《脊柱的生物力学》PPT课件

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1、脊柱的生物力学颈腰椎病科人体脊柱实质上是一个通过：杠杆运动轴操纵的力学复合体结构致动体限制体这个力学复合体不仅柔韧性好、运动范围广，而且非常坚固稳定。•作为一个力学结构，脊柱有以下特点：脊柱矢状面的正常曲度使得脊柱灵活运动、承载轴向负荷的同时维持相应的强度及站立姿势的稳定性。矢状面曲度的改变会很大程度上影响脊柱的力学行为。•椎体承载躯干及上肢主要的轴向负荷，椎体所须承载的重量从头端到尾端逐渐增加，椎体本身也逐渐增大。脊柱后方的肌肉群产生“张力作用”，用来维持直立姿势及保持人体矢状面和冠状面的平衡，

2、这些肌肉群被称为“张力带”。任何前柱或后柱的破坏及疾病均可打破脊柱在骨盆及髋关节上的平衡，导致后方肌肉群的疲劳和疼痛。同样后方肌肉群的损伤及疾患也可使脊柱失去矢状面的平衡。•椎体组成脊柱的前柱，承载80%的轴向负荷（体重）。后方结构（主要是关节突关节）组成脊柱后柱，向下肢传递20%的轴向负荷．脊柱平衡的概念正常脊柱在骨盆和股骨头上保持平衡时，仅需要肌肉最少量的做功以维持直立姿势。多数脊柱疾患可影响脊柱矢状面的平衡，从而增加脊柱肌肉负荷，产生肌肉疲劳和背痛。怀孕使身体重心前移，腰椎前凸增加以维持脊柱

3、平衡。人体重心前移可增加脊柱后方肌肉负荷，是导致矢状面失衡的主要原因。通常在前柱缺损而失去结构上的支撑时发生脊柱矢状面的失衡。例如：椎体肿瘤或骨折破坏椎体结构完整性，使得椎体塌陷导致病变节段上方的脊柱过度后凸。另外下腰椎多个间盘的退变可以改变其前高后低的楔形外观，哪怕是细微的改变也可以带来明显后凸。如果前柱正常，很少因后方张力带薄弱而出现矢状面失衡。我们从整体、区域和局部三方面评价脊柱的平衡，它们虽然不同但彼此相关。从整体角度看脊柱包括颅骨、骨盆、髋关节及髋部肌肉，应特别注意到，骶骨的位置及倾斜度

4、与脊柱整体平衡密切相关。脊柱可以分为以下几个区域：颈段、颈胸段、胸段、胸腰段和腰段。另外，相邻的几个运动节段也可组成一个运动区域。脊柱的局部往往指一个运动节段。脊柱失平衡多数脊柱疾患可影响脊柱矢状面的平衡，从而增加脊柱肌肉负荷，产生肌肉疲劳和背痛。人体重心前移可增加脊柱后方肌肉负荷，是导致矢状面失衡的主要原因。头部位于骨盆前方时丧失矢状面的平衡，为维持直立姿势脊柱后方的肌肉拉力增加。通常在前柱缺损而失去结构上的支撑时发生脊柱矢状面的失衡。例如：椎体肿瘤或骨折破坏椎体结构完整性，使得椎体塌陷导致病变

5、节段上方的脊柱过度后凸。另外下腰椎多个间盘的退变可以改变其前高后低的楔形外观，哪怕是细微的改变也可以带来明显后凸。所有这些疾病可导致脊柱和躯干前屈，头部位于髋的前方，这样脊柱后方肌肉为维持直立姿势必须做更多的功。其他代偿机制如膝关节屈曲和拖曳步态，目的都是为了维持直立姿势的同时减轻脊柱肌肉负荷。总之，脊柱矢状面的失衡是脊柱疾患的主要后果，这一点非常重要，但经常被忽视，所以骨科医师在治疗脊柱疾病时必须强调维持脊柱矢状面的平衡。脊柱冠状面的失衡经常发生在脊柱侧弯的病人，也可发生在脊柱创伤、肿瘤及下肢不

6、等长的病人身上。外科医师在脊柱手术中应特别重视使头部和双肩的中心位于骨盆中线上。骨盆与肩关节不平行使得脊柱冠状面平衡，脊柱产生代偿性弯曲。运动节段运动节段是脊柱基本功能单位，是脊柱的最小单元，但是却体现出整个脊柱所具有的生物力学特点。一个运动节段包括相邻两个椎体、椎间盘、关节囊包裹的小关节和相连的韧带。尽管脊柱的肌肉不包括在运动节段内，但它们对运动节段功能的发挥致关重要。运动节段，后面观运动节段，前面观脊柱的各个运动节段通过以下机制彼此连接起来:运动节段作用机制：•运动轴：椎间盘及小关节；围绕它们

7、的轴可作旋转运动。•杠杆：椎体和其上的骨性突起；是致动体的附着点。•致动体：指与运动节段接触的前方和后方的肌肉，是脊柱功能单位的运动控制结构。•限制体：运动节段的韧带，用以维持脊柱的稳定，将运动节段的活动限制在正常范围。简而言之，运动节段的运动是这样产生的：肌肉收缩推动椎体上的杠杆，作以椎间盘及小关节为轴的旋转运动，韧带组织提供稳定性，限制运动节段在生理范围内运动。尽管每一运动节段只有有限的运动范围，但所有运动节段彼此叠加，脊柱就具有很大的屈曲性和广泛的运动范围。脊柱机械性不稳定脊柱外科医生对何种

8、情况下脊柱是不稳定的各持己见。在生理负荷下，正常脊柱有两个很重要的特征：限制脊柱结构位移以保证神经组织不受损伤或刺激。2.维持结构完整，防止严重畸形的发展和疲劳性疼痛的出现。因此如果脊柱因结构移位导致已经出现的或潜在的神经损伤及因无法承担生理负荷而出现疼痛畸形时，脊柱出现不稳定。在严重的病例，这两种情况可同时出现。多种原因可导致脊柱不稳定，包括创伤、肿瘤、代谢异常、退变及椎体滑移，椎体、椎间盘和韧带的损伤是脊柱不稳定的常见原因。例如：肿瘤破坏椎体后，它无法承载正常的轴向负荷，导致椎