При физическом напряжении давление внутри грудной клетки становится ниже, чем в брюшной полости, но в грудной клетке оно поддерживается на более постоянном уровне. Однако, когда совершаемое усилие действует в течение длительного времени, давление внутри грудной клетки не может удерживаться на одном уровне в связи с истощением запаса поступившего при вдохе воздуха, в то время как внутрибрюшное давление может поддерживаться на высоком уровне продолжительный период времени.

Сокращение межреберных мышц и мышц плечевого пояса придает грудной клетке ту самую жесткость и упругость, благодаря которой она может принять на себя часть давления, приходящегося на грудной отдел позвоночника. В результате нагрузка на него уменьшается практически вполовину, что уже немало. Подобным же образом брюшная полость (вследствие сокращения диафрагмы и мышц живота) разгружает поясничный отдел позвоночника. Этот механизм способен уменьшить давление, приходящееся на межпозвонковые диски поясничного отдела приблизительно на треть.

Каждый раз, когда нарушается симметричность активных усилий в аппарате равновесия, наступает изменение конфигурации позвоночника и наоборот. Основная роль в статике и динамике позвоночника принадлежит глубоким мышцам спины, в частности выпрямителю туловища. Этот мышечный тяж проходит по обе стороны остистых отростков от основания черепа до крестцовой кости. Главным антагонистом глубоких мышц спины является прямая мышца живота, называемая иначе сгибателем туловища.

Рис. 9. Мышцы, обеспечивающие стабильное положение головы, туловища и нижних конечностей, от которых в значительной степени зависит осанка.

Рис. 10. Силы, действующие на межпозвоночные диски и суставы, образованные отростками дужек, в положении максимального сгибания и разгибания. Показано вредное влияние сгибания – вытеснение студенистого ядра в направлении, позвоночного канала по механизму выдавливания косточки (по Gianturgo, с изменениями).

Обе антагонистические группы мышц действуют на противоположных концах двуплечевого рычага, точкой опоры которого является студенистое ядро межпозвоночных дисков. Прямая мышца живота и ее синергисты действуют со стороны длинного плеча силы, который образован ребрами, а выпрямитель туловища – со стороны плеча очень короткого, которое образовано поперечными и остистыми отростками и углами ребер. Синергистом мышц живота, кроме того, является сила тяжести содержимого грудной клетки и брюшной полости (рис. 10). Неудивительно, что для того, чтобы уравновесить действие мышц живота, выпрямитель туловища должен развивать усилие порядка 460 кг (Bradford). В результате межпозвоночные диски испытывают на себе огромную осевую нагрузку, которая в поясничном отделе позвоночника может достигать 400 кг, т.е. силы, достаточной для разрыва фиброзного кольца и выталкивания студенистого ядра наружу (чему и препятствуют мышцы брюшного пресса).

Все движения в системе позвоночного столба совершаются одновременно в трех суставах, а именно в суставе между телами позвонков и в двух суставах, образованных отростками дужек.

Объем движений позвоночника зависит от пространственного расположения плоскостей суставов, образованных отростками дужек позвонков, а также от высоты и эластичности межпозвоночных дисков. Величина наклона тел позвонков прямо пропорциональна квадрату высоты межпозвоночного диска и обратно пропорциональна квадрату площади поперечного сечения тела позвонка. Иными словами, чем толще межпозвонковый диск и менее массивно тело позвонка, тем больше объем возможного движения. Высота межпозвоночных дисков является переменной величиной и зависит от различных факторов. Решающее влияние на высоту межпозвонкового диска оказывает состояние студенистого ядра, в частности количество содержащейся в нем воды. В период активного роста организма отмечается высокий уровень содержания воды в студенистом ядре; после 25 лет происходит снижение уровня гидратации, в результате чего снижается высота и растяжимость межпозвонковых дисков.