III./ 1. A gerinc fejlődése, funkcionális egységek, felépítése,biomechanikája

A gerinc felépítésének ismerete, mely fejlődésével is kapcsolatos, valamint funkciójának megértése lehetőséget ad arra, hogy a megjelenő tünetek, betegségek a rendszer egységének megbomlása alapján az adott morfológiai eltérésre is következtethessünk.

III./1.1. Definíció

A gerinc testünk vázát alkotó, tengelyét képező, mobilis és mégis stabil mechanikai szerkezet. Az egymást követő, oszlopszerűen elhelyezkedő funkcionális egységek a sagitalis síkban a test statikáját, rugószerű működésével, a koponya rázkódásmentes alátámasztását szolgálja. Védi és hordozza a mellkasi- és hasi szerveket, valamint közvetett módon a végtagokat. A gerincvelőt védve kapcsolatot tart fenn a neuronális szabályozáson keresztül a központi idegrendszer és a periféria között.

III./1.2. A gerinc fejlődése

A három csíralemez elkülönülését követően a fejlődő embrió tengelyét az emberben már csak tökéletlenül kialakuló chorda dorsalis és a velőcsövet körülvevő paraaxialis mesenchyma alkotja . Ezeknek porcos, csontos átépülése vezet a végleges gerinc kialakulásához.

A mezenchymalis csigolyatelepekben a 6. magzati héttől porcszövet jelenik meg, majd fokozatosan a csigolyatelepek teljes porcos átalakulása következik be. A csigolya testek 2 porcos mag egyesülésével, az ívek egy-egy porcmagból indulnak ki, ahonnan a későbbiekben a csigolyanyúlványok kezdődnek.

Az ívek porctelepei hátul csak a 4. magzati hónapban záródnak. Az ívek közötti mezenchymából a ligamentum flavumok, és az intervertebralis ízületek mezenchymalis részei fejlődnek. Ezzel egy időben a chorda dorsalis szegmentálódása és lefűződése alakul ki az előporcos csigolyatest telepek mellett. Így alakítva ki a csigolyatestek közötti mezenchymalis telepből kialakult anulus fibrosusok által körülvett chorda dorsalis maradványaként kialakult nucleus pulposust.

A porcos gerinctelep csontos átalakulása a csontosodási centrumok megjelenésével a 9-10. magzati héten kezdődik. A csigolyatestek csontosodási magjai - egy a csigolytestben, egy-egy az ívekben – először a thoracalis csigolyákon majd fokozatosan cranialis és caudalis irányban is feltűnnek.

1. ábra: A csigolyák primer csontmagjai

A csigolya testek és a csontos csigolyaívek teljes összecsontosodása a felső nyaki csigolyákban a 3. életévtől, az alsó lumbalis régióban a 6. életévben következik be.

A csigolya testek további fejlődése a pubertáskor végéig a 8. életévtől az alsó és felső zárólemezekből és a peremen megjelenő másodlagos csontosodási magból történik. A pubertáskorban a transversus spinosusok és a processus spinosus végén is másodlagos csontosodási magok jelennek meg, melyek a pubertás végére összecsontosodnak.

III./1.3. A gerinc felépítése

A fejlődés során kialakult, elcsontosodott, testtájanként más-más csigolyák alkotják a gerincet. A különféle méretű és szakaszonként más alakú csigolyák fő alkotóelemei - melyek csigolyatest, csigolyaívek, és nyúlványok - sémásan mégis egyeznek.

III./1.4. Funkcionális egységek

Az egymás felé helyezett csigolyák, kapcsolataik révén a horizontális síkban három jól elkülöníthető oszlopot alkotnak a gerincen.

A horizontális síkra vonatkoztatott három oszlop elmélet.

2. ábra: Horizontalis síkú3 oszlop elmélet a) Elülső oszlop b) középsőoszlopok

Az elülső oszlopot a csigolyatestek, a discusok, és a szalagok (ligamentum longitudinale anterius és posterior) alkotják.

A két hátsó oszlopot a kisízületek sora alkotja mindkét oldalon. A két oszlopot a pediculusok kapcsolják össze. Az íveken helyezkednek el a processus spinosusok és transversusok, melyeken az izmok és szalagok tapadnak.

Ez az oszlopszerűen elhelyezkedő, funkcionálisan tagolt egységek felelnek meg a gerinc alapvető funkciójának, hogy egyszerre biztosítson stabilitást és merevséget, a hajlékonyság és rugalmasság mellett.

A gerincoszlop alapvető funkcionális egysége az elemi mozgásszegmentum. Ez az egység két szomszédos csigolyából, valamint az őket összekötő struktúrákból áll, melynek részei a processus transversus és interspinosusokon eredő izmok és szalagok szegmentumra eső részei.

3. ábra: Elemi mozgásszegmentum és részei:a) Ligamentum longitudinale anterius, b) Intervertebralis discus, c) Ligamentum longitudinale posterius, d) Kisízületek, e) Ligamentum interspinosum

4. ábra: Elemi mozgásszegmentum és részeinek sematikus rajza az itt ható erőkkel

Az elemi mozgásszegmentum elemei között egy speciális kapcsolat áll fenn. Olyan kétkarú emelőként viselkednek, melynek alátámasztási pontja a kisízületekben van. A csigolyákra ható erőt az intervertebrális discusok direkt és passzív módon csökkentik. A csigolyák alkotta kétkarú emelőn keresztül az interspinosus szalagok és ezen szegmentumra eső izmok feszülése viszont indirekt és aktív módon csökkenti az itt ható erőt. Így az elemi mozgás- szegmentumon belül , mind aktív, mind passzív módon eliminálódnak a kompressziós erők.

Az elemi mozgásszegmentum biztosította rugalmasság és a fiziológiás görbületek szükséges a járás során keletkező durva rezgések eliminációjához.

III./1.5. A gerinc funkciói

A gerincet testtájanként más-más alakú, méretű, de mégis fő alkotóelemeket – csigolyatest, csigolyaíve és nyúlványok, a kétoldali ízületi felszínek – tartalmazó csigolyák alkotják. A sinusgörbe-szerű gerinc nyaki és ágyéki szakasza előre a háti szakasz hátrafelé domborodó, a keresztcsonti és farokcsonti szakasz a vízszinteshez közelítő domborulatot alkotva. Ezek a sagitalis síkú görbületek a cervicalis lordosis, thoracalis (dorsalis) kyphosis, lumbalis lordosis, valamint sacralis kyphosis.

5. ábra: A gerinc fiziológiás görbületei és testtájanként változó csigolyái

A test súlyvonala álló helyzetben több csigolyát is metsz, a vonal két oldalán egyenlő súlyt megosztva. Ebből következik, hogy az aránytalanság például túlsúly, terhesség, a test egyensúlyi helyzetét megváltoztatva, a fent leírt fiziológiás görbületeket megváltoztatja.

A frontalis síkban észlelhető fiziológiás scoliosis (melyet vélhetően a gerincoszlop bal oldalához fekvő aorta fekvése vagy a dominans jobb felsővégtag súlya okozhat): enyhe jobbra való domborodás észlelhető a dorsalis szakaszon, melyet a nyaki és ágyéki szakasz ellentétes görbülete egészíti ki.

Az alsóvégtag méretbeli vagy alaki eltérései, ízületi merevség a gerinc kompenzáló alakváltozásaival járnak. Idős korban a gerinc egynegyedét kitevő porckorongok zsugorodásával, a csigolyák mésztartalmának csökkenésével, szerkezetének megváltozásával kialakult csigolya elváltozások és az izomzat gyengülése következtében a gerinc rövidül, görbületei fokozódnak, ami a testmagasság csökkenését okozza. Az atlason kívül 23 valódi csigolya az egymáshoz viszonyított csekély elmozdulásai összességükben jelentős mozgásokat engednek meg.