脊柱的生物力學(xué)實(shí)用全套PPT

脊柱(jǐzhù)的生物力學(xué)第一頁，共21頁。人體脊柱實(shí)質(zhì)上是一個通過：杠桿運(yùn)動軸操縱(cāozòng)的力學(xué)復(fù)合體結(jié)構(gòu)致動體限制體這個力學(xué)復(fù)合體不僅柔韌性好、運(yùn)動范圍廣，而且非常堅(jiān)固穩(wěn)定。第二頁，共21頁。?

作為一個力學(xué)結(jié)構(gòu)，脊柱有以下特點(diǎn)：脊柱矢狀面的正常曲度使得脊柱靈活運(yùn)動、承載軸向負(fù)荷(fùhè)的同時維持相應(yīng)的強(qiáng)度及站立姿勢的穩(wěn)定性。矢狀面曲度的改變會很大程度上影響脊柱的力學(xué)行為。第三頁，共21頁。?

椎體承載(chéngzài)軀干及上肢主要的軸向負(fù)荷，椎體所須承載(chéngzài)的重量從頭端到尾端逐漸增加，椎體本身也逐漸增大。脊柱后方的肌肉群產(chǎn)生“張力作用”，用來維持直立姿勢及保持(bǎochí)人體矢狀面和冠狀面的平衡，這些肌肉群被稱為“張力帶”。任何前柱或后柱的破壞及疾病均可打破脊柱在骨盆及髖關(guān)節(jié)上的平衡，導(dǎo)致后方肌肉群的疲勞和疼痛。同樣后方肌肉群的損傷及疾患也可使脊柱失去矢狀面的平衡。第四頁，共21頁。?

椎體組成脊柱的前柱，承載80%的軸向負(fù)荷(fùhè)（體重）。后方結(jié)構(gòu)（主要是關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)）組成脊柱后柱，向下肢傳遞20%的軸向負(fù)荷(fùhè)．第五頁，共21頁。脊柱(jǐzhù)平衡的概念正常脊柱在骨盆和股骨頭上保持平衡時，僅需要肌肉最少量的做功以維持直立(zhílì)姿勢。多數(shù)脊柱疾患可影響脊柱矢狀面的平衡，從而增加脊柱肌肉負(fù)荷，產(chǎn)生肌肉疲勞和背痛。

第六頁，共21頁。懷孕使身體重心前移，腰椎前凸增加以維持脊柱(jǐzhù)平衡。

人體重心前移可增加脊柱后方肌肉負(fù)荷，是導(dǎo)致矢狀面失衡的主要(zhǔyào)原因。第七頁，共21頁。脊柱矢狀面的正常曲度使得脊柱靈活運(yùn)動、承載軸向負(fù)荷(fùhè)的同時維持相應(yīng)的強(qiáng)度及站立姿勢的穩(wěn)定性。脊柱的各個運(yùn)動節(jié)段通過以下(yǐxià)機(jī)制彼此連接起來:脊柱后方的肌肉群產(chǎn)生“張力作用”，用來維持直立姿勢及保持(bǎochí)人體矢狀面和冠狀面的平衡，這些肌肉群被稱為“張力帶”。椎體腫瘤或骨折破壞椎體結(jié)構(gòu)完整性，使得椎體塌陷導(dǎo)致病變節(jié)段上方的脊柱過度后凸。脊柱冠狀面的失衡經(jīng)常發(fā)生在脊柱側(cè)彎的病人，也可發(fā)生在脊柱創(chuàng)傷(chuāngshāng)、腫瘤及下肢不等長的病人身上。?

致動體：指與運(yùn)動節(jié)段接觸的前方和后方的肌肉，是脊柱功能單位(dānwèi)的運(yùn)動控制結(jié)構(gòu)。脊柱(jǐzhù)創(chuàng)傷多數(shù)脊柱疾患可影響脊柱矢狀面的平衡，從而增加脊柱肌肉負(fù)荷，產(chǎn)生肌肉疲勞和背痛。脊柱(jǐzhù)的生物力學(xué)脊柱(jǐzhù)的生物力學(xué)?

椎體組成脊柱的前柱，承載80%的軸向負(fù)荷(fùhè)（體重）。這個力學(xué)復(fù)合體不僅柔韌性好、運(yùn)動范圍廣，而且非常堅(jiān)固穩(wěn)定。不足之處(bùzúzhīchǔ)我們從整體、區(qū)域和局部三方面評價脊柱(jǐzhù)的平衡，它們雖然不同但彼此相關(guān)。維持結(jié)構(gòu)完整，防止嚴(yán)重畸形的發(fā)展和疲勞性疼痛的出現(xiàn)。通常在前柱缺損而失去結(jié)構(gòu)上的支撐時發(fā)生脊柱矢狀面的失衡。例如：椎體腫瘤或骨折破壞椎體結(jié)構(gòu)完整性，使得椎體塌陷導(dǎo)致病變節(jié)段上方的脊柱過度后凸。另外下腰椎多個間盤的退變可以改變(gǎibiàn)其前高后低的楔形外觀，哪怕是細(xì)微的改變(gǎibiàn)也可以帶來明顯后凸。如果前柱正常，很少因后方張力帶薄弱而出現(xiàn)矢狀面失衡。第八頁，共21頁。我們從整體、區(qū)域和局部三方面評價脊柱(jǐzhù)的平衡，它們雖然不同但彼此相關(guān)。從整體角度看脊柱(jǐzhù)包括顱骨、骨盆、髖關(guān)節(jié)及髖部肌肉，應(yīng)特別注意到，骶骨的位置及傾斜度與脊柱(jǐzhù)整體平衡密切相關(guān)。脊柱(jǐzhù)可以分為以下幾個區(qū)域：頸段、頸胸段、胸段、胸腰段和腰段。另外，相鄰的幾個運(yùn)動節(jié)段也可組成一個運(yùn)動區(qū)域。脊柱(jǐzhù)的局部往往指一個運(yùn)動節(jié)段。第九頁，共21頁。脊柱失平衡多數(shù)脊柱疾患可影響脊柱矢狀面的平衡，從而增加脊柱肌肉負(fù)荷，產(chǎn)生肌肉疲勞和背痛。人體重心前移可增加脊柱后方肌肉負(fù)荷，是導(dǎo)致矢狀面失衡的主要(zhǔyào)原因。頭部位于骨盆前方時喪失矢狀面的平衡，為維持直立姿勢脊柱后方的肌肉拉力增加。第十頁，共21頁。通常在前柱缺損而失去結(jié)構(gòu)上的支撐時發(fā)生脊柱矢狀面的失衡。例如：椎體(zhuītǐ)腫瘤或骨折破壞椎體(zhuītǐ)結(jié)構(gòu)完整性，使得椎體(zhuītǐ)塌陷導(dǎo)致病變節(jié)段上方的脊柱過度后凸。另外下腰椎多個間盤的退變可以改變其前高后低的楔形外觀，哪怕是細(xì)微的改變也可以帶來明顯后凸。第十一頁，共21頁。所有這些疾病可導(dǎo)致脊柱和軀干前屈，頭部位于髖的前方，這樣脊柱后方肌肉為維持直立姿勢必須做更多的功。其他代償機(jī)制如膝關(guān)節(jié)屈曲和拖曳步態(tài)，目的都是為了維持直立姿勢的同時減輕脊柱肌肉負(fù)荷。總之，脊柱矢狀面的失衡是脊柱疾患(jíhuàn)的主要后果，這一點(diǎn)非常重要，但經(jīng)常被忽視，所以骨科醫(yī)師在治療脊柱疾病時必須強(qiáng)調(diào)維持脊柱矢狀面的平衡。第十二頁，共21頁。脊柱冠狀面的失衡經(jīng)常發(fā)生在脊柱側(cè)彎的病人，也可發(fā)生在脊柱創(chuàng)傷(chuāngshāng)、腫瘤及下肢不等長的病人身上。外科醫(yī)師在脊柱手術(shù)中應(yīng)特別重視使頭部和雙肩的中心位于骨盆中線上。骨盆與肩關(guān)節(jié)不平行使得脊柱(jǐzhù)冠狀面平衡，脊柱(jǐzhù)產(chǎn)生代償性彎曲。第十三頁，共21頁。運(yùn)動(yùndòng)節(jié)段運(yùn)動節(jié)段是脊柱基本功能單位，是脊柱的最小單元，但是卻體現(xiàn)出整個脊柱所具有的生物力學(xué)特點(diǎn)。一個運(yùn)動節(jié)段包括相鄰兩個椎體、椎間盤、關(guān)節(jié)囊包裹的小關(guān)節(jié)和相連的韌帶。盡管脊柱的肌肉不包括在運(yùn)動節(jié)段內(nèi)，但它們對運(yùn)動節(jié)段功能的發(fā)揮(fāhuī)致關(guān)重要。運(yùn)動(yùndòng)節(jié)段，后面觀運(yùn)動節(jié)段，前面觀第十四頁，共21頁。脊柱的各個運(yùn)動節(jié)段通過以下(yǐxià)機(jī)制彼此連接起來:運(yùn)動節(jié)段作用(zuòyòng)機(jī)制：?

運(yùn)動軸：椎間盤及小關(guān)節(jié)；圍繞它們的軸可作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。?

杠桿：椎體和其上的骨性突起；是致動體的附著點(diǎn)。?

致動體：指與運(yùn)動節(jié)段接觸的前方和后方的肌肉，是脊柱功能單位(dānwèi)的運(yùn)動控制結(jié)構(gòu)。?

限制體：運(yùn)動節(jié)段的韌帶，用以維持脊柱的穩(wěn)定，將運(yùn)動節(jié)段的活動限制在正常范圍。第十五頁，共21頁。簡而言之，運(yùn)動節(jié)段的運(yùn)動是這樣產(chǎn)生的：肌肉收縮推動椎體(zhuītǐ)上的杠桿，作以椎間盤及小關(guān)節(jié)為軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，韌帶組織提供穩(wěn)定性，限制運(yùn)動節(jié)段在生理范圍內(nèi)運(yùn)動。盡管每一運(yùn)動節(jié)段只有有限的運(yùn)動范圍，但所有運(yùn)動節(jié)段彼此疊加，脊柱就具有很大的屈曲性和廣泛的運(yùn)動范圍。第十六頁，共21頁。脊柱(jǐzhù)機(jī)械性不穩(wěn)定脊柱外科醫(yī)生對何種情況下脊柱是不穩(wěn)定的各持己見。在生理負(fù)荷下，正常(zhèngcháng)脊柱有兩個很重要的特征：限制脊柱結(jié)構(gòu)位移以保證神經(jīng)組織不受損傷或刺激。2.維持結(jié)構(gòu)完整，防止嚴(yán)重畸形的發(fā)展和疲勞性疼痛的出現(xiàn)。因此如果脊柱因結(jié)構(gòu)移位導(dǎo)致已經(jīng)出現(xiàn)的或潛在的神經(jīng)損傷及因無法承擔(dān)生理負(fù)荷而出現(xiàn)疼痛畸形時，脊柱出現(xiàn)不穩(wěn)定。在嚴(yán)重的病例，這兩種情況可同時出現(xiàn)。第十七頁，共21頁。多種原因可導(dǎo)致脊柱不穩(wěn)定，包括創(chuàng)傷、腫瘤(zhǒngliú)、代謝異常、退變及椎體滑移，椎體、椎間盤和韌帶的損傷是脊柱不穩(wěn)定的常見原因。例如：腫瘤(zhǒngliú)破壞椎體后，它無法承載正常的軸向負(fù)荷，導(dǎo)致椎體塌陷形成后凸畸形，此時可伴有或沒有疼痛。這種情況也可發(fā)生在因骨質(zhì)疏松引起骨折時，不