第二十二章脊椎关节半脱位   

第一节半脱位的力学定义

一、前言

一般说来，脊柱推拿师很早就对由医学专业所确定的脊柱关节半脱位的定义有异议。髻如：美国的颈椎研究学会在1 如3 年确定的脊椎关节半脱位是“可能由推间盘退行性变所引起的、伴有关节突压迫，而脊椎小关节面没有破坏的一种非创伤性损害”。换言之，医学专业上的半脱位就是在相互接触的两个关节面之间的向前或向后移动。有些医学教科书记载，相邻两个椎体间，其后缘向前或向后的位移至少要3 ～以上，才可称为半脱位。其实，这种前后方向上的错动仅是脊柱活动中的一个自由度，它忽略了脊柱旋转和平移的另外五个自由度。有一篇对从脊柱推拿角度所下的定义的评论性文章也没有澄清半脱位的概念，如D . D . Pabller , B . J . P 阴记r 等。他们没有准确的定义脊椎关节半脱位，仅仅是用“生物力学紊乱”之类的模糊术语及病理生理学、运动病理学、异常生物力学知识来描述脊柱半脱位。所以，应该运用力学即描述物体静止和运动状态，来给脊椎关节半脱位下一个准确的定义。
力学可以认为是这样一门科学：它是用来描述和分析在外力作用下物体的静止或运动状态。它分为刚体力学、变形体固体力学、流体力学等三部分，刚体力学又分为静力学和动力学，前者研究静止状态下的物体，后者研究运动状态下的物体（压er 和J 汕n ? , 1988 年）。“物理学上的一条基本定理是任何物体的运动都可看到平移、旋转和变形三种形式的合成，' ( Cbwin , 1980 年）。笛卡儿坐标系平移就是物体上所有的点以同一速度，向同一方向运动；旋转运动是物体围绕一个固定的点转动，其余各点的转动速度和它与固定点的距离成一定比例；变形是物体内部各点间发生的相对运动，也就是说，物体的形状发生了改变。笛卡儿坐标系的原点在人体中灵活移动，这样可用来研究人体各部分的运动。
为了便于研究人体脊柱的这三种运动，建立笛卡儿三维坐标系是很有必要的。事实上，Panjabi 等在1974 年就曾说过，“随着对生物力学的兴趣日益浓厚，势必会出现三种发展趋势：第一，在工程学和生命科学之间会产生更多、更精确的交流和渗透；第二，传统的二维分析方法和三维物体及相关位置的分析均已过时，而全面的兰维分析方法成为当前的标准：第三，对建立某些生物学现象的数学模型已经取得了一定的进展。可见，完整的三维分析方法是必要

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图22 一1 是Panjabi 等在1974 年建立的三维坐标系，正Y 轴垂直向上，正z 轴正对前方

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图22 一1 1974 年，叭瓜lte . PaJ 旧汕i

及Bn 旧幻建立的笛卡儿坐标系

图22 一2
1 兜6 年．H 田币～应用移动原点的原理来研究头颈邵的运动，他保留了w 卜j 愧，Pallj 。场及Bl 助d 最初定在S2 的原点并用它来研究胸腰段脊柱的运动，采用两跺连线中点的原点来研究骨盆的运动。自从扮74 年引人原点理论之后，脊柱推拿专业也必须采用这些实用的理沦

二、向量力学简述

为了唤起在大学期间修过力学课程者的回忆，以及给未学过力学者打下一个逻辑推理的基础，现对向量力学作一简短的回顾。物理量仅仅由其大小完全描述，称之为标量。而其他的一些量，像力和速度等一些要用大小和方向来作完全描述的量称为向量。
将向量分解并使其各分量平行于笛卡儿坐标系的各轴，向量最令人信服的代数法就是建立在此基础上的（图22 一1 ）。用X 一Y 一Z 方向的单位向量来表示向量的各分量，使得向量的表示极为简便。通常，i 一j 一k 是用来分别表示X 一Y 一Z 各方向的单位向量。例如，图22 一3 中向量U 可以被表示为：u 二3 汁2j 十1k 。向量的加减也就成为单位向量i 一j 一k 前的标量的简单加减。如果设Ux 二3 , U , = 2 , U 。＝1 ，则向量U 二Uxi 十Uj 十Uzk ，这里U 、、U ；、从分别表示向量U 在各轴上分解的分量。任意两个向量P 和Q 的加减可得出：
l · P + Q 二（P 、＋Qx ) i + ( P , + Q , ) j + （凡＋q ) k
2 . P 一Q = ( P 、一嗽）i + ( P 丫一q ）三＋（只一q ) k
为了更好地理解人体的肌力，在讨论力对某一点求矩时，有必要引人两个向量乘积的概念。简单地说，力矩就是力与力臂的乘积。而向量的积并不像向量的加减那么简单。为了便于理解向量矢积，在进行精确地数学计算前先看一个图解。图22 一4 示向量V 二PxQ ，其矢积垂直于P 和Q 所构成的平面。“当向量V 为向量F 和Q 的矢积时，需要满足如一393 一

下条件：( l ）向量V 垂直于向量P 和Q 所构成的平面；( 2 ）向量v 的大小是P 和Q 的大小以及P 和Q 之间的夹角e 的正弦值三者的乘积。因此（3 ) V 二PQ ( Sino ）。”
任一向量u 的大小是其各分量平方和的平方根，即u 二｝u ！二（峪＋认2 + Uz " ) ’忍。V = P xQ 的精确数学方程可表示为：
v = PXQ = ( Pxi ＋黝＋Pzk ) x ( Qxi ＋蜘＋Qzk )
二（耳q 一只q ) i + ( PzQx 一PxQz ) j 十（Pxq 一巧Qx ) k

k Pzq j 马q 1 PxQx
一一

这里符号｛｝表示行列式。
了解向量的矢积后，我们现在可以讨论一下力偶和力偶矩。力学上把这样两个大小相等、方向相反但不共线的力作为一个整体来考虑，称为力偶，两力作用线之间的距离d 称为力偶臂。力偶是一个矢量，用来量度力偶的转动效应，其大小等于力偶的力与力偶臂之乘积，并垂直于力偶所在的平面，其指向符合右手螺旋法则。爱因斯坦说过，所有的观测都与原点的选择有关。而我们却发现，力偶所产生的力偶矩与矩心Y 的位置无关。

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图22 一3 三维向，的合成
任何三维向量都可以用X 一Y 一Z 三条轴上的各分量来表示，先确定各抽的单位向量，长度为1 ，再来表示该向量就很简便了，即分别用卜j 一k 来表示x 一Y 一z 轴上的各单位向量。图中的向量U 可以表达为：U ＝认i + 脚＋Uzk = 3i + 2j 十Ik 。向量U 的大小用其长度L 表示，其值为（UxZ 十毋＋认2 ）的平方根

图22 一4 向t 矢积向量矢积用于计算力矩，力矩是力与力臂的乘积。这个概念对理解人体有十分重要。图中力矩向量V 垂直于向量P 和Q 所构成的平面。凭直觉即可得出，向量V 是向量P 和Q 所构成平面的旋转轴。文中给出了数学计算式

为了理解力偶矩与矩心的位置无关，先假定一矩心O （图22 一5 ) ，并标记力偶的两个力量各自的起点到矩心的距离。若F 从点A 起，而一F 从点B 起，则向量凡表示从点O 到点A , 向量凡表示从点O 到点B ，两个力相对于矩心O 的矩之和则表示为：
M 二凡XF 十凡X （一F ) = （城一Ra ) xF
在图22 一6 中，若R 表示从B 到A 的向量，向量相减，则R ＝凡一凡，M 二RxF ，向量M 一394 一

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，尹尹RR 万夕

R = R 入一R 日二R , A 一R

R 人

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圈22 一5 力偶矩
设二维空间坐标系的原点为O 若力F 和一F 分别从点A 、R 两点起，则RA 、外表示向量从原点到这两点的距离．力P 和一F 对原点0 的矩分别为：（一F ）火凡和FK 凡

图22 一6 力偶矩与矩心的位t 无关在图2 夕一7 中设坐标原点O 为矩心，再加设一矩心。‘. 当然两个矩心到A 和B 的距离不同，但从A 到B 的矢径不变。因而，向量相减〔 图22 一4 ）得到R 二RA 一凡及R ' A 一R ‘。

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图22 一7 作用于物体上的力使物体旋转和平移
图a ，力F 作用于A 点；图b ．于原点O 建立大小相等，方向相反的一对力F 和一F ；图c ．原来的力F 作用于A ，一F 作用于原点O ，形成力俩矩。作用于原点O 的力F 可使物体平移，同时物体在M 〕 卜旋转

为力偶矩，它与这两个向量所构成的平面垂直。M 的大小为｛M 卜R 火F ( Si 动）。因为向量R 恒定且不依赖于原点的选择，所以力偶矩M 被称为自由矢，它可作用于任一点，但通常是作用于物体的质心或者是瞬间旋转轴。任何一个力，譬如右侧斜方肌对颅骨的牵拉力，相当于使刚体产生平移和旋转。图22 一7 就说明了这种等价关系。在图22 一7a 中，力F 作用于A 点，原点O 到A 点的矢径为R 。在原点O 上人为地构建一对力F 和一F ，作用于A 点上的F 和作用于O 点的一F 就形成了力偶。这样，这对力偶在图22 一7c 中就用力偶矩M 来描述，它是作用于原点O 的自由矢。这表明任何肌力虽然没有作用在物体的质心，但它仍可以通过牵拉作用来旋转或平移该物体，正如前面提到过的右侧斜方肌力，它可使颅骨发生旋转和平移。这种分

重重墓夔重重重弃垂重垂襄襄

图22 一5 中力F 和一F 的力偶矩为：
MO = R ^ , F ＋凡冰（一F ）二（风一凡）火F 一R 又F
MO " R ' AxF + R ' B 火〔 一F ）二（R ’人一R ’。）xF = R 火F
既然力偶矩M 是自由矢，那么它可以作用于物体的任一点，当然也包括了原点在内。同其它向量一样，也可将其分解，M 一Mxi + M 力十从k （图22 一8 ）。因此，刚体的任何运动都可分解为沿着X 一Y 一Z 轴上的旋转和平移。目前有人正准备将这些向量力学知识用来研究人体的脊柱。在研究中一定要先确定自由矢M ，或者更准确地说就是先确定力偶矩M 的方向。丫丫丫Y

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圈22 一8 力佣矩可沿通过原点的各坐标轴分解．如图所示

根据我们对矢积的定义，图22 一9 中的向量M 垂直于R 和F 所构成的平面。从M 的顶

端看，逆时针旋转为正向旋转；另一种确定方法是右手法则《图22 一10 ）。右手拇指表示轴或

向量的正方向，那么其余四指所指的方向为正向的旋转方向。

圈22 一，作用于刚体上力所产生的力矩力作用于用体后产生的效果取决于力的作用点、力的大小和方向。若原点位于物体的质心，正向tR 是从0 到A 点，A 点为力F 的作用点。根据图22 一4 的定义．力矩向量嶙必须垂直于点O 和力F 所构成的平面

圈22 一10M 的正向准则因为有必婴要对力矩向量进行加减，以保持绕力矩向量旋转的方向，所以需要确定旋转的正负方向。图中描述了’．右手规则扣，若右手拇指指向是向量（或是在本例中的轴）的正方向，那么手指指向则为旋转的正方向一396 一

三、刚体的平衡

从以上可知，作用于刚体上的各力可以减少至一对力偶和作用于物体质心的平移力。当引起物体平移的力以及合力偶皆为零时，即可认为此刚体是处于平衡状态，在这种情况下可写为：
( 1 ）艺F = O ，乏M 二艺（R 义F ）二O ；或
( 2 ）艺Fx 二0 ，艺Fy = 0 ，芝瓦＝0 ,
乏Mx = 0 ，乏叽＝O ，乏Mz = O
在人体静态直立体位时（静态意味着平衡），这种平衡可能是正常的，也可能是异常的。正常的静态平衡的定义是，左右两侧对称的镜像作用线和肌力相等。从前后位和侧位上观察，颅、胸廓和骨盆的中心与两跟连线的中点都在重力线上（图22 一11 ）。除了两侧竖脊肌的对称部分的肌力和作用线不同外，静态直立体位的异常平衡也要满足上述（1 ）和（2 ）的平衡方程式。

四、人体的变形

如前所迷，物体的任何运动都可以看成平移、旋转和变形三种形式的合成。变形是指物体任一平面上长度、宽度（横截面）和（或）形状（角度）的改变。图22 一12 说明了变形的几种类型。变形可在单位向量i 一i 一k 两两组合的平面上进行分解。非常复杂的张量（矩阵）由各变形平面上的分量所组成，它不在本讨论范围内。要理解力学中的变形，就必须明确正应力和剪应力以及正应变和剪应变等概念。
应力是指单位面积上所受的力，其公制单位是帕〔 Pa ) , IPa 表示每平方米上所受的力为1 牛顿（N / l rnZ ）。因为骨在兆帕范围的应力下可断裂（骨折），所以骨骼在生理学上的应力值是在兆帕范围以内或者以下。英制测量单位是用每平方英寸上所受1 英磅的力〔 lb 乃护或用Psl ）来表示，1 PSI 、7kPa ( 6895Pa ) , 1 个大气压＝14 . 7 PSI 或＝101 4 kPa 二0 . 1014 侧［Pa 。
应力的准确定义必须包括力的

图22 一n 人体的正常静态平衡人体的正常静态平衡可以从前后位和侧位上分别地观察。从前后位上看．除肌力和力矩满足平衡方程外，人体的能母消耗也最小。两侧对称肌肉的肌力大小一定要相等，镜像作用线也一定要相同。这意味着脊柱必须是垂直的，并且颅、胸廓和骨盆的中心与两足连线的中点要在一条直线上。侧位观察．上述这些点仍必须在，条直线上，但可观察到颈淮和腰稚的继发性脊柱前凸
一397 一

方向及其作用的范围。因此，有两种类型的应力：( 1 ）正应力；( 2 ）剪应力。单位向量垂直于物体的横截面；若力与单位向量的方向一致，则为正应力。如果两个向量相互垂直，以致于作用力位于受力区平面上、此应力即被定义为剪应力。当然，通常一个力的一个分力位于受力平面上，而另一个分力则与之垂直，那么一个

一下～

困22 一12 物体在平面上的变形
任何物体都可以放在X 一Y 、X 一Z 和Y 一Z 三个面上观察。测量发现，除非改变其长度，变形后其偏转角减至原来的j 尼，物体的几何形状也会发生改变（长方形变成平行四边形）

力就可同时产生正应力和剪应力。剪应变和正应变的定义类似于前面所提的应力定义。物体沿任意一个轴受压或拉伸时，即为正应变，同时，垂直于该长轴的横截面也相应地增大或缩小。图22 一12 中角口，确切地说是1 刀启，可用来表示剪应变的程度。图22 一12 中是右边角的1 忍角度的改变即被定义为剪应变。这样，应变就是一种度量物体变形的方式。物体可沿任意轴进行平移、旋转或变形，而自由度的概念用来描

戎护

述物体可能发生的运动。
五、自由度
自由度是指物体平移轴和旋转轴（X , Y 或Z ）轴数之和。典型腰椎的自由度，即有3 个平移轴和3 个旋转轴。前面所说的力学知识都可运用到人体和脊柱的研究上来。六、力学在直立体位中的应用
在1 蛇6 年设定图22 一2 中的几个原点后，Ha ? n 利用头颅、胸廓和骨盆的自由度来确定异常直立静态平衡体位的各种排列。图22 一13 例举了双足固定的直立体位下，头颅、胸廓的6 个自由度以及骨盆的4 个自由度。当然，在行走和跑动的动力学中，对于骨盆来讲，还应该有垂直方向的平移和侧弯（沿着z 轴的旋转）两种运动方式。图22 一14 描述了头颅、胸廓和骨盆在三维空间中的正负方向的旋转和平移运动。从图10 一12 中，读者应该认识到，这是在维持体位姿势肌力的作用下，对人体直立静态平衡下的头颅、胸廓和骨盆运动的完整描述。人体所有可能的体位姿势排列总数（有人计算超过1 亿3 千万种体位）是由单一的旋转和平移运动所组成的，如图22 一抖所描述。这些人体的异常静态平衡体位姿势与脊柱某些节段的脊椎错位相关，且与脊椎、椎间盘、韧带、脊髓、脑神经、后脑、脊神经、血管以及下肢异常的应力和应变有关。
大多数医生并没有意识到，至少要有一种体位的旋转和平移，该节段脊椎才会发生错位，除非已发生了韧带断裂和骨折，例如椎体向前滑脱等。
七、绝对旋转、平移和相对旋转、平移
要把旋转和平移分析用于脊柱某一节段脊椎错位的研究．与球形的头颅、胸廓和骨盆异常的平衡体位姿势作比较，首先需要明确两个工程力学上的概念：( 1 ）绝对旋转和（或）绝对平移：( 2 ）相对旋转和（或）相对平移。绝对旋转或平移的测量是一段刚体链两端的相对旋转和平移；一398 一

… TZ

… 踩关节中心

图22 一13 静态平衡时球表体的总体自由度
从图13 一5 等可以见到，异常静态平衡时维持体位姿势的肌力，可以使头颅、脚廓和骨盆发生平移、旋转和变形。在静态平衡双足被固定的情况下，骨盆仅有4 个自曲度，也就是说骨盆不能垂直上下移动（不可能有脊柱前凸的移动，也不会有椎问盘受压或拉伸），也不能发生侧弯运动。但在行走和跑动时，这两个白由度上的运动就会出现

相对旋转或平移的河量是一段刚体链相邻链节之间的相对旋转和平移。

八、以往脊柱推拿对脊柱序列的客观分析

前面所回顾的矢量构成法可用来解释和说明以往推拿治疗脊柱半脱位中的不当和失误，而这些治疗方法都是根据二维X 线片上的某些征象来确定的。所有对“骨错位”的探讨，都应该运用图22 一1 所示的笛卡儿坐标系上旋转和平移的概念。我们用图22 一15 来说明头前屈时，颈推发生的旋转和平移复合运动。White 和Partjabi 在1978 年就提出，头颈屈伸时的侧位X 线平片上，上下颈推呈阶梯状的前后移位距离成3 . 5 ? ，仍属正常。这表明头颈部在前属过程中，颈推绕着X 轴旋转的角度Ox （日代表旋转角度）和在Z 轴上平移的距离阮（S 表示平移的距离）是密切相关的。传统的按摩方法是在每一个青椎序列之前加上一个向后的推动，这种机械的做法其实很荒谬。图22 一15 中所示的颈椎椎体前移的距离为＋Sz ，这与头部前屈时相关的体位运动相巧合。而这种十sz 方向上的向前平移与图22 一16 所示的PRS 向后平移的方向相矛盾。因此，有人认为：这种用字母而不是用椎体旋转角度和平移位移表示的脊柱推拿的诊疗方法已经落后了，应该将其摒弃。取而代之的应该是从具有三维旋转和平移角度概念的工程力学方法。像PRS 等一些落后的脊柱推拿诊疗方法还有一个明显的不足之处，就是用二维的影像来描述脊柱的三维运动。尸别加bi 和v 几it 。（1971 年）、Pa 句abi 等（1976 年）以及Po 详等（1976 年）的研究都已证明：头胸部的球形运动是伴有颈、胸和腰椎上的各个脊椎在三个旋转和平移轴上的相对运动．即六个自由度上的相对运动。
在脊柱推拿专业中，应该采用六个要素即六个不同的自由度才能更准确地描述脊椎关节半脱位。但仅采用那些已落后的三个自由度的描述方法。而且脊椎沿着Z 轴向后平移的推测也值得怀疑。以往对脊椎关节半脱位的治疗是根据观察研究二维的脊柱前后位X 线平片来确定的，或许X 线平片上的某些征象可为以往的脊柱推拿手法作些辩解。但读者应该发一399 一

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图22 一15 头前屈所引起的颐推拐连运动
头前屈时伴有颈推的前屈，颈推前屈即是一种绕着X 轴的相对旋转（十叙）。而颈椎出现台阶样的前后移位时伴有这种旋转，即除绕着X 轴的旋转（十队）运动外．在＋压上还有相应的藕连运动。实际上还有沿着Y 轴上的垂直平移运动

现，脊椎在Z 和Y 轴上的移动（士阮，士匆）以及绕着X 轴的旋转（士ex ）是不可能从前后位X

线平片上观察到的。更重要的是，脊柱推拿界的先驱们并没有利用生物力学的知识来指导推拿手法的应用。因此，他们在那个时代里已经尽其所知并尽其所能了。而如今，科学的向量力学分析方法已经出现，我们有责任采用三维的旋转和平移分析方法和手段，来研究古老的脊柱推拿疗法。或许对这种古老的脊柱推拿疗法最严厉的批驳之一，就是脊柱推拿师在二维的X 线平片上分析脊柱的祸合运动。脊柱的藕合运动方式已经从头和胸廓的“传统平面运动”（仅是在X 、Y 、Z 轴上的旋转）上得到确定，也就是说，只有在头部和胸廓运动时，即只有球形体的绝对旋转和绝对平移，才能引起脊椎节段发生相对旋转和相对平移，此时才会出现脊柱的捐合运动。在脊柱推拿手法的研究中，完全忽略头、胸廓和骨盆的绝对旋转以及绝对平移，仅研究脊柱的相对旋转。
九、脊柱的祸合运动

如前所述，头、胸廓和骨盆的球形活动范围跟与之相伴的脊柱各节段脊椎的相对旋转角度和平移距离有关。但直到现在，许多研究人员仍然采

阅22 一16 向后移动由于头前屈时伴有颈稚的向前平移（如图22 一15 〕，因此，脊柱推乖师认为在其它椎体的藕连运动发生之前，所有椎体都必须向后平移的观点是不正确的。本图是夸张的侧位示愈图，头呈前屈位；各颈推是向前平移，而不是向后平移。我们必须摒弃这些落后的观点．而应该

用二维的X 线平片来分析和研究三维物体和脊采用更加科学的三维旋转和平移的工程力学观点，来研柱运动。切＊u ( 1 % 9 年）和M ～。等（1989 年）究脊柱推拿
一401 一

对颈椎的研究；Cr 馆舫＊n 和Luc 舫（1967 年）以及Panjabi 等（1976 年）对胸椎的研究；欣〕 珊tt 等( 1971 年）、E ～和U ? ( 1959 年）以及I ～记叨和Morri 、（1968 年）在腰椎方面所作的研究，都揭示了脊柱各段的球形体在进行轴转动和侧弯等运动时，伴有单个脊稚的多方位运动。这些复合运动是由单个脊椎的相对旋转和平移所组成，因为这些运动是同时进行的，故称之为藕合运动。一些研究人员测量了脊柱节段的瞬间旋转轴（L 气R ) ，但所测结果因在活体和尸体标本上载荷的方向、载荷量的大小以及载荷类型的迥异而难以比较。
在颈、胸和腰椎的屈伸研究过程中，已经对各脊椎弧形运动路径的半径作了描述。整条脊柱从上到下，从颈椎到胸推再到腰推，所描述各段的运行路径的半径是各不相同的。头胸部的球形屈伸动作是与各段脊椎旋转和平移动作的组合相关联的。现已证明：推间盘的退行性变可使这种椎体运动路径圆弧的弧度减小。用这种测量圈弧半径的“顶角”方法来比较脊椎相对于第七颈推、第十二胸椎和第五腰推的位置，该方法不能像固定旋转中心‘FRC ）和瞬间旋转轴( IA 丑）那样描述相对下位椎体的运动。
看起来，构建固定旋转中心（FRC ）对在屈伸位X 线平片上的测量要比在前后位轴转动和侧弯的X 线平片上的测量更为精确。这是因为假设这些运动仅发生在正中矢状平面上，而X 线束的射人位置与这一平面相垂直。然而，一些研究人员在活体上测量了球形屈伸运动过程中脊推节段的侧弯和轴转动情况。对于脊柱推拿师来讲，只有当受测者处于异常的静力平衡状态，当球形体的旋转和平移异常时，研究结果才会有意义。
轴转动（士即）和侧弯（士无）的祸合运动在颈椎、胸椎和腰椎的研究中都有过介绍。简言之，当头胸部球形体侧屈运动时同时伴有脊椎的轴转动等藕合运动。轴转动的方向在颈椎和腰椎是相反的。图22 一17 中表明，头部向右侧弯曲时伴有颈推棘突的向左旋转，而胸椎向右侧屈时伴有腰推棘突的向右旋转。而在胸椎，第一胸椎至第四胸椎节段的运动与颈椎相似；第十胸推至第十二胸椎节段与腰椎的变化趋势相同。

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圈双一17 医学文献中有关在头和胸廓球形体侧屈过程中．棘突旋转的辐连运动方式的报道

有研究证明，脊柱侧弯过程中伴有脊柱的旋转，且通常用琳突的方向来加以描述：( A ）在颈椎侧弯时，从枢稚到第七颈推的棘突向对侧旋转；( B ）在胸椎段观察到的结果与颈推相同，但有人认为从第九胸椎至第十二胸椎段的棘突是转向同侧的试C ）在腰椎的侧屈过程中，腰椎的琳突转向同侧

有研究显示，头和胸廓的轴转动可引发脊柱运动节段的轴转动和侧屈等藕合运动。然而，正如前所述，近期更多的研究提示，单个脊柱运动节段的三种旋转和三种平移运动与头胸部球形体的运动相关联。对于球形体的轴转动来说，那些陈旧落后的二维藕合运动方式正如图z2 一18 所说明的一样。读者应该知道，从来没有人应用二维X 线平片上的图像来研究球形体- 402 一

的平移运动，也很少有人应用三维X 线平片上的图像来研究球形体的旋转运动。

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图22 一18 球形体的轴转动过程中．椎体的侧屈粗连运动（椎间盘呈楔形）文献已经证实在头和胸廓的轴转动过程中，椎体可发生侧弯运动。图中的A 、B 和C 分别表示颈椎、脚推和腰椎背柱的三个不同组成部分，在其椎体向一侧旋转时，相应节段的棘突向对侧旋转

十、前后位二维x 线平片上的图像变形
大多数脊柱推拿的诊疗方案是根据前后位X 线平片上的各种征象来确定的，而这些征象中相当一部分与X 线平片上的影像变形有关。医生一般都认为自己熟悉X 线的照射，其实，他们当中大多数并不清楚像图22 一14 所描述的头、胸廓或骨盆的球形体位姿势是如何以旋转和平移等运动方式映射到二维的平片上的。
为了说明X 线变形物理学的几条基本规律，下面将把骨盆置于如下三种体位运动：① 骨盆沿着X 轴做平移运动；② 骨盆绕Y 轴旋转；③ 骨盆绕Z 轴旋转。我们应该还记得在拍摄前后位腰椎骨盆X 线平片时常以第三腰椎作为标记，以及骨盆在第五腰椎椎体旋转侧（土Oy ）的运动情况。对脊柱推拿疗法不熟悉者可能会对骨盆体位的这种排列结果感到迷惑。PI 是指骼骨围绕耻骨联合的旋转，骼后上棘（PSIS ）向后下方转动。AS 是指铭骨围绕耻骨联合的旋转，从后面看骼后上棘（PSIS ）向前上方转动。EX 一IN 则指人体器骼关节处的韧带最强大，这些韧带牵拉一侧骼骨使其与能骨的前方分离，而在对侧的牵拉则使能骼关节的后部分离，听起来似乎不大可能。
下面用图示来解释以上三种基本的骨盆投照方法：① 骨盆沿着X 轴平移并绕着Y 轴旋转时的投照，也就是在不同的轴上的不同运动；② 绕着Y 轴旋转并沿着Y 轴平移同时伴有绕着Z 轴转动的藕合运动，即没有在三维空间上发生的绕Z 轴旋转却出现在二维图像上；③ 绕Z 轴旋转后投照的图像是同时伴有绕Y 轴旋转的藕合运动，也就是三维空间上没有发生的绕Y 轴旋转，却出现在二维的X 线平片上。
上述在X 轴上的平移以及绕Y 袖和Z 轴的转动在前后位X 线平片上的投照原则都是基本的。它们都可应用在头部、胸部以及脊柱的单个椎体上。实际上，对在前后位二维X 线平片上看到的绕Y 轴和Z 轴转动的藕合图像非常值得怀疑。如何将其与实际发生的祸合运动区分开来呢？这就非常需要运用人类脊柱动力学和静力学的三维X 线平片的分析方法。一些常用的脊柱推拿诊断手段，仅仅是运用脊椎六个自由度中的兰个来进行浅显尝试的研究分析，其图像信息也只是取自于前后位二维X 线平片上的变形图像。
以上，我们对应用于脊柱研究的力学知识做了简要地介绍，脊柱的每一种运动都看成旋- 403 一

转、平移和变形三种形式的合成。旋转和平移已经作了详尽的讨论，对体位变形也有必要做个简要介绍。
十一、软组织和硬组织的变形
图22 一11 中介绍了一些关于人体正常和异常体位姿势平衡的观点。图2 一14 中的头、胸廓和骨盆的旋转和平移使异常体位平衡。两侧竖脊肌的对称不一定会起到两侧相等的作用，两侧的镜像力线也是如此。于是就产生了作用在韧带、脊椎、中枢神经系统和椎间盘上的异常应力（单位面积上所受的力）和应变（变形）。
对长骨（四肢骨）和脊椎骨变形的研究开始于1957 年。Hastings 和M 曲曲ud 在1988 年发表了一篇有关近30 年来对变形骨以及由电势产生应力的综述。图22 一19 列举了一些研究。通常，变形的骨与弯矩、变形后的凹面和凸面、正应力、应变和剪应力、剪应变密切相关。由打断胶原分子的氢键和共价键后产生的细胞外向电流和压电现象在骨内形成电场。受压的凹面带有负电荷；相反，受拉伸的凸面带有正电荷。在负电荷聚集的部位，使成骨细胞受到刺激而增加胶原的形成，同时在正电荷聚集的部位，破骨细胞促使骨的重吸收。Breig 经历了20 年的研究，对后脑、脑干、颈姥、胸髓、腰髓、脑神经根的变形作了完整而详尽的分析。对其研究工作可简要概括为：头部前屈（十ex ）时可对后脑、脑于、颈髓、胸髓、腰艇以及脊神经根等产生牵拉。除此之外，头部的屈曲、侧屈（士叙）和（或）轴转动（士勿）也可对脑神经和颈神经根产生牵拉和（或）压缩作用。他还发现颈脊傲在松弛的颈椎前凸体位下会出现摺皱，而当头屈曲或颈椎前曲消失时，颈脊甘褶皱消失，并且还要承受弹性和塑性变形。

力偶（弯矩）

张力一扣正电荷成骨活动

侧卜－一压缩力负电荷破骨活动

卞

圈22 一19 ．的变形
若给青柱或下肢骨加一个力偏，则该骨会发生变形。凹人侧的骨表面带有负电荷，凸起侧的骨表面带有正电荷。电动势是由外向电流形成还是由压电形成，这个问绷在文献中尚有争议。但对骨重塑形方面的许多间题已经进行了深入细致地研究。骨的唇样增生和骨刺形成都与异常应力和应变的作用有直接关系，这些应力和应变是由异常直立体位的平衡和（或）是因工作习惯或t 复性动作所形成的不正常休位姿势所引起的

尽管椎间盘不如中枢神经系统组织一样柔软，但与椎体相比则又是非常柔软的，所以不能- 404 一

将其视为刚体。这就意味着必须确定每一点上运动的想法是不现实的。但近来有研究利用一些分散点的方法来确定椎间盘突出。1958 年，Gh 挑h 出版了有关椎间盘的专业书籍，全面详尽地论述了椎间盘的生物学特性。图22 一20 列举了椎间盘的几个特性。

应变

平衡

蟠变

月卜～－瞬时恢复

瞬时压力

蠕变恢复

永久性变形

圈22 一20 椎间盘的变形
如果续荷的作用时间很短．不足l 秒钟，那么它仅引起推间盘瞬时的弹性变形（即OA 段）。若载荷待续作用，则稚间盘受力呈粘弹性持续上升（即八B 段）。卸载后，椎间盘不能完全恢复到最初的高度（即CD 段），找们把椎间盘这种不能完全恢复的现象称之为滞后。椎间盘是一个具有6 个自由度的柔韧组织结构，起着液压载荷吸收器的作用

“韧带的力学特性与其他软组织的非线性粘弹特性相类似。骨骼上的韧带在稳定关节和引导关节运动方面所发挥的力学功能是被动的。有证据表明，作为动态信息重要的传感器，韧带具有重要的感觉神经功能。”脊柱诸韧带利用预应力把各脊椎骨连接在一起。Panjabi 等在1984 年就已确定了腰椎韧带的应力― 变形曲线、应力― 应变曲线以及超过其极限的载荷。chazal 等在1985 年对脊柱诸韧带的应力― 应变关系作了详细地研究。横韧带、后纵韧带（PLL ）及黄韧带是刚度最大的韧带；韧带的最大变形量、因滞后造成的能量损耗以及其他一些生物力学特性都随着年龄的增长而降低。图22 一21 说明了关节囊韧带和棘上韧带的载荷― 变形曲线。
十二、小结

以上对向量力学作了简要的介绍，这些知识可以用来说明人体异常的直立体位姿势平衡使头、胸廓和骨盆的各种绝对旋转和平移运动（如图22 一14 ）。这些绝对旋转和平移运动必定伴有椎旁组织、椎体、椎间盘和下肢的相对旋转和平移。本书中有四章是介绍有关神经异常的内容，神经异常主要有四种类型，每一种脊柱错位至少与其中一种有关。这四种类型的神经异常是：( l ）神经电传导障碍；( 2 ）作用于中枢神经系统的异常张力；( 3 ）异常的本体感受器和机械感受器反射；( 4 ）神经根受压。因此，从各种半脱位定义的共同之处来看，任何脊椎关节的错位都与某种类型的神经障碍有关，而这种错位就是脊椎关节半脱位。
以上内容，我们用向鱼力学的原理为脊推关节半脱位下了一个全新而准确的定义。脊椎关节半脱位分为两种类型＜第二种相当少见）,
1 ．头、钩廓和骨盆异常的体位平衡

a ）绝对旋转和平移；
b ）节段旋转和平移；
c ）脊柱各组织和四肢的变形。
一405 一

2 ．韧带和推间盘损伤以及脊柱骨折后的节段平移
。）能骨的向前和向后移动：
b ）箭骨侧移；
c ）因椎间盘变薄所致的垂直压力。
在头、胸廓和骨盆没有发生绝对旋转和平移运动时，可以出现第二种类型的脊椎关节半脱位。显然，“复合性的脊推关节半脱位”《 vertebral subl 二ationco 宜甲lex ）的内容，涉及到异常肌肉平衡和随之出现的组织结构变形，以及由此造成的运动病理学和病理生理学内容等。同样重要的是应纠正脊椎关节半脱位，使异常的体位姿势恢复至正常的平衡状态。

第二节半脱位：一种电现象

自从Palmer 于1910 年创立脊柱推拿疗法以来，对脊柱关节半脱位的定义主要是涉及两部分的内容，即骨错缝和由此造成的神经干扰。有关物体测量的科学被称之为工程力学。错缝骨和与其最接近的下位椎骨都是受宇宙中对所有其他物体测量的定律和原理所支配的。因此，在将工程力学的原理应用于人体结构时，有必要讨论一下脊柱结构紊乱。没有一个简明扼要的阐述可以解释清楚被推拿师认为是真正存在的神经干扰的假说。事实上，在目前的生物物理学研究领域中，已经提出了一些与脊柱淮拿有关的神经干扰的可信模型。H ～沁n 和Cl 。（1991 年）提出了4 个支持神经干扰的模型。之所以看来很支持由推拿师所提出的神经干扰是因为这种模型以脊柱对线失稳为基础。由于其他章节已介绍过骨的电生理学，所以在涉及到应用于人体结构的工程力学观点时，只对骨的应激诱发电位作一个简单回顾，主要的重点应是神经干扰的电化模式。

一、简介
1974 年，White 等人提出了一个三维坐标系用于研究人体的生物力学。他们还指出用变形的二维X 线片来研究三维物体尚有差距。因为三维物体必须完全置于三维空间来研究以确定其确切位置和运动。静力学和动力学研究属于工程力学的领域。数学应用于三维动力学比应用于研究三维静力学的机会多得多。因为动力学涉及运动、时间、速度和加速度。许多数学知识如微积分、常微分方程、偏微分方程等，都被用于描述三维运动而不用于三维静力学。本章不是让大家对人体的三维生物力学有一个基本的了解，因为这超出了本章和本书的范围。然而，读者必须认识到改变三维的静止直立体位，会因改变了起始点从而产生三维动力学的改变。因此，我们对半脱位的描述将限于三维静止直立体位，而不考虑动力学。
任何有关骨错缝的论述都应考虑到该位移的测量。螺旋理论中的一条定理指出要准确描述在三维空间的位置，最少要求有8 个数值。然而工程力学中的旋转和平移的概念是容易理解的，尽管其在三维空间中要描述物体的位置需要8 个数值。为了描述颅屈曲时颈椎骨的旋转和平移的复合运动，以图22 一2 中C 肚te 城an 坐标系为背景，制作了图22 一巧。White 和Panj 的i ( 1978 年）已提出头屈伸时侧位摄片有3 一5 ～的阶差（stai 鹅t 即ping ) ，这属正常情况。这表明头屈伸时，伴有颈椎前移的藕合运动，即日x ( e 表示角度）旋转与阮（S 表示平移）。这种表达方法适用于椎骨、颅骨、胸廓和骨盆等球形体。
在运用旋转和平移来分析脊椎和球形物体时，必须掌握两个工程力学的定义：① 绝对旋转一406 一

和（或）平移；② 相对旋转和（或）平移。对一个绝对旋转或平移的测量就是对刚体链两端的比较。而对相对旋转或平移的测量，则是对刚体链中两个相邻刚体位置的比较。图22 一22 表示的是一个绝对和相对转角。

卜长｝区

关节续韧带

（廿）只

辣上韧带〔 10 牛约前截荷

刚体斗

O 匕2 二二二二二二乙二二二二二二当竺二二二二二二0 2 46

位移（mm 》

圈22 一21 脊柱韧带的变形图22 一22 绝对和相对转角侧量一条韧带横叔面以获取韧带的应力― 应变关系当比较一个刚体链两端井1 和＃7 的角位移时，测得的是非常必姿的。采用可视化的维量分析系统。币八》来是一个绝对转角。如果侧量两个相邻的刚体特3 和井4 监侧韧带长度和宽度的变化。使用明〕 A 的主要优点是的角位移，那么所侧得的就是相对转角。工程学定律规它能在韧带表面不附带任何传杆器的情况下，确定韧带定相对转角的必须加上绝对转角
的变形厂应变．而传杆器可能会改变韧带的功能
从所介绍的定义可以看出，很显然脊柱推拿疗法中的脊柱倾斜，如PRS 只是对脊柱相对旋转的分析，即对相邻物体的分析。然而，从图22 一15 所示看，所有伴有头前屈的躯体姿势颈椎都有向前的平移，即A ( + Sz ）代替后方的（P ) , （一压）（图22 一23 ）。因此，在脊柱推拿疗法中所提及的倾斜经常使用字母P （向后）来表示，显然是十分错误的。实际上，应该测量每个患者的脊柱位置，而不是想当然的认为某个节段发生固定。因而，只有字面意义而投有测量的倾斜表达方式已经落后，这将被三维坐标系所取代。图22 一24 对PRS 脊柱倾斜的阐述则更为科学。
脊柱推拿所描述的倾斜还有另一个缺点，即用二维的X 线片来描述三维物体。这就需要用工程力学自由度的理论对此缺点提供一个基本的理解。一个物体自由度的数量也就是轴的数量― X 、Y 或Z 。物体可以旋转加人到与其单独平行移动的轴中，因此典型的腰椎所示有6 个自由度一～召个旋转轴和3 个平移轴。要将这些观点运用于PRS ，就需要我们了解在颅和胸廓的轴转动和侧弯过程中脊椎的三维研究的近期进展情况。
Panjabi 和White 等人的研究已证实，颅和胸廓的球形运动伴有颈、胸和腰椎单个脊椎在所有三个方向（轴）作着平移和旋转的相对运动，即在所有6 个自由度上同时发生相对运动。因此，一个三维的脊柱倾斜是由6 个部分组成，即每个自由度一个部分。然而，脊柱推拿专业中的倾斜只是用3 个自由度来描述，其真实性可疑。最初脊柱半脱位时的脊椎偏斜是早期的淮拿师根据脊柱前后位X 线片来确定的。读者应当认识到在前后位x 线片上是不可能完全― 如7 -

圈22 一23 后方倾斜
由于头屈曲时伴有颈根的前移，则有推拿师认为在其他椎体出现韧连运动之前，所有的椎体必定是向后移动．但这种观点是荒谁的。在这极度侧弯的躯体姿势图中，头是屈曲的。因此，每个颈推是前移的（A ，斗阮）而不是后移，如此陈旧的观点必定被三维图像中描述旋转和平移更科学的工程力学观点所询汰

圈22 一24 旋转和平移时的PRS 如果患推实际上是后移．则PRS 仍是一个不恰当的倾料。字母表中的字母本身没有涉及到侧量、统计评估和研究。然而，转角值和平移的毫米值涉及到了这些同题。如果右手蛤旋系统的假设成立，则PRS 实际上是图2 乙一l 坐标系中的一段、十勿和一侃

观察到＋比、＋匆和＋叙的。更重要的是直到约1900 年时，关于脊柱的力学知识还是知之甚少。所以早期的推拿师在他们那个年代也充分发挥

了他们所能学到的知识。现今，我们已经接触到w 拓te 和Panjabi 更为科学的分析。因此我们这个专业应该改变思维方式，应当了解在三维空间上的绝对旋转和平移运动。
如果颅相对胸、胸相对盆腔、骨盆相对跺关节中轴等依次做比较，则它们被看作是刚体链的各个终点，那么颈椎、腰椎、股骨和服骨可以看作是一个刚体链。因此绝对旋转和＜或）平移的分析可以运用于颅、胸和盆腔。
在工程力学中有一条有关绝对转角和相对转角的定理。在刚体链上的所有相对转角的叠加就等于绝对转角。换句话说，任何一个椎体如果在病人的躯体姿势上没有位移的表现，就不会有骨错缝，反之亦然。球形体的位移可以反映在椎体的位移上。H 肛ri ～确定了每种不同的躯体姿势都与在颈、胸和腰椎的各个脊推，以及下肢所伴随的相对转角和相对平移密切相关。
从前面的讨论得知，很明显如果某个病人的静止直立位是由这些球形体的旋转和平移组成，则椎体存在节段性序列异常，反之亦然。这些异常的躯体姿势常伴有异常的应力和应变。这两个术语都有确切的工程力学定义〔 Cbwin , 1989 年）。
应力在工程力学上被用来表示一个物体内部的相互作用和各种作用力。应力是指作用在单位面积上的力，单位是帕斯卡（Pa ) ，即牛顿每平方米或N 产／m2 。“骨的生理应力水平通常在兆帕斯卡（侧沪a ）范围内，因为超出该范围可发生骨折”。应力的确切定义可用垂直作用于物体表面的单位向量来表示。应力的定义依赖于两个向量：① 力的向量；② 单位正向向量。根据这两个向量的方向，应力分为两种类型：( l ）正向应力和（2 ）剪应力。图22 一25 例举了这两种类一408 一

型的应力，即单位面积上的作用力。如果作用力垂直于被作用物体的表面，即为正向向量的方向，则为正向应力；如果作用力与其表面形成一定的角度，则此应力被称为剪应力。因为面积是二维的（称作X 一Y 平面），所以有两个剪应力（Fx / A 和Fy / A ）和一个正向应力。也就是说，任何一个三维的作用力可被分解为X 、Y 和Z 轴上的分力。应力可导致应变，可大致描绘为变形。

l ; ，声一一一一｛

圈22 一25 应力的两个矢t 特征田
力的作用方向是通过一个单位矢tN 和力F 体现，力r 本身也是一个矢t 。（A ）如果N 和F 是平行的，则应力称为正向应力。（B 》 如果N 和P 是垂直的，则应力被称为剪力

应变与应力有相似之处，但是它是几何形状的变化。正向应变与剪应变是源于正向应力和剪应力的概念。
本书的第八章详细讨论了来自变形骨的应力诱发电位。应力诱发电位可能的两个主要部分：压电现象和细胞外液的流动电位。至于哪一个因素容易造成骨骼发生变形，目前还有争论。无论如何，躯体姿势与异常的脊柱弯矩有关，这与正常或异常的剪应力和应变有关。事实上，任何脊柱凸面的曲率（用于弯矩分析）与表面正电荷和破骨细胞活动相关，而凹面则与表面负电荷和成骨细胞的活动相关，如图22 一26 。这表明，该种表面电荷的分离符合Wolff 定律。该电位的特性如下：① 频率1 一75Hz ；② 电流10 一20 微安；③ 电压0 . 005 一0 . 5 伏特。到目前为止，在以上部分讨论了半脱位及骨错缝的定义，引出了椎体应力和应变的工程力学分析。为了比较神经干扰的概念与骨的应力诱发电位概念，有必要介绍4 种神经干扰的类型。
Ha 州咖和Cl 帅于1991 年提出了神经干扰的可能的4 种类型，介绍如下：1 ．神经根受压；
2 ．中枢神经系统受到异常的机械张力；
3 ．躯体（本体感受器）内脏异常反射；
4 ．电神经干扰。
虽然，电神经干扰也是本章所要介绍的内容，但我们首先对神经干扰的其他3 种类型作一- 409 一

力张！十― ― 杏

l ' 压力

募娜

压力

图22 一肠异常的脊柱弯矩受压部位是负电荷且该部位成骨细胞活跃

简要的介绍。
许多研究涉及神经根受压。导致神经根受, 压的原因有发育性、病理性、退变性以及遗传性等。G 田击n 等于1991 年写了一篇综述从机械力学和生理学方面，对神经根受压加以对比研究。Sch 、be1 等（1989 年）比较了腰椎屈曲与后伸对受压神经根的影响。与Bre 馆（1978 年）的颈椎研究结果相似，阮hnebe 等发现腰椎屈曲时腰神经根受到明显得压迫，而腰椎后伸时神经根受压减轻。
Br 吨对中枢神经系统的生物力学进行了许多研究。他对作用于中枢神经系统的伤害性应力进行了30 年的细致而全面的研究，为继发性神经干扰模式提供了重要的依据。盗eig 研究了Taylor 的关于黄韧带导致颈段脊髓后索受压的假说。事实上，临床常用的屈曲位颈椎牵引都是基于，ra ylor 的观点。B 二19 发现切除黄韧带后，脊髓压迫仍然存在。在过伸位，脊髓松弛时其自身便可形成褶折。B 耐g 证实颈椎屈曲可使脊髓受到3 个阶段的压力作用：① 伸展；② 弹性变形；③ 塑性变形。他认为在颈椎屈曲（脊柱后凸）时，以下结构受到异常张力的作用：① 后脑；② 脑神经；③ 颈脊髓；④ 颈神经根口他还研究了这些结构在异常张力作用下的病理改变情况。
Mul 扭ly ( 1989 年）撰写了一篇关于异常躯体姿势所导致异常反射的文献综述。其观点基本来自Korr ( 1979 年）、Gu 。（1985 ）和Wyke ( 1980 年）的部分研究工作。躯体结构、皮肤、肌肉、韧带、肌牌、关节等，都含有来自感觉神经的感受器细胞，这些感受器分为三类：① 伤害性感受器（痛觉）；② 机械感受器（运动）；③ 本体感受器（体位）。这些躯体感觉神经在脊髓前角内与运动神经细胞体直接形成突触或是在侧角内与中间神经元形成突触。众多临床和实验表明，在脊髓侧角内含有很多的交感神经成分，在许多组织和器官症候中这些交感神经引起症状各异的临床表现。神经反射具有使其自身持续强化的能力。躯体反射，如本体感受器反射进人脊神经后根后，被整和、放大和延续。本体感受器，特别是肌梭对肌肉骨骼的应力非常敏感，是非适应性感受器，而且对作用于受影响关节（半脱位关节）的肌肉有高度的特异性。体位性、力学性和关节性紊乱可导致肌肉在长度和张力上发生变化。肌肉长度和张力的改变可导致本体- 410 -

感受器的慢性冲动，从而对相应的脊髓节段的前角细胞内产生缓慢的易化作用。因此，形态性、化学性和代谢性的改变成为继发性的刺激源。
因此，异常的躯体姿势〔 绝对旋转和平移）导致异常的脊柱藕合方式（相对的旋转和平移）。这些节段性的脊柱半脱位与作用在脊柱的软组织七的异常应力和应变有关，它使得异常的本体感受器发放冲动传人脊髓二这些异常的本体感受器反射通过突触与运动和交感神经发生联系，从而导致肌肉和内脏的异常生理改变。
虽然，只对神经干扰的类型作一简短的介绍，但希望感兴趣的读者以此为参考来进一步研究神经干扰。在脊柱推拿专业中，对电神经干扰的观念了解的还不多，因此下面将较为详细地介绍电神经干扰。

二、电神经于扰

1980 年，晚年的Har 仆ion 通过对作用于动物神经系统的超低频场（ELF ）进行研究，比较了变形骨的频率、电压和电流。她证实在超低频范围的频率可影响动物的白质功能。实际上，1 一75 盗这个范围也即是所有动物的脑电波的频率。因此，她提出神经干扰的一种新类型的假说：电神经干扰。这可以简要概括为异常的躯体姿势（绝对旋转和平移）使得异常的应力和应变作用于椎体，从而导致节段性的脊柱紊乱（相对旋转和平移）。这种变形造成在脑电波范围内的应力诱发电位，该诱发电位可影响中枢神经系统和脊髓中的白质。通过阅读许多超低频生物学效应的文章，特别是Athenstaedt 、B 即灰。r 和Adey 等的文章后，她得出结论：脑电源于白质而不是灰质，这或许让读者有些惊奇。实际上，很早以前肠咧en 就推断脊髓的实际电压要比皮质的高出沁倍，这是脊柱推拿学说的重要组成部分，即电白质干扰。
Athe 、ta 己t 对动植物组织的分子偶极性排列进行了3o 多年的研究．研究的动物包括人类、牛、马、狗、两栖动物类、爬行动物类、鸟类和蠕虫类。虽然他研究了很多动物的不同组织，

撬E 』 『 ，l 住称冲居．六已吐钾五‘口刁立

包括我们在功能感觉到的热电和压电现象．但在此我们只介绍他的神经系统和骨骼系统的学

说。

现已证明，人（和其他脊椎类动物）的胶原支持组织和脊髓具有一个永久性纵向的电极化

其矢量的方向与形体的生长方向有关。所有动物的脊髓都仅有一个贯穿其全长单向的水久性纵向电极化。极化的方向是自负极的颅侧到正极的骸尾侧，这是由白质细胞膜中的结构蛋白排列所决定的。周围神经的极化是自内向外的，与脊翻相似，也就是自里面的负极到外侧的正

极。Aihen 战a 司t 发现这种电的极化是由大脑中的白质所致而并非大脑中的灰质、脊髓和周围

神经。他断定运动神经、感觉神经和脊髓都具有热电和压电的现象。植物和动物都有纵极化，并且他发现生长和修复都发生在正极的方向

极向正极进行的。这就是“机体的愈合是从上至下

Athenstaedr 认为所有的上，也就是说生长是从负

，由里向外进行”的脊柱推拿哲学观。当然

一些推拿师在并不懂得脊柱推拿的科学依据和重要性的情况下质具有许多不为推拿师所知的特性，但在文献中都明确的介绍。时会表现出压电式电压，这与石英晶体受压时的表现一样。

，仍在使用脊柱推拿疗法。白Athenstaedt 证实白质在受压

Ath 二ta 司t 进一步指出“有关神经纤维（即轴索和（或）轴突）表示纵向电偶极的假说还包括了对神经纤维内外电偶极场的猜测”。实际上，白质电场的排列可解释电麻醉和电兴奋的结果。B 即ker 检测了大脑、脊髓和周围神经外的直流电场。
在20 世纪60 年代早期，E 玫ker 检测了包括人体在内的许多动物的神经系统的直流电和- 411

电场。直流电场的方向与白质的偶极性相反，即正电荷从后脑到前脑，在周围神经中则由内到外。1970 年，匕鱿ke ：测到了这个磁场，它就在离动物头部几英尺的地方，它与大脑中白质所产生的直流电有关。该测量装置是超导电子干扰检测器（SQUID ）和电磁仪（MEG 即脑电磁波描记器）。这使得玫ck 二推测，外部电磁场可通过外部场的物理作用和相应的神经系统磁场以及神经系统直流电场来影响生命体。
1974 年，1 坛玉er 断定高等动物有两套数据传输系统：( 1 ）较为先进的动作电位系统和（2 ) 白质中的较为原始的直流电模拟系统。实际上，他首先切断动物的肢体神经，然后在切断的神经下折断肢体的骨骼。发现：在神经缺损处雪旺氏细胞立即形成桥式连接，并且在骨折处有局部神经系统电场所介导的愈合组织形成。这种愈合并非由于动作电位信号所诱导，因为轴突的生长速度非常慢，每天只有1 一2 ～。他推断来自白质的信号支配着动物组织的修复。B 即址r 在纽约的荣军医院工作，时任矫形外科主任。他率先将超低频用于骨折愈合的治疗并开展了骨应力诱发电位方面的研究工作。他认为自己的主要工作是在动物的电功能方面，他毕生的奋斗目标是使地球的电磁场污染降至最低。1977 年Becker 和Marino 发表了一篇有关超低频场对生物体影响的研究综述。本文将简单的介绍这些成果中部分内容。1 % 8 年，继勺处说r 的研究之后，不同国家的许多研究人员都观察到当人体处于电磁场之中时，人的行为可发生变化。Wever 使用10 比的方波电场影响人的生理节律。进而，有文献指出源自黑子活动的环境电场对人类的行为习性有影响，其结果表现在暴力犯罪和应激性疾病方面。黑子活动变化的周期是n 年，频率为10 比，接近1 ～八”的场域。在美国，最早论及电场和人行为习性研究的报道之一，也证实了行为方面的变化。该项研究将59 名受试者置于5 一10HZ 和2 一10v / Tn 的场中，结果显示人体的反应时间缩短。该研究用相同的场来刺激其他动物也得到相似的结果。这些结果也同样在猴子、水生脊椎动物、鸟类和蜜蜂身上观察到。这些研究有别于以往文献所介绍的受热组织中的高频效应。
任何电磁辐射都带有一个动量（动能），该动量可来自于这种高频场，能产生足够高的温度，超过被研究有机体的生物组织的正常温度。要使这种现象发生．需要有高频或高能。已有报道10 一100 ～左时的高强度电磁场能通过升高组织温度来影响生物组织。0 . 1 摄氏度的温度变化就能引起膜电位的改变和神经元的兴奋性，由此可能会改变或干扰受影响神经元的正常兴奋类型。研究证实50mv / c 衬的强度可使生物组织的温度升高，当与2 45OHz 的高频场合并时，该功率强度可使生物组织的温度升至最高。
Rey 发现，当被测试人员处于脉冲，而非连续的电磁场时，他们报告这些“声音”近似于蜂鸣声和嘶嘶声。在脉冲场处于0 . 3 一3 GHZ 的超高频带（凡叫『 ）和6O ～左耐的功率时可检测到这些声音。这个能级可进人并穿过头部而导致生物组织的温度升高。现已发现这些高频可影响神经系统：表韶一1 介绍了超高频波对生物有机体的某些影响。伽y 发展了人体对超高频场（讥｛F ）的“特殊吸收率，' ( SAR ）的计算方法。他发现吸率收随着生物体的大小和外加场的频率而有所不同，一定的频率可使人体产生“热点”。吸收的不均匀性表明：在一些组织内存在一个高于外加场的频率共振。例如：头部的共振率比身体其他部位高出3 一4 倍，当以2 450Hz 和40 Mw 奄共振率作用于老鼠的头部时，足够使其毙命。
人的共振值是360 MHZ 。O ' connor 发现超高频的辐射波、透热强度（27 . 12Hz ）治疗和微波疗法（2 450 入任七）都可导致行为的改变。这些场能导致头痛、抑郁、全身不适和听力障碍。100k 卜匕的高辐射频率场被用来对脊神经后外侧支中无髓鞘的a 和C 类神经纤维的去神一412 一

经，这种方法被称为热凝固法。高频波所产生的热被用于去神经，临床利用这种性质来治疗神经压迫性腰腿痛患者。

农22 一1 超商频场的神经干扰

表22 一2 神经系统的电位

效应频率功率膜电压

温度升高温度升高蜂鸣声
体内平衡改变畴胎

10 一1 佣mw / c mZ 2 450 为且七50mV7 / c 耐0 . 3 一3G 卜肠60 my 叮七讨2 450 五朴七10 mw / c 耐毯2 450 入任七

膜电位突触电位

1 护V ／劝肌1 护VZ 口n

脑电图

10 一飞V 角m

总之，现已发现超高频（V 卜lF ）和高频（卜田）辐射波可产生共振能使人的行为改变并使生物组织损害。当辐射波使生物组织的温度升高时，则会产生这些效应。温度的升高可引起神经组织的兴奋，从而于扰神经系统的正常功能。
有一种倾向，假定电磁能量小于超低频场能量，而且其波长较X 或丫射线长，则其能量很可能不会对生物组织产生影响。因而，直到20 世纪60 年代后期都认为频率低于100 浅的电磁场没有生物学效应。该假想的理由是能量级太低以致无法使组织的温度升高〔 特别是神经系统），也无法干扰神经系统的动作电位。表22 一2 给出了影响3 种常见神经系统电位的必需电压。因此，在20 世纪70 年代早期，对于研究者而言，最大的难题是弱环境电磁场，低能级引起的生物组织温度升高以及由此造成的行为改变。这些弱环境电磁场位于脑电波附近的区域，为1 一20 mV7 如1 和50 功V 八朋。
在加热能级以下，生物相互作用的范围有两种场：( 1 ) 1 一75Hz 的极低频正弦波场和（2 ) 在高频载波上的1 一75 压的调辐频率场。超低频场在6 一12 Hz 和0 . 1 一O . SV 乙，l 时对生物组织的影响最大。在导电材料中，这些超低频电磁波的穿透深度（D ）取决于该波的频率（f ）和材料的导电性（C ) , D 二1 / ( fe ) ’左。辐射频率的载波不会与神经组织相互影响（除了以上注明的波外）。因此，实验人员用载波传送具有所需场的强度水平调制波到特定区域。第二类场的范围是147 MH 云的载频及0 一20Hz 和20V 次m （或更少）的调幅频率。该电场是由场强约为1 mV , / c mZ 的电磁场形成。l 一SHz 的调制波可导致嗜睡，而5 陇以上或低于16 一20Hz 的调制场会使行为能力（应激性）提高。超低频和1 一30Hz 的调幅调颇场与脑电波的节律是相同的。
表22 一1 介绍了在神经系统电磁场内所固有的外环境电磁场、超高频（vH 下）场、超低频场（ELF ）和调幅调频辐射载波的干扰波值。这些因素使得机体在行为、反应时间和内环境稳定（免疫和激素）方面发生改变。所有以上这些系统都由神经系统直接或间接控制的。这些过程的任何一个变化都可作为特殊的疾病或综合征来诊断。Wolf 指出行为的改变、疾病的症状和体征以及病理变化都是神经干扰的结果。从表22 一1 等可知神经干扰的两种基本类型：( 1 ) 类型工，生物组织的温度升高和（2 ）类型n ，神经膜上山2 ＋结合的改变。
在继续讨论超低频场和八庆y 的研究工作之前，先提供给读者一些必要的有关骨刺激频率的研究内容。尽管早期作者很少提供对生物组织电刺激的实验资料（电位、电流、电频），但所介绍的频率值都在1 ? 72 论之间，这正好是脑电波的范围。
一413 一

t981 年，Adey 撰写了一篇关于组织与非离子电磁场（频率在。Hz 至远红外线间）的相互作用的综述。所参考的468 条文献中许多都是他自己的研究成果。该综述着重强调电磁场与神经组织之间的相互作用。他提出虽然超低频场与神经组织间相互作用的确切机制尚不明了，但一些实验提示膜协同效应的某些种类，即限定分子组成部分或分子体系，使其聚集在一起，将其从一种稳定态转换成另一种稳定态。“这些协同作用通常包括相转变、滞后作用和在输出一精人关系中的众多效应”。这些研究揭示了某些超低频对神经组织的影响，而其他频率则不会。这种现象被称为“窗口”效应。他指出这些场效应发生在细胞膜表面的结合部位，并在Pauling 的研究室最早提出细胞膜表面分子的H 牛一CaZ ＋竞争模式。
1982 年，Lin 一liu 和Adey 对以前的研究结果进行了验证。证明在超低频刺激的作用下公2 十外流是从膜的结合点开始的，而并非始于细胞内的公2 斗。他们认为进一步的微波调制场的实验可测试出CaZ 一是否来自于唾液酸、阴离子受点或是场一组织相互作用下的细胞膜上的磷酸基。很久以前人们就认识到，细胞外的低钙浓度可使组织的兴奋性提高，而钙浓度增高则抑制神经元的兴奋性。
1982 年，L 习机e ～和Adey 将DavydO ，的理论运用于超低频电场对神经组织的影响和神经传递中。他们试图为组织一场相互作用下的非线性机制的观测建立一个物理基础。“已经证明电动势的作用在造成场的强度上要比导致组织产生明显温度变化的强度弱”。“这些场相对产生动作电位所必须的跨膜转运电位而言较弱”。尽管传统的H 习gk 谊一Hu 习ey 模式解释了钾的变化，但不能完全解释钙的作用。L 乏wrence 和Adey 将Da 四dov 的理论研究延续，来改进Gr 司业y 和Tasaki 的模式，制定了一个更符合实际的神经动作电位转换模式。他们认为“令人遗憾的是大量的生物研究都没能用H 司gkin 一Hu 刘ey 模型所需要的第三或第四类动力去分离特殊的膜分子。”“脂溶性的麻醉剂对膜蛋白不产生强烈地干扰，但能影响离子运动，但没有研究来揭示其作用机制”。他们的模式提示了沿着a 一螺旋蛋白的Dav 州ov 的孤立子振荡波的用处。他们的模式与近来对组织一场相互作用的生物物理学的测量结果是一致的。钙的作用是作为起动因子，轴突膜的相转变使得组织从一种稳态（紧密的）到另一种稳态（膨胀的）。虽然他们在1982 年的研究非常超前，但1988 年Adey 对此作了一个比较简要的概括。沿着蛋白质分子三柱振动状态的移行束，有强有力的证据生物分子学说中孤立子S 。螺旋蛋白和DNA 的三条平行排列的柱状结构是由酞胺基和重复原子序列一C 一O 一H 一N 所构成的。它们的转换偶联模式是由三个步骤组成：① 膜表面多糖一蛋白质复合物与Ca 离子结合的高度协同，然后在受体部做局限性的活动；② 伴有可能由孤立子s 介导的跨膜螺旋蛋白；③ 跨膜信号被偶联至细胞支架。
该过程的结果是：① 在内膜表面的钙离子与钠离子的交换（能量来自于振动）和② 钙离子被从膜表面蛋白释放出来。（这导致了共振的形成，极大的增大了所有振动的振幅）Tasaki 于1958 年回顾了在Hodgkjn 一H 拟ley 模式中无法解释的在动作电位发生过程中神经轴突所产生的力学和热学变化。轴突的这些力学、光学和热学的变化包括：① 脱髓鞘轴突的微观研究；② 膜膨胀（胶体中的离子浓度）；③ 兴奋轴突的观测；④ 来自于静止和兴奋轴突的光学信号；⑤ 兴奋时轴突的纵向张力；⑥ 兴奋时轴突内压力的变化。
Tasakl 认为动作电位是两种稳态间轴突膜的相转变。首先，静止膜是处于富含钙和膜致密的状态。其次，由于K ＋替代心2 十蛋白结合，使兴奋时的轴突膜伸展、变形和膨胀，即膜蛋白的构象态。实际上，膜蛋白caZ ＋和类脂晓2 十的相互作用都已用核磁共振（NMR ）对各种膜蛋一414 一

白进行过研究。l 尤vine 等（1979 年）, F ' u1hner 和W 一～( 1979 年）和反狱的n ( 1980 年）这些研究表明Ca 之十的结合是相当复杂的。
钙结合的第一步通常较慢，其结果是导致结合蛋白的主要构象发生变化；而第二步则快得多，其结果是使蛋白结构紧密（致密状态），钙离子的动力学与所伴随的〔牙十浓度平衡变化呈非线性关系。
事实上，Tasaki 已经测量了动作电位到达研究的膜点时膜的膨胀情况。Ta 幼兄提到过胶质的研究，结果是当二价阴离子被一价阳离子取代时，胶质膜的膨胀，即相转变就会发生。在相转变的过程中可从胶质中释放一定的热能，这些热量被部分地吸收。实际上，在1988 年T 眠aki 介绍了一些论文，这些研究测量了各种类型神经兴奋时的相转变过程中的热量释放情况。
Tasak 式1981 年和1986 年）运用电镜经研究了脱髓鞘时的轴突表面变化情况，他发现“波峰波谷模式”的表面结构能解释兴奋的轴突上的双折射。从紧密状态到膨胀状态的膨胀过程中，膜偶极性（蛋白质）的构象发生了变化。1988 年，Tasakj 提到了兴奋轴突的另外两种力学变化― 轴突兴奋时其内压力和纵向上的张力升高。
Ta 朋ki 的研究结果可概括如下，检测兴奋轴突膜的局部区域是很方便的。静止状态时，轴突膜是致密的，钙离子充足。当动作电位趋近时，由于在表面蛋白少量K 十替换QZ 于，膜轻微膨胀；在阑值时，全或无应答，许多K 十替换C 苦＋，蛋白质经历了构象变化，且膜经历相转变进人膨胀态，其表面成为“沟形”。内压升高，张力呈纵向作用，可记录下双折射（光子）的变化。热量在达到medg / s 时可被测量，而后又被重新吸收。当心2 于浓度到达某一水平时，又恢复到静止态。
那些坚持H 浏g 晰n 一H 让过ey 模式的神经生理学家们认为，细胞膜的膨胀是由于跨膜的K 咋和Na ＋周围的“水泡”经过所造成的。然而，Rt 姗ki 证明了水合K 十和Na ＋摩尔离子值的不同，导致了轴突表面已预期到的O , 004 ～膨胀，它还不到所测得膨胀的百分之一。因比，K ＋和Na 十的交换不能解释轴突膨胀的原因。
乳阳ki 在1991 年曾指出现今脊柱推拿疗法的神经生理学观点，仍坚持陈旧的肠刀gkin 一Huxley 模式，这就如同“封闭的教条”一样拒绝接受新近发现的轴突的生化特性。三、结论
总之，不具有辨别力的推拿师或许无法想象出用Adey 的更先进的电物理化学模式来取代过时的日司gkin 一Hu 双ey 的神经传递模式的重要性。用化学的、H 浏gkin 一Hu 记ey 的离子模式来说明异常的人体躯体姿势（异常脊柱序列和半脱位）所导致的神经系统的异常压迫和张力、异常的躯体内脏反射和由异常应力― 应变所诱发椎体上的电位‘频率在脑电波范围内）从而造成神经干扰引是很困难的。电生理学家们已经证明神经干扰与超低频电磁场的关系，其作用可导致在非平衡状态下生物膜钙结合的能力。
近来的骨的电生物物理学实验标明变形骨的频率在脑电波范围内，即超低频场。变形椎体产生频率在脑电波范围内的应力诱发电位（SGP ) ，它仅需要将其电磁场延伸l 一2 饥nl 就能达到椎间孔和（或）脊髓前方。有文献表明在体表皮肤上即可侧得变形骨的电磁场（豁肠和b 击岛，1979 年）。
在电磁场和生命系统之间的相互作用取决于三方面的因素：( 1 ）辐射；< 2 ）环境和（3 ）生物一415 一

感受器。交互作用的规律可表达为外加在生命系统上的电磁场改变神经结构内存在于神经胶质和神经元细胞间的电磁的相互作用。

参考文献