脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué)

1、脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱為人體的中軸支柱，是軀干的活動(dòng)中 心和力的傳遞樞紐，能夠承受擠壓、牽拉、 彎曲、旋轉(zhuǎn)應(yīng)力。由于人體的直立姿勢(shì)產(chǎn)生 了脊柱的生理性彎曲，即：頸曲、腰曲凸向 前、胸曲、骶曲凸向后，使脊柱的載負(fù)和靈 活性都相應(yīng)增加，這樣脊柱就成為力學(xué)結(jié)構(gòu) 上一個(gè)極主要的部位。當(dāng)作用于脊柱的力的 規(guī)律發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)發(fā)生脊柱相關(guān)疾病。 因此對(duì)脊柱生物力學(xué)進(jìn)行分析和研究，對(duì)脊 柱相關(guān)疾病的預(yù)防、診斷、治療具有非常重 要的意義。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 頸曲 骶曲 腰曲 胸曲 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 一、何謂生物力學(xué)一、何謂生物力學(xué) 生物力學(xué)是研究生物體或生物材料在機(jī) 械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，力

2、和力的作用規(guī)律及其應(yīng)用 的科學(xué)。進(jìn)而從功能變化推知其生理、病理 含義，為預(yù)防和治療提供依據(jù)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 二、脊柱的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)、特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)范圍二、脊柱的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)、特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)范圍 （一）脊柱的功能單位： 脊柱的功能單位：即活動(dòng)節(jié)段，由相鄰的 兩個(gè)椎骨及其間的軟組織構(gòu)成的一個(gè)能顯示脊 柱生物力學(xué)特性的最小功能單位。一個(gè)活動(dòng)節(jié) 段可分為前部和后部?jī)刹糠?，前部包括兩個(gè)相 鄰的椎體、椎間盤(pán)、前縱韌帶和后縱韌帶，后 部包括：椎弓、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)、橫突、棘突和其 間的韌帶。各個(gè)節(jié)段的運(yùn)動(dòng)綜合起來(lái)，便構(gòu)成 脊柱的三維六自由度運(yùn)動(dòng)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l 運(yùn)動(dòng)階段前部包括：兩個(gè) 相鄰的椎體、椎間盤(pán)、前縱韌

3、帶和后縱韌帶。 l 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l 運(yùn)動(dòng)階段后部包括：椎弓、 關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)、橫突、棘突和 其間的韌帶。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 各個(gè)節(jié)段的運(yùn)動(dòng)綜合起來(lái)，便構(gòu)成脊柱 的三維六自由度運(yùn)動(dòng)。 l 三維即三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸（冠狀軸、矢狀軸、 垂直軸）六自由度運(yùn)動(dòng)即三個(gè)角位移和三個(gè) 線位移。 三個(gè)線位移 包括沿冠狀軸方向的左右平移， 沿矢狀軸方向的前后平移以及 沿垂直軸方向的壓縮拉伸位移 三個(gè)角位移 即是圍繞三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)， 包括屈伸運(yùn)動(dòng)、側(cè)屈運(yùn)動(dòng)、旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l脊柱的所有運(yùn)動(dòng)是多個(gè)活動(dòng)節(jié)段聯(lián)合運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 由于椎間盤(pán)和小關(guān)節(jié)存在，使脊

4、柱能沿冠狀軸（前屈后 伸）、矢狀軸（左右側(cè)彎）、縱軸（軸向旋轉(zhuǎn)）活動(dòng)。 由于小關(guān)節(jié)排列方向不同，不同節(jié)段的活動(dòng)幅度也各不 一樣。頸椎關(guān)節(jié)面的方向接近水平，故能做較大幅度的 屈伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)活動(dòng)；胸椎的小關(guān)節(jié)面呈額狀位，加 之胸廓存在，使其活動(dòng)受到一定限制；腰椎小關(guān)節(jié)面與 冠狀面呈45，與橫截面呈90，其屈伸活動(dòng)幅度從上到 下逐漸增大，旋轉(zhuǎn)活動(dòng)幅度則受限。脊柱屈曲的最初 5060，主要發(fā)生在下腰段，進(jìn)一步前屈則需要骨盆 的前傾。軀干的側(cè)屈主要位于胸段與腰椎脊柱。頸椎和 上胸椎的側(cè)屈時(shí)伴有旋轉(zhuǎn)。 l 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 軀干側(cè)屈 活動(dòng)位于胸段 與腰段脊柱。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 頸椎和上胸 椎側(cè)屈時(shí)

5、伴有旋 轉(zhuǎn)，棘突轉(zhuǎn)向側(cè) 屈的凸側(cè)； 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 腰段則 相 反 ， 側(cè) 屈 時(shí) 棘 突 轉(zhuǎn) 向 側(cè) 屈 的凹側(cè)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 綜上所述，脊柱在一個(gè)軸的平移，常 伴隨同一軸上的旋轉(zhuǎn)，或脊柱在一個(gè)軸上 的旋轉(zhuǎn)和平移必然同時(shí)伴有另一軸旋轉(zhuǎn)和 平移運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。這就是脊柱運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 稱(chēng)之為共軛現(xiàn)象。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) （三）脊柱的運(yùn)動(dòng)范圍 脊柱各部的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和范圍，取決于椎 間盤(pán)的厚度，椎骨的形態(tài)，椎體之間連接的 緊密程度及脊柱周?chē)鷧⑴c運(yùn)動(dòng)的肌肉。此外 還與性別、年齡有關(guān)。總的說(shuō)來(lái)，椎間盤(pán)的 相對(duì)厚度較大，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊松弛， 則有利于提高脊柱的運(yùn)動(dòng)性能；頸段、腰段 脊柱、比胸段脊

6、柱運(yùn)動(dòng)性能更為廣泛，故頸 腰段脊柱也是易受損傷的部位。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 1.頸椎的運(yùn)動(dòng) 由于頸椎椎間盤(pán)相對(duì)較厚，且無(wú)肋骨支撐 的原因，頸椎是脊柱活動(dòng)最大的部分，根據(jù)功 能、解剖特點(diǎn)，頸椎分為：(1)上頸椎(枕一寰 一樞復(fù)合體) (2)下頸椎(C5T1 ) (3)中間部位 是中頸椎(C2C5)三部分。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 枕一寰一樞復(fù)合體，是人體最復(fù)雜 的關(guān)節(jié)，解剖結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)性能都較獨(dú) 特。包括枕寰關(guān)節(jié)和寰樞關(guān)節(jié)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 枕一寰一樞關(guān)節(jié)， 是人體最復(fù)雜的關(guān)節(jié)， 解剖結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)性能都 較獨(dú)特。包括枕寰關(guān)節(jié) 和寰樞關(guān)節(jié)。 枕一寰一樞關(guān)節(jié)總 屈伸度約為23，運(yùn)動(dòng) 軸是以齒突為中心；

7、側(cè)屈活動(dòng)發(fā)生在枕 寰關(guān)節(jié)，約8，寰樞關(guān) 節(jié)無(wú)側(cè)屈活動(dòng)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 兩大關(guān)節(jié)參與屈伸活動(dòng)范圍基本相同， 分別為13和10，兩者結(jié)合使該復(fù)合體的總 屈伸度約為23，其運(yùn)動(dòng)軸是以齒突為中心； 側(cè)屈活動(dòng)發(fā)生在枕寰關(guān)節(jié)，約8，寰樞關(guān)節(jié) 無(wú)側(cè)屈活動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軸位于齒突上方；旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)只發(fā)生于寰樞關(guān)節(jié)，枕寰關(guān)節(jié)解剖特點(diǎn) 決定其沒(méi)有旋轉(zhuǎn)特點(diǎn)，C1C2節(jié)段的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)范圍相當(dāng)大，占整個(gè)頸椎旋轉(zhuǎn)度的40 50%，因上部頸椎管相對(duì)較大，雖旋轉(zhuǎn)軸靠 近脊髓，但一般不會(huì)損傷脊髓，其余50 60%由下頸段提供。通常是最初旋轉(zhuǎn)的45發(fā) 生在寰樞關(guān)節(jié)。然后是下頸椎參與旋轉(zhuǎn)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) C1C2間的廣泛旋轉(zhuǎn)時(shí)

8、，可引起頭暈、惡 心、耳鳴、視物模糊等癥狀，主要原因是 旋轉(zhuǎn)時(shí)，位于其間的椎動(dòng)脈受到擠壓或扭 曲，在臨床整脊時(shí)尤應(yīng)注意角度和幅度。 上頸椎在各個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上有明顯的共軛現(xiàn) 象，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)伴有上下方向的移動(dòng)，側(cè)屈 運(yùn)動(dòng)伴有一定程度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這與寰樞 關(guān)節(jié)的雙凸型關(guān)節(jié)面和齒突方向有關(guān)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 黑線成人3mm 兒童4mm 夾角17度 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 中段頸椎的側(cè)屈運(yùn)動(dòng)范圍基本相同， 下段頸椎側(cè)屈運(yùn)動(dòng)范圍則從上到下逐漸 減小，側(cè)屈運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軸位于下位頸椎 椎體中部；屈伸運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以C4 C5和C5C6節(jié)段范圍最大，向下逐漸減小， 其運(yùn)動(dòng)軸位于下位椎體的前部，但C5 C6和C6C7

9、在半屈中立半伸范圍內(nèi) 的活動(dòng)度明顯大于C3C4和 C4C5 ，這 一活動(dòng)范圍恰好在日常生活中使用最多， 這或許是 C5C6與 C6C7退行性改變發(fā) 生最早、最重的原因。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 中段頸椎的側(cè) 屈運(yùn)動(dòng)范圍基本 相同，下段頸椎 側(cè)屈運(yùn)動(dòng)范圍則 從上到下逐漸減 小屈伸運(yùn)動(dòng)和旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以C4C5和 C5C6節(jié)段范圍最 大，向下逐漸減 小。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 在中、下部頸椎，各種運(yùn)動(dòng)形式存在著 共軛現(xiàn)象，尤其是側(cè)屈運(yùn)動(dòng)伴隨旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 即側(cè)屈時(shí)棘突轉(zhuǎn)向凸側(cè)，如作頭向左的側(cè)屈 活動(dòng)時(shí)(或脊柱側(cè)彎時(shí))，棘突必然轉(zhuǎn)向右側(cè)。 這種共軛現(xiàn)象對(duì)了解頸椎小關(guān)節(jié)錯(cuò)位或脫位 有重要意義。當(dāng)外傷暴力導(dǎo)致關(guān)節(jié)超越

10、正常 活動(dòng)范圍時(shí)，將使一側(cè)小關(guān)節(jié)突過(guò)分移向尾 側(cè)，另一側(cè)的關(guān)節(jié)突過(guò)分移向頭側(cè)并導(dǎo)致單 側(cè)小關(guān)節(jié)錯(cuò)位或脫位。整脊頸椎手法復(fù)位可 根據(jù)此現(xiàn)象。不同節(jié)段頸椎側(cè)屈時(shí)所伴隨的 旋轉(zhuǎn)角度不同，在C2每側(cè)屈3，伴有2旋轉(zhuǎn)， 在C7每側(cè)屈7.5，伴旋轉(zhuǎn)1；從C2C7,伴隨 側(cè)屈的旋轉(zhuǎn)度從上到下逐漸降低，這可能與 小關(guān)節(jié)面傾斜度從上而下逐漸增加有關(guān)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 2.腰椎的運(yùn)動(dòng) 腰椎的屈伸運(yùn)動(dòng)范圍一般是自上而下逐漸 增大，腰骶關(guān)節(jié)(L5S1)的運(yùn)動(dòng)范圍最大，且 前屈運(yùn)動(dòng)范圍大于后伸運(yùn)動(dòng)范圍。但在活體上 ，由于腰背部肌肉和韌帶對(duì)下腰段脊柱的保護(hù) ，實(shí)質(zhì)最大屈伸運(yùn)動(dòng)范圍是L4L5節(jié)段其運(yùn)

11、動(dòng) 軸位于椎間盤(pán)的前部；腰椎各節(jié)段側(cè)屈幅度基 本相等，但腰骶關(guān)節(jié)相對(duì)小些，左側(cè)屈時(shí)運(yùn)動(dòng) 軸位于椎間盤(pán)右側(cè)，右側(cè)屈時(shí)則位于椎間盤(pán)左 側(cè)；當(dāng)椎間盤(pán)突退變時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軸則比較離散 ，腰椎各段的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也很相近，但腰骶關(guān)節(jié) 例外。其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸位于后部髓核和纖維環(huán)區(qū) 域。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的位移形式與椎間盤(pán)退變無(wú)明顯 關(guān)系。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l脊 柱 側(cè) 屈 時(shí) ， 髓 核 移 向凸側(cè)； 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 腰椎有數(shù)種共軛運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，最明 顯的是側(cè)屈和屈伸活動(dòng)之間的共軛現(xiàn) 象。在側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的共軛運(yùn)動(dòng)時(shí)， 棘突是轉(zhuǎn)向凹側(cè)，這與頸椎棘突移向 是相反的。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 三、脊柱穩(wěn)定性與生物

12、力學(xué)三、脊柱穩(wěn)定性與生物力學(xué) 在臨床工作中，正確判斷脊柱的穩(wěn)定狀 態(tài)十分重要，在一定程度上決定治療方法的 選擇和病人的預(yù)后。脊柱的穩(wěn)定性一般是指 脊柱維持自身平衡位置的能力。是脊柱承載 和運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，反映了脊柱生物力學(xué)的重要 特征。而脊柱的不穩(wěn)是指脊柱在生理載荷下 失去保持脊椎之間相互關(guān)系的能力。意味著 在正常載荷下就會(huì)出現(xiàn)異常變形及活動(dòng)。脊 柱的運(yùn)動(dòng)范圍超過(guò)正常，可引起脊髓和神經(jīng) 根的損傷，周?chē)M織可因過(guò)度牽拉而損傷。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱具有內(nèi)源性穩(wěn)定和外源性穩(wěn)定，前 者靠椎間盤(pán)，小關(guān)節(jié)及周?chē)g帶，后者靠脊 柱周?chē)募∪?，特別是胸腹機(jī)。內(nèi)源性穩(wěn)定 是：椎間盤(pán)髓核內(nèi)的壓應(yīng)力使相鄰椎體分開(kāi)

13、， 而纖維環(huán)及其周?chē)g帶在抵抗髓核分離壓力 情況下，使椎體靠攏，這兩種不同方向的作 用力，使脊柱得到較大的穩(wěn)定性。一般認(rèn)為， 脊柱外源性穩(wěn)定較內(nèi)源性重要。失去內(nèi)源性 穩(wěn)定，脊柱變化較緩慢，而失去外源性穩(wěn)定， 則脊柱不能維持其正常功能?？傊陨先?何結(jié)構(gòu)破壞均可造成脊柱的不穩(wěn)。下面簡(jiǎn)要 討論，脊柱的穩(wěn)定因素及原理。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) （一）脊柱的生理曲度（一）脊柱的生理曲度 脊柱是由椎骨、椎間盤(pán)和韌帶連接在 一起。從正面看，它是直立的，對(duì)稱(chēng)的， 個(gè)別人有輕度的向右側(cè)彎，這是由于主動(dòng) 脈的位置或右手活動(dòng)過(guò)多所導(dǎo)致，從側(cè)方 看，有四個(gè)生理性彎曲，即頸曲，腰曲向 前，胸曲和骶曲向后。這樣脊椎就像一

14、根 能調(diào)節(jié)彈性曲桿。其四生理曲度有利于維 持椎間關(guān)節(jié)的的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增加了脊 柱的適應(yīng)性和吸收沖擊的能力。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 從而減輕走路，跳躍時(shí)從下方傳來(lái)的震 蕩，緩和腦和脊髓受到的沖擊。這是保證 脊柱三個(gè)基本生物力學(xué)功能的基礎(chǔ)，即保 證將頭和軀干的載荷傳遞到骨盆，保證機(jī) 體頭、軀干骨盆間充分的生理活動(dòng)和保護(hù) 脊髓。 維持脊柱生理彎曲，是保持脊柱穩(wěn)定性 的基礎(chǔ)。脊柱生理性變曲易受到椎間盤(pán)形 狀，椎體形狀，脊柱周?chē)∪?，人體姿勢(shì) ，骨盆傾斜度以及病理因素的影響。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 1.人體的姿勢(shì)：人體正確的姿勢(shì)，可以保 證人體正常的重心，維持正常重心是保持脊柱 生理曲

15、度的基礎(chǔ)。當(dāng)人體站立時(shí)，脊柱生理曲 度正常者，其重心線沿乳突向下經(jīng)髖關(guān)節(jié)的中 心橫軸，第2骶椎，膝和踝的前面，落在負(fù)重足 上。此重力垂線通過(guò)了頸、胸、腰三個(gè)變曲的 交界處，即使各部曲度有所改變，重力線位置 也不會(huì)發(fā)生改變。根據(jù)生物力學(xué)特點(diǎn)坐下時(shí)采 取略后靠，微伸展的姿勢(shì)，這樣能減小椎間盤(pán) 的壓力。所以，保持正確的姿勢(shì)，可以維持脊 柱正常生理曲度，繼而增加脊柱抵抗縱向壓縮 栽荷的能力。故生理曲度明顯的脊柱是動(dòng)力型 的，而較直的脊柱是靜力型的。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 當(dāng)脊柱生理曲度不正常時(shí)，軀干重力的傳 導(dǎo)將失去平衡，例如腰段脊柱的前凸消失時(shí)， 重心前移，椎體載荷增加，所以會(huì)導(dǎo)致椎間盤(pán) 向后偏移，纖

16、維環(huán)后部受到應(yīng)力加劇，甚至?xí)?引起椎間盤(pán)向后膨出或突出，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)面的 分離、錯(cuò)位，降低脊柱的穩(wěn)定性。同時(shí)腰背部 肌肉會(huì)代償性增粗，而出現(xiàn)腰背痛。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 2.骨盆傾斜度：脊柱的許多肌肉對(duì) 稱(chēng)地止于骨盆或起于骨盆，骨盆猶如基 石，起著支持脊柱、維持脊柱穩(wěn)定和平 衡的作用。在正常情況下，這些肌肉的 平衡收縮，將骨盆傾斜角度維持在30度 左右，若骨盆前傾角度增大，將使腰曲 前凸增大，甚至導(dǎo)致病理性凹背。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱滑脫癥可引起同樣的畸形。腰段 脊柱前凸，胸段脊柱呈現(xiàn)代償性后凸?；?者腰部凹陷，骶骨向前傾斜，臀部明顯后 凸。若骨盆有額狀位不正，可導(dǎo)致脊柱諸 肌失衡和不穩(wěn)，形

17、成脊柱側(cè)凸，是脊柱的 不穩(wěn)定狀態(tài)，在脊柱側(cè)凸未被完全代償情 況下，會(huì)導(dǎo)致脊柱側(cè)凸畸形進(jìn)行性加重， 久之會(huì)引起椎間盤(pán)應(yīng)力改變，出現(xiàn)向側(cè)方 膨出或突出。因此 ，在臨床整脊治療過(guò) 程中，必段首先整髖、整骶，保證骨盆在 額狀位和矢狀位的傾斜角度，使脊柱達(dá)到 新的平衡狀態(tài)。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) (二)椎間盤(pán) 椎間盤(pán)在相鄰椎體間起著緩沖墊的作 用在各種不同載荷下，它產(chǎn)生相應(yīng)的變形 來(lái)吸收沖擊，穩(wěn)定脊柱。椎間盤(pán)的解剖結(jié) 構(gòu)決定了椎間盤(pán)有利于對(duì)抗壓縮力。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 在椎間盤(pán)垂直受壓時(shí)，主要表現(xiàn)為纖維 環(huán)向四周膨出，去除載荷，由于其彈性基質(zhì) 作用恢復(fù)原形，即使在很高的載荷下，去除

18、載荷后產(chǎn)生永久變形時(shí)，也沒(méi)有出現(xiàn)哪一個(gè) 方向的纖維環(huán)破裂，這是因?yàn)檩d荷能夠均勻 分布到椎體的上下面和周?chē)睦w維環(huán)上，這 一點(diǎn)符合帕斯卡定律的特點(diǎn)。由于椎間盤(pán)的 彈性模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于椎體。易發(fā)生變形，當(dāng)載 荷增加到一定程度時(shí)，首先破壞的是椎體而 不是椎間盤(pán)，這說(shuō)明，臨床上椎間盤(pán)突出不 只是由于受壓，更主要的原因是椎間盤(pán)內(nèi)的 應(yīng)力分布不均勻。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 隨著年齡的增加，椎間盤(pán)對(duì)抗壓縮能力逐 漸降低，髓核由于脫水變得不飽滿，將軸向壓 力分布到內(nèi)層纖維環(huán)的能力下降，使大部分載 荷由纖維環(huán)直接承擔(dān)，可引起纖維環(huán)膨出，使 椎間盤(pán)高度減小，韌帶松弛，從而影響脊柱的 內(nèi)源性穩(wěn)定。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 椎

19、間盤(pán)的運(yùn)動(dòng)軸在髓核處，其運(yùn)動(dòng)學(xué)作 用就像軸承一樣，由于椎間盤(pán)存在，脊柱可 沿冠狀軸、矢狀軸、縱軸做平移和旋轉(zhuǎn)活動(dòng) 其伸屈活動(dòng)主要靠椎間盤(pán)和椎間韌帶的支持 其伸屈范圍取決于椎間盤(pán)的大小、形態(tài)、生 化特性。髓核的位置隨脊柱的運(yùn)動(dòng)方向而改 變。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 其伸屈活動(dòng)主要靠椎間盤(pán)和椎間韌帶 的支持，其伸屈范圍則取決于椎間盤(pán)的 大小、形態(tài)和生化特性。髓核的位置可 隨脊椎運(yùn)動(dòng)的方向而改變， 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l脊 柱 前 屈 時(shí) ， 椎 間 隙 前 方 變 窄 ， 髓 核 向 后 移 動(dòng) ， 后 方 纖 維 環(huán) 隨 壓 力 增 加； 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l脊柱后伸 時(shí)，后方 椎間隙減 小，髓核

20、 向前移位， 前方纖維 環(huán)壓力增 加； 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l脊 柱 側(cè) 屈 時(shí) ， 髓 核 移 向凸側(cè)； 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) l脊柱旋轉(zhuǎn)時(shí)， 纖維環(huán)斜行方 向的纖維按運(yùn) 動(dòng)的相反方向 受到牽張，而 與此方向相反 的纖維則得到 松弛。 力的方向 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 有人證實(shí)，脊柱在各方面的運(yùn)動(dòng)幅度不 超過(guò)6度8度時(shí)并不發(fā)生椎間盤(pán)破壞，也就 是說(shuō)扭轉(zhuǎn)暴力和過(guò)度彎曲是椎間盤(pán)受損傷的 主要原因。也有人證實(shí)，脊柱輕度曲伸活動(dòng) 中，髓核并不改變其形狀和位置，這或許是 解釋臥平板床或輕度屈曲脊柱做為治療和預(yù) 防腰痛的機(jī)理。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 椎間盤(pán)由粘彈性材料構(gòu)成，在退變過(guò)程中 彈性功能逐漸減退，逐步喪

21、失能量貯存，傳遞 和擴(kuò)散應(yīng)力的能力，對(duì)抗沖擊和吸收震蕩能力 減弱。其蠕變，松弛、滯后等粘彈性質(zhì)也會(huì)發(fā) 生改變，退變的椎間盤(pán)，蠕變變形相對(duì)較快， 在很短時(shí)間達(dá)到最大變形，這說(shuō)明吸收震蕩及 沖擊力能力減退；椎間盤(pán)的滯后性與人的年齡 有關(guān)，年輕人的滯后性較好，中年以后的滯后 性小，同一椎間盤(pán)在第二次加載后的滯后性比 第一次加載時(shí)下降，這表明，反復(fù)沖擊對(duì)椎間 盤(pán)有損害。汽車(chē)駕駛員的腰椎間盤(pán)脫出發(fā)病率 高，可能由于反復(fù)承受軸向震動(dòng)的原因。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) (三)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)： 脊柱對(duì)重量或載荷的運(yùn)動(dòng)和傳遞中，椎體 和椎間盤(pán)承受了大部分重量或載荷，而關(guān)節(jié)突 關(guān)節(jié)僅承受0%-33%的重量或載荷。 關(guān)節(jié)突關(guān)

22、節(jié)與相應(yīng)節(jié)段的椎間盤(pán)共同組成一 個(gè)運(yùn)動(dòng)節(jié)段，具有引導(dǎo)和限制運(yùn)動(dòng)節(jié)段的運(yùn)動(dòng) 方向的作用。關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)面的方位決定 脊柱各節(jié)段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和范圍，在頸椎該關(guān)節(jié)面 呈水平位，在胸椎近似冠狀位，在腰椎近矢狀 因此，頸椎可以進(jìn)行較大范圍的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)。由 于關(guān)節(jié)面的方位不同，頸椎易發(fā)生脫位，很少 發(fā)生骨折，而胸、腰椎易發(fā)生骨折，不易發(fā)生 椎骨的單純脫位。 脊柱運(yùn)動(dòng)及生物力學(xué) 小關(guān)節(jié)與椎間盤(pán)的載荷分配隨脊柱姿勢(shì)改 變而不同，過(guò)伸位時(shí)，小關(guān)節(jié)承擔(dān)的壓縮載荷 最大達(dá)33%，在最大前屈時(shí)，其壓縮載荷最小 降至零。因此，脊柱從前曲到后伸，小關(guān)節(jié)的 承載在0%-33%之間變化，在中立位時(shí)小關(guān)節(jié) 約承擔(dān)18%的載荷。在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，椎間盤(pán)、 前后縱韌帶與關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)、韌帶各承擔(dān)45%的 扭轉(zhuǎn)載荷，余10%則由椎