脊柱的生物力学1 ppt课件

脊柱的生物力学1 ppt课件
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。
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。
脊柱机械性不稳定
脊柱外科医生对何种情况下脊柱是不稳定的各持己见。 在生理负荷下，正常脊柱有两个很重要的特征： 1. 限制脊柱结构位移以保证神经组织不受损伤或刺激。 2. 2. 维持结构完整，防止严重畸形的发展和疲劳性疼
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 。
Байду номын сангаас
脊柱节段性不稳定：
脊柱创伤
脊柱肿瘤
脊柱滑脱
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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。
如果前柱正常，很少因后方张力带薄弱而出现 矢状面失衡。
我们从整体、区域和局部三方 面评价脊柱的平衡，它们虽然不 同但彼此相关。
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。
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。
运动节段，前面观
运动节段，后面观
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。
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。
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。
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。
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 。
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。
痛的出现。因此如果脊柱因结构移位导致已经出现的 或潜在的神经损伤及因无法承担生理负荷而出现疼痛 畸形时，脊柱出现不稳定。在严重的病例，这两种情 况可同时出现。
多种原因可导致脊柱不稳定，包括创伤、 肿瘤、代谢异常、退变及椎体滑移，椎体、 椎间盘和韧带的损伤是脊柱不稳定的常见 原因。
例如：肿瘤破坏椎体后，它无法承载 正常的轴向负荷，导致椎体塌陷形成后凸 畸形，此时可伴有或没有疼痛。这种情况 也可发生在因骨质疏松引起骨折时，不同 的是这时通常伴有明显疼痛。