一、脊柱的功能单位
脊柱是人体的主轴，它必须协调两个相互矛盾的力学要求：坚固性和可动性（柔韧性）。脊柱的功能单位是运动节段，由两个脊椎及介于两者之间的软组织组成。两个叠在一起的椎体、椎间盘和纵韧带形成节段的前部，相应的椎弓、椎间关节、横突、棘突以及韧带组成节段的后部。
1．运动节段的前部 椎体主要是为了承担压缩负荷，椎间盘既坚韧，又富弹性，承受压力时被压缩，除去压力后又复原，具有“弹性垫”样作用，可缓冲外力对脊柱的震动，也可增加脊柱的运动幅度。椎间盘的髓核还同时具有稳定脊柱运动的作用，在伸展运动时，上方椎体向后移位，缩减了椎间隙的后缘，髓核受挤向前方偏移。在前屈运动时正相反，左右侧亦然，从而使椎体获得较强的自稳性。
2．运动节段的后部 后部控制运动节段的运动。运动方向取决于椎间小关节突的朝向。整个脊柱中，小关节突的朝向在横面和额面上改变。除最上面的两个颈椎的小关节突朝向横面外，其余颈椎的椎间小关节均与横面呈45°夹角而与额面平行，故可做屈伸、侧弯和旋转；胸椎的小关节突朝向与横面呈60°，与额面呈20°夹角，故可侧弯和旋转和少量屈伸；腰椎的小关节突朝向与横面呈90°，与额面呈45°夹角，故只能侧弯和屈伸而不能旋转。当脊柱处于过伸位时，小关节突的承载能力最为明显，在脊柱滑脱和关节缺损时，椎体有前向移位的危险。横突和棘突位肌肉的附着点，为脊柱肌肉的运动功能诱发运动并为脊柱提供外在的稳定性。
3．脊柱韧带的作用 有前纵韧带、后纵韧带、棘间韧带、棘上韧带、黄韧带。为脊柱提供部分内在的稳定性，另一功能为把不同载荷从一个椎体传向另一个椎体，同时脊柱在生理范围内以最小的阻力进行平稳运动。
二、脊柱的运动
（一）运动学和力学特点
1．影响脊柱运动的结构 脊柱的运动往往是几个节段的联合动作，影响脊柱运动的骨性结构包括肋骨架和骨盆，肋骨架限制胸椎运动，骨盆的倾斜可增加躯干的运动。躯干从充分屈曲到直立位最先是腘伸肌收缩使骨盆后倾，然后臀肌，最后是腰背肌和胸背肌，使脊柱伸直。躯干侧弯时，胸椎或腰椎的运动显著，竖脊肌的横突棘肌和横突棘肌系统以及腹肌在侧弯时均起作用。
2．脊柱运动的自由度 脊柱有6个自由度，即绕额状轴、矢状轴和垂直轴的旋转以及沿上述各轴的运动。脊柱单个节段的运动范围在不同的研究中有差异。在总的活动中以腰段最大，愈至上部愈小。腰骶段脊柱的屈伸最大，胸椎上段的旋转范围最大，颈段脊柱的侧弯范围最大。脊柱屈曲的开始50°～60°发生在腰椎，骨盆前倾可增大屈曲，髋部屈曲从整体上又增加了整个脊柱的屈伸范围，胸椎在屈曲过程中作用很小，屈曲由腹肌和腰肌的脊柱部分引起，身体上部的重量产生进一步的屈曲。
脊柱的运动在相邻两椎骨之间是有限的，但整个脊柱的活动范围较大，脊柱可绕三个运动轴进行运动，如绕额状轴做屈伸运动，绕矢状轴做侧屈运动，绕垂直轴做回旋运动，还能环转。正常脊柱可前屈90°、侧屈30°、旋转30°。脊柱各部的运动性质和范围不同，脊柱以腰部运动幅度为最大，颈部次之，胸部最小。这主要取决于关节突关节的方向和形状、椎间盘的厚度、韧带的位置及厚薄等。同时也与年龄、性别和锻炼程度有关。
联结运动：脊柱联结产生的运动很少是单纯的面运动而是组合的运动，即称联结。当一个向前的水平面力作用于一个椎骨时就可产生较简单的偶联。这时椎骨在Z轴上向前移（前切），并绕X轴（屈）向前旋转。这是由于关节突关节的关节面方向以及由纤维环、脊柱韧带、筋膜以及肌限制运动而产生偶联。脊柱最大的联结运动是侧屈和旋转。在1°～20°的运动后，侧屈总是伴有旋转而旋转总是伴有侧屈。在脊柱侧弯的患者可见到脊柱运动联结的效应。在严重的胸右腰左侧弯的患者，驼背峰见于右侧胸后部而凹陷的胸廓在左侧，这是由于向侧弯的凸边旋转，肋骨也随椎骨旋转而形成驼背。轻微脊柱侧弯的患者，在站立位时驼背不明显，而当向前弯腰时，就可见到在胸区两侧的不对称性。
（二）脊柱的活动范围
脊柱的活动范围（图3-14）。
1．颈部 颈椎关节突的关节面略呈水平位，关节囊松弛、椎间盘较厚，故屈伸及旋转运动的幅度较大。颈椎活动特点：枕环运动，低头10°，抬仰25°；寰枢椎的旋转活动幅度最大，前屈以下颈段为主，后伸以第3、4、5颈椎为中心，侧屈及旋转活动，是全部颈椎的协同动作，第5颈椎是承受旋转、扭曲最大的一个椎体。正常颈部的活动幅度（以中立位0°法计算），前屈35°，后伸35°，侧屈45°，旋转45°。
2．胸部 胸椎与肋骨相连，椎间盘较薄，关节突的关节面呈冠状位，棘突呈叠瓦状，这些因素限制了胸椎的运动，故活动范围较小。
3．腰部 椎间盘最厚，屈伸运动灵活，关节突的关节面几乎呈矢状位，限制了旋转运动。旋转总是与胸椎侧弯联合发生，旋转和侧弯的复合形式也见于腰椎，因关节突的朝向关系，除腰骶部位外，腰椎的旋转十分轻微。
图3-14 脊柱的正常活动范围
A．颈椎侧屈；B．颈椎旋转；C．颈椎前屈后伸；D．胸腰椎侧屈；E．胸腰椎后伸；F．胸腰椎前屈；G．胸腰椎旋转
（郭友华）
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