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骨关节康复中的力学问题 |
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倪国新
摘要 从生物力学角度出发，采用力学研究方法，对组织的力学性质进 行研究，可为康复治疗的机理探讨和治疗手段的改进提供理论依据。本文简要介绍在制动综 合征、软组织损伤、颈椎牵引、关节挛缩等一些骨科康复领域中所涉及的力学问题，以期更 好地指导临床治疗。
力学疗法是骨科康复治疗中的一种非常重要手段。在使用过程中，往往涉及 一些力学问题，如：应力与组织的生长关系、软组织的粘弹性特性等［1，2］，然而 此方面的研究却相对较少。从生物力学的角度出发，采用力学的研究方法，对组织的力学性 质进行研究，不仅可以了解治疗机理，而且还可以为最佳治疗方法探索提供理论依据。下面 简要介绍在制动综合征、软组织损伤、颈椎牵引、关节挛缩等一些骨科康复领域中所涉及的 力学问题，以期更好地指导临床治疗。
1 制动综合征：制动是骨关节损伤的一种主要治疗措施，但制动在保护受 损组织的同时，也会对关节周围健康组织产生不利的影响。长期制动将导致肌肉萎缩、废用 性骨质疏松、关节挛缩等一系列变化，这是临床上常见的“制动综合征”。
生物组织生长在各种不同的应力环境中，包括有压缩力、剪切力、张力等［3］。当 周围力学环境发生改变时，活体组织将适应这种应力变化，导致其结构形态和力学特性的改 变，这种现象为活体组织所特有，称为组织的功能适应(functional adaptation of tissue )［4］。由于制动使得关节周围健康组织所受应力下降，从而导致肌肉萎缩、骨密度 下降、软骨和关节囊等组织退变、肌腱及韧带的抗张强度下降等一系列变化［5～10］ ，并最终影响到关节和肢体的功能［11］。影响的程度与制动时间［12］、 应力下降的幅度［13］、年龄［14～15］等因素密切相关。
解除制动后，由于组织所受应力增加，其结构和力学特性也逐渐恢复“正常”，但恢复过程 却相对漫长［12］。与制动相反，运动则能提高骨、肌腱、韧带等组织的极限强度 ［16］。吴毅等研究表明［8］：解除关节制动后早期被动运动，对关节组织病 理改变的恢复及关节韧带抗张强度的恢复均有一定促进作用。因此，临床应用中，在不影响 受损组织愈合的前提下，提倡早期康复，并尽早解除制动，恢复运动，使其得到最佳的功能 恢复。
2 软组织损伤：软组织损伤是一种十分常见的运动损伤，损伤后，组织的 抗张强度显著下降，如何提高组织的抗张强度，尽早恢复正常的功能活动，是个很受关注的 课题。很多研究表明［17～18］：适量活动和手法治疗，可以对其愈合过程产生积极 影响，促进组织功能恢复。在炎症期，受损处主要由纤维蛋白形成网络支架连接［19］ ，由于这种连接很脆弱，因此一般不主张在此期给予额外的应力刺激。随着炎性反应逐渐 减轻，成纤维细胞开始聚集，新生胶原纤维大量形成。胶原生成，使组织抗张强度增加。但 由于软组织损伤，其所受应力下降，使得新生的胶原纤维排列紊乱［20］，同时还会 对组织未受损部分的力学特性和形态结构产生不利影响［10，21］。适当的应力刺激 ，对新生胶原纤维排列及预防正常组织的退变都十分有益［22］。以后，由于胶原纤 维分子内、分子间形成交联，导致了粘连的形成。粘连形成后，限制了受伤组织活动，也使 得组织容易再次受伤。要预防疤痕组织挛缩，促使胶原纤维正常排列，对受伤组织应坚持规 律、持续的牵拉，直到恢复最佳的功能状态［23］。
3 在颈椎牵引中的应用：牵引是治疗颈椎病的重要方法之一，从生物力学 观点，颈椎牵引就是给脊柱加载(施加应力)，使其发生应变(相对伸长)，拉开椎体间的距离 ，以减轻椎间盘压力，缓解神经根、脊髓、血管等受压，调整颈椎与周围神经、血管、肌肉 间的关系。颈椎牵引的角度、时间、重量是决定牵引效果的3个重要因素，从生物力学角度 出发，对此进行研究，是探索改进治疗方法的一条可行之路。
颈椎牵引的角度，以往多数报道为颈前屈20度左右，进行垂直牵引。李晶等［24］采 用光弹性实验方法，对不同生理曲度的颈椎模型进行力学分析，结果表明最大应力位置与牵 引角度有关，牵引角度小时，最大应力位置靠近颈椎上段，随着牵引角度增大，最大应力位 置逐渐下移。颈椎生理曲度改变时，牵引角度与最大应力位置的关系也相应改变。因此认为 在颈椎牵引时，应根据患者情况选用“最佳牵引角度”。这一理论也得到了临床实践的支持 ［24～25］。
脊柱是由刚度相对较大的椎体和刚度相对较小的间盘及附属韧带组织，构成脊柱的椎体、间 盘和韧带的力学性质不是弹性的，它们均为典型的粘弹性材料。因此对脊柱持续加载将[1] [2] 下一页
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