人体脊柱生物力学特性的研究方法及进展

中国组织工程研究．２０，Ｎｏ　４８　ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉｓｓｕｅ　ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２５，２０１６　Ｖｏ１第２０眷第４８　２０１６　１１—２５出版　ＷＷＷ．ＣＲＴＥＲ．ｏｒｇ　人体脊柱生物力学特・Ｉ￣＿ｅ９研究方法及进展　张恩泽　，廖振华　，刘伟强　（’清华大学深圳研究生院，广东省深圳市５１８０５５；　深圳清华大学研究院，广东省深圳市・综述・　５１８０５７）　９　囊　张愚泽　寥振华．文ｆｊ伟强　人体脊柱生物力学特性的研究方法及进展【Ｊ１．中国组织Ｉ程磺究．２０１６，２０（４８）：７２７３　ＤＯｈ　１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．２０９５．４３４４．２０１６．４８．０１９　文章快速阅读　总结脊柱生物力学研究方法的优势与不足　脊柱的生物力学研究是　掌握脊柱特性的必要环　节，也是器械设计与手　术评判的重要标准。　对部分研究方法所采用的加载与测量装置　做了详述，并揭示其研究原理。　ｌ　ＯＲＣＩＤ：００００—０００１—８６７６—０７６１（刘伟强）　张恩泽，男，１９９１牟生，　河北省人，汉族，２０１６　ｆ在对生物力学研究进行在体和体外分类的基础　年清华大学毕业，硕士，　主要从事脊柱生物力学　方面的研究。　■ｌ　二次　通讯作者：刘伟强，教授，　对各种生物力学研究方法的优势与不足进行了　深圳清华大学研究院，广　东省深圳市５１８０５７　阐述，展示了各种方法在发展上存在的联系。　中图分类号：Ｒ３１８　文题释义：　文献标识码：Ａ　脊椎生物力学评估方法：分为在体和体外２种。在体研究即通过各种检测设备、以接触或非接触的方式　测量人体在运动时脊柱的变化；体外研究利用模型、动物或人体的脊柱标本，模拟人体脊椎受力环境施加载荷，测量节段间运动和各部位的受力。　疲劳测试：给标本施加一定幅值的循环载荷，得到疲劳断裂的周期数即为该负载所对应的疲劳寿命。以　不同幅值多次测量得到对应疲劳寿命绘制疲劳曲线。疲劳性测试可以用来判断脊柱薄弱点位置。　￣－：２０９５－４３４４　（２０１６）４８—０７２７３—０７　稿件接受：２０１６－１０－１６　摘要　背景：随着脊椎融合术和人工椎间盘植入手术的不断发展，近年来研究者们利用各种医疗仪器设备和研　究方法，对脊椎的各项特性展开研究。生物力学研究需要更真实的模拟人体生理环境和运动方式。　目的：综述国内外相关文献，从测量主体和测量内容角度总结脊柱生物力学研究方法的优势与不足。　方法：以“ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ（ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｒ　ｓｔｕｄｙ　ｏｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ），ｓｐｉｎａｌ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｓｐｉｎｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｔｅｓｔ。ｓｐｉｎｅ　ａｎｄ（ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｏｒ　ｍｏｔｉｏｎ）”为英文检索词检索ＰｕｂＭｅｄ、Ｗｅｂ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ、　Ｓｐｒｉｎｇｅｒ数据库，以“生物力学特性，生物力学研究评估，脊柱生物力学，脊柱力学测试，脊柱动力学，　脊柱运动”为检索词检索中文期刊全文数据库，纳入脊柱力学、运动学、动力学研究相关文献，主要整　理近５年来该领域内的经典文献，排除重复性工作，重点对３８篇文献进行分析讨论。　结果与结论：近３０年来研究者从多个结构细节对脊柱机械特性展开了研究，仿照人体运动研究了基本　工况下脊柱的运动形式，掌握了大量脊柱力学与动力学特性。未来还需要对脊柱特性进行更加深入的了　解，如力学方面椎间盘的阻尼特性、运动学方面脊柱的空间耦合运动规律等，才能有助于设计性能更加　优良的脊椎病治疗产品，更好地修复脊椎疾病。　关键词：　骨科植入物：脊拄植入物：生物力学特性：置换：　合：脊柱力学：脊柱运动学：拥载装置：溺量方法：　脊拄强瘦　脊拄稳定性：组织疲劳　主题词：　脊柱：脊柱融合术：生物力学：组织Ｉ程　基金资助：　国家科技支撑诗竟ｆｊ｛２ｏ１　２ＢＡ｜１　８Ｂ０５）《新型入Ｉ推闯盘》　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ　ｏｆ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｈｕｍａｎ　ｓｐｉｎｅ　Ｚｈａｎｇ　Ｅｎ．ｚｅ’Ｌｉａｏ　Ｚｈｅｎ．ｈｕａ　，Ｌｉｕ　Ｗｅｉ．ｑｉａｎｇ　（￣Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５１　８０５５，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ；　Ｒｅａｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｉｎ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５１　８０５７，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）　ｌｓｓＮ　２０９５．４３４４　ＣＮ　２１－１　５８１，Ｒ　ｃｏＤＥＮ：ｚＬＫＨＡＨ　７２７３　张愚泽．等　人体脊柱生物力学特性的研究方法及进震　ＷＷ￣４ＬＣＲＴＥＲｏｒｇ　Ｚｈａｎｇ　Ｅｎ—ｚｅ，Ｍａｓｔｅｒ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＢＡＣＫＧＲＯＵＮＤ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｒａｄｕａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｐｉｎｅ　ｆｕｓｉｏｎ　ｓｕｒｇｅｒｙ　ａｎｄ　ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ　ｄｉｓｃ　ｉｍｐｌａｎｔ　ｓｕｒｇｅｒｙ　，Ｇｒａｄｕａｔｅ　ＳｃｈｏｏＩ　ｏｆ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ　ｈａｖｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｐｉｎｅ　ｉｎ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｗａｙｓ　ｕｓｉｎｇ　ｍａｎｙ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５１　８０５５，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　ＰｒｏｙＩｎｃｅ．Ｃｈｉｎａ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ．ＢｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａＩ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｆ　ｍｏｒｅ　ｒｅａｌｉｓｔｉｃ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｕｍａｎ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｈｕｍａｎ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ａｒｅ　ｎｅｅｄｅｄ．　ＯＢＪＥＣＴＩＶＥ：Ｔｏ　ｒｅｖｉｅｗ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｓｕｍ　ｕｐ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｓｐｉｎａｌ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｓｕｂｊｅｃｔｓ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ：　ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｌｉｕ　Ｗｅｉ—ｑｉａｎｇ，Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ　ＭＥＴＨＯＤＳ：Ｔｈｅ　ＰｕｂＭｅｄ　ｄａｔａｂａｓｅ，Ｗｅｂ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｄａｔａｂａｓｅ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　ｄａｔａｂａｓｅ　ａｎｄ　ＣＮＫｌ　ｄａｔａｂａｓｅ　Ｒｅａｓｅａｒｃｈ　ｌｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ｗｅｒｅ　ｓｅａｒｃｈｅｄ　ｗｉｔｈ　ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｏｆ“ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ（ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｒ　ｓｔｕｄｙ　ｏｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ），ｓｐｉｎａｌ　Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｉｎ　Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｓｐｉｎｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａ　Ｊ　ｔｅｓｔ，ｓｐｉｎｅ　ａｎｄ（ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｏｒ　ｍｏｔｉｏｎ）”ｉｎ　Ｅｎｇｌｉｓｈ　ａｎｄ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｒｔｉｃｌｅｓ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｏｆ　ｓｐｉｎｅ　ｗｅｒｅ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　５１　８０５７，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｉｆｖｅ　ｙｅａｒｓ　ａｎｄ　ｃｌａｓｓｉｃ　ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｆｉｅｌｄ　ｗｅｒｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｗｅｒｅ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｃｈｉｎａ　ｅｘｃｌｕｄｅｄ．Ａ　ｔｏｔａＩ　ｏｆ　３８　ａｒｔｉｃｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　ＲＥＳＵＬＴＳ　ＡＮＤ　ＣＯＮＣＬＵＳｌ０Ｎ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ　ｈａｖｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｓｐｉｎａＩ　ｍｅｃｈａｎｉｃａＩ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ａ　ｐｌｕｒａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｆａｉｌｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｆｏｒｍ　ｉｎ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ｈｕｍａｎ　ｍｏｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　３０　ｙｅａｒｓ．Ｍａｎｙ　ｓｐｉｎａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｂｏｕｔ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｗｅｒｅ　ｍａｓｔｅｒｅｄ　Ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｎｅｅｄ　ｆｏｒ　ｍｏｒｅ　ｉｎ－ｄｅｐｔｈ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｏｆ　ｓｐｉｎａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｉｎ　ｆｕｔｕｒｅ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｄａｍｐｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｉｓｃ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｐｉｎａｌ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ，ｗｈｉｃｈ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｉｎ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　ｃｕｒｉｎｇ　ｓｐｉｎａｌ　ｄｉｓｅａｓｅ．　Ｓｕｂｊｅｃｔ　ｈｅａｄｉｎｇｓ：Ｓｐｉｎｅ；Ｓｐｉｎａｌ　Ｆｕｓｉｏｎ；Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ；Ｔｉｓｓｕｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｆｕｎｄｉｎｇ：ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｐｒ０ｇｒａｍ，Ｎｏ，２０１　２ＢＡＩ１　８Ｂ０５　Ｃｉｔｅ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ：Ｚｈａｎｇ　ＥＺ，Ｌｉａｏ　ＺＨ　Ｌｉｕ　ＷＱ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ　ｏｆｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆｈｕｍａｎ　ｓｐｉｎｅ．Ｚｈｏｎｇｇｕｏ　Ｚｕｚｈｉ　Ｇｏｎｇｃｈｅｎｇ　Ｙａｎｊｉｕ．２０１６；２０（４　８】：７２７３－７２７９．　０　引言　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｗｅｂ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ、Ｓｐｒｉｎｇｅｒｆ；ｆ．据库和中文期刊全文数　脊椎损伤会诱发多种病变，压迫刺激神经产生疼　据库。英文检索为“ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ（ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｒ　痛、局部麻痹甚至瘫痪等［１］。椎体特性与形状尺寸和结　ｓｔｕｄｙ　ｏｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ），ｓｐｉｎａｌ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｓｐｉｎｅ　构密切相关：椎管的大小和腰椎疼痛相关；腰椎后侧　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｔｅｓｔ，　ｓｐｉｎｅ　ａｎｄ（ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｏｒ　壁的凹陷加快椎间盘成疝；椎弓板惯性矩决定抗弯刚　ｍｏｔｉｏｎ）”，中文检索词为“生物力学特性、生物力学　度等。早在１８２７年Ｗｅｂｅｒ［　对３具尸体的腰椎进行测　研究评估、脊柱生物力学、脊柱力学测试、脊柱动力　量。Ｍａｒｋｏｌｆ［３】第一次通过施加多种负载获取胸腰椎运　学、脊柱运动”，检索时间为２００５年１月至２０１５年６　动节段的载荷一位移特性。Ａｓａ　题、融合延误、器械失效三者．ｚｕｍ等【４Ｊ认为，假关节问　月。同时手工检索相关书籍。检索文献量总计３００余　强烈相关，并可通过刚　篇。　性固定予以改善。后续研究者采用体外和在体方法研　１．２入选标准　究脊椎生物力学特性，研究脊椎正常运动、评估脊柱　彩　旌脊柱生物力学评估相关文献；相关领域　损伤、观测外科手术对脊椎功能的修复。　近期发表文章；脊柱生物力学研究经典文章。　脊椎的生物力学评估方法分为在体和体外２种。　瑞　崔与此文内容无关文献；重复性研究；较　在体研究即通过各种检测设备、以接触或非接触的方　陈旧文献。　式测量人体在运动时脊柱的变化；体外研究利用模　１．３文献选择及质量评价对资料进行初审，按纳入　型、动物或人体的脊柱标本，模拟人体脊椎受力环境　和排除标准筛选后对其中３８篇相关性较强的丈献进　施加载荷，测量节段间运动和各部位的受力。文章综　行进一步分析。文献［１＿１　８】涉及脊柱生物力学特性的　述国内外相关文献，从测量主体和测量内容角度总结　在体测量，文献【１　９－３８］涉及脊柱生物力学特性的体外　了脊柱生物力学研究方法的优势与不足，以期为脊椎　测量。　生物力学研究的未来发展提供一定的参考帮助。　２结果Ｒｅｓｕｌｔｓ　１资料和方法Ｄａｔａ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　２．１　在体测量在体测量使用接触式或非接触式医　１．１　资料来源　作者于２０１５年３月检索ＰｕｂＭｅｄ、　学设备，直接测量人体活动时脊柱各节段的运动情况　７２７４　Ｐ０　Ｂｏｘ　１０００２，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１８０　Ｗ１Ｎ￣Ｖ．ＣＲＴＥＲ．ｏｒｇ　张恩泽　等　人体脊柱生物力学特性的研究方法及进震　和脊柱各项尺寸参数。　２．１．１　非接触式测量最早的在体研究用Ｘ射线片记　录脊椎整个屈伸运动，测量参考点的相对转角。），射线　法操作简便，能较好反映脊椎运动，但是精度不高　Ｊ，　难以显示不同平面耦合位移，且具有放射性。三维电　磁追踪系统同样不适合用来测量在体耦合运动　。　１　９８４年，Ｐｅａｒｃｙ等【　使用７－＆面），射线照射仪拍摄人体腰　椎屈伸的Ｘ射线片并进行分析处理，见图１。该实验测　量了Ｌ１－Ｓ１各节段的转动角度、３轴向的位移以及复合　弯曲角度，发现Ｌ１－Ｌ５节段的生理曲度导致Ｌ５一Ｓ１节段的　前屈角度大于后伸。Ａｎｄｅｒｓｔ等咧用ＣＴ扫描图像分离建　立三维模型，并用双面）（射线测量颈椎屈伸运动，计算　节段的旋转瞬心。发现在不同位置转动瞬心有很大不　同，因此人工颈椎间盘的设计必须要考虑不同节段转　动瞬心在位置与运动路径上的差异，否则会严重影响　相邻节段运动效果。姜锦鹏、白文媛等［９－１　利用脊椎　ＭＲｌ提取数据测量颈、腰椎间盘相关参数（前高、中高、　后高、矢径、横径等），初步建立椎间盘尺寸数据库，　对人工椎间盘的设计和尺寸选用具有重要意义。　图１腰椎屈伸工况的Ｘ射　线片及分析处理【７】　２．１．２接触式测量Ｓｆｏｒｚａ等［１１　Ｊ使用频率１００　Ｈｚ的　光电测试设备测量头颈部脊椎及胸椎运动。在眉间、　左右眉嵴、第３胸椎、左右肩峰各贴一个频闪反射标　记，将基本工况下测得的运动向三个基准面投影，分　析１　５－４５岁１年龄段人体脊椎运动范围，发现随年龄增　长呈递减趋势。Ｔｈｅｏｂａｌｄ　用２４＂－惯性传感器，　选取人体头部和躯干４点共４种位置组合，测量计算颈　椎运动范围和运动方式的相关系数，并与其他几种在　体测量结果比较，证明贴在前额与背部中心的传感器　测量方式在基本工况下具有最高的可靠度。　２．２体外测量对于脊柱力学特性，如强度等，不可　能在人体内安装传感装置测量；对人体施加外力做被　动运动会造成拉伤，不能直接在人体上实验；在体测量　也不可能研究损伤对脊柱特性的影响，因此必须用标本　或模型进行体外测量。体外测量研究静载下载荷在脊椎　韧带、椎问盘、关节面等不同部位的分布，或动载下运　ｌＳＳＮ　２０９５－４３４４　ＣＮ　２１－１　５８１ｆＲ　ｃｏＤＥＮ：ｚＬＫＨＡＨ　～ｃ一。母　动在节段间的分布。在体测量实现了一个真实可控的加　载环境，对各项生物力学特性进行全面而准确的测量。　最早的体外测量是对人尸体脊椎标本加载，测量　脊椎屈伸的运动范围。Ｌｙｓｅｌｌ＃￣，Ｊ量下屈伸、侧弯及旋　转节段间的运动，并记录了耦合运动；Ｓａｌｅｍ　ｊ　利用Ｘ射线片进一步详细测量了最大旋转时的耦合运　动。Ｐａｎｊａｂｉ等【¨】用基于球坐标系位移传感器构成的　形态测量仪，依次接触椎体上的点，用计算机记录位　置信息，生成模型，参照其制作树脂玻璃椎体模型，　计算椎体各项几何参数。该项工作建立准确腰椎模　型，对临床具有直接参考意义。原芳等【１５］利用ＣＴ扫　描数据图像建立Ｃ５一Ｃ６节段有限元模型、选用　Ｐｒｅｓｔｉｇｅ　ＬＰ和Ｄｉｓｃｏｖｅｒ－ｆ￣．体建模，模拟置换术，计算　植入前后脊椎生物力学变化。　体外测量加载环境要最大限良接近人体、温度、湿　度会影响脊柱的特性；加载脊柱要模拟真实受力，包括　动载、静载下人体自重、组织牵拉和外力对脊柱施加的　载荷大小、加载时间等。Ａｄａｍｓ等［１６】发现人体体温能　导致韧带和椎间盘发生松弛，椎骨的疲劳寿命下降，延　展性增加６％；－２０℃冷冻不影响标本力学特性；离体　数小时后，纤维环的水分向内层转移。Ａｄａｍｓ对标本固　定、湿度保持以及标本长度选取也做了说明。标本长期　不加载时，其亲水特性会吸收组织液，增加椎间盘高度、　降低棘突关节轴向抗压能力，因此保存标本时施加一定　载荷有助于保持生理活性。脊柱具有黏弹性，变形越大　刚度越大，应力分布也随之改变，因此轻负载特性不代　表重负载时的情况；加载速度越快刚度越大，因此静态　加载和动态加载得到不同的力学特性，加载速率应以人　活动的真实情形为准，周期为０．２－５　Ｓ。　体外测量最大的困难是模拟脊柱的受载【１　。　Ｓｃｈｕｌｔｚ　侣】参照人体几何参数和解剖结构，建立关　于三坐标轴的静力学方程组计算Ｌ３节段受力，以及人　体承受５种外载下Ｌ３外围简化肌肉拉力，在一定程度　上揭示了腰椎的受力环境。其计算结果与肌电测量和　椎间盘压力测量结果比较，具有较高可靠度。成年人　站立时腰椎承受５００　Ｎ压力，坐立为７００　Ｎ，举起一　般重物时３－６　ｋＮ；坐立时矢状面上转矩为１０　Ｎ・ｍ，　举起重物时达到１５－２０　Ｎ・ｍ，考虑安全加载转矩峰值　不超过１０　Ｎ・ｍ。　体外测量按研究目的一般分为３种：强度测量、　疲劳测量、稳定性测量。　２．２．１　体外测量一强度测试脊柱的强度测量，通常　７２７５　张恐泽．等　Ａ体脊牲生物力学特性的研究力法及进鹾　～ｃ…。　对比同一标本在完整状态、受损状态、经固定或融合　力，后半程所提供的拉力比重很小；黄韧带的拉力最　小，但却是弯曲初始刚度的主要提供者；囊韧带的拉　外科手术治疗后的受力变化。强度测试用测试机施加　直到标本结构发生破坏的负载，测量应力在椎间盘、　韧带和椎关节的分布，获取各类参数如失效载荷、失　效能量、刚度等，绘制负载一形变曲线。　于撞ｆ　蛊移徭　施年轻人椎间盘髓核与纤维　环呈现稳定的流体静压，老年人只有内髓核还具有这　力最大；对维持脊柱稳定性最重要的是椎间盘。实验　还发现，前屈时椎间盘前部压力大于后部拉力，说明　加载实验应包含轴向预载荷，预载荷能够减小脊椎刚　度的非线性变化。Ｈａｎ等［２５Ｊ利用普通腰椎模型和添加　了棘间长短段肌肉、韧带、椎间盘刚度的计算机辅助　强化模型计算椎体受力，将韧带设置为只能承受拉力　种特性［１９】。Ａｄａｍｓ等　’。　使用如图２所示装置对２节段　腰椎标本加载，后侧滚轮可以调整高度来满足多种弯　曲角度的加载；用１．３　ｍｍ针形力传感器插入椎间盘　内，在加载过程中以３．７５　ｍｍ，ｓ的速度沿矢状面中线　由椎间盘后部向前侧旋转拉出，测量水平和竖直方向　压力值。结果表明，正常椎间盘中部区域应力接近均　匀分布，后部突然升高，之后前后两侧应力迅速下降　为零；受损椎间盘髓核处应力值减小，后伸比前屈应　力衰减更显著。　图２　Ａｄａｍｓ楔形　可调角度静力学加　载示意图㈣　椎间盘纤维环最外层是３　ｍｍ的胶原蛋白，像一层　张紧的皮肤包裹着椎间盘。研究发现，前屈易拉伤前　纵韧带和后纵韧带，在纤维环后部造成应力集中［２０Ｊ，　过度前屈破坏纤维环后部；前屈伴随轴向压力会使纤　维环后侧突出、下垂，产生径向撕裂。旋转损伤椎　关节，幅值过大会使纤维环产生周向裂痕。后伸伴　随轴向压力使纤维环后部弯曲，导致向外膨胀。薛　清华等／２＂通过在椎间盘表面布置应变片，测量并求解　其内部应变状态和微小运动，结合椎间盘的力学特性　参数，推导椎间盘内部压强变化。Ａｄａｍｓ　Ｊ用图３　装置给２节段标本分别施加单一压力、剪切力和弯矩，　比对不同标本和固定装置的力学特性。Ｍｅｌｎｙｋ￣／２３］发　现随着植入物刚度提高，植入物承受更多椎间压力。　关于韧带的强度　Ａｄａｍｓ专　柱畏一头埝　测量了外围韧带的特性。利用图４Ａ前屈模型和相关　人体几何参数计算施加载荷，使用图４Ｂ装置加载。　实验按顺序逐一去除棘间韧带、黄韧带、囊韧带并施　加压力Ｃ使２节段腰椎标本完全弯屈，绘制压力一角度　曲线。通过计算发现棘间韧带在弯曲的前半程没有拉　７２７６　的非线性刚度，发现强化模型在各种工况下与在体测　量数据有更高的相似度。　图３　Ａｄａｍｓ　２节　段脊椎静力学加载　示意图［２２］　图４韧带的强度测试示意图　图注：图Ａ为脊椎受力几何参数；Ｂ为Ａｄａｍｓ铰链式可调角度　静力学加载示意图　。　关于匕摧　艿移膨　椎关节位于椎体后部对椎　体运动起导向和限制作用，双侧关节和椎间盘构成了运　动节段的稳定基础，然而由于其复杂特性，关于椎关节　的生物力学研究并不多见。Ｂａｕｍａｎ　２５盛　鑫　】在标本上植入　力传感器，研究Ｃ５一Ｃ６节段屈伸工况下关节压力的变　化，发现经Ｐｒｏｄｉｓｃ．Ｃ假体置换后运动范围显著增加，　而关节内压力无显著变化。房佐忠　ｌ研究表明，双节段　融合后相临上位节段关节内压力增高，双节段置换　可以恢复同位及邻近上位节段关节内接近正常压　力。徐波等［２８］使用压敏片测量Ｃ４一Ｃ５节段经前路融合和　置换术后左侧关节间压力，发现置换组与完整组在各种　载荷下关节间压力接近，融合组在后伸、左例弯与右旋　转工况关节突关节内压力减小，但差异无显著性意义。　２．２．２体外测量一疲劳测试疲劳测试给标本施加一　定幅值的循环载荷，得到疲劳断裂的周期数即为该负　载所对应的疲劳寿命。以不同幅值多次测量得到对应　疲劳寿命绘制疲劳曲线。疲劳性测试可以用来判断脊　Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ　１０００２，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１８０　ｗｗｗ．ＣＲＴＥＲ　ｏｒｇ　柱薄弱点位置．　．脊柱疲劳失效最严重的地方在终板处　。Ａｄａｍｓ　等　。。　表明即使椎体轻微损伤也会使髓核承受的负载减　小、纤维环受力增大；疲劳失效会导致纤维环塌陷压　入髓核　Ｐａｎｊａｂｉ￣［３１　ｌ量Ｔ９一Ｌ３段标本，其中Ｔ１２－Ｌ１　后半部分椎间盘被切除后安装脊柱固定装置，测量弯　曲角度和水平位移。该项实验评估了８种固定装置的融　合固定效果和疲劳特性，对临床选择具有指导意义。　２．２．３体外测量一稳定性测试稳定性测试研究脊柱　的动力学特性，测量主体包括完整标本、受损标本和　经置挟术或融合术治疗后的标本。　稳定性泌试通常以２种方式加载　如号毫　如　控制　为了测量脊柱改变后各节段运动重分配，每次　应施加相同的位移总量，适合采用位移加载法。然而　位移加载的弊端是脊柱旋转中心位置变化不定，且难　以做到加载中心与标本旋转中心重合，进而对椎体运　动造成限制甚至损伤。力矩加载由于只需保证施加的　力矩，则可以有效避免对脊柱造成的运动限制。基于　这种矛盾和实际操作中的困难，Ｐａｎｊａｂｉ＠［３１　提出一　种新的混合式加载方法（见图５）：①将完整脊椎标本两　端刚性连接到测试机上，初始位于中间位置（图５Ａ）；　②用非限制纯力矩加载（图５Ｂ）：③重新用非限制纯力　矩加载处理（植入或融合）后的标本，直到加载与步骤２　相同的ＲＯＭ（图５Ｃ）：④测量计算在两组试验中各节　段的运动变化．．Ｐａｎｊａｂｉ的这种方法既利用了位移加　载的优势可以有效评价临近阶段的变化，又使用了纯　力矩加载，没有对标本运动造成限制。　ｌ：　＝“Ｉ　’．一　？　一　７．　～／　　＊＿　图５混合式加载方法不意图　ｌ　；１：ｌ　Ａ　，　小）ＪＩＩｊ戈｛』Ｊｆｃｆｉｆ　：Ｂ　乙　ｌ｛　训／Ｊｊ４　ｌ　　ＪＪ】Ｉ　蛇：Ｃ乃处川！Ｊ　．小ｆ　ｆ　ｊ　Ｊ　ｌ＿拽　。”　稳定性测量参数ＲＯＭ（Ｒａｎｇｅ　ｏｆ　Ｍｏｔｉｏｎ）、　ＮＺ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｚｏｎｅ）、ＥＺ（Ｅｌａｓｔｉｃ　Ｚｏｎｅ），ＲＯＭ为ＮＺ、　ＥＺ两者之和　对于ＮＺ定义有学者认为是加载初始位　置至零载荷位置的位移量，还有学者定义为在位移一　负载曲线上，线性部分反向延长线的纵截距［３２］。ＮＺ　反应出脊椎的松弛度　，　｜ＳＳＮ　２０９５—４３４４　ＣＮ　２１－１　５８１／Ｒ　Ｃ０ＤＥＮ　ＺＬＫＨＡＨ　～ｃ一。　受损标本的稳定性溺试　弋９９５－￣－Ｐａｎｊａｂｉ￣　昂　三列损伤理论，研究稳定性与椎体部位的关系　将１６　具胸腰椎标本分为２组，分别按照图６Ａ的２种方式由　顶部施加配重自由落体打击破坏，Ｂ组Ｉ：Ｐ．Ａ组在标本　与端盖间增加１５。楔形块。按图６Ｂ的三列损伤理论划　分区域，从ＣＴ断层扫描图像给每个区域的损伤程度　评分。测量标本破坏前后６基本工况的刚度特性。分　析受损程度与运动范围的相关性，证明终板中心区域　对标本稳定性起决定作用。　，誊二　图６受损标本的稳定性测试示恿图　Ｉ孥Ｉ｝ｉ　：Ｉ冬ｌ　Ａ为　小　：２　ｒ０、ｆ・ｄ　ｌ　做施　ＩＩ｛政　、　ｌｆＵ］　１　：Ｂ　ｆ１　仆　…】　城划分　。　Ａｂｕｍｉ等　将１２件２节段腰椎标本做后路韧带分　离，单、双侧关节中度切除，单、双侧关节完全切除　５种等级损伤处理；施加２００　Ｎ预载荷，采用气缸牵拉　绳索的方式在上节段几何中心加载纯力矩。嵌入７枚　０．８　ｍｍ钢珠的树脂玻璃靶点与标本上节段固连，立　体摄影测量系统记录靶点位置，经模数转换器输入电　脑计算三维运动。该研究发现，中度关节切除（单双　边）对除前屈外其他工况的ＲＯＭ没有显著性影响，而　完全切除则会造成前屈和旋转不稳定。因此针对治疗　椎管狭窄等的关节切除手术，完全切除后有必要再进　行关节融合术　魂合术、置换术治疗后韵稳定性　试　氟婚等　利用ＳＡＮＳ试验机和非接触式光电测量系统对比颈椎　在融合术与置换术后的运动。发现在屈伸、旋转工况，　置换术后的颈椎各节段恢复接近正常运动，而融合术　后各节段运动大幅变化；侧弯工况两者均存在较多运　动改变。　刘伟强等　对７具实施Ｃ４一Ｃ５前路置换术、Ｃ３－Ｃ４、　Ｃ５一Ｃ６切除后前路融合术３节段混合手术的人体颈椎标　本用ＭＴＳ；￣．ＩＪ量其生物力学特性，并与３节段限制型、３　节段滑动型融合术对比。发现３节段混合术对对生理活　动保留最优，滑动型次之，限制型最不理想。　Ｚｉｇｌｅｒ￣　对经过置换术和切除融合术５年后的２　组患者进行检查和访问，发现单节段置换比前路切除　融合更能减少患者的疼痛，能够保留节段活动性，减　７２７７　张愚泽．等／ｔ体脊柱生物力学特性的研究方法及进展　１４１１１ＶＶＶＣＲＴＥＲ　ｏｒｇ　．少二次修复手术的概率。　正喾　宕　城人体内椎间盘并非受单一　研究各自的优势，结合使用两种方法更全面地挖掘　脊椎各项特性。　的基准轴向载荷，而是复合轴向载荷。Ｓｐｅｎｃｉｎｅｒ掣３８］　利用图７所示装置，测量混合轴向加载腰椎力学特性。　分别测量沿３根基准轴（ｘ、ｙ、ｚ）、３个基准面上由基准轴　两两合成与基准４５。夹角的６根轴、在空间８象限由３根　目前已有研究者建立了关于椎问盘尺寸参数的　数据库。此外，脊椎椎间盘、韧带、关节在各工况　下的应力分布，受损和经手术治疗后压力分布改变：　准确展现脊椎三维耦合运动；脊椎刚度特性，椎间　两两垂直基准轴合成共４根轴、共１３根轴的力矩的运动。　—　盘形变方式、阻尼系数等，这些数据的获取和整理　意义，同时也是一项庞大而复杂的工作。　对全面了解人体脊柱特性、治疗脊椎疾病具有重大　∞　一‘　图７左旋转与左侧弯复合轴旋转加载ｐ别　图注：是左旋转轴和左侧弯轴合成轴的加载，通过改变Ｃ１、Ｃ２、　Ｃ３导向孔的配合关系变换加载轴。该装置施加竖直轴向的旋转　和位移，底座６通道力传感器（Ｈ）测量３轴向的力和扭矩，万向节　（Ｄ）保证轴向的纯力矩加载。　实验测量了上述１３根轴正负共２６个方向关于　ＲＯＭ、ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ、ＮＺ的生物力学特性数据。　３讨论Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　３．１　在体测量在体测量直接以人体为测量对象，　具有较高的可信度。然而在体测量的一个很大不足　是施加载荷未知，难以进一步计算确定脊椎力学特　性。此外，由于个体差异造成的负载种类繁多，接　触式测量皮肤与测量仪器相对滑动导致测量不准确　等难题，在体测量不能获得全面的脊柱特性。　３．２体夕　测量　３种体外测量方法都尽最大程度模　拟人体生理环境和运动，多数研究者选取一种或几　种基本工况加载，但是复合运动研究必将成为今后　主要发展趋势。人体脊柱是在多条韧带、肌肉和重　力共同作用下的复杂受力，目前尚未有公认的加载　方法，Ｐａｎｊａｂｉ提出的非限制纯力矩加载是为多数研　究者所接受的方法。研究者从完整标本、受损标本、　外科手术处理标本等多主体进行研究，对全面认识　脊椎特性具有重要意义。　３．３小结脊柱的运动具有多节段、多自由度耦合　的复杂特性，脊柱的真实受力情况也十分复杂。脊　柱生物力学的研究，应当充分考虑在体研究与体外　７２７８　者　：第一作者和通讯作者构思并设计综述，所　有作者共同起草，通讯作者审校。　益矽　色所有作者共同认可文章无相关利益冲突。　堙燃无涉及伦理冲突的内容。　之簟查｜：文章出版前已经过ＣＮＫＩ反剽窃文献检测　系统进行３次查重。　营缈密文章经国内小同行外审专家双盲外审，符　合本刊发稿宗旨。　考声碾第一作者对于研究和撰写的论文中出现的　不端行为承担责任。论文中涉及的原始图片、数据（包括计　算机数据库）记录及样本已按照有关规定保存、分享和销　毁，可接受核查。　荤　文章出版前杂志已与全体作者授权人签署　了版权相关协议。　４参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　［１】　Ｏｘｌａｎｄ　ＴＲ．Ａ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ｏｆ　ｓｐｉｎｅ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｄｅｒ　Ｕｎｆａｌｌｃｈｉｒｕｒｇ．２０１５；１１８：８０－９２．　【２】　Ｗｅｂｅｒ　ＥＨ．Ａｎａｔｏｍｉｓｃｈ—ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｓｃｈｅ　ｕｎｄｅｒｓｕｃｈｕｎｇ　ｕｂｅｒ　ｅｉｎｉｇｅ　ｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇｅｎ　ｉｍ　ｍｅｃｈａｍｉｓｍｕｓ　ｄｅｒ　ｍｅｎｓｃｈｌｉｃｈｅｎ　ｗｉｒｂｅｌｓａｕｌｅ．Ａｒｃｈ　Ａｎａｔｕ　Ｐｈｙｓｉｏ１．１　８２７：　２４０．２７１．　【３】　Ｍａｒｋｏｌｆ　ＫＬ．Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｏｒａｃｏｌｕｍｂａｒ　ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ　ｊｏｉｎｔ　ｉｎ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｌｏａｄｓ：ａ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｕｓｉｎｇ　ａｕｔｏｐｓｙ　ｍａｔｅｒｉａ１．Ｂｏｎｅ　Ｊｏｉｎｔ　Ｓｕｒｇ．１　９７２；５４Ａ：５１　１—５３３．　［４】　Ａｓａｚｕｍａ　Ｔ　Ｓｔｏｋｅｓ　ＩＦ，Ｍｏｒｅｌａｎｄ　ＭＳ．Ｉｎｔｅｒｓｅｇｅｍｅｎｔａｌ　Ｓｐｉｎａｌ　Ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ　ｗｉｔｈ　Ｌｕｍｂｏｓａｃｒａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　Ａｎ　ｉｎ　Ｖｉｔｒｏ　Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ．Ｓｐｉｎｅ．１　９９０；１　５（１　１　１：　１１５３．１１５８．　【５】　季伟，王向阳．人体脊柱运动测量方法研究进展【Ｊ】＿医用生物　力学，２０１１，２６（１）：９２．９６．　［６】　Ｇｕｏ　ＬＹ，Ｙａｎｇ　ＣＣ，Ｙａｎｇ　ＣＨ，ｅｌ　ａ１．Ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｙｔ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃａｐｔｕｒｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ａｎｄ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｍｏｖｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｃｅｒｖｉｃａｌ　ｓｐｉｎｅ．Ｊ　Ｍｅｄ　Ｂｉｏｌ　Ｅｎｇ．２０１　１；３１（４）：２４５—２５３．　Ｐ　Ｏ　Ｂｏｘ　１０００２．Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１８０　ＷＷＷ．ＣＲＴＥＲ　ｏｒｇ　张慰泽　等　人体脊柱生物力学特性的研究力法及进展　¨　¨　¨　¨　ｑ　ｗｗｗ．ＣＲＴＥＲ．ｏｔｊｃ　＂　刀　踟　研　Ｐｅａｒｃｙ　Ｍ，Ｐｏｒｔｅｋ　Ｉ，Ｓｈｅｐｈｅｒｄ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｘ－ｒａｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＮｏｒｍａＩ　Ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｌｕｍｂａｒ　Ｓｐｉｎｅ．　Ｓｐｉｎｅ．１　９８４；９（３）：２９４－２９７．　Ａｎｄｅｒｓｔ　ＶＶ，Ｂａｉｌｌａｒｇｅｏｎ　Ｅ。Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ　Ｗ　ｅｔ　ａ１．Ｍｏｔｉｏｎ　Ｐａｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｓｔａｎｔ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｒｏｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｃｅｒｖｉｃａｌ　Ｓｐｉｎｅ　Ｄｕｒｉｎｇ　Ｉｎ　Ｖｉｖｏ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｆｌｅｘｉｏｎ－Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ．Ｓｐｉｎｅ．　２０１　３：３８（１　０）：５９４．６０１．　姜锦鹏，顾洪生，刘伟强，等．正常成人颈椎问盘相关参数测量　及意义【Ｊ】．中国临床解剖学杂志，２０１３，３１（１）：３２－３６．　白文媛，顾洪生。廖振华，等．正常成人腰椎问盘相关参数的测　量和意义【Ｊ】．中国临床解剖学杂志，２０１　３，３１（５）：５０５－５１　０．　Ｓｆｏｒｚａ　Ｃ，Ｇｒａｓｓｉ　Ｇ　Ｐ，Ｆｒａｇｎｉｔｏ　Ｎ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｈｅａｄ　ａｎｄ　ｃｅｒｖｉｃａｌ　ｓｐｉｎｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｍｏｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｇｅ　ｉｎ　ｈｅａｌｔｈｙ　ｍａｌｅ　ｓｕｂｊｅｃｔｓ．Ｃｌｉｎ　Ｂｉｏｍｅｃｈ．　２００２；１７：６１１—６１４．　Ｔｈｅｏｂａｌｄ　ＰＳ，Ｊｏｎｅｓ　ＭＤ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ　ＪＭ．Ｄｏ　ｉｎｅｒｔｉａＩ　ｓｅｎｓｏｒｓ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ　ａ　ｖｉａｂｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｅｒｌｉａｂｌｙ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｃｅｒｖｉｃａＩ　ｓｐｉｎｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｍｏｔｉｏｎ．Ｍａｎ　Ｔｈｅｒ．２０１　２：１　７：８６－９２．　Ｓａｌｅｍ　Ｗ。Ｌｅｎｄｅｒｓ　Ｃ，Ｍａｔｈｉｅｕ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎ　ｖｉｖｏ　ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｅｒｖｉａｃｌ　ｓｐｉｎｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｍａｘｉｍａｌ　ａｘｉａＩ　ｒｏｔａｔｉｏｎ．Ｍａｎ　Ｔｈｅｒ．２０１　３；１　８（４）：３３９．３４４．　Ｐａｎｊａｂｉ　ＭＭ。Ｇｏｅｌ＼，＝Ｔｈｏｍａｓ　Ｏ，ｅｔ　ａ１．Ｈｕｍａｎ　Ｌｕｍｂａｒ　Ｖｅｒｔｅｂｒａｅ　Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　Ｔｈｒｅｅ—Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ａｎａｔｏｍｙ．　Ｓｐｉｎｅ．１　９９２；１　７ｆ３）：２９９．３０６．　原芳，蒲婷，廖振华，等．Ｐｒｅｓｔｉｇｅ　ＬＰ￣ＩＤｉｓｃｏｖｅｒ人工颈椎问盘　的生物力学有限元分析【Ｊ】．北京生物医学工程，２０１４，３３（１）：　１３．２０．　Ａｄａｍｓ　ＭＡ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆＡｇｉｎｇ　Ｓ　Ｔｉｓｓｕｅｓ．　Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０１　５：７－３５．　Ｐａｎｊａｂｉ　ＭＭ，Ｃｒｉｓｃｏ　ＪＪ，Ｖａｓａｖａｄａ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｈｕｍａｎ　Ｃｅｒｖｉｃａｌ　Ｓｐｉｎｅ　ａｓ　Ｓｈｏｗｎ　ｂｙ　Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｌｏａｄ．Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　Ｃｕｒｖｅｓ．Ｓｐｉｎｅ．　２００１：２６（２４）：２６９２－２７００．　Ｓｃｈｕｌｔｚ　ＡＢ，Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ　ＧＢ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｌｏａｄｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌｕｍｂａｒ　Ｓｐｉｎｅ．Ｓｐｉｎｅ．１　９８１：６（１）：７６－８２．　Ａｄａｍｓ　ＭＡ，ＭｃＮａｌｌｙ　ＤＳ，Ｗａｇｓｔａｆｆ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ａｂｎｏｒｍａｌ　ｓｔｒｅｓｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｌｕｍｂａｒ　ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ　ｄｉｓｃｓ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｄａｍａｇｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｖｅｒｔｅｂｒａｌ　ｂｏｄｙ：ａ　ｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｄｉｓｃ　ｆａｉｌｕｒｅ．Ｅｕｒ　Ｓｐｉｎｅ　Ｊ．１９９３；１（４）：２１４．２２１．　Ｐａｎｊａｂｉ　ＭＭ，Ａｂｕｍｉ　Ｋ，Ｄｕｒａｎｃｅａｕ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｐｉｎａｌ　Ｆｉｘａｔｉｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ：ＩＩ．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｂｙ　Ｅｉｇｈｔ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｘａｔｉｏｎ　Ｄｅｖｉｅｃｓ．Ｓｐｉｎｅ．１　９８８；　１３ｆ１０）：１１３５．１１４０．　薛清华，原芳，廖振华，等．表面应变法无损测量椎间盘压强［Ｊ】　清华大学学报（自然科学版），２０１　４，５４（５）：６９０—６９４．　Ａｄａｍｓ　ＭＡ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｐｉｎｅ　Ａｎ　Ａｐｐｒａｉｓａｌ　Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，Ｒｅｓｕｌｔ，ａｎｄ　Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ．Ｓｐｉｎｅ．１　９９５；　２０（１９１：２１５１．２１５６．　Ｍｅｌｎｙｋ　ＡＤ，Ｗｅｎ　ＴＬ，Ｋｉｎｇｗｅｌｌ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｌｏａｄ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒＪｓｔＪｃｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ　ｓｐｉｎａＩｊｅｒｐｌａｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｕｍｂａｒ　ｓｐｉｎｅ　ｕｎｄｅｒ　ａｎｔｅｒｉｏｒ　ｓｈｅａｒ　ｌｏａｄｉｎｇ：ａｎ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ．Ｓｐｉｎｅ．２０１２；３７（１８１：Ｅ１１２６－１１３３．　｜ｓｓＮ　２０９５－４３４４　ＣＮ　２１－１５８１／Ｒ　Ｃ０ＤＥＮ：ｚＬＫＨＡＨ　【２４】Ａｄａｍｓ　ＭＡ，Ｈｕｔｔｏｎ　ＷＣ，Ｓｃｏｔｔ　ＪＲ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｔｏ　ｆｌｅｘｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｕｍｂａｒ　ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ　ｉｏｉｎｔ．Ｓｐｉｎｅ．１　９８０；５：　２４５－２５３．　【２５】Ｈａｎ　ＫＳ，Ｚａｎｄｅｒ　Ｒｏｈｌｍａｎｎ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ａｎ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄａｔｅｄ　ｇｅｎｅｒｉｃ　ｔｈｏｒａｃｏ．１ｕｍｂａｒ　ｓｐｉｎｅ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｕｓｃｌｅ　ｆｏｒｃｅｓ．Ｍｅｄ　Ｅｎｇ　Ｐｈｙｓ．２０１　２；３４：　７０９．７１６．　【２６】Ｂａｕｍａｎ　ＪＡ，Ｊａｕｍａｒｄ　ＮＶ，Ｇｕａｒｉｎｏ　ＢＢ，ｅｔ　ａ１．Ｆａｃｅｔ　ｊｏｉｎｔ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｌｙ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ＰｒｏＤｉｓｃ　ｃｅｒｖｉｃａｌ　ｄｉｓｃ　ａｒｔｈｒｏｐｌａｓｔｙ　ｉｎ　ｓａｇｉｔｔａｌ　ｂｅｎｄｉｎｇ：ａ　ｓｉｎｇｌｅ－ｌｅｖｅｌ　ａｃｄａｖｅｒｉｃ　ｓｔｕｄｙ．Ｓｐｉｎｅ．２０１２；１２（１０）：９４９－９５９．　【２７】房佐忠．双节段人工颈椎间盘置换对邻近上位关节突关　节影响的生物力学研究和临床观察【Ｄ１．中南大学，２００７．　【２８】徐波，张忠民，赵卫东，等．颈椎人工椎间盘置换或前路融合　内固定术后关节突间压力的改变【Ｊ】＿中国脊柱脊髓杂志，　２０１　０，２０（５）：４０６－４１　０．　【２９】Ｂｒｉｎｃｋｍａｎｎ　Ｐ，Ｂｉｇｇｅｍａｎｎ　Ｍ，Ｈｉｌｗｅｇ　Ｄ．Ｆａｔｉｇｕｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈｕｍａｎ　ｌｕｍｂａｒ　ｖｅｒｔｅｂｒａｅ．Ｃｌｉｎ　Ｂｉｏｍｅｃｈ．１　９８８；３（ｓｕｐｐｌ　１）：１—２３．　【３０】Ａｄａｍｓ　ＭＡ，Ｄｏｌａｎ　Ｐ　Ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ　ｄｉｓｃ　ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：　ｅｖｉｄｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｗｏ　ｄｉｓｔｉｎｃｔ　ｐｈｅｎｏｔｙｐｅｓ．Ｊ　Ａｎａｔ．２０１　２；２２１（６）　４９７－５０６．　【３１】Ｐａｎｊａｂｉ　ＭＭ．Ｈｙｂｒｉｄ　ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｆｅｓｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｓｐｉｎａｌ　ａｄｊａｃｅｎｔ－ｌｅｖｅｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ．Ｃｌｉｎ　Ｂｉｏｍｅｃｈ．２００７　２２：２５７－２６５．　【３２】Ｔｉ－Ｓｈｅｎｇ　Ｃ，Ｃｈｉｎｇ—Ｗｅｉ　Ｃ，Ｃｈｉｅｎ－Ｓｈｕｉｎｇ　Ｗ，ｅｔ　ａ１．Ａ　Ｎｅｗ　Ｍｕｌｔｉ．ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　Ｔｅｓｔｅｒ　ｆ０ｒ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｐｉｎａｌ　Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｊ　Ｍｅｄ　Ｂｉｏｌ　Ｅｎｇ．２００８；２９（１　１：７－１　３．　【３３】Ｐａｎｊａｂｉ　ＭＭ，Ｏｘｌａｎｄ　ＴＲ，Ｋｉｆｕｎｅ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ｖａｌｉｄｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｈｒｅｅ—Ｃｏｌｕｍｎ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　Ｔｈｏｒａｃｅｌｕｍｂａｒ　Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ．Ｓｐｉｎｅ　１９９５；２０（１０）：１１２２－１１２７．　【３４１　Ａｂｕｍｉ　Ｋ，Ｐａｎｊｕｂｉ　ＭＭ，Ｋｒａｍｅｒ　ＫＭ，ｅｔ　ａ１．Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｕｍｂａｒ　Ｓｐｉｎａｌ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ａｆｔｅｒ　Ｇｒａｄｅｄ　Ｆａｃｅｔｅｃｔｏｍｉｅｓ．Ｓｐｉｎｅ．１　９９０；１　５（１　１）：１　１　４２・１　１　４７．　【３５】蒲婷，吕聪伟，颜滨，等．人工颈椎问盘置换术与融合术的生物　力学实验研翘Ｊ】．医用生物力学，２０１４，２９（２）：１　０５・１１２．　【３６】刘伟强，吕聪伟，蒲婷。等．颈椎前路三节段融合与置换混合　术的力学特性［Ｊ】．清华大学学报（自然科学版），２０１４，　５４（５）：６８５—６８９．　［３７】Ｚｉｇｌｅｒ　ＪＥ，Ｄｅｌａｍａｒｔｅｒ　Ｒ，Ｓｐｉｖａｋ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．ＰｒｏＤｉｓｃ－Ｃ　ａｎｄ　ａｎｔｅｒｉｏｒ　ｅｃｒｖｉｃａｌ　ｄｉｓｃｅｃｔｏｍｙ　ａｎｄ　ｆｕｓｉｏｎ　ａｓ　ｓｕｒｇｉａｃｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆｒ　ｓｐｉｎｅ－ｌｅｖｅｌ　ｃｅｒｖｉａｃｌ　ｓｙｍｐｔｏｍａｔｉｃ　ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ　ｄｉｓｃ　ｄｉｓｅａｓｅ：ｆｉｖｅ－ｙｅａｒ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ａ　ｆｏｏｄ　ａｎｄ　ｄｒｕｇ　ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｓｔｕｄｙ．Ｓｐｉｎｅ．２０１　３：３８（３）：２０３－２０９．　【３８】Ｓｐｅｎｃｉｎｅｒ　Ｄ，Ｇｒｅｅｎｅ　Ｄ，Ｐａｉｖａ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　ｌｕｍｂａｒ　ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ　ｄｉｓｃ．Ｓｐｉｎｅ．２００６；４：２４８—２５７．　７２７９