静载荷下由直立到背屈作业人体腰骶关节应力特征研究

罗 炯

现代科学技术大大弱化了人们的体力需要，但在一些诸如手工搬运、野外作业、机械维修等工种中，有时仍需要移动沉重的负荷，这时外加载荷对人体肌肉骨骼系统产生的压力是惊人的。长期静力性背屈引起的椎间盘、脊柱肌群和棘上、棘间韧带等疲劳及运动过程中人体的用力方式、用力姿势不当等似乎是导致腰椎间盘髓核突出的主要力学因素。竞技运动中，运动员的腰痛问题依然突出，如射击、划船等项目，许多运动员甚至在退役后多年还存有不同程度的腰痛。由于急、慢性腰腿痛和腰椎间盘突出等都与椎间盘的承载能力、大小和方式、椎间盘材料的力学性质以及组织结构、病变等因素有关。临床生物力学的资料显示，下部腰骶关节（L5/S1，lumbosacral disc第5腰椎与第1骶椎间构成的关节）出现的问题最大，故本研究以腰骶关节为研究重点，根据全身CT和MRI成像比例及临床X线、CT、MRI成像测算和有关文献[1-4]，通过建立L5/S1关节受力的力学模型，旨在为预防及治疗不同职业人群腰椎伤病提供参考。

1 人体环节模型的建立

1.1 选择腰骶关节（L5/S1）进行建模研究的依据

（1）从人体脊柱解剖结构特点看，每块椎骨都承担该椎骨上位身体的几乎全部重量，从而推知最下缘的第5腰椎与第1骶椎间的椎间盘（简称L5/S1关节）受到的压力是最大的，这也是L5/S1及L5/L4两关节处椎间盘突出症发病率（85%～95%）为何据高不下的原因之一[4-6]。

（2）L5/S1腰椎间盘“地位特殊”，比较容易招致损伤和退变。原因是L5/S1关节是躯干与骨盆之间的唯一联系，其生理活动范围相对较大，多数举载活动中，对于手臂上的任何载荷在L5/S1处拥有最长的力臂，从而招致最大的力矩。……