脊柱解刨学生物力学特性脊柱侧凸.ppt

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1、脊柱解刨学生物力学特性脊柱侧凸现在学习的是第1页，共43页一、脊柱的解刨学结构现在学习的是第2页，共43页1、概述概述脊柱是由椎骨组成的节段性的中轴骨架，脊柱是由椎骨组成的节段性的中轴骨架，是身体的支柱，不仅负荷重力、缓冲振荡，是身体的支柱，不仅负荷重力、缓冲振荡，而且参与组成胸、腹、盆壁，保护脊髓及而且参与组成胸、腹、盆壁，保护脊髓及脊神经根。脊柱由脊柱骨及椎间盘组成，脊神经根。脊柱由脊柱骨及椎间盘组成，前者占脊柱全长的前者占脊柱全长的3/4，后者占，后者占1/4。脊柱周。脊柱周围有坚强的韧带相连，维持高度稳定，还围有坚强的韧带相连，维持高度稳定，还有很多肌肉附着，形成相当柔软灵活的结有很多

2、肌肉附着，形成相当柔软灵活的结构构。现在学习的是第3页，共43页2、脊柱的、脊柱的 组成组成 成人成人的脊柱由的脊柱由26块脊柱块脊柱骨及其连骨及其连接组成。接组成。现在学习的是第4页，共43页分类：分类：颈椎（颈椎（C）7块块 胸椎（胸椎（T）12块块 腰椎（腰椎（L）5块块 骶骨骶骨1块块 尾骨尾骨1块块现在学习的是第5页，共43页 椎骨的一般形态椎骨的一般形态:椎 体椎 弓棘 突 横 突 关节突椎弓根椎弓板 现在学习的是第6页，共43页2、脊柱的连接椎体的连结椎弓的连结椎间盘（椎间盘（纤维环纤维环 髓核髓核）前纵韧带前纵韧带后纵韧带后纵韧带黄韧带黄韧带棘间韧带棘间韧带棘上韧带棘上韧带现在

3、学习的是第7页，共43页椎间盘现在学习的是第8页，共43页髓核髓核纤纤维维环环现在学习的是第9页，共43页前纵韧带前纵韧带后纵韧带棘间韧带棘上韧带现在学习的是第10页，共43页黄韧带现在学习的是第11页，共43页二、脊柱的生物力学特性二、脊柱的生物力学特性现在学习的是第12页，共43页 1、概述 脊柱的生物力学涉及范围非常广泛，脊柱结构、运动、损伤、固定等方面的生物力学研究有助于解释脊柱相关的生理、病理以及对临床治疗方法、临床器械的设计研究与发展有着重要的指导意义。现在学习的是第13页，共43页脊柱的功能单位脊柱的功能单位也称功能单元，即一个运动节段，包括两个椎体及两椎体之间的软组织。现在学习

4、的是第14页，共43页2、椎骨的生物力学 最早关于人类椎骨（椎体、椎弓、关节突）生物力学的研究是Messerer对椎体强度的测量。现在学习的是第15页，共43页（一）椎体的生物力学 早期的生物力学研究是对椎体抗压强度的测试。当时喷气机飞行员弹射如何选择合适的加速度才不造成脊柱损伤，促进了生物力学的深入研究。研究表明，椎体的强度随着年龄的增长而降低，特别是在40岁以后会明显降低。现在学习的是第16页，共43页抗压强度现在学习的是第17页，共43页（一）椎体的生物力学我们将椎体细分为皮质骨壳、松质骨核及终板来分析椎体各部分的生物力学特性。1、皮质骨壳 椎体的主要负载部位是皮质骨壳还是松质骨核？现在

5、学习的是第18页，共43页皮质骨壳Rockff等的实验表明，完整椎体的强度随着年龄的增加而减低。从20-40岁，椎体强度的降低明显，40岁以后强度改变不大。40Y 40Y 现在学习的是第19页，共43页松质骨核 在对椎体松质骨强度测试中，载荷-形变曲线显示椎体的松质骨核可以承受很大的压缩载荷，断裂前其形变率高达9.5%，而相应的皮质骨的形变率还不足2%；说明椎体损伤首先发生皮质骨断裂，而不是松质骨的显微骨折。现在学习的是第20页，共43页终板 终板在脊柱的正常生理活动中承受着很大的压力。终析的断裂有三种形式：中心型，周围型，全板断裂型。A.中心型在没有蜕变的椎间盘中最多见。B.周围型多见于有蜕

6、变的椎间盘。C.全板断裂多发生于高载荷时。现在学习的是第21页，共43页无蜕变的椎间盘受压，在髓核内产生压力，终板的中心部位受压蜕变的椎间盘由纤维环传递压力，终板边缘承受载荷现在学习的是第22页，共43页（二）椎弓Rolander(1966),Weiss(1975),Lamy(1975)进行的三种椎弓载荷方式表明，大部分断裂发生在椎弓根。椎弓根的强度与性别及椎间盘的蜕变与否关系不大，但会随着年龄的增长而减退。现在学习的是第23页，共43页 椎弓不同加载方式的断裂载荷现在学习的是第24页，共43页（三）椎间盘椎间盘为一密闭性弹性垫，由相邻椎体上下面的软骨板，纤维环和髓核组成。纤维环的纤维走行方向

7、与椎体平面呈30度角。椎间盘在椎体间起缓冲垫的作用，能吸收、缓冲载荷，并使载荷均匀分布。现在学习的是第25页，共43页椎间盘的生物力学特性1、受压的特性 在脊柱的运动节段压缩试验中，首先发生破坏的是椎体而不是椎间盘。这说明，临床上的椎间盘脱出不只是由于受压，更主要的原因是椎间盘内应力分布不均匀。现在学习的是第26页，共43页椎间盘的生物力学特性2、受拉的特性 在不同方向的载荷作用下，椎间盘都受张应力作用。现在学习的是第27页，共43页椎间盘的生物力学特性 对椎间盘的强度测试表明，椎体前后部位的椎间盘强度比两侧的高。中间的髓核强度最低。椎间盘的纤维环在不同的方向上也表现出不同的强度，沿纤维走行方

8、向的强度是水平方向强度的3倍。这一点对于分析脊柱损伤的机制，确定合理的治疗方法是很有意义的。现在学习的是第28页，共43页椎间盘的生物力学特性3、受弯的特性 弯曲和扭转暴力是椎间盘受损伤的主要原因。通过造影证实，在脊术的屈伸活动中，髓核并不改变其形状及位置。现在学习的是第29页，共43页椎间盘的生物力学特性4、受扭的特性 在脊柱运动节段轴向受扭转的实验中发现，扭矩和转角变形之间的关系曲线呈“S”形。其中3-12的扭转部分，扭矩与转角之间存在线性关系。现在学习的是第30页，共43页椎间盘的生物力学特性5、受剪的特性 椎间盘的水平剪切强度大约为260N260N每平方毫米。纤维环的破裂我由于弯曲、扭

9、转和拉伸的综合作用造成的。单纯的剪切暴力很少造成纤维环破裂。现在学习的是第31页，共43页椎间盘的生物力学特性6、松弛和蠕变 椎间盘在受载荷时有松弛和蠕变现象。蠕变的特点与椎间盘的蜕变程度有关，没有蜕变的椎间盘蠕变很慢，经过相当长的时间也能达到最大变形。蜕变的椎间盘则相反。这表明蜕变的椎间盘吸收冲击的能力减退，也不能将冲击均匀地分布到终板。现在学习的是第32页，共43页椎间盘的生物力学特性 无蜕变的椎间盘（0度）需要相对长的时间性而达到较小变形现在学习的是第33页，共43页椎间盘的生物力学特性7、滞后 椎间盘和脊椎属粘弹性体，有滞后性能。此结构在循环加载和卸载时伴有能量损失。滞后与施加的载荷、

10、年龄及椎间盘所处位置有关。现在学习的是第34页，共43页椎间盘的生物力学特性滞后 载荷越大，滞后越大；随着年龄的增大其逐渐减小。同一椎间盘在第二次加载后的滞后比第一次加载时下降，这表明反复冲击载荷 对椎间盘有损害。现在学习的是第35页，共43页椎间盘的生物力学特性8、疲劳的耐受 活体椎间盘的疲劳耐受能力尚不清楚。离体脊柱运动节段疲劳试验（施加一个很小的轴向持续载荷，向前反复屈曲5度，屈曲200次时椎间盘出现破坏迹象，屈曲1000次时完全破坏）。个人认为，加载负荷开始椎间盘纤维就有微细结构的改变。现在学习的是第36页，共43页椎间盘的生物力学特性9、椎间盘内压 无论离体还是在体的椎间盘内压测试都

11、是很困难的。Nachemson等首先利用髓核的液态性做为载荷的传导体，用一个脊柱运动节段来做离体测试，发现髓核内压与轴向加载有直接关系。现在学习的是第37页，共43页椎间盘的生物力学特性NachemsonsTest 示意图现在学习的是第38页，共43页椎间盘的生物力学特性10、自动封闭现象 由于椎间盘缺乏直接的血液供应，损伤后通过一种特殊的方式“自动封闭”来修复。现在学习的是第39页，共43页椎间盘的生物力学特性 单纯纤维环损伤的标本第一次加载的载荷-变形曲线与完整者不同，但加载2-3次后，其曲线接近正常。现在学习的是第40页，共43页（四）脊柱韧带的生物力学特性 脊柱韧带有固定相邻椎体，保证

12、脊柱生理运动，保护脊髓等功能。前纵韧带、后纵韧带和黄韧带等都具有相同的生物力学特点，它们的载荷-变形曲线均为非线性，随着载荷的增加而斜率改变。韧带的力学强度随着年龄的增加而降低，同时吸收能量的能力也下降。现在学习的是第41页，共43页三、脊柱侧凸脊柱侧凸俗称脊柱侧弯，它是一种脊柱的三维畸形，包括冠状位、矢状位和轴位上的序列异常。现在学习的是第42页，共43页1、病因及分类 结构性侧凸结构性侧凸非结构性侧凸非结构性侧凸姿势性侧凸姿势性侧凸双下肢不等长双下肢不等长髋关节挛缩髋关节挛缩.特发性特发性先天性先天性神经肌肉性神经肌肉性后天获得性后天获得性.(姿势性侧凸姿势性侧凸)现在学习的是第43页，共43页