脊柱侧弯的实用生物力学.ppt

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1、第五节 脊柱侧弯Scoliosis的实用生物力学1. 正 常 弯 曲稳 定 的 胸 段 脊 柱 一 、 结 构 分 析 2. 关 节 面脊 椎 运 动 的 主 要 原 因 可 能 是 在 于 关 节 连 接 的 形 状 和 位 置 ， 正 是 由 于 这 些 关 节 面 的位 置 和 定 向 作 用 影 响 着 脊 椎 的 力 学 性 能 。胸 椎 ： 正 常 关 节 面 是 几 乎 接 近 于 平 滑 面 并 向 后 延 展 的 略 微 向 侧 面 和 向上 倾 斜 ； 不 正 常 关 节 面 则 向 前 、 缓 慢 地 向 下 、 向 中 部 倾 斜 。 棘 间 韧 带 与 脊 椎 竖 立

2、 肌 的 肌 腱 与 脊 柱 侧 弯 相 关 性 不 大 ；黄 韧 带 与 脊 柱 侧 弯 有 关 ， 黄 韧 带 及 关 节 面 限 制 着 正 常 胸 椎 绕 轴 间 的 旋 转 。3.韧 带 二 、 正 常 的 运 动后 体 ： 后 体 结 构 的 移 动 增 大 了 绕 脊 柱 的 转 动 ； 限 制 脊 柱 的 绕 轴 转 动 。螺 旋 轴 ： 螺 旋 运 动 是 一 种 沿 螺 旋 轴 的 轴 向 移 动 与 绕 该 轴 的 转 动 的 叠 加 ， 轴 的 方 向一 致 。黄 韧 带 横 断 面 及 关 节 囊 的 松 驰 ， 有 益 于 阻 止 侧 弯 导 致 的 脊 柱 转 动

3、 。对 于 侧 弯 的 脊 柱 ， 它 们 的 放 松 很 可 能 便 于 校 正 不 正 常 的 轴 向 转 动 。 三 、 脊 柱 侧 弯 的 生 物 力 学 定 义形 态 定 义 ： 相 对 于 脊 柱 正 常 中 心 线 明 显 的 侧 向 弯 曲 。力 学 定 义 ： 脊 椎 骨 之 间 或 之 内 不 正 常 的 变 形 ， 既 在 正 面 有 过 多 的 弯 曲 ， 又在 不 当 的 方 向 上 绕 竖 直 轴 的 转 动 太 大 。 表 现 ：椎 板 及 椎 体 不 对称棘 突 发 生 弯 曲 且 不 在 中 线 上一 侧 椎 弓 宽 而 另 一 侧 椎 弓窄 ， 中 间 的

4、横 突 不 对 称绕 轴 转 动 方 向 不 正 常额 面 过 度 弯 曲椎 骨 变 形椎 骨 之 间 的 相 对 位 置 不 正 常 1. 生 物 力 学 的 分 类2. 实 验 研 究手 术 原 因 切 除 肋 骨 靠 背 侧 的 一 端切 除 单 侧 椎 板切 除 肋 与 横 突 间 背 侧 的 韧 带对 骨 增 生 面 的 压 力 ， 会 抑 制 其 生 长 ， 减 压 则 加 速 其 生 长 。 切 除 或 单 侧 刺 激 引 起 骨 增 生 面 的 变 化85-90%病 因 不 明 四、治疗中的生物力学条件 刚 硬 ， 包 括 脊 椎 的 变 形 、 骨 的 结 构 被 破 坏 或

5、 发 生 变 形 、 弯曲 的 韧 带 失 去 弹 性 等 。功 能 性 弯 曲 由 于 重 力 作 用 于 松 驰 的 韧 带 与 肌 肉 之 上 引 起 的 变 向 功 能 性弯 曲 。结 构 性 弯 曲 可 通 过 肌 肉 锻 炼 来 矫 正 。不 能 通 过 肌 肉 的 力 量 来 矫 正 发生转动力 图 使 脊 柱 恢 复 正 常 结 构 。 1. 蠕 变 与 驰 缓 蠕 变 是 一 种 变 形 ， 在 对 物 体 施 加 了 初 始 力 之 后 ， 即使 受 力 不 再 随 时 间 变 化 ， 变 形 也 将 随 时 间 推 移 而 增 大 。 蠕 变 由 肌 肉 、 骨 骼 、

6、韧 带 的 弹 性 力 学 性 质 决 定 。 当 力 加 于 弹 性 体 上 ， 产 生 一 定 的 变 形 ， 随 后 发 生 受 力 随 时 间 而 减 少 的 现 象 。 蠕 变应 用 ： 颅 环 ， 股 骨 牵 引 驰 缓 ：应 用 ： Harrington棒 临 床 应 用 后 ， 再 次 手 术 F L L+D 2. 脊 柱 侧 弯 矫 正 时 轴 向 力 与 切 向 力 比 较 CA B Cobb法 在 正 位 X线 相 ， 先 确 定 侧 凸 的 上 终 椎 及 下 终 椎 ， 在 主 弯 上 端 其 上 、 下 终 板线 向 凹 侧 倾 斜 度 最 大 者 为 上 终 椎

7、， 主 弯 下 端 者 为 下 终 椎 。 在 上 终 椎 椎 体 上 缘 及 下终 椎 椎 体 下 缘 各 划 一 平 线 ， 对 此 两 横 线 各 作 一 垂 直 线 ， 这 两 条 垂 线 的 交 角 即 为Cobb角 ， 用 量 角 器 可 测 出 其 具 体 度 数 。 DFF CAB FF LL CB F LF Ma)sin()sin( LDFLMa 变 形 越 大 ， D值 就 越 大 ， Mt值 越 大 ， 矫 正 效 果 就 越 好（ 1） Harrington Rod原 理 图 Harrington Rod CABF/2 F/2 LL CBF/2 LF/2 Mt)cos(

8、)cos(2 LDLFMt DF F F FF/2F/2 （ 2） Milwaukee Brace原 理 图变 形 越 小 ， D值 就 越 大 ， Mt值 越 大 ， 矫 正 效 果就 越 好 ， 所 以 只 适 合 变 形 轻 微 的 脊 柱 侧 弯 的 矫 正 Milwaukee brace CABF/2F/2 LL CBF/2 LF/2 McF F0.87F0.87F 0.87F0.87FFF（ 3） 组 合 加 载 的 效 果 分 析30F )sin(87.0)cos(2 FLLFMt 相对矫正弯矩M/FL 10.5 100 14053 组 合 加 载轴 向 加 载径 向 加 载 变

9、 形 角 （ 度 ） （ 4） 三 种 加 载 效 果 比 较矫 正 弯 矩 =M/FL TL（ 5） Connock 法 适 于 轴 向 旋 转 的 脊 柱 侧 弯 异 常 五、不同治疗方法中的生物力学问题 肌 肉 的 力 量 在 矫 正 侧 弯 时 并 无 明 显 的 力 学 价 值 。为 了 获 得 稳 定 的 粘 弹 性 结 构 ， 需 要 施 加 力 来 形 成 粘 弹 性 的 蠕 变 ， 使肌 肉 随 意 伸 缩 ， 并 长 时 间 的 施 力 于 脊 椎 。1.体 操 植 入 电 极 的 方 法 ， 可 以 刺 激 肌 肉 收 缩 ， 矫 正 侧 弯 强 有 力 而 且 编 制

10、过 的 特 殊 体 操 ， 定 期 操 作 ， 可 能 对 矫 正 侧 有 帮 助 2. Milwaukee支具 Milwaukee brase原 图http:/milwaukee.brace.nu/index.htmlMilwaukee brase治 疗 图 卧 床 可 以 减 少 重 力 的 影 响 ， 是 Milwaukee支 具 的 最 有 效 矫 正 法 之 一 联 合 使 用 牵 引 及 推 挤 力 ， 可 以 随 着 病 人 的 生 长 和 弯 曲 的 矫 正 而 随 时 加以 调 整 。 按 照 患 者 的 意 愿 靠 自 己 肌 肉 的 活 动 来 矫 形 ， 在 支 具 下

11、 可 以 完 成 活 动 体 操 ，患 有 意 识 的 动 作 （ 做 体 操 ） 或 无 意 识 的 动 作 （ 矫 正 垫 、 腑 下 吊 环 、 喉 部及 枕 骨 等 部 分 偶 然 的 运 动 ） ， 都 钭 产 生 矫 正 力 。 瘫 痪 或 不 能 主 动 地 矫 形 和 内 在 力 不 大 的 病 人 ， Milwaukee支 具 无 效 36 -60侧 弯 的 患 者 效 果 最 佳 超 过 60的 侧 变 或 伴 随 严 重 旋 转 的 侧 弯 ， Milwaukee支 具 效 果 不 佳 ， 甚至 加 重 旋 转 变 形 Milwaukee brase的 特 点 3. 局

12、部 矫 正 石 膏 背 心 对 象 ： 严 重 弯 曲 和 轻 度 弯 曲 均有 效 果 。机 理 ： 局 部 推 压 垫 片 提 供 侧 向 或 环 形的 载 荷 ， 同 时 结 合 头 部 的 牵 引 。 打 石 膏 前 将 患 儿 置 于 专 用 的 牵 引 支 架 上 采 用 石 膏 夹 克 治 疗 婴 儿 型 脊 柱 侧 弯 4. 牵 引(Halo Traction)： 与 骨 盆环 或 股 骨 固 定 钉 合 用 。In this unusual arrangement, wire hooks are attached to the upper thoracic spine and

13、 connected to the halo. This relieves the vulnerable cervical spine from part of the full extensive force applied between halo and pelvic apparatus. 各 种 侧 弯 均 有 效 ， 尤 其对 顽 固 性 倾 斜 的 骨 盆 有拉 直 作 用 。 For the most extreme curves, pins are bored directly into the pelvis. A pelvic ring is connected to the

14、 halo with four heavy bars that can be individually extended with turnbuckles. This “halo-hoop” arrangement allows the largest acceptable distraction force without undue discomfort for the patient. It is also possible to correct pelvic tilt and rotation with this apparatus. After the initial lengthening is done, an operation can be performed with the patient still in the device. The young girl is recovering after such an operation. She has a tracheostoma to permit anaesthesia with the head immobilized in this way. 5. Harrington 棒 能 够 矫 正 大 部 分 畸 形