脊柱运动的生物力学
脊柱及椎间盘的生物力学分析
脊柱及椎间盘的生物力学分析近年来，脊柱以及椎间盘的损伤与疾病已经成为临床骨科领域的常见病和多发病，也是临床骨科医师在日常门诊工作中所面临的主要问题。
为了更好地理解，诊断，治疗脊柱与椎间盘系统的疾病，骨科医师就应采用力学的事实，概念，原理和数学，来解释人体正常及异常的解剖生理现象。
因此，生物力学也就成为现代骨科医师必须具备的理论基础。
鉴于此，笔者仅对脊柱及椎间盘的生物力学问题作一浅析，与同道们共同探讨和借鉴。
脊柱系由椎骨，韧带及椎间盘等连结构成的人体中枢支柱。
其结构复杂，且功能较多，又同时具有静力学特点和动力学特点。
正常人的脊柱有7个颈椎，12个胸椎，5个腰椎，五个相互融合的骶椎和3-5个微动的尾椎构成。
除环椎与枢椎的的结构特殊外，其它各椎的形态则大同小异，但在不同部位，其形态和大小也有不同。
腰椎支持整个躯干的重量，所以较为粗大，在成人其横径为 4.5-5厘米，矢径约为3-3.5厘米，厚约2.2-2.5厘米。
胸椎较小，横径约为3-3.5厘米，矢径约为2.5厘米，厚约为2-2.2厘米。
颈椎仅支持头部的重量，所以更为细小，通常横径约为2.5厘米，矢径约为1.5-1.7厘米，厚约为1.5厘米。
椎体主要由松质骨构成，外包以薄层硬质骨，上下边缘有隆起的骨环，称为骺环，椎间盘的软骨板就位于其中，除骶尾椎以外，各椎骨之间均以椎间盘相连。
椎体两侧的椎弓根与椎板相连，椎弓与椎体之间的孔隙形成椎孔，上下椎孔相连形成椎管。
关节突在椎弓根和椎板的移行部，向上下个伸出一对关节突，上关节突起于椎根，下关节突起于椎板。
椎间孔的上下壁是椎根的切迹，其前壁为椎间盘，后方为小关节的关节囊及部分黄韧带。
横突在椎弓的上下关节突发出部的中间，骶骨和尾骨没有横突，第三腰椎横突最长，所受腰肌牵拉最多，常导致腰肌筋膜附着点发生劳损，在临床上成为常见腰痛原因之一。
棘突在椎弓后方正中，上面附着丰厚的背伸肌，形成系列杠杆。
椎间关节：除环枢关节和骶椎外，其余椎体间均以椎间盘相连，椎间盘总数为23个，构成脊柱全长的四分之一。
脊柱生物力学
脊柱生物力学标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]脊柱生物力学1.运动节段由于脊柱的结构和功能较为复杂，在研究脊柱的生物力学时，通常观察脊柱的某一部分，该部分由相邻两椎体及其间的软组织构成，能显示整个脊柱相似的生物力学特性的最小功能单位，其运动的叠加可构成脊柱的三维运动，称为运动节段，又称脊柱功能单位。
分部：通常将其分为前后两部分：前部分由两个椎体、椎间盘和后纵韧带组成；后部分由相应的椎弓、椎间关节、横突、棘突和韧带组成。
前后部承载：前部的椎间盘和后部的小关节在负重及应力分布方面存在着一种独立的、动态的关系。
在侧方、前方剪应力作用、轴向压缩及屈曲运动时，前部的椎间盘是主要的负重部位。
如伴有较大的位移时，后部的小关节也承受部分载荷，在后方剪应力（背伸运动）和轴向旋转时，小关节则是主要的负重部位。
功能：①运动功能，提供椎体三维空间的运动范围；②承载功能，将载荷从颈部传到骨盆；③保护功能，保护椎管内容纳的脊髓及神经根。
椎体，椎间盘及前纵韧带、后纵韧带提供脊柱的支持功能和吸收对脊柱的冲击能量。
运动范围主要依靠椎间关节复合体完成。
躯干及韧带保证脊柱的稳定性和维持身体姿势。
2.脊柱运动学神经和肌肉的协同作用产生脊柱的运动。
脊柱作为柔软性载负体，其运动形式是多样的。
脊柱的运动范围较大，但组成脊柱的各个节段的运动范围却较小，节段间的运动是三维的，表现为两椎骨的角度改变和位移。
脊柱的活动通常是多个运动节段的联合运动，包括沿横轴、矢状轴和纵轴的旋转和平移。
限制任何部位的活动都可增加其他部位的活动。
（1）运动特性：在脊柱运动中，椎体与椎间盘韧带、关节囊等组织相比，变形量极小，分析运动时可视为刚体，而椎间盘等其他物体被视为塑性物体。
（2）自由度：按照刚体运动学理论，椎骨的三维运动有六个自由度即前屈/后伸、左/右侧弯和左/右旋转运动方向上的角度以及上/下、前/ 后和左/右方向的位移。
其中三个为平动自由度，三个为转动自由度。
什么是脊柱侧弯支具的三点力原理？
脊柱矫形器的生物力学的三大原理，杠杆原理、三点矫正原理、牵引及免荷原理。
1.对躯干提供支撑力（1）提高腹腔内压力：通过来自躯干前方、后方及侧方的压力和限制作用增加腹腔内的压力，减少脊柱伸肌的负担以及胸椎和腰椎上方的垂直负荷。
（2）“三点压力”系统或复合局部压力：提供对躯干的支持，尤其是因肌肉麻痹使躯干偏离中线时，维持脊柱的正常对线关系。
2. 对脊柱运动的控制（1）机械的“三点力”作用：大多数硬性脊柱矫形器。
（2）心理上的运动限制：脊柱矫形器共有的重要作用——随时提醒患者注意姿势而使其减少脊柱的活动。
尤其在脊椎关节和椎间盘的疾病中，限制脊柱的运动。
3. 被动或主动的矫正力改变脊柱对线关系（1）被动矫正力：施加外部压力，即通过矫形器上的各种压力垫施加在人体的某部位作用力。
（2）主动矫正力：矫形器在人体的压力垫对应相应的释放区，人体通过呼吸运动，胸腔和腹腔会增大。
但由于一侧受压，脊柱只能向有空间的释放区偏移，一般在脊柱的释放区域开有窗口。
人体可通过自身的呼吸运动产生矫正力。
脊柱矫形器的临床适应范围：（1）疼痛：腰部疼痛、坐骨神经根炎、腰椎间盘突出症等。
（2）固定：脊柱手术前后、脊柱融合术后、椎间盘手术后、脊柱骨折等。
（3）脊柱关节病：脊柱关节炎、类风湿性脊柱炎、脊柱软骨病、脊柱结核等。
（4）脊神经麻痹：麻痹性病变，如小儿麻痹后遗症、脊柱发育不良等。
（5）脊髓损伤：脑瘫、截瘫、脊柱裂等。
（6）脊柱外伤：脊柱滑脱、颈椎扭伤、椎间盘突出症、颈椎病、脊椎骨折或脱位等。
（7）脊柱畸形：青少年驼背、脊柱侧弯、脊椎前凸和后凸等。
脊柱矫形器的副作用：（1）运动不便、骨质疏松、皮肤磨损。
（2）长期佩戴会造成肌肉萎缩、肺活量减小、运动量消耗大、肌无力等。
（3）固定式矫形器还会引起关节李缩，阻碍脊柱运动。
（4）产生心理依赖，症状加重等。
施罗斯（武汉）实践学院是全球具有广泛影响力的施罗斯体操师认证机构，自2015年SBP进入中国大陆地区，一直致力于脊柱侧弯专业矫治人才的培养工作，施罗斯亚太区总裁Maksym先生曾多次到我中心授课，施罗斯家族第三代传人Weiss医生2020年五月也将亲临武汉主持体操是认证培训班。
12-16 脊柱的生物力学---董庸皓
2.融合后邻近节段抗剪力作用明显减弱， 融合骨块上下椎间盘的退变及脊柱后部 韧带复合体的继发性损伤亦是ASD发生 的重要因素。 3.邻近椎间盘已有退变及椎间盘内压增 高。
4.邻近节段关节突负荷增大。颈椎融合 后邻近节段活动度增大，可表现为椎间 关节活动度增大，使关节突上应力集中， 负荷增大，导致关节突关节肥大并发生 骨性关节炎。后方融合较侧后方融合更 能造成邻近节段的应力集中，尤其在关 节突上，而前融合对关节突影响较小。
脊柱的功能单位
脊柱相邻的两个椎骨以及连接她们的椎间 盘及相关韧带组成脊柱运动的基本单位 (functional spinal unit FSU)。脊柱的功 能单位从结构上可以分为前、后两个部 分。前部结构包括椎体、椎间盘和前后 纵韧带，后部结构有关节突关节、黄韧 带、椎弓、棘突、棘上韧带及棘间韧带 所组成。
刚体
理论上是指在任何载荷下都不会发生变 形的物体，实际应用中，如果研究对象 在指定载荷下的变形量与该研究对象其 他部分的变形量相比极为微小而可以忽 略不计时，则该部分即可视为刚体。在 脊柱的生物力学研究中，椎体相对于椎 间盘、韧带和关节囊而言，其变形量极 小，可视为刚体。
自由度和活动幅度
颈椎的生物力学
根据解剖和功能的差异，分为上颈椎 （C0-2）和下颈椎(C2-7)。
上颈椎
上颈椎C0-2,也称枕-寰-枢复合体,包括颈0-1、 颈1-2两个运动节段,上颈椎的旋转活动度很大， 但平移活动很小，上颈椎的平移运动主要发生 在颈1-2，该节段前后平移受到颈1前弓、齿突 及横突韧带的限制，正常位2-3mm。临床上一 般认为成人超过3mm、儿童超过5mm即可认 为是上颈椎不稳，需要考虑横突韧带断裂的可 能。多数学者认为正常的颈1-2节段在轴向旋 转时齿突和寰椎侧块间会发生小于4mm的侧向 移位，大于4mm可视为异常。
脊柱生物力学
脊柱生物力学1.运动节段由于脊柱的结构和功能较为复杂,在研究脊柱的生物力学时,通常观察脊柱的某一部分,该部分由相邻两椎体及其间的软组织构成,能显示整个脊柱相似的生物力学特性的最小功能单位,其运动的叠加可构成脊柱的三维运动,称为运动节段,又称脊柱功能单位;分部：通常将其分为前后两部分：前部分由两个椎体、椎间盘和后纵韧带组成；后部分由相应的椎弓、椎间关节、横突、棘突和韧带组成;前后部承载：前部的椎间盘和后部的小关节在负重及应力分布方面存在着一种独立的、动态的关系;在侧方、前方剪应力作用、轴向压缩及屈曲运动时,前部的椎间盘是主要的负重部位;如伴有较大的位移时,后部的小关节也承受部分载荷,在后方剪应力背伸运动和轴向旋转时,小关节则是主要的负重部位;功能：①运动功能,提供椎体三维空间的运动范围；②承载功能,将载荷从颈部传到骨盆；③保护功能,保护椎管内容纳的脊髓及神经根;椎体,椎间盘及前纵韧带、后纵韧带提供脊柱的支持功能和吸收对脊柱的冲击能量;运动范围主要依靠椎间关节复合体完成;躯干及韧带保证脊柱的稳定性和维持身体姿势;2.脊柱运动学神经和肌肉的协同作用产生脊柱的运动;脊柱作为柔软性载负体,其运动形式是多样的;脊柱的运动范围较大,但组成脊柱的各个节段的运动范围却较小,节段间的运动是三维的,表现为两椎骨的角度改变和位移;脊柱的活动通常是多个运动节段的联合运动,包括沿横轴、矢状轴和纵轴的旋转和平移;限制任何部位的活动都可增加其他部位的活动;（1）运动特性：在脊柱运动中,椎体与椎间盘韧带、关节囊等组织相比,变形量极小,分析运动时可视为刚体,而椎间盘等其他物体被视为塑性物体;（2）自由度：按照刚体运动学理论,椎骨的三维运动有六个自由度即前屈/后伸、左/右侧弯和左/右旋转运动方向上的角度以及上/下、前/ 后和左/右方向的位移;其中三个为平动自由度,三个为转动自由度;3.运动范围（1）颈椎的活动度：颈椎是脊柱活动度最大的部分;颈椎活动由两个部分完成：①上颈椎枕-寰-枢复合体的联合运动；②下颈椎颈2~7的联合运动;前者以旋转运动为主,后者以屈伸运动为主;枕-寰-枢复合体是人体中轴骨中最复杂的关节;枕~颈1和颈1~颈2的关节均有伸屈运动,枕~颈1的屈伸范围为°,颈1~颈2关节约10°,二者使枕-寰-枢复合体的屈伸范围达到°;轴性旋转只发生在颈1~颈2关节,其旋转范围可达47°,相当于整个颈椎旋转度的40％~50％;枕-寰-枢复合体之间的平移度很小,枕~颈1间的轴性平移约1mm,颈1~颈2 的侧向平移一般只有在侧屈和轴性旋转时才会发生;下颈椎的屈伸活动主要发生在中段,颈5~颈6活动度最大,侧屈与旋转运动越向下越小;整个颈椎节段的联合运动,屈伸约145°,轴向旋转约180°,侧屈约90°;（2）胸椎的活动度：在矢状面上,上胸段平均每节段为4°,中段为6°,下段为12°;在冠状面上,上胸段的侧屈活动范围为6°,最下节段为9°;胸椎的轴性旋转范围自上而下逐渐减小,上胸段的活动范围为8°,下胸段只有2°左右;（3）腰椎的活动度：从腰1~腰5,屈伸范围逐渐增加,从腰1的12°增加到腰骶关节的20°;腰椎各节段的侧屈范围大致相同,但腰骶关节较小,只有2°~4°,腰5~骶1稍大,可到8°;腰椎的轴性旋转各关节基本相同,约为2°~3°,明显低于颈椎;4.椎体承载椎体主要承受压缩载荷,腰椎骨界面上的载荷比颈、胸椎要大;椎体骨密质较薄,主要由骨松质构成;骨松质的骨小梁是按纵横主应力迹线方向分布,椎体是椎骨受力的主体;椎体骨密质虽然较薄,但可承受椎体压力的45％~75％;椎体的抗压强极限约为5~7MPa;椎体的最大承载量与椎体的上下位置有很大的关系;在腰椎,压缩性载荷主要由腰椎椎体承受,只有18％的载荷由小关节承担;椎体的强度由年龄的增长而减弱,尤其是超过40岁将更加明显;5.椎间盘生物力学（1）结构特点：椎间盘由纤维环、髓核、透明软骨终板和Sharpey纤维组成;纤维环由坚韧的纤维组织环绕而成,各层纤维方向不同,彼此成30°~60°交角,增加了纤维环的抗载荷能力;髓核外观呈半透明的凝胶状,主要由软骨基质和胶原纤维组成,通过Sharpey纤维附着于椎体骺环;透明软骨终板是椎体上下软骨面,构成椎体的上下界,与相邻椎体分开,年轻人的髓核含水量约85％,其余是胶原纤维和蛋白多糖;髓核随年龄增长及椎间盘退变含水量逐渐降至70％;胶原维持椎间盘的形状和张力,蛋白多糖通过与水的相互作用维持组织刚度、抗压力和粘弹性;（2）椎间盘功能：正常椎间盘由胶冻状的髓核和纤维环组成,形成封闭的有一定压力的内环境,其功能有：保持脊柱的高度；连结椎间盘的上下两椎体,并使椎体有一定的活动度；使椎体便面承受相同的压力；对纵向负荷起缓冲作用；维持后方关节间一定的距离和高度,保持椎间孔大小；维持脊柱的生理曲度;6.小关节的生物力学（1）结构特点：脊椎节段的活动类型取决于椎间小关节的取向,而小关节面的取向,而小关节面的取向在不同的节段有一定的变化;下颈椎的小关节面与冠状面平行,与水平面成45°,允许颈椎前屈、后伸、侧弯和左右旋转;胸椎的小关节面与冠状面呈20°,与水平面呈60°,允许侧弯、旋转和一定程度上的屈伸;腰椎小关节面与冠状面呈45°,与水平面垂直,允许前屈、后伸、侧弯,限制过度的旋转运动;（2）承载能力：腰椎小关节能承受不同类型的载荷,其承受压缩载荷的作用因体位和姿势而异;当腰椎处在最大前屈位时,其小关节承受了约90％的张力但并不承受压应力；腰椎后伸至最大限度时小关节承受的压应力占33％;当腰椎承受剪切应力时,由于椎间盘的蠕变和松弛特性,可有效抵抗载荷,故小关节承受剪切应力明显加大,承载比例可达45％,与椎间盘大致相等;7.韧带生物力学（1）前纵韧带和后纵韧带：脊柱前纵韧带抗张力能力最强,其次是棘上韧带、棘间韧带和后纵韧带,前纵韧带的最大破坏载荷是后纵韧带的倍;前纵韧带刚度最大,其次是后纵韧带,棘间韧带最弱;前纵韧带和后纵韧带有较大的刚度,对于在屈伸运动时抵抗椎间盘膨隆和椎体移位有重要意义;棘上韧带变形能力最大,前纵韧带和后纵韧带变形能力最小;（2）黄韧带：呈节段性,有丰富的弹性纤维;黄韧带的抗张应力为30~50N,在脊柱韧带中范围最大;腰椎前屈时;黄韧带收到拉伸,弹力纤维被拉长,处于储能状态;当外力解除后,弹力纤维内储存的能量又会立即释放出来,使其恢复原状;腰椎后伸可使黄韧带松弛,由于预张力的作用,黄韧带不会出现皱着或弯曲凸入椎管;当腰椎间盘退变后,长期的追间距缩小,使黄韧带松弛,小血管迂曲变形,弹力纤维退行性变,黄韧带肥厚,其预张力消失,造成侧隐窝狭窄;（3）棘上韧带和棘间韧带：既起到稳定脊柱活动的作用,又能加强脊柱的外在稳定;棘上韧带位于棘突后部末端,呈狭条状,因其离脊柱伸屈轴心较远,所以,在脊柱做前屈运动时,棘间部分有较大的变形能力;8.脊髓的生物力学（1）结构特点：当脊髓无软棘膜包裹时,其特性如半流体性黏聚体,包裹软棘膜的脊髓为唯一具有特殊力学特性的结构;如除去周围的神经根、齿状韧带等组织、将脊髓悬吊起来,其长度可因自身重力而延长10％,此时若想将其继续延长,可突然出现弹性阻力;（2）位移曲线：脊髓的负荷-位移曲线有连个明显不同的阶段;第一阶段也可称初始阶段,很小的拉伸即可产生很大的位移；第二阶段,相同的牵拉只形成小的位移,造成第一阶段变化的力约,第二阶段脊髓在断裂前可承受20~30N的拉力;脊髓生物力学特性与组织特性有关,第一阶段有较大的伸缩性是脊髓折叠性形成的,可在很小的外力下折叠或展开,第二阶段脊髓展开或折叠已到极限,脊髓组织直接承受外力阻力将以10为指数而迅速增加;（3）脊柱活动与脊髓关系：椎管长度的改变总是伴有脊髓的相应改变,脊髓折叠和展开可满足脊柱从完全伸直到完全屈曲所需的70％~75％的长度变化;生理活动的极限部分由脊髓本身的弹性变形完成;脊髓在长度改变的同时,同样伴有横截面积的变化;9.神经根的生物力学（1）结构特点：与周围神经不同,脊髓神经根只在近脊神经节处才有一层神经外膜,而外周神经则有厚厚的神经外膜;脊神经由神经纤维和胞体组成,而外周神经只有神经纤维组成;（2）应力曲线：脊神经仅能被牵拉15％~23％;直腿抬高实验时脊神经可在在神经根管内滑动2~5mm;假如神经受到压迫,这种正常的神经根活动就会受到限制,在被牵拉的过程中,可产生神经的激惹和炎症,此时神经内的张力升高,在神经内可发生小范围结构上的破坏,从而造成神经根生物力学特性的改变;。
脊柱的生物力学
脊柱的生物力学脊柱是人体的中轴，由脊椎骨、椎间盘、椎间关节和椎旁各关节、韧带及肌肉紧密连结而成。
椎管是各脊椎的椎孔连贯而成，内容脊髓。
成人整个脊柱从正面观为一条直线，从侧面观分为四个弯曲，颈部向前凸，胸部向后凸，腰部向前凸，骶部向后凸。
这些弯曲是适应人体直立行走的姿势，在生长发育的过程中逐步形成。
脊柱的功能为：支持体重、传递重力；保护脊髓和神经根；参与形成胸腔、腹腔及骨盆腔；至此和附着四肢与躯干联系的肌肉和筋膜。
脊柱由前屈、后伸、左右侧屈及左右旋转的运动能力。
在脊柱运动时，椎间盘的髓核成为杠杆作用的支点。
由于生理弯曲存在，胸椎椎间盘髓核在中央，而颈及腰椎髓核偏后。
其髓核前方的纤维环比后侧强而厚，前纵韧带亦较后纵韧带强而有力，当仰头、伸腰时，椎间盘后方受挤压，髓核向前移动。
反之，低头、弯腰时，髓核向后推挤。
如用力过度后纵韧带和后方纤维环易发生损伤破裂而使髓核发生突出，尤其在椎间盘已有退变的基础上更容易发生椎间盘突出。
由于脊髓各段的后关节面排列方向不同，其旋转轴心亦有各异。
后关节面脊椎近似水平面，胸椎呈冠状面，而腰椎呈矢状面。
同时由于各段椎间盘中髓核位置不同，在脊柱运动时颈部和腰部旋转的轴心位于椎管后部与椎板联合处，胸部的旋转轴心在椎间盘中心。
脊柱使人体保持直立位，同时承受挤压、牵拉、弯曲、剪切和旋转应力，主要有3个基本的生物学功能，即将头和躯干的载荷传递到骨盆，提供在三维空间的生理活动和保护脊髓。
脊柱活动和脊柱的稳定性：脊柱活动通常是多个活动节段的联合动作。
由于椎间盘和后关节的存在，使脊柱能沿横轴、矢状面和纵轴活动。
正常脊柱能够前屈后伸、左右侧弯和轴向旋转。
因小关节面的排列方向不同，不同节段的活动方向和幅度也不一样。
颈椎关节面的方向接近水平，故能做较大幅度的屈伸、侧屈和旋转活动；胸椎的小关节面呈冠状位，又有胸廓的存在，使其活动受到一定的限制；腰椎的小关节面呈矢状面，与横截面呈90°，与冠状面呈45°，其伸屈活动幅度从上至下逐渐增大，而旋转、侧屈活动幅度则受限明显。
脊柱生物力学
Finite element
Finite element
King H. Yang, Ph.D.
Finite element
脊柱的生物力学应用
脊柱的生物力学应用
脊柱的生物力学应用
脊柱的生物力学应用
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椎间盘的生物力学特性
无蜕变的椎间盘（0 度）需要相对长的时 间性而达到较小变形
椎间盘的生物力学特性
7、滞后 椎间盘和脊椎属粘弹性体，有滞后性能。 此结构在循环加载和卸载时伴有能量损 失。滞后与施加的载荷、年龄及椎间盘 所处位置有关。
椎间盘的生物力学特性
滞后 载荷越大，滞后越大；随着年龄的增大 其逐渐减小。同一椎间盘在第二次加载 后的滞后比第一次加载时下降，这表明 反复冲击载荷 对椎间盘有损害。
INTRODUCTION
脊柱的生物力学涉及范围非常广泛，脊 柱结构、运动、损伤、固定等方面的生 物力学研究有助于解释脊柱相关的生理、 病理以及对临床治疗方法、临床器械的 设计研究与发展有着重要的指导意义。
脊柱的结构
脊柱的结构复杂，由7块颈椎、12块胸椎、 5块腰椎及骶骨、尾骨各一块组成，通过 椎间盘和强健的韧带连接在一起，其主 要功能为保护脊髓，并将载荷从头脊柱 传递到骨盆。具有活动性能的各椎体间 互相形成关节，能在三个平面上运动。 脊椎的稳定性由韧带、椎间盘、肌肉共 同协调维持。
脊柱生物力学基本知识
脊柱生物力学基本知识 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998青少年脊柱侧凸概述脊柱侧弯的经典定义为“脊柱在额状面上发生的侧方弯曲”，实际上应为一种复杂的三维畸形。
额状面上畸形大于 10 度的传统标准仍然适用于现行的脊柱侧弯定义。
然而由于近来对力偶合认识的加深，目前我们知道侧弯的脊柱不仅在矢状面和额状面上存在有差异，在横断面上亦存在有畸形。
因此在脊柱侧弯的诊断和治疗过程中一定要对人体的三维平面进行评估。
脊柱侧弯的患病率患病率是指在某一时点检查时可能发生某病的一定人群中患有某病的频率。
由于侧弯严重程度的不同，脊柱侧弯的患病率而有所差别，角度大的侧弯发生率较低，世界范围内各种类型脊柱侧弯的患病率约为1%，且在各种群中相对恒定。
勿将患病率与发病率相混淆。
发病率是指在观察期内（通常为一年），可能发生某种疾病的一定人群中新发生该病的频率。
绝大多数研究所涉及的是脊柱侧弯的患病率。
脊柱侧凸的病因学脊柱侧弯的病因多种多样。
Moe 在其经典的教科书中列举的病因多达 50 余种 。
我们将其粗略地将脊柱侧弯分为以下四类：神经肌肉性侧弯先天性侧弯某些疾患（疾病，肿瘤和创伤）导致的侧弯特发性侧弯 神经肌肉性侧弯神经肌肉性侧弯通常在儿童期发病。
这类畸形多呈进展性且伴有明显的心肺并发症。
该类患者的寿命通常缩短。
神经肌肉性疾病又可进一步分为：神经病性和肌病性。
然而，并非所有患有神经肌肉性疾病的儿童都会发展为脊柱侧弯。
多数神经肌肉性侧弯患者需接受脊柱融合手术。
以使其能直立地坐在轮椅上并能够拥有较好的生活质量。
坐立有助于改善患儿的肺通气，且有助于减少肺部并发症。
神经病性疾患使神经系统受累。
神经病性侧弯包括脑瘫，脊髓小脑功能障碍及脊髓灰质炎。
肌性侧弯的病因在于肌肉组织疾患。
Duchenne 肌萎缩和关节弯曲是肌性疾患的典型病例，并有可能导致脊柱侧弯。
先天性侧弯构形错误所致，并非遗传所致。
脊柱运动的解剖和生物力学基础
脊柱运动的解剖和生物力学基础脊柱是人体骨骼系统中的重要组成部分，它由多个椎骨组成，每个椎骨之间通过椎间盘连接。
人体脊柱分为颈椎、胸椎、腰椎、骶椎和尾椎五个部分，共有33个椎骨。
脊柱的主要功能是支撑身体的重量，保护脊髓和神经根，并提供运动的灵活性。
我们来了解脊柱的解剖结构。
每个椎骨由一个圆柱状的体和一个弓状的横突组成。
椎骨之间的椎间盘由纤维环和内核组成，纤维环具有一定的韧性和弹性，能够缓冲和吸收脊柱运动时的压力。
椎间盘的存在使得脊柱具有一定的弯曲和扭转能力。
此外，脊柱还有一系列的关节，包括椎体关节、小关节和椎弓关节，这些关节使得脊柱能够进行多方向的运动。
脊柱的生物力学基础是研究脊柱在运动中所承受的力学作用。
脊柱的运动主要包括屈曲、伸展、旋转和侧弯等。
这些运动是由脊柱的解剖结构和周围肌肉的协同作用完成的。
在运动中，脊柱受到多种力学作用，包括压力、拉力、剪切力和扭矩等。
我们来看脊柱在屈曲和伸展运动中所承受的压力和拉力。
当脊柱屈曲时，椎间盘受到压力，纤维环向后压缩，内核向前移动。
相反，当脊柱伸展时，椎间盘受到拉力，纤维环向前拉伸，内核向后移动。
这种压力和拉力的作用使得椎间盘能够缓冲和吸收脊柱运动时的冲击力。
我们来看脊柱在旋转运动中所承受的剪切力和扭矩。
旋转运动是脊柱最复杂的运动之一，它涉及到椎骨之间的小关节和椎弓关节的协同作用。
在旋转运动中，椎骨之间的小关节受到剪切力的作用，而椎骨之间的椎弓关节受到扭矩的作用。
这些力学作用使得脊柱能够进行旋转运动并保持稳定。
脊柱还承受着来自周围肌肉的力学作用。
肌肉通过肌腱与椎骨相连接，肌肉的收缩和松弛使得脊柱能够进行各种运动。
肌肉的力量和协调性对于保持脊柱的稳定性和灵活性至关重要。
脊柱的解剖结构和生物力学基础对于人体运动至关重要。
了解脊柱的解剖结构和生物力学特性可以帮助我们更好地理解脊柱的功能和运动机制。
同时，对于预防和治疗与脊柱相关的问题和疾病也具有重要的指导意义。
因此，我们应该重视脊柱的健康，保持正确的姿势和良好的运动习惯，以维持脊柱的正常结构和功能。
脊柱生物力学
脊柱生物力学1.运动节段由于脊柱得结构与功能较为复杂，在研究脊柱得生物力学时，通常观察脊柱得某一部分，该部分由相邻两椎体及其间得软组织构成，能显示整个脊柱相似得生物力学特性得最小功能单位，其运动得叠加可构成脊柱得三维运动，称为运动节段，又称脊柱功能单位。
●分部：通常将其分为前后两部分：前部分由两个椎体、椎间盘与后纵韧带组成；后部分由相应得椎弓、椎间关节、横突、棘突与韧带组成。
●前后部承载：前部得椎间盘与后部得小关节在负重及应力分布方面存在着一种独立得、动态得关系。
在侧方、前方剪应力作用、轴向压缩及屈曲运动时，前部得椎间盘就是主要得负重部位。
如伴有较大得位移时，后部得小关节也承受部分载荷，在后方剪应力（背伸运动）与轴向旋转时，小关节则就是主要得负重部位。
●功能：①运动功能，提供椎体三维空间得运动范围；②承载功能，将载荷从颈部传到骨盆；③保护功能，保护椎管内容纳得脊髓及神经根。
椎体，椎间盘及前纵韧带、后纵韧带提供脊柱得支持功能与吸收对脊柱得冲击能量。
运动范围主要依靠椎间关节复合体完成。
躯干及韧带保证脊柱得稳定性与维持身体姿势。
2.脊柱运动学神经与肌肉得协同作用产生脊柱得运动。
脊柱作为柔软性载负体，其运动形式就是多样得。
脊柱得运动范围较大，但组成脊柱得各个节段得运动范围却较小，节段间得运动就是三维得，表现为两椎骨得角度改变与位移。
脊柱得活动通常就是多个运动节段得联合运动，包括沿横轴、矢状轴与纵轴得旋转与平移。
限制任何部位得活动都可增加其她部位得活动。
（1）运动特性：在脊柱运动中，椎体与椎间盘韧带、关节囊等组织相比，变形量极小，分析运动时可视为刚体，而椎间盘等其她物体被视为塑性物体。
（2）自由度：按照刚体运动学理论，椎骨得三维运动有六个自由度即前屈/后伸、左/右侧弯与左/右旋转运动方向上得角度以及上/下、前/后与左/右方向得位移。
其中三个为平动自由度，三个为转动自由度。
3.运动范围（1）颈椎得活动度：颈椎就是脊柱活动度最大得部分。
脊柱生物力学Microsoft Word 文档
人体脊柱实质上是一个通过杠杆、运动轴、致动体和限制体操纵的结构。
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： 椎间盘是位于人体脊柱两锥体之间，由软骨板、纤维环、髓核组成的一个密封体• 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。
• 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，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。
近几十年来，生物力学研究表明颈椎病的许多临床表现及影像学改变都与其密切相关。
因此，开展对颈椎生物力学的研究已成为脊柱研究领域的热点之一。
本文就生物力学在颈椎病某些方面的研究作一简要综述。
1、颈段脊柱解剖与生物力学：在研究脊柱生物力学时，一般多运用运动节段(motionsegment)或脊柱功能单位(functional spinal unit，FSU)进行描述与分析[1-4]。
脊柱的功能单位包括邻近两个椎体及其间的椎间盘与韧带。
一般分为前部结构和后部结构前者包括椎体、椎间盘、椎弓和相连的韧带，后者包括相应的椎弓、椎间关节、横突棘突和韧带。
颈椎基本的生物力学功能是：载荷的传递；三维空间的生理活动；保护颈脊髓。
颈椎活动节段为颈段脊柱的基本功能单位，是维持颈椎稳定性的基本单位。
杨企文[5]通过椎体静加载实验发现，椎体承受的轴向压缩极限载荷从颈椎到腰椎，其总体变化趋势为逐渐增加，而椎体的相对变形则逐渐减小；动载荷时其变化趋势与静加载相同。
脊柱侧弯的生物力学基础
第十三章脊柱侧弯的生物力学基础香港大学骨科学系吕维加第一节脊柱生物力学中的解剖因素一、正常生理弯曲从正面看，正常脊柱的形态大体是直而且对称的，除了由于主动脉位置因素导致的胸段轻微的右弯，右利手也被认为是这种现象的原因之一；从侧面看，脊柱则是具有４个生理弯曲的曲线，即脊柱的生理性弯曲，分别是颈椎生理性前凸、胸椎生理性后凸、腰椎生理性前凸以及骶尾段的生理性后凸。
二、小关节研究发现脊柱的活动可能在很大程度上取决于双侧小关节的关节突的形态和位置。
关节突的方向和位置将会影响到脊柱的运动学特征。
在胸段脊椎，上关节面几乎是平的，向后上而且偏外一些，而下关节面向前内下方。
胸段脊椎关节面的方向可能和这一区域的无规律的复合运动有关。
后面我们将继续讨论这个问题。
三、韧带我们目前对于韧带在脊柱侧弯的物理性质和作用仍然知之甚少。
Walters和Morris曾经做过一个体外实验来比较脊间韧带在原发性脊柱侧弯和继发性脊柱侧弯中力学性质的作用，结果显示二者之间无显著性差异。
Nordwall比较了脊间韧带和竖脊肌肌腱在原发性脊柱侧弯、继发性脊柱侧弯以及单纯脊柱滑脱的病人体内的力学性质，结果同样是无显著性差异。
目前已经有很多研究黄韧带力学性质的文章，一致认为黄韧带在脊柱正常的运动过程中起到重要的作用。
黄韧带在脊柱侧弯中的作用已经由实验证实。
黄韧带和小关节限制正常脊柱胸段轴向旋转运动的范围；如果实施半椎板切除后，即去除了黄韧带缰绳”作用，可以形成实验性脊柱侧弯模型。
近来，关于在脊柱侧弯中椎间盘的生物力学作用的研究也相继出现。
Brickley-Parsons和Glimcher观察了在脊柱侧弯病人中凸侧和凹侧的椎间盘性型胶原和型胶原的分布。
他们发现型胶原和型胶原的分布存在显著性差异，研究者认为可能为凸侧和凹侧的压力不同所致，这也许就是Wolf力学定律在胶原的生物化学上的体现。
第二节运动学概念早在1905年，Lovett曾经在《脊柱侧弯相关的机械力学》一文中提到，研究脊柱侧弯就像调查火车事故的原因，不仅需要了解撞毁的车厢破坏力的作用及方向，还需要知道将来如何更好地预防下一次事故的发生，比如通过对信号灯系统的调查来研究常规的预防措施。
脊柱生物力学特点
脊柱生物力学特点
脊柱生物力学特点包括脊柱的运动稳定性、轴向刚度、角度刚度以及脊柱的应变和弯曲应力等，这些都与其结构和功能密切相关。
1. 脊柱的运动稳定性：通过对12具人尸体进行上胸椎三维运动稳定性测试，可以评估经腋中线胸腔入路侧方钢板内固定重建上胸椎的效果，这种手术入路稳定，能满足脊柱重建生物力学的需要。
2. 脊柱的轴向刚度：脊柱的轴向刚度是指脊柱在轴向方向上的抵抗弯曲的能力，例如经皮椎间孔镜腰椎间盘髓核摘除术作为微创治疗方法，具有创伤小、出血量少并能快速康复的优点，主要发生在40-60岁的中年人群。
3. 脊柱的角度刚度：脊柱的角度刚度是指脊柱在不同角度下抵抗弯曲的能力，对于不同疾病的治疗有很大的影响。
4. 脊柱的应变和弯曲应力：脊柱的应变和弯曲应力是指脊柱在不同负载下所受的变形和应力，这是评估脊柱健康状况的重要指标。
此外，脊柱生物力学还涉及到脊柱的应力分布、弹性模量和应变等方面。
了解脊柱生物力学的特点和变化，对于评估和治疗脊柱相关疾病具有重要意义。
脊柱的专业知识
脊柱的专业知识脊柱，是人体最重要的支撑结构之一。
它由33个椎骨组成，由于每个椎骨的形状和位置都不同，因此脊柱可以承担人体站立、行走、弯曲和扭转等各种动作。
脊柱的特点1. 生物力学特点：脊柱是由头颈部、胸部、腰部、骶部和尾骨组成的。
每个部位的椎骨都有不同的大小、形状和角度。
这使得脊柱能够承受各种方向的力量和扭曲，保持稳定性和柔韧性。
2. 解剖结构特点：脊柱由椎体、椎间盘、椎弓板、椎突等构成。
椎体是脊柱的主要承重部位，椎间盘位于两个椎体之间，起到吸收冲击力和分散压力的作用。
椎弓板和椎突是肌肉和韧带的附着点，维持脊柱的稳定性。
3. 运动特点：脊柱的各个部位都有一定的弯曲度，这使得人体可以进行前屈、后伸、左右弯曲和扭转等多方向运动。
但同时也容易出现各种脊柱问题，如脊柱侧弯、背痛、坐骨神经痛等。
脊柱的保健方法1. 合理运动：正确的体位和运动姿势是保护脊柱的关键。
保持正确的站立和坐姿方式，多进行运动和拉伸，同时避免大量扭曲、弯曲等运动。
2. 日常生活：保持正确的睡姿，睡前放松身体，避免过度疲劳。
长时间保持一个姿势时，要做好局部伸展和放松，减轻脊柱压力。
3. 饮食调理：饮食中要注意摄入足够的钙、维生素D等有助于骨骼健康的食物，减少烟酒等有害物质的摄入。
4. 矫正治疗：对于出现脊柱问题的患者，应及时进行专业的矫正治疗。
增强脊柱的力量和稳定性，同时纠正不良姿势和习惯。
总之，脊柱作为人体的支撑结构，保持其健康就显得十分重要。
通过日常生活中的正确体位和运动姿势、注意饮食、避免疲劳等一系列方法，维持脊柱的健康是可以做到的。
同时，注意及时进行专业的矫正治疗，可以减少脊柱问题的发生和影响。
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脊柱疾病和损伤与脊柱受力的异常有明确关系，而康复治疗和预防也需要对脊柱运动的生物力学有清楚的了解。
本文旨在为临床和治疗技术人员提供相关的基础知识。
1、结构特征：脊柱是人体运动的主轴。
由多个椎体、多重关节(椎间“关节”、椎小关节)、众多肌肉和韧带紧紧围绕、生理弯曲，以满足脊柱的坚固性和可动性(柔韧性)。
其活动有三维方向(前后、左右、旋转)和六个自由度(3个平动、3个转动)。
2、位置特征：颈段支撑头颅，重心处于颈部前2/3和后1/3的交界处;胸段重心偏后(胸廓前后径的后1/4)，与胸廓共同分解胸以上躯体的重量。
腰段居中，甚至前凸，以支撑体重。
3、解剖特征：(1)椎管：椎骨构成一个可褶曲的有效管腔以容纳延髓和脊髓。
(2)椎骨：由椎体、椎弓、上下关节突、棘突、横突构成。
椎体是椭圆形短扁骨，一圈致密的骨皮质包围海棉状的髓质(松质骨)，上下骨皮质中有较厚的软骨板衬垫，边缘由较厚的环形衬板构成。
椎体的骨小梁除按应力线斜行交叉外;还可看到一组从椎体上面向后延伸，至椎弓根水平时呈扇形分布于下关节突与棘突，另一组则从椎体下面向后延伸到椎弓根水平时呈扇形分布于下关节突与棘突。
椎体前缘最薄弱，易于发生压缩性骨折。
横突和棘突作为脊柱肌肉的附着点，是脊柱动态稳定性的基础之一。
(3)椎间盘：内部为髓核，外部为纤维环。
髓核为半液态，由富亲水性的葡萄糖胺酸聚糖的胶状凝胶所组成。
除了下腰椎的髓核位置偏后外，髓核均位于椎间盘的正中。
纤维环为多层致密的结缔组织彼此斜行交织而成，自边缘向心分布，致密的纤维环开始是垂直的，越接近中心越倾斜，到中心接触髓核时，几乎近水平走向，并围绕髓核成椭圆形。
椎间盘受压时，髓核承受75%的压力，其余25%的压力分布到纤维环。
髓核还同时具有稳定脊柱运动的功能，在伸展运动时，上方椎体向后移位，缩减了椎间隙后缘，髓核受挤向前方偏移。
在前屈运动时，正好相反，从而使椎体获得较强的自稳性。
椎间盘总厚度约为脊柱全长的25%。
白天站立和行走的压力使髓核丧失少量水分，而在睡眠或休息时由于髓核压力减小，水分又得到重储存。
因此早晚身高有2厘米的差异。
20岁以后髓核对水分重储存能力减退。
由于提重物和年龄增长产生的微损伤使纤维环纤维成分增加，而能复原的弹性成分相对减少。
因此30-50岁的成年人纤维环易遭受损伤，继后髓核脱出而压迫神经根。
(4)椎小关节：椎小关节由相临椎体的上下关节突构成，和椎间盘的载荷分配随脊柱位置而异，一般承受0~30%的脊柱载荷。
脊柱过伸位时小关节突承载力显著增加。
(5)脊柱韧带：有前纵韧带、后纵韧带、棘间韧带、棘上韧带和黄韧带。
韧带主要作用于脊柱的静态稳定性。
大多数脊柱韧带由延伸度较小的胶原纤维构成。
黄韧带含有较高比例的弹力纤维。
韧带还作用于拉伸载荷在椎体间的传递，使脊柱在生理范围内以最小的阻力进行平稳运动。
4、运动节段：由两个相临的椎体、椎间盘和纵韧带形成节段的前部。
相应的椎弓、椎间关节、横突和棘突以及韧带组成节段的后部。
椎弓和椎体形成椎管以保护脊髓。
运动节段是脊柱的最小功能单元。
(1)前部：椎体的设计主要是为了承担压缩负荷，上部身体的重量加大时，椎体就相应变得更大，因此腰椎的椎体比胸椎和颈椎的椎体要高，其横截面积也大一些。
腰椎椎体的尺寸增大，是它们能承受这部分脊柱所需的较大负荷。
(2)后部：后部控制运动节段的运动。
运动的方向取决于椎间小关节突的朝向。
第1、2颈椎小关节突朝向横面，其余颈椎的椎小关节突均与横面呈450夹角而与额面平行，从而能够屈曲、伸直、侧弯和旋转。
胸椎小关节突的朝向与横面呈600，与额面呈200夹角，使其能侧弯、旋转和少许屈伸。
腰区椎小关节突的朝向与横面呈直角，与额面呈450，使其能屈伸和侧弯，但不能旋转。
腰骶小关节突的朝向和形状使之能有某些旋转活动。
5、脊柱偶连运动：脊柱运动一般是几个节段的联合动作，称之为偶联运动。
影响偶联运动的骨性结构有胸廓和骨盆，胸廓限制胸椎运动，骨盆倾斜可以增加躯干的运动。
脊柱运动的正常范围变异很大，有较强的年龄因素。
脊柱整体屈曲50°~60°起始于腰椎。
骨盆前倾和髋部屈曲增加脊柱前屈范围，胸椎的作用有限。
虽然胸椎小关节的形状有利于侧弯，但肋骨限制其活动。
脊柱旋转主要发生在胸椎和腰骶部，腰椎的旋转十分有限。
6、脊柱负荷：腰椎是脊柱主要承重部位。
放松直立位时，椎间盘压力来自于椎间盘内压、被测部位以上的体重和作用在该运动节段的肌肉应力。
躯干屈曲和旋转时椎间盘的压应力和拉应力均增加。
腰椎载荷在放松坐位高于放松直立位，有支撑坐位小于无支撑坐位。
仰卧位时脊柱承载最小。
仰卧位膝伸直时，腰肌对脊柱的拉力可以在腰椎上产生载荷。
髋和膝关节有支撑屈曲时，由于腰肌放松使腰椎前凸变直，载荷减小;附加牵引时载荷可以进一步减小。
患者仰卧、髋和膝关节支撑下屈曲、脊柱前凸变平，牵引力可更为均匀地分布到整个脊柱。
携带重物时，物体重心与脊柱运动中心之间的距离越短，阻力臂越短，脊柱载荷越小。
身体前屈位拿起重物时，除了物体重力外，上身重量也产生脊柱剪力，增加脊柱载荷。
举例：体重70公斤，提起20公斤重物，脊柱前屈350，作用在腰骶部及腰椎的力：①上身重力(W)450牛顿(约为65%体重)。
②物体重力(P)200牛顿。
③竖棘肌收缩力(M)。
腰椎发生两个力矩，即力W和力P以及它们与瞬时运动中心的距离(力矩WLw和PLp )。
反向平衡力矩(力矩MLM)由力M以肌与它瞬时中心的距离产生，力W的力臂(力与瞬时中心的垂直距离)为0.25米，力P的力臂为0.4米，力M的力臂为0.05米。
身体处于平衡状态时，作用在腰椎上的力矩之和必须为0(把顺时力矩规定为正，逆时针力矩为负)。
Σ力矩=0;(W×Lw) (P×Lp)-(M×Lm)=0(450N×0.25m) (200N×0.4m)-(M×0.05m)=0M×0.05m=112.5Nm 80NmM=3850Nm作用在椎间盘上的总压缩力(力C)可用三角形法计算。
若椎间盘与横面倾斜350，力C为作用在椎间盘上压缩力之和，包括：①上身重量(W)所产生的力，它作用在350倾斜的椎间盘上(W×cos350)。
②物体重量(P)产生的力，它作用在倾斜的椎间盘上(P×cos350)。
③竖棘肌(M)产生的力，呈直角作用于倾斜的椎间盘。
椎间盘(C)总压缩力也可通过平衡公式求出。
Σ力=0;(W×cos350) (P×cos350) M-C=0(450N×cos350) (200N×cos350) 3850N-C=0C=365.5 163.8 3850(N)C=4382 N表1 腰(L3)椎间盘所受的力(Jayson, 1987)牛顿(N) 仰卧位仰卧清醒250半卧位100腰麻或截瘫80被动牵引30秒250被动牵引3分钟<100自体牵引500仰卧上肢练习(手握20N重物) 600仰卧起坐(大范围) 1200双腿抬起800仰卧起坐(小范围，等长收缩) 600头低位床面倾斜10° 300坐位直坐(无支持) 700坐位100°，腰部靠垫4cm 450坐位100°，有扶手400坐位100°，有靠背和脚踏板500坐办公椅内500起坐无扶手1000起坐有扶手700坐办公椅握20N重物700腰前屈每手握100N重物1400上举50N重物1400站立位放松站立500咳嗽700挺胸大笑700平跳700腰椎前屈20° 700腰椎前屈40° 1000腰椎前屈20°，每手握100N重物1200腰椎前屈20°，旋转20°，每手握50N重物2100上举100N，跪、躯干挺直1700前平举100N腰椎前屈屈膝伸直1900前平举100N 1900腰椎前屈30°，前平举每手40N重物1700腰围支持下腰椎前屈30°，每手举40N重物12007、运动对腰椎载荷的影响：所有运动都会增加腰椎载荷。
竖棘肌和腹肌运动训练应在脊柱载荷适合的条件下进行。
双腿直腿上抬时腰方肌的活动最大，并使脊柱前凸。
屈髋、膝限制腰肌活动后再行仰卧起坐可以有效地训练腹肌，但也使腰椎间盘压力增加。
若活动范围仅限于躯干屈曲，头和肩只抬高到肩胛带离开桌面的位置，以排除腰椎运动，使腰椎载荷减小。
胸前抱膝运动使腹外斜肌和腹直肌活动。
8、骶髂关节：骶髂关节的韧带损伤、多动或少动、炎症等是下腰疼痛的主要原因。
骶髂关节为平面关节。
骶骨关节面覆有透明软骨，而髂骨关节面表面为纤维软骨;关节腔内有滑液,并有关节囊。
随年令增长，骶髂关节的骨赘和关节强直的发生率很高，主要在男性，女性发生率极低。
骶髂关节运动范围平均4°。
骶髂关节的骨性结构和强厚广泛韧带的结合形成了关节的自锁机制。
当压力增加导致骶骨在髂骨表面向下运动和后韧带紧张,将两侧髂骨向中间靠拢，像钳子一样将骶骨夹得更紧阻止髂骨的下降。
9、肌肉作用：头、颈和躯干肌在中线两侧成对排列，两侧肌收缩产生矢状面上的前屈和后伸运动。
一侧肌收缩则在额状面或横断面产生侧屈或旋转运动。
承受重力、附肢肌收缩以及地面的反作用力时，颈肌和躯干肌协同收缩稳定椎骨。
(1)头和脊柱平衡：相关的肌肉包括：前：枕下肌、头长肌、颈长肌、斜角肌、胸锁乳突肌、腹直肌、腹内斜肌、腹外斜肌和腰大肌。
后：枕下肌、横突棘肌和竖棘肌。
外侧：斜角肌、胸锁乳突肌、腰方肌、腰大肌、腹内斜肌和肋间肌。
放松坐位或直立位时，这些肌肉仅有与姿势摆动有关的小量周期性活动。
头部或头、躯干、上肢的重心移动或推拉躯干可直接激活肌收缩使躯干恢复平衡。
(2)躯干运动和椎骨稳定：横突棘肌和竖脊肌的主要功能是脊柱后伸时协同稳定脊柱。
闭链运动中腰大肌是主要动作肌和躯干固定肌。
躯干肌的重要功能是固定胸廓、骨盆和脊柱，使肢体运动时可稳定颈部、肩部和髋部肌肉的起点。
(3)前屈和抬高(膝伸直)：当人站立屈髋去触脚趾时，发生伸髋肌(主要是腘绳肌)和竖脊肌的离心收缩来控制屈髋和脊柱的向前弯曲。
这些肌肉的向心收缩，使躯干恢复直立位。
当躯干前屈全程的2/3时，肌电图可见竖脊肌突然抑制现象，一直持续到躯干恢复直立位的1/3，称为“临界点”，其平均值为屈躯干81°。
Kippers等(1984)发现此值发生在最大屈髋的60%和最大屈脊柱的90%。
当将重物放下去或从地面提起时，临界点的角度稍有增加。
(4)蹲起和蹲下：从地面上提起物体的一种方法是屈膝、屈髋以及背屈踝关节。
蹲起可用二种骨盆和脊柱的位置：①腰部脊柱前凸位的骨盆前倾;②脊柱后凸位的骨盆后倾。
根据躯干的位置，在提物时竖脊肌的肌电活动是不同的。