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脊柱是人体运动的主轴，由椎体通过椎间盘、关节及韧带连结而成，具有传递载荷、保护脊髓、提供三维生理活动等功能。 脊柱通常由33节椎骨组成，分别为7节颈椎、12节胸椎、5节腰椎、5节骶椎和4节尾椎。成人骶椎和尾椎常融合在一起形成独立的骶骨和尾骨。 在脊柱胸段，胸椎与肋骨相关节，脊柱下部的骶骨与组成骨盆的髋骨相关节。 脊柱生物力学研究主要包括脊柱运动学、运动力学和脊柱稳定性。 对脊柱的生物力学分析必须考虑其组成结构，包括椎体、椎间盘、韧带和肌组织。它们的功能在体内均有复杂的作用方式，并与血供和神经支配密切相关。 脊柱通常被认为由一系列运动节段组成，每个运动节段构成一个结构单位，包括两节椎体和椎间的软组织。运动节段也叫脊柱功能单位，是脊柱的基本力学单位。 脊柱运动一般是几个节段的联合动作，称为偶联运动。 脊柱有6个自由度（3个横向和3个旋转）： 自由度：X轴的前后平移 沿Y轴的左右平移 沿Z轴的上下平移 绕X轴的旋转（侧屈） 绕Y轴的旋转（屈曲和伸展） 绕Z轴的旋转 脊柱运动的主要特点：共轭现象 是指同时发生在同一轴上的平移和旋转活动，或是在一个轴上的旋转或平移活动必然伴有另一轴上的旋转或平移活动的现象。 椎体：主要由多孔的松质骨构成，周围的密质骨较薄，呈短圆柱状，中部略细，两端膨大，上、下面粗糙。椎体是椎骨受力的主体，故椎体背侧呈凹型。 椎间盘：是连结相邻两个椎体的纤维软骨盘。包括纤维环、髓核及软骨终板。其力学特性为在相邻的椎体间起缓冲作用，在不同负荷下，椎间盘发生不同的形变来吸收能量并保持脊柱稳定。 椎弓根：临床上椎弓根部损伤非常少见，多数椎弓峡部裂患者亦无明显外伤，故目前多认为腰椎椎弓峡部裂是由于局部应力异常增高导致的疲劳骨折。 关节突：脊柱节段的活动类型取决于椎间关节关节面的方向，而关节面方向在整个脊柱上有一定的变化。同时，关节突关节还承受不同类型的负荷，如压缩、拉伸、剪切、扭转等。 脊柱韧带：包括黄韧带、前纵韧带、后纵韧带、棘间韧带、关节突关节的关节囊韧带。其力学特性为承担脊柱的大部分牵拉负荷。 肌组织：椎旁肌在维持脊柱稳定性方面有重要作用。脊柱周围肌分为前、后两组。
腰椎是脊柱的承载部位，几乎所有身体的活动都会增加腰椎的载荷，从慢步行走时的轻度增加到强体力活动时的大量增加。
1.站立位：正常人站立时躯干的重力线通过第4腰椎中心的腹侧，即脊柱各节段承受着恒定的前屈力矩，因此使脊柱所受到的压力并不只是人体本身的重量，还包括了平衡重力的背部肌群的收缩力。 2.坐位时：脊柱受到垂直方向的重力作用和它的偏心力矩，还要受到由下肢传来的与偏心力矩方向相反的集中力矩。此外，由于坐位时骨盆向后的倾斜度增加，于是脊柱腰曲减少或消失，重力线向腹侧移动，力矩增大，此时椎间盘的负荷要比直立位时大。 3.卧位时：脊柱承载约相当于体重25%的压力。相对来说，此时脊柱负荷最轻，但如果歪扭身体、趴着睡觉，却不利于脊柱健康。应仰卧或侧卧，仰卧时，腿伸直，在腿弯处垫个枕头，保持一定的曲度；侧卧时，最好使腿部略微弯曲，并在两腿间夹个小枕头，以保证脊柱和头保持在一条直线上。
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