第十八章异常体位：

头胸和骨盆在三维空间的旋转和平移变化

第一节前言

During 等人于1985 年指出：划分正常和异常体位的标准并不明确，而且对人体正常体位姿势的定义也不清楚。虽然人体的体位姿势对正骨师来讲是非常重要的，但直到1952 年，Pe te 卿n 等人仍然依靠肉眼来判定正常和异常的体位姿势。以往E 匕nnie 等人于1969 年介绍过相关的内容。直到现在，仍没有严格的工程力学方法对正常和异常的体位姿势进行分类。在本章将人体的静态直立体位的运动划分为头、胸廓和骨盆在笛卡儿三维坐标系中沿任一条或多条坐标轴的旋转和平移。分析时将中轴骨的各个部分看作球形体来研究。Panjabi 等人于1974 年提出的人体中轴骨的笛卡儿三维坐标系。在二维的X 线平片上只是对脊柱的藕合运动进行过研究，而无法对构成人体体位组成部分的头、胸和骨盆等看作为球形体进行精确的旋转和平移的三维分析。
近二十年来，有关脊柱的研究课题日趋增多。许多研究内容涉及与头颅、胸廓或骨盆相关的特定运动或体位姿势，1978 年White 和Panjabi 对此进行过深人的研究。他们主要研究头和胸廓绕三维的笛卡儿坐标系中的X 、Y 、Z 三个轴的旋转变化情况。由于对头胸在笛卡儿坐标系中的旋转运动进行了大量严格细致的研究，所以1978 年white 和P 咧曲i 将这些旋转运动称之为“传统运动平面”。而对头胸的平移研究寥寥无几，仅P 咧abi 等人于1976 年有一篇综述。
以往对二维X 线片上脊柱的祸合运动类型进行了许多研究。然而更为复杂的研究尚未进行，如在正常范围内运动时，人体在三维空间位置上的变化情况。特别是对头胸的旋转和平移的复合运动，未见有文献报道。除进行过步态分析研究外，目前未见有对人体骨盆旋转和平移的研究。
为促进人体脊柱祸合运动的深人研究，本章将介绍并阐述中轴骨的头、胸以及骨盆各个部分在三维的笛卡儿坐标系中旋转和平移运动的变换情况。由此，计算并绘出脊柱各部分在坐标系中的大体轮廓。如果确定运动轴线的数量，则可以采用正负方向运动的自由度来观察中轴骨的头、胸和骨盆各个部分的旋转和平移运动。

第二节头、胸和骨盆运动的自由度

根据1974 年提出的人体体位姿势的笛卡儿坐标系表达方式，以中轴骨各个部分的原点，对头、胸廓和骨盆各种可能的体位姿势和运动进行了讨论。运动头颅的原点选择在第二胸椎，即在颈曲前凸和胸曲后凸的拐点。研究胸椎运动时，选择的原点在第二骸椎；而研究骨盆运动，其原点选择在双足距骨连线的中点。图18 一1 显示了这三个坐标原点在笛卡儿坐标系中一350 一

X 、Y 、Z 三条坐标轴上的正向运动以及头、胸廓和骨盆每个球形体的各自自由度。如果把脊柱看作是一条链状刚体，那么就可以用工程力学的原理来分析研究脊柱。如果移动这些链状刚体并测量出刚体从某一点移至另一点］' q 的距离，则可以得出这些刚体移动的绝对角和绝对平移距离。如果测量出这些链状刚体间各联结处的平移距离或旋转角，则可以计算出刚体的相对旋转免和相对平移距离。因此，在研究头、胸和骨盆各自球形体运动并伴有脊柱的祸合运动时，应当考虑到脊柱各藕合节段的相对旋转和平移变化，而头、胸廓和骨盆的球形体运动则为绝对的旋转和平移。所以，“传统的运动平面”应属于绝对旋转。根据这个概念，图18 一l 中的各自由度中的轴线就是考虑到了头、胸和骨盆的绝对旋转和平移。中轴骨各个部分的绝对旋转和平移都伴有不同类型的脊柱藕合运动，即单个脊椎的相对旋转和平移。

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图18 一l 头、胸和骨盆的自由度
从这些图可以看出头和胸可以绕着留卡儿坐标系中的每一条轴进行旋转和沿着每一条轴平移。与标准的脊帷一样．相对于所选定的原点，头和胸廓有6 个自由度。在静态直立体位上．由T －有下肢骨（主要是胫骨和股骨）的作用，骨盆不能沿着Y 轴平移以及绕着Z 轴旋转（侧弯）。因此，骨盆当静态时只有4 个自由度。但当行走或跑动等动力性休位时．骨盆有6 个自由度。如果将平移或旋转的方向确定了正负．那么头和胸在6 个自由度上有12 种简单的运动，骨盆则在4 个自由度上有8 种简单的运动。运用上标和下标可以描述上述所有的运动。头部的旋转是士故，士必．士时胸廓的旋转是士砚，士磷，二氏，骨盆的旋转是士叱和士毋。平移运动有：土又，士劣．土斗，士义．二导．士叹，士髯，士珊。口表示旋转角．而5 表示距离，’之是以～为单位

如图18 一1 所示，由于椎间盘、关节面和脊柱的生理性弯曲存在，使得头颅和胸廓在三维空间6 个自由度上有12 个方向的简单运动。但由于下肢骨性组织的阻挡限制作用，消除了骨盆在丫轴上的平移和在Z 轴上的旋转，所以骨盆在静态直立状态下仅有4 个自由度。与构成头颅的各坚硬骨骼所不同的是，肋骨在胸椎上的附着处以及骨盆的能骼关节都是滑膜关节，这就使得胸廓和骨盆内部有复杂的运动。尽管双足支持着的下肢限制着骨盆的侧弯运动（哭）,

但许多正骨师都认为下肢的长短不一，可造成骨盆的倾斜。此时在前后位X 线片上，可么观察到明显的骨盆侧弯。由于这种异常可以导致头、胸和骨盆的位移，因此，由于下肢长短不一，有可能造成骨盆的偏歪和倾斜，所以在体位变换时应当考虑到这种因素的影响。实际上骨盆在4 个自由度上有8 个方向（有正负之分）的简单运动。如果，由于左腿或右腿短缩所造成的骨盆向左或向右倾斜，那么加上原先的8 种运动，骨盆应有10 种可能的运动方式，如图18 一4 所示。图18 一2 和图铭一3 分别说明了头、胸的12 种运动方式（体位姿势）。头和胸部的12 - 351 一

种简单运动是由6 种旋转和6 种平移构成的。

第三节体位姿势的变换

在图18 一2 , 18 一3 , 18 一4 中所示的是H 韶slon 于1992 年提出的简单姿势（简单运动）与理想的正常直立静态下脊柱姿势的差异。根据平移方向和右手螺旋法则制定了图18 一2 , 3 , 4 中的正负方向。当从任何一条轴线的正末端观察时，逆时针方向旋转为正，顺时针方向旋转为负。用数学上的e 来表示各袖上的旋转角，应用力学上的S 代表距离。这样就可以用一个简单的方式来描述所有的姿势（或运动）以及运动的方式。用X , Y , Z 来表示物体运动的轴线以及用h , t , p 来表示头、胸和骨盆球状体平移或旋转。例如，一髯可用来表示骨盆的向右平移运动。图18 一1 列举了许多这类例子。

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圈18 一2 头部12 种简单的平移和旋转运动
如果把颈椎粉成是由一个刚体链组成的．头和胸分别是这个链的末端，那么头部相对胸椎的运动，可被看作是绝对旋转和绝对平移。成对的体位姿势或运动C 从A 到F ) ，代表着头颅的6 个自由度。但到目前为止．仅对B 、C 和F 在二维的脊柱X 线平片上的佣合运动方式进行了研究

正如以前在图18 一2

动时，脊椎都会发生复杂的相对运动。

, lS 一3 , 18 一4 中所介绍的，有关头、胸和骨盆三部分的简单球形体运勺相对运动。图18 一4 中也介绍了头、胸和骨盆的平移运动，即有关

体位姿势的更复杂运动。这些复杂运动是多个简单运动的合成，但到目前为止，仍未进行过