ショックアブソーバーとしての椎間板

脊柱は、体幹と上半身を支持する主要な構造体です。

例えば、直立姿勢では、2つの隣接する腰椎が支えている負荷の約80%が、椎体間関節を通じて伝えられます。

残る20%は、椎間関節や椎弓板などの後方構造体が担います。

椎間板は、体重や筋収縮によって生じる圧縮応力から骨を保護するショックアブソーバーとして特有な構造をもちます。

圧縮応力は、椎体終板を髄核に向かって押します。

髄核の大部分は水で満たされており、ほぼ圧縮性を示さないため、若く健康な髄核は、圧縮応力に対して、放射状に変形し、繊維輪を外側に押し出す方向に変形することで対応します。

髄核の放射方向のこの変形は、膠原線維とエラスチンからなる線維輪が引き伸ばされて生じる張力によって抵抗を受けます。

椎間板全体の圧力が均一に上昇し、隣接する椎体に均一に伝達されます。

この圧縮応力が椎体終板からなくなくと、引き伸ばされていたエラスチンと膠原線維が、もとの負荷前の長さに戻り、あらたな圧縮応力に対応できるようになります。

この機序によって圧縮応力が、複数の構造に分散して伝わるようになり、そのため、ある1つの組織だけに狭い範囲で高い圧力が加わらないようになっています。

また、粘弾性をもっているため、椎間板は、ゆっくり、または軽い圧縮応力よりも、高速あるいは強い圧縮応力に対してより強い抵抗性を示します。

したがって、椎間板は、軽い負荷に対しては柔軟性が高く、強い負荷に対しては、比較的強い剛性を示すようになります。

生体内の研究において腰椎領域の髄核内にかかる圧力は仰臥位で安静にしているときには、比較的低いことが確認されています。

前屈に体幹の筋が強く収縮する必要性が組み合わさった活動では、椎間板にはるかに高い圧力が生じます。

椎間板内の圧力は、驚くほど高いレベルまで上昇し、健常な椎間板でさえ、形状が一過性に変形する場合もあります。

例えば、腰椎の屈曲を長時間続けると、椎間板から水がゆっくり抜けていき、高さが僅かに低下することがあります。

対照的に、腰椎を長時間伸展させると、椎間板内の圧力が低下します。

このことで、水が椎間板内に再吸収され、それによって本来のレベルにまで再び膨らみます。

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