search
ouroboros-arbor

Диапазон движений отделов позвоночника в традиционных анатомических плоскостях


Kанд. мед. наук Шавловский Я.Э.

Этот раздел посвящён обоснованию выбора определённых значений диапазона движений позвоночника вокруг стандартных анатомических осей (сагиттальной, фронтальной и вертикальной) для биомеханической модели позвоночника. В мета-анализ были включены экспериментальные данные полученные in vivo неинвазивными методами (гониометрия, отслеживание датчиков и тд.) в группе мужчин в возрасте до 50 лет без симптомов заболеваний позвоночника.

Результаты представлены в виде графиков с общей логикой:

Пример графика

Подраздел графика «книги» приведён в иллюстративных целях и демонстрирует значительный разброс значений диапазона движений в ряде авторитетных учебных пособий. Необходимо отметить, что эти значения даны без каких-либо ссылок на первоисточники.

Целью этой части работы было найти нормативные значения движения для позвоночника с подвижностью выше среднего, но не превышающую 98-ю персентиль. Поскольку в статьях по данной тематике для описания результатов, как правило используют стандартное отклонение, а не персентили, то правильней было бы сказать что целью было найти диапазоны движения отделов позвоночника, находящиеся в пределах от среднего значения до +2 стандартных отклонений (Standard deviation, SD):

Диаграмма нормального распределения со значениями стандартного отклонения и перцентилей
График нормального распределения со значениями стандартных отклонений (σ) и соответствующего им значения персентилей. Красным цветом отмечен целевой диапазон предельных значений подвижности позвоночника для модели Анатомического Стандарта.

Формально эта цель не была достигнута во всех случаях — иногда выбранные значения лишь приближались к 50 персентили, что объясняется коллизией между частями модели скелета при моделировании движений со значениями выше указанных. Подобный компромисс кажется приемлемым, учитывая разброс между результатами экспериментальных данных.

Движения шейного отдела позвоночника

Сгибание шейного отдела

Диапазон движения шейного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному сгибанию
Диапазон движения шейного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному сгибанию равное 64°
График соответствия диапазона сгибания шейного отдела позвоночника равное 64° экспериментальным данным литературы
Соответствие диапазона сгибания шейного отдела позвоночника равное 64° экспериментальным данным литературы

Разгибание шейного отдела позвоночника

Диапазон движения шейного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному разгибанию
Диапазон движения шейного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному разгибанию равное 63°
График соответствия угла разгибания шейного отдела данным литературы
Угол разгибания шейного отдела позвоночника равный 63° соответствует данным большинства представленных исследований

Полный диапазон движения шейного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости

Диапазон движения шейного отдела позвоночника из максимально согнутого в максимально разогнутое положение
Диапазон движения шейного отдела позвоночника из максимально согнутого в максимально разогнутое положение равный 127°
График соответствия диапазона движения шейного отдела в сагиттальной плоскости данным литературы
Диапазон движения шейного отдела в сагиттальной плоскости равный 127° находится в пределах от +1 до +2 обобщённого стандартного отклонения

Боковой наклон шейного отдела позвоночника

Диапазон бокового наклона шейного отдела позвоночника
Симметричный боковой наклон шейного отдела позвоночника. Диапазон движения из нейтрального положения к максимальному боковому наклону в одну сторону равный 49°. Обращает на себя внимание осевая ротация шейного отдела неразрывно связанная с его боковым наклоном.
График соответствия диапазона бокового наклона шейного отдела позвоночника данным литературы
Диапазон бокового наклона шейного отдела позвоночника равный 49° находится в пределах от +1 до +2 обобщённого стандартного отклонения представленных экспериментальных исследований

Осевое вращение шейного отдела позвоночника

Максимальная осевая ротация шейного отдела позвоночника
Максимальная и симметричная осевая ротация шейного отдела позвоночника из нейтрального положения равная 85°. Осевая ротация шейного отдела неразрывно связана с его боковым наклоном
График соответствия диапазона осевой ротации шейного отдела позвоночника данным литературы
Диапазон осевой ротации шейного отдела позвоночника равный 85° находится на верхней границе обобщённого стандартного отклонения представленных экспериментальных исследований

Движения грудного отдела позвоночника

Сгибание грудного отдела

Диапазон движения грудного отдела позвоночника
Диапазон движения грудного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному сгибанию равный 26°
График соответствия сгибания грудного отдела позвоночника данным литературы
Сгибание грудного отдела позвоночника на 26° соответствует стандартному отклонению большинства литературных источников

Разгибание грудного отдела позвоночника

Диапазон движения грудного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному разгибанию модели Анатомического Стандарта
Диапазон движения грудного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному разгибанию равный 22°
Соответствие диапазона разгибания грудного отдела позвоночника данным литературы
Обращает на себя внимание значительный разброс (дисперсия) результатов представленных исследований. Однако, угол разгибания грудного отдела равный 22° очень близок к их среднему значению

Полный диапазон движения грудного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости

Диапазон движения грудного отдела позвоночника из максимально согнутого в максимально разогнутое модели Анатомического Стандарта
Диапазон движения грудного отдела позвоночника из максимально согнутого в максимально разогнутое положение равный 48°.
Соответствие диапазона разгибания грудного отдела позвоночника данным литературы
Как и в случае с разгибанием грудного отдела, исследования полного диапазона движения грудного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости демонстрируют значительную дисперсию. Диапазон движения в 48° укладывается в ±1 обобщённого стандартного отклонения

Боковой наклон грудного отдела позвоночника

боковой наклон грудного отдела позвоночника модели Анатомического Стандарта
Симметричный боковой наклон грудного отдела позвоночника. Диапазон движения из нейтрального положения к максимальному боковому наклону в одну сторону равный 30°
Соответствие диапазона бокового наклона грудного отдела позвоночника данным литературы
Соответствие диапазона бокового наклона грудного отдела позвоночника в 30° данным литературы

Осевое вращение грудного отдела позвоночника

Максимальная ротация грудного отдела позвоночника модели Анатомического Стандарта
Осевая ротация грудного отдела позвоночника. Диапазон движения из нейтрального положения к максимальной ротации в одну сторону равный 47°
График соответствия диапазона осевой ротации грудного отдела позвоночника данным литературы
Диапазон осевой ротации грудного отдела позвоночника равный 47° находится в пределах от +1 до +2 обобщённого стандартного отклонения большинства представленных экспериментальных исследований

Движения поясничного отдела позвоночника

Сгибание поясничного отдела

Диапазон движения поясничного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному сгибанию модели Анатомического Стандарта
Диапазон движения поясничного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному сгибанию равный 65°
Соответствие диапазона сгибания поясничного отдела позвоночника данным литературы
Диапазон сгибания поясничного отдела позвоночника равный 65° находится в пределах от среднего значения до +2 SD большинства представленных исследований

Разгибание поясничного отдела позвоночника

Range of motion of the cervical spine from the neutral to the maximum extebnsion Диапазон движения поясничного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному разгибанию модели Анатомического Стандарта
Диапазон движения поясничного отдела позвоночника из нейтрального положения к максимальному разгибанию равный 31°
График соответствия диапазона разгибания поясничного отдела данным литературы
Диапазон разгибания поясничного отдела позвоночника равный 31° находится в пределах от среднего значения до +2 SD большинства представленных исследований

Полный диапазон движения поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости

Range of motion of the cervical spine in the sagittal plane – from maximum flexion to the maximum extension Максимальный диапазон движения поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости модели Анатомического Стандарта
Максимальный диапазон движения поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости равный 96°
График соответствия движения поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости данным литературы
Диапазон движения поясничного отдела позвоночника в сагиттальной плоскости равный 96° вписывается в диапазон ±1 обобщённого стандартного отклонения представленных исследований и приближен к подвижности позвоночника у мужчин в возрасте до 25 лет (Lewandowski, 2006)

Боковой наклон поясничного отдела позвоночника

боковой наклон поясничного отдела позвоночника модели Анатомического Стандарта
Симметричный боковой наклон поясничного отдела позвоночника. Диапазон движения из нейтрального положения к максимальному боковому наклону в одну сторону равный 30°
График соответствия диапазона бокового наклона поясничного отдела позвоночника данным литературы
Диапазон бокового наклона поясничного отдела позвоночника равный 30° вписывается в диапазон ±1 обобщённого стандартного отклонения представленных исследований

Осевое вращение поясничного отдела позвоночника

ротация поясничного отдела позвоночника модели Анатомического Стандарта
Осевая ротация поясничного отдела позвоночника. Диапазон движения из нейтрального положения к максимальной ротации в одну сторону равный 15.3°
График соответствия диапазона осевой ротации поясничного отдела позвоночника данным литературы
Диапазон осевой ротации поясничного отдела позвоночника равный 15.3° укладывается в промежуток между средним значением и +1 обобщённого стандартного отклонения. Обращает на себя внимание значительная дисперсия результатов экспериментальных исследований этого типа движения, а также значительное занижение осевой подвижности позвоночника указанное в книгах по биомеханике

диапазон движения позвоночника, как единого целого

Сгибание и Разгибание позвоночника

Диапазон максимального сгибания позвоночника Нейтральное положение позвоночника. Вид сбоку Диапазон сгибания и разгибания позвоночника модели Анатомического Стандарта
Диапазон движения позвоночника в сагиттальной плоскости (сгибание и разгибание). Ниже представлены возможные варианты:

 Согнутый позвоночник
  Нейтральное положение
  Разогнутый позвоночник

Боковой наклон позвоночника

Диапазон максимального наклона позвоночника вправо Нейтральное положение позвоночника. Вид спереди Диапазон максимального наклона позвоночника модели Анатомического Стандарта
Диапазон бокового наклона позвоночника

 Наклон враво
  Нейтральное положение
  Наклон влево

Осевое вращение позвоночника

Диапазон максимального осевого вращения позвоночника по часовой стрелке Нейтральное положение позвоночника. Вид спереди Диапазон максимального осевого вращения позвоночника модели Анатомического Стандарта
Диапазон осевого вращения позвоночника

 Вращение по часовой стрелке
  Нейтральное положение
  Вращение против часовой стрелки

Моделирование положений позвоночника реализованное в программе
the logotype for the biomechanics of the spine

Выпрямленный позвоночник. Скриншот программы The Biomechanics of the Spine от Анатомического Стандарта Нейтральное положение позвоночника. Скриншот программы The Biomechanics of the Spine от Анатомического Стандарта Сгорбленный позвоночник. Скриншот программы The Biomechanics of the Spine от Анатомического Стандарта
Конфигурация позвоночника смоделированная сочетанием углов сагиттального наклона разных отделов позвоночника. Возможно переключение между:

 Выпрямленный повоночник
  Нейтральное положение
  Сгорбленный позвоночник

Интерактивное изображение выше демонстрирует базовые возможности программы по биомеханике позвоночника, созданной нами в рамках проекта анатомического стандарта. Здесь вы можете выбрать одну из трёх позиций позвоночника (нейтральная, выпрямленная и сутулая) и увидеть какие углы необходимо задать для создания подобных поз. Все три позы контролируются изгибами позвоночника в сагиттальной плоскости (Flexion / Extension), поэтому слайдеры, отвечающие за движения позвоночника вокруг остальных осей (вертикальной и фронтальной), остаются на месте. В программе же можно моделировать практически любое положение позвоночника, комбинируя движения разных отделов позвоночника вокруг всех трёх анатомических осей. Обратите внимание, что шейный отдел позвоночника был разделён на две части — верхнюю и нижнюю для возможности моделирования протракции / ретракции и бокового смещения головы.

Ограничены эти движения только теми пределами, научному обоснованию которых и была посвящена эта страница.

Литература

  • Alqhtani, R.S., Jones, M.D., Theobald, P.S., Williams, J.M., 2015. Reliability of an accelerometer-based system for quantifying multiregional spinal range of motion. J. Manipulative Physiol. Ther. 38, 275–281.
  • Anderst WJ, Donaldson WF, Lee JY, Kang JD. Three-dimensional intervertebral kinematics in the healthy young adult cervical spine during dynamic functional loading. Journal of Biomechanics. 2015;48(7):1286-1293.
  • Bergman GJD, Knoester B, Assink N, Dijkstra PU, Winters JC. Variation in the cervical range of motion over time measured by the “flock of birds” electromagnetic tracking system. Spine. 2005;30(6):650-654.
  • Dreischarf M, Albiol L, Rohlmann A, et al. Age-Related Loss of Lumbar Spinal Lordosis and Mobility – A Study of 323 Asymptomatic Volunteers. Shi X-M, ed. PLoS ONE. 2014;9(12):e116186–19.
  • Dvorak J, Antinnes JA, Panjabi M, Loustalot D, Bonomo M. Age and gender related normal motion of the cervical spine. Spine. 1992;17(10 Suppl):S393-S398.
  • Edmondston S, Waller R, Vallin P, Holthe A, Noebauer A, King E. Thoracic spine extension mobility in young adults: influence of subject position and spinal curvature. J Orthop Sports Phys Ther. 2011;41(4):266-273.
  • Edmondston SJ, Aggerholm M, Elfving S, et al. Influence of posture on the range of axial rotation and coupled lateral flexion of the thoracic spine. Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics. 2007;30(3):193-199.
  • Edmondston SJ, Ferguson A, Ippersiel P, Ronningen L, Sodeland S, Barclay L. Clinical and radiological investigation of thoracic spine extension motion during bilateral arm elevation. J Orthop Sports Phys Ther. 2012;42(10):861-869.
  • Edmondston SJ, Henne S-E, Loh W, Ostvold E. Influence of cranio-cervical posture on three-dimensional motion of the cervical spine. Man Ther. 2005;10(1):44-51.
  • Feipel V, Rondelet B, Le Pallec J, Rooze M. Normal global motion of the cervical spine: an electrogoniometric study. Clin Biomech (Bristol, Avon). 1999;14(7):462-470.
  • Fujimori T, Iwasaki M, Nagamoto Y, et al. Kinematics of the thoracic spine in trunk lateral bending: in vivo three-dimensional analysis. Spine J. 2014;14(9):1991-1999.
  • Furness J, Climstein M, Sheppard JM, Abbott A, Hing W. Clinical methods to quantify trunk mobility in an elite male surfing population. Phys Ther Sport. 2016;19:28-35.
  • Ha T-H, Saber-Sheikh K, Moore AP, Jones MP. Measurement of lumbar spine range of movement and coupled motion using inertial sensors - a protocol validity study. Man Ther. 2013;18(1):87-91.
  • Hajibozorgi M, Arjmand N. Sagittal range of motion of the thoracic spine using inertial tracking device and effect of measurement errors on model predictions. Journal of Biomechanics. 2016;49(6):913-918.
  • Hsu, C.J., Chang, Y.W., Chou, W.Y., Chiou, C.P., Chang, W.N., Wong, C.Y., 2008. Measurement of spinal range of motion in healthy individuals using an electromagnetic tracking device. J. Neurosurg. Spine 8, 135–142.
  • Johnson KD, Kim K-M, Yu B-K, Saliba SA, Grindstaff TL. Reliability of thoracic spine rotation range-of-motion measurements in healthy adults. J Athl Train. 2012;47(1):52-60.
  • Kapandji A. The Physiology of the Joints. Vol 3. The Trunk and the Vertebral Column. 2nd ed. (Livingstone C, ed.). 1974.
  • Kauther MD, Piotrowski M, Hussmann B, Lendemans S, Wedemeyer C. Cervical range of motion and strength in 4,293 young male adults with chronic neck pain. Eur Spine J. 2012;21(8):1522-1527.
  • Kim H, Shin S-H, Kim J-K, Park Y-J, Oh H-S, Park Y-B. Cervical coupling motion characteristics in healthy people using a wireless inertial measurement unit. Evid Based Complement Alternat Med. 2013;2013:570428.
  • Lewandowski J. Kształtowanie Się Krzywizn Fizjologicznych I Zakresów Ruchomości Odcinkowej Kręgosłupa Człowieka W Wieku 3-25 Lat W Obrazie Elektrogoniometrycznym. Poznan; 2006. ISBN: 8388923633, 9788388923630
  • Madinei SS, Arjmand N. Sagittal range of motion of the thoracic spine using standing digital radiography: a throughout comparison with non-radiographic data reviewed from the literature. Scientia Iranica. 2019;26(3):1307-1315.
  • Mannion AF, Knecht K, Balaban G, Dvorak J, Grob D. A new skin-surface device for measuring the curvature and global and segmental ranges of motion of the spine: reliability of measurements and comparison with data reviewed from the literature. Eur Spine J. 2004;13(2):122-136.
  • McGregor AH, McCarthy ID, Hughes SP. Motion characteristics of the lumbar spine in the normal population. Spine. 1995;20(22):2421-2428.
  • Morita D, Yukawa Y, Nakashima H, et al. Range of motion of thoracic spine in sagittal plane. Eur Spine J. 2014;23(3):673-678.
  • Nairn BC, Drake JDM. Impact of lumbar spine posture on thoracic spine motion and muscle activation patterns. Hum Mov Sci. 2014;37:1-11.
  • Narimani M, Arjmand N. Three-dimensional primary and coupled range of motions and movement coordination of the pelvis, lumbar and thoracic spine in standing posture using inertial tracking device. Journal of Biomechanics. 2018;69:169-174.
  • Neumann DA. Kinesiology of the Musculoskeletal System. 2nd ed. Mosby; 2010. eBook ISBN: 9780323527996
  • Ng JKF, Richardson CA, Kippers V, Parnianpour M. Comparison of lumbar range of movement and lumbar lordosis in back pain patients and matched controls. J Rehabil Med. 2002;34(3):109-113.
  • Niewiadomski C, Bianco R-J, Afquir S, Evin M, Arnoux P-J. Experimental assessment of cervical ranges of motion and compensatory strategies. Chiropr Man Therap. 2019;27(1):9-9.
  • O’Gorman, H., Jull, G. Thoracic kyphosis and mobility: the effect of age. Physiotherapy Practice. 1987;3:154–162.
  • Russell P, Pearcy MJ, Unsworth A. Measurement of the range and coupled movements observed in the lumbar spine. Br J Rheumatol. 1993;32(6):490-497.
  • Salem W, Lenders C, Mathieu J, Hermanus N, Klein P. In vivo three-dimensional kinematics of the cervical spine during maximal axial rotation. Man Ther. 2013;18(4):339-344.
  • Shin J-H, Wang S, Yao Q, Wood KB, Li G. Investigation of coupled bending of the lumbar spine during dynamic axial rotation of the body. Eur Spine J. 2013;22(12):2671-2677
  • Troke M, Moore AP, Cheek E. Reliability of the OSI CA 6000 Spine Motion Analyzer with a new skin fixation system when used on the thoracic spine. Man Ther. 1998;3(1):27-33.
  • Van Herp G, Rowe P, Salter P, Paul JP. Three-dimensional lumbar spinal kinematics: a study of range of movement in 100 healthy subjects aged 20 to 60+ years. Rheumatology (Oxford). 2000;39(12):1337-1340.
  • White AA, Panjabi MM. Clinical Biomechanics of the Spine. Lippincott Williams & Wilkins; 1990. ISBN-13: 978-0397507207
  • Willems JM, Jull GA, J K-FN. An in vivo study of the primary and coupled rotations of the thoracic spine. Clin Biomech (Bristol, Avon). 1996;11(6):311-316.
  • Zhou Y, Loh E, Dickey JP, Walton DM, Trejos AL. Development of the circumduction metric for identification of cervical motion impairment. J Rehabil Assist Technol Eng. 2018;5.
    •  Впервые опубликовано: 29.02.2024.