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脊柱生物力学

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。

脊柱侧弯生物力学28页PPT

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

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▪ 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。
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矫形器学
生物力学测试
有限元分析
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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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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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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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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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矫形器学

脊柱生物力学和脊柱基本结构课件

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。

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脊柱节段性不稳定:
脊柱创伤
脊柱肿瘤
脊柱滑脱
Thank you!
不足之处 多请指教!
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。
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。
怀孕使身体重心前移, 腰椎前凸增加以维持 脊柱平衡 。
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。
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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。
• 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。
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。

脊柱ppt

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是指两个相邻椎体及其连接结构,后 者包括椎间盘、韧带和关节突等。
FSU本质是通过单独考察的相互类似的 运动节段,研究脊柱节段运动,甚至 对整体脊柱运动功能的影响。
典型椎骨结构
一、脊柱运动学概述
2.脊柱功能单位(functional spinal unit, FSU)
F纵韧带 后纵韧带
一、脊柱运动学概述
8.脊柱负荷
• 脊柱自上而下椎体承受 负荷逐渐递增,腰椎承 受的负荷最为显著
一、脊柱运动学概述
9.脊柱的稳定机制
脊柱稳 定系统
被动子系统 主动子系统 神经子系统
脊柱的不 稳定性
平衡功能降低 脊柱负载能力 的降低 节段不稳定
(二)脊柱生理弯曲及
• 生理弯曲
功能
– 4个生理曲度
• 功能
脊柱整体性稳定肌:腹直肌、腹内斜肌、腹外斜肌等
局部性稳定肌:横突间肌、多裂肌等。
一、脊柱运动学概述
7.脊柱的肌肉 椎旁肌在维持脊柱直立姿势中
发挥作用,对脊柱稳定性产生 影响 躯体重心在前、后、侧方的移 位分别需要有背肌、腹肌和腰 大肌的活动来保持平衡 骶棘肌及腹肌是脊柱侧屈的动 力,对侧肌参与运动调节
(2)局部性稳定肌(local muscle): • 较深层的肌群 • 直接与椎体连接,通过肌肉的收缩直接固定相邻椎体 • 产生较小的力及轻微运动或无运动 • 主要用于维持身体姿势和脊柱稳定性
脊柱肌肉
深层肌
棘间肌 横突间肌 回旋肌
后面
中间层
多裂肌
浅层
腹外斜肌 腹内斜肌
前面
腹横肌 腹直肌
竖脊肌 髂肋肌 最长肌 棘肌
一、脊柱运动学概述
3.脊柱节段运动
3个角度位移量:前屈后伸、 左右侧弯和左右轴向旋转;

脊柱运动及生物力学课件

脊柱运动及生物力学课件
腰椎曲度与应力分布
腰椎的生理曲度对腰椎间盘的应力分布有着重要影响。当 腰椎曲度发生变化时,会导致腰椎间盘的应力分布发生变 化,从而增加腰椎间盘突出的风险。
腰部肌肉的力学特性
腰部肌肉对腰椎起着支撑和保护的作用。当腰部肌肉的力 学特性发生改变时,可能会导致腰椎的稳定性下降,从而 引发腰椎间盘突出。
脊柱侧弯与生物力学
旋转则是脊柱的环形运动。
这些运动形式是人体完成各种动 作的基础,如弯腰、扭头、转身
等。
脊柱的生理功能
支撑和保护
维持姿势
脊柱支撑着人的身体,保护脊髓和神经根 不受损伤。
通过肌肉的收缩和舒张,脊柱可以维持人 体的姿势平衡。
缓冲震荡
运动功能
当人体受到外力冲击时,脊柱能够起到缓 冲震荡的作用,保护脊髓和神经根不受损软件,模拟脊柱在不同 外力作用下的响应。
比较法
比较不同个体或不同姿势下脊柱的 生物力学差异,为个体化运动方案 提供依据。
03
脊柱运动与生物力学的关 系
脊柱运动对生物力学的影响
脊柱运动影响身体姿势
通过改变脊柱的弯曲和扭曲程度,可 以调整身体的重心和平衡,从而影响 站立、坐姿和行走等姿势。
颈椎病与生物力学
01 02
颈椎的弯曲度和曲率半径变化
颈椎的生理弯曲度是适应头部重量的需要而形成的。当颈椎的弯曲度和 曲率半径发生变化时,颈椎的应力分布也会发生变化,从而导致颈椎病 的出现。
颈椎间盘的受力变化
颈椎间盘在颈椎的活动中起着缓冲和减震的作用。当颈椎间盘受到过度 的压力或扭曲力时,会导致颈椎间盘的退行性变,进而引发颈椎病。
05
脊柱疾病的预防与治疗中 的生物力学应用
正确的姿势与脊柱健康
坐姿
保持正确的坐姿,使腰部有足够 的支撑,可以减轻脊柱压力。

脊柱解剖与生物力学基础 ppt课件

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。
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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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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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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。
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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

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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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