腰椎的生物力學構成以及腰椎易損性原因

2022-11-22 00:45:03 字數 3335 閱讀 4108

成年人中的腰痛發生率約為80%,其中7%~11%轉為慢性腰痛,腰痛是僅次於感冒的第二大疾病。腰痛持續t>3個月,一般認為即是慢性腰痛。中國傳統的腰痛**辦法包括臥床休息、按摩、牽引、理療(中頻電療等)、正骨、簡單的腰背肌力量訓練(小燕飛、五點支撐),以及口服非甾體消炎藥物(芬必得、扶他林等)、肌肉鬆弛劑,口服中成藥(活血化瘀類藥物),針灸等。

過去10年,歐美多個國家陸續發表了慢性腰痛**指南,其結論基於循證醫學的證據,有一定的參考性,多數**指南認為運動訓練、非甾體消炎藥、生活方式指導、手法**等有一定療效。在歐美國家,慢性腰痛的從業人員包括物理**師、全科醫生、**醫生、骨科醫生等,主要的**手段包括腰椎穩定性訓練、手法正骨、有氧訓練、藥物**等,與中國的**手段有所差異,歐美國家更注重患者本人的積極參與和主動的運動訓練。

近年來,各個流派的腰痛**技術傳入我國(如懸吊運動訓練技術等),經實際驗證,確有療效,逐漸在**醫學界推廣並擴充套件至社群醫療體系。正常脊柱本身具有穩定性

panjabi於2023年提出了保持脊柱穩定性「三亞系模型」:被動亞系、主動亞系和神經控制亞系。

被動亞系主要由椎體、小關節突和關節囊、韌帶等成分組成。

主動亞系由肌肉和肌腱組成。採用去除肌肉的實驗證明,缺乏相應的肌肉的支援,腰椎可以在極其輕度的負載之下變得非常不穩定。

神經控制亞系主要接受來自被動亞系和主動亞系的反饋資訊,判斷用以維持脊柱穩定性的特異性需要,然後啟動相關肌肉的活動,實現穩定性控制的作用。神經控制亞系能夠**即將發生的肢體運動,然後啟動相關肌肉活動來保持肌肉穩定性,如在上肢運動發生之前多裂肌和腹橫肌活動先行啟動。而慢性腰痛患者這些肌肉的啟動時間相對較晚,表現出明顯的神經控制功能障礙。

脊柱周圍肌肉保持脊柱穩定

根據功能和解剖位置的不同,將脊柱周圍肌肉區分為區域性穩定肌和整體運動肌兩類。在肌肉保持脊柱穩定的作用中,區域性穩定肌起到主要作用,整體運動肌主要作為身體運動所需的動力的**,負責做功,而在保持脊柱穩定性方面起到輔助作用。

整體運動肌位於表層,在雙關節或者多關節分布,如連線胸廓和骨盆,這些肌肉收縮通常可以產生較大的力量,通過向心收縮控制椎體的運動和產生功率。

區域性穩定肌通常起源於脊椎,它們的主要作用是控制脊柱的彎曲度和維持脊柱的機械穩定性,通常位於深部,在單關節或者單一節段分布,通過離心收縮控制椎體活動,具有靜態保持能力。脊柱最重要的區域性穩定肌為多裂肌,其他如腹橫肌等也起到類似作用。

腰部多裂肌處在腰部肌肉中的最內側,每塊多裂肌由5個不同的肌束組成,每一束由一系列來自棘突和椎板的肌纖維束組成。椎板的肌纖維嵌入到下乙個椎體的橫突,第5腰椎的肌纖維嵌入到第1骶椎的背側骶骨小孔上。

有一些多裂肌中最深的肌纖維依附在椎骨關節突的關節囊,可以保持關節囊的緊張度,避免關節軟骨之間的撞擊。多裂肌的作用包括提供脊柱的節段穩定、保持脊柱的自然生理前凸、控制小關節的運動、調整椎體間壓力和負荷的分配,多裂肌是唯一一塊主要起保護椎骨作用的肌肉。腰部多裂肌在低負荷功能性活動中(日常生活)一致性的啟用可能反映了它在保持腰椎穩定性中的作用。

穩定肌群的功能障礙以肌肉萎縮、功能抑制為主;運動肌群的功能障礙則更多地表現為肌肉的過度緊張和短縮。穩定肌群和運動肌群的區別,見表1。為何腰椎容易損傷及發生退行性改變?

腰椎受力情況分析日常生活中,腰椎承受較大壓力,這些壓力成為腰椎損傷和退行性改變的乙個重要原因。腰前屈並抬起重物時,需要背部、臀部等肌群收縮以提供力量,可以把腰椎理解為支點,搬起的重物由於距離腰椎較遠,其槓桿力臂較長,而背部和臀部肌群距離作為支點的腰椎較近,其槓桿力臂較短必須產生較大的力量來彌補自身力臂過短的缺陷,椎間盤內壓的測定反映了這一壓力變化的情況。

有研究報告,腰椎間盤的壓力在平躺時候是150~250 n,直立位時是500~800n,挺直坐位時是700~1000n,當彎腰抬起10 kg的重物時候是1 900 n。另乙個生物力學試驗報告,在健康青年分別提起14 kg和29 kg的重物的時候,l4/5椎間盤的壓力大約分別公升高到4 000 n和5 500 n。在向前彎腰時,腰椎間盤內壓增加(因為腰部的彎曲力矩加大)、髓核向後移動(相鄰椎體後緣張開、前緣靠近)、後側纖維環承受的應力急劇增加。

向後伸展腰部時,力學表現相反。因此,部分纖維環撕裂的年輕患者在急性期恐懼彎腰、?n繩肌代償性緊張限制彎腰的動作。

腰椎關節突的面積較小壓力的改變很容易導致關節突關節面上所承受的壓強的改變,因此,在姿勢的改變中,腰椎關節突關節是很容易受到影響的。當腰椎前凸加大時,關節面間的壓強增加。而且,前凸這一姿勢使增加的壓力主要集中於關節面的下緣,所以進一步導致非常高的應力集中。

而當腰椎輕度前屈時,上關節突與下關節突的關節面比較平行,則兩者之間的接觸應力也比較小。部分中年患者腰椎關節突關節退變並出現關節炎時,患者在腰前凸增大的姿勢(站立、腰後伸等)腰痛加重,在腰後凸的姿勢(坐姿、蹲姿等)腰痛減輕。部分患者仰臥時腰痛加重,可能與患者仰臥時腰大肌緊張致腰前凸有關,患者在仰臥時屈髖屈膝(腰大肌放鬆)或側臥並輕度屈髖,則腰痛可以減輕。

  與中立位相比,中度屈曲時,腰椎管的橫截面積增加12%,而後伸時降低15%。在後伸位椎管容積減少的原因有2個,乙個是黃韌帶向前膨隆,另乙個是後伸位導致構成椎管側壁的椎弓根更加靠近。

老年人黃韌帶彈性下降在腰椎後伸時,黃韌帶無法像年輕人那樣彈性回縮,而是形成皺褶,當這些皺褶向前侵入椎管時,會進一步加重椎管的狹窄。腰椎管狹窄患者被迫採取坐位或蹲位,其目的在於使腰椎恢復至輕度屈曲的狀態,從而增加腰椎管橫截面積。很多腰椎管狹窄的患者可以騎自行車而不能長距離行走,就在於騎車時腰椎處於輕度屈曲的狀態。

主動運動在腰椎穩定性中的重要作用

長時間臥床休息會導致腰部穩定肌群的萎縮,有研究表明,臥床48 h後腰部穩定肌群即開始萎縮,這提示較長時間的臥床對患者可能弊大於利;而另一方面,過度勞累會導致腰部結構勞損。在腰痛的**中,強調**下生活(避免超出身體生理上限的負荷)、**下運動(通過運動防止主動亞系和神經控制亞系的功能下降)。

學術資訊

抗生素干擾嬰兒腸道微生物組

在我們的腸道裡,生活著許多微生物群落,它們在調控人體代謝和免疫防禦功能上起著關鍵作用。這些微生物群落的集合被稱為腸道微生物組。美國《科學轉化醫學》雜誌6月15日發表的研究結果顯示,使用抗生素會降低嬰兒腸道微生物組的多樣性和穩定性。

在世界大部分地區,對患病嬰幼兒用抗生素**已成常規做法,美國孩子在2歲時平均有過3個療程的抗生素**。

美國紐約大學等機構的研究人員用2年時間追蹤觀察了43名美國嬰兒的腸道微生物組,收集了這些嬰兒的排洩物樣本及其母親在分娩前後的排洩物樣本。研究表明,母親身體內外的微生物組可能通過母乳餵養和**接觸等方式,對嬰兒腸道微生物組的發展施加影響。使用抗生素、剖宮產和主要餵食配方奶粉都會降低嬰兒腸道微生物組的多樣性。

在另一項研究中,美國麻薩諸塞綜合醫院等機構的研究人員和芬蘭同行採集了39名芬蘭兒童3歲之前的排洩物樣本。結果發現,抗生素**會導致嬰兒期孩子的腸道微生物組穩定性下降,在**後,一些腸道微生物會暫時攜有對抗生素耐藥的基因。

先前的一些研究曾將腸道微生物組與肥胖症、糖尿病、哮喘和過敏聯絡在一起。因此,研究人員將繼續追蹤他們的研究物件,以了解腸道微生物組在受到上述干擾後會對健康出現哪些長期影響。

生物力學總結

第一章概論 定義 採用力學理論及方法來研究生物體內物質的運動,是力學與醫學 生物學等學科互動結合 相互滲透形成的一門新興的交叉學科。分類 生物固體力學 運動生物力學 生物流體力學 研究物件及方法 生物固體力學 利用材料力學 塑性力學 斷裂力學等固體力學的基本理論和方法,研究生物 動物 植物 病毒等 ...

醫學生物力學概念

國內的骨生物力學研究首創於上海九院的戴克戎教授,他所領銜的骨生物力學實驗室在此方面做了許多卓有成效的工作。此處所述的幾個骨生物力學概念也均摘自戴教授的相關著作,這些概念也是作為骨科醫生所必須掌握的概念,特別是對於我們年輕的骨科醫生和研究生,對於上述概念有清楚的認識對於理解骨科 的的一些理念和原則是具...