脊柱运动生理

,脊椎运动生理介绍,主讲：何涌,脊柱失稳的病因,1、创伤：无论是从Holdsworth(1970年)的脊柱二柱理论或Denis（1983年）的三柱理论出发，椎节的任何解剖部位受损均将波及脊柱的稳定性，其中包括周围的韧带和肌群。为避免由早期的急性失稳形成后期的慢性失稳，相应的早期治疗成为关键。,2退变：是人体生长发育停止后出现的自然规律，其中以纤维环和髓核为早发，初期出现的失水，即可引起椎节的不稳，并通过窦椎神经而出现症状。随着退变的加剧，因椎间盘的退变、萎缩与髓核移位，可使椎节韧带和小关节本松弛而使脊柱出现明显的不稳定期，由椎节不稳定及因此而出现的超限活动，易引起椎体边缘韧带及滑膜下撕裂、出血、机化及后期的骨质增生，此时进入固定畸形期，可使脊柱椎节重新获得相对稳定。从某种意义上讲，此也可视为机体自身的保护性代偿反应，但却可引起或加剧椎管及神经根管的狭窄，从而产生一系列症状。,3手术：脊柱之任何一种手术均将影响其稳定性。因此对脊柱稳定性影响大小被视为制定脊柱手术的三大标准之一。 4其他：除肌性原因较多之外，某些神经原性疾患、脊柱感染、脊柱肿瘤等均可引起脊柱的不稳。,二、脊柱不同节段的失稳表现：,1颈椎不稳：其中（1）枕颈不稳，是指颅底与寰椎之间由于外伤（骨折脱位）、先天发育畸形（颅底凹陷症等）及局部软组织病变所致者。（2）寰枢椎不稳，较前者多见。除发育机型外，以外伤性为多见，包括寰椎椎弓骨折、齿突骨枢椎弓骨折及寰枢椎脱位等。（3）下颈椎不稳，多由退变所致，此为外伤。由于颈椎的小关节呈现45度角，故有10%的病例在外伤后出现不稳，上下椎体在侧位动离性X光片上显示明显位移2mm者应属异常，大于3.5mm即可诊断。,2胸椎不稳：因胸段脊柱的特点，除严重创伤或破坏性疾患外，一般难以造成胸椎失稳。因此发生率明显低于颈及胸腰节段。（过伸性损伤在脊柱损伤中占据10%，加之主要波及后结构。因此临床上引起不稳者甚为少见：屈曲型骨折则较为多见，尤其是脊柱中柱同时受损的外裂型骨折是构成胸椎不稳的主要原因）。脊柱侧凸所引起的胸椎不稳属一特殊类型。,3腰椎不稳：由于腰椎的解剖学特点的特殊性，腰椎不稳症十分多见，特别是中老年女性，此不仅仅是由于该处载荷最大，屈伸活动范围大，小关节面呈矢状，且由于后方小关节呈水平位旋转活动时，其轨迹中心点位于后方体位外，因此，只要小关节少许活动即可引起椎体间关节大幅度活动，以致易引起椎间关节的退变及劳损，并导致椎间不稳。,再者由于腰骶段系人体三个倒三角力学结构中受剪力最大的部位，因此在引起退变、劳损的同时，其椎弓根部易出现劳损和断裂，从而构成下腰段不稳的骨性解剖学基础，尤以重体力劳动者、举重运动员等为多见。,2.力量越轻，幅度越小越安全,理想化的脊柱手法要降低手法操作的风险性，必须减小脊柱的被动运动幅度，降低手法操作的力量。对同一个操作对象而言，手法所引起的被动运动幅度越小，手法力量越轻，则脊柱及其附属结构的空间位移量和内应力增高越小，则越不可能引起医疗性损伤，手法的安全性越高。,关节复位阻力,关节面摩擦阻力是由关节软骨摩擦系数和关节面压力所决定的 ，影响关节面载荷大小的因素有体位、跨关节胶元组织的弹性张力和跨关节肌肉的收缩力。 关节囊和韧带的弹性张力 肌张力,降低脊柱手法复位阻力,降低肌肉紧张度；适当分离关节面；适当紧张韧带、关节囊等胶元组织； 正确的运动和施力方向。,一上颈椎运动生理,枕寰枢复合关节的屈伸运动临床意义颈椎的后伸，引起寰枕后间隙的减小。由于寰枕后膜在结构上的特殊性，寰枕关节后伸可造成寰枕后膜对椎动脉产生切割挤压，引起椎动脉枕段压迫。若患者寰椎后弓上面存在椎动脉沟环时，这一椎动脉机械性压迫更为严重，是颈椎后伸时姿势性眩晕发作的重要机制之一。颈椎前屈时，寰椎相对枢椎齿突前移，对寰椎十字韧带产生强烈的推挤牵拉。若手法中用力不当或幅度过大，可能使寰椎十字韧带撕裂，齿突失去约束稳定因素而相对寰椎后移，造成脊髓及延髓压迫，导致突然死亡或高位截瘫。,枕寰枢复合关节的侧屈运动,侧屈运动只发生于寰枕关节。由于寰枢后关节特定的外“八”字形骨性解剖结构，当头颈进行侧屈运动时，寰枢关节并不出现明显的侧屈移动。寰枕关节的侧屈的运动幅度仅为3 其限制因素是对侧的寰枕关节侧副韧带及齿突顶韧带和翼状韧带,枕寰枢复合关节的旋转运动,枕寰枢复合关节的旋转运动主要发生在寰枢关节，单一寰枢关节可产生47旋转幅度，几乎占整个颈椎旋转幅度的一半。 由于枢椎上关节突的关节面在前后向上隆凸，因而寰枢后关节的旋转移动并非在平面上进行的，而是在一个前后低而中心高的曲面上进行的，当寰椎从其中立位旋转到极限位时，寰椎侧块下关节面将后下降23mm。从这一过程分析可以看出，寰枢椎之间的旋转运动轨迹呈一螺旋型。,寰枕关节的旋转运动可看作是寰枢节段旋转运动的延续，当寰椎向左转动到极限位后，若旋转动力较大，头颈运动的惯性必然驱使枕骨髁在寰椎上关节面上继续向左旋转运动。,脊椎脱位,枕寰枢复合关节的旋转运动临床意义,寰枢关节旋转时，影响最大的是重要结构是椎动脉。旋转侧的寰椎侧块相对枢椎横突向后运动，对侧的寰椎侧块相对枢椎横突向前运动，造成对侧椎动脉上段的机械压迫。因椎动脉从枢椎横突孔到进入枕骨大孔的狭小区间内存在连续的多个弯曲，椎动脉上段受牵拉后必然造成管腔的塌陷。故颈椎旋转一旦超过45后，其对侧椎动脉血流逐渐减少，直至完全阻断。,除了椎动脉以外，颈内动脉也会受到颈椎旋转运动的影响。颈内动脉紧贴着寰椎侧块和枢椎横突的前缘上升，进入颅内。急剧的颈椎旋转，因寰椎侧块的急速前移而压迫颈内动脉，引起颈内动脉支配区的急性血供不足。颈部慢性炎症，如慢性咽喉炎、颈动脉炎等，使颈动脉鞘与周围组织相互粘连，降低了颈内动脉的顺应性和活动度，将提高颈椎旋转运动对颈内动脉机械压迫的发生几率。,下颈椎运动生理,【运动生理和临床意义】 颈椎前屈运动前屈对神经根的影响要从两方面来看，其一，前屈时椎间孔上下径扩大，有利于神经根减压；其二，前屈时脊髓及神经根向头端移动，过度前屈又能使已受压迫的神经根张力增高。,注意前屈的弊端,前屈运动使髓核在椎间盘内向后滚动，盘内压增高，前屈过度易诱发颈椎间盘突出；前屈也有使黄韧带拉长变薄，有利于膜性椎管管径的增加有利变化。但对已存在颈椎向前滑脱的患者进行大幅度的前屈操作，有使颈椎滑脱增大的可能；对已存在颈椎间盘突出或椎体后缘巨大骨赘的病人进行前屈操作，则有造成或加重脊髓损伤的可能。,颈椎后伸运动,后伸运动使椎间孔的上下径减小，同时因后关节囊及黄韧带皱缩的关系，椎间孔前后径也相应减小。后伸运动对髓核的影响与前屈运动相反，但椎间盘压力也呈增高的趋势。,颈椎后伸对椎动脉的影响,颈椎后伸时，其生理前凸加大，穿行于横突骨通道中的椎动脉行程也相应延伸，可能对椎动脉产生强烈的牵拉而致塌陷；或虽不致直接造成椎动脉的机械压迫，但对椎动脉外周交感神经丛的强烈刺激可导致椎动脉分支的平滑肌痉挛而同样引起椎基底动脉供血不足。,注意后伸的弊端,对已存在颈椎向后滑脱的患者进行大幅度的后伸操作，有使颈椎滑脱增大的可能；对已存在颈椎间盘突出或椎体后缘巨大骨赘的病人进行后伸操作，同样有造成或加重脊髓损伤的可能。,颈椎旋转运动,颈椎旋转运动主要发生在寰枢关节，其次是中颈段，越往低位，活动节段的旋转幅度越小。 旋转运动时，活动节段上椎骨的下关节突向后向内移动，因而旋转侧椎间孔孔径扩大；但由于对侧下关节突向前向外移动，故对侧的椎间孔孔径相应减小。颈椎旋转性手法常用以调整椎间孔孔径，减少或消除神经根的压迫或刺激，即是此机理。,颈椎旋转对椎动脉的影响,颈椎旋转时，影响最大的是重要结构是椎动脉。旋转侧的寰椎侧块相对枢椎横突向后运动，对侧的寰椎侧块相对枢椎横突向前运动，由于寰枢椎之间的旋转幅度可达到45左右，引起旋转侧椎动脉上段松弛及下段受牵拉，而对侧椎动脉上段受牵拉及下段出现松弛。,急剧的颈椎旋转，因寰椎侧块的急速前移而压迫颈内动脉，引起颈内动脉支配区的急性血供不足。颈部慢性炎症，如慢性咽喉炎、颈动脉炎等，使颈动脉鞘与周围组织相互粘连，降低了颈内动脉的顺应性和活动度，将提高颈椎旋转运动对颈内动脉机械压迫的发生几率。,颈椎旋转诱发急性脑缺血发作,椎动脉和颈内动脉的外周有丰富的交感神经丛分布，旋转运动引起的血管壁牵拉及受压，必然刺激交感神经纤维，导致动脉分支平滑肌的痉挛，同样可造成脑组织缺血。血管阻力的增大，又引起血流缓慢，容易在脑血管内部引发血栓形成，导致缺血性中风的发生。颈椎的急剧旋转及寰枢椎骨质对颈内动脉的挤压作用还可造成动脉内附壁血栓的脱落，经血流栓塞于脑内血管，是颈椎手法诱发缺血性中风的另一途径。,颈椎侧屈运动,除寰枢关节外，颈椎其它活动节段的侧屈运动与旋转运动紧密地连带在一起，没有单纯的侧屈运动，也不存在单纯的旋转运动。 侧屈运动可使对侧钩椎关节面相互分离，扩大对侧椎间孔，并使椎骨向对侧旋转(指棘突的旋转方向)，而对同侧钩椎关节面、椎间孔的作用正好相反。侧屈运动同时使对侧颈神经根、椎动脉处于紧张、受牵拉的状态，过度侧屈容易对此两种组织产生伤害。,脊椎脱位,三. 胸椎微调手法,(一) 胸椎应用解剖、运动生理和临床意义胸椎的解剖特点：关节突的关节面排列接近额状面，呈同心圆状排列，其旋转运动中心位于椎体的中央；,横突向外后方倾斜，横突轴向与节段旋转中心恰好成垂直关系；棘突细长，向后下方倾斜，相邻棘突互相成叠瓦状排列；椎体后外侧上下角各有四个卵圆形凹陷，为肋椎关节面，与肋骨小头组成肋椎关节；横突外端亦有一卵圆形凹陷，与肋骨结节组成肋横突关节。,胸椎的运动生理,1、 屈伸运动 2、 侧屈运动 3、旋转运动,胸椎屈伸运动,当胸椎活动节段前屈时，上位胸椎骨的下关节突在下位椎骨上关节突关节面上向上滑移 前屈的限制因素是棘间韧带、后纵韧带及后关节囊的弹性张力 胸椎的限制因素是棘突的骨性碰撞和前纵韧带的弹性张力。,胸椎侧屈运动,胸椎活动节段进行侧屈运动时，上位胸椎的同侧下关节突向下滑移而对侧下关节突上移，同侧关节突间的骨性碰撞和对侧横突间韧带的张力是侧屈运动的限制因素。,胸椎的旋转运动,胸椎两侧后关节面呈向心性同心弧排列，弧面的圆心位于椎体中心，旋转运动即是胸椎两侧后关节面之间的相对滑移。胸椎旋转运动不仅受到短韧带张力的限制，还受到相应肋骨环弹性的影响,四腰椎运动生理,腰椎解剖特点：1.骨结构特点 腰椎椎体宽而厚，棘突呈板状，向后水平状延伸，上关节突关节面朝向内后方，下关节突关节面朝向外前方。,腰椎后关节突关节面排列的方向接近人体冠状面，上位椎骨的下关节突关节面朝向外下方，而下位椎骨的上关节突关节面则向后内方。当腰椎活动节段进行运动时，上位椎骨的两侧下关节突是在下位椎骨两侧上关节突所围成的曲面内进行滑动，提供了足够的稳定性。,2.腰椎间盘特点 由于腰椎生理前凸的存在和及承受很大的静力及运动载荷的影响，腰椎间盘具有如下特点：一是较厚，腰椎间盘的厚度占整个腰椎总长的三分之一；二是髓核位于椎间盘的偏后方，髓核中心位于椎间盘中、后三分之一交界处，髓核后方的纤维环结构相对显得较为薄弱；三是纤维环后方后纵韧带的保护不足。,脊椎脱位,棘间韧带及横突间韧带 韧带较短，分别位于相邻两棘突或横突之间。急性损伤使韧带发生断裂，慢性损伤使韧带关节囊松弛，因而会失去应有的韧性和弹性，均可破坏脊椎结构的稳定性，导致椎体失稳。,六、脊椎附件异常（椎弓峡部裂）,六、脊椎附件异常（椎弓峡部裂）,腰椎运动生理和临床意义,1、屈曲运动 2、后伸运动 3、侧屈运动 4、旋转运动,屈曲运动,腰椎屈伸运动幅度最大的是腰4、5节段，随着节段上升，其屈伸幅度依次降低。 腰椎前屈时，腹壁肌群首先收缩；随后由于人体重力的作用，脊柱进一步向前弯曲，同时脊柱伸肌群也发生收缩，以控制、对抗前屈运动； 。骨盆前倾可进一步增加脊柱前屈幅度，帼绳肌的紧张可限制骨盆的前倾，故也可影响脊柱的前屈运动。,腰椎前屈的限制因素,1、黄韧带的弹性张力2、棘间韧带的弹性张力3、棘上韧带的弹性张力4、后纵韧带的弹性张力5、髂腰韧带的弹性张力。,腰椎前屈对椎间盘的影响,当腰椎前屈时，椎间盘的一部分受到牵拉，而另一部分受到挤压，关节突关节产生相对滑动，关节囊被拉紧，关节突承受牵拉载荷。当腰椎出于最大前屈位时，关节突所承受的拉伸载荷占总载荷量的39，此时上下关节突相对滑动的尺度为Mmm。,腰椎屈曲时，椎间盘的前缘变窄而膨出，椎间盘后缘则增宽而向内凹陷，纤维环后部的张力和压力均显著增加。由于人体腰部前屈运动的频度远远超过后伸运动的频度，纤维环后部纤维在这种生理应力的反复作用下容易出现断裂，是腰椎间盘突出症发生的病理基础。,腰椎屈曲对脊髓的影响,脊柱屈曲时，脊髓因处于屈曲运动轴的后面，故随之被拉伸而上升，硬脊膜、齿状韧带、神经根等附属结构也随之被拉紧。在生理状态下，由于这些附属结构具有较大的活动度和松弛性，故脊柱脊柱屈曲并不会引起硬脊膜、齿状韧带、神经根张力的提高而引起神经刺激。 但在病理情况下，如神经根受压、硬脊膜粘连时，限制了其活动度，脊髓的上升将引起这些附属结构张力的急剧增高，从而导致疼痛刺激。,腰椎前屈还可使纤维环后部及后纵韧带紧张。在椎间盘结构尚未严重破坏、椎间盘内压不高的情况下，卧位腰椎前屈手法操作可使纤维环后部纤维和后纵韧带的适度紧张，有助于挤压髓核组织向前移动，对解除神经根压迫是有利的。,但对于椎间盘结构已经完全破坏及（或）椎间盘处于高压的情况下，前屈手法操作不慎会增加突出物对神经根的压迫。同样，黄韧带因处于屈伸运动轴的后方，前屈时被拉伸而变薄，故对椎管狭窄症减轻椎管狭窄程度是有利的。,腰椎前屈可减少腰骶角，同时失稳节段的椎骨在被动紧张的后部韧带的牵拉下，可发生向后移动，这种后移对于腰椎假性滑脱患者来说，有助于减少或消除对马尾神经的压迫。,后伸运动,腰椎后伸时，椎间隙的前缘增宽而向内凹陷，其后缘则变窄而向外膨出，髓核被迫向前方滚动，纤维环前部的压力和张力增高，而纤维环后部的压力及张力均呈降低的趋势。,腰椎后伸对椎间盘的影响,在纤维环外层及后纵韧带完整的情况下，腰椎后伸手法对髓核和纤维环的这种生物力学效应有助于后突的髓核组织回纳。但在椎间盘结构已有严重退变或纤维环外层、后纵韧带已经完全破裂的情况下，腰椎后伸运动可能造成纤维环破裂口的闭合，突出的间盘组织嵌顿于破裂口，不仅不能回纳，反而更形向后突出。,腰椎后伸对脊髓的影响,腰椎后伸时，脊髓在椎管内下降，硬脊膜、齿状韧带、神经根等附属结构均处于松弛的状态。,后伸手法对关节突的影响,后伸手法对后关节突的影响，不仅在于上下或前后方向的位移，还存在着侧方的位移，因而反复轻度后伸腰椎，能松动关节突之间的粘连，过改善局部循环，缓解许多疾病的临床症状。但盲目对腰椎进行的幅度的后伸操作，则必然造成后关节突之间的碰撞，有引起关节突骨折的可能。,腰椎后伸，引起后部韧带如后纵韧带、黄韧带的松弛，在这些组织已经发生退变、增厚的情况下，会出现韧带的蜷曲，导致膜性椎管管径的减小。后伸运动还造成腰骶角增大，加重腰椎失稳和向前滑脱。,侧屈运动,腰椎侧屈运动幅度最大的节段是腰3、4间隙，最小的节段是腰5、骶1 关节。同侧的腰方肌、腰大肌和骶棘肌参与侧屈运动，其限制因素是对侧横突间韧带和关节突关节囊的张力，对侧腰方肌和腰大肌则控制和对抗侧屈运动。 侧屈运动可引起同侧神经根松弛而对侧神经根紧张。,旋转运动,腰椎旋转幅度最大的节段是腰5骶1，同侧的横突棘肌、腹内斜肌和对侧的腹外斜肌、腰大肌都参与腰椎的旋转运动。 其中腹内斜肌由于附着于胸廓的下缘和髂嵴，扭矩较大，是主要的旋转肌。 限制因素是纤维环与旋转运动同向胶元纤维的张力及关节突骨质间的碰撞。,根据关节面的几何分析，其旋转轴心应位于关节突的后面，棘突的基底部 由于腰椎关节突旋转中心并不位于椎间盘，故当上位腰椎在下位腰椎上绕棘突基底部的轴心旋转时，椎骨将被迫向侧方滑移。椎间盘在腰椎旋转时所承受的负荷并非扭转力，而是剪切力。,旋转运动影响最大的后部结构是后关节突。当脊柱向左侧旋转时，左侧后关节间隙增大，向右侧旋转则反之。 不同的体位对关节突的活动度也有影响，腰椎前屈侧弯旋转手法(坐姿旋转)对腰椎小关节突的活动幅度最大，直立旋转法次之。旋转扳法还可调整侧隐窝、神经根管及关节突之间的关系，有利于神经根管内容物和小关节粘连的松解，甚至可调整局部循环及改变其它病理变化。,认为腰椎旋转性手法主要通过改变间盘组织与神经根之间的位置关系来消除病理刺激和压迫。 对腰椎进行旋转手法操作时，椎间盘的内压是上升而不是降低的，这就推翻了先前对旋转手法治疗机理的推测。而且，手法过程中髓内压力是逐渐增大的，髓内压与旋转角度成正比关系，在手法获得成功时，髓内压达到最大值，手法后也未能使髓内压呈现负压改变。,当脊柱向左侧旋转时，椎间盘的左后外侧压力增高而右后外侧压力降低，向右旋转则反之。当旋转运动结束复原时，出现负压的一侧均出现一个微小的正压。这种正负压力的反复变化，可以使突出的髓核变形或变位，从而使受压的神经根减张。,脊柱屈曲旋转时，腰椎间盘同时受到张力、压力、剪力和扭转力作用，而小关节承受其中45的压力。实验证明，这一体位最易导致椎间盘损伤。综上所述，脊柱功能单位中其前部的椎间盘和后部的关节突关节构成一统一的复合关节。当其中任何一个部分的异常必然波及其他部分，导致复合关节的失稳。 后关节紊乱就是椎间盘退变的先兆。,骶髂关节解剖、生物力学和临床意义,骶髂关节解剖：骶髂关节由髂骨内侧缘与骶骨的两翼组成，关节面的轮廓呈新月形。骶骨关节面的纵轴为一凸起弯曲的骨嵴，骨嵴的两侧为凹陷的沟槽；骶骨关节面表面与骶骨关节面吻合在空间上高度吻合，沿骶骨纵轴分布着凹陷的沟槽，两侧对应髂骨沟槽处为隆凸的骨嵴，彼此镶嵌成稳定的结构。,骶髂关节由强有力的骶髂韧带所加强，前骶髂韧带起自髂骨内侧缘，止于骶骨骶前孔外侧；中骶髂韧带起自髂嵴，后骶髂韧带起自髂骨后缘，均止于骶结节。此外，髂腰韧带、骶棘韧带和骶结节韧带均有稳定骶髂关节的作用。,骶髂关节生物力学,骨盆的生物力学作用是将脊柱所承受的载荷传递到下肢。第五腰椎承受的重力几乎平均分配地传递髂骨的左右两翼，再经骶股弓或骶坐弓传递到肱骨头或坐骨结节。,骶股弓在