| 脊柱生物力学基本知识 导言
人体脊柱实质上是一个通过杠杆、运动轴、致动体和限制体操纵的结构。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。矢状面曲度的改会很大程度上影响脊柱的力学行为。
• 椎体组成脊柱的前柱，承载80% 的轴向负荷（体重）。后方结构（主要是关节突关节）组成脊柱后柱，向下肢传递20% 的轴向负荷。 脊柱后方的肌肉群产生“张力作用”，用来维持直立姿势及保持人体矢状面和冠状面的平衡，这些肌肉群被称为“张力带”。任何前柱或后柱的破坏及疾病均可打破脊柱在骨盆及髋关节上的平衡，导致后方肌肉群的疲劳和疼痛。同样后方肌肉群的损伤及疾患也可使脊柱失去矢状面的平衡。 病理：脊柱生物力学基本知识
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。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
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。 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。 运动节段
• 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。 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。 侧屈图例
生物力学名词 弯曲－指一个结构不直接在受力点支撑载荷时产生的形变。弯曲凸面的纤维受到张力而延长，凹面的纤维受到压力而缩短。
压缩－作用力使物质纤维聚集在一起。脊柱压缩负荷主要集中在椎间盘，它的作用类似于减震器。
载荷－用来描述力的施加及物体的运动。在研究脊柱生物力学时，载荷是一个模糊的概念，尽管如此，载荷被广泛用于描述压力、旋转力、张力和剪力。载荷的单位是牛顿及千克。
弛张－指作用于一个物体的外力解除后，物体恢复到早期的平衡状态。
柱机械性不稳定
另外一个例子是因峡部缺损、椎体向前滑移而导致的滑椎，它可引起受累节段不正常运动、神经结构受累及可能出现的局部后凸畸形。
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