胸椎、腰椎の機能解剖について【整形外科学ブログ】

胸椎は胸の部分の骨の事で力学的にはとても安定した部分になります。

胸の部分は胸郭と言いますがその前の部分に胸骨があり肋骨と繋がっています。

鳥かごのような構造になっているため強固に固定されている反面、可動範囲が狭いのが特徴です。

可動範囲が狭いという事はあまり動かないということなのでヘルニアになることもほとんどありません。
(稀に生じる事はあります。生じてしまうと手術が必須になりますので注意が必要)

また、胸付近には肺や心臓など重要な臓器がある為、鳥かご状にして守る役割があります。

ただ胸椎というのは生理学的に脊柱管が比較的狭かったり、
動脈が発達が乏しいため脊髄の血流供給が少ないという弱点があります。

しかし胸郭に守られているのでこの弱点は整形外科的に問題になることが無いのが特徴です。

腰椎というのはいわゆる腰の部分の骨の事です。

特徴としては可動性が大きく負荷がかかります。
腰椎の上にある胸椎は肋骨で守られていて可動性が小さいため、そのしわ寄せが腰椎にあるという事です。

負荷については立っているの状態(立位)を100％とすると屈曲(腰を前に曲げる)で150％、さらに物を持つと200％を超える負荷がかかると言われています。

腰椎は頸椎や胸椎と比べると大きい骨のため頸椎や胸椎と比べると外傷(骨折など)はしづらいが、椎間板への負担が大きいので退行変性にはなりやすいのが特徴です。

●頸椎、胸椎、胸腰接合部、腰椎の特徴

もちろん状況次第でこの図と違う事が起こりえますが、簡単に頸椎、胸椎、胸腰接合部、腰椎の特徴をまとめると右記のような図になります。

頸椎は小さい骨ですがオーバーワークなので退行変性も外傷も起こりやすいです

胸椎は肋骨に守られているので退行変性も外傷も起こりずらいです。

胸腰接合部に関して言うと退行変性はあまりないが外傷の好発部位であります。(特に交通事故)

腰椎は下の方に行けば行くほど骨が大きくなるので外傷は少ないが椎間板に負担がかかるために退行変性になりやすくなります。

椎間板というのは「白い組織」のため血管がありません。
よって栄養はインビビションや拡散によって栄養が行われます。

拡散というのは自ら動かずとも水の分子(ガス・栄養)が勝手に動く現象の事です。

インビビションというのはスポンジをイメージするというお話は以前説明いたしました。⇒ 頸椎の機能解剖

ということで、椎間板は周囲組織や軟骨板からの栄養が入ってくるのを待つしかないのが現状です。

軟骨版というのは椎体と椎間板との間に位置していて厚さ1～2mm程度の板の事です。

右の写真で見ると「ＣＰ」と書いてあるのが軟骨版の事です。

役割としては椎間板と椎体が剥がれないように接合していて栄養補給をしています。

顕微鏡で見ると軟骨版は特殊な形をしています。

右のイラストをご覧ください。
 

このように軟骨版には穴が開いていて、その穴によって骨髄からの栄養を椎間板にインビビションによって与えています。
この仕組みは本当に良くできています。

しかし良くできたものほど壊れると修復できないのが原理原則であります。

この軟骨版も例外ではありません。

非常に重要な役割をしているが非常に薄い構造(1～2mm)の為、
若い時(小中学生)に過度な負荷を与えてしまうことで破壊されてしまいます。

特に若い時に激しいスポーツをしていた人は年を取った時に椎間板変性(脊椎変性疾患)に陥りやすくなります。

先ほどのイラストにあった「穴」が壊れてしまいます。
この「穴」が椎間板に栄養を与える機能を果たしていたため、
壊れると栄養が行きわたらなくなってしまうという事です。

これが退行変性になってしまう理由です。

もう一つ退行変性になる理由は、
日常生活の中で物理的に負担がかかることです。
具体的には猫背(屈曲位)です。

結果として人間は20歳を過ぎたあたりから椎間板の中にある髄核の成分であるプロテオグリカンが減少してきます。
結果的にクッション作用が減少します。
そして椎間板の中にある線維輪の成分であるコラーゲンが減少しもれく切れやすくなります。

先天的に退行変性に陥りやすい人もいますが、
実際は後天的にスポーツを盛んにしていた人が陥りやすいのが現状です。

そして線維輪の亀裂は後方からが一般的です。
何故なら猫背(屈曲位)で椎間板の中にある髄核が後ろに移動する為です。

ここまで退行変性の一般論と椎間板について説明をしてきました。
ここからは背骨の一生ということで若くてイキイキした状態から年を取って退行変性が進んでしまった状態までの経過を見ていきましょう。

上記のイラストは時系列で背骨の経過を表しています。

個人差はありますが15歳頃にⅠ期からⅡ期に移行します。

20歳頃から椎間板の高さが低くなり始める＝退行変性が始まると言われています

30歳を越えてくると椎間板に異常が出始めて椎間板が切れるとヘルニアになったり、切れなくても椎間板が緩んでくるとギックリ腰になったり腰のダルさを訴え始めます。

50歳を越えてくると椎間板が薄くなり椎骨同士がぶつかり始めます。

そうすると骨棘というトゲが出てきて動きが悪くなります。
これが変形性関節症(Osteo Arthritis訳してＯＡ)というものなのですが、
逆に変形性関節症になってくるとヘルニアにはならなくなります。

完全な椎間板です。

腰痛期と言われていて専門用語で言うと脊椎変性疾患が始まります。
退行変性が原因よる病気の事です。

●椎間板ヘルニア

椎間板ヘルニアの原因は日頃の労働やスポーツのやり過ぎ、一番は屈曲のし過ぎです。

解剖学的には椎間板の中にある髄核が屈曲のし過ぎで後ろに飛び出し、後縦靭帯を押し上げて痛みを感じたり、神経にぶつかり神経症状(ミエロパシーやラディキュロパシー)を発症する場合があります。

ちなみに後縦靭帯には知覚終末が多く含まれているので、ここに刺激が加わると痛みが生じます。

後縦靭帯に限らず靭帯には知覚終末が密にあります。

※知覚終末について詳しくはコチラ

なぜなら靭帯が伸びたり切れたりすると人体に与える影響が大きいため、
危険だ！というメッセージを脳に送る必要があるために靭帯には知覚終末がたくさんあります。

実は椎間板(線維輪、髄核)には知覚終末がありません。(最外層のみに存在)

ではギックリ腰はなぜ急に発症するかわかりますでしょうか？

整形外科学的に見ると、
椎間板には知覚終末が無いという事で無感覚の状態です。
椎間板の中にある髄核が線維輪を突き破り後ろに飛び出してきます。
飛び出すまでは痛みを感じません。

飛び出して知覚終末がたくさんある後縦靭帯を圧迫することで
急激に痛みとして脳に送られてくるという仕組みになっています。

では、椎間板ヘルニアやギックリ腰は神経や後縦靭帯の圧迫だけが痛みの原因なのでしょうか？

実はそうとも限らないのが現状です。

• 神経が圧迫されていても痛くない人がいたり、
• 神経が圧迫されていなくても痛い人がいたり、
• 神経が圧迫されていて痛い人もいます。

これはＭＲＩが発達したことで研究が進み分かった事実なのですが、
逆に腰痛の原因を研究している研究者はこの矛盾を解決するために日々努力をしています。

最新のある説によると科学的な刺激によって痛みが生じているとも言われています。

どういうことかを説明します。

●脊椎不安定性

ヘルニアやギックリ腰のように突然の痛みがあるわけではないが、
立っていても座っていても腰が痛いとかなんとなく辛い、立っていられない、歩けないなどと訴える方がいらっしゃいます。それは脊椎不安定性による腰痛です。
 

脊椎不安定性というのは椎骨の位置が安定せずに、前かがみをしたら椎骨が前に移動し反らすと椎骨が後ろに移動してしまう事です。

先ほど靭帯には知覚終末(自由終末)があるとお話ししました。

椎間板が飛び出して靭帯を圧迫することで椎間板ヘルニアになりますが、
脊椎不安定性というのは椎骨自体が靭帯や神経を圧迫するために、
どんな体制をとっても痛い症状になります。(程度の差はあります)

具体的にどのような症状を訴えるかというと

• 慢性的な腰痛
• 鈍痛
• 嫌な感じ
• 違和感がある
• 動くと辛い(寝ていると楽)

など