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題 目：
頸椎牽引器設計
姓 名：
XXXXX
班級學號：
XXXXX
指導教師：
XXXXX
摘 要
隨著社會節(jié)奏的加快，工作壓力的增大，頸椎病成為現(xiàn)代入較為常見的病癥之一，尤其在辦公人員中所占的比例越來越高。
頸椎病是一種緩慢進展的退行性疾病。伏案工作或抬頭對著電腦時，頸椎長時間處于屈位或某些特定體位，椎問盤壓力增高，肌肉受力不協(xié)調，長期如此容易造成頸椎生理曲度異常，椎間盤變性等各種頸椎病癥。
本文的研究目的正是為了緩解辦公人員的頸椎問題，設計一款適合各種場合都可使用的牽引器。論文首先分析了頸椎病的現(xiàn)狀以及治療手段、治療設備，對相關的產品進行調研，分析各種治療方式的特點。其次深入研究頸椎生理結構以及頸椎病的病因和病理，從脊柱生物力學分析頸椎的內源性穩(wěn)定和頸部肌肉的外源性穩(wěn)定，運用人體測量學及人機工程學研究方法獲得人體頭部與頸部尺寸以及正常的頸椎生理曲度。在此基礎上結合對辦公人員頸椎病調研的結果，分析患病特點及工作和生活方式。
關鍵詞：辦公人員；頸椎曲度；牽引。
Abstract
With the aoodaatioe of the pas of society. cervical dunce W become ow oftie moor aaaaw Swuesa mode. society. Enpeoofy the paoeo npe of puima ofoffice e.Hbcoe higher ad high.
Cavid tli.ee was a slow prop- of deftive When berdingover a the desk a string r the ampee, the cervical spin wmi abnmW fieaie6 Proaee m the die asstd, boding of wade lopsided, Img-tam a thm way mold easily catae abnormal evid bend, disc degmamioe a other cavial disease. The psepose of this roswI mat b ow the cervical poblema of the office rot[ and desipt a health cervical snow pillow for the office etvhoasmL Fmdy. du peps amlymd the samality of .avid diswe ad eesmms. That ievobgmd inb the rdald prodrn, analyzed and ..muized das esistin ofvrees bma of bemtatz Following wm the i..depth asemd of oovic lphysiological rWCa.O nod cortical diram pahology. Using the spinal bwch. iob aalYze the omid mdogutow stability and eel secedes mogetow .ability,dm need .mlmpometry and agcomsuo eseadt methods to pal Mann heed andneeh size ad theoeemal arviW loedneu data After the ceeviW disase iaveotigation.
Keywords：Office Sm；Cervical Cavaoe,；Cavil Tmdioe.
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第 1 章 緒論 3
1.1 頸椎病的現(xiàn)狀 3
1.1.1 頸椎病的發(fā)病因素 3
1.1.2 頸椎病的臨床表現(xiàn) 4
1.1.3 頸椎病的易患人群 5
1.2 頸椎病現(xiàn)有的治療手段及設備 6
1.2.1 頸椎病的治療手段 6
1.2.2 頸椎病的治療設備 7
第 2 章 頸椎生理 9
2.1 頸椎與頸部生理分析 9
2.1.1 頸部生理結構 9
2.1.2 脊柱生物力學 15
2.1.3 頸椎運動及退變 15
2.2 頸椎病病理分析 18
2.2.1 頸椎病分類 18
2.2.2 頸椎病病理分析 19
2.2.3 青壯年人頸椎病特點 20
2.3 本章小結 23
第 3 章 人機工程學為基礎的設計 24
3.1 人機工程學為基礎的設計 24
3.1.1 人機工程學理論基礎 24
3.1.2 人機工程學研究方法與應用 26
3.2 人體頸椎數據測量 28
3.3 頸椎牽引的作用與原則 28
3.3.1 頸椎制動與牽引 28
3.3.2 牽引的目的： 29
3.3.3 牽引方法 30
3.4 本章小結 32
第 4 章 機械設計 33
4.1 設計計算與制圖 33
4.1.1 設計計算 33
4.2 最佳牽引力值 36
4.3 可轉向滑輪設計 37
結論 39
參考文獻 41
致 謝 43
附錄I中文翻譯 44
附錄II英文原文 49
第 1 章 緒論
1.1 頸椎病的現(xiàn)狀
隨著社會節(jié)奏的加快，工作壓力的增大，頸椎病成為現(xiàn)代人較為常見的病癥之一，在我國發(fā)病率高達15.9%上升的趨勢。臨床統(tǒng)計表明年齡大于50者40%以上頸、腰椎有活動受限情況；其中60%會產生頸腰椎病變，壓迫神經系統(tǒng)出現(xiàn)病癥；約10-15%的患者最終發(fā)展到脊椎壓迫，乃至截癱。
頸椎病是一種緩慢進展的疾病，因此，一般多見于中老年人。但近年來，頸椎病的發(fā)病人群正在逐步年輕化。據對2000例頸椎病患者調查顯示，青少年所占比例由1996年的8.7%上升到12%。近年來脊椎病門診資料也證實，30歲左右的年輕人頸椎病發(fā)病率有逐年上升的趨勢。其中從事文字工作的比較多，如記者、辦公室人員、白領職員、打字員，長期用電腦的人員發(fā)病率較高，都是比較年輕，甚至剛剛十多歲的中學生也出現(xiàn)頸椎病。
分析發(fā)現(xiàn)頸椎病發(fā)病年輕化的原因與人們的生活工作方式有直接關系。隨著生活水平的提高和社會競爭的加劇，人們坐的時間越來越多，動的時間越來越少，特別是白領有車族，上班坐辦公室，下班坐車，運動時間少。加上精神壓力大，工作緊張，長期伏案，有的在電腦前一坐十幾個小時，導致頸肩肌過度疲勞。另外，伏案時姿勢欠妥導致椎問隙炎癥水腫，嚴重的造成頸椎問盤突出，隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，生活與工作形態(tài)的變化，頸椎病的防治已是刻不容緩。
1.1.1 頸椎病的發(fā)病因素
頸椎病是頸椎退變性疾病。其基本概念是頸椎間盤退變本身包括相鄰椎節(jié)及其繼發(fā)性改變刺激或壓迫神經根、脊髓或血管及相關組織，并引起與之相關的臨床癥狀和體征者，稱之為頸椎病。頸椎病早期的概念尚不能準確量化界定，但本病已存在椎間盤退行性變?yōu)橹饕牟∽兓A，與多種因素有密切關系。頸椎間盤的退變及其相關組織的繼發(fā)性改變，致使引起癥狀和體征。
頸椎病在發(fā)病過程中有影響的因素很多，病理過程復雜，發(fā)病原因多樣，主要的有以下幾個方面：
（1）機體的衰老：隨著年齡的增長，人體逐漸走向衰老，頸椎同樣也會產生各種退行性變，椎間盤的退行性變化是頸椎病發(fā)生發(fā)展過程中最根本的原因椎體、小關節(jié)、及韌帶的退變也有重要的作用。
（2）慢性勞損，各種超過正?；顒臃秶幕顒踊虺^正常承受能力的長時間的活動都是頸椎病發(fā)病的誘因，如：不合適的枕頭、長期低頭工作者、長期仰頭或歪頭工作的，這些病人早期往往表現(xiàn)為反復落枕。
（3）外傷：在頸椎骨質退行性變、椎體失穩(wěn)的基礎上，頭頸部外傷容易誘發(fā)頸椎病的產生與復發(fā)。病人往往在輕微外傷后突然發(fā)病，而且癥狀往往較重合并骨折、脫位者治療時應當特別注意。
（4）咽喉部炎癥：咽喉部的后方就是頸椎4-6節(jié)，頸椎4-6節(jié)是活動度最大，最容易發(fā)病的節(jié)段，當咽喉部或頸部有急性或慢性炎癥時，因周圍組織的炎性水腫、滲出很容易誘發(fā)頸椎病，或使病情加重。
（5）先天性椎管狹窄：頸椎椎管狹窄者由于脊髓在椎管內的活動度較小一旦發(fā)生頸椎增生，就容易發(fā)生脊髓受壓癥狀，發(fā)生頸椎病。
（6）頸椎的先天性畸形：各種先天性發(fā)育畸形如，先天性椎體融合、顱底凹陷等都破壞了頸椎的正常生理結構及功能，容易誘發(fā)頸椎病。
（7）代謝因素：由于各種原因所造成人體代謝失常者，特別是鈣、磷和激素分泌失調者，往往容易產生頸椎病。
（8）精神因素：從臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，情緒不好往往能使頸椎病加重。頸椎病發(fā)作或加重時，病人的情緒也容易波動。
（9）不適當的體育鍛煉：保護不好或準備不充分的活動如倒立、翻跟頭等可能損傷頸椎，導致頸椎病。
1.1.2 頸椎病的臨床表現(xiàn)
頸椎病是一種常見病、多發(fā)病，好發(fā)于40-60之間的成人。男性較多于女性。病變主要累及頸椎椎間盤和周圍的纖維結構，伴有明顯的頸神經根和脊髓變性。本病主要的臨床癥狀有頭、頸、臂、手及前胸等部位的疼痛，并可有進行性肢體感覺及運動障礙，重者可致肢體軟弱無力，甚至大小便失禁、癱瘓，累及椎動脈及交感神經則可出現(xiàn)頭暈、心慌、心跳等相應的臨床表現(xiàn)。
研究表明，各種不同類型頸椎病早期表現(xiàn)都可以局部癥狀為主??如頸酸痛、乏力、頭昏或上肢和手指麻木等、行走困難或步態(tài)不穩(wěn)，但較輕微。頸項局部疼痛是較常見的癥狀，上肢和手指一過性麻木、乏力、手部精細動作偶有一過性障礙是常見的表現(xiàn)。其中脊髓型頸椎病是最嚴重的一種類型，可表現(xiàn)為，快速變換運動減慢或不協(xié)調，串聯(lián)步態(tài)困難，精細運動不完整，深反射活躍，輕度或不連續(xù)陣攣。病情進一步發(fā)展則表現(xiàn)典型癥狀和體征，痙攣，常規(guī)步態(tài)困難，明顯運動缺失，反射明顯亢進，連續(xù)性陣攣，平衡功能明顯障礙。
但并非不同類型頸椎病可以互為演變。其臨床表現(xiàn)與脊髓、神經根壓迫的程度、部位有關，神經根的壓迫具有非常明確的分布區(qū)域的感覺障礙，但在脊髓前方受壓表現(xiàn)為運動功能障礙，側后方受壓則表現(xiàn)感覺障礙；支配骶、腰、胸、頸的神經纖維在皮質脊髓束中呈從外到內的排列順序，因此脊髓受壓后運動障礙癥狀出現(xiàn)的次序為先下肢后上肢。典型的臨床發(fā)病表現(xiàn)為下肢無力、步態(tài)笨拙、顫抖等。逐步發(fā)展為肌張力增高、容易摔跌，并出現(xiàn)下肢痙攣性功能障礙。而軀干肌痙攣引起胸或胸腹束帶感，這是脊髓型頸椎病臨床典型表現(xiàn)。感覺障礙出現(xiàn)的次序是根據脊髓丘腦束在脊髓內排列的順序，多數先下肢后上肢，逐漸向上發(fā)展，但感覺平面不明顯。
1.1.3 頸椎病的易患人群
（1）從年齡上講：伴隨著年齡的增長，頸椎過多的慢性勞損會引起椎問盤變性、彈性減弱，椎體邊緣骨刺形成，小關節(jié)紊亂，韌帶增厚，鈣化等一系列慢性病理改變，所以中、老年人患頸椎病的較多。
（2）從職業(yè)上講：長期低頭伏案工作或頭頸常向某一方向轉動者易患頸椎病。這些職業(yè)包括：辦公室工作人員、打字員、計算機操作人員、會計、刺繡女工、手術室護士、交通警察、教師、銀行職員、司機、長期觀看顯微鏡者、油漆工、電工、刻字工、汽車或機械修理工等。雖然這些職業(yè)的工作強度并非很大但因工作姿勢長期不當或長期低頭，造成頸后肌群、韌帶等組織勞損（低頭時椎間盤承受的內壓較大），或頭頸常偏于一側引起局部勞損，長期下去，會發(fā)展成骨率在59.1%左右。
（3）從睡眠姿勢上講：喜歡臥高枕及有反復落枕病史者易患頸椎病。此外，躺著看書、看電視等日常生活中不良姿勢過多的人，易發(fā)生頸椎病。
（4）有頭頸部外傷史的患者易患頸椎病。
（5）有頸椎先天性畸形者：如先天性椎管狹窄、先天性椎體融合，頸胛和第7頸椎橫突肥大等，易患頸椎病，咽部炎癥有時也可誘發(fā)頸椎病。值得關注的是，在現(xiàn)代社會，由于工作性質、生活方式各方面因素的影響，讓越來越多的人容易患上頸椎病，尤其是教師、司機、財務、會計、IT從業(yè)人員以及長期伏案工作的辦公人員成了頸椎病的高發(fā)人群。頸椎病在自領中成為最常見的疾患，影響到他們的工作和生活。
白領每天一般要在辦公室工作7-8小時，而且大多數時間是坐在辦公桌前度過的。但是，很多白領在辦公室坐著時習慣于駝著背、彎著腰，加上長時聞低頭伏案，或抬頭對著電腦，使頸椎長時間處于屈位或某些特定體位，不僅使頸椎問盤內的壓力增高，也使頸部肌肉長期處于非協(xié)調受力狀態(tài)，頸后部肌肉和韌帶易受牽拉勞損，再加上扭轉、側屈過度，更進一步導致?lián)p傷，所以極易誘發(fā)頸椎病。由于缺乏運動而導致頸肌慢性勞損，成為辦公室人員得頸椎病的重要原因。
1.2 頸椎病現(xiàn)有的治療手段及設備
1.2.1 頸椎病的治療手段
頸椎病的治療方法很多，總結起來有兩種，即非手術和手術療法。
（1）非手術治療
a.頦枕吊帶牽引：適用于脊髓型以外的各型頸椎病?？山獬’d攣、增大椎間隙、減少椎間盤壓力，從而減輕對神經根的壓力和對椎動脈的刺激，并便嵌頓于小關節(jié)內的滑膜皺裂復位。坐、臥位均可進行牽引。牽引時間以項、背部肌能耐受為限，每日數次。
b.理療：可加速炎性水腫消退和松弛肌肉的作用。
c.自我保健療法：在工作中定時改變姿勢，作頸部輕柔活動及上肢運動，有利于頸、肩肌肉弛張的調節(jié)和改善血循環(huán)。在睡眠時，用平板床，枕頭高度適當，不讓頭部過伸或過屈。
d.藥物治療：目前尚無頸椎病的特效藥物，所用非甾體抗炎藥、肌松弛劑及鎮(zhèn)靜劑均屬對癥治療。頸椎病系慢性疾病，如長期使用上述藥物，可產生一定副作用，故宜在癥狀劇烈、嚴重影響生活及睡眠時才短期、交替使用。當局部有固定而范圍較小的痛點時，可局部注射皮質類固醇制劑。
（2）手術治療
診斷明確的頸椎病經非手術治療無效，或反復發(fā)作者，或脊髓型頸椎病癥狀進行性加重者適于手術治療。根據手術途徑不同，可分為前路手術、前外側手術及后路手術三種。
a.前路及前外側手術：適合于切除突出之椎聞盤、椎體后方骨贅及鉤椎關節(jié)骨贅，以解除對脊髓、神經根和椎動脈的壓迫。同時可進行椎體問植骨融合術以穩(wěn)定脊柱。
b.后路手術：主要是通過椎板切除或椎板成形術達到對脊髓的減壓。在椎板切除不多即能達到減壓目的時，也可輔以后方脊柱融合術。
大多數頸椎病患者病程長，癥狀復雜，手術治療從安全性及療效兩方面來看均非首選方法。因此，非手術療法在頸椎病治療中有其特殊地位。非手術療法中頸椎牽引療法具有較好的療效和安全性。
1.2.2 頸椎病的治療設備
現(xiàn)有的頸椎治療產品可大致分為三類：
（1）電子按摩枕，多采用電子按摩，通過對頸椎關鍵部位的按摩可改善局部血液循環(huán)，促進肌體代謝，達到鎮(zhèn)痛消炎，緩解疲勞的效果。這類產品對使用環(huán)境的要求較高，價格偏高并且不利攜帶。
（2）頜帶牽引系列，主要通過物理方法對頸椎矯正，治療時的環(huán)境要求較高，治療強度大，適用于各種類型的頸椎病，外傷性頸骨折。
（3）圍領與頸托，使用比較方便，價格低廉，但外觀欠佳。
各類頸椎病治療產品的比較：表1-1
表1-1 各種頸椎治療產品比較
頸椎治療產品
電子頸椎按摩枕
瓏抬頭
充氣式牽引器
圍領，頸托
產品圖片
價格
800-1200
450
70-150
50-30
攜帶
不便
較不便
方便
較方便
使用環(huán)境
家庭
家庭
家庭
家庭，醫(yī)院
頸椎治療產品
電子頸椎按摩枕
瓏抬頭
充氣式牽引器
圍領，頸托
使用姿勢
仰臥
坐，臥，站立
坐，臥，站立
坐，臥，站立
肌肉損傷
無
有
輕微
輕微
美觀程度
較好
差
一般
差
適應癥
多種頸椎病
輕微頸椎病
輕微頸椎病
重度頸椎病
制動效果
無
一般
一般
好
抗力
無
內
內
內
第 2 章 頸椎生理
2.1 頸椎與頸部生理分析
2.1.1 頸部生理結構
頸椎出了問題，就會出現(xiàn)多種疼痛或者不適。那么，我們知道頸椎骨有七塊，每塊頸椎會對應相應的疾病，那么，是否每塊頸椎病出問題，所對應的疼痛也會不一樣呢？是的，每塊頸椎骨都直接對應相應的疼痛癥狀，我們可以了解并加以區(qū)分。
（1）第一頸椎引起的酸痛有頭頂痛、偏頭痛、頭前彎后仰運動受限及疼痛。
（2）第二頸椎相關的酸痛有頭暈、耳后痛、頭左右旋轉困難。
（3）第三頸椎相關的酸痛有牙痛、顎痛、顏面神經麻痹、肩膀酸痛無力、呼吸困難、枕骨痛、頭前彎及后仰受限、二三頸椎有壓痛。
（4）第四頸椎相關的酸痛有第三至七頸椎有壓痛、反射痛至第五六胸椎、同側肩前后痛，頭向左右轉動受限。
（5）第五頸椎相關的酸痛有第四至六頸椎有壓痛、第六至七胸椎兩側有反射痛，又反射痛從肩頂順橈骨側至腕痛。
（6）第六頸椎相關的酸痛有脖子僵硬、五十肩、肩膀痛、上臂痛、手麻痹、肩胛骨內側痛、肱二頭肌及胸大肌痛、頭左右側彎受限、肘部彎屈困難、腕背向彎曲困難。
（7）第七頸椎相關的酸痛有肩膀硬化、上背部發(fā)硬、中指痛、第六七頸椎兩側有壓痛、頭前彎受限、腕關節(jié)彎屈困難、手指屈伸困難。
（8）第八頸椎（或第一胸椎）相關的酸痛有指尖麻、七八頸椎兩側有壓痛、肘部痛、五十肩、背部酸麻、前臂內側、小指、無名指麻痛、手指彎屈困難、頭后仰有壓迫感。
以上常被誤診或誤醫(yī)的諸如五十肩、手臂酸痛、肘酸痛(網球肘)、腕指酸痛麻等居多。
在顱骨與胸椎之間的椎骨稱為頸椎，頸椎由7塊頸椎骨，6個椎間盤（其中包括第7頸椎骨和第1胸椎骨之間的椎間盤，而第1、2頸椎骨之間無椎間盤）和所屬的韌帶構成。
第1、2頸椎骨比較特殊，分別稱為寰椎和樞椎，其形狀也與其他5個椎骨不一樣。第1頸椎位于脊柱的最上端，上面與頭顱的枕骨相連接。由于第1頸椎呈不規(guī)則的環(huán)形，因而又被稱為寰椎。寰椎沒有一般的脊椎骨所具有的椎體和棘突等組成部分；其前后兩部分分別呈半環(huán)形的弓形，稱作前弓及后弓；兩側的部分稍大一些，稱為側塊。前弓、后弓以及兩側的側塊圍起來呈一完整的環(huán)狀，形成寰椎。寰椎與枕骨之間的關節(jié)稱寰枕關節(jié)，左右各有1個，主要起頸部屈伸的作用，即點頭與仰頭的作用。寰枕關節(jié)是控制頸部屈伸活動，即點頭與仰頭動作的主要關節(jié)，頸部點頭與仰頭動作的一半由寰枕關節(jié)完成，另一半則由其他的幾個椎骨間的關節(jié)共同完成。
圖2-1 脊柱結構
第2頸椎又名樞椎，是頸椎骨中最堅固者，在其椎體上方有一手指樣的突起，稱為齒突。齒突前面的卵圓形關節(jié)面與寰椎前弓的關節(jié)面構成關節(jié)，稱為寰聲關節(jié)或寰樞關節(jié)，主要起頸部左右旋轉的作用，也就是向兩側轉頭的作用。寰樞關節(jié)是控制頸部旋轉活動也就是向兩側轉頭活動的主要關節(jié)，頸部旋轉活動的一半由寰樞關節(jié)完成，是頸部旋轉活動的樞紐所在，而齒突則是這個旋轉樞紐的旋轉軸，所以第2頸椎又被稱為樞椎。頸部旋轉活動的另一半是由其他的幾個椎骨間的關節(jié)共同完成的。樞椎的棘突長而粗大，末端分叉，因此，它是X線拍片檢查、手術及臨床查體時重要的定位解剖標志。大家可以用手指在自己的頸后部摸一摸，后發(fā)際附近最上面、最大的骨突起就是樞椎的棘突。醫(yī)生在對病人進行臨床查體的時候，用同樣的方法，找到了樞椎的棘突，也就可以往下按順序地找出其他各頸椎的棘突了。
圖2-2 第1~4頸椎
由于寰椎和樞椎的特殊結構，決定了其穩(wěn)定性比頸椎的其他部分要差一些，若有外傷很容易造成寰樞關節(jié)脫位或半脫位。枕骨、寰椎與樞椎之間常存在先天畸形，被稱為枕骨大孔區(qū)畸形，包括齒突缺如、齒突發(fā)育不全、齒突不連、寰枕融合、顱底凹陷以及扁平顱底等。這些先天性畸形或發(fā)育異常容易導致脊髓刺激或受壓，從而引起四肢麻木無力等脊髓損害癥狀，容易與脊髓型頸椎病相混淆。
圖2-3 第1、2頸椎
其他5個頸椎骨的形態(tài)與胸椎及腰椎等典型的椎骨形態(tài)基本相似，他們是由前方的椎體和后部的椎弓構成，椎體和椎弓圍成一孔，稱為椎丸。椎骨排列連接起來以后，各個椎骨的椎孔也相互連成一長的管道，稱為椎管，其中容納脊髓和神經根及其被膜。
頸椎椎管從橫斷面看是以椎體后緣作底邊的三角形，椎管左右橫徑大，而且側壁為不活動的椎弓根，因此，脊髓和神經根不易受到來自側方的壓迫；而椎管的前后徑就要小得多了，因此，各種原因導致椎管前后徑的狹窄是造成頸脊髓受刺激或壓迫的重要因素，具有非常重要的臨床意義。這些原因包括先天性或發(fā)育性頸椎椎管狹窄、頸椎間盤突出、頸椎椎體后緣骨刺形成、頸椎后縱韌帶骨化以及黃韌帶肥厚或骨化等。
據測量，頸4、5處的椎管最窄，頸2處的椎管最寬。由于頸椎的退變最早出現(xiàn)在頸5、6兩個節(jié)段，所以，頸椎退變后出現(xiàn)的頸椎椎管狹窄一般在頸4、5、6三個節(jié)段較為多見。
在頸椎屈伸活動時，頸椎椎管的長度也有所改變。前屈時，椎管被拉長，其內的脊髓也被牽長變細而且緊張。后伸時，椎管變短，脊髓松弛而變粗，則易于受到擠壓。頸椎椎管由于先天性狹窄或發(fā)育性狹窄及椎管內有占位病變時，脊髓更易受到擠壓。這可以解釋為什么許多脊髓型頸椎病的病人，在頭頸部極度后仰時 可以出現(xiàn)四肢及全身的放電樣串麻的感覺。
椎弓呈弓形，由左右各一對椎弓根，左右各一對椎板，上下兩對關節(jié)突，左右各一對橫突和一個棘突構成。
椎弓根的上下緣各有一凹陷，使相鄰椎骨的椎弓根圍成一孔，稱為椎間孔。椎間孔實際上是一個短的管道，有頸脊神經根、脊神經節(jié)及其被膜通過。
由于頸椎的椎弓根又細又短，因此，頸椎椎間孔的前后徑和上下徑均較小，在鉤椎關節(jié)退變出現(xiàn)骨刺時使椎間孔的前后徑更小。當椎間盤退變而變薄時，椎間隙變窄，椎體間不穩(wěn)，使椎間孔的上下徑及前后徑也可變得更為窄小，這樣就容易刺激或壓迫頸神經根。
與胸椎和腰椎相比，頸椎的橫突較小，且短而寬，這種結構有利于頸椎的靈活運動。頸椎橫突發(fā)自椎體和椎弓根的側方。在頸椎兩側橫突的根部各有一個圓孔，稱為橫突孔，多數人的頸7椎骨沒有橫突孔。在頸2~6椎骨的橫突孔中有頸動脈、靜脈和交感神經通過。椎動脈為兩側鎖骨下動脈的分支，一般由頸6橫突孔進入，在寰枕關節(jié)處入顱腔，在顱內合成椎基底動脈營養(yǎng)小腦及內耳。橫突孔的位置及橫突的長短與椎動脈型頸椎病的發(fā)生及癥狀的輕重有密切關系。椎動脈型頸椎病的發(fā)生有個體間解剖差異的影響，在頸椎活動時，橫突孔的四壁能使其內部的組織結構受到牽拉或擠壓，特別是在椎間不穩(wěn)定時，更容易影響椎動脈與其周圍的交感神經。
圖2-1 頸部的韌帶
所謂韌帶，即富有堅韌性的纖維帶，有加強骨與關節(jié)之間的穩(wěn)固性作用，在頸部起主要作用的有以下幾種韌帶：
（1）前縱韌帶：起于枕骨，向下經寰椎及椎體的前面，止于骶骨前面，由許多組纖維構成，是人體最長最寬厚的韌帶，和椎體及椎間盤邊線緊密相連。其主要作用是限制脊柱的過度后伸活動，位于頸椎的部分能對抗頭顱的重量，增強頸椎的穩(wěn)定性。
（2）后縱韌帶：位于椎管的前壁，起自第2頸椎，沿椎體的后壁，連結椎間盤，止于骰骨。它和椎體線及椎間盤緊密相連。其主要作用為椎體間的連接并防止脊柱過度前屈。頸部反復多次的勞損，可引起后縱韌帶出血、鈣化，壓迫脊髓，引發(fā)脊髓型頸椎病，并對椎間盤的約束作用下降，加速頸椎病的發(fā)生。
（3）黃韌帶：位于椎管后的兩個椎板間，起于上一椎板的前下方，止于下個推板的后上方，呈疊瓦狀，扁平、堅韌。因其呈淺黃色，故有此稱。黃韌帶彈性較大，有較強的伸縮性，可協(xié)助頸部肌肉維持頭頸直立。黃韌帶退化肥厚或鈣化，可使椎管狹窄，壓迫脊髓而引發(fā)脊髓型頸椎病。
（4）棘間韌帶：介于相鄰棘突間，前緣接黃韌帶，后方移行于棘上韌帶，在腰部較強而頸部弱。可限制頸椎過度前屈。
（5）項韌帶：棘突之上的連接為棘上韌帶，但在頸椎部自第七頸椎棘突向上移行稱為項韌帶。位于頸后部，呈三角形，底面向上附于枕骨，尖端向下連干棘突及下部的棘上韌帶。其子面是矢狀，后線游離，前接棘突?？上拗祁i椎過度前屈。長期伏案工作者，由于項韌帶反復多次持續(xù)性勞損，可出現(xiàn)出血，鈣化或骨化。項韌帶鈣化在頸椎病病人中相當多見。在生理狀態(tài)下，各韌帶間相互協(xié)調，以維持頸椎各項活動的動態(tài)平衡。
圖2-2頸椎關節(jié)
圖2-3 頸部的肌肉
在解剖上，將頸部劃分為前后兩部分，前面的部分是狹義的頸部或稱頸前部，也就是一般意義上所謂的頸部，后面的部分則被稱為項部或頸后部。在頸后部的肌肉，被稱為項部肌群，又叫做項背肌、項肌、頸項肌等；在頸前部的肌肉則被稱為頸前部肌群。
頸部的肌肉，根據其功能的不同，可分為3組：第1組為控制頭頸各個方向的運動并保持其穩(wěn)定性的肌群；第2組為懸吊上肢并與其運動有關的肌群；第3組為懸吊胸壁并與其運動有關的肌群。
為了保持頭顱的體位和它在頸椎上的穩(wěn)定性，頸部肌肉必須有一部分經常處于較緊張的狀態(tài)；而另一部分則處于較松弛的狀態(tài)，以保持頭顱和頸椎的平衡，并控制全身的姿態(tài)。姿勢不良能影響頸項部肌肉緊張與松弛的正常平衡，因此，在日常工作中，應當經常訓練保持正確的姿勢，可以防止平穩(wěn)失調，并可預防頸部出現(xiàn)病態(tài)反應。
容易忽視的問題是，當上肢提重物時，力量可以經過懸吊上肢的肌肉傳遞到頸椎，從而使頸椎受到牽拉，增加了頸椎之間的相互壓力。頸椎病患者在參加重體力勞動后癥狀可以加重，就是與此組肌群的作用有密切關系。
2.1.2 脊柱生物力學
人體脊柱是一個穩(wěn)定的?！拜S”，脊柱的四個生理彎曲，即頸曲、胸曲、腰曲和骶曲，構成了生物力學方面的優(yōu)勢是??四個生理彎曲形成的弧度使脊柱的強度和彈性比直立的脊柱大10倍。脊柱有個基本的力學功能，提供在三維空間上的生理活動，將頭部和軀干的載荷傳遞到骨盆，保護脊髓。正常脊柱的平衡由兩方面來維護，一為內源性穩(wěn)定，包括椎體、附件、椎間盤及相連的韌帶，為靜力平衡。二為外源性穩(wěn)定，包括肌肉的凋節(jié)和控制，這是脊柱運動的原始動力，為動力平衡。內源性穩(wěn)定是脊柱穩(wěn)定的基礎，外源性穩(wěn)定是脊柱穩(wěn)定的前提。正常情況下人體靠肌肉的收縮和松弛來達到脊柱的靜態(tài)和動態(tài)平衡。為了完成人體各種生理活動所需要的姿勢和體位平衡及穩(wěn)定。肌肉隨時都處在適應性變位狀態(tài)中。肌肉的正常生理功能的實現(xiàn)同時有賴于支配該肌肉的神經的正常功能。另外，關節(jié)、韌帶、椎問盤等結構也支持肌肉動力系統(tǒng)平衡穩(wěn)定脊柱正常功能的實現(xiàn)，靜力平衡和動力平衡始終處于動態(tài)平衡中，任何一方的平衡失調均可影響到脊柱穩(wěn)定結構的破壞。
椎間盤形成丁椎體間的主要關節(jié)結構，在低載荷時椎問盤主要提供柔韌性，并隨載荷增加而加大剛度，高載荷時則提供脊柱的穩(wěn)定性。椎體與椎問盤在承受壓縮載荷方面起到十分重要的作用。小關節(jié)的主要功能是控制運動，在抵抗扭轉力矩和剪切時有著重要作用，同時也有抵抗壓縮負荷的功能。韌帶有協(xié)助控制運動的功能，是運動環(huán)節(jié)結構穩(wěn)定性的關鍵因素。韌帶還是基本的牽張性負荷承載結構，以防止脊柱過度運動的被動組件，韌帶對于維持脊柱的穩(wěn)定性具有十分重要的意義。肌肉動力系統(tǒng)使脊柱產生運動并維持脊柱的穩(wěn)定。生物力學研究發(fā)現(xiàn)脊柱生物力學失衡是引起脊柱及脊柱相關性疾病的重要原因。
2.1.3 頸椎運動及退變
頸椎是脊柱中靈活性最大，活動頻率最高的節(jié)段，頸椎活動度大、穩(wěn)定性差。頸部在日常活動中，要完成靜力學（維持頭頸正常姿勢）和動力學（頸活動時的拉力、壓力、剪力等）的雙重負擔，并維持頸椎的穩(wěn)定以實現(xiàn)其正常生理功能。隨著人們工作和生活方式發(fā)生很大改變，屈頸幾率大為增加，作為支配頸椎各種運動狀態(tài)的不同的肌群，在不良體位、精神緊張等因素影響下。長時問保持屈頸姿勢，頸屈伸肌群對抗因重力而產生的前負荷，呈向心離心性收縮，可引起肌纖維損傷、肌力減弱，直接導致頸椎動靜力平衡破壞及力學性能降低而加劇頸椎的退變。這些肌群包括：
（1）支配屈頸的肌群，主要有胸鎖乳突肌、斜角肌、最長肌等；
（2）支配伸頸的肌群，主要有豎脊肌、頭頸半棘肌、頭頸夾肌等；
（3）支配頸椎左右側屈的肌群，主要有頭頸夾肌、胸鎖乳突肌、斜角肌、頭頸半棘肌、豎脊肌等； .
（4）支配頸椎左右旋轉的肌群，主要有胸鎖乳突肌、頭頸半棘肌、多裂肌、頭頸夾肌和豎脊肌等。
有實驗表明，頸部活動時人們對頭顱姿勢的控制與頸部周圍肌群在三維方向上力矩的產生關系密切，其結果導致頸部肌肉運動模式的一致性。而頸部肌肉功能異常時可產生異常的運動模式，異常的應力環(huán)境使椎體、關節(jié)突關節(jié)與椎間盤所受應力增加，導致頸椎椎問盤變性和突出、椎體和小關節(jié)的骨質增生、關節(jié)囊水腫增厚、韌帶肥厚。這些病理改變的發(fā)生實際上是生物體自身的一種代償性保護性反應，其目的是使已經發(fā)生失穩(wěn)的脊柱趨向于穩(wěn)定。這些改變的發(fā)生直接或間接地對頸部周圍的結構產生機械壓迫和炎癥物質刺激，影響頸椎周圍血管、神經以及脊髓等組織正常生理功能的發(fā)揮，導致了頭痛、頭暈、頸部疼痛、活動受限、運動及感覺功能減退等一系列病理改變的發(fā)生。
頸段脊柱的載荷主要由頭顱的重量產生，頸部肌肉和腱的力臂較小，而頭顱運動時的力臂較大，這樣頸部肌肉產生的肌力就必須足夠大才能提供頭顱運動所需要的足夠大的力矩，用以維持頸椎的生物力學平衡和頸部的日常生理活動。一個旨在研究頸部運動時頸部周圍肌肉形態(tài)和力矩變化的實驗表明大部分的頸部肌肉在頸椎運動過程中維持80%的峰力矩。盡管每塊肌肉在頸椎運動過程中所提供的力矩差異很大。力矩（Mement）等于作用力F與作用線到軸的垂直距離d（通常稱為力臂）的乘積。任何力對于不在力作用線上的任意點都會產生力矩。軀干的重力線通常在第四腰椎的腹側通過，也就是說重力線在脊柱所有活動節(jié)段x軸的腹側從而使頸椎的活動節(jié)段獲得向前的彎矩，這就需要頸部周圍肌肉的問歇活動來維持力矩的平衡。研究表明，頭頸處于中立位時，胸鎖乳突肌產生頸椎在前屈方向的峰力矩，頭半棘肌和頭夾肌產生頸椎在后伸方向的峰力矩，斜角肌提供頸椎旋轉方向的峰力矩。由此可見，肌肉的活動是由維持脊柱的穩(wěn)定性需要所決定的頸椎的穩(wěn)定、運動及不同姿勢需要肌肉或肌群的外源性支持。
度的應力對維持椎間盤的營養(yǎng)是必不可少的，但異常高應力環(huán)境卻是導致椎間盤退變的重要原因。脊柱不穩(wěn)發(fā)生后，加劇了椎問盤的退變，進一步加重了頸椎病的發(fā)生發(fā)展，脊柱不穩(wěn)發(fā)生后，小關節(jié)的關節(jié)囊所受的牽引力加大，產生充血、水腫和增生，關節(jié)軟骨損害退變，波及軟骨下，形成創(chuàng)傷生關節(jié)炎。晚期導致關節(jié)間隙變窄和小關節(jié)增生，椎問孔前后徑及上下徑均變窄，刺激脊神經飯和腦脊膜返支竇椎神經產生臨床癥狀，頸椎動力平衡失調后，一方面，韌帶承載加大發(fā)生退行性改變，.就力學性質來說，這意味著韌帶的強度與剛度的減低，韌帶對脊柱穩(wěn)定的保護作用降低。另一方面，韌帶承載加大后引起黃韌帶、前縱，韌帶、后縱韌帶的增生、肥厚、鈣化甚至骨化，增生的黃韌帶使椎管變窄，對脊，髓形成后方壓迫。根據解剖學觀察，幾乎所有的頸椎韌帶均有神經支配，如后縱韌帶、關節(jié)囊等均含有豐富的神經末梢。一旦應力達到一定域值，這些神經末梢作為傷害性感受器即可傳人沖動至中樞而產生痛覺，因此，頸椎韌帶的力學異?？赡苁且痤i部疼痛的重要原因之一。
由于頸椎病人頸部疼痛的存在和頸椎活動范圍的減小，頸部運動常導致疼痛加劇，為避免疼痛，患者常減少頸部活動，頸椎關節(jié)視或肌肉活動的下降?？蓪е乱呀洶l(fā)生力學性質減弱的頸椎周圍肌肉出現(xiàn)廢用性萎縮。肌肉生物力學性質發(fā)生變化，肌力進一步下降。頸椎病人頸椎周圍肌肉與健康人相比更易疲勞。慢性頸部疼痛的病人與健康對照組相比前屈、后伸及旋轉肌群的肌力均顯著降低，尤以后伸肌群肌力減弱明顯。肌肉運動的不平衡導致了肌肉力量的不均衡，加劇了頸椎病的發(fā)生和發(fā)展。
頸椎周圍肌肉的勞損和痙攣還可影響頸椎的屈曲度，長期的不良屈曲度可加速椎間盤和其他骨性結構的退變。當維持脊柱生理弧度的諸組肌肉失去平衡時?？沙霈F(xiàn)過伸、過屈或弧度消失、弧度加劇等異常。頸曲的形成是人類站立后為適應脊柱的四維平衡結構而在發(fā)育過程中逐漸形成的，因此正常的椎曲決定了頸椎的正常生理功能。頸曲一旦改變，頸椎均可在不同程度上出現(xiàn)病理改變而產生癥狀。有研究發(fā)現(xiàn)，單純頸椎曲度改變無頸椎骨質增生時會出現(xiàn)頭痛、頭暈、失眠、健忘、頸部不適等癥狀。
頸椎周圍有重要的血管和神經，緊張、壓力、焦慮、恐懼、怨恨等情感均可導致局部區(qū)域的血管收縮和頸部周圍肌群的持續(xù)收縮，從而血流減少、肌張力增高，持續(xù)收縮的肌肉痙攣可直接對頸部周圍的血管、神經產生機械壓迫，影響血液供應和神經傳導，產生一系列病理生理變化，引起相應的臨床癥狀加重了頸椎病的發(fā)生發(fā)展。另一方面，頸椎病人表現(xiàn)出了抑郁、焦慮等心理方面的損害。
頸椎病系由頸椎間盤退變及其繼發(fā)性改變所引起，與頸段脊柱正常生物力學平衡的破壞有十分密切的關系。頸椎間盤切除術后病人前屈、后伸、旋轉肌力及運動范圍均明顯減低固。在頸椎病發(fā)生發(fā)展過程中，頸椎動力平衡失調是始發(fā)因素，可影響頸椎整個力學系統(tǒng)的平衡，穩(wěn)定與靜力平衡系統(tǒng)的改變。
2.2 頸椎病病理分析
2.2.1 頸椎病分類
頸椎病的臨床表現(xiàn)依病變部位，受壓組織及壓迫輕重的不同而有所不同。其癥狀有的可以自行減輕或緩解、亦可反復發(fā)作個別病例癥狀頑固影響生活及工作。根據臨床癥狀大致分為神經根型、交感神經型、椎動脈型及脊髓型。然而在臨床上每可見到各型之間癥狀、體征彼此參雜的各種混合型。
神經根型頸椎病臨床病象：
多見于40歲以上的人，起病緩慢，多無外傷史。頸椎病中神經根型發(fā)病率最高（50%-60%）。是由于頸椎閫盤側后方突出、鉤椎關節(jié)或關節(jié)突并節(jié)增生、肥大，刺激或壓迫神經根所致。主要癥狀有頸肩背疼痛及頸神經刺激或者受壓癥狀。
其重要體征為：①頸部有不同程度的畸形及僵硬現(xiàn)象。②壓痛點在受累頸脊神經的頸椎橫突下方及其背支支配的區(qū)域。③臂叢神經牽拉試驗陽性。④椎間壓縮試驗陽性。⑤肩部下壓試驗陽性。⑥頸神經受到刺激時，其遠隔部位早期表現(xiàn)為疼痛過敏，當受到壓迫較重或者時間較久時，其遠隔部位表現(xiàn)為感覺減退。⑦支配肱二頭肌及肱三頭肌腱的主要神經受到興奮時，腱反射活躍，反之，則腱反射減退或消失。⑥神經根受壓迫后，輕者其所支配的肌肉力量減弱，重者尚可以見到肌肉萎縮。
交感型頸椎病的臨床病象：
（1）交感神經興奮癥狀：
①頭痛或偏頭痛、頭沉、頭昏，枕部痛或頸后痛。②眼裂增大、視物模糊、瞳孔散大、眼窩脹痛，眼目干澀，視野內冒金星等。③心跳加快，心律紊亂、心前區(qū)疼痛和血壓升高等。④肢體怕涼怕冷，局部溫度偏低，或肢體遇冷時有刺癢感，繼而出現(xiàn)紅腫或疼痛加重。⑤發(fā)汗障礙。
（2）交感神經抑制癥狀：有頭昏眼花、眼瞼下垂、流淚、鼻塞、心動過緩、
血壓偏低，胃腸蠕動增加或暖氣等。
椎動脈型頸椎病的臨床病象：
表現(xiàn)為椎間隙狹窄，頸椎不穩(wěn)或頸椎關節(jié)骨質增生、手壓迫或刺激，動脈血流暫時受阻，因痙攣而阻塞或梗塞。①椎動脈供血不全的典型癥狀，發(fā)作性眩暈、復視伴有眼震，有時出現(xiàn)惡心、嘔吐，甚至耳鳴、耳聾，②猝倒。③腦干癥狀肢體麻木、感覺異常，持物落地。④枕部跳痛。⑤發(fā)作性昏迷。
脊髓型頸椎病的臨床病象：
約占頸椎病的10%-15%。脊髓受壓的主要原因是中央后突之髓核、椎體后緣骨贅、增生肥厚的黃韌帶及鈣化的后縱韌帶等。由于下頸段椎管相對較?。顾桀i膨大處），且活動度大，故退行性變亦發(fā)生較早、較重，脊髓受壓也易發(fā)生在下頸段。早期為單側或雙側下肢麻木，以后發(fā)展為肌力虛弱，行走困難，大小便功能障礙或各種類型癱瘓。
臨床上根據壓迫物位于脊髓的中央還是偏于一側可分為單純脊髓型和脊髓神經根混合型。其臨床癥狀有，①上肢癥狀，出現(xiàn)于一側上肢或兩上肢的單純運動障礙，單純感覺障礙或者同時存在的感覺及運動障礙。②下肢癥狀，出現(xiàn)于一側下肢或兩側下肢的神經機能障礙。③偏側癥狀，出現(xiàn)于同側上下肢的感覺運動障礙。④交叉癥狀，出現(xiàn)于一側上肢和對側下肢的感覺或運動障礙。⑤四肢癥狀出現(xiàn)于四肢的神經機能障礙。⑥頭部癥狀，主要表現(xiàn)為頭痛、頭暈或頭皮痛。⑦骶神經癥狀，表現(xiàn)為捧尿或排便障礙。
2.2.2 頸椎病病理分析
頸椎病的生成：
產生頸椎病的最初病理變化為頸椎間盤變性，由于它的變性，可使纖維環(huán)、髓核突向韌帶下方而引起韌帶連同骨膜與椎骨間分離，形成韌帶一椎間盤問隙，因多同時伴有局部微血管撕裂與血形成間隙血腫，隨著血腫機化和鈣鹽沉積最后形成突向椎管或椎體前緣骨刺。另外，相鄰兩椎體的失穩(wěn)，椎體緣受到附著韌帶的牽拉力加大，亦可以刺激該處引起骨質增生而形成骨刺。
由于闖盤變性，還可導致其耐用壓力和牽拉力減低，因而相應地出現(xiàn)椎問隙變窄，關節(jié)突關節(jié)錯位或重疊，椎間孔上下變小，相鄰椎體間穩(wěn)定性減少，繼而出現(xiàn)小關節(jié)、鉤椎關節(jié)骨質增生、韌帶骨化等。此外長期慢性勞損、外傷、炎癥及畸形等都會誘發(fā)和加重刺激壓迫神經根和椎動脈。上述這些病理變化，都會因發(fā)育性椎管狹窄而加重，形成頸椎病。
頸椎易患病的原因：
頸椎位于缺少活動的胸椎和重量較大的頭顱之問，其活動度較大，又須支持頭部使之保持平衡，故頸椎容易發(fā)生勞損，尤以下部頸椎即頸5-6為然。由于頸部長期勞損，其椎間盤組織以及骨與關節(jié)逐漸發(fā)生退行性變，影響附近的神經、脊髓、椎動脈而出現(xiàn)各種臨床癥狀。
分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩種：
（1）原發(fā)性病變；頸椎病的初期病理變化為頸椎間盤的退行性病變，首先是髓核的脫水使髓核最后成為一個纖維軟骨性實體而使椎問盤狹窄。再者是纖維環(huán)停止發(fā)育而退變，并出現(xiàn)破裂，發(fā)生髓核脫出，同時纖維環(huán)的退變引起頸椎間盤的狹窄，最后是軟骨板的變性而加重了纖維環(huán)和髓核的變性和壞死。
（2）繼發(fā)性病變；因為頸椎間盤發(fā)生退行性病變之后，物理性能也發(fā)生相應的變化，也就是耐壓性和耐牽拉性降低。①耐壓性減低，由于耐壓性能差，當頸椎間盤受到頭顱重力和胸部肌肉牽拉力作用時，變性的頸椎間盤也可以發(fā)生局部和大部分向外突出，而引起椎間隙狹窄，小關節(jié)錯位或重疊，椎間孔的上下徑變小，②耐牽拉力的減低，因為頸椎問盤耐牽拉能力的減低，當頸椎作屆、后伸、左右側屈和旋轉動作時，相鄰椎體間的穩(wěn)定性減少，可以出現(xiàn)一系列椎體不穩(wěn)定現(xiàn)象，包括椎間盤的活動度增大，椎體半脫位亦稱為滑椎，繼而出現(xiàn)小關節(jié)、鉤椎關節(jié)和椎板的骨質增生，黃韌帶、項韌帶變性，軟骨化和骨化的改變。
頸椎病的病理變化：
（1）椎間盤退化；30歲以后纖維環(huán)彈力降低可產生裂隙，軟骨板也有變性,特別是髓核的含水量減少，彈性也減少，最后可致纖維化和鈣化。整個椎間盤的退化，導致椎間變薄，X線片上可見到椎間隙狹窄。
（2）小關節(jié)改變；當椎間隙狹窄時，小關節(jié)所承受的力量因而增加，日久也可引起損害，使椎間孔相應變小。
（3）韌帶改變；黃韌帶在中年以后多有肥厚改變，顯著肥厚時可使椎管變小，脊髓后方可受壓迫。前縱韌帶、后縱韌帶因急性外傷或慢性勞累，也叮有微小撕裂，繼發(fā)纖維化或鈣化，鈣化影也可在X線上顯示。
（4）骨質增生；椎間隙狹窄，韌帶損傷引起血腫鈣化，小關節(jié)過度磨損等，均可引起骨質增生、骨質增生以頸5、頸6為好發(fā)部位。骨刺既可以發(fā)生癥狀，也有穩(wěn)定的作用，這與骨質增生的部位有關。如頸椎側后緣骨質增生時，可影響椎動脈的血流。
2.2.3 青壯年人頸椎病特點
廣東省第二中醫(yī)院放射科探討青年頸椎病X線征象的特點，分折370例40歲以下臨床診斷為頸椎病的青年患者的X線征象，其中頸椎正常59例，占,15.95%，異常311例，占,84.05%。并對異常征象分組比較，發(fā)現(xiàn)頸椎生理曲度異常所占比率最大，共247例，占總患病人數的,66.76%。
頸椎弧度評價方法：
通過測量頸椎側位片的頸椎弓深來評價頸椎生理弧度的變化。弓深測量方法采用Borden氏測量法，為樞椎齒突后緣最高點與c7椎體后緣最下點連一直線和椎體后緣連線所形成的弓問最深處的距離。正常人群頸椎生理弧度的弓深為10mm以上將弓深小于10mm哪者定義為頸椎生理弧度異常。將頸椎生理弧度異常分為三度：Ⅰ度即頸椎生理弧度變淺??弓深為大于0mm小于10mm；Ⅱ度即頸椎曲度變直。弓深為0mm；Ⅲ度即頸椎反曲，弓深小于0mm。頸椎曲度變直和反曲時弓深等于或小于0mm組間p<0.105有顯著性差異。結合表2-2的資料，說明頸椎生理弧度的異,常程度隨著低頭持續(xù)時間的延長而加重,超過1h出現(xiàn)頸椎變直和反曲的發(fā)生率明顯高于連續(xù)低頭時間少于1h。其中持續(xù)低頭時間3h以上者，頸椎變直或反曲的比率為17.11%。
圖2-4 頸椎弓深的測量方法
圖2-5 頸椎生理弧度異常出現(xiàn)反曲
青年頸椎生理弧度異常的原因分析：
頸椎的運動及不同姿勢需要肌肉或肌群的外源性支持。神經與肌肉的共同協(xié)同不僅提供了頸椎的生理活動，而且維持著頸椎的穩(wěn)定，即動力性平衡，頸部慢性勞損、不良體位與姿勢、精神過度緊張等因素，可造成頸椎周圍肌肉肌力減弱頸椎動力性平衡系統(tǒng)遭到破壞，形成動力性平衡失調。失去動力性平衡，頸椎不能維持其正常的生理運動功能和正常生理弧度（圖2-6）。
長期不良的工作姿勢、生活習慣和睡眠姿勢是造成頸部肌肉慢性勞損，引起頸椎動力性平衡系統(tǒng)失調，導致頸椎生理弧度異常的常見因素。本組病例顯示，長期低頭工作的人群，其頸椎生理弧度出現(xiàn)異常的幾率很高。長時間低頭的職業(yè)如財務會計、IT產業(yè)者、老師和干部，占門診青年頸椎生理弧度異常患者的85.14%。另外，無工作的家庭主婦出現(xiàn)頸椎生理弧度異常的患者，常常有長時間低頭玩麻將、打撲克或喜歡打毛線經歷，占門診該類患者的8.19%。持續(xù)低頭時聞越長，出現(xiàn)頸椎生理弧度異常的程度越嚴重。由于連續(xù)低頭將增加頸椎生理弧度異常的發(fā)病率和嚴重程度，其他容易發(fā)生的頸椎生理弧度異常的患者還有學生，主要是功課較重的畢業(yè)生，喜歡打游戲者、睡眠姿勢不良者占78.9%。
青年頸椎生理弧度異常的發(fā)生機理：
頸椎是人體脊柱中靈活性最大，活動頻率最高的節(jié)段，尤以c4、c5、c6為甚。頸椎的運動是以脊柱功能單位進行的，脊柱功能單位包括鄰近2個椎體及其間的椎間盤、韌帶，為一個運動節(jié)段。正常人體頸椎的平衡穩(wěn)定系由頸椎靜力性平衡系統(tǒng)和動力性平衡系統(tǒng)兩大部分來維持。頸部正常的生理運動及其穩(wěn)定性總是在靜力平衡的基礎上，依靠肌肉的作用來隨時調整以達到動力平衡完成的。從解剖學和生物力學的角度看，頸椎動靜力性平衡系統(tǒng)的關系猶如船的桅桿和纜繩之間的關系。
長期低頭伏案工作，使頸部肌群痙攣，久之頸肌肌力減弱使動態(tài)平衡破壞而影響靜力平衡。正常的頸部肌肉組織是維持頸椎生理弧度的重要保證，其異常將導致頸椎的生理弧度的改變。這些軟組織出現(xiàn)無菌性炎癥反應，引起肌肉痙攣和疼痛，從而造成頸椎變形和運動障礙，如頸椎反曲。長時間的低頭使頸椎前部肌群處于長期收縮緊張狀態(tài)，張力增高，后方處于牽張狀態(tài)，出現(xiàn)局部水腫，毛細血管滲透性增高，局部肌肉壞死，纖維化，頸部運動受限，引起頸椎生理弧度的異常。
2.3 本章小結
本章通過對頸椎生理結構和頸部肌肉的分析，從脊柱生物力學角度出發(fā)，研究維持頸椎運動與穩(wěn)定的平衡特征，正常脊柱的平衡由兩方面來維護，一為內源性穩(wěn)定，包括椎體、附件，椎問盤及相連的韌帶，為靜力平衡。二為外源性穩(wěn)定包括肌肉的凋節(jié)和控制，這是脊柱運動的原始動力，為動力平衡。頸椎是脊柱中靈活性最大，活動頻率最高的節(jié)段，頸椎活動度大、穩(wěn)定性差，它位于缺少活動的胸椎和重量較大的頭顱之問，其活動度較大，又須支持頭部使之保持平衡，故頸椎容易發(fā)生勞損。
以青壯年人為主的辦公人員由于長期伏案，頸椎處于屈曲狀態(tài)，患病特點以頸曲異常較為常見，用Borden法測量頸椎弓深的研究顯示，工作時間越長，弓深越大。
第 3 章 人機工程學為基礎的設計
3.1 人機工程學為基礎的設計
3.1.1 人機工程學理論基礎
人機工程學與工業(yè)設計：
所謂人機工程學，亦即是應用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結構特征和機能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關系和可及范圍等人體結構特征參數，還提供人體各部分的出力范圍、活動范圍、動作速度、動作頻率、重心變化以及動作時的習慣等人體機能特征參數，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性，分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應能力，探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。
國際人機工程學會對人機工程學所下的定義為，人機工程學是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素，研究人和機器及環(huán)境的相互作用，研究在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適等問題的學科。
從科學性和技術性方面，給人機工程學下定義：人機工程學是研究“人一機一環(huán)境”系統(tǒng)中人、機、環(huán)境三大要素之間的關系，為解決系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的科學。
人機工程學的顯著特點是，在認真研究人、機、環(huán)境三個要素本身特性的基礎上不單純著眼于個別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設計的 “物”以及人與“物”所共處的環(huán)境作為一個系統(tǒng)來研究。在人機工程學中將這個系統(tǒng)稱為“人一機一環(huán)境”系統(tǒng)。這個系統(tǒng)中，人、機、環(huán)境三個要素之問相互作用、相互依存的關系決定著系統(tǒng)總體的性能。本學科的人機系統(tǒng)設計理論就是科學地利用三個要素間的有機聯(lián)系來尋求系統(tǒng)的最佳參數。
人機工程學和工業(yè)設計在基本思想與工作內容上有很多一致性，人機工程學的基本理論。產品設計要適合人的生理，心理因素”與工業(yè)設計的基本觀念“創(chuàng)造的產品應同時滿足人們的物質與文化需求，意義基本相同，側重稍有不同，工業(yè)設計與人機工程學同樣都是研究人與物之間的關系，研究人與物交接界面上的問題，不同于工程設計（以研究與處理“物與物”之間的關系為主）。由于工業(yè)設計在歷史發(fā)展中溶入了更多的美的探求等文化因素，工作領域還包括視覺傳達設計等方面，而人機工程學則在勞動與管理科學中有廣泛應用，這是二者的區(qū)別。
工業(yè)設計是一項綜合性的規(guī)劃活動，是一門技術與藝術相結合的學科，同時受環(huán)境社會形態(tài)、文化觀念以及經濟等多方面的制約和影響，即工業(yè)設計是功能與形式、技術與藝術的統(tǒng)一，工業(yè)設計的出發(fā)點是人，設計的目的是為人而不是產品??工業(yè)設計必須遵循自然與客觀的法則來進行，這三項明確地體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)設計強調“用”與“美”的高度統(tǒng)一，物與人的完美結合，把先進的技術科學和廣泛的社會需求作為設計風格的基礎。概而言之，工業(yè)設計的主導思想以人為中心，著重研究物與人之間的協(xié)調關系。
人機工程學研究內容及其對于設計學科的作用可以概括為以下幾方面：
（1）為工業(yè)設計中考慮。人的因素”提供人體尺度參數，應用人體測量學、人體力學，生理學、心理學等學科的研究方法，對人體結構特征和肌能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時相互關系和可及范圍等人體結構特征參數提供人體各部分的發(fā)力范圍、活動范圍、動作速度、頻率、重心變化以及動作時慣性等動態(tài)參數分析人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及肢體感覺器官的肌能特征，分析人在勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞程度以及對各種勞動負荷的適應能力，探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素，及心理因素對工作效率的影響等。人體工程學的研究，為工業(yè)設計全面考慮“人的因素”提供了人體結構尺度，人體生理尺度和人的心理尺度等數據，這些數據可有效地運用到工業(yè)設計中去。
（2）為工業(yè)設計中“產品”的功能合理性提供科學依據，現(xiàn)代工業(yè)設計中，如搞純物質功能的創(chuàng)作活動，不考慮人機工程學的需求，那將是創(chuàng)作活動的失敗。
因此，如何解決“產品”與人相關的各種功能的最優(yōu)化，創(chuàng)造出與人的生理和心理肌能相協(xié)調的?！爱a品”這將是當今工業(yè)設計中，在功能問題上的新課題。人體工程學的原理和規(guī)律將設計師在設計前考慮的問題。
（3）為工業(yè)設計中考慮“環(huán)境因素”提供設計準則：通過研究人體對環(huán)境中各種物理因素的反應和適應能力，分析聲、光、熱、振動、塵埃和有毒氣體等環(huán)境因素對人體的生理，心理以及工作效率的影響程序，確定了人在生產和生活活動中所處的各種環(huán)境的舒適范圍和安全限度，從保證人體的健康、安全、合適和高效出發(fā)，為工業(yè)設計方法中考慮“環(huán)境因素”提供了設計方法和設計準則。
（4）為進行“人一機一環(huán)境”系統(tǒng)設計提供理論依據。通過分析和研究人、機、環(huán)境三個要素對系統(tǒng)總體性能的影響和應具備的各自功能及其相互關系，如系統(tǒng)中人機功能如何分工、配合，環(huán)境如何適應人，機對環(huán)境又有何影響等問題經過不斷修正和完善三要素的結構方式，最終確保系統(tǒng)最優(yōu)組合方案的實現(xiàn)。
以上幾點充分體現(xiàn)了人機工程學為工業(yè)設計開拓了新設計思路，并提供了獨特的設計方法和理論依據。社會發(fā)展、技術進步、產品更新、生