脊柱运动的生物力学基础
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。
脊柱侧弯生物力学
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脊柱侧弯的预防与治疗
预防措施
保持正确的姿势
在日常生活和工作中， 保持正确的坐姿、站姿 和睡姿，避免长时间维
持同一姿势。
定期检查
定期进行脊柱侧弯筛查， 以便早期发现和干预。
增加体育锻炼
进行适当的体育锻炼， 如瑜伽、普拉提等，有 助于增强脊柱肌肉力量
和稳定性。
合理饮食与营养
保持均衡的饮食，摄取 足够的钙、维生素D等 营养素，有助于骨骼健
在动态情况下，脊柱侧弯会导致脊柱 的振动和扭曲，使得脊柱的受力更加 复杂。
脊柱侧弯的生物力学模型
生物力学模型是用来模拟和研究生物体结构和功能的工具。 在脊柱侧弯的研究中，生物力学模型可以帮助我们更好地理 解脊柱侧弯的发生和发展机制。
常见的脊柱侧弯生物力学模型包括有限元模型、离散元模型 和多体动力学模型等。这些模型可以模拟脊柱在不同情况下 的受力情况和运动状态，从而为治疗和预防脊柱侧弯提供理 论支持和实践指导。
手术方法
手术方法包括脊柱融合、矫形器械植入等，具体 方法应根据患者具体情况制定。
术后护理
手术后需进行严格的康复训练和定期复查，以确 保治疗效果和患者的康复。
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脊柱侧弯的康复训练
康复训练的重要性
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改善姿势
通过康复训练，可以纠正不良 姿势，减少脊柱侧弯引起的疼
痛和不适。
增强肌肉力量
康复训练可以强化脊柱周围的 肌肉，提高肌肉力量和稳定性
注意姿势正确
在日常生活中，应注意保持良好的姿 势，避免长时间保持同一姿势或过度 劳累。
定期复查
在康复训练过程中，应定期进行复查， 以便及时了解病情变化和调整康复计 划。
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。
脊柱矫形器—脊柱矫形器的生物力学原理
• A：骨盆抗旋设计 • B：侧向三点力固定 • C:侧向三点力矫正
被动或主动的矫正力改变脊柱对线关系
• 被动矫正力：
• 即施加外部压力，通过矫形器上的各种压力垫施加在人 体的某部位 作用力。
• 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。
• A：胸腹腔内压力对脊柱纵向牵引。 • B：前后三点力作用（使腰椎前凸，脊柱后伸）。 • C：前后三点力作用（抗腰椎前凸）。
对脊柱运动的控制
• 机械的“三点力”作用：
• 大多数硬性脊柱矫形器
• 心理上的运动限制：
• 脊柱矫形器共有的重要作用，矫形器可随时提醒 患者注意姿 势而使患者减少脊柱的活动。尤其在 脊椎关节和椎间盘的疾 病中，限制脊柱的运动。
脊柱矫形器的生物力学原理
• 对躯干提供支撑力 • 对脊柱运参的控制 • 被动或主动的矫正力政艾脊柱对线关系
对躯干提供支撑力
• 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，及 胸椎和腰 椎上方的垂直负荷。
• “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
脊柱3耦合运动定律
脊柱3耦合运动定律介绍人体脊柱作为支撑和保护重要器官的结构，是人体运动的基础。
脊柱运动在日常生活中无处不在，它的运动规律对我们了解人体运动机制有着重要意义。
在脊柱运动中，脊柱的不同部分会以一定的方式相互配合，这种配合被称为脊柱的耦合运动。
本文将介绍脊柱3耦合运动定律，探讨其原理和应用。
脊柱3耦合运动定律什么是脊柱3耦合运动定律脊柱3耦合运动定律是指人体脊柱的运动中，不同部分的脊椎骨会以一种统一的方式相互配合，形成一种复杂而有序的耦合运动模式。
这种耦合运动模式可以通过一种简化的方式来描述，即脊柱的三个主要层次的耦合关系。
脊柱的三个主要层次脊柱的三个主要层次分别指的是颈椎、胸椎和腰椎。
这三个层次的脊椎骨在运动中相互配合，是脊柱整体运动的基础。
下面将介绍每个层次的特点及其在耦合运动中的作用。
颈椎颈椎是脊柱最上部的一段，具有较大的活动度。
颈椎的运动主要参与头部的转动和俯仰，以及与上肢的配合。
在耦合运动中，颈椎起到将上半身的力量传递到腰椎的作用，保证脊柱整体的稳定性。
胸椎胸椎是脊柱的中部，与肋骨相连。
胸椎的运动主要参与胸廓的扩张和收缩，以及与上肢和下肢的配合。
在耦合运动中，胸椎起到将上半身和下半身的力量传递到腰椎的作用，使脊柱的运动更加协调和平衡。
腰椎腰椎是脊柱的下部，是人体最大的椎骨。
腰椎的运动主要参与躯干的前屈、后伸和扭转，以及与下肢的配合。
在耦合运动中，腰椎起到支撑上半身和下半身的作用，保持脊柱的稳定性和灵活性。
脊柱3耦合运动定律的原理脊柱3耦合运动定律的形成是基于人体生物力学原理的。
在脊柱的运动中，不同层次的脊椎骨之间存在一定的约束关系和相互作用，从而形成耦合运动。
这种运动模式的形成主要有以下原因：1.解剖结构的影响：不同层次的脊椎骨在形态上有一定的差异，这种差异直接影响了它们之间的运动方式和范围。
2.肌肉的作用：脊柱周围的肌肉在运动过程中发挥着重要的支撑和控制作用，通过调节肌肉的紧张度和协调运动，使脊柱的运动更加平衡和有序。
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
脊柱生物力学
嘿，朋友们！咱今儿来聊聊脊柱生物力学这档子事儿。
你想想看，咱这脊柱啊，就像身体里的一根大柱子，可重要着呢！它支撑着咱整个身体，让咱能站直了，能走来走去的。
我记得有一回，我和几个朋友出去玩。
走着走着，其中一个朋友突然说：“哎呀，我这腰好疼啊！”我们就问他咋回事儿。
他苦着脸说：“可能是最近老坐着，这脊柱受不了啦！”这时候另一个朋友就打趣说：“嘿，你可得好好爱护你的脊柱呀，不然它哪天闹脾气不干啦！”大家都笑了起来。
咱说这脊柱啊，它可娇贵着呢！平时咱得注意姿势，别老是弯腰驼背的。
你要是老那样，脊柱可不乐意了，它会用疼痛来提醒你：“喂，注意点啊！”我就有过这样的经历，有段时间写东西老低着头，结果脖子和后背都疼得不行。
后来我就赶紧调整姿势，慢慢地才好起来。
还有啊，运动也得注意。
别以为随便乱动就行，要是运动不当，也可能伤到脊柱。
我有个朋友特别爱健身，有一次做了个很猛的动作，结果把腰给闪了。
他哎哟哎哟地叫唤，把我们都给逗乐了。
不过笑归笑，咱也得吸取教训不是？
咱平时睡觉的床也得选合适的。
太软了不行，脊柱都陷进去了；太硬了也不舒服。
就像咱找对象似的，得找个合适的才行呢！
反正啊，脊柱生物力学这东西，咱得重视起来。
别等出了问题才后悔莫及。
平时多注意姿势，适当运动，选好床，让咱的脊柱健健康康的。
这样咱才能舒舒服服地过日子，想干啥就干啥，对吧？
咱都要好好爱护自己的脊柱，就像爱护自己的宝贝一样。
别让它累着了，也别让它受伤了。
只有脊柱好，咱的身体才好，咱才能开开心心地过每一天呀！。
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。
脊柱侧弯生物力学
脊柱侧弯是指脊柱在冠状面上出现侧弯的病理情况。
在研究脊柱侧弯时，生物力学是一项重要的研究领域，旨在探究脊柱侧弯形成和发展的机制以及相应的治疗方法。
脊柱侧弯的生物力学研究主要包括以下几个方面：
力学模型：建立脊柱侧弯的力学模型，模拟脊柱受力情况，以了解脊柱侧弯的发生原因和变形机制。
常用的模型包括有限元模型、弹性理论模型等。
生物力学参数：通过测量和分析脊柱侧弯患者的生物力学参数，如弯曲角度、扭曲角度、弯曲刚度等，以评估脊柱侧弯的严重程度和变形特点。
力的传递与平衡：研究脊柱侧弯时要考虑力的传递与平衡，包括脊柱的受力情况、肌肉的作用力、重力的影响等，以了解脊柱侧弯形成的机制。
动力学分析：分析脊柱侧弯运动过程中的力学特性和动力学特征，包括脊柱的转动、屈曲和伸展等动作，以深入了解脊柱侧弯的运动机制。
治疗方法研究：基于生物力学的研究结果，开发和改进脊柱侧弯的治疗方法，如矫正器的设计、手术方案的优化等，以提高脊柱侧弯的矫正效果。
通过生物力学的研究，我们可以更好地理解脊柱侧弯的形成机制和变形特点，为脊柱侧弯的预防、诊断和治疗提供科学依据。
此外，生物力学研究还可以促进对其他脊柱相关疾病的认识和治疗方法的改进。
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。
脊柱生理曲线变化的生物力学基础及临床意义
综 述 脊柱生理曲线变化的生物力学基础及临床意义韦 坚 韦贵康 广西中医学院 530001 南宁市明秀东路21号关键词 脊柱;生理曲线;生物力学;综述脊柱生理曲线的变化特点,已被证实在一定程度上是脊柱失稳的影像学征象,越来越引起人们的关注。
胸段和骶尾部的曲度在胚胎时即已出现,为原发性曲度,一般保持不变;而继发性曲度之颈、腰椎生理曲线的研究,对阐述颈、腰椎急慢性损伤的病因病理,提高临床诊治水平显示出重大的意义。
1 颈椎生理曲线的研究传统认为,颈椎生理曲线变化可能属于正常现象,与临床无明显确定关系,缺乏重要的临床意义1!。
随着生物力学的介入和研究方法不断改善,越来越多的证据突出了颈曲在颈椎相关疾病中的重要地位。
近年一些研究共同反映了某种趋势:颈椎力学协调紊乱在退变性颈椎失稳中是较骨赘更为重要的发病因素。
1 1 颈曲的测量方法 颈曲测量方法很多。
如王成林等2!将C2椎体前上缘和C7椎体前下缘联线,其与椎体前缘弧线的最深距离即为颈曲前凸值。
张光等3!在MRI上,以齿状突顶点至C7椎体下缘为a,其与C4~C5后缘中点距离为b,依据tg /4=2b/a公式,求出 角度值作为颈曲角。
角度量法在侧位片测量由C2椎体后缘延长线与C7椎体后缘延长线相交所形成的角度,因不受放大的影响,较为可靠4!。
但临床上更为常用的是Borden氏法,即在颈椎侧位片上自C2齿状突后上缘至C7椎体后下缘划一直线,使椎体后缘连线成一个相应的自然弧,弧的顶点在C5椎体后上缘,弧最大垂直深度为12∀5m m;当此数值>17m m为曲度增大,<7mm为变直,<0mm为后凹5!。
上述这些方法虽有差异,但其结果是一致的。
以往 线摄片表明颈曲变直、后凹及成角在颈部慢性软组织损伤的患者中发生率较高。
颈曲的改变因不同类型的颈椎病有明显差异。
神经根型变化较大,几乎均有变直或后突,而脊髓型变化则不甚明显1!。
但颈曲异常变化也可见于正常人,约占20%~30%6!1 2 颈曲的生物力学研究 头颈之间,如一个能动大球置于一根细柱之上的绞链关系,颈椎与周围组织共同维持稳定,它们易受到静力性或动力性损害。
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脊柱运动的生物力学基础基础理论 - 生物力学(脊柱)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。