Боль в спине - проблема, с которой сталкивается подавляющее большинство людей в мире. Особенно уязвимым участком позвоночника является сегмент L4-L5, расположенный между четвертым и пятым поясничными позвонками. Именно на этот диск приходится максимальная нагрузка. Однако определить точную причину боли в этой области бывает непросто даже для опытных специалистов.
Исследователи из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) провели детальное биомеханическое моделирование поясничного отдела, уделив особое внимание роли фасеточных суставов. Результаты их работы опубликованы в "Российском журнале биомеханики".
Ученые отмечают, что примерно в половине случаев боли в пояснице связаны с грыжей межпозвоночного диска L4-L5. Однако эту патологию легко спутать с подвывихом фасеточных суставов из-за их близкого расположения. Фасеточные суставы играют важную роль в функционировании позвоночника, обеспечивая его подвижность и предотвращая чрезмерное смещение позвонков. При подвывихе этих суставов возникает спазм глубоких мышц спины и воспаление хряща, что приводит к сильным болевым ощущениям.
Исследователи ПНИПУ обратили внимание на то, что при изучении позвоночника часто не учитываются важные аспекты строения фасеточных суставов, такие как наличие хрящевых слоев и синовиальной жидкости. Эти элементы играют ключевую роль в снижении трения и обеспечении длительного функционирования суставов. Чтобы восполнить этот пробел, ученые создали детальную модель позвоночно-двигательного сегмента L4-L5, включающую все анатомические компоненты: отростки позвонков, хрящи, синовиальную жидкость и суставные капсулы.
Для создания максимально точной геометрической модели исследователи использовали наборы снимков компьютерной томографии поясницы. Затем они смоделировали ситуацию осевого травматичного нагружения, при котором возникает подвывих фасеточных суставов. На верхнюю поверхность позвонка L4 оказывалось давление, эквивалентное 100 кг, и фиксировались изменения положения суставных отростков.
Результаты моделирования показали, что правый фасеточный сустав оказался более подвижным, чем левый. Внутридисковое давление составило 0,7 МПа, а давление жидкости в правой и левой капсулах - 69,2 и 84,7 кПа соответственно. Разница в 18% между этими значениями указывает на несимметричное распределение нагрузки между суставами.
Олег Ильялов, кандидат технических наук и доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, подчеркивает важность учета фасеточных суставов при моделировании поясничного отдела позвоночника. Он отмечает, что межпозвоночный симфиз и фасеточный сустав являются ключевыми элементами, обеспечивающими подвижность всего позвоночника.
Денис Хорошев, научный сотрудник лаборатории биожидкостей ПНИПУ, объясняет детали проведенного эксперимента и интерпретирует полученные результаты. Он отмечает, что наблюдаемая асимметрия в распределении нагрузки между правым и левым фасеточными суставами может иметь важное клиническое значение.
Доктор медицинских наук Николай Устюжанцев, врач-нейрохирург и доцент кафедры нормальной, топографической и клинической анатомии, оперативной хирургии ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера, подтверждает важность полученных результатов. Он отмечает, что исследование подтвердило анатомическую функцию фасеточных суставов как соединительных элементов при распределении осевой нагрузки. Согласно полученным данным, осевая сжимающая нагрузка распределяется между межпозвоночным диском и фасеточными суставами в соотношении примерно 80% к 20%.
Проведенное исследование открывает новые перспективы в области биомеханического моделирования позвоночно-двигательного сегмента L4-L5. Учет роли фасеточных суставов позволит более точно моделировать процессы, происходящие в поясничном отделе позвоночника при различных нагрузках. Это, в свою очередь, может привести к улучшению диагностики и лечения болей в спине, связанных с проблемами в этой области.
