脊柱的生物力学课件
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脊柱生物力学
• 解剖位站立时椎间盘所承受的压力远远大于 上部身体的重量
• 坐位时腰椎间盘的压力是躯体的3倍还要多 • 跳跃等动作作用于椎间盘的实际载荷可超过
静止位的两倍以上 • 脊柱屈、伸和侧屈可在椎间盘的某些部分产
生伸展应力 • 躯干的轴向扭转在椎间盘上还可产生剪切载
荷，所以椎间盘上的压力是伸展、压缩和剪 切的复合应力
• (C)严重退变的椎间盘。髓核脱水，丧失了凝胶样的组织特 点。由于组织脱水，整个组织的特点均一， 因此难以区分 髓核与纤维环的界限。
三、脊柱的韧带
脊柱的韧带有不同的功能。
• 首先，要保证准确的生理活动及固定椎体间的 姿势和状态。
• 其次，限制过度的活动以保护脊髓。 • 最后，在快速高载荷的创伤环境中保护脊髓。
(2)纤维环：是椎间盘的周边 部分，并形成椎间盘的外 部边界，纤维环是由同心 圆排列的层纤维组织带组 成的，在同一纤维条带内 纤维的走行方向一致，但 任何两相邻条带的纤维走 向都相反，它们与椎间盘 平面呈30°角，因而相邻 条带的纤维呈120°角。
• (3)软骨终板：由透明软骨组成，将椎体 与其两侧的椎间盘分开，构成椎间关节 的终板。
• 在高速动力测试中，终板的断裂有三种形式：中心型、 周围型及全板断裂型。中心型在没有退变的椎间盘中 最多见，周围型多见于有退变的椎间盘。全板断裂多 发生于高载荷时。
终板的断裂机制
无退变的椎间 盘受压，在髓 核内产生压力 ，终板的中心 部位受压。
退变的椎间盘由 纤维环传递压力 ，终板边缘承受 载
2. 压缩特性
脊柱的生物力学与损伤预防
第一节 脊柱Βιβλιοθήκη 生物力学特点一、脊柱的力学特性和生物学功能
①作为躯干的支架，向骨盆传导头部及躯干部的 重力； ②允许躯体有足够的三维空间内的生理运动，如 伸、屈、轴向旋转； ③最后也是最重要的，保护柔软娇嫩易受伤的脊 髓，使之免受可能的暴力及创伤性运动的危害。
• 坐位时腰椎间盘的压力是躯体的3倍还要多 • 跳跃等动作作用于椎间盘的实际载荷可超过
静止位的两倍以上 • 脊柱屈、伸和侧屈可在椎间盘的某些部分产
生伸展应力 • 躯干的轴向扭转在椎间盘上还可产生剪切载
荷，所以椎间盘上的压力是伸展、压缩和剪 切的复合应力
• (C)严重退变的椎间盘。髓核脱水，丧失了凝胶样的组织特 点。由于组织脱水，整个组织的特点均一， 因此难以区分 髓核与纤维环的界限。
三、脊柱的韧带
脊柱的韧带有不同的功能。
• 首先，要保证准确的生理活动及固定椎体间的 姿势和状态。
• 其次，限制过度的活动以保护脊髓。 • 最后，在快速高载荷的创伤环境中保护脊髓。
(2)纤维环：是椎间盘的周边 部分，并形成椎间盘的外 部边界，纤维环是由同心 圆排列的层纤维组织带组 成的，在同一纤维条带内 纤维的走行方向一致，但 任何两相邻条带的纤维走 向都相反，它们与椎间盘 平面呈30°角，因而相邻 条带的纤维呈120°角。
• (3)软骨终板：由透明软骨组成，将椎体 与其两侧的椎间盘分开，构成椎间关节 的终板。
• 在高速动力测试中，终板的断裂有三种形式：中心型、 周围型及全板断裂型。中心型在没有退变的椎间盘中 最多见，周围型多见于有退变的椎间盘。全板断裂多 发生于高载荷时。
终板的断裂机制
无退变的椎间 盘受压，在髓 核内产生压力 ，终板的中心 部位受压。
退变的椎间盘由 纤维环传递压力 ，终板边缘承受 载
2. 压缩特性
脊柱的生物力学与损伤预防
第一节 脊柱Βιβλιοθήκη 生物力学特点一、脊柱的力学特性和生物学功能
①作为躯干的支架，向骨盆传导头部及躯干部的 重力； ②允许躯体有足够的三维空间内的生理运动，如 伸、屈、轴向旋转； ③最后也是最重要的，保护柔软娇嫩易受伤的脊 髓，使之免受可能的暴力及创伤性运动的危害。
脊柱侧弯生物力学28页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
脊柱侧弯生物力学
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
脊柱生物力学 ppt课件
▪ 表面肌电图法记录颈椎竖棘肌活动： 结果表明在所有的位置上，肌肉活动都处于非常低的 水平。
▪ 肌肉对保持基本姿势的稳定起关键的作用。
ppt课件
17
矫形器学
生物力学测试
有限元分析
ppt课件
18
矫形器学
▪ 严重脊髓灰质炎患者，颈椎肌肉系统完全麻痹 ,颈椎无 法支撑头部 。
▪ 没有明显的结构性病因的老年患者中偶尔出现严重的 颈椎后凸畸形 ，存在伸肌萎缩的患者被认为是老年性 颈椎肌病 。
ppt课件
11
矫形器学
ppt课件
12
矫形器学
椎间盘的结构
▪ 髓核是一团胶状物
▪ 青年人的髓核内具有丰富的亲水性(water—binding)粘多 糖，随着年龄的增大亲水性粘多糖逐渐减少，髓核的含 水量也逐渐降低。
▪ 髓核由外部坚强组织即纤维环所包围，纤维环由纤维软 骨组织构成。
▪ 纤维软骨内粗大的胶原纤维环保证了纤维环承受屈曲和 扭转时的高负荷量。
▪ 屈曲运动时，椎体的前侧皮质承受压应力，而椎体后 侧皮质承受牵张应力。
▪ 寰枕关节
颈椎极度后伸时，载荷最小。
在极度屈曲的时候载荷最大，但这只比中立位时略 有增加。
ppt课件
16
矫形器学
▪ C7～T1节段的载荷 在颈椎处于中立位的时候比较低。 当颈椎处于抬头位时，其载荷更低。 极度后伸时，载荷有所增加， 在轻度屈曲时，载荷大量增加。 颈椎极度后伸时，产生最大载荷。
A B
椎管矢状径（B）/椎体矢状径(A)
ppt课件
22
矫形器学
▪ 当颈椎骨赘与脊髓互相接触的时候，颈椎屈曲活动更 容易引起脊髓损伤；
ppt课件
5
矫形器学
▪ 肌肉对保持基本姿势的稳定起关键的作用。
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17
矫形器学
生物力学测试
有限元分析
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18
矫形器学
▪ 严重脊髓灰质炎患者，颈椎肌肉系统完全麻痹 ,颈椎无 法支撑头部 。
▪ 没有明显的结构性病因的老年患者中偶尔出现严重的 颈椎后凸畸形 ，存在伸肌萎缩的患者被认为是老年性 颈椎肌病 。
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11
矫形器学
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12
矫形器学
椎间盘的结构
▪ 髓核是一团胶状物
▪ 青年人的髓核内具有丰富的亲水性(water—binding)粘多 糖，随着年龄的增大亲水性粘多糖逐渐减少，髓核的含 水量也逐渐降低。
▪ 髓核由外部坚强组织即纤维环所包围，纤维环由纤维软 骨组织构成。
▪ 纤维软骨内粗大的胶原纤维环保证了纤维环承受屈曲和 扭转时的高负荷量。
▪ 屈曲运动时，椎体的前侧皮质承受压应力，而椎体后 侧皮质承受牵张应力。
▪ 寰枕关节
颈椎极度后伸时，载荷最小。
在极度屈曲的时候载荷最大，但这只比中立位时略 有增加。
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16
矫形器学
▪ C7～T1节段的载荷 在颈椎处于中立位的时候比较低。 当颈椎处于抬头位时，其载荷更低。 极度后伸时，载荷有所增加， 在轻度屈曲时，载荷大量增加。 颈椎极度后伸时，产生最大载荷。
A B
椎管矢状径（B）/椎体矢状径(A)
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22
矫形器学
▪ 当颈椎骨赘与脊髓互相接触的时候，颈椎屈曲活动更 容易引起脊髓损伤；
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5
矫形器学
脊柱生物力学和脊柱基本结构课件
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
主要内容
1
脊柱结构与组成
2 脊柱力学性能
3 常见脊柱损伤和疾病
4 结论
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脊脊柱柱系结由多构数椎骨、韧带及
椎间盘等连接构成的人体中 枢支柱。
成人的脊柱有26个椎骨,其中 包括7个颈椎、12个胸椎、5 个腰椎1个骶骨和1个尾(图1), 而骶骨系由5节椎体融合而成, 尾椎也由3-4节椎体构成。
脊柱的基本力学功能包括： ①在各种体位支持头颅与躯 干, 并将其载荷传递至骨盆。 ②使头颅与躯干能够在三维 空间内进行较大范围的生理 活动。 ③保护脊髓以及胸腔、腹腔 和盆腔脏器免受损伤。
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椎骨
椎骨主要由松质骨构成, 外层的皮质为 很薄的皮质骨。 每个典型椎骨可分为椎体和椎弓两部分。
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椎间盘
纤维环位于髓核的四周，由胶原纤维及纤维软骨组 成，是椎间盘最主要的维持负重的组织，与上，下 软骨板和脊柱前，后纵韧带紧密相连。层内纤维平 行排列,层间纤维的排列方向则相互交叉,相邻两层 纤维与椎间盘平面的夹角为±30°。
髓核是一种富有弹性的半液体的胶冻状物质，约占 椎间盘切面的50%~60%。可随外界压力改变其位置 和形状。
软骨终板即椎体的上下软骨面，为透明软骨，它构 成椎间盘的上下界，覆盖纤维环及髓核，厚度约
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椎间盘
椎间盘的弹性与其含水量的改变有密切关系，当含水 量减少时，其弹性减退。椎间盘在受压的状态下，水 分可通过软骨板外渗，含水量减少，体积也减小，压 力解除后（如夜间睡眠时，水分再次进入椎间盘，含 水量增加，体积也增加。有人观察到成人身长在一昼 夜相差1%，随着年龄的增长，髓核逐渐发生退行性变， 呈脱水状态，弹性减退，因而易受损伤。
主要内容
1
脊柱结构与组成
2 脊柱力学性能
3 常见脊柱损伤和疾病
4 结论
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脊脊柱柱系结由多构数椎骨、韧带及
椎间盘等连接构成的人体中 枢支柱。
成人的脊柱有26个椎骨,其中 包括7个颈椎、12个胸椎、5 个腰椎1个骶骨和1个尾(图1), 而骶骨系由5节椎体融合而成, 尾椎也由3-4节椎体构成。
脊柱的基本力学功能包括： ①在各种体位支持头颅与躯 干, 并将其载荷传递至骨盆。 ②使头颅与躯干能够在三维 空间内进行较大范围的生理 活动。 ③保护脊髓以及胸腔、腹腔 和盆腔脏器免受损伤。
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椎骨
椎骨主要由松质骨构成, 外层的皮质为 很薄的皮质骨。 每个典型椎骨可分为椎体和椎弓两部分。
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椎间盘
纤维环位于髓核的四周，由胶原纤维及纤维软骨组 成，是椎间盘最主要的维持负重的组织，与上，下 软骨板和脊柱前，后纵韧带紧密相连。层内纤维平 行排列,层间纤维的排列方向则相互交叉,相邻两层 纤维与椎间盘平面的夹角为±30°。
髓核是一种富有弹性的半液体的胶冻状物质，约占 椎间盘切面的50%~60%。可随外界压力改变其位置 和形状。
软骨终板即椎体的上下软骨面，为透明软骨，它构 成椎间盘的上下界，覆盖纤维环及髓核，厚度约
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椎间盘
椎间盘的弹性与其含水量的改变有密切关系，当含水 量减少时，其弹性减退。椎间盘在受压的状态下，水 分可通过软骨板外渗，含水量减少，体积也减小，压 力解除后（如夜间睡眠时，水分再次进入椎间盘，含 水量增加，体积也增加。有人观察到成人身长在一昼 夜相差1%，随着年龄的增长，髓核逐渐发生退行性变， 呈脱水状态，弹性减退，因而易受损伤。
脊柱生物力学
可将其用于脊柱生物力学研究，揭示损 伤机理及评估椎间盘的材料特性 ；有限 元模型有助于临床评估，对新理论的建 立，临床器械的研制有不可估量的指导 作用。
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
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
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。
Finite element
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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
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
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。
脊柱解剖与生物力学基础 ppt课件
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
位置特征 ----- 重力线
在冠状面上，脊柱位于背部中央。 保持上部躯体在骨盆之上居中位。
在矢状面上，脊柱位于胸腹腔脏 器的后方。为了代偿这种偏后的 位置，脊柱形成前凸和后凸曲线。 这些弯曲有助于维持脊柱在矢状 面上的平衡。
从侧面观，身体的重力线走行于 耳廓和股骨头之间。该线穿过颈 椎中部、胸椎前方，然后再通过 腰椎中部止于股骨头。
ppt课件
5
位置特征---脊柱各节段在轴向面上的位置
颈段 (CERVICAL) ：占居颈部的后 1/3 。
胸段 (THORACIC) ：胸椎弯曲位于 胸腔的后 1/4。
腰段 (LUMBAR) ： 腰椎位于腹腔 后半部近中央处。
骶段 (SACRUM) ： 骶椎向后翘起， 为盆腔器官（膀胱、生殖系统、 直肠）留出空间。
ppt课件
6
位置特征---脊柱的弯曲
在矢状面上，脊柱具有四个弯曲， 包括两个后凸和两个前凸。
后凸：具有一个胸椎后凸和一 个骶 椎后凸。
前凸：脊柱具有一个颈椎前凸和一 个腰椎前凸。
正常颈椎前凸为20度至40度。
ppt课件
8
解剖特征---骨组织的类型
脊椎的外层由皮质骨组成。皮质骨硬似象牙，由紧密的哈 弗氏系统构成。可提供良好的固定位点。
脊椎的内部由松质骨组成，形似蜂窝状。即所谓骨小梁 （细骨条索）而形成的网织骨。骨小梁间的微小腔隙内含 有骨髓。
ppt课件
9
解剖特征---一般形态
椎孔 vertebral foramen
腰椎的小关节与水平面成 90 度 角，而与额状面成 45 度角。因 为关节的朝向，限制了腰椎的旋 转运动，但允许伸﹑屈及侧屈运 动。
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
位置特征 ----- 重力线
在冠状面上，脊柱位于背部中央。 保持上部躯体在骨盆之上居中位。
在矢状面上，脊柱位于胸腹腔脏 器的后方。为了代偿这种偏后的 位置，脊柱形成前凸和后凸曲线。 这些弯曲有助于维持脊柱在矢状 面上的平衡。
从侧面观，身体的重力线走行于 耳廓和股骨头之间。该线穿过颈 椎中部、胸椎前方，然后再通过 腰椎中部止于股骨头。
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5
位置特征---脊柱各节段在轴向面上的位置
颈段 (CERVICAL) ：占居颈部的后 1/3 。
胸段 (THORACIC) ：胸椎弯曲位于 胸腔的后 1/4。
腰段 (LUMBAR) ： 腰椎位于腹腔 后半部近中央处。
骶段 (SACRUM) ： 骶椎向后翘起， 为盆腔器官（膀胱、生殖系统、 直肠）留出空间。
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6
位置特征---脊柱的弯曲
在矢状面上，脊柱具有四个弯曲， 包括两个后凸和两个前凸。
后凸：具有一个胸椎后凸和一 个骶 椎后凸。
前凸：脊柱具有一个颈椎前凸和一 个腰椎前凸。
正常颈椎前凸为20度至40度。
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解剖特征---骨组织的类型
脊椎的外层由皮质骨组成。皮质骨硬似象牙，由紧密的哈 弗氏系统构成。可提供良好的固定位点。
脊椎的内部由松质骨组成，形似蜂窝状。即所谓骨小梁 （细骨条索）而形成的网织骨。骨小梁间的微小腔隙内含 有骨髓。
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9
解剖特征---一般形态
椎孔 vertebral foramen
腰椎的小关节与水平面成 90 度 角，而与额状面成 45 度角。因 为关节的朝向，限制了腰椎的旋 转运动，但允许伸﹑屈及侧屈运 动。
脊柱生物力学
十一点 五十五 分。
在上颈部，关节突关节 面几乎呈水平位，允许 作旋转运动；
在下颈部，关节突关 节面呈斜型，近似额 状位，因此具有一定 的侧屈和少许的屈伸 运动
第二十六页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
胸椎的关节突呈冠状 位，棘突呈叠瓦状， 两侧与肋骨相连，这 些因素限制了胸椎只 能作轻微的侧屈运动。
第二十七页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
腰椎关节突关节面近于 矢状位，旋转运动受限 制，主要允许作屈伸运 动。
第二十八页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
（三）肌肉
头颈部的屈肌：胸锁乳突肌，前中后斜角肌、头 前直肌，头长肌，颈长肌及舌骨上下肌群。
头颈部伸肌:背最长肌、颈最长肌、头最长肌、头夹肌、
支点为关节突，使 作用于脊柱的轴向 压力被椎间盘直接 而被动的缓冲一部 分
同时被椎旁肌肉间 接而主动的缓冲了 另一部分。
第十五页，编辑于星期二：二十一点 五十五分。
椎间连接原件
在骶骨和颅底之间有24块被许多纤维韧带连 结在一起可以活动的椎骨。
韧带复合体使椎骨间形成强大的连接，并将 强大的机械阻力传递至脊柱。只有强大的创 伤才能导致这些椎间韧带的断裂。
髓核的亲水性
髓核位于终板平面的中央，该区域被软 骨覆盖，横向上有很多微孔，微孔将髓 核与终板面下的骨松质相连。
躯体直立承受压力时，髓核基质中的水 分通过微孔溢出至椎体。夜间休息时， 髓核的亲水性发挥作用，将水分吸回髓 核。髓核的高度清晨高于晚上。
随年龄增长，亲水性下降。
第二十二页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
但是比椎间盘厚度的绝对值更重要的是椎间盘与相应椎体 的高度的比值，比值越大，相应椎体阶段的活动度越呆。
在上颈部，关节突关节 面几乎呈水平位，允许 作旋转运动；
在下颈部，关节突关 节面呈斜型，近似额 状位，因此具有一定 的侧屈和少许的屈伸 运动
第二十六页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
胸椎的关节突呈冠状 位，棘突呈叠瓦状， 两侧与肋骨相连，这 些因素限制了胸椎只 能作轻微的侧屈运动。
第二十七页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
腰椎关节突关节面近于 矢状位，旋转运动受限 制，主要允许作屈伸运 动。
第二十八页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
（三）肌肉
头颈部的屈肌：胸锁乳突肌，前中后斜角肌、头 前直肌，头长肌，颈长肌及舌骨上下肌群。
头颈部伸肌:背最长肌、颈最长肌、头最长肌、头夹肌、
支点为关节突，使 作用于脊柱的轴向 压力被椎间盘直接 而被动的缓冲一部 分
同时被椎旁肌肉间 接而主动的缓冲了 另一部分。
第十五页，编辑于星期二：二十一点 五十五分。
椎间连接原件
在骶骨和颅底之间有24块被许多纤维韧带连 结在一起可以活动的椎骨。
韧带复合体使椎骨间形成强大的连接，并将 强大的机械阻力传递至脊柱。只有强大的创 伤才能导致这些椎间韧带的断裂。
髓核的亲水性
髓核位于终板平面的中央，该区域被软 骨覆盖，横向上有很多微孔，微孔将髓 核与终板面下的骨松质相连。
躯体直立承受压力时，髓核基质中的水 分通过微孔溢出至椎体。夜间休息时， 髓核的亲水性发挥作用，将水分吸回髓 核。髓核的高度清晨高于晚上。
随年龄增长，亲水性下降。
第二十二页，编辑于星期二：二十一点 五十五 分。
但是比椎间盘厚度的绝对值更重要的是椎间盘与相应椎体 的高度的比值，比值越大，相应椎体阶段的活动度越呆。
脊柱侧弯生物力学
L
F/2 B
L F/2
B
0.87F
0.87F
MtFL 精品c课件o)s(0.8F 7sLin)(
2
（4）三种加载效果比较
相1 对 矫 正 弯 矩
0.5
组合加载 轴向加载
M/FL
矫正弯矩=M/FL
径向加载
53
精品课件
100 140 变形角θ（度）
（5）Connock 法
TL 适于轴向旋转的脊柱侧弯异常
即使受力不再随时间变化，变形也将随时间推移而增大。 蠕变由肌肉、骨骼、韧带的弹性力学性质决定。
F
应用：颅环，股骨牵引
➢ 驰缓： 当力加于弹性体上，产生一定的变形，随后发
生受力随时间而减少的现象。 应用：Harrington棒临床应用后，再次手术
精品课件
L L+D
2. 脊柱侧弯矫正时轴向力与切向力比较
➢ 必需纠正的两类变形
功能性弯曲 由于重力作用于松驰的韧带与肌肉之上引起的变向功能性 发
弯曲。
生
可通过肌肉锻炼来矫正。
转
动
结构性弯曲 刚硬，包括脊椎的变形、骨的结构被破坏或发生变形、弯 曲的韧带失去弹性等。
不能通过肌肉的力量来矫正
精品课件
1. 蠕变与驰缓
➢ 蠕变 蠕变是一种变形，在对物体施加了初始力之后，
Cobb法 在正位X线相，先确定侧凸的上终椎及下终椎，在主弯上端其上、下终板 线向凹侧倾斜度最大者为上终椎，主弯下端者为下终椎。在上终椎椎体上缘及下 终椎椎体下缘各划一平线，对此两横线各作一垂直线，这两条垂线的交角即为 Cobb角，用量角器可测出其具体度数。
θβ
精品课件
A
α
θ
脊柱生物力学
腰椎的生理曲度
腰椎的生理曲度有助于分散腰椎间盘所承受的压力，保护腰椎间盘。不 当的姿势或外力作用可能导致腰椎生理曲度改变，增加腰椎间盘突出的 风险。
腰部肌肉的力学平衡
腰部肌肉的力学平衡对维持腰椎稳定性具有重要作用。腰部肌肉力量不 足或紧张可导致腰椎稳定性下降，增加腰椎间盘突出的风险。
脊柱侧弯与生物力学
探索脊柱疾病的生物力学机制
研究脊柱疾病的发生、发展与脊柱生物力学之间 的关系，为疾疗器械
基于脊柱生物力学的原理，研发新型的生物材料 和医疗器械，以提高脊柱手术的效果和患者的康 复质量。
脊柱生物力学在临床中的应用前景
指导脊柱疾病的诊断和治疗
01
通过对脊柱生物力学的研究，可以更准确地诊断脊柱疾病，并
04
脊柱疾病的非手术治疗
物理疗法
温热疗法
电刺激疗法
如短波、超短波、微波等，可以促进 血液循环，缓解肌肉紧张和疼痛。
如经皮神经电刺激（TENS）和肌肉电 刺激，通过电流刺激减轻疼痛。
牵引治疗
通过外力拉伸脊柱，减轻椎间盘压力 ，缓解神经根受压。
运动疗法
核心肌群训练
强化脊柱周围的肌肉，提高脊柱 稳定性。
后路手术
通过后方入路，进行脊柱融合和固定，适用于腰椎的疾病。
微创手术
采用小切口和内窥镜技术，减少创伤和术后恢复时间，适用于轻中 度脊柱疾病。
术后康复与护理
疼痛管理
术后疼痛是常见的并发 症，需采取药物治疗、 物理治疗等措施缓解疼
痛。
功能锻炼
根据患者的具体情况， 指导患者进行适当的肌 肉锻炼和关节活动，促
拉伸和柔韧性训练
改善脊柱的灵活性和关节活动范 围。
平衡和协调性训练
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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 。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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。
运动节段，前面观
运动节段，后面观
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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侧屈图例
屈曲图例
脊柱机械性不稳定 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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• 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，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。
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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。
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• 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 ．
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脊柱平衡的概念
如果前柱正常，很少因后方张力带薄弱而出现 矢状面失衡。
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我们从整体、区域。
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 与脊柱整体平衡密切相关。
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。
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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。
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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。
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• 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。 矢状面曲度的改会很大程度上影响脊柱 的力学行为。
怀孕使身体重心前移， 腰椎前凸增加以维持 脊柱平衡 。
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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。
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。
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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。
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 。
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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。
运动节段，前面观
运动节段，后面观
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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。
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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。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
侧屈图例
屈曲图例
脊柱机械性不稳定 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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• 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，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。
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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。
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• 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 ．
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脊柱平衡的概念
如果前柱正常，很少因后方张力带薄弱而出现 矢状面失衡。
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我们从整体、区域。
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 与脊柱整体平衡密切相关。
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。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
• 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。 矢状面曲度的改会很大程度上影响脊柱 的力学行为。
怀孕使身体重心前移， 腰椎前凸增加以维持 脊柱平衡 。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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。
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。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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。