朱成林:论腰骶角导致下腰痛的生物力学分析

2016-01-18   文章来源:浙江中医药大学附属湖州中医院 朱成林    点击量:4040 我要说

  下腰痛为临床常见病,多发病,其病因复杂多样,但腰椎的生物力学改变是腰痛好发的一个重要原因,而腰骶角的改变是引起腰椎生物力学改变的一个原因。腰骶角的异常必然导致脊柱生物力学的变化和下腰部周围组织的病变[1]。本文旨在从生物力学角度分析腰骶角的异常引起下腰痛的机制。

  1.腰骶角的主要解剖生理功能

  人体脊柱由椎骨,椎间盘及其韧带连接而成,与脊椎周边肌肉形成一个稳定的机体功能系统,以维持脊柱的稳定状态。正常的腰段脊柱有一个生理前凸,它的存在对保持和稳定脊柱的平衡有着非常重要的作用[2],其生物力学意义在于增加脊柱对抗纵向负荷的能力,并缓冲震荡,维持腰骶关节的稳定性及强度[3]。腰椎的这种生理性前凸结构,使骶骨在正常情况下有一定的倾斜度,即腰骶角。腰椎在骶骨的斜面上存在一个沿斜面向前下方的分力,根据力学原理,分力的大小除与重力本身的大小相关外,还与斜面的角度(腰骶角)正相关,腰骶角越大,向前的滑的分力越大,越易造成腰椎不稳[4]。如果腰骶角发生变化,那么腰椎的生理前凸也会随之改变,脊柱的生理平衡和稳定性将会被打破[5],这种变化主要临床表现为腰椎不稳、腰椎退变及腰腿疼痛等症状[6]。腰骶角的大小男女无显著差异,腰骶角大小与年龄有关,通常自开始坐立时逐渐出现腰曲,形成腰骶角,直至青春期后腰骶角发育停止。

  2.腰骶角的测量

  腰骶角的测量方法比较多,但缺乏规范,临床应用易造成混淆,根据研究需要,可以选用不同的研究方法。但临床上一般Ferguson's法因其测量简单,使用历史较长,最为多用[7]。腰椎病变的诊断虽然有CT、MRI等先进检查手段,但腰骶关节X线平片仍不失为一种基本的初步筛选方法。从X线平片上看,本组腰椎椎病变患者均不同程度地具有腰脊柱侧凸、生理前突减小或平直、椎间隙左右或前后不等宽、椎间隙和椎间孔变窄、小关节增生、椎体缘骨质增生呈唇样改变、椎间关节假性滑脱等直观征象[8]。一般认为国人正常腰骶角大约为34°,角度增大说明脊柱有不稳固的现象。

图1腰骶角Ferguon's测量方法:在第一骶椎上缘平面做切线AB,过A点做脊柱的重力线AC,由B点做AC的垂线,∠α为腰骶角

  3.腰骶角异常的临床意义

  腰骶角的变化(因特殊解剖结构的关系,主要是增大)可影响脊柱的生物力学和生理功能,引起腰骶部稳定性的减弱,导致腰椎退行性病变。其主要是椎间盘的形态和功能的改变,表现为下位椎间盘的膨出、突出、钙化等,其次腰椎的关节软骨、关节突及其韧带也可发生相应的变化。在临床上主要表现为两类:

  (1)腰椎退行性疾病:腰骶角的大小恒定性直接影响到腰骶部的稳定性[9],当腰骶角增大后,根据牛顿力学原理,人体自身的重力在垂直方向产生纵向力,即压力(垂直于椎间盘)减小,而横向力,即分力(平行于椎间盘的力)增大,使椎间盘平面产生向前滑动的趋势极大增加,这时其他结构如背部肌肉、椎间盘、韧带及相应小关节等将产生方向相反、大小相等的力来克服剪切力,防止其向前滑动。这种向前滑动趋势的增加,必然加重椎间关节的应力改变,此时小关节为对抗这种趋势,退变加剧,使其不允许发生大的形变,保护了腰骶椎间盘在生理结构及生理作用上的稳定性。

  长期以往,体重因素作用于关节面的主要力由压力变为分力,引起小关节的退行性改变加剧,这样的加剧退变导致小关节无法起到有效对抗挤压的作用,从而引起椎间盘的慢性持续性退变[10]。椎间盘丧失正常功能后,应力主要集中于椎间盘平面、椎间关节面,使得平面的稳定性改变,从而引起脊柱的整体生物力学发生改变。因此,测量腰骶角的改变对诊断腰椎退行性疾病有积极意义。

  (2)腰椎间盘性疾病:腰椎间盘突出症是骨科常见病,约占骨科住院患者的2.2%[11],是一种长期困扰人们的常见病、多发病。腰骶角的增大加剧了腰椎间盘的退变,可能与先天发育、后天姿势等的不正确导致腰背部韧带、肌肉的劳损有关,破坏了脊柱屈伸力量间的平衡及稳定性,使腹部肌肉力量相对增强,牵引骨盆及骶骨前摆,致腰骶角增大,从而引起椎间盘的退行性改变。椎间盘退变后纤维环不完整,而纤维环承受大部分的前向分力,导致抵抗前向分力作用减弱,出现腰椎前凸加大,骨盆前倾等代偿性改变,可进一步增加滑移剪力,加速椎间盘损伤和退变。

  总之,腰骶角异常对诊断腰椎疾病有一定的临床价值,而治疗不妨试着恢复异常的腰骶角。

  参考文献

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  [5] 鲍铁周,莫奇洛斯.从腰骶角差异看下腰痛的发病机制[J].中医正骨,2005,17(8):25-26.

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  [9] 郭建国,李志浩,申忠国,等.L5~S1间成角增大与临床相关性研究[J].中国医学影像技术,2008,24(增刊):173-175.

  [10] 卫杰,郭伟,王飞,等.老年慢性腰背痛患者腰骶角、腰椎重力线指数与病情指标之间的相关性分析[J].实用医学杂志,2010,26(19):3556-3557.

  [11] 胡有谷.腰椎间盘突出症[M].北京:人民卫生出版社,2000:126.

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