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文章标题:第二十五章 颈部软组织的生物力学特性研究
内容开始
=EN-US>7 . 75 )· 10 3mtn / g (尸<0 . 05 )。但是柔性系数的变化在这两种状态下都是非线性的,这在一方面反映了颈伸肌群的生物软组织的非线性枯弹性特点,另一方面也表明随着年龄增加,单位力产生的伸展位移在减少,提示生物材料的载荷一位移关系呈现衰减趋势,这与临床上颈椎病好发年龄的趋势变化相符合。通过肌层放松手法治疗,柔性系数迅即得到显著性改善,提示临床治疗颈椎病时,通过调整颈伸肌群柔性系数参数,可改善颈部伸肌群力学性能,是取得良好疗效的基础。(二〕息者组与正常组观测指标结果分析
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.领伸肌群伸展位移在头颈不同角度时的变化在头颈活动的不同角度时,对应于每一角度,颈椎病患者的颈伸肌群位移变量皆小于正常组,在前屈至10 时,两者差距不明显,无统计学意义(P > 0 . 05 ) ,而在后伸1 扩及前屈2 扩、30 .时,两组之间的颈伸肌群位移变量之间有显著性差异(P < 0 . 05 P < 0 . 001 )。
通过实验发现,两组受试者在头颈伸屈的不同角度时,随着由后伸至前屈角度增加,颈伸肌群位移皆呈增大趋势,由一10 一十300 ,该变量正常组增加了将近一倍(尸<O , 001 ) ,患者组增加了56 . 6 %《 P < 0 . 05 ) ;在头颈活动的同一角度,患者组的伸展位移量皆小于正常组(在一10 ,、+10 ,、+20 .、+30 时,分别为17 , 1 %、12 . 5 %、21 . 3 %、31 . 9 % )。在由后伸至前屈10 . 时,差异性不明显,无统计学意义〔尸>0 . 05 ) ,由此可仪看出,颈伸肌群体表伸展位移变量参数,对于颈椎病患者而言,确实为其发病机制中的一个主要力学指标,而且相对于颈推的三维六自由度的活动范围,颈伸肌群解剖学结构特点注定其对应于伸屈活动的表现更为明显,结合其他参数及物理检查,可为临床医生对颈椎病的诊疗认识提供一客观依据。2 .颈伸肌群载荷在头颈不同角度时的变化患者组与正常对照组的颈伸肌群载荷,均伴随着头颈由后伸至前屈的变化呈增大趋势,前已述及,概因头颅重心前移,颈稚结构体处于失稳状态,加之屈曲角度的进一步加大,还有椎前肌作用的结果,为了对抗在颈椎矢状面产生的逐渐增大的屈曲力矩,恢复颈椎的动静力平衡,使颈椎处于一动态的稳定状态,需颈伸肌群产生更大的拉力以保持平衡,肌载荷随着相应增加,便是一必然结果。
两组受试者随着头颈活动由后伸至前屈变化,颈伸肌群的载荷皆有增加,但增幅趋势以患者组为甚;在头颈活动同一角度,患者组肌载荷值皆大于正常组,在一IOa 一+10 。一+2O + 30 ,时,分别增加了52 , 4 % ( P < 0 . 001 )、14 . 2 % ( P > 0 . 05 )、22 , 2 % ( P < 0 . 05 )、28 . 6 % ( P < 0 . 01 )提示不良的姿势,如后伸或低头伏案工作,可加重颈伸肌群的负担,从工效学角度看,过久地处于此种状态,会对颈伸肌群造成慢性损伤,其力学性能的降低,导致了为完成相同的功而濡付出更大的力,最终的结果便是包括颈伸肌群在内的颈软组织的退变,而使颈椎的动力平衡失衡,颈椎的稳定性下降,对颈椎病发病产生影响,这符合人类生物组织随年龄增长产一456

生的生理性退变的变化过程,从另一侧面提示我们,为预防和减轻颈椎病的发生,应及早地保持一良好的生活习惯,保持一轻松自然的工作姿势,尽可能减轻颈伸肌群负担。3 .预仲肌群柔性系数在头颈不同免度时的变化颈伸肌群的柔性系数表示的是颈伸肌群在单位载荷下产生的体表伸展位移比值,柔性系数的大小,反映了处于活体状态颈伸肌群的力学性态的差强,能够以较小的载荷产生一个大变形,便可证明肌肉的力学性质处于一最佳状态,从工效学角度审视,也可说明其处于最佳的工效状态。
在处于头颈不同角度时,随着年龄的增加,颈伸肌群的柔性系数皆有减小的趋势,反映了年龄因素可影响颈伸肌的力学性能,随着机体的生理性退行性改变,颈伸肌柔顺性也逐步减低。而各兔度时的正常对照组柔性系数皆明显大于患者,有显著性差别,提示两组受试者,在颈伸肌的材料性能方面,有明显差别(P < 0 . 01 ) ,患者组的颈伸肌存在有更多变性,其柔顺性、延展性明显不如正常组,这可能由于患者组的颈伸肌群退变程度更大,肌纤维结缔组织增生、粘连、肌纤维萎缩、断裂、脂肪组织浸润等的病理性改变所致。
(三)头颈活动度的比较
对所有受试者进行了头颈后伸、前屈、左侧屈、右侧屈四个方向的测试,结果如下:正常组( n 31 ) ,前屈51 . 83 . ,后伸62 . 40 ,左侧屈拓.880 ,右侧屈36840 ;患者组(n = 30 ) ,前屈45 . 01 。,后伸45 . 01 . ,左侧屈40 . 08 ' ,右侧屈41 . 72 。在应用了针对颈椎病患者以两侧颈伸肌群为主的肌松类手法治疗后,头颈伸屈活动度有显著性改善。前屈时由治疗前45 . 01 .增加到治疗后的58 44 ' ( P < 0 . 01 ) ,后伸时由治疗前52 . 65 增加到治疗后的62 . 34 。(P < 0 . 05 ) ,而对左右侧屈活动度影响不大(尸>0 . 05 )。提示临床医生在进行治疗时,只要针对性进行主要影响头颈屈伸活动的病因治疗,有的放矢,是取得良好疗效的基础。
从上述结果可知,在前屈及后伸两个角度时,患者组与正常组之间相比有显著性差别(尸<O , 05 ) ,而侧屈活动度两组相比,无统计学意义(P > 0 . 05 ) ,提示颈椎病患者的头颈活动度异常,更多的是表现为屈伸范围的异常,对左右侧屈活动的影响较小,进一步反映出颈伸肌群力学特性的差强,主要影响的是头颈的屈伸活动,这对临床医生治疗颈椎病是有指导意义的。对此,我们对颈椎病患者的柔性系数与头颈屈伸活动范围作了相关性分析,结果显示,颈椎病患者的头颈伸屈范围与柔性系数呈正相关(尸<0 .肠),提示颈伸肌群力学性能的降低是影响头颈屈伸活动的主要原因。
《 四)年龄因康与颈椎病发病的关系
颈椎病患者年龄与发病的关系趋势随年龄增长呈现上升趋势。并且,随着年龄的增长,正常对照组与患者组表现出相似的趋势性走向,虽然此仅为一定性化的表现,但结合临床颈椎病患者的年龄分布状况.可以肯定年龄是颈椎病发病的重要原因之一。正常组随年龄增长表现出的变化趋势,说明由于生理性的退行性改变,仍存在有颈椎发病的隐性因素存在,只是无症状表现而已,从预防的角度应该给予高度重视。
三、讨论
退变是颈椎病发病的一大特征。追溯近年来对颈部软组织病变在颈椎发病过程中的研究轨迹,发现颈部软组织病变不但因其致使颈段脊住失稳而贯穿颈椎发病的始终,而且是临床多

种症状的主导性病因。织病变的附属表现。

颈淮骨病变可看作是软组织病变的结果,是颈椎病病程中从属于软组一457

(一)维持颈脊柱平衡稳定的主要结构
人体脊柱依靠诸多椎体和椎间盘架叠成竹节样结构,并由肌肉和韧带紧系,构成帆缝结构的形式,成为脊柱稳定的解剖学基础,相对于胸腰段脊柱而言,颈椎具有更大的灵活度和运动范围。其基本的生物力学功能为:① 载荷的传递。② 三维空间的生理活动。③ 保护颈脊髓,该功能正常与否以颈椎的动态平衡和稳定为先决条件。
正常人体颈椎稳定性系由两大部分组成:① 内源性稳定,包括椎体、附件、椎间盘和相连接的韧带结构,维持静力平衡。② 外源性稳定,主要为附丽于颈椎的颈部机肉,维持动力平衡。随着近年来脊柱生物力学研究的不断深人,有学者认为颈脊柱的稳定系统由三个子系统构成:① 上述内源性稳定系统构成了被动子系统。② 上述外源性稳定系统有主动的力学行为,是脊柱的原始动力发源地,组成主动子系统。③ 神经子系统主要控制上述两个子系统,使它们协调起来,以实现颈脊柱的稳定。在神经系统的调节下,内外源性稳定结构之间的平衡关系(动静力平衡)犹如桅杆和缆绳,如同《内经》所云“骨为于,肉为墙”,其中,任何环节遭受破坏,均可引起或诱发颈椎正常结构平衡形态的丧失。
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.内源性稳定结构在颈推平衡中的作用目前在脊柱生物力学研究中,大多运用脊柱功能单位(FSU )或运动节段《~tin , g eT ' nt )进行观察和分析。脊柱功能单位包括邻近两个椎体及其间的推间盘、韧带,即一个运动节段。根据生物力学的基本理论,颈椎FSU 是颈段脊柱的最小功能单位,同时也是维持其稳定性的基本单位,颈椎的稳定与平衡是指须推在生理载荷下无异常应变和无FsU 的过度或异常活动。针对颈椎内源性稳定结构的临床生物力学研究表明:寰枕关节的稳定主要由其本身结构和关节来维持,与脊柱其他节段相比,寰枕关节稳定性较差,其椎体借椎间盘和前后纵韧带、椎弓则由小关节和后方韧带相连,加之椎体本身上下表面的凹凸形态,使下颈椎的稳定性相对加强。B les 认为在下颈椎稳定起决定作用的是肌肉和椎间盘,但肌肉对颈椎稳定性的影响至今未得到系统研究。椎体的力学特性不仅与皮质骨,还与松质骨有关,其结构中呈9 。’交叉的纵横两种骨小梁即是为了承受头颅重量对椎体产生的压应力和张应力。应该清醒的认识到,所有这些对颈椎椎骨的力学特性研究,都是在椎骨的离体状态下进行的,洪水棕研究了颈椎处于前屈,后伸与轴向旋转等位置时,在静载荷与冲击载荷下的应力应变分布规律,发现椎体力学特性随节段不同的变化,是由于肌肉、韧带等粘弹性材料承载比例的增加,在活体状态下颈伸肌群也可以分担颈椎所承受的重力。就颈椎形态学而言,颈椎椎体在从青年到老年过程中,由于退变对颈稚骨形态学变化的影响,要远远小于受颈肌退变影响产生异常位移、从而影响颈椎稳定的表现。
颈椎间盘约占颈椎总长度的20 %一24 % ,其生物力学方面的主要功能是对抗压缩力,其承受能力远远大于其上方的体重(2 3 倍),但抗扭曲力较差,尤在伴有屈曲应力和垂直压力的情况下,会因髓核后突而影响颈椎的稳定性。由于处于两椎体间的髓核形似圆球,椎间盘自身的形态更像是一个万向关节,在多数椎间关节的参与下,产生多位相的运动,其各向异性的特点成为颈椎失稳的隐性因素,但是椎间盘本身是没有主动力学行为的,除了头颅及上部节段的自然重力外,颈肌的主动力学作用,是其活动的先决条件,随着年龄增长而造成间盘退变自然生理过程,可能较之推骨、小关节等骨性结构的退变变化更明显而已,除了年龄因素外,与其说颈椎间盘退变是脊柱其他结构变性的先导,倒不如说其自身退变原本就是异常应力作用的结果。从目前来看,对此的注意是不够的,多数的研究是把推间盘放在一个起先导作用的地位,这大概是在FSU 状态下,研究椎间盘力学特性实验方法的一个缺陷。要知道对FSU 458

模拟各角度活动力的施加,来自于外部,而这往往被忽略,是与活体状态椎间盘特性有差距的重要原因。
颈椎的小关节决定颈段脊柱的运动形式,在书段性运动中,小关节对颈椎的稳定起着重要作用,有实验去除关节突,在屈曲时观察到椎体的水平位移明显增大,证实了当关节突完整性丧失时,会使颈椎椎体水平位失稳,这是由于小关节除了参与颈椎的三维六自由度运动外,关节面还承载0 %一3