由于Johns 咖的“C 形脊柱”是左螺旋（图16 一1 ) ，所以我们选择了两个例子，一个是头颅和胸廓绕Z 轴反向转动（图杨一7 ) ；另一个是头颅和胸廓沿着与X 轴反向平移（图16 一8 ）。根据脊柱的栩合运动方式，我们所讨论的这两个例子的胸廓都向右侧运动。除了我们所说的阻力、强度和弹性以外，还有异常弯矩、不对称肌肉牵拉所引起的组织变形、异常运动和组织退变等。

第二节在头颅和胸廓球形体的福合运动中颈、胸和腰椎的躯体位置已经对球形体的旋转运动（如绕屈伸轴上的旋转和侧屈等）进行了研究。对颈椎、胸椎和腰椎的侧屈运动时的藕合运动方式己经进行了研究。在1978 年，W 卜讹和Pandjabi 对脊柱的运动及其荆合运动方式进行了文献综述。本章节首先介绍侧屈时绕Z 轴转动的藕合运动。简而言之，侧屈运动所伴随的藕合运动是推体在脊柱侧屈过程中的铀转动。在颈推和腰椎，轴转动的方向与侧屈的方向相反。图16 一9 , 10 列举了脊柱三个部分（颈、胸和腰椎）在侧屈运动时所伴随的轴转动。在图16 一7 中，胸椎向右侧屈时，头颅是向左侧屈。并伴随着以下椎体的位置变化：颈椎向左侧屈时，其棘突是向右侧旋转；胸椎向右侧屈时，其棘突向左侧旋转；腰惟向右侧屈时，其棘突向右旋转（向同侧旋转）。
图16 一8 ，胸廓往右平移伴随着头颅的向左侧的平移运动。遗憾的是，除胸椎外，脊柱颈一328 -

圈1 ‘一，作为J 砚m 即n 的”C 形脊柱”例子之一的头颅和脚哪绕氏反身转动该图描绘了Jo 标即n 的“C 形脊柱”的一个例子。在前后位上有脚椎绕十玉转动（向右侧转动）和头烦在对侧一氏轴上转动（左侧屈）。R ? 1 引证“C 形脊柱”，认为它比气形”脊柱更具有功能性和弹性。书中证明了头颅和胸廓有529 984 种可能的躯体姿势（忽略骨盆和下肢可能的运动〕 。图中这个例子是个右“C 形脊柱’，。应该注意到必须有骨盆和下肢的代偿才能平摘其载荷（胸廉）。此时会表现有骨盆和下肤的组织的变形，但在本章不予讨论

图1 ‘一8 作为J 诵m 即n 的一c 形并柱”的另一个例子的头颅和胸脚沿sx 轴反向平移本例子的胸哪沿X 轴向右平移，骨盆沿X 袖向左平移，轴向左平移，轴向左平移，而头颅沿X 轴向左平移。在loh ”以1 的“C 形脊柱”模型上有胸椎质心的向右侧位移。质心的移动必须通过骨盆和下肢的平衡作用才能完成。这可导致异常的肌肉收缩、异常的牵拉角、异常的组织变形、异常运动和异常的“阻力、强度和弹性’。这种异常姿势，不是人体最佳的功能姿势

腰段的平移运动研究被忽略了。在1981 年，一些资料陆续介绍了头颅沿着X 轴做平移运动时的藕合运动方式。简单地说，当头沿着Z 轴平移时，上段颈椎（段一4 ）向同侧旋转；当头沿着X 轴平移时，下段颈椎（C5 一7 ）向对侧旋转。

在1981 年，一项研究确定了胸廓沿着X 轴平移时胸腰椎的藕合运动方式。另人意外的是，脊柱侧弯时，T5 一Tll 的棘突处于凹面侧，而Tl 一T4 的棘突却在凸面侧，T12 一Ll 的棘突位于腰椎的凹面。而凹面朝着胸廓在X 轴上做平移运动（图16 一11 ）。由于在脊柱的生物力学研究中要涉及躯体姿势和藕合运动，因此，有必要引人力学中的弯矩概念。
图16 一7 和16 一8 中的弯矩，为了简化图16 一7 和16 一8 中的躯体姿势，在脊柱的生物力学研究中将脊柱各段看成是几个圆弧状。根据圆弧顶端到圆弧下端的距离（X ）以及垂直载荷（重力），弯矩（M ）可以被计算出来（图16 一12 ）。弯矩〔 M ）值为：
M = w [ ( （扩＋（护／4 ) ）理a 一厂）1 众＋( 4a2 一矛／8a ) ]
在计算弧形顶部的弯矩时，这个复杂的计算公式可简化为M = Wa 。弯矩是表示作用在物

- 329 一

门〕 劝甘

体结构上的应力，由于凹面的压力增加，使得凸面的张力增大。图16 一7 和16 一8 中所表示的脊柱结构变形直接与所施加的弯矩成正比例。

翻16 一9 医学文献上对头颅和脚靡等球形体侧弯时棘突旋转拓连运动的描述

医学研究已经证明脊柱在侧弯过程中可伴有推体的旋转‘．侧弯时，棘突的方向如下：( A ）在颈段，颈椎侧弯时伴有棘突向对侧旋转；( B ）一些人认为侧屈时粉一T12 的棘突向同侧旋转奋（C ）腰椎在侧弯时棘突旋转的方向与侧屈的方向一致

图16 一10 应用上颈段辅助工具研究头部沿，X 轴上的平移侧屈运动

1931 年，H 川石～和W 创瑶利用上颈段辅助工具和X 线片来研究头颅沿着x 轴的左右平移和左右侧弯运动。上图显不的是头颅向右平移和向右侧屈时，颈推棘突的旋转情况

田拓一11 胸脚沿x 轴的平移
三维躯体姿势和二维X 线片，1981 年．有人对15 例胸廓沿X 轴上的平移情况进行了研究。之所以进行这项研究。是因

为医学文献中有关人休姿势的平移研究甚少。胸椎沿X 轴的平移时动

，必定伴有骨盆和下肢的代偿，以平衡胸廓质心的移- 330 一

第三节变形所导致的组织变化

．胜‘… ．' ‘胜中｝. . . . ．月月卫．, . . , . . ．自lwe 八

变形引起生物组织结构，如肌肉、韧带、关节囊、椎间盘、骨、皮肤和软骨等在三个重要的力学性质方面发生变化。这三种变化是粘弹性的蠕变、粘弹性松弛和生物力学适应。当载荷〔力）作用于生物材料时，可立即引起生物材料的变形（在形状和长度上）。当载荷持续存在时，将导致生物材料时间功能的额外变形，被称之为粘弹性的蠕变。
每种不同的生物材料都有着其固有的蠕变特征。例如：相对于骨骼而言，韧带很容易发生蠕变，而且发生蠕变的幅度也大的多。随着生物材料的蠕变接近或达到其最大蠕变时，被称之为生物力学适应随之产生效应。而后，这种生物学适应调节着被作用组织的力学性质。例如，组织为适应所施加载荷而发生的内部结构的实际变化。粘弹蠕变可表现为脊柱张力侧的韧带变长和脊柱压力侧的韧带变短。
应力作用下骨和软骨的另一个重要特性是Wolf 定律，SGP 即应力作用下所产生的电位。自1957 年起．人们即开始测量应力作用下骨骼的电

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图1 ‘一12 根据圆弧顶端到圃弧下端的距离( x } ，可以计算出垂直作用于直立四弧节段的弯矩（M ）。夸矩《 M ）值为：了丽不如了石西叮万砰平再而弄平

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