脊柱的平衡原理

脊柱是身体的支柱，由于有4个生理性弯曲，使其在额状面上的力线并非垂直通过脊柱，而是从上部齿状突开始，向下至骨盆则落于骶岬之前。致使颈曲、腰曲在此力线之前，而胸曲、骶曲在此线之后。然后向下该力线经髋关节之后，膝关节和踝关节之前。脊柱并间接或直接支持上下肢。上肢借肩胛骨、锁骨、肋骨和胸骨与脊柱相连；下肢借骨盆与脊柱相连，这样在活动时就可以保持全身平衡。

脊柱作为支撑和保护人体重要器官的一个完整结构，在发挥其运动功能时，首先要维持脊柱的平衡，即加载在脊柱上的载荷必须合理分布，才能完成其屈伸、侧弯及旋转功能。

Nachemson在活体上的测量结果证明，在不同的姿势下，腰3椎间盘内的压力相差非常悬殊（图6-2）。如果在动态情况下，椎间盘内的这种压力改变会更大，这种压力的变化就是脊柱在运动过程中进行自身平衡的结果。

Holdsworth在1970年首先提出了脊柱的二柱理论，从解剖上可将脊柱分成前柱和后柱两部分：前柱部分包括椎体、椎间盘、纤维环和前、后纵韧带；后柱部分包括椎小关节、关节囊、韧带和后部的肌肉。在后部的肌肉收缩产生的直立和后伸运动中，椎小关节、椎体和椎间盘为承重部分，后方的关节囊和韧带保持椎小关节的稳定，而前面的韧带结构被动地限制其过度运动的作用，从而达到在直立和后伸运动中平衡。在屈曲运动中，前面的椎体和椎间盘为主要承重部分，后方的关节囊和韧带被动地限制过屈运动，而更重要的是后面的肌肉主要是骶棘肌通过主动地收缩，而发挥张力带作用——张力带原理，从而完成屈曲活动中平衡。脊柱运动中的这种平衡原理称为载荷分布法则。

(https://www.daowen.com)

图6-2　不同姿势下椎间盘内压力变化示意图

Bergmark所报道的人直立时，80%～90%的轴向压力直接作用在脊柱的前面柱，而后柱仅承受压力的10%～20%，说明椎体和椎间盘是脊柱的主要被动承载部分。具有多层纤维的纤维环有重要的抗旋转作用，髓核则能将压力通过纤维环转化成张力，并将应力均匀分布，二者结合起来共同控制着屈、伸、侧弯和旋转运动的平衡过程。位于椎体上下面致密的软骨终板和椎体内垂直排列的骨小梁都具有非常强的承重能力，说明脊柱的前柱部分是主要承重部位，是脊柱平衡过程中的基础。

维持脊柱的平衡除上述的因素外，参与脊柱平衡的其他肌肉如：背阔肌、腹横肌、腹内、外斜肌、腰方肌和腰大肌等同样起着重要作用。由于腰部肌肉痉挛或疼痛可产生腰部的痉挛或疼痛性侧弯（如腰椎间盘突出病人）。

脊柱矢状面的负重力线通过C1、C7、T7和S1，其平衡是由颈前凸、胸后突、腰前凸和骶后突所维持。这些弯曲的任何一个发生改变将会影响脊柱的矢状面平衡，从而影响脊柱的功能。Breig的研究结果表明，随着颈椎后凸畸形角度的增加，脊髓内的张力也相应增加，同时使脊髓受到来自前方的压迫而导致功能障碍，因而认为颈椎的生理前凸非常重要。因此，在脊柱外科的任何治疗过程中，均要保持和恢复脊柱的正常生理弯曲，以维持脊柱的平衡。