不同坐姿对腰椎压力的生物力学分析

摘 要：采用文献资料法，对人体脊柱的生物力学特性的的研究现状及存在问题进行综述。结果显示，不同坐姿对人体脊柱的压力是不同的，在长期处于静坐状态的人群，有无靠背、是否经常伏案工作对脊柱的伤害不同，脊柱问题的产生几率也不一样。当人体处于坐姿时，人体和靠背的靠背向呈110度角时明显比90度角的压力要小，腰部有支撑物的条件下，椎间盘内压是又进一步减小，所以人体在坐姿状况下，人体与靠背的角度呈110度时，且腰部有支撑物的时候，人体腰椎所受压力最小。

关键词：脊柱压力；坐姿；生物力学

在日常生活中，人们每天都要坐着，尤其是许多长期伏案工作的人员，如教师、白领、司机等许多长期处于静坐的人群而随着年龄的增长，容易产生各类腰椎疾病，（如腰肌劳损、骨质增生等）此类疾病的产生，对神经系统的伤害和刺激尤为敏感，而且对其他肢体部分的功能有着严重的障碍，从而对患者的日常生活工作，学习带来了诸多的不变。

1.脊柱的解剖学结构和功能概述

1.1脊柱的解剖学结构

脊柱是由24块椎骨、一块骶骨和一块尾骨构成，脊柱又分为颈椎、胸椎、腰椎。是人体的中轴，各个椎体之间由椎间盘相互连接，椎间盘中有髓核，髓核是一团亲水的胶状物。青年人的髓核内具有丰富的亲水性粘多糖[1]。髓核位于椎间盘的中央，内部胶状物由外部坚强组织即纤维环所包围，纤维环由纤维软骨组织构成。纤维软骨内粗大的胶原纤维环保证了纤维环承受屈曲和扭转时高负荷量。椎间盘成分类似于关节软骨，即坚韧又有弹性，在接受到压力刺激是会被压缩，除去压力后又会复原，所以椎间盘又会对外界对脊柱产生的压力起到一个缓冲和减震的效果。

1.2脊柱的功能概述

脊柱的功能单位又叫运动节段，是指两个相邻近的椎骨及其期间的软组织共分为前部和后部.。节段前部包括两个上下两层的椎体、椎间盘和前纵韧带。椎体主要承担来自躯干，上部的压力负荷，这种压力负荷从上到下逐渐增大，因此腰椎椎体比胸椎和颈椎的椎体都要宽而厚。这些较大的结构保证了腰椎能承受较大负荷。

椎间盘能承担和传递负荷，同时可以限制腰部过度运动，因此具有重要的机械和功能作用，椎间盘内部有髓核，其是一团胶状物，脊柱受力，髓核具有流体静力学的特点，是压力均匀分布在椎间盘，因此椎间盘作为一富水的组织，在整个运动节段中像一个垫子一样垫在椎体间，起到储存和传递负荷的作用。

运动节段的后部分配着脊柱的运动，由相应平面的椎弓、关节突构成的椎间关节、横突、棘突和各种韧带组成。脊柱各个平面可能存在的运功取决于椎间关节面在横断面和额状面的朝向，椎间盘的朝向变化在整个脊柱均存在。

2.不同坐姿下腰椎的受力分析

腰椎的负荷主要来自体重、肌肉收缩力、韧带产生的预应力和来自体外的负荷，而身体的不同坐姿可影响腰椎的负荷。在椎间盘内测量的体内研究发现，在不同坐姿情况下，腰椎的受力大小是不相同的，根据有关的压力测定结果值可知[2]。

2.1人体在放松坐位时，没有靠背的情况下，人体腰椎受到的压力是人体放松站立所受压力的92%。

2.2人体在绷直背部坐位时，人体腰椎所受到的压力是人体放松站立所受压力的110%。

2.3人体在极度屈曲的坐位情况下，人体腰椎所受到的压力是人体放松站立所受压力的166%。

2.4人体在有靠背的坐位时，人体腰椎所受到的压力是人体放松站立所受压力的54%，根据研究表明[3]靠背的不同角度，有无支撑物都对腰椎的受力有关：

（1）靠背呈90度角，椎间盘内压力最大，（2）同样的角度下增加支撑物，椎间盘内压力降低；（3）靠背向后倾斜呈110度角，但无支撑物条件下，椎间盘内压进一步减小（4）靠背向后倾斜呈110度角，增加支撑物可使椎间盘内压进一步减少；（5）将支撑物移向胸椎，使身体上部向前屈曲，腰椎向后凸出，椎间盘内压增加[4][5]。

3.小结

通过研究发现，不同坐姿对人体脊柱压力不同，对于那些长期处于静坐状态的工作者而言，保持正确的坐姿对于减少椎间盘压力，预防腰肌劳损、椎间盘功能退化及椎间盘突出等症状具有一定积极意义。综合上述文献可知，坐姿状态下工作时，应采取有110度后仰靠背的座椅，从而可以减小体重对脊柱的压力。同时我加强体育锻炼，尤其是腰背部肌肉力量锻炼，增加肌肉功能，对于调整人体脊柱压力负荷具有重要意义。（作者单位：南昌航空大学体育学院）

基金项目：南昌航空大学第九届三小项目。

参考文献

[1] UrbanJ.P，G， McMullin，J.F.. Swelling pressure of the the intervertebral disc：Influence of proteoglycan and colvan contents[J]. Biorheology. 1985， 22： 145.

[2] White，H.J. ，Neef，P.， Caimi，M.，et al. New in vivo measurements of pressures in the intervertebral disc in daily life . Spine ，1999，24，755.

[3] Andersson，G.B.J Ortengren，R.，Nachemson，A.，et，al. lumbar disc pressure and myoelectric back muscle activity during sitting .1974，6，104.

[4] 白爱利，李小生. 脊柱生物力学之研究发展. 南京体育学院学报（自然科学版）. 2006， 5（1）：

[5] Margereta Nardin Victor H. Frankel（译邝适存 郭霞）肌肉骨骼系统基础生物力学[M]， 第三版， 2008，11.