脊柱的功能解剖

随着对临床常见多发的颈肩腰腿痛的深入研究，脊柱的功能解剖和生物力学的方面的问题引起了人们的广泛的重视。

临床所遇到的以疼痛为主或以功能障碍为主的许多问题，多能从脊柱的功能解剖、生物力学等方面得到合理的解释或推理论证。

第一节脊柱的稳定性人体脊柱是一个“稳定”的轴，而发生于脊柱的许多疾病，常以疼痛、功能障碍外形异常为主要表现，尤其是以疼痛为主诉而求医者更为多见。

因此，把疼痛、功能异常、外形异常与脊柱的稳定性联系起来考虑，已成为临床医生习惯的方法。

为了适应生活、劳动等的需要，脊柱常要完成许多刚、柔或单向、多向的动作在完成这些动作时，脊柱处于“稳定”和“不稳定”的矛盾状态中。

脊柱的稳定状态依靠其复杂结构的正常功能的发挥，而脊柱的不稳定状态常是由于其复杂结构未能发挥其正常功能或复杂结构本身处在非正常状态所致。

判断临床有疼痛等症状的病人的脊柱稳定还是不稳定，还可根据某些检查所见来作出推理。

但确定没有疼痛等症状的病人的脊柱是否属稳定或不稳定，时比较困难的临床上确实存在不稳定的脊柱但并没有临床症状的现象，而且“不稳定”本身并没有量化标准，所以，实际上只能在有临床症状（如疼痛）的病人中确定脊柱的稳定与否。

很明显，脊柱的稳定或不稳定，并不是最后“诊断”，尚有许多要深入了解的问题。

一、肌肉对脊柱的额面、矢面平衡与稳定的作用脊柱被稳定在一个静态平衡的功能位置或被稳定在一个能发挥良好功能的动态平衡的功能位置，肌肉是维持其平衡、稳定的重要因素。

正常情况下靠肌肉的收缩和松弛来达到脊柱的静态、动态平衡。

为了完成需要的体位的平衡和稳定，肌肉随时都处在适应性变位状态中。

肌肉的正常功能还有赖于支配该肌肉的神经的正常功能。

另外，脊柱的关节、韧带、椎间盘等机构，不但帮照肌肉的正常功能发挥，也支持肌肉为稳定和平衡脊柱的正常功能而所起的作用。

脊椎于直立位时，从额面看是两旁诸组肌肉对称的正常功能所保持的中柱。

当因某种原因出现两旁肌肉不对称时，即两旁肌肉失去平衡时，则可出现侧弯，并显示多种因代偿而相继出现的异常（见图1）从矢状面看，脊柱前和脊柱后的肌肉所维持的脊柱的生理弧度，也同样有其正常的生理范围。

当维持脊柱生理弧度的诸组肌肉失去平衡时，则可出现过伸、过屈或弧度消失或弧度加剧等异常。

无论是从骨盆起止，或从胸廓起止，或从脊柱起止的肌肉，都为保持脊柱稳定功能而发挥作用。

常按其作用的范围，分局部的和整体的两种类型（或称两个系统），如图2以腰椎为例，局部系统的构组肌肉，起点或止点均在腰椎部（但腰大肌例外），局部系统的肌肉稳定其腰椎的功能是维持脊柱的弧度和使其在矢状面和侧方的稳定。

腰大肌没有把它包括在局部系统内，是因为它的作用在于使髋关节屈曲，这是属整体系统范围的。

整体系统的构组肌肉，是指直接负荷于胸廓和骨盆间的肌肉群，并有维持腹腔内压功能的肌肉群，这些肌肉群包括骶棘肌、腹内斜肌、腹外斜肌、腹直肌和腰方肌的外侧部分（附着在第12肋的那部分）。

腰大肌是属整体系统的，背阔肌的作用是肱骨和腰背之间的力量传递，它把肱骨的力量传到骨盆部。

这些肌肉均间接的起到稳定腰椎的作用。

因此，局部系统和整体系统共同维持腰椎的稳定。

整体系统力的作用线，常需经过腰椎间盘前缘或经过椎间盘中点，起到抵消一部分局部系统的肌肉的力的作用。

另外，假如没有局部系统的肌肉群的相互牵制，将导致腰椎脊柱的更加伸屈，即平衡将不能满意维持，腰椎弧度将更加加大。

从整体系统可以改变外力作用线，而局部系统则主要是维持腰椎位置。

当然，对付外力作用时，两个系统是同时起作用的。

那些起附于骶棘肌腱膜的局部系统和整体系统的肌肉，止于髂嵴、骶后、腰椎棘突和棘上韧带，从功能上似乎是把它分属于局部系统都不合适，但可把那些附于棘突和棘上韧带的肌纤维部分属于局部系统，把那些力量主要传递到骶棘肌并到骨盆去的肌纤维部分属于整体系统。

所有骶棘肌到胸廓去的肌纤维均属整体系统。

（见图3）腹内压的形成和维持是整体系统和局部系统的肌肉共同作用的结果，整体作用是直接由连接胸廓的整体肌来完成;而局部作用是由连腰椎的肌肉的直接作用来完成，其中还包括屈曲活动。

多裂肌是连接脊柱的重要肌肉（在颈段、胸段和腰段均属同样作用）。

腰椎部的多裂肌时起止于棘突和下2~3个腰椎横突上的乳突处的。

棘突间和横突间的肌肉当然有稳定脊椎（柱）的作用。

肌肉的稳定性是与肌力成比例的，与肌长度、肌横断面面积成比例。

Langenberg1970年报道，多裂肌在上腰段的面积为2*3.5平方厘米，而在下腰段有2*6.0平方厘米，而棘间肌只有2*1.0平方厘米。

（一）从骨盆到腰椎的肌肉腰椎和骨盆间的多裂肌纤维，起于骶椎和髂骨嵴，止于棘突。

提棘肌可分为内、外侧两部分，这两部分均有腰部和胸廓的纤维，胸部占2/3肌纤维，为整体系统的范围；其余1/3为腰部纤维，属局部系统范围，Bogduk1980年指出，腰部肌肉的内侧部分是以髂嵴内侧部分和腰肌间腱膜处为起始的，止于腰椎的副突处；腰部肌肉的外侧部分腰肌纤维是以髂骨的外侧，小部分是以腰肌肌间肌膜为起始，止于腰部的横突。

腰方肌起于髂嵴，止于腰椎横突的大部分，因这肌的外侧部分止于最下浮肋，所以属于整体系统（见图4）多裂肌肌纤维止于棘突，其肌纤维又几乎与脊柱相平行，对脊柱的侧弯很少有影响。

腰骶棘肌肌纤维作用于脊椎，如果是单侧用力，将导致腰椎伸屈和侧弯，双侧用力则主要是从侧方稳定脊柱。

腰方肌也是从侧方稳定脊柱的，假如它单侧用力将导致腰椎的侧弯，腰方肌的整体系统功能在于骨盆和第12肋之间，它被横隔的收缩作用而抵消一部分机械作用。

（二）从胸廓到腰椎的肌肉多裂肌到胸12腰1平面处，他们从腰椎的乳状突处起，止于胸椎的棘突。

棘肌起于上腰椎棘突和下胸椎，止于上一胸椎的棘突。

这些肌肉使上腰椎段和胸椎起到伸展作用。

（三）从胸廓到骨盆的肌肉提棘肌的胸部肌纤维起于提棘肌腱膜，其内侧部分起于该腱膜的深层，止于胸椎的横突和肋骨，其肌纤维是与脊柱相平行的其外侧部分起于该腱的后面和提棘肌腱膜在肋骨的止处，其大多数外侧部分的肌纤维有一斜向头内侧的去向。

整体系统中的提积极的机械性能是维护脊柱在矢状面和侧面的稳定，即躯干的稳定，单侧作用将导致胸廓的侧弯和伸展。

腹外斜肌起始于第8肋以下，止于3~4肋骨的软骨处和在第9~10肋软骨处肌腱膜和腹直肌的鞘，它的作用是整体性的，双侧作用可致躯干屈向前方，单侧作用可致胸廓屈和旋转。

腹内斜肌起于胸腰筋膜的外侧缘、髂嵴和腹股沟韧带，止于胸廓下2~3肋骨软肋骨和腹直肌鞘膜。

这些肌肉的主要机械功能是整体性的，当双侧作用时，使胸廓屈曲，一侧作用时，使胸、腰部侧弯（见图5）斜肌综合作用时起不到转轴的作用。

腹内、外斜肌是两个呈弧形的肌肉，可构成腹腔的内压力。

腹腔内压力的形成，主要是由于周围肌肉的作用所致，前为腹直肌，双侧为腹内、外斜肌和腹横肌，上面有横隔，下为骨盆肌层。

试验检测和临床观察证明，腹内压增高与躯干负重劳动密切相关。

胸廓的伸、屈负重时，腹内压的整体作用可致脊柱的压缩负荷动作降低15~30%（Broberg 1981年）。

二、胸廓、骨盆位置与脊柱的平衡与稳定脊柱在直立、前屈、侧弯和后伸等位置时，其功能的完成，除靠脊柱周围的肌肉功能外，还要靠骨盆的正常位置而得到基础性稳定。

脊柱除接受头颅重量的负荷处，还支撑着双侧肩胛骨、锁骨和双上肢。

其垂直位的长轴、水平位的短轴，综合完成躯干及躯干以上的稳定和平衡。

另外，骨盆犹如基石，起着托固和支撑脊柱的稳定和平衡的作用，其原因是脊柱的许多肌肉是对称地止于骨盆或者起于骨盆。

骨盆位置如果有额面的不正或矢状面的倾斜，均可导致脊柱诸肌肉失衡和不稳。

肌肉的作用是维持脊柱平衡与稳定的主动构件，被动构件则是力量从身体的上部通过脊柱传到骨盆及下肢肌肉的作用，由肌肉的作用所构成腹腔内压，脊柱本身的运动肌肉，都是主动构件，骨骼、韧带等则是被动构件。

由骨骼和韧带所构成的关节是脊柱平衡与稳定的重要组成部分。

（一）小关节的稳定作用胸12腰1运动节段是旋转强度最高的节段。

在腰段，尤其是下腰段，小关节面逐渐转向额面位，这适应了小关节多轴旋转的需要，也适应了小关节需要有剪力存在的需要，这在下腰段尤为如此。

根据小关节的关节面的解剖特点，首先要想到小关节的剪力因素。

小关节的剪力的维持还有棘间韧带的参与。

有人已检测到，当脊柱屈曲时，在关节囊韧带即出现强力，其运动节段将有1/4~1/3的被动屈曲强度是由棘间韧带来承载的。

另外，当运动节段承受压力时，小关节承受一定压载，但在脊柱处在中立位时，小关节不承受压载或只承受很少的压载。

（二）关于胸腰肌筋膜（腰背肌肌膜）这是一个强有力的结构，有三层，前层起于腰椎横突的前面，中层起于腰椎横突尖，后层起始于中线并覆盖所有腰背部肌肉。

这三层在力学方面也有三种不同的作用：（1）力量传递：从肌肉到骨骼；（2）力量传递，直接在两骨骼之间（没有肌肉参与，力量来自筋膜的弹性）；（3）传递脊椎与提棘肌之间的横向力量（即提棘肌周围的网膜）。

胸腰肌筋膜的后层还有一浅表薄层，它止于背阔肌以及骨骼嵴和骶骨棘突。

胸腰肌筋膜的后层，还有浅、深两薄层，是斜行网织交错止于中线棘突，并与胸腰肌筋膜中层融合。

胸腰肌筋膜的深层，在上腰段发育得不象其他部位那样有力，这样，是靠浅层传递肌肉的力量，即从下后锯肌到腰椎的棘突。

中间层的网织结构包绕着提棘肌，有些纤维还伸到肌肉中去。

胸腰筋膜仅能很小程度的抵消躯干的屈曲活动。

这些维护脊柱稳定的主动构件和被动构件，其作用的发挥是多种因素相互作用和共同作用的结果。

三、脊柱弧度的形成及其力学意义脊柱弧度的形成是为了适应功能的需要，包括生活活动中的功能需要和劳动时的功能的需腰。

从正面看，脊柱是直的；从侧面看，脊柱有四个弧度（颈椎向前凸，胸椎向后凸，腰椎向前凸，骶椎向后凸）。

弧度的功能是为了承受负荷压力。

根据机械力学原理，弧形柱的阻尼（ｒesistance）等于弧数（N）的平方加1即呈正比例关系。

脊柱是一弧形柱，其阻尼是1，这种情况在临床并不见；有两个弧度时，其阻尼是5；有三个弧度时，其阻尼是10，即10倍于直立的脊柱（见图6）。

脊柱弧度的意义可以从Delmas指数来提示。

Delmas指数等于从骶1到环椎的实际长度除以从骶1到环椎的充分伸屈的长度，然后再乘100.正常的脊柱Delmas指数为94~96之间，即95；但当脊柱弧度加深，其Delmas指数将小于94；反之当脊柱的弧度变浅，或几乎变直时，其Delmas指数将大于96.Delmas还作解释，指出其功能方面的意义是弧度明显的脊柱是动力型，弧度线直的脊柱是静力型（见图7）。

第二节脊柱的功能单位在研究脊椎的功能解剖时，常常人为的把脊柱作某种分类。

一、运动节段的概念把包括两个脊椎及其间的连接结构看成是一功能单位，从功能的整体看，把脊椎的功能单位概括为一运动节段（motion segment）。