Нейтральное положение позвоночника

Что такое нейтральное положение позвоночника?

Ответ на этот вопрос может сильно отличатся в зависимости от специальности человека и его профессиональной онтологии. На наш взгляд наиболее ёмкое определение сводится к следующему:

Нейтральное положение позвоночника это вертикальный баланс тела в наиболее экономичном положении с точки зрения мышечного утомления и напряжения позвоночника

Это может показаться невероятным, но научное представление о том как выглядит среднестатистический здоровый позвоночник в нейтральном положении, весьма размыто. Геометрия нейтрального положения позвоночника у внешне здоровых людей настолько различна, что чётко определить границу между «нормой» и «патологией» по отдельным его признакам (углам, изгибам, расстояниям) зачастую невозможно. Для иллюстрации этого феномена прекрасно подходит фраза из монументального труда по биомеханике позвоночника Августуса Уайта и Манохара Панджаби: «...согласно данным литературы последних 20-40 лет, нормальное значение угла поясничного лордоза находится в диапазоне от 20° до 70°, а аналогичный угол для грудного кифоза — от 20° до 50°.»

С момента публикации этих слов прошло уже 30 лет и за это время массив накопленных научных данных многократно приумножился. Сегодня мы гораздо лучше представляем себе характерные особенности конфигурации позвоночника в зависимости от возраста (Iorio 2018), пола, принадлежности к этническим группам (Roopnarian 2011, Zhu 2014) и влиянию физической активности (Todd 2015). Тем не менее даже учитывая эти факторы, диапазон нормы для каждого параметра нейтрального положения остаётся очень большим. И самое главное — идеализированная усреднённая модель нейтрального положения позвоночника требует, чтобы все эти параметры находились в границах «нормы».

Чтобы решить эту задачу, был проведён мета-анализ научной литературы. Искомая конфигурация позвоночника должна была удовлетворять следующим критериям:

1. Тело человека построено в логике билатеральной симметрии, а значит все физиологические изгибы позвоночника должны находятся только в срединной плоскости.
2. За основу надо принимать только те научные данные, которые отражают положение позвоночника у людей клинически здоровых и, по возможности, в возрасте от 18 до 45 лет.
3. Геометрическая конфигурация позвоночника описывается множеством измерений с определённым стандартным отклонением (standard deviation, или SD). Усреднённая модель должна вписываться в диапазон ±1 SD всех измерений одновременно.
4. В случае значительного разброса результатов научных исследований по какому-либо измерению, усреднённая модель должна вписываться в диапазон ±1 SD, указанный в большинстве источников.

Download JPG image — Полученная на основе мета-анализа литературы конфигурация усреднённого нейтрального положение позвоночника. Передняя, боковая и задняя проекция

Модель нейтрального положения позвоночника Анатомического Стандарта спереди, сбоку и сзади — Полученная на основе мета-анализа литературы конфигурация усреднённого нейтрального положение позвоночника. Передняя, боковая и задняя проекция

Для построения нейтрального положения позвоночника использовались следующие измерения:

Физиологические изгибы позвоночника:
‣ Шейный лордоз
‣ Грудной кифоз
‣ Поясничный лордоз
Пространственная конфигурация костей таза:
‣ Склон крестца^* (Sacral slope, engl.)
‣ Крен таза^* (Pelvic tilt, engl.)
‣ Наклон таза^* (Pelvic incidence, engl.)
Глобальный баланс позвоночника:
‣ Сагиттальное вертикальное выравнивание C₇–S₁ (C₇–S₁ Sagittal vertical alignment , engl.)
‣ Позвоночно-тазовый наклон T₁ и T₉ (T₁ & T₉ Spinopelvic inclination, engl.)
‣ Проекция общего центра тяжести (оси гравитации) на позвоночник

^* Авторский перевод. В ряде русскоязычных источников английские слова «slope», «tilt», «incidence» и «inclination» переведены одним словом: «наклон». Это создаёт известные проблемы, поскольку в этом случае термин «наклон таза» соответствует сразу трём различным понятиям в англоязычной литературе: «pelvic tilt», «pelvic incidence» и «pelvic inclination».

Диаграмма со всеми измерениями использованными для создания нейтрального положения позвоночника модели Анатомического Стандарта

Измерения использованные для построения усреднённой нейтральной модели позвоночника

Результаты мета-анализа научной литературы и соответствие построенной модели нейтрального положения позвоночника этим результатам представлены в виде графиков с общей логикой:

Полученная в результате мета-анализа литературы конфигурация усреднённого нейтральное положение позвоночника была принята как исходная в работе над программой по биомеханике позвоночника.

Физиологические изгибы позвоночника

Шейный лордоз

Оценка шейного лордоза основана на по меньшей мере двух измерениях: 1) угла между нижними замыкательными пластинками C₁ и C₂, и 2) угла между задними контурами тел C₂ и C₇.

Измерение шейного лордоза между C1 и C2 в модели Анатомического Стандарта — Измерение угла между нижними замыкательными пластинками атланта и осевого позвонка равное 23,5°

Научное обоснование для выбранного угла шейного лордоза между C1 и C2 — Измерение угла между нижними замыкательными пластинками атланта и осевого позвонка равное 23,5°

Измерение шейного лордоза C2–C7 модели Анатомического Стандарта — Измерение угла между задними контурами тел C₂ и C₇ равное 17,7°

Научное обоснование для выбранного угла шейного лордоза между C2 и C7 — Измерение угла между задними контурами тел C₂ и C₇ равное 17,7°

Грудной кифоз

Для оценки грудного кифоза наиболее часто используется угол между верхними замыкательными пластинками T₁ и T₄ — с одной стороны и нижней замыкательной пластинкой T₁₂ — с другой стороны:

Измерение грудного кифоза на двух уровнях модели Анатомического Стандарта — Измерение угла грудного кифоза между замыкательными пластинками T₁–T₁₂ равное 47,0° и T₄–T₁₂ равное 30,7°

Научное обоснование для выбранного угла грудного кифоза Т1-Т12 и Т4-Т12 — Измерение угла грудного кифоза между замыкательными пластинками T₁–T₁₂ равное 47,0° и T₄–T₁₂ равное 30,7°

Поясничный лордоз

Существует несколько методов измерения поясничного лордоза, в зависимости от того замыкательные пластинки каких позвонков используются в качестве ориентиров. Ниже представлены результаты наиболее часто применяемого метода: угла между верхней замыкательной пластинкой L₁ и верхней замыкательной пластинкой S₁.

Измерение угла поясничного лордоза модели Анатомического Стандарта — Измерение угла поясничного лордоза между замыкательными пластинками L₁–S₁ равное 55,3°

Соответствие выбранного угла поясничного лордоза экспериментальным данным — Измерение угла поясничного лордоза между замыкательными пластинками L₁–S₁ равное 55,3°

Пространственная конфигурация костей таза

Склон Крестцa
Sacral Slope

Склон крестца (sacral slope, engl.) является одной из главных детерминант величины поясничного лордоза (Roussouly 2011b, Duval-Beaupère 1992), а значит и других параметров позвоночника. Наша модель усреднённого нейтрального положения позвоночника имеет склон крестца равный 38,8°, что по классификации предложенной др. Руссули (Roussouly 2003) соответствует третьему типу позвоночника со сбалансированным пояснично-грудным изгибом (Todd 2015).

Техника измерения склона крестца, sacral slope модели Анатомического Стандарта — Измерение склона крестца между замыкательной пластинкой S₁ и горизонтальной линией, равное 38,8°

Соответствие выбранного значения для склона крестца экспериментальным данным — Измерение склона крестца между замыкательной пластинкой S₁ и горизонтальной линией, равное 38,8°

Крен таза
Pelvic Tilt

Крен таза (pelvic tilt, engl.) является показателем ротации тазовых костей в сагиттальной плоскости (Le Huec 2011), заменивший использовавшийся раньше inclinatio pelvis (Platzer 2003; Anda 1990).

Техника измерения крена таза, pelvic tilt модели Анатомического Стандарта — Измерение угла крена таза между вертикальной линией и линией, соединяющей середину замыкательной пластинки S₁ с центром бикоксофеморальной оси, равное 14,0°

Научное обоснование выбранного значения угла крена таза — Измерение угла крена таза между вертикальной линией и линией, соединяющей середину замыкательной пластинки S₁ с центром бикоксофеморальной оси, равное 14,0°

Наклон таза
Pelvic Incidence

Наклон таза (pelvic incidence, engl.) является интегральным показателем, арифметически связанным с углом склона крестца и углом крена таза. Именно этот параметр наиболее чувствителен к динамическому изменению изгибов позвоночника (Legaye 1998).

Техника измерения наклона таза, pelvic incidence модели Анатомического Стандарта — Угол наклона таза измеряется между линией соединяющей центр бикоксофеморальной оси с серединой замыкательной пластинки S₁ и перпендикуляром к склону крестца. Для модели усреднённого нейтрального положения позвоночника этот угол равен 52,7°

Научное обоснование выбранного значения угла наклона таза — Угол наклона таза измеряется между линией соединяющей центр бикоксофеморальной оси с серединой замыкательной пластинки S₁ и перпендикуляром к склону крестца. Для модели усреднённого нейтрального положения позвоночника этот угол равен 52,7°

Глобальный баланс позвоночника

В отличие от измерений представленных выше, результаты измерения глобального баланса позвоночника отражают компенсаторный потенциал позвоночника в целом и лучше коррелируют с качеством жизни людей с деформациями позвоночника (Roussouly; 2011a; Protopsaltis 2014; Mac-Thiong 2009; Василенко 2015). Тенденция последнего десятилетия — увеличение интереса к изучению проекции общего центра тяжести тела (оси гравитации) на позвоночник в неподвижном состоянии и при движении (Долганова 2021).

Сагиттальное вертикальное выравнивание C₇–S₁
C₇–S₁ Sagittal Vertical Alignment

Сагиттальное вертикальное выравнивание C₇–S₁ это сагиттальное расстояние между двумя вертикальными линиями: первая проходит через центр тела C₇, а вторая — через задне-верхний край замыкательной пластинки S₁.

Техника измерения сагиттального вертикального выравнивания, sagittal vertical alignment, SVA модели Анатомического Стандарта — Измерение сагиттального вертикального выравнивания C₇–S₁ равное 9,2 мм

C7–S1 sagittal vertical alignment (SVA) measurement technique and the scientific basis behind — Измерение сагиттального вертикального выравнивания C₇–S₁ равное 9,2 мм

Позвоночно-тазовый наклон T₁ & T₉
T₁ & T₉ Spinopelvic Inclination

Позвоночно-тазовый наклон T₁ & T₉ отражает баланс между поясничным лордозом и грудным кифозом.

Техника измерения позвоночно-тазового наклона модели Анатомического Стандарта — Угол позвоночно-тазового наклона измеряется между вертикальной линией и линей проведённой через центр бикоксофеморальной оси и центр T₁, или T₉

Научное обоснование выбранного значения угла позвоночно-тазового наклона — Угол позвоночно-тазового наклона измеряется между вертикальной линией и линей проведённой через центр бикоксофеморальной оси и центр T₁, или T₉

Проекция общего центра тяжести (оси гравитации) на позвоночник

Баланс здорового тела, в целом, и аксиального скелета, в частности, тесно связан с проекцией на него центра тяжести, или, так называемой осью гравитации. За последнее десятилетие получены некоторые экспериментальные данные о деталях этой проекции на скелет и изменениях проекции вызванных старением организма (Hasegawa 2017) и различными патологиями (During 1985; Mac-Thiong 2009). Именно с этими исследованиями связана концепция нейтрального положения позвоночника постулированная в начале этого раздела. Экспериментально показано, что при нейтральном положении хорошо сбалансированного позвоночника в мышцах ответственных за поддержание вертикального баланса практически отсутствует активность, а значит позвоночник испытывает минимально возможное напряжение (Duval-Beaupère 1992, Legaye 2005, Legaye 2008).

Трёхмерная модель не имеет центра тяжести. И всё же, в результате барицентрических исследований установлен целый ряд параметров (Duval-Beaupère 1992, Legaye 2005, Hasegawa 2017, Legaye 2008, Gangnet 2003, Le Huec 2019, Vaz 2002) вполне применимых для оценки реалистичности глобального баланса модели:

‣ Ось гравитации проходит на расстоянии 1,5–4,4 см кпереди от центра девятого грудного позвонка;
‣ Расстояние между осью гравитации и центром бикоксофеморальной оси находится в диапазоне от 0,9 до 3,0 см;
‣ Центры грудных и поясничных позвонков располагаются с разных сторон от оси гравитации на среднем расстоянии до неё ≤3,5 см;
‣ Центр тяжести черепа и таза смещены кпереди от оси гравитации;
‣ Угол отклонения от вертикальной оси линии соединяющей кончик зуба осевого позвонка и центр бикоксофеморальной оси находится в диапазоне от +2° до -5°;

Проекция оси гравитации на аксиальный скелет — Проекция оси гравитации (общего центра тяжести тела) на аксиальный скелет в сагиттальной плоскости

Проекция оси гравитации на модель позвоночника Анатомического Стандарта — Проекция оси гравитации (общего центра тяжести тела) на аксиальный скелет в сагиттальной плоскости

Литература

Василенко И, и др. Изменение сагиттального баланса у пациентов пожилого и старческого возраста с дегенеративным стенозом поясничного отдела позвоночника. Zh Vopr Neirokhir Im N N Burdenko, 2015, 79(5):102–107.

Долганова Т, и др. Методы и критерии оценки динамического сагиттального баланса тела (несистематизированный обзор). Гений ортопедии, 2021, 27(6):827-833.

Anda S, et al. Pelvic inclination and spatial orientation of the acetabulum: a radiographic, computed tomographic and clinical investigation. Acta Radiologica, 1990, 31(4):389–94.

Ao S, et al. Cervical kyphosis in asymptomatic populations: incidence, risk factors, and its relationship with health-related quality of life. J Orthop Surg Res, 2019, 14(1):322.

Asai Y, et al. Sagittal spino-pelvic alignment in adults: the Wakayama spine study. PLoS One, 2017, 12(6):e0178697.

Boulay C, et al. Sagittal alignment of spine and pelvis regulated by pelvic incidence: standard values and prediction of lordosis. European Spine Journal, 2006, 15(4):415–22.

During J, et al. Toward standards for posture. Postural characteristics of the lower back system in normal and pathologic conditions. Spine, 1985, 10(1)83–87.

Duval-Beaupère G, et al. A barycentremetric study of the sagittal shape of spine and pelvis: the conditions required for an economic standing position. Annals of Biomedical Engineering, 1992, 20(4):451–62.

Endo K, et al. Characteristics of sagittal spino-pelvic alignment in japanese young adults. Asian Spine Journal, 2014, 8(5):599–604.

Endo K, et al. Measurement of whole spine sagittal alignment using the SLOT radiography of the SONIALVISION safire series clinical application. Medical Now 2015, 8(78).

Gangnet N, Pomero V, et al. Variability of the spine and pelvis location with respect to the gravity line: a three-dimensional stereoradiographic study using a force platform. Surg Radiol Anat, 2003, 25(5–6):424-433.

Guo G, et al. Cervical lordosis in asymptomatic individuals: a meta-analysis. J Orthop Surg Res, 2018, 13(1):147.

Guo Q, et al. Relation between alignments of upper and subaxial cervical spine: a radiological study. Arch Orthop Trauma Surg, 2011, 131(6):857–862.

Hasegawa K, et al. Standing sagittal alignment of the whole axial skeleton with reference to the gravity line in humans. J Anat, 2017, 230(5):619–630.

Iorio J, et al. The effect of aging on cervical parameters in a normative north american population. Global Spine Journal, 2018, 8(7):709–15.

Jackson R & McManus A. Pelvic lordosis and pelvic incidence: the relationship of pelvic parameters to sagittal spinal profile. Curr Opin Orthop, 2004, 15(3):150–53.

Kumagai G, et al. Association between roentgenographic findings of the cervical spine and neck symptoms in a japanese community population. J Orthop Sci, 2014, 19(3):390–97.

Kuntz C, et al. Neutral upright sagittal spinal alignment from the occiput to the pelvis in asymptomatic adults: a review and resynthesis of the literature. J Neurosurg Spine, 2007, 6(2):104–112.

Legaye J, and G Duval-Beaupère. Gravitational forces and sagittal shape of the spine. Clinical estimation of their relations. Int Orthop, 2008, 32(6):809–16.

Legaye J, et al. Pelvic Incidence: A fundamental pelvic parameter for three-dimensional regulation of spinal sagittal curves. Eur Spine J, 1998, 7(2):99–103.

Legaye J, and Duval-Beaupèrem G. Sagittal plane alignment of the spine and gravity: a radiological and clinical evaluation. Acta Orthop Belg, 2005, 71(2):213–220.

Lewandowski J. Kształtowanie się krzywizn fizjologicznych i zakresów ruchomości odcinkowej kręgosłupa człowieka w wieku 3-25 lat w obrazie elektrogoniometrycznym. Poznan; 2006.

Le Huec J, et al. Sagittal balance of the spine. Eur Spine J, 2019, 28(9):1889–1905.

Le Huec J, et al. Pelvic parameters: origin and significance. Eur Spine J, 2011, 20 (August):564–571.

Mac-Thiong J, et al. Age- and sex-related variations in sagittal sacropelvic morphology and balance in asymptomatic adults. Eur Spine J, 2011, 20 Suppl 5:572–577.

Mac-Thiong J, et al. Can C7 plumbline and gravity line predict health related quality of life in adult scoliosis?. Spine, 2009, 34(15):E519.

Nojiri K, et al. Relationship between alignment of upper and lower cervical spine in asymptomatic individuals. J Neurosurg, 2003, 99(1):80–83.

Oh Y, et al. The comparison of sagittal spinopelvic parameters between young adult patients with L5 spondylolysis and age-matched control group. J Korean Neurosurg Soc, 2013, 54(3):207.

Pesenti S, et al. The amount of proximal lumbar lordosis is related to pelvic incidence. Clin Orthop Relat Res, 2018, 476(8):1603–11.

Platzer W, et al. Color atlas and textbook of human anatomy: locomotor system. Thieme, 2003.

Protopsaltis T, et al. The T1 pelvic angle, a novel radiographic measure of global sagittal deformity, accounts for both spinal inclination and pelvic tilt and correlates with health-related quality of life. J Bone Joint Surg, 2014, 96(19):1631–1640.

Roopnarian A. Ethnic variations of selected cervical spine radiographic parameters of males in KwaZulu-Natal. Acad Aant Int, 2011, 4(1):45–51. January 1.

Roussouly P, et al. [Geometrical and mechanical analysis of lumbar lordosis in an asymptomatic population: proposed classification]. Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot, 2003, 89(7):632–39.

Roussouly P, et al. Classification of the normal variation in the sagittal alignment of the human lumbar spine and pelvis in the standing position. Spine, 2005, 30(3):346–353.