背骨の構造と腰痛の関係

脊椎の構造　【鍼灸師が執筆・監修】

脊椎の構造や機能について解かりやすく解説しています。

脊椎(vertebral column)は３３～３５個の椎骨で成り立っています。構成数に幅あるのは、しっぽの名残である尾骨の数に個人差があるためです。

構成の内訳は以下のようです。
頚椎(cervical vertebrae)７個
胸椎(thorcic vertebrae)１２個
腰椎(lumbar vertebrae)５個
仙骨(sacrum)５個が１つに癒合
尾骨(coccyx)４～６個

それぞれの頭文字をとり、頚椎でしたらC１、C２…、腰椎ならばL４、L５…などの呼び表し方をします。

脊椎の主な機能は、体幹部と頭部を支える役割り。肋骨と胸骨胸郭を形作り胸部内臓器を保護する。
脊髄・馬尾神経の保護です。

このページは以下の項目で構成しています

椎骨の形状
- 椎骨の形状 / 図解
椎体の構造
- 骨梁の密度と分離症の関係
脊椎の可動性
- 椎体と椎間板の高さの比率
- 腰部椎間板の前後差
椎間関節
- 回旋と椎間関節の関係
- 体幹支持に果たす役割
- 椎間関節と姿勢の関係
仙腸関節
- 仙腸関節とは
- 仙腸関節の役割
- 仙腸関節の関連情報

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記事については医療系国家資格である鍼灸師の八幡太郎が執筆・編集・監修しています。

　椎骨の形状

椎骨の形状 / 図解

背骨を構成する椎骨は、椎体、椎弓、横突起×２、棘突起、上関節突起×２、下関節突起×２が基本的な構成要素です。

第１，２頚椎の２つのみ例外的に形状が異なりますが、他の頚椎、胸椎、腰椎の基本形状は同様です。

胸椎では上記の基本形状の他、椎体に肋骨と接する肋椎関節を持ちます。横突起や棘突起は体幹を支える筋肉や靭帯が付着します。

腰椎部では左右に張り出している突起を横突起とは呼ばず、肋骨の名残りとして肋骨突起と呼びます。

上関節突起と下関節突起で構成される関節を椎間関節と呼びます。椎間関節は痛みを感じる侵害受容器と呼ばれるセンサーが発達しているため、腰痛の原因になりやすい関節です。

椎体と椎弓で形成する空間を椎孔と呼び、椎骨が縦に並ぶことで脊髄や馬尾神経が入る脊柱管となります。この脊柱管が何らかの原因で狭くなり、脊髄や馬尾神経が障害されている状態が脊柱管狭窄症です。

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椎体の構造

椎骨は海面質の骨質で成り立っています。骨の成分が付着した海面質は、高い圧力に耐えられるように骨梁配列と呼ばれる形態をとっています。

本来海面質は脆いものですが、骨梁構造になることで強固さと柔軟性を獲得しています。

骨というとカチカチに固い状態を想像しがちですが、椎体はわずかですが柔軟性を持っています。衝撃荷重が掛かったときには椎間板がクッションになるだけでなく、椎体も若干変形することで衝撃を吸収しています。

骨梁の密度と分離症の関係

椎骨の骨梁構造は後方の密度が高く、椎体の前方は密度が粗くなっています。前方は椎骨のウィークポイントで、年配者の脊椎圧迫骨折は多くの場合この部分に好発します。

椎弓部分は外見上細く一見構造的に弱そうに見えますが、密度が高く丈夫な構造です。

しかし、成長期には十分な強度が出来上がっていないため、少年期の高負荷のスポーツ活動で椎弓の疲労骨折が起こると腰椎分離症・分離すべり症を発症することがあります。

椎体は多孔質であるため、上下面には小さな穴がたくさん存在します。無数の穴からグルコースなどの栄養素や酸素が椎間板に運搬されます。

この椎体の上下面を軟骨終板と呼びますが、この部位も成長期には脆く負荷が掛かりすぎると腰椎終板障害を起こすことがあります。

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脊椎の可動性

脊椎全体の可動性は、体を前方へ倒していく屈曲で１０５－１１０°、体を反らせる伸展で１３５～１４０°、側屈で７５～８５°、回旋９０～９５°となります。

頚椎、胸椎、腰椎は一様に同じ可動性を持っているわけではなく、それぞれの可動性が異なります。

【頚椎】屈曲４０°・伸展７５°・回旋４５～５０°
【胸椎】屈曲４５°・伸展７５°・回旋３５～４０°
【腰椎】屈曲５５～６０°・伸展３５°・回旋５～１２°

頚椎は顎を上方に持ち上げ頭を後ろに倒す伸展の可動域が大きいことが確認できます。

胸椎は全体では大きな可動性を持ちますが、肋骨が存在するため１つ１つの可動範囲は小さい特徴があります。椎骨が１２個も存在するため結果として全体では大きな可動性を持つことになります。

腰椎は椎骨が５つしかありませんが、体を前屈させる屈曲では最も大きな可動範囲を持ちます。これは椎骨の椎体と椎間板の高さの比によります。

椎体と椎間板の高さの比率

腰部は頚部に次いで椎体の高さに対する椎間板の比率が大きく、１椎体当たりの可動範囲を大きくしています。

椎体と椎間板の高さの比

頚部
頚椎椎体１：椎間板０．４

胸部
胸椎椎体１：椎間板０．２

腰部
腰椎椎体１：椎間板０．３

腰部椎間板の前後差

腰椎部が前屈方向への屈曲が頚椎に比べ大きいのは、椎体と椎間板の高さの比だけではなく、椎間板の前後の高さが違うためです。

第５腰椎と仙骨の間に存在する椎間板では、お腹側の前方の高さは背中側の２倍になります。このことも腰椎部の屈曲方向への可動範囲が広い事に貢献しています。

椎間板に前後の高低差がある事で、前屈したときの屈曲は可動範囲が広くなりますが、椎体そのものに大きな角度がつくため、回旋可動域が頚椎や胸椎に比べ小さくなります。

回旋可動域が小さいという腰椎部の特徴は、腰痛につながる構造的な原因の１つでもあります。

腰部の回旋可動域は腰椎５つ合わせても５～１２°しかありません。腰椎１つ当たり３．５°を超える回旋負荷がかかると、椎間板は耐えきれず構造的に破たんします。

椎間板に継続的な負担をかけ続けることや、加齢による退行変性が生じると椎間板ヘルニアや腰椎症・腰部椎間板症を発症しやすくなります。

あなたが腰をひねると思っていた動きは、脊椎のバイオメカニクスの視点からみると、実は腰をひねっていたわけではなく胸椎をひねっていたという事です。

胸椎の可動性が低下すると、その動きを腰椎が代償することになり、結果として腰部椎間板に負担が掛かり腰痛を引き起こしかねません。胸椎エリアの運動性低下が問題になる腰痛としては脊椎不安定症や腰椎変性すべり症が挙げられます。

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椎間関節

過剰な回旋や側屈負荷が掛かりすぎると椎間板線維輪がダメージを受ける訳ですが、回旋や側屈が過剰にならないようにストッパーの役割りをしているのが椎間関節です。

回旋と椎間関節の関係

前屈には比較的余裕があるのに対し、椎間関節の存在が回旋や側屈で脊柱に制限を課しています。

椎間関節解剖図

我々が体幹を側屈や回旋させるとき、見かけ上は【回旋のみ】、【側屈のみ】の動きをしているように思えます。

じつは脊柱の動きでは純粋な【回旋】や【側屈】は存在せず、回旋には側屈が伴い、側屈には回旋が伴っています。これは、背骨に椎間関節が存在しているためです。

体幹支持に果たす役割

椎間関節は脊椎の動きに制限を課す役割の他、上半身の体重を支える役割も担っています。上半身の重量の約５０％は図で示したような腹腔内圧により免荷されます。

腹腔内圧とは、腰部から腹部にかけての筋肉などの軟部組織が統合的に働くことで、腹腔内に張りつめたボールを抱え込むようにして体幹部支えるシステムです。上半身のにかかる重量の約５０％を腹腔内圧が支え、３０％を椎間板が、そして残りの２０％を椎間関節が支えています。

椎間関節には静止した状態でも負荷が掛かっています。激しいスポーツや労働で過剰な負荷が掛かると腰痛の原因となります。椎間関節は侵害受容器と呼ばれるセンサーが発達しているため、痛みに敏感な関節であるためです。

椎間関節と姿勢の関係

椎間関節と腰痛との関係では、身体を激しく動かすことの他に姿勢の問題も絡んできます。

腰椎前弯姿勢では骨盤が前傾し、腰椎の湾曲が強くなっています。

理想的には重心線が第５腰椎を通過しなければなりませんが、腰の湾曲が強くなると重心線は第５腰椎の後方を通過してしまいます。

この様な、いわゆる反り腰と言われる状態にある人は、そうでない人に比べ日常的に腰椎の椎間関節に負担がかかっているため、椎間関節性腰痛の潜在的なリスクが高くなります。

腰椎の湾曲が大きい反り腰の人は、床面から物を持ち上げる動作の時、キチンと腰を落とし膝を深く屈曲した姿勢から持ち上げる必要があります。

膝を深く屈曲した姿勢をとると、連鎖的に骨盤が後ろに倒れる動きが起こるため、結果として腰の湾曲が浅くなり椎間関節にかかる負荷が軽減されることになります。

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仙腸関節

仙腸関節は、脊椎を構成する仙骨と下肢帯に属する骨盤両側の腸骨から成り立つ関節です。

仙腸関節とは

仙骨は生まれたときは５つに分離した仙椎ですが、成長の過程で癒合し１つの仙骨となります。

腸骨は、坐骨・恥骨・腸骨の３つの骨が癒合して出来た寛骨(かんこつ)の一部分です。いわゆる骨盤とは寛骨と仙骨の複合体です。

仙腸関節は個人差が大きい関節です。関節腔内に潤滑油の役割をする滑液が存在し、歩行時などに極わずか数ミリ程度の可動性を持ちます。

仙腸関節の役割

仙骨の関節面はやや硬い硝子軟骨と呼ばれる軟骨に覆われ、中央が凹んだ形状で、耳状面と呼ばれます。相対する腸骨側の関節面は凸形状となっています。仙骨粗面と腸骨粗面の間に骨間靭帯を持ち、この靭帯を運動軸として、仙骨はうなずき運動、起き上がり運動を行います。

仙腸関節の可動域はわずかで１～３ミリ程度、角度にして２°ほどです。しかし、この僅かな可動性がとても重要で、下肢から伝わる衝撃を緩衝するダンパーとしての役割を持っています。

仙腸関節は２９個の受容器(センサー)が存在します。１つは固有受容器と呼ばれるセンサーで、位置覚・運動覚を担当しています。残り２８個のセンサーは侵害受容器と呼ばれ痛みを感じるための神経です。

関節面の形状に個人差が大きいこと、そして侵害受容器の密度が高いためトラブルが生じやすい関節です。この関節が機能不全を起こした状態を仙腸関節性腰痛と呼び、全腰痛中の１０％を占めると言われています。

仙腸関節の関連情報

仙腸関節は座る事とも大きく関係し、座り方よってトラブルを未然に防げるか、ぎっくり腰を起こすかの違いが生じることがあります。腰痛と座ることの関係については【腰痛と椅子】で解説しています。

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