脊柱生物力学教程文件.ppt

脊柱生物力学n n人类属于脊柱动物亚门，代表了自鱼类开始，生物体脱离海洋至登上陆地，其间所经历的漫长进化过程的最后阶段。n n我们和猿共同拥有相似的脊柱结构。然而，猿的直立是间断的。脊柱的生物力学特点n n躯干的支柱轴躯干的支柱轴在躯干位于对称位置时，在躯干位于对称位置时，脊柱整体可看作船的桅杆，脊柱整体可看作船的桅杆，其立于骨盆之上，并向头其立于骨盆之上，并向头部延伸部延伸在肩部水平，脊柱支撑着在肩部水平，脊柱支撑着一个相当于桅杆主帆的帆一个相当于桅杆主帆的帆架平面（肩胛骨）架平面（肩胛骨）在所有节段水平，脊柱内在所有节段水平，脊柱内包含韧带和肌肉等张紧装包含韧带和肌肉等张紧装置，这些张紧装置被排列置，这些张紧装置被排列成支柱一样，将其主体与成支柱一样，将其主体与其附着点连结起来。其附着点连结起来。骨骼n n头、颈、躯干部的骨骼有颅骨（面颅、脑颅）、椎体（颈椎、胸椎、腰椎、骶骨、尾骨）、肋骨、胸骨。n n椎骨借韧带、椎间盘和椎间关节连结而构成脊柱。脊柱的生物力学功能n n传导载荷n n空间活动n n保护脊髓脊柱 躯干轴和脊髓保护体n n颈椎区因支撑头部，尽可能靠近头部的重力颈椎区因支撑头部，尽可能靠近头部的重力轴线。轴线。n n胸椎因纵隔器官，尤其是心脏，位于躯体后胸椎因纵隔器官，尤其是心脏，位于躯体后侧侧n n腰椎支撑整个上半身，位于躯体中心位置，腰椎支撑整个上半身，位于躯体中心位置，向前突入腹腔。向前突入腹腔。n n骶骨，尾骨是尾巴的退化器官骶骨，尾骨是尾巴的退化器官n n脊柱是是脊髓的保护结构脊柱是是脊髓的保护结构n n第第2 2腰椎是脊髓圆锥所在位置，此阶段下的椎腰椎是脊髓圆锥所在位置，此阶段下的椎管内仅容纳没有神经功能的终丝。管内仅容纳没有神经功能的终丝。脊柱生理弯曲n n在进化过程中，因直立形成的角度在进化过程中，因直立形成的角度部分被骨盆后倾抵消，部分需要腰部分被骨盆后倾抵消，部分需要腰椎弯曲来弥补。椎弯曲来弥补。n n与头颅相关的颈椎在头颅下逐渐向与头颅相关的颈椎在头颅下逐渐向前移位前移位n n在生长发育阶段，腰部出现类似变在生长发育阶段，腰部出现类似变化。化。n n出生后几天，腰椎前凹，出生后几天，腰椎前凹，1313个月，个月，腰椎笔直，腰椎笔直，3 3岁腰椎前突形成，岁腰椎前突形成，8 8岁前突明显，岁前突明显，1010岁趋于成人。岁趋于成人。n生理弯曲的意义：调节重心，减震，支撑脏器等。(二）关节n n1.1.寰枕关节寰枕关节n n由由寰椎寰椎两侧侧块的上关两侧侧块的上关节凹与相应的枕骨髁构节凹与相应的枕骨髁构成的椭圆关节。成的椭圆关节。n n寰枕关节在结构上是独寰枕关节在结构上是独立的，在机能上是联合立的，在机能上是联合的。的。n n两侧关节联合运动，使两侧关节联合运动，使头部俯仰和侧屈。头部俯仰和侧屈。n n寰枢关节n n寰枢外侧关节（平面关节）n n寰枢正中关节（圆柱关节）n n运动轴垂直通过齿突，寰椎绕此轴左右旋转，每侧40度脊柱的功能单位n n侧面观侧面观n n前方的椎体，作为前柱前方的椎体，作为前柱的组成成分，是重要的的组成成分，是重要的支撑结构。支撑结构。n n位于后方的椎弓，支持位于后方的椎弓，支持关节突，堆叠成后柱关节突，堆叠成后柱n n前柱起静力学作用，后前柱起静力学作用，后柱起动力学作用。柱起动力学作用。n n垂直面上：骨性组织垂直面上：骨性组织和韧带结构相互交替，和韧带结构相互交替，形成有椎体构成的被形成有椎体构成的被动节段和活动阶段，动节段和活动阶段，包括：包括：椎间盘椎间盘椎间孔椎间孔关节突关节关节突关节黄韧带和棘间韧带黄韧带和棘间韧带n n每个椎骨的椎体和每个椎骨的椎体和每个椎骨的椎体和每个椎骨的椎体和椎弓根均有骨小梁椎弓根均有骨小梁椎弓根均有骨小梁椎弓根均有骨小梁结构，连在一起构结构，连在一起构结构，连在一起构结构，连在一起构成第一类杠杆结构成第一类杠杆结构成第一类杠杆结构成第一类杠杆结构n n支点为关节突，使支点为关节突，使支点为关节突，使支点为关节突，使作用于脊柱的轴向作用于脊柱的轴向作用于脊柱的轴向作用于脊柱的轴向压力被椎间盘直接压力被椎间盘直接压力被椎间盘直接压力被椎间盘直接而被动的缓冲一部而被动的缓冲一部而被动的缓冲一部而被动的缓冲一部分分分分n n同时被椎旁肌肉间同时被椎旁肌肉间同时被椎旁肌肉间同时被椎旁肌肉间接而主动的缓冲了接而主动的缓冲了接而主动的缓冲了接而主动的缓冲了另一部分。另一部分。另一部分。另一部分。椎间连接原件n n在骶骨和颅底之间有24块被许多纤维韧带连结在一起可以活动的椎骨。n n韧带复合体使椎骨间形成强大的连接，并将强大的机械阻力传递至脊柱。只有强大的创伤才能导致这些椎间韧带的断裂。水平面：水平面：水平面：水平面：附着在前柱的韧带。附着在前柱的韧带。附着在前柱的韧带。附着在前柱的韧带。1.1.前纵韧带起自颅底经椎体前方前纵韧带起自颅底经椎体前方前纵韧带起自颅底经椎体前方前纵韧带起自颅底经椎体前方到达骶骨。到达骶骨。到达骶骨。到达骶骨。2.2.后纵韧带：起自枕骨的乳突部后纵韧带：起自枕骨的乳突部后纵韧带：起自枕骨的乳突部后纵韧带：起自枕骨的乳突部位，经椎体后方到骶管。位，经椎体后方到骶管。位，经椎体后方到骶管。位，经椎体后方到骶管。这些长韧带与每一个椎间这些长韧带与每一个椎间这些长韧带与每一个椎间这些长韧带与每一个椎间盘都是相连的。盘都是相连的。盘都是相连的。盘都是相连的。附着在后弓的韧带，连接附着在后弓的韧带，连接附着在后弓的韧带，连接附着在后弓的韧带，连接了邻近椎骨的后方椎弓。了邻近椎骨的后方椎弓。了邻近椎骨的后方椎弓。了邻近椎骨的后方椎弓。n n厚而强大的黄韧带（厚而强大的黄韧带（厚而强大的黄韧带（厚而强大的黄韧带（3 3）n n棘间韧带（棘间韧带（棘间韧带（棘间韧带（4)4)，在后方与棘，在后方与棘，在后方与棘，在后方与棘上韧带（上韧带（上韧带（上韧带（5 5）相连。）相连。）相连。）相连。n n横突间韧带（横突间韧带（横突间韧带（横突间韧带（1010）附着在每）附着在每）附着在每）附着在每个横突的尖端。个横突的尖端。个横突的尖端。个横突的尖端。n n2 2条有力的前后韧带条有力的前后韧带条有力的前后韧带条有力的前后韧带（9 9）：起加固小关节）：起加固小关节）：起加固小关节）：起加固小关节囊的作用。囊的作用。囊的作用。囊的作用。椎间盘的结构n n髓核：位于中央部，胚胎学上髓核：位于中央部，胚胎学上来源于脊索的胶冻样物质，均来源于脊索的胶冻样物质，均有强亲水性，包含有强亲水性，包含80%80%水分。水分。化学成分：粘多糖基质。髓核化学成分：粘多糖基质。髓核内没有血管和神经，导致髓核内没有血管和神经，导致髓核的修复无法完成。的修复无法完成。n n周围是纤维环，由呈同心圆的周围是纤维环，由呈同心圆的纤维组成。纤维组成。椎间盘n n构成脊柱高度的20-33%n n对抗压缩力n n对脊柱活动有决定性影响与脊髓水平相对应的椎间盘结构变化n n腰椎间盘：最厚，腰椎间盘：最厚，9mm9mm。n n胸椎间盘：胸椎间盘：5mm5mmn n颈椎间盘：颈椎间盘：3mm3mm但是比椎间盘厚度的绝对值更重要的是椎间盘与相但是比椎间盘厚度的绝对值更重要的是椎间盘与相应椎体的高度的比值，比值越大，相应椎体阶段应椎体的高度的比值，比值越大，相应椎体阶段的活动度越呆。的活动度越呆。颈椎活动度最好，椎间盘与椎体高度比颈椎活动度最好，椎间盘与椎体高度比2:52:5腰椎活动度稍差，椎间盘与椎体高度比腰椎活动度稍差，椎间盘与椎体高度比1:31:3胸椎活动度最差，椎间盘与椎体高度比胸椎活动度最差，椎间盘与椎体高度比1:51:5似旋转头的髓核髓核的亲水性n n髓核位于终板平面的中央，该区域被软骨覆盖，横向上有很多微孔，微孔将髓核与终板面下的骨松质相连。n n躯体直立承受压力时，髓核基质中的水分通过微孔溢出至椎体。夜间休息时，髓核的亲水性发挥作用，将水分吸回髓核。髓核的高度清晨高于晚上。n n随年龄增长，亲水性下降。作用于椎间盘的压力n n椎间盘受力越靠近骶骨部位越大。n n体重80kg，颅3kg，上肢14kg，躯干30kg，腰5-骶1水平，脊柱承受2/3体重，椎间盘承受37kg，体重一半。n n健康和病理存在差异：健康椎间盘休息状态下承受100kg体重，压扁1.4mm，病变的压扁2mm，而且无法恢复初始高度。1、腰、腰1/2、腰、腰2/3、腰、腰3/4、腰、腰4/5椎间盘膨出，椎间盘膨出，腰腰3/4、腰、腰4/5椎间水平椎间水平后方椎管狭窄；腰后方椎管狭窄；腰5/骶骶1椎间盘轻度突出；腰椎间椎间盘轻度突出；腰椎间盘变性。盘变性。2、腰椎骨质增生、骨质、腰椎骨质增生、骨质疏松疏松。关节突上下关节面的方关节突上下关节面的方向与椎体运动向与椎体运动n n在上颈部，关节突关在上颈部，关节突关节面几乎呈水平位，节面几乎呈水平位，允许作旋转运动；允许作旋转运动；n n在下颈部，关节突关在下颈部，关节突关节面呈斜型，近似额节面呈斜型，近似额状位，因此具有一定状位，因此具有一定的侧屈和少许的屈伸的侧屈和少许的屈伸运动运动n n胸椎的关节突呈冠状位，棘突呈叠瓦状，两侧与肋骨相连，这些因素限制了胸椎只能作轻微的侧屈运动。n n腰椎关节突关节面近于矢状位，旋转运动受限制，主要允许作屈伸运动。（三）肌肉n n头颈部的屈肌：胸锁乳突肌，前中后斜角肌、头头颈部的屈肌：胸锁乳突肌，前中后斜角肌、头前直肌，头长肌，颈长肌及舌骨上下肌群。前直肌，头长肌，颈长肌及舌骨上下肌群。n n头颈部伸肌头颈部伸肌:背最长肌、颈最长肌、头最长肌、背最长肌、颈最长肌、头最长肌、头夹肌、颈夹肌、头半棘肌等。头夹肌、颈夹肌、头半棘肌等。n n躯干的前外侧肌：腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、躯干的前外侧肌：腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腹横肌、肋间内肌、肋间外肌、腰大肌。腹横肌、肋间内肌、肋间外肌、腰大肌。n n躯干后外侧肌：竖脊肌，为背肌中最长、最大、躯干后外侧肌：竖脊肌，为背肌中最长、最大、最有力的肌群，位于脊柱两旁的沟内，与躯干的最有力的肌群，位于脊柱两旁的沟内，与躯干的伸展、侧屈及旋转有关。伸展、侧屈及旋转有关。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢