不同负重方式对腰椎生物力学的影响

作者：赵赓; 王连雷; 王宏卫; 刘新宇^*

来源：山东大学学报(医学版), 2023, 61(06): 70-78.

DOI：10.6040/j.issn.1671-7554.0.2022.1102

• 腰椎
• 椎旁肌
• 骨骼肌肉模型
• 有限元
• 应力分布

目的 结合骨骼肌肉模型及腰椎有限元模型研究直立状态下不同背包方式对椎旁肌收缩和腰椎各节段椎间盘应力分布的影响。方法 建立无负重和使用双肩包、单肩包和手提包的4种骨骼肌肉模型以及腰椎的有限元模型。使用骨骼肌肉模型分析站立位下使用3种负重方式时的肌肉收缩力和腰椎椎间压力，并将其施加在腰椎有限元模型中来分析腰椎椎体、间盘和韧带的应力分布。结果 与无负重模型相比，双肩包、单肩包和手提包的平均椎旁肌收缩力增加了31.0%、43.4%和105.1%。双肩包模型的椎旁肌收缩力左右均衡，单肩包模型中负重侧的总体椎旁肌收缩力较大，而在手提包模型中非负重侧的椎旁肌收缩力较大。多裂肌在不同负重条件下的收缩力均有统计学差异(P<0.05)。与无负重模型相比，双肩包、单肩包和手提包模型中T12～S1平均椎间压力分别增加了37%、45%和64%。双肩包、单肩包及手提包模型的椎体平均峰值应力分别增加了71.6%、122.3%和146.6%。双肩包、单肩包及手提包模型的纤维环峰值应力分别增加了155.6%、183.4%、195.8%;髓核峰值应力分别增加了95.2%、146.9%、161.5%。结论 左右平衡的负重方式对肌肉和腰椎间盘的产生负荷最小。当使用非平衡负重方式时，肌肉的收缩使得躯体保持平衡，但同时也使得腰椎应力增加。

• 单位
  山东第一医科大学; 山东大学齐鲁医院; 北京航空航天大学