Ihmisen selkärangan dynamiikka

Selkärangan luuranko toimii kehon vankana tukena ja koostuu 33–34 nikamasta. Nikama koostuu kahdesta osasta – nikamasegmentistä (edessä) ja nikamakaaresta (takana). Nikamasegmentti muodostaa suurimman osan nikamasta. Nikamakaari koostuu neljästä segmentistä. Kaksi niistä on pedikkelit, jotka muodostavat tukiseinät. Kaksi muuta osaa ovat ohuita levyjä, jotka muodostavat eräänlaisen "katon". Nikamakaaresta lähtee kolme luuhaaraketta. Oikea ja vasen poikittainen haarautuu kustakin pedikkelilevynivelestä. Lisäksi keskiviivalla, kun henkilö taipuu eteenpäin, voi nähdä taaksepäin työntyvän okahaarakkeen. Sijainnista ja toiminnasta riippuen eri osien nikamilla on erityisiä rakenteellisia piirteitä, ja nikaman suunta ja liikeaste määräytyvät nivelhaarakkeiden suunnan mukaan.

Kaulanikamat. Nivelhaarakkeet ovat litteitä ja soikeita, ja ne sijaitsevat avaruudessa 10–15° kulmassa otsatasoon, 45° sagittaalitasoon ja 45° vaakatasoon nähden. Näin ollen kaikki ylempänä sijaitsevan nivelen aiheuttama siirtymä alempaan niveleen nähden tapahtuu samanaikaisesti kulmassa kolmeen tasoon nähden. Nikaman ylä- ja alapinta on kovera, ja monet kirjoittajat pitävät sitä tekijänä, joka lisää liikerataa.

Rintanikamat. Nikamat ovat kallistuneet otsatasoon nähden 20° kulmassa, sagittaalitasoon nähden 60° kulmassa ja vaakatasoon ja otsatasoon nähden 20° kulmassa.

Nivelten tällainen spatiaalinen järjestely mahdollistaa ylemmän nivelen siirtymisen alempaan niveleen nähden samanaikaisesti ventrokraniaalisesti tai dorsokaudaalisesti yhdessä sen mediaalisen tai lateraalisen siirtymisen kanssa. Nivelpinnoilla on vallitseva kaltevuus sagittaalitasossa.

Lannenikamat. Niiden nivelpintojen spatiaalinen järjestely eroaa rinta- ja kaulanikamien nivelpintojen sijainnista. Ne ovat kaarevat ja sijaitsevat 45° kulmassa otsatasoon nähden, 45° kulmassa vaakatasoon nähden ja 45° kulmassa sagittaalitasoon nähden. Tämä spatiaalinen järjestely helpottaa ylemmän nivelen siirtymistä alempaan niveleen nähden sekä dorsolateraalisesti että ventromediaalisesti, yhdistettynä kallon tai kaulan suuntaiseen siirtymään.

Nikamavälinivelten tärkeä rooli selkärangan liikkeessä käy ilmi myös Lesgaftin (1951) tunnetuista teoksista, joissa kiinnitetään paljon huomiota nivelten pallomaisten pintojen painopisteiden yhteensattumiseen segmenteissä C5-C7. Tämä selittää niiden vallitsevan liikemäärän. Lisäksi nivelpintojen samanaikainen kaltevuus otsa-, vaaka- ja pystysuoraan tasoon edistää samanaikaista lineaarista liikettä kussakin näistä kolmesta tasosta, mikä sulkee pois yhden tason liikkeen mahdollisuuden. Lisäksi nivelpintojen muoto edistää yhden nivelen liukumista toisen tasoa pitkin, mikä rajoittaa samanaikaisen kulmaliikkeen mahdollisuutta. Nämä ajatukset ovat yhdenmukaisia Whiten (1978) tutkimusten kanssa, joiden seurauksena nivelhaarakkeiden poistamisen jälkeen kulmaliikkeen määrä nikamasegmentissä kasvoi sagittaalitasossa 20-80 %, otsatasossa 7-50 % ja vaakatasossa 22-60 %. Jiroutin (1973) röntgenkuvat vahvistavat nämä tulokset.

Selkärangassa on kaikenlaisia luuliitoksia: jatkuvia (syndesmoosit, synkondroosit, synostoosit) ja epäjatkuvia (selkärangan ja kallon väliset nivelet). Nikamien rungot ovat yhteydessä toisiinsa nikamien välilevyillä, jotka yhdessä muodostavat noin ¼ selkärangan koko pituudesta. Ne toimivat pääasiassa hydraulisina iskunvaimentimina.

On tunnettua, että selkärangan minkä tahansa osan liikkuvuus riippuu suurelta osin nikamien välisten levyjen ja selkärangan luisen osan korkeuden suhteesta.

Kapandjin (1987) mukaan tämä suhde määrää selkärangan tietyn osan liikkuvuuden: mitä suurempi suhde, sitä suurempi liikkuvuus. Kaularangalla on suurin liikkuvuus, koska suhde on 2:5 eli 40 %. Lanneranka on vähemmän liikkuva (suhde 1:3 eli 33 %). Rintaranka on vielä vähemmän liikkuva (suhde 1:5 eli 20 %).

Jokainen levy on rakennettu siten, että siinä on hyytelömäinen ydin ja sisällä kuituinen rengas.

Hyytelömäinen ydin koostuu kokoonpuristumattomasta geelimäisestä materiaalista, joka on suljettu elastiseen "säiliöön". Sen kemiallinen koostumus koostuu proteiineista ja polysakkarideista. Ytimelle on ominaista voimakas hydrofiilisyys eli veden vetovoima.

Puschelin (1930) mukaan syntymässä tuman nestepitoisuus on 88 %. Iän myötä tuma menettää kykynsä sitoa vettä. 70 vuoden ikään mennessä sen vesipitoisuus laskee 66 %:iin. Tämän nestehukan syyt ja seuraukset ovat erittäin tärkeitä. Välilevyn nestepitoisuuden väheneminen voidaan selittää proteiinin ja polysakkaridin pitoisuuden vähenemisellä sekä tuman geelimäisen materiaalin asteittaisella korvautumisella sidekudoksella ja rustomaisella kudoksella. Adamsin ym. (1976) tutkimusten tulokset osoittivat, että iän myötä proteoglykaanien molekyylikoko nucleus pulposuksessa ja sidekudosrenkaassa muuttuu. Nestepitoisuus pienenee. 20 vuoden ikään mennessä välilevyjen verenkierto häviää. 30 vuoden ikään mennessä välilevy saa ravintonsa yksinomaan imunestediffuusiosta nikamien päätylevyjen kautta. Tämä selittää selkärangan joustavuuden menetyksen iän myötä sekä ikääntyneiden heikentyneen kyvyn palauttaa vaurioituneen välilevyn elastisuus.

Nucleus pulposus vastaanottaa nikamaan vaikuttavat pystysuorat voimat ja jakaa ne säteittäisesti vaakatasossa. Tämän mekanismin ymmärtämiseksi paremmin voidaan kuvitella nucleus liikkuvana sarananivelenä.

Rengasmainen fibrosus koostuu noin 20 samankeskisestä kuitukerroksesta, jotka ovat kietoutuneet toisiinsa siten, että yksi kerros on kulmassa edelliseen nähden. Tämä rakenne mahdollistaa liikkeen hallinnan. Esimerkiksi leikkausjännityksen vaikutuksesta yhteen suuntaan kulkevat vinot kuidut jännittyvät, kun taas vastakkaiseen suuntaan kulkevat rentoutuvat.

Nucleus pulposuksen toiminnot (Alter, 2001)

Toiminta	Taivutus	Laajennus	Sivuttainen fleksio
Ylempi nikama on nostettu	Etuosa	Takaisin	Taivutuspuolta kohti
Siksi levy suoristuu.	Etuosa	Takaisin	Taivutuspuolta kohti
Siksi levy kasvaa	Takaisin	Etuosa	Mutkan vastakkaiselle puolelle
Siksi ydin on suunnattu	Eteenpäin	Takaisin	Mutkan vastakkaiselle puolelle

Sidekudosrengas menettää elastisuutensa ja joustavuutensa iän myötä. Nuorella iällä renkaan fibroelastinen kudos on pääasiassa elastista. Iän myötä tai vamman jälkeen säikeisten elementtien prosenttiosuus kasvaa ja välilevy menettää elastisuuttaan. Elastisuuden menetyksen myötä siitä tulee alttiimpi vammoille ja vaurioille.

Jokainen nikamien välinen levy voi lyhentyä keskimäärin 1 mm korkeussuunnassa 250 kg:n kuormituksen alaisena, mikä koko selkärangalle tarkoittaa noin 24 mm:n lyhenemistä. 150 kg:n kuormituksessa nikamien välinen levy lyhenee asteiden T6 ja T7 välillä 0,45 mm, ja 200 kg:n kuormituksessa nikamien välinen levy lyhenee asteiden T11 ja T12 välillä 1,15 mm.

Nämä paineesta johtuvat välilevyjen muutokset häviävät melko nopeasti. Puolen tunnin makuuasennossa 170–180 cm pitkän henkilön ruumiinpituus kasvaa 0,44 cm. Saman henkilön ruumiinpituuden ero aamulla ja illalla on keskimäärin 2 cm. Leattin, Reillyn ja Troupin (1986) mukaan pituus laski 38,4 % ensimmäisten 1,5 tunnin aikana heräämisen jälkeen ja 60,8 % ensimmäisten 2,5 tunnin aikana heräämisen jälkeen. Pituuden palautuminen 68 %:lla tapahtui yön ensimmäisellä puoliskolla.

Analysoidessaan lasten pituuseroa aamulla ja iltapäivällä Strickland ja Shearin (1972) havaitsivat keskimääräiseksi eroksi 1,54 cm, vaihteluvälin ollessa 0,8–2,8 cm.

Unen aikana selkärangan kuormitus on minimaalinen ja välilevyt turpoavat imeen nestettä kudoksista. Adams, Dolan ja Hatton (1987) tunnistivat kolme merkittävää seurausta lannerangan kuormituksen päivittäisistä vaihteluista: 1 - "turvotus" aiheuttaa selkärangan lisääntynyttä jäykkyyttä lannerangan koukistuksen aikana heräämisen jälkeen; 2 - aikaisin aamulla selkärangan välilevyjen nivelsiteille on ominaista suurempi loukkaantumisriski; 3 - selkärangan liikelaajuus kasvaa päivän puoliväliä kohti. Kehon pituusero johtuu paitsi nikamien välisten välilevyjen paksuuden pienenemisestä, myös jalkaholvin korkeuden muutoksesta ja mahdollisesti jossain määrin myös alaraajojen nivelten ruston paksuuden muutoksesta.

Välilevyt voivat muuttaa muotoaan voimavaikutusten vaikutuksesta jo ennen murrosikää. Tähän mennessä välilevyjen paksuus ja muoto ovat lopullisesti määrittyneet, ja selkärangan muoto ja siihen liittyvä ryhti pysyvät. Koska ryhti riippuu ensisijaisesti nikamien välisten välilevyjen ominaisuuksista, se ei ole täysin vakaa ominaisuus ja voi muuttua jossain määrin ulkoisten ja sisäisten voimavaikutusten, erityisesti liikunnan, vaikutuksesta, etenkin nuorella iällä.

Ligamenttirakenteilla ja muilla sidekudoksilla on tärkeä rooli selkärangan dynaamisten ominaisuuksien määrittämisessä. Niiden tehtävänä on rajoittaa tai muuttaa nivelen liikettä.

Etu- ja takaosan pitkittäiset nivelsiteet kulkevat nikamien ja nikamien välisten levyjen etu- ja takapintoja pitkin.

Nikamakaarien välissä on erittäin vahvat nivelsiteet, jotka koostuvat elastisista kuiduista, jotka antavat niille keltaisen värin, minkä vuoksi nivelsiteitä itseään kutsutaan interarchiksi tai keltaisiksi. Kun selkäranka liikkuu, erityisesti taivutettaessa, nämä nivelsiteet venyvät ja jännittyvät.

Nikamien okahaarakkeiden välissä ovat okahaarakkeiden väliset nivelsiteet ja poikittaishaarakkeiden välissä poikittaislihasten väliset nivelsiteet. Okahaarakkeiden yläpuolella koko selkärangan pituudelta kulkee okahaarakkeiden yläpuolella oleva nivelside, joka lähestyessään kalloa kasvaa sagittaalisuuntaan ja jota kutsutaan niskalihakseksi. Ihmisellä tämä nivelside on muodoltaan leveä levy, joka muodostaa eräänlaisen väliseinän niska-alueen oikean ja vasemman lihasryhmän välille. Nikamien nivelhaarakkeet ovat yhteydessä toisiinsa nivelten avulla, jotka selkärangan yläosissa ovat litteitä ja alaosissa, erityisesti lannealueella, sylinterimäisiä.

Niskakyhmyn ja atlasluun välisellä yhteydellä on omat erityispiirteensä. Tässä, kuten nikamien nivellisäkkeiden välissä, on yhdistetty nivel, joka koostuu kahdesta anatomisesti erillisestä nivelestä. Atlanto-niskakyhmynivelen nivelpintojen muoto on elliptinen tai munanmuotoinen.

Kolme niveltä atlaslihaksen ja epistrofeuksen välillä on yhdistetty atlantoaksiaaliniveleksi, jolla on yksi pystysuora pyörimisakseli; näistä pariton nivel on sylinterimäinen nivel epistrofeuksen kuoppien ja atlaslihaksen etummaisen kaaren välillä, ja parillinen nivel on litteä nivel atlaslihaksen alemman nivelpinnan ja epistrofeuksen ylemmän nivelpinnan välillä.

Kaksi niveltä, atlanto-occipital ja atlanto-axial, jotka sijaitsevat atlaslihaksen ylä- ja alapuolella, täydentävät toisiaan muodostaen liitoksia, jotka tarjoavat pään liikkuvuutta kolmen keskenään kohtisuoran pyörimisakselin ympäri. Molemmat nivelet voidaan yhdistää yhdeksi niveleksi. Kun pää pyörii pystysuoran akselin ympäri, atlaslihas liikkuu yhdessä niskakyhmyluun kanssa ja toimii eräänlaisena intercalary meniskinä kallon ja muun selkärangan välillä. Näiden nivelten vahvistamiseen osallistuu melko monimutkainen nivelsidejärjestelmä, johon kuuluvat risti- ja pterygoideusnikamat. Ristiside puolestaan koostuu poikittaisesta nivelsiteestä ja kahdesta jalasta - ylemmästä ja alemmasta. Poikittainen nivelside kulkee hammasliuskan takana ja vahvistaa tämän hampaan asentoa paikallaan venytettynä atlaslihaksen oikean ja vasemman sivuttaisen massan väliin. Ylä- ja alaraajat ulottuvat poikittaisesta nivelsiteestä. Näistä ylempi on kiinnitetty niskakyhmyluuhun ja alempi toisen kaulanikaman runkoon. Pterygoidiset nivelsiteet, oikea ja vasen, kulkevat hampaan sivupinnoista ylöspäin ja ulospäin ja kiinnittyvät niskakyhmyyn. Atlasluun ja niskakyhmyn välissä on kaksi kalvoa - etu- ja takakalvo - jotka sulkevat näiden luiden välisen aukon.

Ristiluu on yhteydessä häntäluuhun jännevälin kautta, jossa häntäluu voi liikkua pääasiassa anteroposterioriseen suuntaan. Naisilla häntäluun kärjen liikkuvuusalue tähän suuntaan on noin 2 cm. Myös nivelsidejärjestelmä osallistuu tämän jännevälin vahvistamiseen.

Koska aikuisen selkäranka muodostaa kaksi lordoottista (kaulan ja lannerangan) ja kaksi kyfoottista (rintakehän ja ristiluun ja häntäluun) käyrää, kehon painopisteestä lähtevä pystysuora viiva leikkaa sen vain kahdessa kohdassa, useimmiten C8- ja L5-nikamien tasolla. Nämä suhteet voivat kuitenkin vaihdella henkilön ryhdin ominaisuuksien mukaan.

Ylävartalon paino ei ainoastaan paina nikamia, vaan vaikuttaa myös joihinkin niistä voimana, joka muodostaa selkärangan kaaret. Rintakehän alueella vartalon painoviiva kulkee nikamien edessä, minkä seurauksena syntyy voimavaikutus, jonka tarkoituksena on lisätä selkärangan kyfoottista kaarevuutta. Tämän estävät sen nivelsiteet, erityisesti takimmainen pitkittäinen nivelside, luuväliset nivelsiteet sekä vartalon ojentajalihasten sävy.

Lannerangassa suhde on päinvastainen, kehon painoviiva kulkee yleensä siten, että painovoima pyrkii vähentämään lannelordoosia. Iän myötä sekä nivelsidelaitteiston vastus että ojentajalihasten sävy vähenevät, minkä seurauksena selkäranka painovoiman vaikutuksesta useimmiten muuttaa muotoaan ja muodostaa yhden yleisen eteenpäin suuntautuvan mutkan.

On todettu, että ylävartalon painopisteen siirtyminen eteenpäin tapahtuu useiden tekijöiden vaikutuksesta: pään ja olkavyön, yläraajojen, rintakehän, rintakehän ja vatsaelinten massa.

Kehon painopisteen sijaintipaikkana oleva otsataso poikkeaa aikuisilla suhteellisen vähän atlanto-okkipitaalinivelestä eteenpäin. Pienillä lapsilla pään massalla on suuri merkitys, koska sen suhde koko kehon massaan on merkittävämpi, joten pään painopisteen otsataso on yleensä siirtynyt enemmän eteenpäin. Henkilön yläraajojen massa vaikuttaa jossain määrin selkärangan kaarevuuden muodostumiseen riippuen olkavyön siirtymisestä eteen- tai taaksepäin, koska asiantuntijat ovat havainneet jonkin verran korrelaatiota kumarassa asennon ja olkavyön ja yläraajojen eteenpäin siirtymisen asteen välillä. Suoristetussa asennossa olkavyö on kuitenkin yleensä siirtynyt taaksepäin. Ihmisen rintakehän massa vaikuttaa vartalon painopisteen eteenpäin siirtymiseen sitä enemmän, mitä kehittyneempi sen anteroposteriorinen halkaisija on. Litteällä rintakehällä sen massakeskipiste sijaitsee suhteellisen lähellä selkärankaa. Rintakehän elimet ja erityisesti sydän eivät ainoastaan edistä vartalon massakeskipisteen siirtymistä eteenpäin massallaan, vaan ne myös toimivat suorana vetona rintarangan kallonosalle, mikä lisää sen kyfoottista taipumista. Vatsaelinten paino vaihtelee henkilön iän ja kunnon mukaan.

Selkärangan morfologiset ominaisuudet määräävät sen puristus- ja vetolujuuden. Alan kirjallisuudessa on viitteitä siitä, että se kestää noin 350 kg:n puristuspaineen. Kaularangan alueen puristusvastus on noin 50 kg, rintarangan alueen 75 kg ja lannerangan alueen 125 kg. Vetolujuuden tiedetään olevan noin 113 kg kaularangan alueella, 210 kg rintarangan alueella ja 410 kg lannerangan alueella. Viidennen lannerangan nikaman ja ristiluun väliset nivelet repeävät 262 kg:n vedon alla.

Yksittäisten nikamien puristuslujuus kaularangan alueelle on suunnilleen seuraava: C3 - 150 kg, C4 - 150 kg, C5 - 190 kg, C6 - 170 kg, C7 - 170 kg.

Seuraavat indikaattorit ovat tyypillisiä rintarangan alueelle: T1 - 200 kg, T5 - 200 kg, T3 - 190 kg, T4 - 210 kg, T5 - 210 kg, T6 - 220 kg, T7 - 250 kg, T8 - 250 kg, T9 - 320 kg, T10 - 360 kg, T11 - 400 kg, T12 - 375 kg. Lannerangan alue kestää suunnilleen seuraavat kuormat: L1 - 400 kg, L2 - 425 kg, L3 - 350 kg, L4 - 400 kg, L5 - 425 kg.

Kahden vierekkäisen nikaman runkojen välillä on mahdollisia seuraavanlaisia liikkeitä. Liikkeet pystysuoran akselin suuntaisesti nikamien välilevyjen puristuksen ja venytyksen seurauksena. Nämä liikkeet ovat hyvin rajallisia, koska puristus on mahdollista vain nikamien välilevyjen elastisuuden rajoissa ja venytystä estävät pitkittäiset nivelsiteet. Selkärangan kokonaisuutena puristuksen ja venytyksen rajat ovat merkityksettömät.

Kahden vierekkäisen nikaman runkojen väliset liikkeet voivat tapahtua osittain pystysuoran akselin ympäri tapahtuvana rotaationa. Tätä liikettä estää pääasiassa nikamien välisen kuiturenkaan samankeskisten kuitujen jännitys.

Nikamien välillä on myös mahdollista suorittaa rotaatioita etuakselin ympäri koukistuksen ja ojennuksen aikana. Näiden liikkeiden aikana nikamien välisen välilevyn muoto muuttuu. Koukistuksen aikana sen etuosa puristuu kokoon ja takaosa venyy; ojennuksen aikana havaitaan päinvastainen ilmiö. Tässä tapauksessa hyytelömäinen tumake muuttaa asentoaan. Koukistuksen aikana se liikkuu taaksepäin ja ojennuksen aikana eteenpäin eli kohti kuituisen renkaan venytettyä osaa.

Toinen selkeä liiketyyppi on rotaatio sagittaaliakselin ympäri, mikä johtaa vartalon sivuttaiseen kallistumiseen. Tässä tapauksessa välilevyn toinen sivupinta puristuu kokoon, kun taas toinen venyy, ja hyytelömäinen tuma liikkuu venytystä kohti eli kuperuutta kohti.

Nikamien väliset liikkeet riippuvat nivelpintojen muodosta, jotka sijaitsevat eri tavoin selkärangan eri osissa.

Kaula-alue on liikkuvin. Tällä alueella nivelhaarakkeissa on litteät nivelpinnat, jotka osoittavat taaksepäin noin 45–65 asteen kulmassa. Tämän tyyppinen nivel tarjoaa kolme vapausastetta: koukistus-ekstensioliikkeet ovat mahdollisia etutasossa, sivuttaisliikkeet sagittaalitasossa ja rotaatioliikkeet vaakatasossa.

C2- ja C3-nikamien välisessä tilassa liikelaajuus on jonkin verran pienempi kuin muiden nikamien välillä. Tämä selittyy sillä, että näiden kahden nikaman välinen nikamavälilevy on hyvin ohut ja että epistrofeumin alareunan etuosa muodostaa ulokkeen, joka rajoittaa liikettä. Kaularangan koukistus-ekstensioliikelaajuus on noin 90°. Kaularangan etummaisen ääriviivan muodostama eteenpäin suuntautuva kupera muoto muuttuu koveraksi muodoksi koukistuksessa. Näin muodostuneen koveran kohdan säde on 16,5 cm. Jos tämän koveran kohdan etu- ja takapäästä piirretään säteet, saadaan 44°:n taaksepäin avoin kulma. Maksimaalisella ojennuksella muodostuu 124°:n eteenpäin ja ylöspäin avoin kulma. Näiden kahden kaaren jänteet yhtyvät 99°:n kulmassa. Suurin liikelaajuus havaitaan C3-, C4- ja C5-nikamien välillä, jonkin verran pienempi C6- ja C7-nikamien välillä ja vielä pienempi C7- ja T1-nikamien välillä.

Myös ensimmäisten kuuden kaulanikaman runkojen väliset sivuttaisliikkeet ovat melko amplitudiltaan melko suuria. Nikama C... on huomattavasti vähemmän liikkuva tässä suunnassa.

Nikamien runkojen välissä olevat satulanmuotoiset nivelpinnat eivät suosi vääntöliikkeitä. Yleisesti ottaen useiden kirjoittajien mukaan kaularangan alueen liikkeiden amplitudi on keskimäärin seuraavat: fleksio - 90°, ekstensio - 90°; sivuttaiskallistus - 30°, rotaatio toiselle puolelle - 45°.

Atlanto-okcipitaalinivelellä ja atlas- ja epistrofeusnivelellä on kolme liikkumisvapausastetta. Ensimmäisessä asennossa pään kallistuminen eteen- ja taaksepäin on mahdollista. Toisessa asennossa atlas on mahdollinen kiertää hammaslisäkkeen ympäri, jolloin kallo pyörii yhdessä atlasluun kanssa. Pään kallistuminen eteenpäin kallon ja atlasnivelen kohdalla on mahdollista vain 20° ja taaksepäin 30°. Taaksepäin suuntautuvaa liikettä estää etu- ja takimmaisten atlanto-okcipitaalikalvojen jännitys, ja se tapahtuu otsa-akselin ympäri, joka kulkee ulkoisen kuuloaukon takaa ja välittömästi ohimoluun rintalisäkkeiden edessä. Kallon kallistuminen eteenpäin yli 20° ja taaksepäin 30° on mahdollista vain yhdessä kaularangan kanssa. Eteenpäin kallistuminen on mahdollista, kunnes leuka koskettaa rintalastan. Tämä kallistusaste saavutetaan vain kaularankaa taivuttavien ja päätä vartaloa vasten kallistavien lihasten aktiivisen supistumisen avulla. Kun painovoima vetää päätä eteenpäin, leuka ei yleensä kosketa rintalastaa, koska pää pysyy paikallaan niskan takaosan venyneiden lihasten ja niskasiteen jännityksen ansiosta. Eteenpäin kallistuvan pään paino, joka vaikuttaa ensimmäisen luokan vipuvarteen, ei riitä voittamaan niskan takaosan lihasten passiivisuutta ja niskasiteen elastisuutta. Kun sternohyoideus- ja geniohyoideuslihakset supistuvat, niiden voima yhdessä pään painon kanssa aiheuttaa niskan takaosan lihasten ja niskasiteen suuremman venytyksen, jolloin pää kallistuu eteenpäin, kunnes leuka koskettaa rintalastaa.

Atlaksen ja luiden välinen nivel voi kiertyä 30° oikealle ja vasemmalle. Atlaksen ja luiden välisen nivelen kiertymistä rajoittaa pterygoideusligamenttien jännitys, jotka saavat alkunsa takaraivoluun nivelnastojen sivupinnoista ja kiinnittyvät hammaslisäkkeen sivupintoihin.

Koska kaulanikamien alapinta on kovera anteroposterior-suunnassa, nikamien väliset liikkeet sagittaalitasossa ovat mahdollisia. Kaulanikamien alueella nivelsidejärjestelmä on heikoimmin tehokas, mikä myös vaikuttaa sen liikkuvuuteen. Kaulanikamien alue on huomattavasti vähemmän alttiina (verrattuna rinta- ja lannealueisiin) puristuskuormille. Se on kiinnityskohta suurelle määrälle lihaksia, jotka määräävät pään, selkärangan ja olkavyön liikkeet. Kaulassa lihasten vedon dynaaminen vaikutus on suhteellisen suurempi verrattuna staattisiin kuormiin. Kaulanikamien alue on vähemmän alttiina muodonmuutoksia aiheuttaville kuormille, koska ympäröivät lihakset näyttävät suojaavan sitä liialliselta staattiselta vaikutukselta. Yksi kaulanikamien ominaispiirteistä on, että nivelhaarakkeiden litteät pinnat ovat vartalon pystyasennossa 45 asteen kulmassa. Kun pää ja niska kallistuvat eteenpäin, tämä kulma kasvaa 90 asteeseen. Tässä asennossa kaulanikamien nivelpinnat ovat päällekkäin vaakasuunnassa ja pysyvät paikoillaan lihasten vaikutuksesta. Kun niska on koukussa, lihasten toiminta on erityisen merkittävää. Koukussa oleva niska on kuitenkin yleinen työskennellessä, koska näköelimen on hallittava käsien liikkeitä. Monet työtyypit, kuten kirjan lukeminen, tehdään yleensä pää ja niska koukussa. Siksi lihasten, erityisesti niskan takaosan, on työskenneltävä pitääkseen pään tasapainossa.

Rintakehän alueella nivelhaarakkeilla on myös litteät nivelpinnat, mutta ne ovat lähes pystysuunnassa ja sijaitsevat pääasiassa etutasossa. Tällä haarakkeiden järjestelyllä taipumis- ja pyörimisliikkeet ovat mahdollisia, ja ojennus on rajoitettua. Sivuttaistaivutusta suoritetaan vain merkityksettömissä rajoissa.

Rintakehän alueella selkärangan liikkuvuus on pienintä, mikä johtuu nikamien välisten levyjen pienestä paksuudesta.

Liikkuvuus ylärintakehän alueella (ensimmäisestä seitsemänteen nikamaan) on merkityksetöntä. Se lisääntyy pyrstön suunnassa. Sivuttaistaivutus rintakehän alueella on mahdollista noin 100° oikealle ja hieman vähemmän vasemmalle. Nivelhaarakkeiden asento rajoittaa rotaatioliikkeitä. Liikealue on melko merkittävä: otsa-akselin ympäri se on 90°, ojennus 45° ja rotaatio 80°.

Lannerangan alueella nivelhaarakkeiden nivelpinnat ovat lähes sagittaalitasossa, ylempi sisänivelpinta on kovera ja alempi ulompi kupera. Tämä nivelhaarakkeiden järjestely sulkee pois niiden keskinäisen rotaation mahdollisuuden, ja liikkeet tapahtuvat vain sagittaalitasossa ja frontaalitasossa. Tässä tapauksessa ojennusliike on mahdollista suuremmissa rajoissa kuin fleksioliike.

Lannerangan alueella eri nikamien välinen liikkuvuus ei ole sama. Kaikkiin suuntiin se on suurin nikamien L3 ja L4 sekä L4 ja L5 välillä. Pienin liikkuvuus havaitaan nikamien L2 ja L3 välillä.

Lannerangan liikkuvuutta kuvaavat seuraavat parametrit: fleksio - 23°, ekstensio - 90°, sivuttaiskallistus kummallekin puolelle - 35°, rotaatio - 50. Nikamavälin liikkuvuus on suurinta L3:n ja L4:n välillä, mitä tulisi verrata L3-nikaman keskeiseen sijaintiin. Tämä nikama vastaa miehillä vatsan alueen keskustaa (naisilla L3 sijaitsee hieman kaudaalisesti). On tapauksia, joissa ihmisillä ristiluu on sijainnut lähes vaakasuorassa ja lanne-ristiluun kulma on pienentynyt 100–105°:een. Lannerangan liikkeitä rajoittavat tekijät on esitetty taulukossa 3.4.

Otsatasossa selkärangan koukistuminen on mahdollista pääasiassa kaularangan ja ylemmän rintarangan alueella; ekstensio tapahtuu pääasiassa kaularangan ja lannerangan alueella, rintarangan alueella nämä liikkeet ovat merkityksettömiä. Sagittaalitasossa suurin liikkuvuus havaitaan kaularangan alueella; rintarangan alueella se on merkityksetöntä ja lisääntyy jälleen lannerangan osassa. Rotaatio on mahdollista suurissa rajoissa kaularangan alueella; kaudaalisessa suunnassa sen amplitudi pienenee ja on hyvin merkityksetön lannerangan alueella.

Selkärangan liikkuvuutta kokonaisuutena tutkittaessa ei ole aritmeettisesti järkevää tiivistää eri osien liikkeiden amplitudia kuvaavia lukuja, koska koko selkärangan vapaan osan liikkeissä (sekä anatomisilla preparaateilla että elävillä koehenkilöillä) esiintyy kompensoivia liikkeitä selkärangan kaarevuuden vuoksi. Erityisesti selän koukistus yhdessä osassa voi aiheuttaa vatsanpuoleista ekstensiota toisessa. Siksi on suositeltavaa täydentää eri osien liikkuvuuden tutkimusta tiedoilla selkärangan liikkuvuudesta kokonaisuutena. Tutkittaessa yksittäistä selkärankaa tässä suhteessa useat kirjoittajat ovat saaneet seuraavat tiedot: koukistus - 225°, ekstensio - 203°, sivuttaiskallistus - 165°, rotaatio - 125°.

Rintarangan alueella selkärangan sivuttaiskallistus on mahdollista vain, kun nivelhaarakkeet sijaitsevat täsmälleen otsatasossa. Ne ovat kuitenkin hieman eteenpäin kallistuneet. Tämän seurauksena vain ne nikamienväliset nivelet, joiden pinnat ovat suunnilleen otsatasossa, osallistuvat sivuttaiskallistukseen.

Selkärangan rotaatioliikkeet pystyakselin ympäri ovat suurimmillaan niskassa. Pää ja niska voivat kiertyä vartaloon nähden noin 60–70° molempiin suuntiin (eli yhteensä noin 140°). Rintarangassa rotaatio on mahdotonta. Lannerangassa rotaatio on käytännössä nolla. Suurin rotaatio on mahdollinen rinta- ja lannerangan välillä 17. ja 18. biokinemaattisten parien alueella.

Selkärangan kokonaiskiertoliikkuvuus on siis 212° (132° pään ja kaulan sekä 80° 17. ja 18. biokinemaattisten nivelten parille).

Mielenkiintoista on vartalon mahdollisen kiertymisasteen määrittäminen pystysuoran akselinsa ympäri. Yhdellä jalalla seistessä puolikoukistuneessa lonkkanivelessä on mahdollista kiertyä 140°; molemmilla jaloilla tuettaessa tämän liikkeen amplitudi pienenee 30°:een. Yhteensä tämä lisää kehomme kiertymiskykyä noin 250°:een kahdella jalalla seisten ja 365°:een yhdellä jalalla seisten. Päästä varpaisiin suoritettavat kiertymisliikkeet lyhentävät vartalon pituutta 1–2 cm. Joillakin ihmisillä tämä lyheneminen on kuitenkin huomattavasti suurempi.

Selkärangan vääntöliike tapahtuu neljällä tasolla, jotka ovat tyypillisiä erityyppisille skolioottisille käyrille. Jokainen näistä vääntötasoista riippuu tietyn lihasryhmän toiminnasta. Alempi rotaatiotaso vastaa rintakehän alempaa aukkoa (12. valekylkiluun tasoa). Tämän tason rotaatioliike johtuu toisen puolen sisäisen vinon lihaksen ja vastakkaisen puolen ulomman vinon lihaksen toiminnasta, jotka toimivat synergisteinä. Tätä liikettä voidaan jatkaa ylöspäin toisaalta sisäisten kylkivälilihasten ja toisaalta ulompien kylkivälilihasten supistumisen ansiosta. Toinen rotaatioliikkeiden taso on olkavyössä. Jos se on kiinteä, rintakehän ja selkärangan rotaatio johtuu etummaisen sahalihaksen ja rintalihasten supistumisesta. Rotaatiota tarjoavat myös jotkut selän lihakset - takimmainen sahalihas (ylempi ja alempi), iliocostalis ja semispinalis. Kahdesti supistuessaan sternocleidomastoideus-lihas pitää pään pystyasennossa, heittää sen taaksepäin ja koukistaa myös kaularankaa. Yksipuolisesti supistuessaan se kallistaa päätä kyljelleen ja kääntää sen vastakkaiselle puolelle. Splenius capitis -lihas ojentaa kaularankaa ja kääntää pään samalle puolelle. Splenius cervicis -lihas ojentaa kaularankaa ja kääntää kaulan supistumispuolelle.

Sivutaivutukset yhdistetään usein rotaatioon, koska nikamavälinivelten sijainti suosii tätä. Liike suoritetaan akselin ympäri, joka ei sijaitse täsmälleen sagittaalisesti, vaan on kallistunut eteen- ja alaspäin, minkä seurauksena sivutaivutukseen liittyy vartalon rotaatio taaksepäin sillä puolella, jolle selkärangan kupera puoli muodostuu taivutuksen aikana. Sivutaivutusten ja rotaation yhdistäminen on erittäin merkittävä ominaisuus, joka selittää joitakin skolioottisten käyrien ominaisuuksia. 17. ja 18. biokinemaattisten parien alueella selkärangan sivutaivutukset yhdistetään sen rotaatioon kuperaan tai koveraan asentoon. Tässä tapauksessa suoritetaan yleensä seuraava liikekolmikko: sivutaivutus, eteenpäin taivutus ja rotaatio kuperaan asentoon. Nämä kolme liikettä toteutetaan yleensä skolioottisten käyrien avulla.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Selkärangan liikkeestä vastaavat toiminnalliset lihasryhmät

Kaulan selkäranka: liikkeet etuakselin ympäri

Taivutus

1. Sternocleidomastoideus-lihas
2. Etumainen skaleenilihas
3. Takaosan skaleenilihas
4. Pitkän collin lihas
5. Longus capitis -lihas
6. Rectus capitis anterior lihas
7. Kaulan ihonalainen lihas
8. Omohyoid-lihas
9. sternohyoid-lihas
10. Sternothyroid-lihas
11. Kilpirauhasen lihas
12. Digastrinen
13. Stylohyoidilihas
14. Mylohyoid-lihas
15. Geniohyoid-lihas

Liikkeet sagittaalisen akselin ympäri

1. Pitkän collin lihas
2. Etumainen skaleenilihas
3. Keskimmäinen skaleenilihas
4. Takaosan skaleenilihas
5. Epäkäslihas
6. Sternocleidomastoideus-lihas
7. Selkärangan erektiolihas
8. Kaulalihas straponin kanssa
9. Longus capitis -lihas

Liikkeet pystyakselin ympäri - kiertäminen

1. Etumainen skaleenilihas
2. Keskimmäinen skaleenilihas
3. Takaosan skaleenilihas
4. Sternocleidomastoideus-lihas
5. Ylempi trapeziuslihas
6. Kaulalihas straponin kanssa
7. Levator scapulae -lihas

Kaulan selkärangan pyöreät liikkeet (ympäriliike):

Kaikkien lihasryhmien vuorotellen osallistuessa, jotka tuottavat selkärangan taipumista, kallistusta ja jatketta kohdunkaulan alueella.

Lanneranka: liikkeet etuakselin ympäri

Taivutus

1. Iliopsoas-lihas
2. Quadratus lumborum -lihas
3. Suora vatsalihas
4. Vatsan ulkoinen vino lihas

Jatko (rintakehä ja lanne)

1. Selkärangan erektiolihas
2. Poikittainen selkälihas
3. Interspinous-lihakset
4. Intertransversaaliset lihakset
5. Kylkiluita nostavat lihakset
6. Epäkäslihas
7. Latissimus dorsi
8. Romboidinen päälihas
9. Romboidinen pieni lihas
10. Serratus posterior superior -lihas
11. Serratus posterior alempi lihas

Sivuttaiset fleksioliikkeet sagittaaliakselin ympäri (rinta- ja lanneranka)

1. Intertransversaaliset lihakset
2. Kylkiluita nostavat lihakset
3. Vatsan ulkoinen vino lihas
4. Vatsan sisäinen vino lihas
5. Poikittainen vatsalihas
6. Suora vatsalihas
7. Quadratus lumborum -lihas
8. Epäkäslihas
9. Latissimus dorsi
10. Romboidinen päälihas
11. Serratus posterior superior -lihas
12. Serratus posterior alempi lihas
13. Selkärangan erektiolihas
14. Poikittainen selkäydinlihas

Liikkeet pystyakselin ympäri - kiertäminen

1. Iliopsoas-lihas
2. Kylkiluita nostavat lihakset
3. Quadratus lumborum -lihas
4. Vatsan ulkoinen vino lihas
5. Vatsan sisäinen vino lihas
6. Ulkoinen kylkivälilihas
7. Sisäinen kylkivälilihas
8. Epäkäslihas
9. Romboidinen päälihas
10. Latissimus dorsi
11. Serratus posterior superior -lihas
12. Serratus posterior alempi lihas
13. Selkärangan erektiolihas
14. Poikittainen selkälihas

Pyöreät pyörimisliikkeet seka-akseleilla (ympäriliike): kaikkien vartalon lihasten vuorotellen supistuminen, mikä aiheuttaa ojennuksen, häpyluun koukistuksen ja selkärangan koukistuksen.