脊柱生物力学与相关疾病.pptx

1、,脊柱生物力学与脊柱相关疾病 中国中医科学院骨伤科研究所,脊柱相关疾病是依中医脏腑相关、表里相关、气血经络相关学说为基础，运用现代临床医学、基础医学、生物力学及生物医学工程学等多学科研究方法，从脊柱力学特性及其效应出发研究脊柱与疾病关系的一门科学。脊柱相 关疾病是指由于脊柱力学不平衡而致肌张力失衡，骨关节轻度位移，压迫刺激周围的血管神经，引起身体其他系统的相应症状、体征。发生疾病的脏器或组织均与脊柱相互分离且有各自的功能。,一、脊柱生物力学特性二、脊柱的运动三、脊柱损伤四、脊柱失稳五、脊柱畸形六、脊柱疼痛七、常见脊柱相关疾病,一、脊柱生物力学特性 （一）基本概念 力的要素 力的效应：速度、变形

2、 应力-应变 应力集中 应力适应 空间极化效应 结构代偿 机能代偿,力的概念：力是物体间的作用，这种作用使物体的运动状态和形状发生改变，力的效应用牛顿第一.第二定律和胡克定律表述。 牛顿第一定律：任何质点，如果不受力的作用，它将保持静止或匀速直线运动。 牛顿第二定律：质点受力所产生的加速度与力成正比，与质点的质量成反比，加速度的方向与力的方向相同。 胡克定律：弹性杆件受拉（或受压）时，应力与应变成正比，即： 为应力（单位面积所受的力）， 为应变（单位长度的伸长或缩短），为弹性系数或弹性模量。,外力及其分类： 1、按分布情况分为体积力和表面力； 2、按作用时间分为永久载荷和暂时载荷； 3、按作用

3、性质分为静载荷和动载荷。,外力作用,应力 应变,破坏骨细胞与成骨细胞活性相同,成骨细胞活跃,骨生长,面积加大降低,破坏骨细胞活跃,骨萎缩,面积减小增大,空间极化效应： 空间极化效应是一切生命物质的基本属性。骨的 空间极化、效应是指骨细胞的活性在应力作用下的方 向性。骨所承受的大部分生理载荷是肌肉的牵拉力， 体重的载荷不足肌力载荷的0.3%，这两种力不仅是骨 发生畸变的载荷，而且也间接控制着骨细胞活性的空 间极化、骨的形状、大小和定位。,骨骼的形状取决于周围环境的纵向 和横向载荷。这些载荷受以下因素影响： 1、肌肉牵拉点和方向；2、肌肉起止是 以点的方式还是以面的方式；3、各组肌 肉的相对能量；

4、4、正常情况下肌肉的定 时收缩。,应力集中及其后果： 骨折、骨质增生、筋膜肥厚、关节畸形、局部软组织 张力增高。 显微骨折 显微修复 再骨折 再修复 对于内固定系统来讲，灾难性的弯曲、松动、断裂的 发生是不可避免的。 人体避免应力集中的机制： 关节活动、肌肉收缩、结构形状。,（二）椎骨的力学特性 皮质骨壳、松质骨核、软骨终板、椎弓、关节突 （三）椎间盘的力学特性 受力与变形、松弛蠕变和滞后、内压与自动封闭 （三）椎间连接的力学特性 限制运动、吸收能量,颈3颈5椎骨的抗压强度,终板的断裂机制,A、B：无蜕变的椎间盘受压在髓核内产生压力，终板的中心部受压； C、D：蜕变的椎间盘由纤维环传递压力，终

5、板边缘承受载荷。,椎弓的断裂载荷,A、B、C代表三个实验中不同的加载方式的断裂载荷。,椎间盘的各向异性,A：表示纤维环在不同方向的刚度； B：比较纤维环在两个方向的强度。,弯曲造成的椎间盘突出，前屈和后伸都在凹侧膨出，而在凸侧椎间盘受拉,（1）椎间盘的 蠕变行为，无蜕变的 间盘（0度）需要相 对长的时间达到较小 变形,（2）承受压缩载荷 的无蜕变间盘,A：在髓核内产生压力作用于终板和纤维环 B：纤维环内应力分布,（3）承受压缩载荷 的蜕变间盘,A：载荷通过纤维环传递 B：纤维环内应力分布,承载后的间盘内压力,A： 测量示意图 B： 测量结果,间盘损伤后的 生物力学行为,A：间盘的三种损伤方式

6、B：载荷桡度曲线,二、脊柱的运动 脊柱运动的方向性 坐标系统、运动节段、平移、旋转、耦合运动 运动脊柱的肌肉 结构特点、速度杠杆、力量杠杆、运动方式,脊柱的运动方式： 主动运动、被动运动、负重运动、 辅助被动运动。,以骶骨角作原点的直角坐标系,以一个运动段的上位椎体为中心的直角坐标系，显示椎体在空间的位移,运动的螺旋轴,颈椎在矢状面上平移和旋转时，颈曲的曲率半径的大致变化，显示了颈1、4、7在完全屈伸过程中的前后移动,颈脊柱运动的重要耦合形式,当头颈向右侧弯时，棘突偏向左侧,颈脊柱运动的重要耦合形式,当头颈向右侧弯时，棘突偏向左侧,下位颈椎瞬时旋转轴的大致位置,E是从中立位到后伸位时IAR的位

7、置，F是从中立位到前屈位时IAR的位置，L表示左侧旋转轴，R表示右侧旋转轴，？表示侧弯的IAR没有公认意见,颈椎的旋转运动是椎间盘的高度、直径和材料的函数,脊柱不同节段的旋转角度,三、脊柱损伤 损伤机制 高能损伤、低能损伤、静力损伤 损伤部位 前柱损伤、后柱损伤、脊髓损伤 颈椎损伤、胸椎损伤、腰椎损伤、骨盆损伤 损伤治疗 保守、手术、微创,绞刑骨折的病理机制后侧 附件断裂，前侧纤维环分离,存在于X轴上的强大弯矩造成的拉伸型损伤,双侧关节突脱位的损伤机制,四、脊柱失稳 失稳的原因 损伤、疾病、外科手术 失稳的表现 结构、功能、特殊姿态 失稳的处理 治标、治本、标本兼治,正常脊柱生理曲度,重力垂线

8、应通过正常 生理曲度各段交界处,五、脊柱畸形 先天性畸形 发育性畸形 姿势性畸形,六、脊柱疼痛 病因学的生物力学因素 诊断学的生物力学因素 治疗学的生物力学因素,七、常见脊柱相关疾病 临床表现 一般症状体征 特殊症状体征 常用诊断方法 病史采集的价值 鉴别诊断与动态观察 作好应急处理,交感干,颈段脊椎损伤的临床表现 颈段脊椎损伤在临床以头面部五官症状 和颅脑神经症状为主要表现。,颈部神经血管,颈上神经节及其分支,颈中、下神经节及其分支,一、眩 晕 一般认为，眩晕多由于颈椎错位，局部软组织水肿，炎性渗出，肌肉痉挛，刺激压迫椎动脉及其周围的交感神经纤维或颈上神经节，反射性引起椎基底动脉系缺血，临床

9、常由于头颈部位置改变而发生，故又称“位置性眩晕”，轻者呈一过性发作，过后无任何不适，重则天旋地转，卧床不起，稍改变头颈部位置则症状加剧。眩晕发作时伴有嗯心、呕吐，出冷汗，心悸心慌，四肢冰冷等植物神经功能紊乱症状。多节颈椎的错位均可诱发眩晕。,二、头 痛 疼痛的部位可局限于眶周、颞部、枕部、顶部 或一侧头部，疼痛的程度可从轻微隐痛、不适到刺 痛或跳痛。常伴有眩晕、眼胀、心悸、鼻塞、出冷 汗等植物神经功能紊乱症状，有人称之为“颈性偏 头痛”。我们体会，头痛的部位与颈椎椎体错位的 方向有关。环椎错位多引起同侧头面部疼痛，枢椎 错位多引起同侧枕颞部的疼痛。,三、眼部症状 以眼胀、视力疲劳症状较多见。患

10、者在阅读或看 电视时，因眼胀、眼涩、流泪、昏花而不能持久，多 伴有同侧头痛，很多中年患者配镜后，上述症状不能 缓解，严重者表现为视力明显下降甚至失明。有的则 表现屈光不正，眼睑下垂等。,四、鼻部症状 常见症状有鼻塞、流清涕、鼻孔内异样感觉，以单侧为多，与环境、气候变化有关。发病与环枢椎错位有密切关系，多为错位方向的同侧。可能是由于颈交感神经受刺激后，鼻粘膜的血管处于敏感状态，对正常的物理、化学刺激因素反应强烈，血管的舒缩功能失调，而使鼻粘膜肿胀、充血及出现卡他性渗出。有的病人出现嗅觉异常，甚至形成过敏性鼻炎。,五、咽喉部症状 主要表现为失音、声音嘶哑、咽部异物感(即中医的梅核气)，吞咽困难，甚

11、至引起慢性咽炎而出现咽部不适，分泌物增多，刺激性咳嗽， 咽部疼痛、充血。其原因主要为颈交感神经刺激后，通过颈上节的分支咽支而引发的症状。,六、耳部症状 耳部症状主要表现为耳鸣、耳聋。耳鸣可发生在单侧或 双侧，声如蝉鸣，甚如机器轰鸣，病情严重者，连日常有声调较高的讲话声、金属碰撞声而难以忍受。头颈部位置改变时症状可减轻或加剧。有些病人表现为耳胀、听力减退，伴同侧枕部牵拉痛。重者可出现耳聋。,七、颅神经症状 以第9、12对颅神经损伤症状多见。表现为呛咳、喑哑、伸舌障碍、语言不清、软腭麻痹等。 八、循环系统症状 颈部交感神经受刺激可出现血压异常(高血压、低血压)，雷诺氏症，以及类冠心病症状，如胸闷、

12、胸痛、气短、心悸等，甚至出现心律失常。,九、其他症状 颈、肩、臂痛，肌肉萎缩，功能障碍，失眠，嗜睡，记忆力减退，二便失调，共济失调，肢体震颤、麻痹，三叉神经痛，血管神经性水肿，精神分裂症，癫痫，哮喘，以及消化、内分泌、泌尿生殖等系统的疾病。,胸脊椎损伤的临床表现 胸椎两侧为足太阳膀胱经的循行部位，很多内脏的俞穴位于这个部位，临床表现主要以内脏的功能失调为主。,一、胸脊神经激惹症状 表现为损伤的神经节段支配区的放射性或局限性 疼痛、麻木、肌肉痉挛或肌肉萎缩。例如胸7至胸10 脊神经受激惹，引起季肋部疼痛或束带感,胸8和胸12 脊神经受激惹，产生下腹部及腹股沟区的疼痛并向会 阴部放散。,二、植物神

13、经功能紊乱症状 上段胸脊椎(胸1至胸5)损伤的症状主要表现为头、 颈、胸腔脏器和上肢的感觉异常及功能紊乱。与颈脊椎交感神经受激惹的症状相似，如头、颈、胸背、上肢的血管运动机能失调、汗液分泌紊乱。上述部位的皮肤表现为苍白、潮红、冰凉、灼热、多汗或无汗等。心血管和呼吸系统的功能紊乱亦和上胸椎损伤有关，表现为心悸、心律失常、假性心绞痛、胸闷、胸部堵塞和压迫感、呼吸不畅、喘咳或痉挛性呛咳以及哮喘等。,中下段胸脊椎(胸5至胸12)损伤的症状主要表现 为腹腔实质性器官和结肠脾曲以前的消化道功能紊 乱症状。以食欲不振、脘腹胀满、胃痛、腹痛、腹 泻、便秘等消化道功能紊乱症状多见。长期的内脏 运动和分泌功能紊乱

14、，最终可导致器官的实质性病 变。如胃十二指肠溃疡、慢性胃炎、胃下垂、慢性 结肠炎、胆囊炎等。,腰脊椎和骶髂关节损伤的临床表现 腰脊椎和骶髂关节损伤主要表现为腰腿痛及盆腔脏器的功能紊乱,盆神经丛,一、腰痛和腰腿痛 腰脊椎损伤临床表现为程度不同的腰痛或腰腿痛。轻者表现为局限性腰痛，常不影响日常生活和活动，仅在劳累时症状明显加重。重者卧床不起。常见的疾病有“腰椎后关节紊乱症”、“腰臀部软组织损伤”、“腰椎间盘突出症”、“第三腰椎横突综合征”、“梨状肌综合征”等等。一般临床先有感觉异常如麻木、疼痛等改变，进而出现运动功能的损害，如肌肉萎缩，膝、踝关节活动受限等。,二、盆腔脏器功能紊乱症 上段腰脊椎和骶

15、髂关节损伤可刺激、挤压交感神经或其神经丛，引起尿频、尿急、排尿不畅、遗尿、阳痿、下腹疼痛、里急后重感、腹泻、便秘、痛经、月经失调等症状。临床上常诊为“精神性尿频”、“前列腺炎”、“阳痿”、“痉挛性结肠炎”及某些妇科疾患。,治疗 脊柱相关疾病的治疗亦应遵循中医整体观念，辨证施治的学术观点，在“治病求本”，“扶正祛邪”，“调整阴阳，“因人、因地、因时制宜”的原则指导下，应用手法、药物、导引练功、理疗、手术等治疗方法，明确诊断，有的放矢。近十年来，一些新的治疗方法和技术相继问世，不但提高了疗效，而且扩大了治疗范围。但还缺乏高质量的按循证医学要求作出的疗效报告。,手法治疗 手法治疗是脊柱相关疾病的主要

16、治疗手段。手法有舒筋活络，理筋整复，活血祛瘀的作用。应用手法要注意定位准确，操作灵巧，力度适宜，辨证施法。,手法作为外力的特点 面积力、体积力；静载荷、动载荷； 集中力、均布力；间断力、连续力； 瞬时力、长期力；单一力、交变力。,一、手法的作用机制 1.纠正解剖位置的失常 2.改变有关系统的内能 3.调整信息 4.纠正解剖位置与转变系统内能的结合 5.纠正解剖位置与调整信息结合,二、手法的应用原则 1.时间合理 :根据疾病的轻重缓急，选择恰当的时机进行手法 治疗，是取得良好疗效的关键。比如有些急性的关节紊乱，滑膜 嵌顿等，早期进行手法治疗可起手到病除的作用。但对一些肌腱 、韧带断裂的出血性损伤

17、，就不宜过早地进行手法治疗，外用药 物和固定一段时间，待局部出血停止，再进行手法治疗，则有利 于组织修复及功能恢复。 2.定位准确 对病变的解剖部位、移位 方向要定位准确。 3.稳妥灵巧 手法要轻巧灵活，力度适中，根 据局部解剖特点，利用力学原理，深沉、稳健、有力。 4.辨证施 法 根据不同的疾病、患者的体质，选择不同种类的手法。,三、手法的禁忌证 对于以下情况，慎用或禁用手法。 1年老体弱，高度骨质疏松，妇女妊娠期慎用。 2有严重心、肝、肾、肺脏等器质性疾病者慎用。 3急性期传染病患者，恶性肿瘤，骨关节化脓性炎症者禁用。 4局部有感染性病灶或皮肤病患者慎用。,四、常用手法 1.双拇指触诊法

18、2.单指触诊法 3.脊椎的触诊 检查法 4.分筋手法 5. 理筋手法 6.镇定手法 7.脊 柱旋转复位法 8.胸椎掌抵按复位法 9.胸椎膝顶复 位法 10.腰椎斜扳复位法 11.腰椎后伸扳法 12.单 髋过屈复位法 13.单髋过伸复位法,药物治疗 脊柱相关性疾病的药物治疗应遵循整体观念， 辨证施治的学术思想，在八纲(阴阳、虚实、表 里、寒热)、气血、脏腑、六经辨证的基础上， 选方用药，内外兼治，方能收到理想疗效。,一、内 治 法 (一)祛风散寒，调和营卫 适用于风、寒、湿邪内侵，太阳经输不利，营卫失和，表现为颈、胸、腰、背及四肢疼痛，僵硬，肌肤麻木，舌苔薄白或白腻，舌质正常或稍淡，脉浮紧或浮缓。,1桂枝加葛根汤 (用于汗出恶风者) 桂枝12g，葛根15g，白芍15g， 甘草12g，大枣17枚。腰背症状重者加羌活、独活； 下肢症状重者加牛膝、木瓜。 2葛根汤 (用于无汗恶风者)葛根15g，麻黄10g，桂枝8g， 白芍8g，生姜10g，大枣12枚，炙甘草8g。,(二)温经散寒，通络除痹 用于风寒、湿邪留滞于经脉、肌肉、关节，造成经脉闭塞，气血淤滞，壅塞不通，不通则痛，表现为头、颈、肩、 背、四肢疼痛，活动受限，头重，胸闷，纳呆等，舌质正常 或发暗，舌体肥胖有齿痕。脉沉迟、弦滑等。,1蠲痹汤 羌活15g，防风12g