脊椎的生物力学平衡

脊椎的生物力学平衡一、人体平衡力学：人体的固有结构左右对称，内外平衡。人体以脊柱为中轴线，两侧肌肉、骨骼、神经均成对称。肋骨每侧12根；神经31对；脊柱两侧有竖脊肌、斜方肌、大菱肌、小菱肌、锯齿肌；肩胛有冈上肌、冈下肌、大圆肌、小圆肌；腰部腰大肌、腰三角肌；臀部有臀大肌、梨状肌；大腿有股四头肌、阔筋膜肌、缝匠肌；小腿有腓肠肌、比目鱼肌；手臂有肱二头肌、肱三头肌、桡侧肌；人体神经由脊椎骨缝隙中穿插出来，然后再走行到内脏，分散到四肢和两肋，达于肌表。一旦对称偏离，平衡失调，功能即受影响。长时间的不对称下，软组织则可因“补偿调节”由外向内形成对应的紧张与压力，血管流动缓慢，组织细胞血氧供应不足而产生质变，造成器官功能紊乱与机体老化现象。人体垂直力学：由头顶向下至脚；由两肩至脚；由腰肌至脚；由臀肌至脚等由上至下的惯穿力量称人体垂直力学。人体交叉力学：由右肩（左肩）经左腰（右腰）至左脚（右脚），或由右肩（左肩）经右腰（左腰）至左脚（右脚），由上至下，由左至右，由右至左的一种交叉力称人体交叉力学。对应力学：腹背、内外、前后的影响为对应力学。上下调节力学：人体的上部与下部的影响称上下调节力学。一个肢端或头颈的肌腱、韧带、筋膜的劳损可以引起本侧的全部力学改变，同时可以交叉影响对应一侧的骨骼肌肉的力学改变。二、脊椎的解剖学特征和平衡的维持1、结构特征：脊椎是人体运动的主轴。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。脊椎的生理弯曲，可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。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。(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030%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。5、脊椎偶连运动：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。脊柱旋转主要发生在胸椎和腰骶部，腰椎的旋转十分有限。6、脊椎负荷：腰椎是脊椎主要承重部位。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。仰卧位时脊椎承载最小。仰卧位膝伸直时，腰肌对脊椎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，上身重量也产生脊椎剪力，增加脊柱载荷。7、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。&骶髂关节：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。骶髂关节运动范围平均4。骶髂关节承受上半身的重量，骶骨像拱石一样嵌插在髋骨上，形成相对稳固的结构。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。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、腹直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。10、胸腰筋膜（胸背筋膜）：是非常强健的结缔组织，连结肋、椎骨、髂骨和骶骨以及韧带系统和躯干肌，作用于提举重物越过头和用高速投掷物体时稳定躯干。胸背筋膜还作为支持带包裹竖躯干肌和多裂肌。胸腰筋膜、肌肉和韧带系统共同参与胸腰活动的控制。三、影响脊椎生物力学平衡的因素由于地球引力和人体重力的作用，脊柱的失稳是由下向上传导的。足弓的角度、髋关节的稳定程度和骨盆的倾斜度对脊柱的端正程度均产生影响。这些影响是相互关联的。1.足弓对脊椎的影响万丈高楼平地起，人行万里始于足下。足弓对人体的承重最大，因此，对人体的力学平衡和信息传导起重要作用。足部有足骨有26块，关节有36个。在行进时，足底分配的重心有兩个重要的落点。一是足跟，约占75%，二为足前约1/3，蹠骨与趾骨交接处，约佔25%。足弓的主要功能是使重力线从踝关节下落到距骨，再继续向前后分散重力，向前传到蹠骨小头，向后传向跟骨，稳固足底的拱型。所以当我們在行走，跳跃或从高处跳动着地时，足弓起到缓冲的作用，同时还有确保足底的血管和神经避免受压迫並且能够再回复的作用。足弓的形态能维持，一个是楔型骨使得拱形的完整，一个是使所附着的肌腱韧带保持弹性，而使肌肉收缩，维持足弓活动行动的动能来源。所以双足的重心，能稳定且不偏移，就不会对足部的肌肉，韧带，与相互连接的关节产生过度劳损的现象，也不会因为重心的偏移而不稳定。在单一侧足部关节产生张力的不平衡时，向下向前向外，脚拇趾关节的变形外翻。向上反作用力，膝关节变形，甚至上传到股骨头，髋关节双边受力不平衡，骨盆高低不等，连带脊椎两侧肌肉失衡，产生拉力而变形。在个人因活动惯性的单边使用，脊椎关节最容易受力，产生变形，长时间下来，影响到內科疾病的产生。2:髋关节转位髋骨由坐骨、耻骨及髂骨融合而成。髋关节由髋臼和股骨头组成，周围包绕22块肌肉、关节囊、大量的韧带和滑囊。在站立体位时，髋臼及股骨颈朝向前方，颈干之间的两个角度决定髋关节的功能。前倾角：股骨颈与股骨髁平面之间的扭转角度大约为15度。颈干角：股骨颈与股骨干之间的角度，成人大约125-130度。骨盆靠下肢支撑。下肢传导上来的不平衡的力量，首先造成髋关节的转位，进而导致骨盆的偏移。纠正髋关节的转位，是脊柱调整的关键之一。職黑节转性图辭*大腿脣外矗或外轉時則曹比相反Wl曲腳更長*大职骨內施或內艸時則會比相反隔的更惡S中电1nilp/ilcfl.rinfcaQVdilFCdJocin3:骨盆倾斜：骨盆是由四块骨，即左右髋骨、骶骨和尾骨组成的。骨盆作为脊椎的“底座”，对脊椎的正常运动具有很大的影响。骨盆移位12厘米是十分常见的。人体的基座一一骨盆既然已经失常，就必然需要其上方的脊椎骨做出调整。有些看来很健康的人，其骨盆位置可能是不正常的。即使他们现在还未出现任何不适，然而随着时间的推移，这种不正常现象则逐渐加重，最终必然导致疾病。4:椎体的半脱位：脊柱的偏移，主要表现为椎体的半脱位。所谓半脱位有两方面的含义，一是与脊椎关节结构相关的生理、解剖和动力学以及生物力学性质发生了变化；二是相邻脊椎的排列顺序发生了微小改变，有时这种变化可挤压脊神经，影响神经冲动的传递。