人体弓弦力学系统

人体弓弦力学系统人有两大属性：自然属性社会属性医学的整体观人的自然属性告诉我们，人为了生存，必须进行物质索取(比如衣食住行)和自我再生产(性欲)，才能延续生命的存在和生命的传承。人的社会属性告诉我们，人的一切行为不可避免地要与周围所有的人发生各种各样的关系，比如生产关系、亲属关系、同事关系等等。现实社会中的人，必然是生活一个在一定社会关系中的人。这种复杂的社会关系就决定了人的本质，形成了人的社会属性。人类的这两大基本属性中离不开一个共同点，就是人的运动性。辩证唯物主义认为，运动是物质的固有性质和存在方式，是物质所固有的根本属性，世界上没有不运动的物质，也没有离开物质的运动。同时运动具有守恒性，即运动既不能被创造又不能被消灭，其具体形式则是多样的并且互相转化，在转化中运动总量不变。人类的一切行为都离不开运动，运动是人的根本属性。力是人类运动中不可缺少的最重要的元素。人生活在地球上，首先会受到地心引力的影响。要维持人体的正常姿势，包括卧姿、坐姿、站姿，就必须形成与重力相适应的解剖结构，其次，人体为了生存要劳动，运动，会受到各种力的影响。从物理学的知识得知，力是一个物体对另一个物体的作用，物体间力的作用是相互的，力可以改变物体的运动状态，也可以改变物体的形状。人体的骨骼是支架，连接骨骼的软组织是维持这个支架保持正常位置和完成运动功能的纽带。骨骼本身不能产生运动功能，只有在软组织的牵拉作用下，才会完成运动功能。人体内的3种基本力学形式在研究人体的生理病理时，力是不可忽视的因素。在人体内部有固体物质和流体物质两大类：固体物质：各种软组织（如肌肉、韧带、血管、淋巴管、神经、腱鞘、滑囊、关节囊、筋膜、大脑、脊髓和各种内脏器官）和骨骼。流体物质：血液和各种组织液。人体内的力学系统包括固体力学系统和流体力学系统。这两大系统所表现的力学形式多种多样，概括起来为3种基本的力学形式，即拉力、压力、张力。力的反作用力，又称为应力。各种力作用于人体时，都有一个反作用力，所以在研究力对人体影响时，都采用应力这个概念，这样人体内的3种基本的力学形式称之为拉应力、压应力、张应力。拉应力是方向沿一条线向两端方向相反的离心作用力：压应力是方向沿一条线方向相对的向心作用力：张应力是方向从一个圆的中心或一个球的中心向周围扩散的作用力组成人体的各种物质从外部物理性质来分类，可分为刚体、柔体和流体。骨组织属于刚体；各种软组织，包括大脑、脊髓、各内脏器官、肌肉、韧带、筋膜、腱鞘、神经、滑囊、关节囊等都属于柔体；各种体液（包括血液）都属于流体。压应力是沿一条线方向的相对向心作用力，刚体、柔体、流体都可能受到压力的影响，但主要是刚体。拉应力主要作用于各种软组织。张应力主要是流体在流动时，管腔容量小而流体的流量大而产生的张力或流体被堵塞、滞留而产生的作用力。人体的所有关节都是由骨性组织（刚体）构成它的主要部分，故关节大多受到压应力的影响；大脑、脊髓和内脏器官在人体内都呈现悬挂式的，因受到地球引力的作用，它自身的重量就形成了对抗性的拉力，所以都受到拉应力的影响，其他的软组织的两端或周边都附着在其他的组织结构上，因此也都受到拉应力的影响；而体液（包括血液）容易产生张力，在组织器官内都易受到张应力的影响。人体对力的自我调节功能1、被异常力学状态所影响和破坏的组织结构和生理功能，通过自我调节功能进行纠正，恢复正常，既不造成疾病，也不产生新的病理变化而造成另一种疾病。2、被异常力学状态所影响和破坏的组织结构和生理功能，进行对抗性的调节，即用增生、硬化、钙化、骨化和组织重建来对抗这种异常力学状态，阻止力的继续影响和破坏作用。此为自身保护性调节，但这种调节容易造成新的病理因素，形成新的疾病。如骨质增生、肌肉增生和各种软组织硬化、钙化、骨化都是这种对抗性调节的结果。3、当异常的力学状态对人体的组织结构和生理功能产生较大强度的破坏时，人体则被迫采取第3种调节方法，即适应性调节方法。这种适应性的调节方法也可夹杂对抗性的调节，这种调节只能保持一部分组织结构和生理功能不被破坏，而另一部分被破坏。比如，小儿髋关节半脱位长期得不到正确治疗和纠正，直至长大成人，人体就通过适应性的调节功能使髋臼变形，股骨头变形，股骨头外侧肌肉硬化和钙化，来保持髋关节的伸曲功能和人的行走能力。弓弦力学系统人类在逐渐进化过程中，各骨骼之间形成了类似弓箭形状的力学系统，使人体能够完成各种生理功能。弓弦力学系统是以骨为弓，关节囊、韧带、肌肉、筋膜为弦，完成人体特定功能的力学系统。分为动态弓弦力学系统和静态弓弦力学系统。静态弓弦力学系统是维持人体正常姿势的固定装置。动态弓弦力学系统是以肌肉为动力，是人体骨关节产生主动运动的基础。弓弦力学系统的组成构架弓弦力学系统静态弓弦力学系统动态弓弦力学系统弓：骨骼弓：骨骼弦：关节囊.韧带.筋膜等弦：肌肉辅助装置：籽骨.副骨.滑囊学习要领静态弓弦力学系统关节之间的连接方式骨与骨之间以致密结缔组织形成的关节囊及韧带连接方式称为关节连接。关节连接是人体保持姿势及运动功能的基本单位，是一个典型的静态弓弦力学系统。动态弓弦力学系统人体进化为直立行走，其关节连接的形状和关节受力方式也发生了变化。骨骼本身不能产生运动，关节是将骨骼连接起来的一种高度进化模式，只有骨骼肌收缩，才能带动关节的运动，也就是说，正常的关节是运动的基础，肌肉收缩是运动的动力。人类骨骼肌都是超关节附着，即肌肉的两个附着点之间有一个关节存在，肌肉收缩会使该关节产生位移。所以单个运动单元是一个典型的动态弓弦力学系统：包括一个正常的关节(静态弓弦力学系统)和超关节附着的骨骼肌。整体弓弦力学系统人体为了完成不同地运动功能，就需要多个运动单元联合协调。在一个关节的内、外、前、后均有多组功能不同的软组织附着，从而形成了类似斜拉桥拉索连接的多个弓弦力学系统。苏通大桥诺曼底大桥桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是我们脚下的主梁。索塔两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。现在假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了，最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。斜拉索数量再多，道理也是一样的。之所以要很多条，那是为了分散主梁给斜拉索的力而已。人体弓弦力学系统分为躯干弓弦力学系统和四肢骨关节弓弦力学系统。躯干弓弦力学系统又分为颈椎弓弦力学系统，胸椎弓弦力学系统，腰椎弓弦力学系统；四肢弓弦力学系统分为肩关节弓弦力学系统，肘关节弓弦力学系统，腕关节弓弦力学系统，手关节弓弦力学系统，髋关节弓弦力学系统，膝关节弓弦力学系统，踝关节弓弦力学系统，跖趾关节弓弦力学系统。这些弓弦力学系统又相互连接，形成一个整体的力学系统。颈部弓弦力学系统（头颈结合部到颈胸结合部）.1、颈部静态弓弦力学系统：保持枕骨与颈椎，颈段椎骨、锁骨的正常位置。（1）颈椎环形弓弦力学系统，以颈椎为弓，连接相邻颈椎的软组织，如颈椎间盘、寰枕前膜、寰枕后膜、寰椎十字韧带为弦。（2）颈椎前纵形弓弦力学系统：前纵弓弦力学系统以颈椎体前部为弓，前纵韧带及颈前方的韧带为弦。（3）颈椎后纵形短弓弦力学系统：后纵弓弦力学系统以颈椎体后部为弓，后纵韧带为弦、关节突关节韧带、齿状突韧带、黄韧带、棘上韧带、棘间韧带为弦。2．颈部动态弓弦力学系统：完成头颈部运动生理功能（1）颈部后纵形短弓弦力学系统：以枕骨后部、第1、2颈椎为弓，椎枕肌为弦，使头和寰椎沿枢椎旋转。（2）颈部后纵形长弓弦力学系统：以枕骨、第1－7颈椎为弓，项韧带为弦，保持颈椎生理屈度。（3）颈部后侧面短斜形长弓弦力学系统：以相邻2－3个颈椎为弓，多裂肌、回旋肌为弦，保持相邻2－3个颈椎的正常位置。（4）颈部后侧面长斜形长弓弦力学系统：以枕骨第1－7颈椎、肩胛骨内上角为弓，骶棘肌中头、颈棘肌、半棘肌、最长肌、肩胛提肌，前、中、后斜角肌为弦。完成颈部的各项功能。从颈椎的弓弦力学系统的组成可以看出，颈段的弓弦力学系统中颈椎作为共用的弓，在其前、后、左、右均有软组织附着，因这些软组织的另一端附着点不同而形成不同的弓弦力学系统。这些软组织在颈椎的附着点就是弓弦结合部，是应力集中的部位，也是容易损伤的部位。同时，由于有颈椎的生理屈度的存在，颈胸结合部也是一个应力集中部位，这样，第7颈椎既是软组织附着点，又是生理屈度转折点，所以它是双重应力集中的部位，最容易受到损伤。T2WI矢状面，椎体呈中等信号，边缘皮质呈低信号T1WI矢状面，椎体呈中等信号，边缘皮质呈低信号正常颈椎的MRIT2WI（B、C）显示颈椎生理曲度变直，C2/3～C5/6椎间盘信号减低，C3/4椎间盘向后突出，相应层面蛛网膜下腔隙变窄，脊髓轻度受压；T1WI（A）显示突出间盘呈等信号。a.颈椎CT：椎体后缘示肾形骨块影，与椎体后缘间有透亮间隙；b.颈椎矢状位重建：颈2～4椎体后缘见纵行长条状骨性结构影，与椎体后缘间有透亮间隙；c、d.颈椎SET1WI和FSET2WI：颈4～7水平椎体后方见长条状、不均匀长T1短T2异常信号。同水平硬膜囊及脊髓受压。颈椎后纵韧带骨化T1WI（A）显示病灶呈不均匀低信号；T2WI（B）显示C5/6椎间隙及椎间盘消失，C5、C6椎体变形、融合，呈不均匀高信号，后缘脓肿压迫硬膜囊；增强扫描（C、D）病灶呈明显不均匀强化。C5、C6椎体结核并周围冷脓肿形成胸部弓弦力学系统颈胸结合部到胸腰结合部1．胸部静态弓弦力学系统：维持胸椎及肋骨、锁骨、胸骨的正常位置。（1）胸椎环形弓弦力学系统，以胸椎为弓，连接相邻胸椎的软组织（胸椎间盘、关节囊、韧带）为弦。（2）胸椎前纵形弓弦力学系统：前纵弓弦力学系统以胸椎前部为弓，前纵韧带为弦。（3）胸椎后纵形短弓弦力学系统：后纵弓弦力学系统以胸椎后部为弓，后纵韧带为弦、关节突关节韧带、黄韧带、棘上韧带、棘间韧带为弦。（4）胸廓弓弦力学系统：以胸椎、肋骨和胸骨为弓，附着于胸椎和肋骨的的关节囊、韧带为弦。2．胸部动态弓弦力学系统：完成胸背部运动功能。（1）胸部后纵形长弓弦力学系统：以第1－12胸椎为弓，骶棘肌头、颈、胸棘肌、半棘肌、最长肌、髂肋肌胸段等软组织为弦，保持胸椎的生理屈度。（2）胸部后侧面短斜形长弓弦力学系统：以相邻2－3个胸椎为弓，多裂肌、回旋肌为弦，保持相邻2－3个胸椎的正常位置，并参与完成相邻2－3个胸椎的旋转功能。（3）胸部横形弓弦力学系统：以胸椎、肋骨、胸骨为弓，肋横突韧带、肋间肌、胸肋关节韧带、胸大、小肌、上后锯肌、下后锯肌为弦，维持胸廓的正常形态。从胸椎的弓弦力学系统的组成可以看出，胸段的弓弦力学系统中胸椎作为共用的弓，在其前、后、左、右均有软组织附着，因这些软组织的另一端附着点不同而形成不同的弓弦力学系统。这些软组织在胸椎、肋骨、胸骨的附着点就是弓弦结合部，是应力集中的部位，也是容易损伤的部位。同时，由于有胸椎的生理屈度的存在，颈胸结合部、胸腰结合部也是一个应力集中部位，这样，颈胸结合部、胸腰结合部的软组织附着点也是应力最集中的部位之一，容易受到损伤。MRI平扫T1WI（B）、T2WI（A、C）示胸7、8椎体相邻缘骨质破坏，相应椎间隙变窄，局部椎管内硬膜外冷脓肿形成，脊髓受压变形（胸椎结核）腰部弓弦力学系统颈胸结合部到骶髂结合部1、腰椎静态环形弓弦力学系统：保持腰椎的正常位置。（1）腰椎静态环形弓弦力学系统，以腰椎为弓，连接相邻腰椎的软组织――胸椎间盘为弦。（2）腰椎前纵形弓弦力学系统：前纵弓弦力学系统以腰椎前部为弓，前纵韧带为弦。（3）腰椎后纵形短弓弦力学系统：后纵弓弦力学系统以腰椎后部为弓，后纵韧带为弦、关节突关节韧带、黄韧带、棘上韧带、棘间韧带为弦。2．腰椎动态环形弓弦力学系统：完成腰部的运动功能。（1）