśnie międzypoprzeczne przyśrodkowe lędźwi
Przyczep początkowy i przyczep końcowy: przyczepiają się między sąsiadującymi wyrostkami suteczkowatymi wszystkich kręgów lędźwiowych.
Funkcja: działając obustronnie, stabilizują i prostują odcinek lędźwiowy kręgosłupa, działając jednostronnie, zginają bocznie odcinek lędźwiowy kręgosłupy po stronie działania.

• Mięśnie międzypoprzeczne boczne lędźwi
Przyczep początkowy i przyczep końcowy: przyczepiają się między sąsiadującymi wyrostkami żebrowymi wszystkich kręgów lędźwiowych.
Funkcja: działając obustronnie, stabilizują i prostują odcinek lędźwiowy kręgosłupa, działając jednostronnie, zginają bocznie odcinek lędźwiowy kręgosłupa po stronie działania.
Można wyróżnić mięśnie głębokie grzbietu odcinka lędźwiowego pasma przyśrodkowego:

• Mięśnie międzykolcowe lędźwi
Przyczep początkowy i przyczep końcowy: wyrostki kolczyste kręgów lędźwiowych.
Funkcja: prostują odcinek lędźwiowy kręgosłupa.

• Mięsień kolcowy klatki piersiowej
Przyczep początkowy: boczne powierzchnie wyrostków kolczystych.
Przyczep końcowy: powierzchnie boczne wyrostków kolczystych.
Funkcja: działając obustronnie prostują odcinek piersiowy kręgosłupa, działając jednostronnie zginają odcinek piersiowy kręgosłupa po tej samej stronie.

• Mięśnie wielodzielne
Przyczep początkowy i przyczep końcowy: wyrostki poprzeczne i wyrostki kolczyste wszystkie kręgów, biegną porywając 2-4 kręgi i są najbardziej rozwinięte w odcinku lędźwiowymi.
Funkcja: działając obustronnie prostują kręgosłup, działając jednostronnie, zginają kręgosłup po tej samej stronie i obracają go w stronę przeciwną.

• Mięśnie czworoboczny lędźwi
Przyczep początkowy: grzebień biodrowy.
Przyczep końcowy: żebro 12, wyrostki żebrowe L1- L4.
Funkcja: jednostronnie zgina tułów po tej samej, obustronnie obniża tułów, mięsień wydechowy.
• Mięsień biodrowo – lędźwiowy (mięśnie lędźwiowy większy, mniejszy i mięsień biodrowy):
Przyczep początkowy: Mięsień lędźwiowy większy (warstwa powierzchowna): powierzchnie boczne trzonów kręgów T12, L1- L4 i odpowiednich krążków międzykręgowych. Mięsień lędźwiowy większy (warstwa głęboka): wyrostki żebrowe kręgów L1- L5. Miesień lędźwiowy mniejszy: przednia powierzchnia trzonu 12 kręgu piersiowego i 1 kręgu lędźwiowego. Mięsień biodrowy: dół biodrowy.
Przyczep końcowy: Mięsień lędźwiowy większy: krętarz mniejszy kości udowej. Mięsień lędźwiowy mniejszy: powięź biodrowa i więzadło biodrowo – łonowego oraz wyniosłość biodrowo – łonowa. Funkcja: przy stabilnym odcinku lędźwiowym kręgosłupa zgina udo, rotuje na zewnątrz i lekko przywodzi, zwiększa kompresje w stawie biodrowym, zwiększa przodopochylenie miednicy, przy stabilnych kończynach dolnych działając na odcinek lędźwiowy kręgosłupa pogłębia lordozę lędźwiową, w działaniu jednostronnym pochyla odcinek lędźwiowy w stronę działającego mięśnia i rotuje w stronę przeciwną.
• Mięsień najszerszy grzbietu
Przyczep początkowy: wyrostki kolczyste, grzebień pośrodkowy kości krzyżowej, warga zewnętrzna grzebienia biodrowego, powieź biodrowo-lędźwiowa.
Przyczep końcowy: grzebień guzka mniejszego kości ramiennej.
Funkcja: mięsień ten prostuje ramie w stawie ramiennym, rotuje do wewnątrz i przywodzi, przy ustabilizowanych kończynach górnych podciąga dolne żebra, jest pomocniczym mięśniem wdechowym, przy opuszczonych kończynach górnych wspomaga wydech-kaszel.

1.2.1 Biomechanika kręgosłupa w odcinku lędźwiowym

Kręgosłup w odcinku lędźwiowym poddawany jest na przestrzeni życia różnorodnym naciskom i obciążeniom, działającym w różnych płaszczyznach. Poszczególne składowe kręgosłupa – wbrew temu co sadzą niektórzy – różnie reagują na działające siły.
Aby sprostać zadaniom jakie spełniać powinien kręgosłup, musi on być jednocześnie wytrzymały i elastyczny oraz ruchomy w wielu płaszczyznach. W głównym procencie elastyczność zapewniają kręgosłupowi krążki międzykręgowe. Krążki międzykręgowe spełniają szczególną rolę w biomechanice kręgosłupa. Prawidłowa funkcja krążków miedzykręgowych warunkuje sprawne działanie kręgosłupa, spełniające zarówno rolę narządu osiowego, podpórczego, osłaniającego i chroniącego przed wstrząsami układ nerwowy, jak i umożliwiającego obszerny zakres ruchów tułowia. Wspomniane krążki międzykręgowe łączą poszczególne segmenty kręgosłupa – trzony kręgów. Dzięki ich elastyczności możliwa jest wielokierunkowa ruchomość kolumny kręgosłupa. Krążki międzykręgowe stanowią jednocześnie elementy amortyzujące, przenoszące olbrzymie obciążenia, chroniące przed ocieraniem się i uszkodzeniem elementów kostnych kręgosłupa. Krążek miedzykręgowy składa się z trzech podstawowych części: płytek chrzęstnych, łączących krążek z powierzchniami trzonów kręgów, pierścienia włóknistego i – spełniającego najważniejszą rolę – jądra miażdżystego.
Pierścień włóknisty stanowi włóknisto-elastyczny obrębek otaczający jądro miażdżyste. Włókna kolejnych warstw pierścienia przebiegają w sposób skośny między płytkami chrzęstnymi sąsiednich kręgów, krzyżując się i tworząc koncentrycznie układające się wiązki. Taki ich przebieg silnie zespala sąsiadujące kręgi, umożliwiające jednocześnie w pewnym zakresie ruchy obrotowe.
Jądro miażdżyste natomiast zbudowane jest z tkanki włóknisto – galaretowatej. Otoczone mocnym pierścieniem włóknistym odkształca się w nieznacznym stopniu pod wpływem obciążenia. Dzięki nieznacznej ściśliwości umożliwia ruchy pomiędzy sąsiednimi kręgami, spełniając jednocześnie rolę amortyzatora, łagodzącego wstrząsy i obciążenie elementów kostnych kręgosłupa w czasie codziennych czynności człowieka. Jądro miażdżyste u młodej osoby zawiera ponad 80% wody; ma konsystencję galaretowatą i znacznie różni się strukturą od pierścienia włóknistego. Wraz z wiekiem zmniejsza się w nim zawartość mukoproteiny, zwiększa zaś kolagenu, następuje jego odwodnienie (poniżej 70% wody), zbliża się konsystencją do budowy pierścienia włóknistego. Jednorazowy ostry uraz lub długotrwałe przeciążenie kręgosłupa (ciężka praca, nadwaga itp.) wpływają na utratę fizjologicznych właściwości krążka międzykręgowego, przyspieszają proces jego starzenia się, stając się z reguły przyczyną wystąpienia schorzeń bólowych kręgosłupa.
Największe zmiany napięć i obciążeń związane są z wykonywaniem różnorodnych czynności. Każdemu ruchowi nieodłącznie towarzyszy zwiększenie napięcia.
W lędźwiowym odcinku kręgosłupa powierzchnie stawowe usytuowane są w płaszczyźnie bardzo zbliżonej do strzałkowej, stąd ruchy zgięcia i wyprostu są w tym obszarze głównymi ruchami. Szacunkowe normy zwiększania się długości kręgosłupa po stronie wypukłej to 4–6cm w przypadku ruchu zgięcia, i 4,5–8cm dla ruchu wyprostu. Dla podkreślenia ich znaczenia i ważności warto dodać, że ruchomość całkowita kręgosłupa w przypadku skłonu w przód wynosi 7,5–11,5cm. Ruch zgięcia bocznego i ruch obrotowy w odcinku lędźwiowym niemalże nie występują ze względu na położenie wyrostków stawowych i wielkość trzonów kręgów.
Ściśle związane z biomechaniką kręgosłupa są również duże grupy mięśniowe wpływające na jego kształt i funkcje kręgosłupa. Są to mięśnie brzucha, mięśnie grzbietu, oraz mięśnie biodrowo-lędźwiowe. Nadmiernie preferowana przez współczesne społeczeństwo pozycja siedząca sprzyja pojawieniu się przykurczu tych ostatnich (mięśni biodrowo-lędźwiowych), oraz osłabieniu mięśni brzucha wskutek czego przestają one być pełnowartościowym antagonistą dla mięśni grzbietu. Może to prowadzić do dalszych zmian degeneracyjnych objawiających się przede wszystkim bólami w odcinku lędźwiowo-krzyżowym kręgosłupa.
W przypadku występowania mechanizmu dźwigni, kiedy to używa się kończyn górnych przy przenoszeniu ciężarów, masa podnoszonego przedmiotu kompensowana jest skurczem mięśnia prostownika grzbietu, który pracuje po stornie przeciwległej na bardzo krótkim ramieniu dźwigni. Dziak w jednej ze swych pozycji pisze, że stosunek przedniego ramienia dźwigni do tylnego ramienia wynosi około 15:1. Tak więc, podczas podnoszenia ciężaru o masie wynoszącej np. 45 kilogramów, skurcz równoważący mięśnia prostownika grzbietu wynosi aż 675 kilogramów, co powoduje nacisk rzędu ¾ tony na kręgosłup lędźwiowy.
Znawcy tematu zwracają uwagę, iż w wyniku tak dużych obciążeń, organizm ludzki zdołał wykształcić pewne mechanizmy kompensacyjne, służące do ochrony kręgosłupa. Do tych mechanizmów należy ciśnienie w jamie brzusznej oraz klatce piersiowej. Ciśnienie w klatce piersiowej jest stałe i ze względu na swe niewielkie wartości odgrywa małą rolę. Ciśnienie brzuszne natomiast, wywołane napięciem ściany brzusznej oraz przepony może zmniejszyć obciążenie kręgosłupa lędźwiowego nawet o około 30%. Wielkość tego ciśnienia jest zależna od stanu mięśni brzucha, będących antagonistami mięśni grzbietu, a zwłaszcza mięsień prosty brzucha. Dodatkowo wytrzymałość kręgosłupa na naciski zwiększa jego budowa jednostki anatomicznej, która przypomina „T” w przekroju poprzecznym, o układzie prostopadłych połączeń wielokrotnie zwiększających wytrzymałość. Kolejnym czynnikiem zwiększającym tę funkcję stanowi układ fizjologicznych krzywizn strzałkowych, dających nawet 17 – krotny wzrost wytrzymałości kręgosłupa.
Godnym uwagi jest fakt, iż poszczególne odcinki kręgosłupa mają różną wytrzymałość (siłę nośną). I tak: na poziomie szyjnym, wytrzymałość ta wynosi ok. 113 kg, w piersiowym ok. 210 kg, natomiast odcinek lędźwiowy jest najmocniejszy i wytrzymałość wynosi nawet 400 kg. Uśredniając te wartości można stwierdzić, że przeciętna siła nośna kręgosłupa dorosłego człowieka wynosi około 350 kg.
Biomechanika kręgosłupa, cały zespół jego cech i prawidłowy sposób działania pozwala, by spełniał on swoje funkcje.

1.2.2. Funkcje mechaniczne kręgosłupa
Literatura przedmiotu podaje podstawowe funkcje mechaniczne kręgosłupa, które ma on spełniać. Są nimi:
• Funkcja ochronna – ochrona korzeni nerwowych i rdzenia kręgowego. Ochronę tę tworzą struktura kostna i tkanki miękkie (szczególnie mięśnie przykręgowe i powięzie). Czynnikiem ochronnym jest także sprężystość kręgosłupa. Korzystnymi elementami ochronnymi w szczególności są połączenia międzykręgowe i krzywizny kręgosłupa.
• Funkcja ruchu – ruchomość poszczególnych elementów kręgosłupa jest zróżnicowana i zależy przede wszystkim od budowy. Odcinek lędźwiowy pomimo dużych wymiarów trzonów posiada dość sporą ruchomość, która wynika z dużej wysokości krążków międzykręgowych. Kręgosłup pozwala osiągnąć ruchy w każdym możliwym kierunku: zgięcie, wyprost w płaszczyźnie pośrodkowej, zgięcie boczne w płaszczyźnie czołowej, ruchy rotacyjne, a także ruchy obwodzenia, które są kombinacją wszystkich trzech ruchów.
• Funkcja podporowa ciała – postawa ciała człowieka, wymusza na kręgosłupie dźwiganie górnej części ciała. Każdy odcinek kręgosłupa dźwiga tym więcej, im niżej jest położony. Im niżej, tym odcinek kręgosłupa jest bardziej masywny. Siła nośna kręgosłupa wynosi około 350 kilogramów.