Bildung der Wirbelsäule und vertikale Haltung des menschlichen Körpers in der Ontogenese

Die menschliche Wirbelsäule durchläuft nacheinander membranöse, knorpelige und knöcherne Entwicklungsstadien. Ihre Elemente erscheinen bereits in den frühen Stadien der Embryonalentwicklung. Die Rudimente der Wirbelkörper liegen zunächst weit voneinander entfernt, getrennt durch Schichten embryonalen Mesenchyms. Dann beginnen sich die Wirbelbögen zu entwickeln, Quer- und Gelenkfortsätze bilden sich, die Wirbel differenzieren sich fast vollständig, und die Dornfortsätze fehlen noch.

Die Sehne im Embryo ist reduziert und bleibt nur in Form eines gallertartigen Kerns der Bandscheiben erhalten. Ein charakteristisches Merkmal der Wirbelsäule im frühen Stadium der intrauterinen Entwicklung ist die Ähnlichkeit der Wirbelkörper in ihrer Form. Am Ende des zweiten Monats der intrauterinen Entwicklung nimmt die Größe der Halswirbel stark zu. Eine Vergrößerung der Lenden- und Kreuzbeinwirbelkörper wird selbst bei Neugeborenen aufgrund fehlender intrauteriner Gravitationseffekte nicht beobachtet.

Das Längsband liegt bei Embryonen auf der Rückenfläche der Wirbelkörper. Die Bandscheibe bei Embryonen besteht aus Mesenchym. Ossifikationszentren in der embryonalen Wirbelsäule treten zunächst in den unteren Brust- und oberen Lendenwirbeln auf und werden dann in anderen Abschnitten verfolgt.

Nach der Geburt hat das Kind sofort mit vielen äußeren Einflüssen zu kämpfen. Der wichtigste Reiz, der seine Haltung prägt, ist die Schwerkraft. Von der Geburt bis zur Ausbildung der für Erwachsene typischen Körperhaltung durchläuft jedes Kind laut A. Potapchuk und M. Didur (2001) folgende Stufen der Bewegungsentwicklung:

• Stufe A - Das auf dem Bauch liegende Kind hebt den Kopf. Gleichzeitig wird aufgrund der zervikal-tonischen Reflexe ein Niveau gebildet, das das Gleichgewicht des Körpers und die Grundschwelle der Muskelspannung gewährleistet.
• Stufe B - Bildung von Muskel-Gelenk-Verbindungen, die die Entwicklung des Automatismus von Motorrädern vorgeben. Diese Zeit entspricht der Phase des Krabbeln- und Sitzlernens; der Mechanismus der einseitigen und dann mehrseitigen Einbeziehung der Gliedmaßenmuskulatur beginnt sich zu bilden, was anschließend die Bildung eines optimalen Stereotyps des Gehens und Stehens gewährleistet;
• Stufe C – wird bis zum Ende des ersten Lebensjahres gebildet und ermöglicht dem Kind, mithilfe des vorhandenen Arsenals an motorischen Fähigkeiten schnell im Raum zu navigieren;
• Stufe D – es entsteht eine vertikale Körperhaltung, bei der das muskuläre Gleichgewicht im Stehen mit minimalem Muskelaufwand gewährleistet ist. Mit der Veränderung der Bewegungsformation verändert sich auch die Form der Wirbelsäule. Es ist bekannt, dass die Wirbelsäule eines Neugeborenen, mit Ausnahme einer kleinen Sakralkrümmung, fast keine physiologischen Krümmungen aufweist. Die Kopfhöhe entspricht in dieser Zeit ungefähr der Körperlänge. Der Kopfschwerpunkt liegt bei Säuglingen direkt vor der Synchondrose zwischen Keilbein und Hinterhauptbein und in relativ großem Abstand vor dem Gelenk zwischen Schädel und Atlas. Die hintere Halsmuskulatur ist noch schwach entwickelt. Daher hängt der schwere, große (im Verhältnis zum Rest des Körpers) Kopf nach vorne, und das Neugeborene kann ihn nicht heben. Versuche, den Kopf anzuheben, führen nach 6–7 Wochen zur Ausbildung einer Halslordose, die sich in den folgenden Monaten durch die Bemühungen, den Körper im Sitzen im Gleichgewicht zu halten, festsetzt. Die Halslordose wird von allen Halswirbeln und den beiden oberen Brustwirbeln gebildet und liegt auf Höhe des fünften bis sechsten Halswirbels.

Mit 6 Monaten, wenn das Kind zu sitzen beginnt, bildet sich eine Krümmung im Brustbereich mit einer nach hinten gerichteten Konvexität (Kyphose). Im ersten Jahr, wenn das Kind zu stehen und zu gehen beginnt, bildet sich eine nach vorne gerichtete Krümmung im Lendenbereich (Lordose).

Die Lendenlordose umfasst den XI.–XII. Brustwirbel und alle Lendenwirbel, ihre Spitze entspricht dem dritten bis vierten Lendenwirbel. Die Ausbildung der Lendenlordose verändert die Beckenlage und fördert die Verlagerung des Gesamtschwerpunkts (GG) des menschlichen Körpers hinter die Hüftgelenkachse, wodurch ein Aufrichten des Körpers verhindert wird. Die Wirbelsäulenform eines Kindes im Alter von 2–3 Jahren ist durch eine unzureichend ausgeprägte Lendenlordose gekennzeichnet, die beim Erwachsenen ihre größte Ausprägung erreicht.

Die Kreuzbeinkrümmung tritt bereits bei Embryonen auf. Sie beginnt sich jedoch erst mit den ersten aufrechten Gangversuchen und dem Auftreten einer Lendenlordose zu entwickeln. Die Entstehung dieser Krümmung wird durch die Schwerkraft beeinflusst, die über den freien Abschnitt der Wirbelsäule auf die Basis des Kreuzbeins übertragen wird und dazu neigt, das Kreuzbein zwischen den Beckenknochen einzuklemmen, sowie durch den Zug der Bänder zwischen Kreuzbein und Sitzbein. Diese Bänder fixieren den unteren Teil des Kreuzbeins am Tuberculum und der Spina sitzbeini. Das Zusammenspiel dieser beiden Kräfte ist der Hauptfaktor, der die Entwicklung der Kreuzbeinkrümmung bestimmt.

Mit der Ausbildung der physiologischen Krümmungen der Wirbelsäule verändert sich auch die Form der Bandscheiben. Sind die Bandscheiben eines Neugeborenen vorne und hinten auf gleicher Höhe, verändert sich mit der Ausbildung der Krümmungen ihre Form und die Knorpel im Sagittalschnitt nehmen eine leicht keilförmige Gestalt an. Im Bereich der Lordose zeigt der größere Teil dieses Keils nach vorne und der kleinere nach hinten. Im Bereich der Brustkyphose hingegen befindet sich der größere Teil hinten und der kleinere vorne. Im Kreuz- und Steißbeinbereich weist die Wirbelsäule eine nach hinten gerichtete Krümmung auf. Die Bandscheiben des Kreuzbeinbereichs haben eine vorübergehende Bedeutung und werden im Alter von 17 bis 25 Jahren durch Knochengewebe ersetzt, wodurch die Beweglichkeit der Kreuzbeinwirbel relativ zueinander unmöglich wird.

Das Wachstum der Wirbelsäule ist in den ersten beiden Lebensjahren besonders intensiv. Ihre Länge erreicht 30–34 % der endgültigen Größe. Verschiedene Abschnitte der Wirbelsäule wachsen ungleichmäßig. Am stärksten wächst der Lendenwirbelbereich, am wenigsten der Kreuz-, Hals-, Brust- und Steißbeinbereich. Im Alter von 1,5 bis 3 Jahren verlangsamt sich das Wachstum der Hals- und oberen Brustwirbel relativ. Ein weiteres Wachstum der Wirbelsäule wird im Alter von 7–9 Jahren beobachtet. Mit 10 Jahren wachsen die Lenden- und unteren Brustwirbel schnell. Auch in der Pubertät ist ein beschleunigtes Wachstum der Wirbelsäule zu beobachten.

Bis zum zweiten Lebensjahr nimmt die Gesamtlänge der knöchernen und knorpeligen Anteile der Wirbelsäule mit gleicher Intensität zu; danach verlangsamt sich das Wachstum des knorpeligen Anteils relativ.

Die Wirbelkörper eines Neugeborenen sind im Vergleich zu denen eines Erwachsenen relativ breiter und kürzer. Bei Kindern im Alter von 3 bis 15 Jahren nimmt die Größe einzelner Wirbel sowohl in Höhe als auch Breite von oben nach unten, von der oberen Brustwirbelsäule zur unteren Lendenwirbelsäule, zu. Diese Unterschiede (zumindest die im Zusammenhang mit dem Breitenwachstum) hängen mit der zunehmenden Gewichtsbelastung der darunterliegenden Wirbel zusammen. Im Alter von 6 Jahren bilden sich unabhängige Verknöcherungspunkte im oberen und unteren Teil der Wirbel sowie an den Enden der Dorn- und Querfortsätze.

Das Gesamtwachstum der Wirbel verläuft im Durchschnitt von 3-6 Jahren mit der gleichen Intensität in Höhe und Breite. Mit 5-7 Jahren bleibt die Breitenzunahme der Wirbel etwas hinter der Höhenzunahme zurück, und in späteren Lebensjahren nimmt die Zunahme der Wirbel in alle Richtungen zu.

Der Prozess der Verknöcherung der Wirbelsäule erfolgt schrittweise. Im 1.-2. Jahr verschmelzen beide Hälften der Bögen, im 3. Jahr die Bögen mit den Wirbelkörpern. Im Alter von 6-9 Jahren bilden sich unabhängige Verknöcherungszentren an der Ober- und Unterseite der Wirbelkörper sowie an den Enden der Dorn- und Querfortsätze. Im Alter von 14 Jahren verknöchern die mittleren Teile der Wirbelkörper. Die vollständige Verknöcherung einzelner Wirbel endet im Alter von 21-23 Jahren.

Durch die Krümmung der Wirbelsäule vergrößert sich der Brust- und Beckenraum, was wiederum zu einer aufrechten Haltung beiträgt und die Federeigenschaften der Wirbelsäule beim Gehen und Springen verbessert.

Nach Ansicht vieler Autoren wird die Ausbildung der menschlichen Wirbelsäule und ihre aufrechte Haltung durch die Höhe des allgemeinen Körperschwerpunkts beeinflusst.

Altersbedingte Besonderheiten der Lage des gemeinsamen Schwerpunkts werden durch ungleichmäßige Veränderungen der Größe der Biolinks und Veränderungen des Massenverhältnisses dieser Körperglieder während der Wachstumsphase verursacht. Sie sind auch mit charakteristischen Merkmalen verbunden, die in jeder Altersperiode erworben werden, beginnend mit dem ersten Stehen des Kindes und endend mit dem Alter, wenn infolge der senilen Involution gleichzeitig mit morphologischen biomechanische Veränderungen auftreten.

Nach G. Kozyrev (1947) liegt der allgemeine Schwerpunkt von Neugeborenen auf Höhe der V-VI-Brustwirbel (bestimmt in der Position der maximal möglichen Aufrichtung der unteren Gliedmaßen durch Bandagierung). Diese kraniale Lage des allgemeinen Schwerpunkts erklärt sich durch die charakteristischen Proportionen des Körpers von Neugeborenen.

Mit zunehmendem Wachstum des Kindes verlagert sich der Schwerpunkt allmählich. Bei einem sechs Monate alten Kind liegt er beispielsweise auf Höhe des zehnten Brustwirbels. Mit neun Monaten, wenn die meisten Kinder selbstständig stehen können, liegt der Schwerpunkt bereits auf Höhe des elften bis zwölften Brustwirbels.

Biomechanisch gesehen ist der Übergang in die aufrechte Körperhaltung der interessanteste Prozess. Das erste Aufstehen ist durch eine übermäßige Anspannung aller Muskeln gekennzeichnet, nicht nur derjenigen, die den Körper direkt in der aufrechten Position halten, sondern auch derjenigen, die beim Aufstehen keine oder nur eine indirekte Rolle spielen. Dies deutet auf eine unzureichende Muskeldifferenzierung und das Fehlen der notwendigen Tonusregulierung hin. Darüber hinaus wird Instabilität auch durch die hohe Schwerpunktposition und die geringe Stützfläche verursacht, die das Halten des Gleichgewichts erschweren.

Ein 9 Monate altes Kind hat eine eigentümliche Haltung in der Sagittalebene. Charakteristisch ist, dass sich die unteren Extremitäten des Kindes in einer halbgebeugten Position befinden (der Beugewinkel des Kniegelenks beträgt bei einem 9 Monate alten Kind 162°, bei einem einjährigen 165°) und der Körper relativ zur Hochachse leicht nach vorne geneigt ist (7-10°). Die halbgebeugte Position der unteren Extremitäten ist nicht auf eine Beckenneigung oder eine eingeschränkte Streckung der Hüftgelenke zurückzuführen, sondern darauf, dass das Kind sich daran gewöhnt, den Körper so im Gleichgewicht zu halten, dass eine unerwartete Verletzung ausgeschlossen und die Sicherheit bei einem Sturz gewährleistet ist. Die Entstehung einer eigentümlichen Haltung in diesem Alter ist vor allem auf das Fehlen einer festen Stehfähigkeit zurückzuführen. Mit dem Erwerb einer solchen Fähigkeit verschwindet allmählich die Unsicherheit in der statischen Stabilität des Körpers.

Mit zwei Jahren steht das Kind sicherer und bewegt seinen Schwerpunkt deutlich freier innerhalb der Stützfläche. Der Schwerpunkt liegt auf Höhe des ersten Lendenwirbels. Die halbgebeugten unteren Gliedmaßen verschwinden allmählich (der Beugewinkel in den Kniegelenken erreicht 170°).

Die Haltung eines dreijährigen Kindes im Stehen ist durch eine aufrechte Körperhaltung und eine leichte Beugung der unteren Extremitäten gekennzeichnet (der Beugewinkel im Kniegelenk beträgt 175°). Im Bereich der Wirbelsäule sind eine thorakale Kyphose und eine sich entwickelnde Lendenlordose deutlich erkennbar. Die horizontale Ebene des allgemeinen Körperschwerpunkts befindet sich auf Höhe des zweiten Lendenwirbels. Die Längsachsen der Füße bilden wie bei Erwachsenen einen Winkel von etwa 25–30°.

In der Haltung fünfjähriger Kinder sind keine Anzeichen einer Halbbeugung der unteren Extremitäten mehr erkennbar (der Winkel im Kniegelenk beträgt 180°). Die horizontale Ebene des allgemeinen Schwerpunkts befindet sich auf Höhe des dritten Lendenwirbels. In den Folgejahren bestehen Veränderungen der Körperschwerpunktlokalisation hauptsächlich in dessen allmählicher Abnahme und stabilerer Regulierung in der Sagittalebene.

Durch die Alterung des Körpers kommt es sowohl zu anatomischen, physiologischen als auch biomechanischen Veränderungen im Bewegungsapparat.

G. Kozyrev (1947) identifizierte drei Haupthaltungstypen mit den charakteristischsten morphologischen und biomechanischen Merkmalen.

Die erste Art der Altershaltung ist durch eine starke Verlagerung des Schwerpunkts nach vorne gekennzeichnet – so stark, dass sich die Sagittalebene vor den Zentren der drei Hauptgelenke der unteren Extremitäten befindet. Die Stütze ist hauptsächlich der vordere Teil der Füße, der Kopf ist nach vorne geneigt, die Halslordose ist abgeflacht. Im unteren Teil der Hals- und Brustpartie zeigt sich eine starke Kyphose. Die unteren Extremitäten sind im Kniegelenk nicht vollständig gestreckt (der Beugewinkel variiert zwischen 172 und 177°).

Die zweite Art der Altershaltung ist durch eine Verschiebung des Schwerpunkts nach hinten gekennzeichnet. Seine Sagittalebene verläuft hinter der Mitte des Hüftgelenks und schließt dieses passiv, wobei die Spannung des Iliofemoralbandes genutzt wird. Der Oberkörper ist nach hinten geneigt, der abgesenkte Bauch nach vorne gedrückt. Die Wirbelsäule hat die Form eines „Rundrückens“.

Der dritte Haltungstyp ist durch ein allgemeines Durchhängen des Körpers ohne Vorwärts- oder Rückwärtsneigung des Rumpfes gekennzeichnet. Es scheint, als hätte die Schwerkraft den Körper entlang der vertikalen Achse komprimiert; dadurch scheint der Hals durch eine verstärkte Halskrümmung kürzer geworden zu sein, der Rumpf durch eine verstärkte Thoraxkyphose und die unteren Extremitäten durch die Beugung der drei Hauptgelenke. Die Sagittalebene des allgemeinen Schwerpunkts verläuft vom Zentrum des Hüftgelenks nach hinten und schließt dieses passiv von hinten oder durch das Zentrum des Kniegelenks. Dadurch können die letzten beiden Gelenke nur aktiv geschlossen werden.

Bei der Untersuchung eines älteren oder senilen Menschen fällt zunächst seine Körperhaltung auf, die oft durch eine ausgeprägte Hals- und Lendenlordose sowie eine Brustkyphose gekennzeichnet ist.

Bei älteren und senilen Menschen nimmt die Kyphose der Wirbelsäule zu, es bildet sich allmählich ein Rundrücken, und auch die Hals- und Lendenlordose nimmt zu. Selbst bei normaler statischer Belastung kommt es im Laufe des Lebens zu einer gewissen Zunahme der Brustkyphose. Bei länger anhaltender statischer Belastung (Überlastung) auf der Konkavitätsseite kommt es zu einer Veränderung der Bandscheiben und einer festen Krümmung (altersbedingte Hyperkyphose) mit allen Folgen. Podrushnyak und Ostapchuk (1972) identifizierten fünf altersbedingte Haltungstypen, basierend auf der Analyse von Röntgenaufnahmen physiologischer Kurven der Wirbelsäule:

1. unverändert, Thoraxkrümmungswinkel über 159°;
2. gebeugt, Brustwirbelsäulenwinkel 159–151°;
3. Kyphose, der Krümmungswinkel der Brustregion beträgt weniger als 151°, der der Lendenwirbelsäule 155–164°;
4. kyphotisch-lordotisch, der Krümmungswinkel der Brustregion beträgt weniger als 151 % der Lendenregion – weniger als 155°;
5. kyphotisch-abgeflacht, der Krümmungswinkel der Brustregion beträgt weniger als 15°, der der Lendenregion mehr als 164°.

Die Autoren stellten fest, dass sich die Krümmungsveränderungen mit zunehmendem Alter am stärksten in der Sagittalebene der Brustwirbelsäule, ganz deutlich in der Halswirbelsäule und etwas weniger deutlich in der Lendenwirbelsäule verändern.

Bis zum 60. Lebensjahr werden Skoliose, Thoraxkyphose sowie Hals- und Lendenlordose häufiger bei Frauen festgestellt. Mit zunehmendem Alter nimmt die Zahl der Menschen mit unveränderter Haltung in aufrechter Position stark ab und die Zahl der Menschen mit Kyphose nimmt zu.

Unter den verschiedenen Veränderungen der Struktur und Funktion der Wirbelsäule, die sich im Laufe des Alterungsprozesses entwickeln, nehmen Wirbelverschiebungen oder -torsionen einen besonderen Platz ein, da ihre Häufigkeit und Schwere mit zunehmendem Alter zunehmen.

Laut Ostapchuk (1974) finden sich Torsionskrümmungen der Brust- und Lendenwirbelsäule bei mehr als der Hälfte praktisch gesunder Menschen beiderlei Geschlechts und werden mit zunehmendem Alter häufiger festgestellt. Bei den meisten Menschen ist die Torsion der Wirbelsäule mit einer Krümmung in der Frontalebene verbunden, und ihre Richtung hängt eng mit der Form der Skoliose zusammen.

Eine mit zunehmendem Alter auftretende Torsion steht in engem Zusammenhang mit einer Funktionsstörung des Musculus longissimus. Sie wird durch eine Kombination aus Torsion und seitlicher Krümmung der Wirbelsäule verstärkt. Torsion und Funktionsstörung des Musculus longissimus entwickeln sich vor dem Hintergrund dystrophisch-destruktiver Prozesse der Wirbelsäule und verstärken mit zunehmendem Alter die negativen Auswirkungen auf Statik und Dynamik eines Menschen.

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