第三章　脊柱生物力学和运动学

生物为完成自己在世界上存在、繁衍、进化甚至占据优势生存地位的目的，不能不对内外环境的各种理化因子具备感知、判断并做出相应反射活动的能力。以往医学研究中，对生物的化学敏感性、电磁敏感性研究较多，但对自然界中最普遍的相互作用形式—机械作用或力作用的生物敏感性知之甚少。对骨骼—肌肉—韧带系统而言，其运动功能、协调功能必须建立在对引力、外力及机体内力状态进行精确分析的基础之上，否则就有动作不协调甚至随时摔倒的可能，从而在逃脱、觅食及争夺配偶的日常竞争中处于失败地位，被大自然无情地抛弃。而承担对引力、外力和机体内力状态的感知任务，是由分布于肌肉—胶原系统中的各种张力感受器完成的。而为了使这一系统更有效地工作，中枢神经系统除了进行多环路反射弧整合外，还必须将上述信号系统加以整体性优化。这一系统在中医理论中称为“经筋”，是人体的机械力反馈调节系统，起着控制机体姿势、动作平衡和运动协调的作用。而一旦这一本体感觉反射出现障碍，又可通过复杂的控制机制，影响肌肉张力、平衡器官、血液循环、局部代谢和内脏功能。

生物力学是研究生物体机械运动和性质的一门边缘科学，而脊柱推拿是以手法力调整、矫正脊柱力学失衡及继发病理状况的学科分支，两者的结合产生了脊柱生物力学这一研究分支的诞生。脊柱生物力学的研究可分为两方面。第一是关于脊柱运动单位力学行为的研究，这不仅使我们进一步了解脊柱各节段的力学特性，有助于分析脊柱损伤和退变所导致的力学特性的变化，而对治疗脊柱病因也大有帮助。基于对运动单位的认识不断深入，众多学者已经建立了脊柱数学模型来模拟正常及侧凸的脊柱，虽然这种模型在用于准确地定量脊柱运动之前还有许多工作要做，但已经可以作为脊柱研究的定性预测指标。第二，是对全脊柱的研究，从而在整体的基础上实现对脊柱病的优化治疗。目前已知，骨盆是影响脊柱退变的重要环节，骨盆类型和日常姿势则是决定骨盆紊乱方式的两大基础因素，从而影响脊柱的曲度、侧凸和生物力学行为，并由此加快脊柱退变。

脊柱疾病的始因和演变环节中，动静力平衡失调及由此而产生的应力负反馈调节机制，往往是其重要因素。而保持身体纵轴的动静力平衡作为脊柱的主要功能之一，一旦失衡达到某一阈值，会启动其姿势调节和动力调节机制。在一定限度内，这种调节机制具有正效应，使身体纵轴动静力平衡恢复。但若超过一定的限度，或超过一定的时间后，纵轴力学平衡未能重建，就有可能诱发一系列问题，如某一运动单位的应力集中效应、持续肌紧张性疼痛灶、胶原结构的应力蠕变和应力松弛效应、骨组织的压电效应和Wolff效应等。

脊柱生物力学的研究手段大致可分为四种：①单一活动单位力学行为的分析；②以整个脊柱或某一部分如脊椎作为研究对象并将其置于人体环境之中进行研究，其侧重点可为临床、流行病学或力学方面，但制约因素颇多；③动物实验，其缺点在于与人体解剖结构差异较大；④数学模型计算，这种方法不受临床诸因素的影响，可提供实验手段不易得到的详尽数据，并可改变其中的任意参数，观察其对完整结构的影响，以解释生理或病理过程中的变化。