Измерение длины мышц сегмента позвоночного столба

    Министерство  образования Республики Беларусь

    Учреждение  образования «Гродненский государственный 

    университет имени Янки Купалы»

     Физико-технический  факультет 

    Кафедра «теоретической физики» 
 
 

    ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ МЫШЦ СЕГМЕНТА ПОЗВОНОЧНОГО СТОЛБА 

     Курсовая  работа

     студентки физико-технического

     факультета  ГрГУ 4 курса

     Ровбы Анастасии Ивановны

     Научный руководитель

     доцент, кандидат

     физико-математических наук

     Жарнов  А. М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Допущен к защите

Зав. кафедрой, кандидат технических наук __________ Никитин  А.В. 

    2011 г. – Гродно 

УДК 616.71 

    Реферат курсовой работы “Измерение длины мышц сегмента позвоночного столба“ студентки физико-технического факультета УО «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы» Ровбы Анастасии Ивановны. Объем страниц 16; рисунков 2; таблиц 5, литературных источников 20.

    Ключевые  слова: мышцы, длина, шейный отдел.

    Рассмотрены рентгенограммы шейных отделов позвоночника в положении наклон вперед и назад, измерены длины мышц, отвечающие за статическое и динамическое положение шейного отдела.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Введение. ………….....………………………………………………………….……...4

1. Строение шейного отдела. …………………………….……………………………5

2 Глубокие мышцы шеи…... ………………………………..………………………....9

3.Измерение длины мышц, отвечающие за динамическое и статическое положение позвонков сегментов С2-С3 и С5-С6 …………..……………………...…...12

Заключение…………………………………………………….………………….…...16

Список используемой литературы …………………………………………………..17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

   Клиника шейного остеохондроза во многом обусловлена анатомофизиологическими особенностями именно шейного отдела позвоночника. Дегенеративные  изменения в диске чаще встречаются в наиболее подвижных нижнешейных отделах позвоночника (С5, С6, С7) [7]. Имеются некоторые особенности в механизме сдавливания нервных и сосудистых образований при шейном остеохондрозе. Из-за большой плотности центрального отдела задней продольной связки задние грыжи в шейном отделе встречаются чрезвычайно редко. Характерно выскальзывание диска в боковом и заднебоковом направлениях. Разрастание остеофитов в области крючковидных отростков шейных позвонков направлены в сторону канала a. vertebralis и нередко вызывает ее раздражение или сдавливание [1].

      Среди заболеваний шейного отдела позвоночника наиболее часто встречаются регенеративно–дистрофические процессы: остеохондроз и спондилоартроз. Под влиянием механических нагрузок возникают изменения не только в межпозвонковых дисках, но и реактивные изменения со стороны смежных тел позвонков, их связочного аппарата и мышц. Растущие остеофиты имеют разную направленность и локализацию. Эти проявления спондилеза обнаруживаются как на передней поверхности тел позвонков, так и на задней, и имеют направленность в позвоночный канал и в канал позвоночной артерии. Последняя легко травмируется при унковертебральном артрозе [6]. Травматизация спинномозговых корешков и их оболочек вызывает боль в шейно–затылочной области и надплечьях, боли в руках, онемение в них. Вышеуказанные нарушения возникают после продолжительного вынужденного положения головы и шеи, а также после сна. Нередко выявляется стойкое ограничение подвижности шеи в одном или нескольких направлениях из–за рефлекторно напряженных шейных мышц. Таким образом, при шейном остеохондрозе ведущим клиническим синдромом является болевой, а источником болевых импульсов – рецепторы фиброзного кольца диска, связочного аппарата, капсулы сустава, напряженной мышцы [2].

     1. Строение шейного  отдела

     Позвоночник является главной опорной структурой нашего тела. Без позвоночника человек  не мог бы ходить и даже стоять. Другой важной функцией позвоночника является защита спинного мозга. Большая частота заболеваний позвоночника у современного человека обусловлена, главным образом, его «прямохождением», а также высоким уровнем травматизма [5].

     Позвоночник человека - это очень непростой механизм, правильная работа которого влияет на функционирование всех остальных механизмов организма.

     Позвоночник (от лат. «columna vertebralis», синоним - позвоночный  столб) состоит из 32 - 33 позвонков (7 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых, соединенных в крестец, и 3 - 4 копчиковых), между которыми расположены 23 межпозвоночных диска [4].

     В данной работе рассматривается только шейны отдел позвоночника человека, так как представляет наибольший интерес.

     Шейный  уровень имеет два сегмента: окципитоатлантный (ОС-С1) и атлантоаксиальный (С1-С2). Здесь нет межпозвонковых дисков и унковертебральных сочленений, и невозможно поражение остеохондрозом. Между С0-С1 находится первая, недоступная пальпации, а между С1-С2 – вторая, хорошо доступная пальпации резервная петля позвоночной артерии [10]. При вращении головой на 30° за счет особенностей суставов С1-С2 эти петли предотвращают нарушение кровотока в вертебрально-базилярном бассейне. Однако укороченная при миофиброзе нижняя косая мышца головы во время вращения может сдавливать вторую резервную петлю и заднюю ветвь второго шейного нерва [11].

       Атлант (С1 шейный позвонок) не имеет тела и остистого отростка. Его передняя и задняя дуги соединены, суставные и поперечные отростки срослись. Через отверстия в поперечных отростка проходят позвоночные вены и артерии. На внутренней поверхности передней дуги есть суставная фасетка для сочленения с зубовидным отростком. На задней дуге имеются симметричные борозды позвоночной артерии. Вследствие обызвествления атланто-окципитальной связки иногда формируется мостик, и борозда превращается в канал позвоночной артерии – вариант Киммерли.

     Головной  сустав (С0-С1) является комбинированным суставом. Верхние суставные фасетки атланта, плавно закругляясь, отходят вверх, образуя форму чаши, на которую через менискоид опираются и фиксируются капсулой (суставной) отростки затылочной кости. В этих парных суставах осуществляются движения вокруг сагиттальной (пятиградусные наклоны в стороны) и фронтальной осей (20° - сгибание и разгибание - 30°) [10].

       С2 шейный позвонок (аксис) имеет зубовидный отросток, который может выступать в большое затылочное отверстие. Поверхности боковых парных суставов находятся на теле позвонка, а не на ножках дужки, как на нижележащих. Эта анатомическая особенность обеспечивает возможность пальпации артерии. Остистый отросток аксиса является первым костным выступом, который определяется после пальпаторного скольжения сзади с затылка на шею. Движение головы в верхнем шейном уровне осуществляется во всех плоскостях.

     Крыловидные связки, соединяя боковые части зубовидного  отростка и затылочного отверстия, при вращении головы натягиваются. В случаях высокого стояния зуба при их натяжении возможны дислокация позвоночных артерий, образующих малый круг Захарченко, и смещение вверх основания продолговатого мозга [13].

     Основная  функция парных суставов между С1 и С2 позвонками и непарного (между передней дугой С1 и зубом С2 – сустав Крювелье) заключается во вращении атланта вместе с головой вокруг вертикальной оси. Кроме того, атлант опирается площадкой нижнего суставного отростка через менискоид на суставную площадку верхнего суставного отростка аксиса. Это парное сочленение, его суставные щели хорошо видны на фронтальных краниограммах, выполненных при открытом рте. Их врожденная аномалия может приводить к привычному подвывиху и блокаде сустава С1-С2.

     Необходимо  помнить, что внутри окципито-атлантного ПДС находится переход ствола мозга в спинной мозг. На этом уровне он может перегибаться над  выступающим отростком С2. Нижняя граница ствола соответствует нижней границе перекрестка пирамид, прилежит к верхней части передней дужки и сустава Крювелье. На этом уровне выходят первые шейные корешки, которые покидают дуральный мешок под прямым углом, прободая твердую мозговую оболочку, заднюю атлантозатылочную перепонку, и располагаются над задней дугой атланта в борозде позвоночной артерии. По выходу из перепонки они получают название первого шейного нерва. Второй сегмент спинного  мозга расположен на уровне дуг первого позвонка. Вторые корешки идут без резкого наклона [14]. Ганглиорадикулярный отрезок располагается в так называемом межпозвонковом отверстии, граница которого определяется задней частью боковой массы атланта и суставной капсулой С1-С2, корнем задней дуги атланта. Прободая заднюю атлантоаксиальную мембрану, второй шейный нерв граничит с нижней косой мышцей головы. По выходе из-под ее нижнего края из задней ветви второго шейного нерва образуется большой затылочный нерв [7].

     Особое  положение нижней косой мышцы головы влияет на движение головы и функционирование позвоночной артерии и большого затылочного нерва. Прикрепляясь к поперечному отростку С1, и остистому С2, она является аналогом вращающих мышц позвоночно-двигательного сегмента. Ее рефлекторный спазм может способствовать подвывиху атлантоаксиального сустава. При резком повороте и наклоне головы происходит растяжение, как нижней косой мышцы, так и капсулы атлантоаксиального сустава. При этом между листками фасции нижней косой мышцы может быть зажат большой затылочный нерв, другие ветви второго шейного нерва и особенно позвоночная артерия, которая приближается к межпозвонковому суставу С1-С2 на стороне, противоположной повороту [8].

     Средний шейный уровень представлен сегментами С2-С3, C3-С4. Это вершина шейного лордоза. Здесь возможна наибольшая подвижность во фронтальной (сгибание шеи налево и направо – наклоны) и саггитальной (сгибание и разгибание) плоскостях. Если фиксированы нижние шейные сегменты, то на этом уровне возникает гипермобильность с дисфиксационными перегрузками дисков и межпозвонковых суставов. ПДС ниже С2 не имеют существенных различий. В поперечном отростке каждого позвонка имеется межпоперечное отверстие. Совокупность всех отверстий составляет костный канал, в котором проходят позвоночные артерии и вены [3]. По наружным краям поверхности тел пяти шейных позвонков в сагиттальном направлении расположены крючковидные отростки. Их средняя часть служит медиальной стенкой канала позвоночной артерии. Из-за такого строения при рассмотрении во фронтальной плоскости корпус позвонка имеет вид «седла», в котором как бы сидит тело вышележащего позвонка. Крючки непосредственно прилегают к внутреннему краю позвоночной артерии; боковые разрастания в них приводят к травматизации артерии или же к раздражению периартериальных симпатических сплетений.

     Шейные  корешки (С3, С4) отходят от спинного мозга почти горизонтально, ганглиорадикулярный  отрезок каждого из них фиксирован к надкостнице межпозвонкового  отверстия. Из-за косого расположения на рентгенограмме это отверстие обнаруживается при повороте головы – шеи на 30° (снимок в три четверти). Оно ограничено сверху нижней, а снизу – верхней вырезками дужек, спереди – нижней частью тела верхнего позвонка, межпозвонковым диском и задней частью крючка нижнего позвонка. Его граница сзади: капсула межпозвонкового сустава, желтая связка и расположенные за ними верхний и нижний суставные отростки [10].

     Уменьшение  межпозвонкового отверстия может  быть вызвано целым рядом причин (листезом, псевдоспондилолистезом, фораминальной грыжей, унковертебральным артрозом, гипертрофией желтой связки, воспалительным и онкологическим процессом).     

     В их числе находятся и явления  дисфиксации, подвывих по Ковачу, унковертебральные  разрастания, ведущие также к  сужению канала позвоночной артерии и нередко к синдрому «шейной мигрени».

     Нижний  шейный уровень объединяет три ПДС (С4-С5, C5-С6, C6-С7). Корешки С5, С6, С7 на этом уровне компенсируются чаще других шейных корешков в связи с наиболее частой здесь локализацией шейного остеохондроза [9].

     О суммарном объеме движений в шейном отделе судят по максимальному углу сгибания головы, ее разгибания, боковых  наклонов и поворотов. Общий объем  движений в шейном отделе для здоровых лиц моложе 65 лет: углы сгибания и  разгибания составляют 70°, угол бокового наклона - 35° и угол поворота - 80°. Для лиц старше 65 лет характерно снижение этих показателей: угол разгибания - 40°, сгибания - 35°, наклона - 20°, поворота - 45°. Локальная подвижность в одном ПДС шейного отдела, а также шейно-грудном переходе исследуется специальным приемом. О возможных блокадах шейных межпозвонковых суставов можно догадаться и при пальпации их капсул, особенно в горизонтальном положении обследуемого. Из-за местного миодефанса при суставном функциональном блоке капсула сустава на ощупь увеличена и плотна, а часто и резко болезненна. В норме наибольшая подвижность наблюдается в ПДС С4-С5  и C5-С6 [10].   

2. Глубокие мышцы шеи

     По  своему расположению мышцы шеи подразделяют на поверхностные, срединные и глубокие группы мышц.

     Подзатылочные мышцы (mm. suboccipitales) при двустороннем сокращении наклоняют голову назад, а при одностороннем — назад  и в сторону (нижняя косая мышца  и частично задняя большая прямая мышца принимают участие во вращении головы). Мышцы располагаются между затылочной костью и С1—С2 шейными позвонками [5]. Выделяют малую заднюю прямую мышцу головы (m. rectus capitis posterior minor) , идущую от заднего бугорка дуги атланта до нижней выйной линии, большую заднюю прямую мышцу головы (m. rectus posterior major), которая находится между нижней выйной линией и остистым отростком II шейного позвонка, верхнюю косую мышцу головы (m. obliquus capitis superior), идущую от поперечного отростка атланта к латеральному отделу нижней выйной линии, и нижнюю косую мышцу головы (obliquus capitis inferior), находящуюся между поперечным отростком атланта и остистым отростком С2 шейного позвонка [6].

     Поперечноостистая мышца (m. transversospinalis) при двустороннем сокращении разгибает позвоночный  столб, тем самым принимая участие в поддерживании тела в вертикальном положении, при одностороннем сокращении поворачивает позвоночный столб в противоположную сторону. Мышца идет вдоль позвоночного столба под выпрямителем туловища. Пучки мышц направлены от поперечных отростков нижерасположенных позвонков к поперечным отросткам вышерасположенных [8]. Поверхностный слой мышцы представлен полуостистой мышцей (m. semispinalis), пучки которой перекидываются через четыре-шесть позвонков. В ней выделяют головной, шейный и грудной отделы. Мышца начинается от поперечных отростков шести нижних шейных и всех грудных позвонков. Местом крепления мышцы служат остистые отростки шести нижних шейных позвонков и выйная площадка затылочной кости. Средний слой составляют многораздельные мышцы (mm. multifidi), пучки которых перекидываются через два-четыре позвонка. Эти мышцы почти полностью прикрываются полуостистой мышцей. Точкой их начала являются поперечные отростки грудных и поясничных позвонков, суставные отростки четырех нижних шейных позвонков и задняя поверхность крестца, а местом прикрепления — остистые отростки всех шейных, кроме атланта, грудных и поясничных позвонков. Глубокий слой поперечноостистой мышцы составляют мышцывращатели (mm. rotatores). Их пучки преимущественно соединяют между собой смежные позвонки. Мышцы этой группы подразделяют на вращатели шеи (mm. rotatores cervicis), вращатели грудной клетки (mm. rotatores thoracis), вращатели поясницы (mm. rotatores lumborum). Точки начала всех мышц располагаются на всех позвонках, кроме атланта, а место крепления находится на остистых отростках вышерасположенных позвонков, а также на основаниях дуг прилежащих и соседних позвонков [9].

     Мышца, выпрямляющая позвоночник (m. erector spinae) — самая длинная и мощная из всех мышц спины. От нее зависит осанка человека, она способствует удерживанию равновесия тела, принимает участие в повороте головы и в опускании ребер. При двустороннем сокращении вся мышца разгибает позвоночный столб, при одностороннем сокращении наклоняет его в свою сторону. Мышца идет по всей длине спины по бокам от остистых отростков и имеет сложную структуру. Точка начала мышцы располагается на дорсальной поверхности крестца, в области заднего отдела подвздошного гребня, остистых отростков нижних поясничных позвонков и на грудопоясничной фасции. Затем мышца делится на три больших отдела, каждый из которых, в свою очередь, делится на три части. Остистая мышца (m. spinalis) располагается по центру спины. Остистая мышца головы (m. spinalis capitis) начинается на остистых отростках нижних шейных позвонков и верхних грудных позвонков, а прикрепляется к выйной площадке затылочной кости. Остистая мышца головы является частью полуостистой мышцы головы. Остистая мышца шеи (m. spinalis cervicis) точкой начала имеет остистые отростки двух нижних шейных позвонков и верхних грудных. Место ее крепления располагается на остистых отростках С2—С4 шейных позвонков. Точка начала остистой мышцы грудной клетки (m. spinalis thoracis) находится на остистых отростках двух-трех нижних грудных позвонков и двух-трех верхних поясничных, а место крепления — на остистых отростках С2—С8 шейных позвонков [12]. Длиннейшая мышца (m. longissimus) располагается латеральнее остистой и идет от крестцовой кости к основанию черепа. Длиннейшая мышца головы (m. longissimus capitis) начинается на трех-четырех поперечных шейных позвонках и поперечных отростках трех верхних грудных позвонков; место крепления находится на заднем крае сосцевидного отростка. Длиннейшая мышца шеи (m. longissimus cervicis) имеет точку начала на поперечных отростках пяти верхних грудных позвонков, а место крепления — на задних бугорках поперечных отростков с VI по II шейный позвонок. Длиннейшая мышца грудной клетки (m. longissimus thoracis) начинается на дорсальной поверхности крестца, поперечных отростках поясничных позвонков и шести-семи нижних грудных позвонков, а прикрепляется в углах десяти нижних ребер и к поперечным отросткам всех грудных позвонков. Подвздошнореберная мышца (m. iliocostalis)  располагается кнаружи от длиннейшей. Подвздошнореберная мышца шеи (m. iliocostalis cervicis) начинается в углах пяти-шести нижних ребер и прикрепляется к поперечным отросткам С4—С6 шейных позвонков. Подвздошнореберная мышца грудной клетки (m. iliocostalis thoracis) точку начала имеет в углах пяти-шести нижних ребер, а место прикрепления — в углах пяти-семи верхних ребер. Подвздошнореберная мышца поясницы (m. iliocostalis lumborum) начинается у подвздошного гребня и на грудопоясничной фасции, а прикрепляется к углам восьми-девяти нижних ребер [15].

     Межостистые мышцы (mm. interspinales) поддерживают тело в вертикальном положении, удерживая позвоночный столб, и принимают участие в выпрямлении позвоночника. Эта группа мышц представляет собой небольшие мышечные пучки, располагающиеся между остистыми отростками смежных позвонков, и подразделяется на межостистые мышцы шеи (mm. interspinales cervicis), межостистые мышцы грудной клетки (mm. interspinales thoracis) и межостистые мышцы поясницы (mm. interspinales lumborum).

     Межпоперечные мышцы (mm. intertransversarii) при двустороннем сокращении удерживают позвоночный столб в вертикальном положении, а при одностороннем наклоняют позвоночник в сторону. Эти мышцы находятся между поперечными отростками двух соседних позвонков. По месту их локализации выделяют передние межпоперечные мышцы шеи (mm. intertransversarii anterior cervicis), задние межпоперечные мышцы шеи (mm. intertransversarii posterior cervicis), медиальные межпоперечные мышцы поясницы (mm. intertransversarii mediales lumborum), латеральные межпоперечные мышцы поясницы (mm. Intertrans versarii laterales lumborum) и мышцы грудной клетки (mm. intertransversarii thoracis) [16]. 

3. Измерение длины мышц, отвечающие за динамическое и статическое положение позвонков сегментов С2-С3 и С5-С6

     В предыдущей курсовой работе были определены мышцы,  отвечающие за динамическое и статическое положения сегментов С2-С3, так же выявлены места их крепления к телам позвонков. На основе физических аналогий предположено о разделении этих мышц на две части: 1) мышцы, поддерживающие позвоночный столб в ортостатическом положении и 2) мышцы, определяющие движение столба в сагиттальной плоскости как вперед, так и назад.

           Из представленных мышц шейного отдела позвоночника для  сегментов С2-С3 и С5-С6 мышцы, отвечающие за наклон вперед и назад (рис.1,2):              1. остистая мышца шеи (красный цвет), 2. многораздельные  мышцы (синий цвет), 3. передняя лестничная мышца (черный цвет), 4. вертикальная длинная мышца шеи (бордовый цвет), 5. длинная мышца головы (зеленый цвет). 

рис.1 Сегмент С2-С3

рис.2 Сегмент С5-С6 

     Далее были произведены измерения длин данных мышц в положении вертикально, вперед и назад, с помощью программы  «Pozvonok». Поскольку при получении рентгенограммы в фокальной плоскости излучения расположена только центральная часть, то для корректировки линейных измерений измерялись также часть тела позвонка, которая остается неизменной при движении его в сагиттальной плоскости. Все проделанные измерения сопоставлялись с диагональю тела позвонка С3. Ниже приведены полученные длины (таблица1-5) мышц во время движения:

     таблица 1 Многораздельная  мышца сегмента С2-С3

     таблица 2 Многораздельная  мышца сегмента С5-С6

     таблица 3 Остистая мышца  сегмента С2-С3 

     таблица 4 Передняя лестничная, длинная мышца  головы, вертикальная длинная мышца  шеи сегмента С2-С3

     таблица 5 Передняя лестничная, длинная мышца головы, вертикальная длинная мышца шеи сегмента С5-С6

Заключение

     В настоящей работе рассмотрены глубокие мышцы шейного отдела. Выявлены места их крепления к телам позвонков, что весьма важно при математическом моделировании движения сегмента шейного отдела позвоночника. Были произведены измерения длин мышц, определяющих движение столба в сагиттальной плоскости как вперед, так и назад. Данные измерения понадобятся для расчета коэффициента жесткости (напряжения) мышц и дальнейшему изучению механики движения шейного отдела позвоночника.