脊柱运动的生物力学基础

1200
       运动对腰椎载荷的影响:所有运动都会增加腰椎载荷。竖棘肌和腹肌运动训练应在脊柱载荷适合的条件下进行。双腿直腿上抬时腰方肌的活动最大,并使脊柱前凸。屈髋、膝限制腰肌活动后再行仰卧起坐可以有效地训练腹肌,但也使腰椎间盘压力增加。若活动范围仅限于躯干屈曲,头和肩只抬高到肩胛带离开桌面的位置,以排除腰椎运动,使腰椎载荷减小。胸前抱膝运动使腹外斜肌和腹直肌活动。
     骶髂关节:骶髂关节的韧带损伤、多动或少动、炎症等是下腰疼痛的主要原因。骶髂关节为平面关节。骶骨关节面覆有透明软骨,而髂骨关节面表面为纤维软骨;关节腔内有滑液,并有关节囊。随年令增长,骶髂关节的骨赘和关节强直的发生率很高,主要在男性,女性发生率极低。骶髂关节运动范围平均4°。骶髂关节的骨性结构和强厚广泛韧带的结合形成了关节的自锁机制。当压力增加导致骶骨在髂骨表面向下运动和后韧带紧张,将两侧髂骨向中间靠拢,像钳子一样将骶骨夹得更紧阻止髂骨的下降。
       肌肉作用:头、颈和躯干肌在中线两侧成对排列,两侧肌收缩产生矢状面上的前屈和后伸运动。一侧肌收缩则在额状面或横断面产生侧屈或旋转运动。承受重力、附肢肌收缩以及地面的反作用力时,颈肌和躯干肌协同收缩稳定椎骨。
脊柱运动
       (1)头和脊柱平衡:相关的肌肉包括:前:枕下肌、头长肌、颈长肌、斜角肌、胸锁乳突肌、腹直肌、腹内斜肌、腹外斜肌和腰大肌。后:枕下肌、横突棘肌和竖棘肌。外侧:斜角肌、胸锁乳突肌、腰方肌、腰大肌、腹内斜肌和肋间肌。放松坐位或直立位时,这些肌肉仅有与姿势摆动有关的小量周期性活动。头部或头、躯干、上肢的重心移动或推拉躯干可直接激活肌收缩使躯干恢复平衡。
       (2)躯干运动和椎骨稳定:横突棘肌和竖脊肌的主要功能是脊柱后伸时协同稳定脊柱。闭链运动中腰大肌是主要动作肌和躯干固定肌。躯干肌的重要功能是固定胸廓、骨盆和脊柱,使肢体运动时可稳定颈部、肩部和髋部肌肉的起点。
         (3)前屈和抬高(膝伸直):当人站立屈髋去触脚趾时,发生伸髋肌(主要是腘绳肌)和竖脊肌的离心收缩来控制屈髋和脊柱的向前弯曲。这些肌肉的向心收缩,使躯干恢复直立位。当躯干前屈全程的2/3时,肌电图可见竖脊肌突然抑制现象,一直持续到躯干恢复直立位的1/3,称为“临界点”,其平均值为屈躯干81°。Kippers等(1984)发现此值发生在最大屈髋的60%和最大屈脊柱的90%。当将重物放下去或从地面提起时,临界点的角度稍有增加。
        (4)蹲起和蹲下:从地面上提起物体的一种方法是屈膝、屈髋以及背屈踝关节。蹲起可用二种骨盆和脊柱的位置:①腰部脊柱前凸位的骨盆前倾;②脊柱后凸位的骨盆后倾。根据躯干的位置,在提物时竖脊肌的肌电活动是不同的。当躯干在脊柱前凸位,肌电活动大于屈曲位,最大肌电活动在提物开始时。蹲下则需小腿三头肌、股四头肌和伸髋肌的离心收缩,当脊柱前凸位时还伴有竖脊肌的等长收缩。当脊柱在后突位膝伸直屈髋时,竖脊肌的肌电活动减弱和抑制。如在脊柱后凸位提物时竖脊肌在提物开始时无肌电活动,而峰值在提物的中段。虽然在背前屈时提物可减轻对椎间盘的压力而背伸时提物肌控制提供了对关节突关节的保护,但哪一位置好并没有统一意见。
        (5)肢体功能性活动:用上肢来抬高身体的动作有引体向上,俯卧撑,从坐位推起,拐杖行走等。这些运动的主动肌是肘关节屈肌(引体向上)、肘关节伸肌(推起)、肩关节内收肌和伸肌以及降肩胛骨肌的向心收缩,腹肌和躯干伸肌的等长收缩也同样重要。当脊髓损伤造成腹肌和躯干肌麻痹时,不管患者的手臂有多强健也不能抬高躯体。在手臂固定的闭链运动中,背阔肌(C3-C6)和腰方肌(T12-L1)提供强大作用力使骨盆接近臂或胸廓。站起和坐下,深屈膝,上楼或下楼均有相似肌活动的形式。从坐或蹲位上站立或上一级楼梯都需股四头肌的向心收缩来伸膝以及伸髋肌特别是腘绳肌的向心收缩来伸髋。竖脊肌相关的等长收缩来保持和头和脊柱的直立位。下降身体去坐或蹲下或下一级楼梯则需股四头肌和腘绳肌的离心收缩来屈膝、屈髋以及竖脊肌的等长收缩。开链运动中股四头肌和腘绳肌有拮抗关系,但在支持、抬高或下降身体的闭链运动中改变为协同收缩。推或拉物体(抽屉或门)需躯干高度稳定,以产生有效的推拉力。推的动作使腹肌和屈髋肌活动,这样躯干不能伸直,而拉则背和髋伸肌活动所以躯干不能屈。俯卧撑的撑上期主要动作肌为伸肘肌、盂肱关节的内收肌和伸肌以及肩胛骨的外展肌的向心收缩。为了维持挺直的躯干,前面有腹肌、屈髋肌和伸膝肌的等长收缩。除竖脊肌保持颈部伸直外,其他的背肌相对不活动。上肢的肌离心收缩,躯干前部的肌和小腿肌继续等长收缩,来使躯体回到原来的位置。