Механизм перелома шейного отдела позвоночника
В судебно-медицинской и травматологической литературе имеется много работ, посвященных повреждениям позвоночника, в частности его шейного отдела. Переломы шейного отдела позвоночника встречаются при ударах тупыми предметами, при транспортной травме, падениях с высоты и т. д. Однако в большинстве приведенных работ авторы не учитывали биомеханические свойства позвоночника, в связи с чем рекомендации в отношении установления механизма травмы оказались неполными.
Поэтому задачей нашей работы было изучение биомеханических свойств шейного отдела позвоночника, выяснение закономерностей формирования переломов в зависимости от вида внешнего воздействия, положения тела и отдельных его частей в момент травмы, а также установления морфологических признаков переломов, характеризующих конкретный механизм. Для этого использовали комплекс методов: морфологический, электротензометрический, морфометрический, непосредственной микроскопии и эксперименты на биоманекенах.
Исходным положением считали, что позвоночник является кинематической цепью с большим количеством степеней свободы.
Известно, что топография силовых напряжений при внешнем воздействии на анатомические отделы, состоящие из комплекса костей, зависит не только от строения и свойств костной ткани, но и от геометрической формы всего объекта.
При продольном воздействии самыми напряженными участками в шейном отделе, по данным электротензометрии, являются верхние и нижние позвонки. При возрастании нагрузки увеличивается шейный лордоз и наибольшее напряжение перемещается в область тел пятого и шестого позвонков, а также остистых отростков С2,3,5.
Изменение положения шейного отдела приводит к изменению топографии напряжений.
Так, при разгибательном положении наибольшее напряжение приходится на тела позвоночников С4,5,6 и на остистые отростки С3,4.
В тех же условиях, но при сгибательном положении позвоночника напряжения концентрируются преимущественно в его нижнем отделе на передней поверхности тел позвонков.
В момент действия силы по оси позвоночника тела позвонков и отдельные их фрагменты испытывают сложное сочетание различных видов деформации. Позвоночный столб в результате этого воздействия изменяет свое первоначальное положение и теряет динамическую устойчивость. Известно, что потеря устойчивости в большей степени развивается в тех стержневых конструкциях, которые имеют наибольшую длину
Если шейный отдел позвоночника рассматривать с точки зрения учения о сопротивлении материалов как стержень с точкой фиксации в области грудного позвонка, то для определения критической силы, деформирующей исследуемый объект, можно использовать формулу Эйлера:
где Е — модуль упругости, который характеризует свойства материала объекта; I — момент инерции сечения, квалифицирующий прочность стержня как геометрическую характеристику относительно какой-либо оси; l — длина стержня.
Из формулы следует, что с увеличением длины критическая сила возрастает по квадратичным законам.
Таким образом, следовало ожидать, что с увеличением длины шейного отдела позвоночника критическая сила, необходимая для его разрушения, будет уменьшаться пропорционально квадрату его длины.
Длина шейного отдела позвоночника в наших наблюдениях колебалась от 11 до 17 см. .
Установили, что с возрастанием длины шейного отдела напряженность увеличивается именно в тех участках, в которых и ранее концентрировались напряжения. Наибольшая величина силовых напряжений зарегистрирована в комплексах с длиной более 13 см, т. е. более длинный шейный отдел требует для нарушения его целости меньше энергии, чем короткий.
Для выяснения закономерностей образования переломов шейного отдела, обусловенных падением на голову с высоты, провели эксперименты на биоманекенах. Высота падения была постоянной. Перед соударением голове придавали различные, но строго определенные положения, соответствующие сгибательному, разгибательному и боковому положениям позвоночника. Учитывали также такие индивидуальные особенности: форму черепа и длину шейного отдела позвоночника.
Эксперименты позволили выявить закономерную зависимость повреждений черепа и позвоночника от формы черепа и длины шейного отдела.
Поскольку череп соединен с позвоночником шарнирно, то смещение черепа относительно позвоночника невелико. Это способствует тому, что сила, действующая на стержень с определенным эксцентриситетом, вызывает потерю устойчивости. С другой стороны, оказалось, что при черепах неодинаковой формы возникает различной степени эксцентриситет. Более значительно это выражено при долихоцефалической форме. Если с долихоцефалической формой черепа сочетается большая длина шейного отдела, то изгибающий момент резко возрастает.
Таким образом, в работе удара (при падении с высоты на голову) одномоментно участвуют две деформируемые системы: череп и позвоночник. Разрушение одной из этих систем оказывает определенное амортизирующее влияние на другую систему.
При брахицефалической форме черепа (при любом положении головы) с длиной шейного отдела до 13 см отмечались переломы костей свода и основания черепа, которые всегда были обширны и локализовались на своде в зоне соударения, а на основании распространялись на 2, а иногда и 3 черепно-мозговые ямки.
Аналогичную картину отмечали в экспериментах с долихо- и мезоцефалической формами черепа и длиной шейного отдела до 13 см.
Если длина шейного отдела позвоночника превышала 13 см, то при брахицефалической форме черепа повреждения локализовались именно в шейном отделе, а при долихо- и мезоцефалической формах наряду с повреждениями позвоночника возникали строго локальные переломы костей свода черепа в точках соударения с покрытием, редко переходящие на основание.
Если местом соударения были теменные области, то в момент удара возникало незначительное сгибание головы кпереди и сгибающий момент передавался на верхние шейные позвонки. При большой кинетической энергии происходил отрыв тела второго шейного позвонка от его дуги. Линия перелома располагалась вертикально в поперечном направлении.
В тех случаях, когда местом соударения была лобная или затылочная область, происходило превышение физиологического изгиба в атланто-аксиальном сочленении, в результате чего возникал перелом зубовидного отростка.
При соударении с лобной областью отмечены следующие повреждения: кровоизлияния в мягких тканях головы в области соударения, разрыв передней продольной связки в средней части шейного отдела, разрывы межостистых связок на уровне С4,5. Костные повреждения были локализованы в нижней части шейного отдела позвоночника на уровне С5,6. Переломы были отрывными, располагались в области каудальной пластинки и сопровождались повреждениями в области передненижнего угла С5,6. Отмечались также двусторонние переломы дужек на уровне C4,5,6. Линии переломов были мелкозубчатые и располагались вертикально относительно оси позвоночника. В большинстве случаев отмечена компрессия спинного мозга.
При падении с высоты на затылочную область наиболее часто формировались компрессионные переломы передней поверхности тел нижних шейных позвонков. В первую очередь травмировались верхние замыкательные пластинки. Характерно возникновение вертикальных переломов С3,4, которые могут являться дифференциальным признаком.
При боковом положении головы (место соударения — теменно-височная область) возникали разрывы суставных капсул на стороне соударения. Переломы позвоночника отмечались на уровне позвонков С3,4. Повреждения локализовались в месте соединения тела позвонка с дужкой и были односторонними. Механизм этих повреждений можно представить следующим образом: при боковом положении позвоночника вышележащий позвонок как бы вклинивается в нижележащий, вследствие чего на нижней поверхности дужки возникают силы сжатия, а на верхней — растяжение. Эти виды переломов всегда сопровождаются повреждением вещества спинного мозга.
Эксперименты на биоманекенах для выяснения морфологических признаков «прямой» травмы показали, что при ударах сзади повреждались остистые отростки и дужки, сбоку — остистые и поперечные отростки.
Повреждения остистых отростков чаще отмечались в области С5,6,7, а поперечных отростков — в позвонках С4,5. Переломы остистых отростков имели признаки, характеризующие их происхождение от прямого сгибания: линия перелома была мелкозубчатой, а на нижней пластинке образовывалась зона выкрашивания.
Полученные данные подтвердились при проведении практических экспертиз и в клинических наблюдениях.
Таким образом, на основании анализа характера повреждений, локализации и вида переломов с учетом особенностей анатомического строения черепа и шейного отдела позвоночника можно не только устанавливать вид травмы, но и детализировать положение тела при падении с высоты.
Источник
Перелом шеи — особо опасная травма. Из-за его осложнений большой процент пострадавших не сможет вернуться к прежней активности, часть пациентов становятся инвалидами, а часть — погибает на месте происшествия или в течение ближайшего времени.
Анатомия шейного отдела
Шейный отдел позвоночного столба — это 7 позвонков, скреплённых межпозвоночными дисками. Именно этот отдел — самый подвижный в сравнении с остальными участками. Каждый позвонок обозначается латинской С и цифрой от 1 до 7, где первый — у основания черепа.
Атлант — самый первый позвонок (С1), который сочленяется с черепом. В его структуре отсутствует тело и остистый отросток. Атлант состоит только из пары дуг, соединённых латеральной массой.
Второй по счёту шейный позвонок — аксис — по сути, заменяет тело атланта и прикреплён к первому позвонку заострённым зубовидным отростком. Благодаря такому отличию в строении аксиса, у нас есть возможность вращать головой из стороны в сторону, и наклонять её вперёд и назад. Аксис с атлантом соединены по типу сустава: между ними нет межпозвоночного диска.
С3, С4, С5 и С6 — одинаковые по размеру и структуре, самые мелкие и хрупкие. Все позвонки — с выступающими верхними и нижними вырезками, и расположенными слегка под углом суставными отростками. Несмотря на маленький размер тела позвонка, их отверстия в поперечных отростках довольно большие, и по форме больше похожи на треугольник. Через эти отверстия проходит основная артерия, питающая весь позвоночник и головной мозг. За исключением С7, остистые отростки у позвонков расщеплены по краям. Из-за близости к сонной артерии С6 называют сонным бугорком.
В стабильном положении костную структуру поддерживают связки и мышцы. Но мышцы в шейном отделе довольно слабые, и при такой активной подвижности в этом сегменте риск травмировать позвоночник всегда очень высокий.
Причины перелома
Переломы в шейном отделе происходят в результате травмирования. Позвонки не выдерживают внезапную нагрузку чаще всего в таких ситуациях:
- хлыстовая травма при ДТП;
- ошибочное распределение нагрузки в процессе спортивных тренировок;
- неудачное ныряние на мелководье;
- падение с высоты;
- падение тяжести на голову;
- преднамеренный или случайный удар в шею.
В отдельной группе риска все, кто занимаются дайвингом и верховой ездой, альпинизмом и профессиональной гимнастикой, хоккеем и лыжным спортом. Но обусловленные возрастом процессы деградации в костной ткани тоже потенциально опасны. Перелом шеи у пожилых людей нередко случается именно по этой причине.
Классификация
В основе классификации переломов шейного отдела позвоночника — характер перелома, наличие или отсутствие вторичных осложнений и конкретная локализация повреждения.
При наличии или отсутствии осложнений, перелом рассматривается как осложнённый или без осложнений.
В зависимости от характера повреждения выделяют:
- оскольчатый перелом при двух отломках и более;
- изолированный — перелом только дуг позвонка;
- компрессионный, если тело позвонка сдавлено;
- переломовывих — сочетание перелома тела или позвоночных дужек с вывихом позвонка.
Отдельной категорией выделены спинальные и хлыстовые виды травм в шейном отделе. К хлыстовому типу относятся переломы, которые происходят при чрезмерно резком сгибании и разгибании шеи. А спинальная травма предполагает повреждение спинного мозга, включая его корешки и нервные оболочки.
Более подробно рассмотрим классификацию по определённому месту повреждения.
Перелом первого шейного позвонка — перелом атланта
Второе название перелома С1 позвонка — перелом Джефферсона. Под действием силы две боковые массы позвонка сжимаются мыщелками кости затылка и телом аксиса. В кольцо атланта вклиниваются мыщелки затылочной кости, и лопается кость задней или передней дуги. Возникает оскольчатый перелом, потому как именно в этом месте костная ткань наиболее хрупкая.
В половине случаев спинной мозг остаётся неповреждённым благодаря тому, что кости с отломками расходятся в стороны. В то же время при таком переломе всегда есть риск повреждения продолговатого мозга, если в него вонзится зубовидный отросток аксиса. Но при несвоевременно диагностированном переломе, неправильной транспортировке или неосторожных манипуляциях во время осмотра степень риска повреждения спинного мозга всегда очень высокая.
Наиболее часто перелом Джефферсона регистрируется при падении на голову с высоты, а также в результате падения на голову какой-либо тяжести.
Перелом второго шейного позвонка — перелом аксиса
Под переломом Хангмана (С2 позвонка) подразумевается повреждение зубовидного отростка. Существуют три типа такого перелома:
1 тип — в месте крепления с крыловидной связкой верхушка отростка ломается по косой линии.
2 тип — зуб аксиса ломается в самой узкой части — в месте соединения с позвонком. Стабильность соединения С1 и С2 при этом утрачивается, а если перелом оскольчатого характера, лечение значительно усложняется.
3 тип — линия излома начинается у основания отростка и проходит через весь второй позвонок.
Достаточно часто запущенный перелом Хангмана в течение нескольких лет приводит к травматическому спондилолистезу. Это смещение позвонка в результате расщепления дуги его ножки на участке крепления к фасеточному суставу. Смещение проходит несколько стадий, и в итоге позвонок полностью соскальзывает с С3. Это приводит к компрессии спинного мозга, сужению позвоночного канала и общей деформации позвоночника. Не исключена тяжёлая инвалидность.
По классификации Мейердинга спондилолистез разделяют на 4 стадии, каждая из которых определяет степень тяжести состояния пациента.
1 стадия — С2 смещён на четверть от всей ширины атланта;
2 стадия — смещение не более, чем наполовину;
3 стадия — сдвиг достигает ¾;
4 стадия — полное выпадение тела аксиса из позвоночного столба.
Переломы других шейных позвонков
Перелом 4, 5 и 6 позвонков называется травмой ныряльщика. Именно в результате удара головой о дно водоёма чаще всего происходят переломы в этом сегменте. В воде шейные мышцы расслаблены и в момент столкновения с дном никак не смягчают силу удара.
Позвоночный канал деформируется, смещение тел позвонков или отломков повреждают или сдавливают спинной мозг. Шейные мышцы и связки тоже сильно страдают. Такой перелом часто приводит к инвалидности или смерти пострадавшего.
Перелом 6 и 7 шейных позвонков в основном заключается в расколе остистых отростков. Целостность кости на этом участке нарушается в результате слишком резкого наклона головы вперёд под влиянием внешней силы.
Симптомы
Особенности проявления симптомов перелома шеи зависят не только от характера и степени перелома, но и от того, какой именно позвонок повреждён.
При переломе первого шейного позвонка пострадавший чувствует острую боль в затылочной зоне с иррадиацией в темя. В разной степени нарушена чувствительность в верхних и нижних конечностях, если оказался задет спинной мозг.
Переломы второго шейного позвонка нередко встречаются с размытыми признаками или полным отсутствием их проявления. Тяжесть повреждения часто недооценивается как пострадавшим, так и врачами, потому как пациент свободно поворачивает в стороны голову и жалуется на незначительный дискомфорт. Но в любой момент такие движения могут вызвать сильное смещение атланта и сдавление спинного мозга. Состояние пострадавшего резко ухудшается, возникает угроза паралича и повреждений, опасных для жизни. По этой причине все переломы аксиса считаются потенциально опасными.
При переломах в нижнем сегменте (С4-С7) симптомы зависят от степени тяжести травмы и вторичных повреждений связок и мышц. У пострадавшего наблюдаются:
- головокружение;
- сильная тошнота и рвота;
- полный или частичный паралич конечностей;
- мышечный тремор;
- паралич дыхательных мышц;
- утрата кожей чувствительности;
- боль в месте перелома от умеренной до интенсивной;
- иногда — нарушение речи;
- временные затруднения с пространственной ориентацией;
- парез шейных мышц;
- в тяжёлых случаях — трудности с мочеиспусканием: недержание или наоборот отсутствие;
- в случае болевого шока — сердечная аритмия с угрозой остановки сердца;
- асфиксия или стеноз.
В зависимости от высоты болевого порога, индивидуальных особенностей организма и наличия у пострадавшего неврологических заболеваний каждый из перечисленных симптомов может наблюдаться в случае перелома любого из семи позвонков.
Диагностика
В отдельных случаях обнаружить перелом в шейном отделе бывает непросто. Внешний осмотр и пальпация — обязательный начальный этап диагностики, но слишком малоинформативный, если только не сломан С7. Необходимы дополнительные исследования, среди которых в этом случае — традиционный рентген.
Для максимально достоверного результата нужны снимки в двух проекциях. Если повреждён атлант или аксис, рентген проводится через открытый рот пациента. При переломах С3-С7 снимок делают обычным способом.
Если после рентгена остаются сомнения, пациенту назначается КТ или МРТ. В этом случае врач получает максимум информации о количестве отломков, состоянии спинного мозга, межпозвоночных дисков, связок и мышц. Это позволяет определиться с наиболее правильной тактикой безотлагательного лечения.
Первая помощь
Чтобы не усугубить состояние пострадавшего, до приезда бригады специалистов ему необходимо оказать первую помощь. Эти минуты часто оказываются решающими, и каждое действие должно быть предельно грамотным. В ином случае есть риск нанести непоправимый вред пострадавшему и даже оказаться причиной его смерти.
- Вызовите скорую помощь.
- Уложите пострадавшего на бок на жёсткой поверхности. Если голова неестественно вывернута, самостоятельно ничего не вправляйте. Любые подушки под голову недопустимы.
- Пресекайте все попытки движения. Человек должен сохранять неподвижность. Исключение составляют ситуации, когда пострадавшего необходимо убрать с опасного места для жизни. Например, при угрозе воспламенения перевёрнутого автомобиля.
- Если на горле пострадавшего сильный отёк, уложите его на живот и подложите под голову жёсткую небольшую подушку. Любые повороты должны синхронно осуществлять минимум два человека. Движения каждого — предельно плавные и осторожные.
- Любыми подручными средствами зафиксируйте шею. По типу плотного воротника оберните её, например, полотенцем или предметом одежды.
- Если пострадавший переносит нестерпимую боль и у него сохранён глотательный рефлекс, без поворота головы дайте ему анальгетик. Если глотание невозможно или человек без сознания, необходим анальгетик в инъекции. Это поможет предотвратить болевой шок, обморок или коматозное состояние.
Иммобилизация
Пострадавшему надевают круглый воротник Шанца из ваты и марли. При наложении упор идёт на затылок и ключицы. Немаловажное дополнение для транспортировки при такой травме — шина Еланского, которая обеспечит необходимую жёсткость. В перевозке больного с переломом шеи должны участвовать минимум 3 человека и строго следить за общей согласованностью движений.
Если у бригады медиков только мягкие носилки, пострадавшего аккуратно укладывают на живот. Все отделы позвоночника, а также конечности и голова надёжно фиксируются жгутами или ремнями.
Лечение
Консервативное лечение или операция рассматриваются в зависимости от типа перелома. Неосложнённые переломы 1 и 2 степени без защемления спинного мозга вполне успешно лечатся при помощи иммобилизации, постельного режима и медикаментов.
Консервативный метод
Чтобы устранить боль, назначают Новокаин, Диклофенак, Адамон или Трамадол. Диуретики (Фуросемид, Трифас, Сутрилнео, Торасемид) убирают отёчность в области перелома. Но для полноценного сращения кости пострадавшему необходима продолжительная и качественная иммобилизация позвонков.
Использование бандажа и воротника
Самый популярный фиксатор, который используют для лечебной иммобилизации — воротник Шанца. Но только если у пациента перелом без смещения. Воротник необходимо носить достаточно долго. Обычно этот срок составляет не менее 2 или 3 месяцев. Процесс сращения позвонков по мере необходимости контролируют с помощью рентгена.
Чтобы устранить полученную в результате травмы деформацию позвонков, часто необходима петля Глиссона. Это приспособление для вытяжения шеи, которое помогает пациенту вернуть анатомически правильное положение позвонков за счёт его собственного веса. Петлю Глиссона актуально использовать в течение одного или двух месяцев до фиксационного шейного бандажа.
При повреждении со смещением С3-С5 назначают корсет жёсткой фиксации. Что касается переломов 6 и 7 шейных позвонков, как правило, достаточно обычного корсета.
Оперативное вмешательство
Вне зависимости от того, сломан один позвонок или несколько, показанием к операции служит:
- оскольчатый вид перелома с несколькими отломками;
- безрезультатное консервативное лечение;
- возникшие серьёзные осложнения по причине несвоевременной диагностики и лечения;
- разорваны жизненно важные сосуды и нервы;
- при переломе был задет спинной мозг.
В процессе открытой репозиции извлекают отломки, структуру позвонков восстанавливают при помощи титановых пластин, ламинарных контракторов и трансартикулярных фиксаторов. Сшивают повреждённую ткань и сосуды. Если тело позвонка разрушено полностью, его заменяют имплантом.
Послеоперационные швы снимают через 10 –14 дней. В течение этого времени пациент принимает антибиотики и соблюдает строгий постельный режим.
Восстановительный период
Длительность реабилитации и комплекс восстанавливающих процедур всегда сугубо индивидуальны. Пострадавший уже не ограничен в движениях, с шеи снимают фиксаторы. Двигательная активность позвонков у всех восстанавливается по-разному, и этот процесс напрямую зависит от тяжести травмы. Полное выздоровление наступает как через несколько месяцев, так и через несколько лет. Но в отдельных случаях полностью излечиться, к сожалению, невозможно.
Упражнения и массаж
Из-за длительной вынужденной иммобилизации шейные мышцы склонны к атрофии. Для их восстановления требуется комплекс специальной гимнастики, которую необходимо выполнять несколько месяцев. Обычно это вращения головой по кругу, наклоны головы вперёд-назад и в разные стороны.
С этой же целью назначают сеансы массажа. Чтобы проработать каждый позвонок, применяют точечную технику. Первые сеансы — очень непродолжительные. Время воздействия на позвонки увеличивается плавно. Исключается любой дискомфорт пациента, иначе это сигнал о несоблюдении техники.
Лучший результат приносит синкардиальный массаж, который восстанавливает циркуляцию крови и предупреждает гипоксию в мягких тканях шеи. Большое значение имеет квалификация массажиста.
Если в позвоночник не устанавливали металлические конструкции, процесс реабилитации ускорят такие физиопроцедуры:
- электрофорез по Щербакову;
- дарсонвализация;
- подводная тракция;
- магнитотерапия.
Когда шейные мышцы вернутся к нормальному тонусу, будет полезно заняться плаванием хотя бы в течение месяца.
Осложнения и последствия переломов шейного отдела позвоночника
Если при переломе шейного позвонка не пострадал спинной мозг, у пострадавшего довольно высокие шансы на полное выздоровление без последствий. В то же время иногда на продолжительный срок в зоне травмы остаются проблемы с чувствительностью. Очень многое зависит от временного отрезка между травмой и оказанной помощью. И особенно от качества оказанной помощи.
В ситуации, когда сдавленный костью участок спинного мозга оказался ишемизирован, большая вероятность паралича или пареза в конечностях. В этом случае они поддаются коррекции, и со временем активность в руках и ногах восстанавливается. При этом немаловажную роль играет полноценный уход за больным с самого начала лечения.
К наиболее частым вторичным последствиям, которые происходят сразу же после перелома относятся:
- разрыв связок, мышц или артерий в области шеи;
- разрыв спинного мозга;
- частичный или полный паралич рук или ног;
- дисфункция в органах малого таза.
Но в результате неполноценного ухода за пострадавшим или несвоевременной диагностики перелома некоторые последствия перелома шеи у взрослых могут проявиться лишь спустя время. Такие осложнения, как правило, поддаются коррекции только частично, а в особо запущенных случаях навсегда меняют качество жизни в худшую сторону.
Кроме внезапной утраты двигательной активности, пострадавший рискует столкнуться с такими последствиями:
- продолжительное речевое расстройство;
- развитие остеохондроза;
- искривление позвоночника;
- частые боли в области перелома:
- заражение крови из-за пролежней;
- воспаление в полости позвонков;
- частые головокружения и бессонница;
- проблемы с концентрацией внимания.
Если пострадавший от осложнённого оскольчатого перелома шейных позвонков дополнительно страдает сердечной недостаточностью, сахарным диабетом, заболеваниями крови или остеопорозом, существенно возрастает угроза летального исхода.
В заключение
Чтобы не допустить перелом шеи, достаточно избегать все потенциально травмоопасные ситуации. Не ныряйте в малознакомых водоёмах, пока не исследуете его глубину. Во время спортивных занятий и в процессе любой подвижной игры избегайте резких рывков головой. Находясь за рулём в автомобиле или в качестве пассажира, соблюдайте все правила безопасности, чтобы не допустить аварию. А чтобы шейные мышцы всегда были достаточно крепкие, не забывайте об их тренировке простыми физическими упражнениями.
Источник