脊柱机能测量研究现状

鲁田田，张艺宏



脊柱机能测量研究现状

鲁田田，张艺宏

成都体育学院，四川 成都，610000。

脊柱是人的主心骨，对人体健康有着极为重要的作用，并影响人体的生活和运动功能。文章对脊柱的生理解剖特点、脊柱测量与研究状况进行综述，以了解脊柱研究的重要性，目前流行的测量方法，以及研究现状。

脊柱；机能；测量；研究；现状

1 关于脊柱

1.1 脊柱的解剖特点

根据解剖学原理，人体脊柱是由椎骨（24块）、骶骨（1块）、尾骨（1块）以及将它们串联成一体的椎间盘（23个）、相关关节和韧带所构成。其中间是由椎孔连成的椎管，椎管内由脊髓构成[1]。脊柱是由24块形状不规则的椎骨利用23个椎间盘、椎小关节以及相关关节韧带连结而成，同时一个独立的椎骨则是由椎体、椎弓、上下关节突、棘突以及横突构成[2]。其中颈椎7块（T1-T7）、胸椎12块（T1-T12）、腰椎5块（L1-L5）。从侧面观察脊柱，脊柱共有四个生理性弯曲，即颈曲（向前）、胸曲（向后）、腰曲（向前）、骶曲（向后）。椎体位于椎骨前部形状为块状，主要构成成分是骨松质，表面骨密度较薄，椎体最薄弱的地方是其前缘，容易发生骨折；脊柱动态稳定性的基础主要是由横突和棘突构成，是因为棘突和横突是脊柱肌肉的主要附着点；由于第七颈椎的特殊形态：其棘突较长，由此其可以看做是人体体表的骨性标志之一[3]。由成王焘[4]等人编著的《人体骨肌系统生物力学》一书中对于脊柱系统解剖的结构中写到：颈椎椎体较小，横断面呈椭圆形，上、下关节突的关节面呈水平面。胸椎则以最中间为典型，上位胸椎与颈椎相似，下位类似于腰椎，椎体的从上往下逐渐增大。腰椎椎体高大，椎孔呈三角形，其大小介于颈椎椎孔与胸椎椎孔间。

1.2 脊柱的功能及运动

脊柱颈部椎体主要职责为支撑头颅及控制颈部以上活动度，头颅重心位于颈部前 2/3 和后 1/3 的交界处；胸部椎体重心稍微偏后（胸廓前后径的后 1/4），与胸廓共同分担胸以上躯体的重量；腰部椎体重心居中，略微前凸，以支撑体重，由此可以看出颈段是整个脊柱承重最大的一段[5]。脊柱作为人体的中轴骨骼，是身体的支柱，其具有人体骨骼中独特的负重、减震、缓冲、保护以及运动等功能[6]。除以上功能外，脊柱还有支撑人体于直立位；允许运动和活动以及保护脊髓、马尾、脊膜和血管等功能[7]。由于脊柱是由23个椎间盘将相邻两个椎体连接的纤维软骨盘，因此脊柱的运动形式就相对来说更加多样化的，有三维方向（前后、左右、环转）及六个自由度的运动方式。脊柱在冠状轴主要做前曲和后伸运动；在矢状轴主要做左、右侧曲运动；在垂直轴主要做左、右回旋运动；在混合轴做环转运动。

1.3 脊柱生长发育特点

脊椎的形态及结构是人体区别于某些动物能够直立行走的重要支撑，因此，脊柱的生长发育也就与人体的生长发育密切相关。脊柱的发育阶段最早出现在人体胚胎时，在早期时，每侧体节腹内侧面分出一团间充质细胞，为生骨节。随后根据生长发育生骨节逐渐中线脊索周围移动[8]。最开始时生骨节组织的节段包围脊索与体节对应，当人体胚胎再进一步生长发育的时候，每个生骨节的尾部便开始变得细密，并且幵始逐渐与下位生骨节的头端相连，形成新的节段我们称之为称椎骨原，即后来的脊柱的脊椎椎体[9]。

脊柱的胸曲和骶曲是在新生儿出生时就已形成，为了保持身体的平衡，在幼儿开始抬头后逐渐形成前凸的颈曲，在儿童开始站立时腰部则开始向前凸，逐渐形成腰曲，其特点是为了将身体重心垂线后移，以保持人体的前后平衡。脊柱生长发育最重要阶段是0-5岁时，青春期后将会进入一个新的增长期。有资料表明，到 6-7 岁时脊柱的几个自然弯曲为韧带所固定[10]。邬佳霖[11]提到：脊柱生长发育时婴幼儿时期是最快阶段，青春期是第二个高峰，主要体现在身高的变化上，10-16岁的少年儿童容易受到脊柱疾病的影响。杨红军等人[23]的研究也阐述，出生后脊柱的发育高峰期在婴幼儿期和青春期来临以前这两个时期。

经过调查后发现有研究提出，我国人群中慢性病死亡率在逐年升高。李聪聪[12]提出：人体80%的慢性病和衰老都是由脊柱的变形和弯曲所导致。神经系统掌控着人体大部分的疾病，是由于神经系统掌控着人体的内分泌系统以及五脏六腑等器官，但是神经系统的好坏又由人体中轴骨骼（脊柱）的形态所影响着，人体神经系统由12对脑神经和31对脊椎自律神经构成，然大多数的神经都是依靠穿过脊髓管分布到身体的各个地方及内脏器官中去，由此便变相的控制着身体的新陈代谢，一旦脊椎发生病变时，将会压迫人体的神经影响人体的正常调节功能，并使气血调节失常。将会引发较多的慢性疾病。Yamada等[13]研究发现，脊柱侧弯患者与正常人相比较，在位置觉、震动觉以及前庭功能都有研究意义，而先天性的脊柱侧弯患者并未发现此异常，可以得出脊柱侧弯患者本体感觉通道功能障碍可能为原发病变，而且侧弯程度及侧弯左右侧与对照组相比也有研究意义。由此，脊柱的健康与人们健康生活有着较大的联系。

2 脊柱机能概念

脊柱机能包括脊柱姿势、脊柱稳定性以及脊柱柔韧性[14]。

脊柱姿势，指的是脊柱所处的空间位置，可以直接、直观的反应脊柱的形态是否处于良好状态，而良好的脊柱姿势不仅能够合理的分布上体的重量，也可避免肌肉一直处于紧张状态[15]。

脊柱稳定性的概念最初是由Write[16]等人提出，认为在生理条件下脊柱的各结构能够维持其与椎体之间的正常位置关系，而不会引起脊髓或者脊神经根的迫和损害，称为“临床稳定”（clinical stability），而当脊柱丧失这一功能吋，称为“临床不稳定”（clinical instability）。Michael A.Adams[17]等人则提出了脊柱节段性不稳定的概念，节段性不稳定是指在脊柱的某一节段正常活动范围内小的异常的椎间倾向。现在所说的脊柱稳定就是指脊柱的节段稳定性。

人体的活动范围与脊柱的活动度密切相关，而脊柱活动度大小的主要影响因素是脊柱的柔韧性，脊柱柔韧性在一定程度上关系到身体的灵活性。同时，良好脊柱柔韧性还可以预防损伤。有研究[18]指出：脊柱姿势以及脊柱的柔韧性与人体的腰背健康有着密切联系。

3 脊柱测量

罗曦娟[19]关于脊柱测量工具在其研究中提到：在一开始进行脊柱测量时使用的是非侵入性测量方法，最早时是由脚垫板、标尺、立竿和可以移动的毫米刻度尺组成的测量仪器。随着时间的推进，放射性的测量方法已成为了先当今脊柱测量最主要也是最为精确的手段，如：双向立体X片、立体CT等，还有莫尔云纹测量和传感器测量。

苗欣[20]在其博士论文《艺术体操运动员脊柱侧弯特征及椎旁肌功能变化的研究》中提到：对于脊柱侧弯的影像学检查方法有X光片检查、CT多平面三维重建、普通MRI及MR三维曲面重建。孙佳佳[21]提到：AIS的辅助检查方法有许多，而经常使用的是站位正位Ｘ线片检查，还有脊柱测量仪（spinal scan）、脊柱形态测量仪（spinal mouse）、Moire 云纹照像，CT以及MRI、超声等。

3.1 放射性射线测量法

其代表主要是指 X 射线测量法[22]，而X射线测量法又分为两种，其中一种是最为简单的平面X射线，而另一种则是立体多层次的X射线。X射线测量的主要原理是运用放射性的射线穿透过人体，以形成所需要的图像。其主要特点有：图像清晰度较高，对于脊柱形态的判定有较高的准确性，被誉为测量脊柱的“金标准”。但相对的，射线穿过人体也将伴随着辐射的问题，对人体会造成一定的伤害，因此，此类测量法并不能完全普及及使用。CT扫描法要优于X射线测量法，有相对较高的价值，但还是无法避免辐射对人体的损害。

3.2 莫尔云纹测量法

莫尔云纹测量法是一种利用光学来测量脊柱的方法，简言之就是通过等高线图像来反映人体背部的三维形态的测量手段，对于脊柱侧弯的判定与普查中意义较大。此测量方法的原理主要是运用光线通过一个均匀的光栅投射到人体背部，形成不同亮度的条纹，这就是莫尔云纹[23]。通过此测量法测量出来的图形可以清晰的看到脊柱的形态，对于诊断脊柱是否弯曲及一些列的问题有一定的价值。此方法使用的是光线穿透，所以准确性无法保证。

3.3 脊柱形态测量仪

脊柱电脑测量仪是一种无创、无辐射的测量背部脊柱形态和运动能力，以及进行脊柱机能健康评定分析的测量系统。使用时简单、便捷、以及脊柱测量数据的准确性，主要应用于脊柱疾病诊断、脊柱筛查以及脊柱康复等多个领域。具有代表性的是Idiag Spinal Mouse脊柱电子测量仪，其主要特点有：（1）安全、无创、无辐射；（2）测试仪器与系统之间所测量的数据及结果通过无线蓝牙进行相互传输，安全可靠；（3）软件系统在设立之处已将中国人群的指标放入其中，将测试数据及结果导入系统后会将脊柱的角度和活动度自动生成，且会形成相对的数据、表格以及曲线图，以便精确直观；（4）在数据导入软件系统后还会自动生成三维脊柱图形，以便更直观的评价与分析；（5）还会得出脊柱机能的总体评价及得分，对脊柱的姿势、稳定性及柔韧性分别得出其相对应的评价及得分。这种测量技术主要是利用大地倾角传感测量，测量方法有3种模式（矢状面、额状面、评分），10种姿势（矢状面站立和坐位垂直、前屈、后伸，额状面站立位垂直、前屈、后伸，站立位负重）。脊柱电子测量仪使用大轮记录C7和第三骶椎骨之间（S3）的长度。在脊柱电子测量仪的机体内有一个可移动的绿色“容器”。内置的电子传感器可记录该位置与垂直平面的角度。通过采用复杂的算法，脊柱电子测量仪软件使用结果数据计算脊柱形状并提供一个广泛的评价选择。

这种仪器最早使用于2004年的欧洲，目前国内外关于脊柱形态测量仪相关文献较少，但现有的文献俨然可以证明Idiag Spinal Mouse脊柱电子测量仪测量结果的可靠性及准确性。Wang XQ 等[24]和 RB.Post[25]两篇研究论文中都清晰表明 Spinal Mouse 这种类型传感器的测试仪器所测量出的结果的精准性。张智海，李茂廷等[26]认为：Spinal mouse脊柱电子测量仪可以准确测量出脊柱中各个椎体间的角变化，且与“金标准”X射线相比有很好的可靠性、重复性以及可信性，是对测量脊柱各个节段的运动能力及活动度评价相对较好的一种无创无辐射的测量工具。同时，Post等[27]运用此仪器对人体脊柱前屈、后伸、左右侧屈活动度进行量化测量，得出了相对可靠的数据及结果。Mannion等[28]使用Spinal Mouse为做完腰椎手术后2个月左右的患者进行腰部活动度的测量，并取得了很好的重复性和可靠性。冯强，周誉[29]认为Spinal Mouse脊柱测量仪具备良好的重测信度，与X线片比，也具有一定的效度，在一定程度上可以代替X线片作为测量方法。Zürich[30]通过研究，更加确定了“The Spinal Mouse”仪器的可靠性，文中对胸椎、腰椎与骶椎的有效性和可信度进行了研究，研究结果表明：“The Spinal Mouse”仪器在某些脊柱疾病检测方面有临床评价意义。

综上所述，以上各种脊柱测量法都有其优点和缺点，但如若需要大范围的、大样本量的普通人群测试，放射性射线测量法就显的不切实际，毕竟对青少年的生长发育产生一定的影响[31,32]，而莫尔云纹测量法的精准度又相对较差，由此说来，符合大样本量普通人群测试且所测数据精准度相对较高的，唯有Idiag Spinal Mouse脊柱电子测量仪最为符合。同时，多种研究也证实了Spinal Mouse脊柱测量仪在脊柱机能评价、脊柱形态、脊柱疾病检测等方面的有效性和可信度[26,27,29,33-36,50,51]。

4 脊柱研究现状

在一项调查数据中发现，我国脊柱出现异常的人群中，全部来自于中学生与小学生，其中中学生占比70.5%，小学生占比29.5%[37]。同时有报道指出[38]，在脊柱的各种疾病中，脊柱侧弯发病率较高，国内普查达到1.06%，在我国出现此脊柱疾病的15岁以内的孩童中就有3亿多，数量之庞大，让人瞠目结舌。有相关研究指出[39]，儿童脊柱姿态不合格比例33%；柔韧性不合格比例43%；稳定性不合格比例46%。通过数据可以看到儿童青少年脊柱健康问题俨然成为全社会所需要关心以及迫切需要解决的重要问题，但经过查阅相关资料发现，目前我国对于脊柱机能评价类文献较少，而对于青少年儿童脊柱机能评价的文献资料也就更加匮乏，且大样本量的研究更是凤毛麟角，而这其中较多的都是个案研究或特定研究。

如针对某一人群的脊柱机能评价，李娜[40]在其论文《苏州市公务员脊柱机能状况分析》中提到：40岁以上公务员脊柱机能差，占78%；在脊柱姿势差者中同样为40-45岁公务员比例高，为23.2%；同样在脊柱柔韧性和稳定性中，40岁以上的公务员比例相对较高。且40岁前后差异具有统计学意义。李聪聪[41]对久坐人群进行了研究，研究结果表明：久坐人群的脊柱机水平、脊柱姿势不良状况明显；且男性久坐人群的脊柱姿势和脊柱稳定性相对较差；女性出现问题较多的则是姿势和柔韧性。

另外还有，训练干预对于脊柱机能的影响，大量研究[42-44]研究得出，提高核心稳定性、加强核心力量可以对儿童青少年脊柱的柔韧性、稳定性及脊柱姿势显著提高，更甚可以预防脊柱方面的疾病，由此可以看出，体育锻炼对于脊柱的影响及作用明显。

有学者[45-49]经过研究发现：脊柱各个椎关节发生病变的主要原因在于椎体生理曲度发生了变化，研究还发现脊柱发生生理弯曲除了有局部症状外，还有脑神经、内脏症状的影响。儿童青少年是国家的未来和希望，遂对于儿童青少年的脊柱机能评定刻不容缓，希望可以及早发现及早治疗。

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Research Status of Spine Function and Measurement

LU Tiantian, ZHANG Yihong

Chengdu Sport University, Chengdu Sichuan, 610000, China,

Spine is the backbone of the human body, human health has a very important role, and affect the human life and sports functions. This article summarizes the physiological and anatomical characteristics of the spine, spinal measurement and research status, in order to understand the importance of spinal research, current popular measurement methods, and research status.

Spine; Function; Measurement; Research; Status quo

1007―6891（2019）02―0048―05

10.13932/j.cnki.sctykx.2019.02.12

G804.49

A

2019-01-28

2019-02-08