• 鍼灸いちご治療院 ＞
• 腰痛の専門情報 ＞
• 腰の構造＞
• 腰椎の生体力学

このページは以下の項目で構成しています

• 構造と特徴
  • 腰椎の可動域
  • 腰椎の構造 / 図解
• バイオメカニクス上の問題点
  • 傾斜角による滑り落ちる力
  • 腰椎を安定させるバイオメカニクス要素
  • 腰痛につながる前弯角の問題
  • 椎間板損傷に至る力学的問題
• 骨の変形
  • 骨棘の種類
  • 骨が変形する理由 / ヒューター・ボルクマンの法則
• 神経の分布
  • 腰椎から分岐した神経
  • 神経の分布領域と症状の現れ方

腰椎の可動域

腰椎の構造 / 図解

椎骨は第１、２頚椎を除き基本的な形状は下左の図で示した通りです。

上関節突起と下関節突起が接合して椎間関節となります。頚椎と胸椎ではこの椎間関節の角度が約４５°ほどであるのに対し、腰椎ではほぼ直立する形状になっています。

腰椎の椎間関節は、下位腰椎の上関節突起の間に、上位の腰椎の下関節突起が左右から挟まれるような形状です。

傾斜角による滑り落ちる力

頚椎は前弯、胸椎は後弯、腰椎では前弯しています。前弯に伴い腰部では腰椎５番〜仙骨間では約３５度の傾斜角度がついています。

この傾斜角が問題で、立位では常に滑り落ちようとする力が働いています。腰椎すべり症が発症する背景は、この傾斜角の個人差も問題になります。



滑り落ちようとする力は腰の弯曲度によって違い、平均的には体重の約１／２の負荷が掛かっています。

腰椎の前方すべりを防ぐ機構が人体には存在します。次の項目で解説する腹腔内圧、後部靭帯系といった一連の安定化機構です。

腰椎を安定させるバイオメカニクス要素

腹腔内圧の構成要素

腹腔内圧は概ね以下の構成要素で１つの機能体となります。腰には肋骨のような骨性基盤がないため、腹腔内圧が大きな役割を果たします。

下記の筋肉群が協調して働くことで腹腔の内圧が高まります。

腹横筋
多裂筋
脊柱起立筋
腹直筋
横隔膜
骨盤底筋群

腹腔内圧の模式図

腹部及び腰部に存在する体幹部の筋肉群が同時に機能することで、腹腔が外への膨張しようとする力を周囲から抑え込み内圧を高めます。

腹部に擬似的な張りつめた風船を抱え込んでいる状態となり、横隔膜を上方へ引き上げ、骨盤底を下方に引き下げる力が働いています。

骨性基盤を持たない体幹部を支える要素の１は、この腹腔内圧によるものです。

後部靭帯系の模式図

腰部は体幹部の筋肉群が作り出す腹腔内圧のみによって支えられている訳ではありません。

後部靭帯系は棘上靭帯、棘間靭帯、後縦靭帯と胸腰筋膜や椎間関節包から成り立ちます。

床から荷物を持ち上げるときなど、前屈姿勢になった時にその働きが最も顕著になります。





また、後部靭帯系は靭帯のみの存在によって機能している訳ではありません。

大腿裏面の筋肉の引っ張りによって、体幹部をクレーンのように支え機能させています。

筋力だけでは腰の安定性を得ることは出来ず、後部靭帯系が存在しなければ我々は３０キロの物体すら持ち上げることはできません。それを可能にし、安定性をもたらしている要素の1つが後部靭帯系です。

腰痛につながる前弯角の問題

人類が直立二足歩行を獲得したことにより生じた、腰の前弯についての解説です。前方に大きく弯曲している事と、腰椎独特の形態が時には腰痛につながることがあります。

第１腰椎上面と仙骨上面の延長線のラインから導き出される腰椎前弯角と呼ばれるものがあります。

５０〜６０°の角度が理想的とされ、この数値よりも大きければ前弯亢進、小さければ湾曲が緩いフラットバックとされます。



腰椎の前弯角は腰痛と密接な関係があります。前弯が亢進した姿勢の継続は椎間関節に過負荷が生じます。また、フラットバック姿勢の継続は椎間板への負担を増加させます。

椎間板損傷に至る力学的問題

下部腰椎には２０〜３５°の傾斜角がついていること、前項で述べた椎間関節面の角度が垂直に近いことが腰痛発症の原因になります。

人が体をひねり後ろを振り向く動作の時には、椎体のやや後方が運動の回転軸になります。

この時、椎間板の線維輪に負荷が掛かります。腰椎１椎体当たり３．５°を超える回旋力が生じると、椎間板線維に微細な損傷が起こります。


回転軸を中心に回旋していくと、上位腰椎と下位腰椎の関節面は僅か１〜２°の回旋で圧着され、その椎骨は回旋の限界を迎えます。

圧着した時点で関節軟骨の緩衝作用が起こります。


回旋力が大きい場合、椎間関節面には衝撃荷重が掛かり、痛みを感じる侵害受容器を刺激します。

支点から作用点までの距離よりも、力点までの距離が大きいためテコの作用で椎間関節面への負荷は過大なものとなります。


関節軟骨の緩衝限界を超えると支点と作用点が逆転し、支点が椎間関節となり作用点が椎間板に移動します。

椎間板には初期の回旋力による負荷に加え、後外側方向への引き裂こうとする剪断力が加わります。


繰り返しこのような負荷が掛かっていると、椎間板線維に微細な損傷を与え続けることにことになり、強度が著しく低下します。そして、ある時点で１２°を超える回旋力が発生した時に、椎間板はその構造を維持することが出来ず完全に破綻します。

骨棘の種類

下の図は、骨の変形が起きた骨棘という状態を種類ごとに書き分けた図です。背骨の変形も様々で疾患ごとにその形状に違いがあります。

�@の骨の変形は加齢に伴う骨棘で最も一般的な形状です。

�Aのタイプの変形は脊椎不安定症にみられる骨棘でトラクションスピアと呼ばれます。

�Bの骨棘は特殊な形で、強直性脊椎骨増殖症という疾患でみられる骨の変形です。

�Cは変形の終末像です。架橋骨棘と呼ばれ、背骨がつながってしまった状態です。



以上のような骨棘が腰椎に発生した場合にも、大きさや形状、部位によっては腰痛の原因になります。

骨が変形する理由 / ヒューター・ボルクマンの法則

不良姿勢の継続で背骨に異常な湾曲が発生すると、その事による背骨を引っ張る張力と圧縮力により、骨の形状とそれに隣接する軟骨にも変化が起きます。

「弯曲の引っ張られる側では骨が増殖し、圧迫を受ける側では骨再生が抑制される。そして椎骨の形態変化に伴い、その状態は永続的なものとなる。」

この現象をヒューター・ボルクマンの法則と呼びます。


この事を裏付ける研究があり、１９９１年に岡田医学博士が、１９９５年には福山医学博士により発表されています。

福山博士の研究では、ウサギの背中を後方に強制的に反らせるという方法で、人為的に上図のような圧縮力と張力を背骨に発生させ、６か月以上にわたり経過観察しています。

結果、約６か月で張力が掛かり続けた靭帯が骨化し始めたそうです。つまり、不良姿勢の継続は部分的な骨の変形に止まらず、脊柱管狭窄症や後縦靭帯骨化症に発展しかねないという事です。

腰椎から分岐した神経

腰部の馬尾神経から分かれ末梢に向かう神経根部は左図のような形態になっています。

腰椎１番の下から出る神経をＬ１神経、腰椎５番の下から出る神経をＬ５神経というように呼びます。

成長過程で背骨の発育スピードに脊髄の成長が追いつかないために成人では、脊髄は腰椎１〜２番の高位までとなります。

英語では背骨は頚椎をCervical ( サービカル )、胸椎をThoracic ( ソラシック )、腰椎をLumbar ( ランバー )、仙骨をSacrum ( セイクラム )と表記します。

それぞれの頭文字のアルファベットをとって、頚椎はＣ１〜７，胸椎はＴ１〜１２と呼び表し、腰椎ではＬ１〜５という呼び方をします。

神経は末梢で痛み、温度、圧力、体の位置、筋肉からの感覚などを感じ取り、筋肉への運動指令を伝達しています。また、鋭い物を踏んだ時などの反射運動をさせる役割も担っています。

反射運動は我々にとってとても大切な働きで末梢神経→脊髄→末梢神経というルートで伝わり、高次中枢の脳を介さずに起こる現象です。脳まで情報を伝え、その情報を処理してから命令を下していたのでは緊急時に対応できないので、反射運動が起こるメカニズムが脊髄には備わっています。

ところが、先に示した神経根部などで何らかの圧迫などを受けると、反射経路の途中で信号が遮断されてしまうため反射運動に支障をきたします。

神経の分布領域と症状の現れ方

右の図をデルマトーム図と言います。最も一般的な形式を描画しました。

それぞれの神経根部からの末梢の神経が、痛みなどの感覚を支配している領域です。

神経根部で障害を受けると、特異的に症状が現れる部位があります。


例えば、腰に問題のない状態では、膝のお皿の下の腱を叩くと下腿がピョンと跳ね上がる現象が起きます。これを膝蓋腱反射と言います。

椎間板ヘルニアや腰椎変性すべり症などでＬ４神経根が障害を受けると、この膝蓋腱反射が減弱または消失します。そして青色のエリアに痛みや痺れ、感覚の鈍磨が起こってきます。

Ｓ１神経障害では、太もも裏面から下腿裏面外側の黄緑色のエリアに痛み、痺れ、感覚鈍磨が生じることがあります。この場合にはアキレス腱の腱反射が減弱または消失します。

神経は通常、圧迫されただけでは痛みは起きず、痺れや感覚鈍磨という形で症状が現れます。デルマトーム図で示したエリアに痺れや感覚鈍磨だけでなく、痛みの症状も表れた場合には神経根部や走行ルート上での炎症が発生している可能性があります。

腰椎の生体力学 / まとめ

費用について

◎初見料　　２０００円
◎施術費　　６０００円