www.CRTERwww.CRTER.org張恩澤，等.人體脊柱生物力學(xué)特性的研究方法及進(jìn)展www.CRTERwww.CRTER.org張恩澤，等.人體脊柱生物力學(xué)特性的研究方法及進(jìn)展PAGE7280P.O.Box10002PAGE3P.O.Box1200,中國組織工程研究第20卷第48期2016–11–25出版www.CRTER.orgChineseJournalofTissueEngineeringResearchNovember25,2016Vol.20,No.48www.CRTER.org··綜述·PAGE7273ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH人體脊柱生物力學(xué)特性的研究方法及進(jìn)展張恩澤1，廖振華2，劉偉強(qiáng)2(1清華大學(xué)深圳研究生院，廣東省深圳市518055；2深圳清華大學(xué)研究院，廣東省深圳市518057)引用本文：張恩澤，廖振華，劉偉強(qiáng).人體脊柱生物力學(xué)特性的研究方法及進(jìn)展[J].中國組織工程研究，2016，20(48):7273-7279.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.48.019ORCID:0000-0001-8676-0761(劉偉強(qiáng))文章快速閱讀：總結(jié)脊柱生物力學(xué)研究方法的優(yōu)勢與不足總結(jié)脊柱生物力學(xué)研究方法的優(yōu)勢與不足在對生物力學(xué)研究進(jìn)行在體和體外分類的基礎(chǔ)上，又分別按照研究方法和研究對象進(jìn)行了二次分類，以及按照研究內(nèi)容進(jìn)行的三次分類。脊柱的生物力學(xué)研究是掌握脊柱特性的必要環(huán)節(jié)，也是器械設(shè)計(jì)與手術(shù)評判的重要標(biāo)準(zhǔn)。對進(jìn)行的各類生物力學(xué)研究進(jìn)行了整理和歸納。張恩澤，在對生物力學(xué)研究進(jìn)行在體和體外分類的基礎(chǔ)上，又分別按照研究方法和研究對象進(jìn)行了二次分類，以及按照研究內(nèi)容進(jìn)行的三次分類。脊柱的生物力學(xué)研究是掌握脊柱特性的必要環(huán)節(jié)，也是器械設(shè)計(jì)與手術(shù)評判的重要標(biāo)準(zhǔn)。對進(jìn)行的各類生物力學(xué)研究進(jìn)行了整理和歸納。張恩澤，男，1991年生，河北省人，漢族，2016年清華大學(xué)畢業(yè)，碩士，主要從事脊柱生物力學(xué)方面的研究。通訊作者：劉偉強(qiáng)，教授，深圳清華大學(xué)研究院，廣東省深圳市518057中圖分類號:R318文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:2095-4344(2016)48-07273-07稿件接受：201對部分研究方法所采用的加載與測量裝置做了詳述，并揭示其研究原理。對各種生物力學(xué)研究方法的優(yōu)勢與不足進(jìn)行了闡述，展示了各種方法在發(fā)展上存在的聯(lián)系。對部分研究方法所采用的加載與測量裝置做了詳述，并揭示其研究原理。對各種生物力學(xué)研究方法的優(yōu)勢與不足進(jìn)行了闡述，展示了各種方法在發(fā)展上存在的聯(lián)系。文題釋義：脊椎生物力學(xué)評估方法：分為在體和體外2種。在體研究即通過各種檢測設(shè)備、以接觸或非接觸的方式測量人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)脊柱的變化；體外研究利用模型、動(dòng)物或人體的脊柱標(biāo)本，模擬人體脊椎受力環(huán)境施加載荷，測量節(jié)段間運(yùn)動(dòng)和各部位的受力。疲勞測試：給標(biāo)本施加一定幅值的循環(huán)載荷，得到疲勞斷裂的周期數(shù)即為該負(fù)載所對應(yīng)的疲勞壽命。以不同幅值多次測量得到對應(yīng)疲勞壽命繪制疲勞曲線。疲勞性測試可以用來判斷脊柱薄弱點(diǎn)位置。摘要背景：隨著脊椎融合術(shù)和人工椎間盤植入手術(shù)的不斷發(fā)展，近年來研究者們利用各種醫(yī)療儀器設(shè)備和研究方法，對脊椎的各項(xiàng)特性展開研究。生物力學(xué)研究需要更真實(shí)的模擬人體生理環(huán)境和運(yùn)動(dòng)方式。目的：綜述國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，從測量主體和測量內(nèi)容角度總結(jié)脊柱生物力學(xué)研究方法的優(yōu)勢與不足。方法：以“biomechanicaland(propertiesorstudyorevaluation),spinalbiomechanics,spinemechanicaltest,spineand(kinematicsormotion)”為英文檢索詞檢索PubMed、WebofScience、Springer數(shù)據(jù)庫，以“生物力學(xué)特性，生物力學(xué)研究評估，脊柱生物力學(xué)，脊柱力學(xué)測試，脊柱動(dòng)力學(xué)，脊柱運(yùn)動(dòng)”為檢索詞檢索中文期刊全文數(shù)據(jù)庫，納入脊柱力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究相關(guān)文獻(xiàn)，主要整理近5年來該領(lǐng)域內(nèi)的經(jīng)典文獻(xiàn)，排除重復(fù)性工作，重點(diǎn)對38篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析討論。結(jié)果與結(jié)論：近30年來研究者從多個(gè)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)對脊柱機(jī)械特性展開了研究，仿照人體運(yùn)動(dòng)研究了基本工況下脊柱的運(yùn)動(dòng)形式，掌握了大量脊柱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性。未來還需要對脊柱特性進(jìn)行更加深入的了解，如力學(xué)方面椎間盤的阻尼特性、運(yùn)動(dòng)學(xué)方面脊柱的空間耦合運(yùn)動(dòng)規(guī)律等，才能有助于設(shè)計(jì)性能更加優(yōu)良的脊椎病治療產(chǎn)品，更好地修復(fù)脊椎疾病。關(guān)鍵詞：骨科植入物；脊柱植入物；生物力學(xué)特性；置換；融合；脊柱力學(xué)；脊柱運(yùn)動(dòng)學(xué)；加載裝置；測量方法；脊柱強(qiáng)度；脊柱穩(wěn)定性；組織疲勞主題詞：脊柱；脊柱融合術(shù)；生物力學(xué)；組織工程PAGE7279ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4P.O.Box1200,Shenyang110004kf23385083@基金資助：國家科技支撐計(jì)劃(2012BAI18B05)《新型人工椎間盤》ResearchmethodandprogressesofbiomechanicalpropertiesofhumanspineZhangEn-ze1,LiaoZhen-hua2,LiuWei-qiang2(1GraduateSchoolofShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,GuangdongProvince,China;2ReasearchInstituteofTsinghuaUniversityinShenzhen,Shenzhen518057,GuangdongProvince,China)AbstractBACKGROUND:Withthegradualdevelopmentofspinefusionsurgeryandartificialdiscimplantsurgery,researchershavestudiedthecharacteristicsofspineinvariouswaysusingmanykindsofmedicalequipmentinrecentyears.Biomechanicalstudiesofmorerealisticsimulationofhumanphysiologicalenvironmentandhumanmovementareneeded.OBJECTIVE:Toreviewdomesticandforeigndocumentsandsumuptheadvantageanddisadvantageofspinalbiomechanicsresearchmethodsfromtheaspectsofmeasurementsubjectsandmeasurementmethods.METHODS:ThePubMeddatabase,WebofSciencedatabase,SpringerdatabaseandCNKIdatabaseweresearchedwithkeywordsof“biomechanicaland(propertiesorstudyorevaluation),spinalbiomechanics,spinemechanicaltest,spineand(kinematicsormotion)”inEnglishandChineserespectively.Articlesrelatedtomechanicskinematicsanddynamicsofspinewereincluded.Researchesinrecentfiveyearsandclassicliteratureinthisfieldwerecollected,andtherepetitivestudieswereexcluded.Atotalof38articleswerediscussed.RESULTSANDCONCLUSION:Researchershavestudiedthespinalmechanicalpropertiesofapluralityofstructuraldetailsandthemovementforminbasicconditionssimulatinghumanmotioninrecent30years.Manyspinalpropertiesaboutmechanicsanddynamicsweremastered.Thereisneedformorein-depthunderstandingofspinalpropertiesinfuture,suchasthedampingcharacteristicsofdiscmechanicsandcouplingmovementofspinalkinematics,whichwouldbehelpfulindesigningtreatmentproductsandcuringspinaldisease.Subjectheadings:Spine;SpinalFusion;Biomechanics;TissueEngineeringFunding:theNationalScienceandTechnologySupportProgram,No,2012BAI18B05Citethisarticle:ZhangEZ,LiaoZH,LiuWQ.Researchmethodandprogressesofbiomechanicalpropertiesofhumanspine.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(48):7273-7279.0引言IntroductionZhangEn-ze,Master,GraduateSchoolofShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,GuangdongProvince,ChinaCorrespondingauthor:

ZhangEn-ze,Master,GraduateSchoolofShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,GuangdongProvinceCorrespondingauthor:

LiuWei-qiang,Professor,ReasearchInstituteofTsinghuaUniversityinShenzhen,Shenzhen518057,GuangdongProvince脊椎的生物力學(xué)評估方法分為在體和體外2種。在體研究即通過各種檢測設(shè)備、以接觸或非接觸的方式測量人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)脊柱的變化；體外研究利用模型、動(dòng)物或人體的脊柱標(biāo)本，模擬人體脊椎受力環(huán)境施加載荷，測量節(jié)段間運(yùn)動(dòng)和各部位的受力。文章綜述國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，從測量主體和測量內(nèi)容角度總結(jié)了脊柱生物力學(xué)研究方法的優(yōu)勢與不足，以期為脊椎生物力學(xué)研究的未來發(fā)展提供一定的參考幫助。1資料和方法Dataandmethods1.1資料來源作者于2015年3月檢索PubMed、WebofScience、Springer數(shù)據(jù)庫和中文期刊全文數(shù)據(jù)庫。英文檢索為“biomechanicaland(propertiesorstudyorevaluation)，spinalbiomechanics，spinemechanicaltest，spineand(kinematicsormotion)”，中文檢索詞為“生物力學(xué)特性、生物力學(xué)研究評估、脊柱生物力學(xué)、脊柱力學(xué)測試、脊柱動(dòng)力學(xué)、脊柱運(yùn)動(dòng)”，檢索時(shí)間為2005年1月至2015年6月。同時(shí)手工檢索相關(guān)書籍。檢索文獻(xiàn)量總計(jì)300余篇。1.2入選標(biāo)準(zhǔn)1.3文獻(xiàn)選擇及質(zhì)量評價(jià)對資料進(jìn)行初審，按納入和排除標(biāo)準(zhǔn)篩選后對其中38篇相關(guān)性較強(qiáng)的文獻(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步分析。文獻(xiàn)[1-18]涉及脊柱生物力學(xué)特性的在體測量，文獻(xiàn)[19-38]涉及脊柱生物力學(xué)特性的體外測量。2結(jié)果Results2.1在體測量在體測量使用接觸式或非接觸式醫(yī)學(xué)設(shè)備，直接測量人體活動(dòng)時(shí)脊柱各節(jié)段的運(yùn)動(dòng)情況和脊柱各項(xiàng)尺寸參數(shù)。2.1.1圖圖1腰椎屈伸工況的X射線片及分析處理[7]2.1.2接觸式測量Sforza等[11]使用頻率100Hz的光電測試設(shè)備測量頭頸部脊椎及胸椎運(yùn)動(dòng)。在眉間、左右眉嵴、第3胸椎、左右肩峰各貼一個(gè)頻閃反射標(biāo)記，將基本工況下測得的運(yùn)動(dòng)向三個(gè)基準(zhǔn)面投影，分析15-45歲年齡段人體脊椎運(yùn)動(dòng)范圍，發(fā)現(xiàn)隨年齡增長呈遞減趨勢。Theobald等[12]使用2個(gè)慣性傳感器，選取人體頭部和軀干4點(diǎn)共4種位置組合，測量計(jì)算頸椎運(yùn)動(dòng)范圍和運(yùn)動(dòng)方式的相關(guān)系數(shù)，并與其他幾種在體測量結(jié)果比較，證明貼在前額與背部中心的傳感器測量方式在基本工況下具有最高的可靠度。2.2體外測量對于脊柱力學(xué)特性，如強(qiáng)度等，不可能在人體內(nèi)安裝傳感裝置測量；對人體施加外力做被最早的體外測量是對人尸體脊椎標(biāo)本加載，測量脊椎屈伸的運(yùn)動(dòng)范圍。Lysell測量下屈伸、側(cè)彎及旋轉(zhuǎn)節(jié)段間的運(yùn)動(dòng)，并記錄了耦合運(yùn)動(dòng)；Salem等[13]利用X射線片進(jìn)一步詳細(xì)測量了最大旋轉(zhuǎn)時(shí)的耦合運(yùn)動(dòng)。Panjabi等[14]用基于球坐標(biāo)系位移傳感器構(gòu)成的形態(tài)測量儀，依次接觸椎體上的點(diǎn)，用計(jì)算機(jī)記錄位置信息，生成模型，參照其制作樹脂玻璃椎體模型，計(jì)算椎體各項(xiàng)幾何參數(shù)。該項(xiàng)工作建立準(zhǔn)確腰椎模型，對臨床具有直接參考意義。原芳等[15]利用CT掃描數(shù)據(jù)圖像建立C5-C6節(jié)段有限元模型、選用PrestigeLP和Discover假體建模，模擬置換術(shù)，計(jì)算植入前后脊椎生物力學(xué)變化。體體外測量最大的困難是模擬脊柱的受載[17]。Schultz等[18]參照人體幾何參數(shù)和解剖結(jié)構(gòu)，建立關(guān)于三坐標(biāo)軸的靜力學(xué)方程組計(jì)算L3節(jié)段受力，以及人體承受5種外載下L3外圍簡化肌肉拉力，在一定程度上揭示了腰椎的受力環(huán)境。其計(jì)算結(jié)果與肌電測量和椎間盤壓力測量結(jié)果比較，具有較高可靠度。成年人站立時(shí)腰椎承受500N壓力，坐立為700N，舉起一般重物時(shí)3-6kN；坐立時(shí)矢狀面上轉(zhuǎn)矩為10N?m，舉起重物時(shí)達(dá)到15-20N?m，考慮安全加載轉(zhuǎn)矩峰值不超過10N?m。體外測量按研究目的一般分為3種：強(qiáng)度測量、疲勞測量、穩(wěn)定性測量。2.2.1體外測量-強(qiáng)度測試脊柱的強(qiáng)度測量，通常對比同一標(biāo)本在完整狀態(tài)、受損狀態(tài)、經(jīng)固定或融合外科手術(shù)治療后的受力變化。強(qiáng)度測試用測試機(jī)施加直到標(biāo)本結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的負(fù)載，測量應(yīng)力在椎間盤、韌帶和椎關(guān)節(jié)的分布，獲取各類參數(shù)如失效載荷、失效能量、剛度等，繪制負(fù)載-形變曲線。關(guān)于椎間盤的強(qiáng)度測試：年輕人椎間盤髓核與纖維環(huán)呈現(xiàn)穩(wěn)定的流體靜壓，老年人只有內(nèi)髓核還具有這種特性[19]。Adams等[19]使用如圖2所示裝置對2節(jié)段腰椎標(biāo)本加載，后側(cè)滾輪可以調(diào)整高度來滿足多種彎曲角度的加載；用1.3mm針形力傳感器插入椎間盤內(nèi)，在加載過程中以圖圖2Adams楔形可調(diào)角度靜力學(xué)加載示意圖[19]過度前屈破壞纖維環(huán)后部；前屈伴隨軸向壓力會使纖維環(huán)后側(cè)突出、下垂，產(chǎn)生徑向撕裂。旋轉(zhuǎn)損傷椎關(guān)節(jié)，幅值過大會使纖維環(huán)產(chǎn)生周向裂痕。后伸伴隨軸向壓力使纖維環(huán)后部彎曲，導(dǎo)致向外膨脹。薛關(guān)于韌帶的強(qiáng)度測試：Adams等[24]在另一實(shí)驗(yàn)中測量了外圍韌帶的特性。利用圖4A前屈模型和相關(guān)人體幾何參數(shù)計(jì)算施加載荷，使用圖4B裝置加載。實(shí)驗(yàn)按順序逐一去除棘間韌帶、黃韌帶、囊韌帶并施加壓力C使2節(jié)段腰椎標(biāo)本完全彎屈，繪制壓力-角度曲線。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)棘間韌帶在彎曲的前半程沒有拉力，后半程所提供的拉力比重很小；黃韌帶的拉力最小，但卻是彎曲初始剛度的主要提供者；囊韌帶的拉力最大；對維持脊柱穩(wěn)定性最重要的是椎間盤。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，前屈時(shí)椎間盤前部壓力大于后部拉力，說明加載實(shí)驗(yàn)應(yīng)包含軸向預(yù)載荷，預(yù)載荷能夠減小脊椎剛度的非線性變化。Han等[25]圖圖3Adams2節(jié)段脊椎靜力學(xué)加載示意圖[22]BABA圖圖4韌帶的強(qiáng)度測試示意圖圖注：圖A為脊椎受力幾何參數(shù)；B為Adams鉸鏈?zhǔn)娇烧{(diào)角度靜力學(xué)加載示意圖[23]。融合后相臨上位節(jié)段關(guān)節(jié)內(nèi)壓力增高，雙節(jié)段置換可以恢復(fù)同位及鄰近上位節(jié)段關(guān)節(jié)內(nèi)接近正常壓2.2.2體外測量-疲勞測試疲勞測試給標(biāo)本施加一定幅值的循環(huán)載荷，得到疲勞斷裂的周期數(shù)即為該負(fù)載所對應(yīng)的疲勞壽命。以不同幅值多次測量得到對應(yīng)疲勞壽命繪制疲勞曲線。疲勞性測試可以用來判斷脊柱薄弱點(diǎn)位置。2.2.3體外測量-穩(wěn)定性測試穩(wěn)定性測試研究脊柱的動(dòng)力學(xué)特性，測量主體包括完整標(biāo)本、受損標(biāo)本和經(jīng)置換術(shù)或融合術(shù)治療后的標(biāo)本。穩(wěn)定性測試通常以2種方式加載：力矩控制和位移控制。為了測量脊柱改變后各節(jié)段運(yùn)動(dòng)重分配，每次應(yīng)施加相同的位移總量，適合采用位移加載法。然而位移加載的弊端是脊柱旋轉(zhuǎn)中心位置變化不定，且難以做到加載中心與標(biāo)本旋轉(zhuǎn)中心重合，進(jìn)而對椎體運(yùn)動(dòng)造成限制甚至損傷。力矩加載由于只需保證施加的力矩，則可以有效避免對脊柱造成的運(yùn)動(dòng)限制?；谶@種矛盾和實(shí)際操作中的困難，Panjabi等[31]提出一種新的混合式加載方法(見圖5)：①將完整脊椎標(biāo)本兩端剛性連接到測試機(jī)上，初始位于中間位置(圖5A)；②用非限制純力矩加載(圖5B)；③重新用非限制純力矩加載處理(植入或融合)后的標(biāo)本，直到加載與步驟2相同的ROM(圖5C)；CBACBA圖圖5混合式加載方法示意圖圖注：圖A為完整標(biāo)本加載初始位置；B為完整標(biāo)本控制力矩加載；C為處理后標(biāo)本位移控制加載[31]。穩(wěn)定性測量參數(shù)ROM(RangeofMotion)、NZ(NeutralZone)、EZ(ElasticZone)，ROM為NZ、EZ兩者之和。對于NZ定義有學(xué)者認(rèn)為是加載初始位置至零載荷位置的位移量，還有學(xué)者定義為在位移-負(fù)載曲線上，線性部分反向延長線的縱截距[32]。NZ反應(yīng)出脊椎的松弛度。受損標(biāo)本的穩(wěn)定性測試：1995年P(guān)anjabi等[33]利用三列損傷理論，研究穩(wěn)定性與椎體部位的關(guān)系。將16具胸腰椎標(biāo)本分為2組，分別按照圖6A的2種方式由頂部施加配重自由落體打擊破壞，B組比A組在標(biāo)本與端蓋間增加15°楔形塊。按圖6BBABA圖圖6受損標(biāo)本的穩(wěn)定性測試示意圖圖注：圖A為標(biāo)本在2種不同工況下被施加破壞性打擊；B為椎體端面區(qū)域劃分[33]。Abumi等[34]將12件2節(jié)段腰椎標(biāo)本做后路韌帶分離，單、雙側(cè)關(guān)節(jié)中度切除，單、雙側(cè)關(guān)節(jié)完全切除5種等級損傷處理；施加200N預(yù)載荷，采用氣缸牽拉繩索的方式在上節(jié)段幾何中心加載純力矩。嵌入7枚0.8mm鋼珠的樹脂玻璃靶點(diǎn)與標(biāo)本上節(jié)段固連，立體攝影測量系統(tǒng)記錄靶點(diǎn)位置，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入電腦計(jì)算三維運(yùn)動(dòng)。該研究發(fā)現(xiàn)，中度關(guān)節(jié)切除(單雙邊)對除前屈外其他工況的ROM沒有顯著性影響，而完全切除則會造成前屈和旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。因此針對治療椎管狹窄等的關(guān)節(jié)切除手術(shù)，完全切除后有必要再進(jìn)行關(guān)節(jié)融合術(shù)。融合術(shù)、置換術(shù)治療后的穩(wěn)定性測試：蒲婷等[35]利用SANS試驗(yàn)機(jī)和非接觸式光電測量系統(tǒng)對比頸椎在融合術(shù)與置換術(shù)后的運(yùn)動(dòng)。發(fā)現(xiàn)在屈伸、旋轉(zhuǎn)工況，置換術(shù)后的頸椎各節(jié)段恢復(fù)接近正常運(yùn)動(dòng)，而融合術(shù)后各節(jié)段運(yùn)動(dòng)大幅變化；側(cè)彎工況兩者均存在較多運(yùn)動(dòng)改變。Zigler等[37]對經(jīng)過置換術(shù)和切除融合術(shù)5年后的2組患者進(jìn)行檢查和訪問，發(fā)現(xiàn)單節(jié)段置換比前路切除融合更能減少患者的疼痛，能夠保留節(jié)段活動(dòng)性，減少二次修復(fù)手術(shù)的概率。圖圖7左旋轉(zhuǎn)與左側(cè)彎復(fù)合軸旋轉(zhuǎn)加載[38]圖注：是左旋轉(zhuǎn)軸和左側(cè)彎軸合成軸的加載，通過改變C1、C2、C3導(dǎo)向孔的配合關(guān)系變換加載軸。該裝置施加豎直軸向的旋轉(zhuǎn)和位移，底座6通道力傳感器(H)測量3軸向的力和扭矩，萬向節(jié)(D)保證軸向的純力矩加載。實(shí)驗(yàn)測量了上述13根軸正負(fù)共26個(gè)方向關(guān)于ROM、flexibility、NZ的生物力學(xué)特性數(shù)據(jù)。3討論Discussion3.1在體測量在體測量直接以人體為測量對象，具有較高的可信度。然而在體測量的一個(gè)很大不足是施加載荷未知，難以進(jìn)一步計(jì)算確定脊椎力學(xué)特性。此外，由于個(gè)體差異造成的負(fù)載種類繁多，接觸式測量皮膚與測量儀器相對滑動(dòng)導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確等難題，在體測量不能獲得全面的脊柱特性。3.2體外測量3種體外測量方法都盡最大程度模擬人體生理環(huán)境和運(yùn)動(dòng)，多數(shù)研究者選取一種或幾種基本工況加載，但是復(fù)合運(yùn)動(dòng)研究必將成為今后主要發(fā)展趨勢。人體脊柱是在多條韌帶、肌肉和重力共同作用下的復(fù)雜受力，目前尚未有公認(rèn)的加載方法，Panjabi提出的非限制純力矩加載是為多數(shù)研究者所接受的方法。研究者從完整標(biāo)本、受損標(biāo)本、外科手術(shù)處理標(biāo)本等多主體進(jìn)行研究，對全面認(rèn)識脊椎特性具有重要意義。3.3小結(jié)脊柱的運(yùn)動(dòng)具有多節(jié)段、多自由度耦合的復(fù)雜特性，脊柱的真實(shí)受力情況也十分復(fù)雜。脊柱生物力學(xué)的研究，應(yīng)當(dāng)充分考慮在體研究與體外研究各自的優(yōu)勢，結(jié)合使用兩種方法更全面地挖掘脊椎各項(xiàng)特性。目前已有研究者建立了關(guān)于椎間盤尺寸參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。此外，脊椎椎間盤、韌帶、關(guān)節(jié)在各工況下的應(yīng)力分布，受損和經(jīng)手術(shù)治療后壓力分布改變；準(zhǔn)確展現(xiàn)脊椎三維耦合運(yùn)動(dòng)；脊椎剛度特性，椎間盤形變方式、阻尼系數(shù)等，這些數(shù)據(jù)的獲取和整理對全面了解人體脊柱特性、治療脊椎疾病具有重大意義，同時(shí)也是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜的工作。作者貢獻(xiàn)：第一作者和通