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腰段脊柱的載荷主要由體重、肌肉活動(dòng)和外加的載荷所產(chǎn)生。這些載荷可因身體的位置前不同。幾乎所有的身體活動(dòng)都會(huì)增加腰段脊柱的載荷。
腰椎間盤承受的載荷遠(yuǎn)大于其上面的體重。直立位時(shí),腰椎問盤上的載荷約為所承受身體重量的2倍;坐位時(shí),約為身體重量的3倍;而活動(dòng)時(shí),還要加上動(dòng)力性載荷,使腰間盤達(dá)靜態(tài)位置時(shí)的2倍。另外,在壓縮載荷下,腰椎問盤的應(yīng)力分布是髓核內(nèi)壓縮應(yīng)力最高,是每個(gè)單位面積外加載荷的1.5倍,纖維環(huán)的壓縮應(yīng)力為外載荷的0.5倍,而纖維環(huán)上的拉應(yīng)力為外加載荷的4~5倍。因此,椎間盤的抗壓能力很大。在實(shí)驗(yàn)中摯荷增加到破壞程度時(shí),骨骼首先受到破壞,如軟骨板破裂,椎間盤組織可突入椎體。
在大多數(shù)生理情況下,腰椎體承受大部分壓縮載荷,這種載荷從椎體上方的軟骨板經(jīng)過椎體外殼的皮質(zhì)骨和中部的松質(zhì)骨而傳遞到下方軟骨板。而惟體的絕大部分是由松質(zhì)背構(gòu)成的椎體的力學(xué)性質(zhì)不僅與皮質(zhì)骨有關(guān),而且還與松質(zhì)骨有關(guān)。椎體兩種成分對(duì)壓縮載荷的承受比例因年齡而不同,在40歲以下時(shí)皮質(zhì)骨承擔(dān)45%,松質(zhì)骨承擔(dān)55%;40歲上者皮質(zhì)骨喉擔(dān)65%,松質(zhì)骨承擔(dān)35%。脊柱的生理彎曲具有彈簧桿的作用,比筆直的脊柱能承受更高的載荷。站立位時(shí),軀干的力線通常是在第4腰椎椎體中心的腹側(cè)通過。這表示重力線在脊柱所有階段的活動(dòng)橫軸的腹側(cè),使活動(dòng)階段具有一個(gè)向前的彎距,而腰段脊柱是向前凸的生理彎曲,靠近重力線,力臂小,因此產(chǎn)生的彎矩小,亦使其能承受更高的載荷。