頸椎牽引器設(shè)計(jì)【頸椎康復(fù)機(jī)器人】

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穿戴式下肢康復(fù)裝置的設(shè)計(jì) 莫佳佳，邱毅瑞，陳達(dá)仁 1.機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院，寧波大學(xué)，818號，順化路，寧波，315211，中國浙江省。 2.機(jī)械工程學(xué)院，臺灣大學(xué)，1號，第4羅斯福路，臺北，臺灣，10617,achiuyijui@nbu.edu.cn，bdzchen@ntu.edu.tw。 關(guān)鍵詞：下肢關(guān)節(jié)；康復(fù)；肌電圖 摘要：我們提出了一種下肢康復(fù)裝置來幫助受損的人恢復(fù)腿的能力。該裝置由鏈接和彈簧組成，它的特點(diǎn)如下：（1）它是半被動(dòng)和以家庭為基礎(chǔ)的，使腦卒中患者受自己的控制進(jìn)行下肢體運(yùn)動(dòng)；（2）它結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，但它有類似的性質(zhì)用于其他治療機(jī)器人上；（3）動(dòng)態(tài)平衡訓(xùn)練器和肌電圖（EMG）進(jìn)行BIODEX分析。結(jié)果表明，股直肌，股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌的訓(xùn)練對恢復(fù)非常好。. 1.介紹 在中國，那些患有神經(jīng)損傷的人，像輕偏癱中風(fēng)和一百萬一年以上的交通事故。老年人和病人可能發(fā)生的肌肉無力或癱瘓，這往往限制他們大量的運(yùn)動(dòng)并對他們的日常生活帶來不好的影響。這些設(shè)備出現(xiàn)，就是為了幫助他們恢復(fù)肌肉強(qiáng)度和康復(fù)步態(tài)。 第一個(gè)MIT-MAUNS?【1】康復(fù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，2012年，許多類型的治療設(shè)備已被陳【2】等聰慧的研究者意識到。并設(shè)計(jì)出“半被動(dòng)”戴的康復(fù)設(shè)備，這設(shè)備的彈簧裝在腦卒中患者上，使他們進(jìn)行上肢控制運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。然而，矯形器的下肢是典型的動(dòng)力。在本文中，我們提出了一個(gè)“半被動(dòng)”穿戴式下肢康復(fù)裝置，該裝置可以用來協(xié)助腿受損的人恢復(fù)腿的能力。 在文獻(xiàn)中，已經(jīng)有很多的方法能計(jì)算出重力?？祻?fù)機(jī)，包括配重，彈簧和輔助平行四邊形【3-5】。彈簧附件的選擇已被證明能夠平衡重量的下肢康復(fù)裝置，這典型運(yùn)動(dòng)人體的關(guān)節(jié)力矩可以分解為重力轉(zhuǎn)矩，慣性力矩和肌肉依從轉(zhuǎn)矩【6】。亞當(dāng)斯仿真軟件的研究實(shí)驗(yàn)方法，并探討當(dāng)穿戴下，人體下肢肌肉康復(fù)裝置的影響。Biodex，Biopac和肌電圖都是用來獲取關(guān)節(jié)力矩和肌肉電活動(dòng)的設(shè)備。 2.下肢的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 2.1設(shè)計(jì) 可穿戴式下肢康復(fù)裝置，如下圖所示,它是由木板組件和復(fù)位彈簧裝置組成。復(fù)位彈簧裝置連接木板和木板組件，組件包括大腿和小腿木板。一個(gè)腰帶是用在大腿上的木板，其長度可調(diào)，是為了防止軸向和縱向移動(dòng)。彈簧的恢復(fù)裝置還包括兩個(gè)滑塊，它們是第一滑塊和第二滑塊。大腿板第一導(dǎo)軌與第一滑塊與小腿板第二導(dǎo)軌與第二滑動(dòng)對比。有三個(gè)彈簧安裝裝置。第一彈簧套在腰帶和腿板之間，第二彈簧放置固定軸和小牛板之間。彈簧的作用是將滑塊間的引力勢能的彈性勢能彈簧做康復(fù)運(yùn)動(dòng)。第三個(gè)彈簧固定大腿和小腿之間的木板，可以連接大腿與小腿板。 圖1是可穿戴式下肢康復(fù)裝置 圖1 2.2。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 一個(gè)右下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)和坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖如下。下肢包括兩個(gè)環(huán)節(jié)，大腿和小腿，大腿是從臀部到膝蓋的區(qū)域HK，小膝踝A?K是半被動(dòng)式外骨骼部分，卸髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)在重力的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，大腿和小腿的中心被假定固定，始終位于機(jī)器MT和MC 之間，在任何瞬時(shí)。上下肢的運(yùn)動(dòng)可分為兩運(yùn)動(dòng)：臀部分量θ1，θ2，膝關(guān)節(jié)彎曲分量X1，X2。 圖2 圖2是一個(gè)右下肢的運(yùn)動(dòng)學(xué)和坐標(biāo)系統(tǒng)圖 髖關(guān)節(jié)相當(dāng)于一個(gè)三自由度球形關(guān)節(jié)，而膝關(guān)節(jié)建模只允許屈伸關(guān)節(jié)單自由度。在本文中，我們只需要考慮髖關(guān)節(jié)屈曲-伸展膝關(guān)節(jié)，因?yàn)樗麄兊慕Y(jié)合是最重要的運(yùn)動(dòng)下肢。一種康復(fù)裝置示意圖如下圖所示。下肢結(jié)合外骨骼可以建模為一二連接串行連接。根據(jù)前面所述，我們在設(shè)備的適當(dāng)位置添加彈簧和滑塊，以使系統(tǒng)重力平衡。這用于下肢康復(fù)裝置的彈簧裝置是共面的。 圖3，相應(yīng)的勢能圖 系統(tǒng)的潛在能量，由重力勢能，彈性潛在能量和質(zhì)量潛在能量組成。與人腳的質(zhì)量比較時(shí)，大腿和小腿是相對小的重力勢能，這兩者是微不足道的。因此，較低的重力勢能的四肢是 在M?t與Mc之間，右大腿和右小腿數(shù)量最多，Rhm是距離髖關(guān)節(jié)Mt中心的質(zhì)量，rRmc是膝關(guān)節(jié)MC中心的質(zhì)量, 相應(yīng)的彈性勢能的V1,V2,V3,彈簧模量K1,K2,K3，可以推導(dǎo)出 K1，K2，K3是三個(gè)彈簧的彈性模量，Lhb，Lcd，Lce是三個(gè)彈簧的長度，大腿木板潛在能量是Vm1，木板潛在能量是Vm2，第一滑塊潛在能量是Vm3和第二滑塊潛在能量是Vm4，可以推導(dǎo)出公式： 根據(jù)（2）到（8），我們獲得了總的潛在能量 因此，腿會(huì)加入這三個(gè)所提到的潛在能量，并在重力平衡以上。 3。數(shù)值結(jié)果 建立了隨著下肢外骨骼運(yùn)動(dòng)學(xué)模型下肢。在這本文，我們利用亞當(dāng)斯模擬Biodex獲得髖關(guān)節(jié)力矩。Biopac和肌電圖（EMG）是被用來獲得肌肉電活動(dòng)的設(shè)備。下肢肌肉有四個(gè)部分，股直肌，股中間肌，股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌。然而，由于股中間肌深度，信號就被可靠地通過，使用表面肌電圖記錄。因此，對于其他三個(gè)肌肉的肌電圖收集。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)健康的年輕成年人參與評測，其測量參數(shù)在表1中列出該裝置的數(shù)量，這種裝置的功能相當(dāng)于一個(gè)沙袋綁在大腿上，提出了用沙袋練習(xí)的方法。他的右下肢從初始狀態(tài)下，大腿和小腿是在垂直位置。我們稱這種運(yùn)動(dòng)為“抬腿”運(yùn)動(dòng)。范圍從0度擴(kuò)展到90度。 表1。對男性下肢人體測量學(xué)參數(shù) 主觀方面 人體測量學(xué) 參數(shù) 水分 70厘米 大腿長度 48厘米 髖關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)長度 44厘米 大腿電路 63厘米 膝CIR 43厘米 大腿寬 22厘米 膝寬 10厘米 黑色的線顯示在圖4上，它顯示出髖關(guān)節(jié)的扭矩，從實(shí)驗(yàn)“抬腿”運(yùn)動(dòng)與B（1.81公斤）重沙袋，而當(dāng)B權(quán)電阻連接到下肢外骨骼時(shí)，紅色是關(guān)節(jié)力矩通過ADMAS仿真。圖4顯示時(shí) 大腿與地面平行，關(guān)節(jié)力矩達(dá)到峰值的15000?n-mm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果大約在16000?n-mm，其超過模擬量。 圖4髖關(guān)節(jié)屈曲-伸展的男性受試者關(guān)節(jié)力矩 圖5顯示一個(gè)男性的肌肉的肌電圖（a）是股直??；（b）是股外側(cè)?。唬╟）是股內(nèi)側(cè)肌。在“抬腿”運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，所有三個(gè)肌肉被訓(xùn)練時(shí)，股直肌是最活躍的。股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌相對溫和，但表現(xiàn)出有兩個(gè)明顯的峰高度的一致性現(xiàn)象。 所有的肌肉沒有活性，到達(dá)時(shí)間是8秒。圖5是一個(gè)男性的肌肉的肌電圖，（a）是股直肌；（b）是股外側(cè)?。唬╟）是股內(nèi)側(cè) 4。結(jié)論 下肢矯形器的介紹，旨在幫助步行的人。當(dāng)穿戴該裝置，我們使用亞當(dāng)斯仿真軟件，人體下肢的肌肉和關(guān)節(jié)力矩實(shí)驗(yàn)限制方法來探討影響。它表明，股直肌，股外側(cè)肌和股內(nèi)側(cè)肌下肢康復(fù)肌肉訓(xùn)練非常好，我們相信這種矯形器康復(fù)裝置可能非常適用于一個(gè)潛在的肌肉無力或癱瘓患者，所有的研究工作是在浙江省新興藝術(shù)家（新廟）基金會(huì)的撥款20128405025號的資助下進(jìn)行的，基礎(chǔ)教育部：第y201119372號；下批準(zhǔn)號：2012a610077。 工具書類 【1】H.I. Krebs, N. Hogan, M.L. Aisen, B.T. Volpe，機(jī)器人輔助神經(jīng)康復(fù)，IEEE跨康復(fù)工程，vo1.6（1），（1998）第75-87頁。 【2】 邱毅瑞，陳達(dá)仁?，可穿戴式上肢矯形器訓(xùn)練設(shè)計(jì)康復(fù)致動(dòng)器，力學(xué)和材料卷。201-202（2012）第864-870頁。 【3】S.K.Agrawal, G. Gardner, S. Pledgie，重力平衡平面設(shè)計(jì)制作輔助的平行四邊形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，ASME，123卷（4）（2001），第525-528頁。 【4】G.J. Walsh, D.A. Streit, B. J. Gilmore，空間彈簧平衡理論，機(jī)械機(jī)器理論26 (2)（1991），第155-170頁。 【5】 D.A. STREIT，E. Shin，平衡機(jī)的平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)卷11（3）（1993），第604-610頁。 【6】Agrawal，banala，A. Fattah， Sangwan，Krishnamoorthy，J.P.?Scholz，W.L. Hsu，IEEE跨神經(jīng)系統(tǒng)與康復(fù)工程，第15（3）（2007），第410-420頁。 佳木斯大學(xué)（2012）屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表 學(xué)院 學(xué)生 指導(dǎo)教師 班級 學(xué)號 檢查日期 2012.4 論文題目 頸椎牽引器設(shè)計(jì) 工作態(tài)度 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)工作完成情況 已完成任務(wù) （1） 查找資料； （2）框架設(shè)計(jì)； 待完成任務(wù) （1） 可轉(zhuǎn)向滑輪； （2） 砝碼設(shè)計(jì) （3） 正式撰寫畢業(yè)論文并準(zhǔn)備答辯。 現(xiàn)存在的問題 滑輪無法轉(zhuǎn)向，砝碼重量未能得出為需要求。 擬采取的措施 根據(jù)資料合理設(shè)計(jì)符合要求的砝碼。 質(zhì)量評價(jià) o 優(yōu) o 良 o 中 o 差 建議結(jié)果 o 表揚(yáng) o 通過 o 修改后通過 o 不通過 指導(dǎo)教師意見及建議： 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 佳木斯大學(xué)（2012）屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 頸椎牽引器設(shè)計(jì) 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)號 班級 下達(dá)日期 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化 學(xué)生 導(dǎo)師 江 起止日期 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容與要求 研究的內(nèi)容 （1）頸椎病患者與產(chǎn)品使用情況的調(diào)研 （2）頸部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析與頸椎曲度研究； （3）可在眾多場所使用的辦公牽引設(shè)計(jì)。 研究的要求 （1）實(shí)現(xiàn)可拆卸性，器械可適應(yīng)大多數(shù)場合地點(diǎn)是用； （2）實(shí)現(xiàn)自調(diào)，使患者能夠自行調(diào)節(jié)，解決一個(gè)人不能使用的難題； （3）安全系數(shù)高，本設(shè)計(jì)采用重量牽引法，所需重量皆可隨意更換，實(shí)現(xiàn)需要多少用多少，對患者起到了保護(hù)作用 參考資料 [1] 李家順,賈連順.當(dāng)代頸椎外科學(xué)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1997.148 [2] 孫宇,陳琪.第二屆全國頸椎病專題座談會(huì)紀(jì)要[J].中華外科雜志,1993,31(8)：472－476 [3] 葉祖明,何新立.推拿加理療治療椎動(dòng)脈型頸椎病39例[J].中醫(yī)雜志,2008,49(4)：337－338. [4] 金建軍,徐亞莉.手法治療對椎動(dòng)脈型頸椎病血流速度的影響[J].中國中醫(yī)藥信息雜志,2005,12(11)：72－73. [5] 黃錦軍,龐軍,雷龍鳴,等.辨證推拿治療椎動(dòng)脈型頸椎病療效觀察[J].廣西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,10(4)：62－64. [6] 陳軍,李靜.推拿頸椎牽引治療椎動(dòng)脈型頸椎病比較研究[J].遼寧中醫(yī)雜志,2008,35(10)：1531－1532. [7] 賈連順??頸椎病研究的現(xiàn)狀進(jìn)展和展望[J]。中國矯形外科雜志，2011，8:733－734 [8] 彭寶淦，賈連順，侯樹勛，等，頸椎病發(fā)病機(jī)制的研究[J]。頸腰痛雜志2001，22（1）：1－4. [9] 黃任民。頸椎病100例的臨床表現(xiàn)[J]。廣東醫(yī)學(xué)，1981，（12） [10] Katsumi，Honma，Nakauwra. Analysis of cervical instalitiry resulting form laminectomies for removal of spinal cord tumor. Spine. 7989,14（10）：1171－1176賴朝安. Pro/E二次開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程, 2001, (1) :21~24 論文進(jìn)度安排 序號 工作任務(wù) 起止日期 序號 工作任務(wù) 起止日期 1 查找資料，對所研究的課題有個(gè)大致了解，并掌握一些信息，去對實(shí)物有一方面的了解，對脊柱牽引設(shè)計(jì)作進(jìn)一步了解 3.1~3.5 3 正式撰寫畢業(yè)論文并準(zhǔn)備答辯 5.14~6.2 2 著手脊柱牽引的設(shè)計(jì) 3.5~3.20 任務(wù)接受人（簽字） 年 月 日 任務(wù)下達(dá)人（簽字） 年 月 日 教研室主任（簽字） 年 月 日 佳木斯大學(xué)（2012）屆畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 頸椎牽引器設(shè)計(jì) 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)號 班級 五班 開題時(shí)間 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生 導(dǎo)師 導(dǎo)師職稱 教授 本課題的研究意義 隨著社會(huì)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(dá)15.9%上升的趨勢。臨床統(tǒng)計(jì)表明年齡大于50者40%以上頸、腰椎有活動(dòng)受限情況；其中60%會(huì)產(chǎn)生頸腰椎病變，壓迫神經(jīng)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(jìn)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(jù)對2000例頸椎病患者調(diào)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(shí)，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(lǐng)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(xué)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(guān)系。隨著生活水平的提高和社會(huì)競爭的加劇，人們坐的時(shí)間越來越多，動(dòng)的時(shí)間越來越少，特別是白領(lǐng)有車族，上班坐辦公室，下班坐車，運(yùn)動(dòng)時(shí)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(gè)小時(shí)，導(dǎo)致頸肩肌過度疲勞。另外，伏案時(shí)姿勢欠妥導(dǎo)致椎問隙炎癥水腫，嚴(yán)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。 脊柱牽引的治療作用 　　1.解除肌肉痙攣，使肌肉放松，緩解疼痛； 　　2.改善局部血液循環(huán)，促進(jìn)水腫的吸收和炎癥的消退，有利于損傷的軟組織修復(fù)； 　　3.松解軟組織粘連，牽伸攣縮的關(guān)節(jié)囊和韌帶; 　　4.調(diào)整脊柱后關(guān)節(jié)的微細(xì)異常改變，使脊柱后關(guān)節(jié)嵌頓的滑膜或關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的錯(cuò)位得到復(fù)位; 　　5.改善或恢復(fù)脊柱的正常生理彎曲; 　　6.使椎間孔增大，解除神經(jīng)根的刺激和壓迫; 7.拉大椎間隙，減輕椎間盤內(nèi)壓力，有利于膨出的間盤回縮以及外突的間盤回納 本課題的基本內(nèi)容簡介 研究目的 本文的研究從頸椎病原理及頸椎結(jié)構(gòu)出發(fā)，對頸椎病進(jìn)行深入分析，并且對現(xiàn)有各類治療產(chǎn)品中存在的不足加以分析和總結(jié)，設(shè)計(jì)一種新型的頸椎保健產(chǎn)品，用于緩解頸部疲勞，防治頸椎病，主要對象定位在辦公室工作人員及伏案工作者。 主要的研究內(nèi)容包括三方面： ????（1）頸椎病患者與產(chǎn)品使用情況的調(diào)研； ????（2）頸部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析與頸椎曲度研究； ????（3）符合人機(jī)尺度與使用場所要求的辦公牽引設(shè)計(jì)。 研究目的在于設(shè)計(jì)一種只常用的牽引，用于辦公或家庭等場所，保護(hù)頸椎防治頸椎病，解除現(xiàn)代許多人士的頸椎疼痛，提高人們的生活質(zhì)量。同時(shí)為康復(fù)類產(chǎn)品的研究和設(shè)計(jì)探索新的途徑，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，總結(jié)科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。 主要解決問題包括三方面： （1） 實(shí)現(xiàn)可拆卸性，器械可適應(yīng)大多數(shù)場合地點(diǎn)是用； 實(shí)現(xiàn)自調(diào)，使患者能夠自行調(diào)節(jié)，解決一個(gè)人不能使用的難題；安全系數(shù)高，本設(shè)計(jì)采用重量牽引法，所需重量皆可隨意更換，實(shí)現(xiàn)需要多少用多少，對患者起到了保護(hù)作用。 論文提綱 第一章 緒論 第二章 頸椎與頸部的生理分析 第三章 人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 第四章 機(jī)械設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 附錄 主要參考文獻(xiàn) [1]. 李家順,賈連順.當(dāng)代頸椎外科學(xué)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1997.148。 [2]. 孫宇,陳琪.第二屆全國頸椎病專題座談會(huì)紀(jì)要[J].中華外科雜志,1993,31(8)：472－476。 [3]. 葉祖明,何新立.推拿加理療治療椎動(dòng)脈型頸椎病39例[J].中醫(yī)雜志,2008,49(4)：337－338。 [4]. 金建軍,徐亞莉.手法治療對椎動(dòng)脈型頸椎病血流速度的影響[J].中國中醫(yī)藥信息雜志,2005,12(11)：72－73。 [5]. 黃錦軍,龐軍,雷龍鳴,等.辨證推拿治療椎動(dòng)脈型頸椎病療效觀察[J].廣西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,10(4)：62－64。 [6]. 陳軍,李靜.推拿頸椎牽引治療椎動(dòng)脈型頸椎病比較研究[J].遼寧中醫(yī)雜志,2008,35(10)：1531 －1532。 [7]. 賈連順??頸椎病研究的現(xiàn)狀進(jìn)展和展望[J]。中國矯形外科雜志，2011，8:733－734。 [8]. 彭寶淦，賈連順，侯樹勛，等，頸椎病發(fā)病機(jī)制的研究[J]。頸腰痛雜志2001，22（1）：1－4。 [9]. 黃任民。頸椎病100例的臨床表現(xiàn)[J]。廣東醫(yī)學(xué)，1981，（12）。 [10]. 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International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2002, 20(4):284-295。 論文進(jìn)度安排 序號 工作任務(wù) 起止日期 序號 工作任務(wù) 起止日期 1 查找資料，對所研究的課題有個(gè)大致了解，并掌握一些信息，去對實(shí)物有一方面的了解，對脊柱牽引設(shè)計(jì)作進(jìn)一步了解 2.26~3.11 4 整理并撰寫畢業(yè)論文 5.14~5.27 2 翻譯英文文獻(xiàn) 3.12~3.25 5 指導(dǎo)教師驗(yàn)收、評閱人評閱 5.28~6.10 3 著手脊柱牽引的設(shè)計(jì) 3.26~5.13 6 準(zhǔn)備答辯 6.11~6.13 指導(dǎo)教師審閱意見 　　　　　　　　　　　指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月 日 注：學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)應(yīng)在10篇及以上，其中外文參考文獻(xiàn)不少于2篇。 題 目： 頸椎牽引器設(shè)計(jì) 姓 名： XXXXX 班級學(xué)號： XXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXX 摘 要 隨著社會(huì)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(jìn)展的退行性疾病。伏案工作或抬頭對著電腦時(shí)，頸椎長時(shí)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(diào)，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(shè)計(jì)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(shè)備，對相關(guān)的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研，分析各種治療方式的特點(diǎn)。其次深入研究頸椎生理結(jié)構(gòu)以及頸椎病的病因和病理，從脊柱生物力學(xué)分析頸椎的內(nèi)源性穩(wěn)定和頸部肌肉的外源性穩(wěn)定，運(yùn)用人體測量學(xué)及人機(jī)工程學(xué)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(chǔ)上結(jié)合對辦公人員頸椎病調(diào)研的結(jié)果，分析患病特點(diǎn)及工作和生活方式。 關(guān)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(shè)備 6 1.2.1 頸椎病的治療手段 6 1.2.2 頸椎病的治療設(shè)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(jié)構(gòu) 9 2.1.2 脊柱生物力學(xué) 15 2.1.3 頸椎運(yùn)動(dòng)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(diǎn) 20 2.3 本章小結(jié) 23 第 3 章 人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 24 3.1 人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 24 3.1.1 人機(jī)工程學(xué)理論基礎(chǔ) 24 3.1.2 人機(jī)工程學(xué)研究方法與應(yīng)用 26 3.2 人體頸椎數(shù)據(jù)測量 28 3.3 頸椎牽引的作用與原則 28 3.3.1 頸椎制動(dòng)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(jié) 32 第 4 章 機(jī)械設(shè)計(jì) 33 4.1 設(shè)計(jì)計(jì)算與制圖 33 4.1.1 設(shè)計(jì)計(jì)算 33 4.2 最佳牽引力值 36 4.3 可轉(zhuǎn)向滑輪設(shè)計(jì) 37 結(jié)論 39 參考文獻(xiàn) 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(huì)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(dá)15.9%上升的趨勢。臨床統(tǒng)計(jì)表明年齡大于50者40%以上頸、腰椎有活動(dòng)受限情況；其中60%會(huì)產(chǎn)生頸腰椎病變，壓迫神經(jīng)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(jìn)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(jù)對2000例頸椎病患者調(diào)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(shí)，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(lǐng)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(xué)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(guān)系。隨著生活水平的提高和社會(huì)競爭的加劇，人們坐的時(shí)間越來越多，動(dòng)的時(shí)間越來越少，特別是白領(lǐng)有車族，上班坐辦公室，下班坐車，運(yùn)動(dòng)時(shí)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(gè)小時(shí)，導(dǎo)致頸肩肌過度疲勞。另外，伏案時(shí)姿勢欠妥導(dǎo)致椎問隙炎癥水腫，嚴(yán)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(jīng)根、脊髓或血管及相關(guān)組織，并引起與之相關(guān)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(zhǔn)確量化界定，但本病已存在椎間盤退行性變?yōu)橹饕牟∽兓A(chǔ)，與多種因素有密切關(guān)系。頸椎間盤的退變及其相關(guān)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(fù)雜，發(fā)病原因多樣，主要的有以下幾個(gè)方面： （1）機(jī)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(huì)產(chǎn)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(guān)節(jié)、及韌帶的退變也有重要的作用。 （2）慢性勞損，各種超過正常活動(dòng)范圍的活動(dòng)或超過正常承受能力的長時(shí)間的活動(dòng)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(fù)落枕。 （3）外傷：在頸椎骨質(zhì)退行性變、椎體失穩(wěn)的基礎(chǔ)上，頭頸部外傷容易誘發(fā)頸椎病的產(chǎn)生與復(fù)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(shí)應(yīng)當(dāng)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(dòng)度最大，最容易發(fā)病的節(jié)段，當(dāng)咽喉部或頸部有急性或慢性炎癥時(shí)，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(nèi)的活動(dòng)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(jié)構(gòu)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(diào)者，往往容易產(chǎn)生頸椎病。 （8）精神因素：從臨床實(shí)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(shí)，病人的情緒也容易波動(dòng)。 （9）不適當(dāng)?shù)捏w育鍛煉：保護(hù)不好或準(zhǔn)備不充分的活動(dòng)如倒立、翻跟頭等可能損傷頸椎，導(dǎo)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(jié)構(gòu)，伴有明顯的頸神經(jīng)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(jìn)行性肢體感覺及運(yùn)動(dòng)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(dòng)脈及交感神經(jīng)則可出現(xiàn)頭暈、心慌、心跳等相應(yīng)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(xiàng)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(xì)動(dòng)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(yán)重的一種類型，可表現(xiàn)為，快速變換運(yùn)動(dòng)減慢或不協(xié)調(diào)，串聯(lián)步態(tài)困難，精細(xì)運(yùn)動(dòng)不完整，深反射活躍，輕度或不連續(xù)陣攣。病情進(jìn)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(yùn)動(dòng)缺失，反射明顯亢進(jìn)，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(jīng)根壓迫的程度、部位有關(guān)，神經(jīng)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(yùn)動(dòng)功能障礙，側(cè)后方受壓則表現(xiàn)感覺障礙；支配骶、腰、胸、頸的神經(jīng)纖維在皮質(zhì)脊髓束中呈從外到內(nèi)的排列順序，因此脊髓受壓后運(yùn)動(dòng)障礙癥狀出現(xiàn)的次序?yàn)橄认轮笊现?。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(jù)脊髓丘腦束在脊髓內(nèi)排列的順序，多數(shù)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(huì)引起椎問盤變性、彈性減弱，椎體邊緣骨刺形成，小關(guān)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(zhuǎn)動(dòng)者易患頸椎病。這些職業(yè)包括：辦公室工作人員、打字員、計(jì)算機(jī)操作人員、會(huì)計(jì)、刺繡女工、手術(shù)室護(hù)士、交通警察、教師、銀行職員、司機(jī)、長期觀看顯微鏡者、油漆工、電工、刻字工、汽車或機(jī)械修理工等。雖然這些職業(yè)的工作強(qiáng)度并非很大但因工作姿勢長期不當(dāng)或長期低頭，造成頸后肌群、韌帶等組織勞損（低頭時(shí)椎間盤承受的內(nèi)壓較大），或頭頸常偏于一側(cè)引起局部勞損，長期下去，會(huì)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(fù)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(shí)也可誘發(fā)頸椎病。值得關(guān)注的是，在現(xiàn)代社會(huì)，由于工作性質(zhì)、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(jī)、財(cái)務(wù)、會(huì)計(jì)、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(lǐng)中成為最常見的疾患，影響到他們的工作和生活。 白領(lǐng)每天一般要在辦公室工作7-8小時(shí)，而且大多數(shù)時(shí)間是坐在辦公桌前度過的。但是，很多白領(lǐng)在辦公室坐著時(shí)習(xí)慣于駝著背、彎著腰，加上長時(shí)聞低頭伏案，或抬頭對著電腦，使頸椎長時(shí)間處于屈位或某些特定體位，不僅使頸椎問盤內(nèi)的壓力增高，也使頸部肌肉長期處于非協(xié)調(diào)受力狀態(tài)，頸后部肌肉和韌帶易受牽拉勞損，再加上扭轉(zhuǎn)、側(cè)屈過度，更進(jìn)一步導(dǎo)致?lián)p傷，所以極易誘發(fā)頸椎病。由于缺乏運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)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(shè)備 1.2.1 頸椎病的治療手段 頸椎病的治療方法很多，總結(jié)起來有兩種，即非手術(shù)和手術(shù)療法。 （1）非手術(shù)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(jīng)根的壓力和對椎動(dòng)脈的刺激，并便嵌頓于小關(guān)節(jié)內(nèi)的滑膜皺裂復(fù)位。坐、臥位均可進(jìn)行牽引。牽引時(shí)間以項(xiàng)、背部肌能耐受為限，每日數(shù)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(shí)改變姿勢，作頸部輕柔活動(dòng)及上肢運(yùn)動(dòng)，有利于頸、肩肌肉弛張的調(diào)節(jié)和改善血循環(huán)。在睡眠時(shí)，用平板床，枕頭高度適當(dāng)，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(chǎn)生一定副作用，故宜在癥狀劇烈、嚴(yán)重影響生活及睡眠時(shí)才短期、交替使用。當(dāng)局部有固定而范圍較小的痛點(diǎn)時(shí)，可局部注射皮質(zhì)類固醇制劑。 （2）手術(shù)治療 診斷明確的頸椎病經(jīng)非手術(shù)治療無效，或反復(fù)發(fā)作者，或脊髓型頸椎病癥狀進(jìn)行性加重者適于手術(shù)治療。根據(jù)手術(shù)途徑不同，可分為前路手術(shù)、前外側(cè)手術(shù)及后路手術(shù)三種。 a.前路及前外側(cè)手術(shù)：適合于切除突出之椎聞盤、椎體后方骨贅及鉤椎關(guān)節(jié)骨贅，以解除對脊髓、神經(jīng)根和椎動(dòng)脈的壓迫。同時(shí)可進(jìn)行椎體問植骨融合術(shù)以穩(wěn)定脊柱。 b.后路手術(shù)：主要是通過椎板切除或椎板成形術(shù)達(dá)到對脊髓的減壓。在椎板切除不多即能達(dá)到減壓目的時(shí)，也可輔以后方脊柱融合術(shù)。 大多數(shù)頸椎病患者病程長，癥狀復(fù)雜，手術(shù)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(shù)療法在頸椎病治療中有其特殊地位。非手術(shù)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(shè)備 現(xiàn)有的頸椎治療產(chǎn)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(guān)鍵部位的按摩可改善局部血液循環(huán)，促進(jìn)肌體代謝，達(dá)到鎮(zhèn)痛消炎，緩解疲勞的效果。這類產(chǎn)品對使用環(huán)境的要求較高，價(jià)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(shí)的環(huán)境要求較高，治療強(qiáng)度大，適用于各種類型的頸椎病，外傷性頸骨折。 （3）圍領(lǐng)與頸托，使用比較方便，價(jià)格低廉，但外觀欠佳。 各類頸椎病治療產(chǎn)品的比較：表1-1 表1-1 各種頸椎治療產(chǎn)品比較 頸椎治療產(chǎn)品 電子頸椎按摩枕 瓏抬頭 充氣式牽引器 圍領(lǐng)，頸托 產(chǎn)品圖片 價(jià)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(chǎn)品 電子頸椎按摩枕 瓏抬頭 充氣式牽引器 圍領(lǐng)，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(yīng)癥 多種頸椎病 輕微頸椎病 輕微頸椎病 重度頸椎病 制動(dòng)效果 無 一般 一般 好 抗力 無 內(nèi) 內(nèi) 內(nèi) 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(jié)構(gòu) 頸椎出了問題，就會(huì)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(huì)對應(yīng)相應(yīng)的疾病，那么，是否每塊頸椎病出問題，所對應(yīng)的疼痛也會(huì)不一樣呢？是的，每塊頸椎骨都直接對應(yīng)相應(yīng)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(yùn)動(dòng)受限及疼痛。 （2）第二頸椎相關(guān)的酸痛有頭暈、耳后痛、頭左右旋轉(zhuǎn)困難。 （3）第三頸椎相關(guān)的酸痛有牙痛、顎痛、顏面神經(jīng)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(guān)的酸痛有第三至七頸椎有壓痛、反射痛至第五六胸椎、同側(cè)肩前后痛，頭向左右轉(zhuǎn)動(dòng)受限。 （5）第五頸椎相關(guān)的酸痛有第四至六頸椎有壓痛、第六至七胸椎兩側(cè)有反射痛，又反射痛從肩頂順橈骨側(cè)至腕痛。 （6）第六頸椎相關(guān)的酸痛有脖子僵硬、五十肩、肩膀痛、上臂痛、手麻痹、肩胛骨內(nèi)側(cè)痛、肱二頭肌及胸大肌痛、頭左右側(cè)彎受限、肘部彎屈困難、腕背向彎曲困難。 （7）第七頸椎相關(guān)的酸痛有肩膀硬化、上背部發(fā)硬、中指痛、第六七頸椎兩側(cè)有壓痛、頭前彎受限、腕關(guān)節(jié)彎屈困難、手指屈伸困難。 （8）第八頸椎（或第一胸椎）相關(guān)的酸痛有指尖麻、七八頸椎兩側(cè)有壓痛、肘部痛、五十肩、背部酸麻、前臂內(nèi)側(cè)、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(wǎng)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(gè)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(gòu)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(gè)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(cè)的部分稍大一些，稱為側(cè)塊。前弓、后弓以及兩側(cè)的側(cè)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(guān)節(jié)稱寰枕關(guān)節(jié)，左右各有1個(gè)，主要起頸部屈伸的作用，即點(diǎn)頭與仰頭的作用。寰枕關(guān)節(jié)是控制頸部屈伸活動(dòng)，即點(diǎn)頭與仰頭動(dòng)作的主要關(guān)節(jié)，頸部點(diǎn)頭與仰頭動(dòng)作的一半由寰枕關(guān)節(jié)完成，另一半則由其他的幾個(gè)椎骨間的關(guān)節(jié)共同完成。 圖2-1 脊柱結(jié)構(gòu) 第2頸椎又名樞椎，是頸椎骨中最堅(jiān)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(guān)節(jié)面與寰椎前弓的關(guān)節(jié)面構(gòu)成關(guān)節(jié)，稱為寰聲關(guān)節(jié)或寰樞關(guān)節(jié)，主要起頸部左右旋轉(zhuǎn)的作用，也就是向兩側(cè)轉(zhuǎn)頭的作用。寰樞關(guān)節(jié)是控制頸部旋轉(zhuǎn)活動(dòng)也就是向兩側(cè)轉(zhuǎn)頭活動(dòng)的主要關(guān)節(jié)，頸部旋轉(zhuǎn)活動(dòng)的一半由寰樞關(guān)節(jié)完成，是頸部旋轉(zhuǎn)活動(dòng)的樞紐所在，而齒突則是這個(gè)旋轉(zhuǎn)樞紐的旋轉(zhuǎn)軸，所以第2頸椎又被稱為樞椎。頸部旋轉(zhuǎn)活動(dòng)的另一半是由其他的幾個(gè)椎骨間的關(guān)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(shù)及臨床查體時(shí)重要的定位解剖標(biāo)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(jìn)行臨床查體的時(shí)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(jié)構(gòu)，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(guān)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(dǎo)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(gè)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(gòu)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(gè)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(jīng)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(cè)壁為不活動(dòng)的椎弓根，因此，脊髓和神經(jīng)根不易受到來自側(cè)方的壓迫；而椎管的前后徑就要小得多了，因此，各種原因?qū)е伦倒芮昂髲降莫M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(jù)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(gè)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(gè)節(jié)段較為多見。 在頸椎屈伸活動(dòng)時(shí)，頸椎椎管的長度也有所改變。前屈時(shí)，椎管被拉長，其內(nèi)的脊髓也被牽長變細(xì)而且緊張。后伸時(shí)，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(nèi)有占位病變時(shí)，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(shí) 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(guān)節(jié)突，左右各一對橫突和一個(gè)棘突構(gòu)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(shí)際上是一個(gè)短的管道，有頸脊神經(jīng)根、脊神經(jīng)節(jié)及其被膜通過。 由于頸椎的椎弓根又細(xì)又短，因此，頸椎椎間孔的前后徑和上下徑均較小，在鉤椎關(guān)節(jié)退變出現(xiàn)骨刺時(shí)使椎間孔的前后徑更小。當(dāng)椎間盤退變而變薄時(shí)，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(jīng)根。 與胸椎和腰椎相比，頸椎的橫突較小，且短而寬，這種結(jié)構(gòu)有利于頸椎的靈活運(yùn)動(dòng)。頸椎橫突發(fā)自椎體和椎弓根的側(cè)方。在頸椎兩側(cè)橫突的根部各有一個(gè)圓孔，稱為橫突孔，多數(shù)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(dòng)脈、靜脈和交感神經(jīng)通過。椎動(dòng)脈為兩側(cè)鎖骨下動(dòng)脈的分支，一般由頸6橫突孔進(jìn)入，在寰枕關(guān)節(jié)處入顱腔，在顱內(nèi)合成椎基底動(dòng)脈營養(yǎng)小腦及內(nèi)耳。橫突孔的位置及橫突的長短與椎動(dòng)脈型頸椎病的發(fā)生及癥狀的輕重有密切關(guān)系。椎動(dòng)脈型頸椎病的發(fā)生有個(gè)體間解剖差異的影響，在頸椎活動(dòng)時(shí)，橫突孔的四壁能使其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)受到牽拉或擠壓，特別是在椎間不穩(wěn)定時(shí)，更容易影響椎動(dòng)脈與其周圍的交感神經(jīng)。 圖2-1 頸部的韌帶 所謂韌帶，即富有堅(jiān)韌性的纖維帶，有加強(qiáng)骨與關(guān)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(jīng)寰椎及椎體的前面，止于骶骨前面，由許多組纖維構(gòu)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(dòng)，位于頸椎的部分能對抗頭顱的重量，增強(qiáng)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(jié)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(fù)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(gè)椎板間，起于上一椎板的前下方，止于下個(gè)推板的后上方，呈疊瓦狀，扁平、堅(jiān)韌。因其呈淺黃色，故有此稱。黃韌帶彈性較大，有較強(qiáng)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(qiáng)而頸部弱。可限制頸椎過度前屈。 （5）項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)韌帶反復(fù)多次持續(xù)性勞損，可出現(xiàn)出血，鈣化或骨化。項(xiàng)韌帶鈣化在頸椎病病人中相當(dāng)多見。在生理狀態(tài)下，各韌帶間相互協(xié)調(diào)，以維持頸椎各項(xiàng)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡。 圖2-2頸椎關(guān)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(xiàng)部或頸后部。在頸后部的肌肉，被稱為項(xiàng)部肌群，又叫做項(xiàng)背肌、項(xiàng)肌、頸項(xiàng)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(jù)其功能的不同，可分為3組：第1組為控制頭頸各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)并保持其穩(wěn)定性的肌群；第2組為懸吊上肢并與其運(yùn)動(dòng)有關(guān)的肌群；第3組為懸吊胸壁并與其運(yùn)動(dòng)有關(guān)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(jīng)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(xiàng)部肌肉緊張與松弛的正常平衡，因此，在日常工作中，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常訓(xùn)練保持正確的姿勢，可以防止平穩(wěn)失調(diào)，并可預(yù)防頸部出現(xiàn)病態(tài)反應(yīng)。 容易忽視的問題是，當(dāng)上肢提重物時(shí)，力量可以經(jīng)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(dòng)后癥狀可以加重，就是與此組肌群的作用有密切關(guān)系。 2.1.2 脊柱生物力學(xué) 人體脊柱是一個(gè)穩(wěn)定的?！拜S”，脊柱的四個(gè)生理彎曲，即頸曲、胸曲、腰曲和骶曲，構(gòu)成了生物力學(xué)方面的優(yōu)勢是??四個(gè)生理彎曲形成的弧度使脊柱的強(qiáng)度和彈性比直立的脊柱大10倍。脊柱有個(gè)基本的力學(xué)功能，提供在三維空間上的生理活動(dòng)，將頭部和軀干的載荷傳遞到骨盆，保護(hù)脊髓。正常脊柱的平衡由兩方面來維護(hù)，一為內(nèi)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(yùn)動(dòng)的原始動(dòng)力，為動(dòng)力平衡。內(nèi)源性穩(wěn)定是脊柱穩(wěn)定的基礎(chǔ)，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(dá)到脊柱的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡。為了完成人體各種生理活動(dòng)所需要的姿勢和體位平衡及穩(wěn)定。肌肉隨時(shí)都處在適應(yīng)性變位狀態(tài)中。肌肉的正常生理功能的實(shí)現(xiàn)同時(shí)有賴于支配該肌肉的神經(jīng)的正常功能。另外，關(guān)節(jié)、韌帶、椎問盤等結(jié)構(gòu)也支持肌肉動(dòng)力系統(tǒng)平衡穩(wěn)定脊柱正常功能的實(shí)現(xiàn)，靜力平衡和動(dòng)力平衡始終處于動(dòng)態(tài)平衡中，任何一方的平衡失調(diào)均可影響到脊柱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的破壞。 椎間盤形成丁椎體間的主要關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，在低載荷時(shí)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(shí)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(guān)節(jié)的主要功能是控制運(yùn)動(dòng)，在抵抗扭轉(zhuǎn)力矩和剪切時(shí)有著重要作用，同時(shí)也有抵抗壓縮負(fù)荷的功能。韌帶有協(xié)助控制運(yùn)動(dòng)的功能，是運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。韌帶還是基本的牽張性負(fù)荷承載結(jié)構(gòu)，以防止脊柱過度運(yùn)動(dòng)的被動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)使脊柱產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)并維持脊柱的穩(wěn)定。生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)脊柱生物力學(xué)失衡是引起脊柱及脊柱相關(guān)性疾病的重要原因。 2.1.3 頸椎運(yùn)動(dòng)及退變 頸椎是脊柱中靈活性最大，活動(dòng)頻率最高的節(jié)段，頸椎活動(dòng)度大、穩(wěn)定性差。頸部在日?；顒?dòng)中，要完成靜力學(xué)（維持頭頸正常姿勢）和動(dòng)力學(xué)（頸活動(dòng)時(shí)的拉力、壓力、剪力等）的雙重負(fù)擔(dān)，并維持頸椎的穩(wěn)定以實(shí)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(yùn)動(dòng)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(shí)問保持屈頸姿勢，頸屈伸肌群對抗因重力而產(chǎn)生的前負(fù)荷，呈向心離心性收縮，可引起肌纖維損傷、肌力減弱，直接導(dǎo)致頸椎動(dòng)靜力平衡破壞及力學(xué)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(cè)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(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)表明，頸部活動(dòng)時(shí)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(chǎn)生關(guān)系密切，其結(jié)果導(dǎo)致頸部肌肉運(yùn)動(dòng)模式的一致性。而頸部肌肉功能異常時(shí)可產(chǎn)生異常的運(yùn)動(dòng)模式，異常的應(yīng)力環(huán)境使椎體、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)與椎間盤所受應(yīng)力增加，導(dǎo)致頸椎椎問盤變性和突出、椎體和小關(guān)節(jié)的骨質(zhì)增生、關(guān)節(jié)囊水腫增厚、韌帶肥厚。這些病理改變的發(fā)生實(shí)際上是生物體自身的一種代償性保護(hù)性反應(yīng)，其目的是使已經(jīng)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械壓迫和炎癥物質(zhì)刺激，影響頸椎周圍血管、神經(jīng)以及脊髓等組織正常生理功能的發(fā)揮，導(dǎo)致了頭痛、頭暈、頸部疼痛、活動(dòng)受限、運(yùn)動(dòng)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(chǎn)生，頸部肌肉和腱的力臂較小，而頭顱運(yùn)動(dòng)時(shí)的力臂較大，這樣頸部肌肉產(chǎn)生的肌力就必須足夠大才能提供頭顱運(yùn)動(dòng)所需要的足夠大的力矩，用以維持頸椎的生物力學(xué)平衡和頸部的日常生理活動(dòng)。一個(gè)旨在研究頸部運(yùn)動(dòng)時(shí)頸部周圍肌肉形態(tài)和力矩變化的實(shí)驗(yàn)表明大部分的頸部肌肉在頸椎運(yùn)動(dòng)過程中維持80%的峰力矩。盡管每塊肌肉在頸椎運(yùn)動(dòng)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(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生力矩。軀干的重力線通常在第四腰椎的腹側(cè)通過，也就是說重力線在脊柱所有活動(dòng)節(jié)段x軸的腹側(cè)從而使頸椎的活動(dòng)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(dòng)來維持力矩的平衡。研究表明，頭頸處于中立位時(shí)，胸鎖乳突肌產(chǎn)生頸椎在前屈方向的峰力矩，頭半棘肌和頭夾肌產(chǎn)生頸椎在后伸方向的峰力矩，斜角肌提供頸椎旋轉(zhuǎn)方向的峰力矩。由此可見，肌肉的活動(dòng)是由維持脊柱的穩(wěn)定性需要所決定的頸椎的穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)及不同姿勢需要肌肉或肌群的外源性支持。 度的應(yīng)力對維持椎間盤的營養(yǎng)是必不可少的，但異常高應(yīng)力環(huán)境卻是導(dǎo)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(jìn)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(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊所受的牽引力加大，產(chǎn)生充血、水腫和增生，關(guān)節(jié)軟骨損害退變，波及軟骨下，形成創(chuàng)傷生關(guān)節(jié)炎。晚期導(dǎo)致關(guān)節(jié)間隙變窄和小關(guān)節(jié)增生，椎問孔前后徑及上下徑均變窄，刺激脊神經(jīng)飯和腦脊膜返支竇椎神經(jīng)產(chǎn)生臨床癥狀，頸椎動(dòng)力平衡失調(diào)后，一方面，韌帶承載加大發(fā)生退行性改變，.就力學(xué)性質(zhì)來說，這意味著韌帶的強(qiáng)度與剛度的減低，韌帶對脊柱穩(wěn)定的保護(hù)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(jù)解剖學(xué)觀察，幾乎所有的頸椎韌帶均有神經(jīng)支配，如后縱韌帶、關(guān)節(jié)囊等均含有豐富的神經(jīng)末梢。一旦應(yīng)力達(dá)到一定域值，這些神經(jīng)末梢作為傷害性感受器即可傳人沖動(dòng)至中樞而產(chǎn)生痛覺，因此，頸椎韌帶的力學(xué)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(dòng)范圍的減小，頸部運(yùn)動(dòng)常導(dǎo)致疼痛加劇，為避免疼痛，患者常減少頸部活動(dòng)，頸椎關(guān)節(jié)視或肌肉活動(dòng)的下降?？蓪?dǎo)致已經(jīng)發(fā)生力學(xué)性質(zhì)減弱的頸椎周圍肌肉出現(xiàn)廢用性萎縮。肌肉生物力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，肌力進(jìn)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(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)的不平衡導(dǎo)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(jié)構(gòu)的退變。當(dāng)維持脊柱生理弧度的諸組肌肉失去平衡時(shí)。可出現(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(yīng)脊柱的四維平衡結(jié)構(gòu)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(chǎn)生癥狀。有研究發(fā)現(xiàn)，單純頸椎曲度改變無頸椎骨質(zhì)增生時(shí)會(huì)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(jīng)，緊張、壓力、焦慮、恐懼、怨恨等情感均可導(dǎo)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(jīng)產(chǎn)生機(jī)械壓迫，影響血液供應(yīng)和神經(jīng)傳導(dǎo)，產(chǎn)生一系列病理生理變化，引起相應(yīng)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(xué)平衡的破壞有十分密切的關(guān)系。頸椎間盤切除術(shù)后病人前屈、后伸、旋轉(zhuǎn)肌力及運(yùn)動(dòng)范圍均明顯減低固。在頸椎病發(fā)生發(fā)展過程中，頸椎動(dòng)力平衡失調(diào)是始發(fā)因素，可影響頸椎整個(gè)力學(xué)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(fù)發(fā)作個(gè)別病例癥狀頑固影響生活及工作。根據(jù)臨床癥狀大致分為神經(jīng)根型、交感神經(jīng)型、椎動(dòng)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(jīng)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(jīng)根型發(fā)病率最高（50%-60%）。是由于頸椎閫盤側(cè)后方突出、鉤椎關(guān)節(jié)或關(guān)節(jié)突并節(jié)增生、肥大，刺激或壓迫神經(jīng)根所致。主要癥狀有頸肩背疼痛及頸神經(jīng)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(diǎn)在受累頸脊神經(jīng)的頸椎橫突下方及其背支支配的區(qū)域。③臂叢神經(jīng)牽拉試驗(yàn)陽性。④椎間壓縮試驗(yàn)陽性。⑤肩部下壓試驗(yàn)陽性。⑥頸神經(jīng)受到刺激時(shí)，其遠(yuǎn)隔部位早期表現(xiàn)為疼痛過敏，當(dāng)受到壓迫較重或者時(shí)間較久時(shí)，其遠(yuǎn)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(jīng)受到興奮時(shí)，腱反射活躍，反之，則腱反射減退或消失。⑥神經(jīng)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(jīng)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(nèi)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(shí)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(jīng)抑制癥狀：有頭昏眼花、眼瞼下垂、流淚、鼻塞、心動(dòng)過緩、 血壓偏低，胃腸蠕動(dòng)增加或暖氣等。 椎動(dòng)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(guān)節(jié)骨質(zhì)增生、手壓迫或刺激，動(dòng)脈血流暫時(shí)受阻，因痙攣而阻塞或梗塞。①椎動(dòng)脈供血不全的典型癥狀，發(fā)作性眩暈、復(fù)視伴有眼震，有時(shí)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(dòng)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(cè)或雙側(cè)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(jù)壓迫物位于脊髓的中央還是偏于一側(cè)可分為單純脊髓型和脊髓神經(jīng)根混合型。其臨床癥狀有，①上肢癥狀，出現(xiàn)于一側(cè)上肢或兩上肢的單純運(yùn)動(dòng)障礙，單純感覺障礙或者同時(shí)存在的感覺及運(yùn)動(dòng)障礙。②下肢癥狀，出現(xiàn)于一側(cè)下肢或兩側(cè)下肢的神經(jīng)機(jī)能障礙。③偏側(cè)癥狀，出現(xiàn)于同側(cè)上下肢的感覺運(yùn)動(dòng)障礙。④交叉癥狀，出現(xiàn)于一側(cè)上肢和對側(cè)下肢的感覺或運(yùn)動(dòng)障礙。⑤四肢癥狀出現(xiàn)于四肢的神經(jīng)機(jī)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(jīng)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(chǎn)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(shí)伴有局部微血管撕裂與血形成間隙血腫，隨著血腫機(jī)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(zhì)增生而形成骨刺。 由于闖盤變性，還可導(dǎo)致其耐用壓力和牽拉力減低，因而相應(yīng)地出現(xiàn)椎問隙變窄，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)錯(cuò)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(guān)節(jié)、鉤椎關(guān)節(jié)骨質(zhì)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(huì)誘發(fā)和加重刺激壓迫神經(jīng)根和椎動(dòng)脈。上述這些病理變化，都會(huì)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(dòng)的胸椎和重量較大的頭顱之問，其活動(dòng)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(guān)節(jié)逐漸發(fā)生退行性變，影響附近的神經(jīng)、脊髓、椎動(dòng)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(gè)纖維軟骨性實(shí)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(shí)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?yàn)轭i椎間盤發(fā)生退行性病變之后，物理性能也發(fā)生相應(yīng)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(dāng)頸椎間盤受到頭顱重力和胸部肌肉牽拉力作用時(shí)，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(guān)節(jié)錯(cuò)位或重疊，椎間孔的上下徑變小，②耐牽拉力的減低，因?yàn)轭i椎問盤耐牽拉能力的減低，當(dāng)頸椎作屆、后伸、左右側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，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(dòng)度增大，椎體半脫位亦稱為滑椎，繼而出現(xiàn)小關(guān)節(jié)、鉤椎關(guān)節(jié)和椎板的骨質(zhì)增生，黃韌帶、項(xiàng)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(chǎn)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(gè)椎間盤的退化，導(dǎo)致椎間變薄，X線片上可見到椎間隙狹窄。 （2）小關(guān)節(jié)改變；當(dāng)椎間隙狹窄時(shí)，小關(guān)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(yīng)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(shí)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(zhì)增生；椎間隙狹窄，韌帶損傷引起血腫鈣化，小關(guān)節(jié)過度磨損等，均可引起骨質(zhì)增生、骨質(zhì)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(zhì)增生的部位有關(guān)。如頸椎側(cè)后緣骨質(zhì)增生時(shí)，可影響椎動(dòng)脈的血流。 2.2.3 青壯年人頸椎病特點(diǎn) 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(diǎn)，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(shù)的,66.76%。 頸椎弧度評價(jià)方法： 通過測量頸椎側(cè)位片的頸椎弓深來評價(jià)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(diǎn)與c7椎體后緣最下點(diǎn)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(shí)弓深等于或小于0mm組間p<0.105有顯著性差異。結(jié)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(shí)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(shí)間少于1h。其中持續(xù)低頭時(shí)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(yùn)動(dòng)及不同姿勢需要肌肉或肌群的外源性支持。神經(jīng)與肌肉的共同協(xié)同不僅提供了頸椎的生理活動(dòng)，而且維持著頸椎的穩(wěn)定，即動(dòng)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(dòng)力性平衡系統(tǒng)遭到破壞，形成動(dòng)力性平衡失調(diào)。失去動(dòng)力性平衡，頸椎不能維持其正常的生理運(yùn)動(dòng)功能和正常生理弧度（圖2-6）。 長期不良的工作姿勢、生活習(xí)慣和睡眠姿勢是造成頸部肌肉慢性勞損，引起頸椎動(dòng)力性平衡系統(tǒng)失調(diào)，導(dǎo)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(shí)間低頭的職業(yè)如財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)、IT產(chǎn)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(shí)間低頭玩麻將、打撲克或喜歡打毛線經(jīng)歷，占門診該類患者的8.19%。持續(xù)低頭時(shí)聞越長，出現(xiàn)頸椎生理弧度異常的程度越嚴(yán)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(yán)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(xué)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(jī)理： 頸椎是人體脊柱中靈活性最大，活動(dòng)頻率最高的節(jié)段，尤以c4、c5、c6為甚。頸椎的運(yùn)動(dòng)是以脊柱功能單位進(jìn)行的，脊柱功能單位包括鄰近2個(gè)椎體及其間的椎間盤、韌帶，為一個(gè)運(yùn)動(dòng)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(dòng)力性平衡系統(tǒng)兩大部分來維持。頸部正常的生理運(yùn)動(dòng)及其穩(wěn)定性總是在靜力平衡的基礎(chǔ)上，依靠肌肉的作用來隨時(shí)調(diào)整以達(dá)到動(dòng)力平衡完成的。從解剖學(xué)和生物力學(xué)的角度看，頸椎動(dòng)靜力性平衡系統(tǒng)的關(guān)系猶如船的桅桿和纜繩之間的關(guān)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(dòng)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(dǎo)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(yīng)，引起肌肉痙攣和疼痛，從而造成頸椎變形和運(yùn)動(dòng)障礙，如頸椎反曲。長時(shí)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(xì)血管滲透性增高，局部肌肉壞死，纖維化，頸部運(yùn)動(dòng)受限，引起頸椎生理弧度的異常。 2.3 本章小結(jié) 本章通過對頸椎生理結(jié)構(gòu)和頸部肌肉的分析，從脊柱生物力學(xué)角度出發(fā)，研究維持頸椎運(yùn)動(dòng)與穩(wěn)定的平衡特征，正常脊柱的平衡由兩方面來維護(hù)，一為內(nèi)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(yùn)動(dòng)的原始動(dòng)力，為動(dòng)力平衡。頸椎是脊柱中靈活性最大，活動(dòng)頻率最高的節(jié)段，頸椎活動(dòng)度大、穩(wěn)定性差，它位于缺少活動(dòng)的胸椎和重量較大的頭顱之問，其活動(dòng)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(diǎn)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(shí)間越長，弓深越大。 第 3 章 人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 3.1 人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) 3.1.1 人機(jī)工程學(xué)理論基礎(chǔ) 人機(jī)工程學(xué)與工業(yè)設(shè)計(jì)： 所謂人機(jī)工程學(xué)，亦即是應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、勞動(dòng)生理學(xué)、勞動(dòng)心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機(jī)能特征進(jìn)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(dòng)時(shí)的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，還提供人體各部分的出力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、動(dòng)作頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)的習(xí)慣等人體機(jī)能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機(jī)能特性，分析人在各種勞動(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞機(jī)理以及人對各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)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(jī)工程學(xué)會(huì)對人機(jī)工程學(xué)所下的定義為，人機(jī)工程學(xué)是研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素，研究人和機(jī)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(shí)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(xué)科。 從科學(xué)性和技術(shù)性方面，給人機(jī)工程學(xué)下定義：人機(jī)工程學(xué)是研究“人一機(jī)一環(huán)境”系統(tǒng)中人、機(jī)、環(huán)境三大要素之間的關(guān)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(xué)。 人機(jī)工程學(xué)的顯著特點(diǎn)是，在認(rèn)真研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素本身特性的基礎(chǔ)上不單純著眼于個(gè)別要素的優(yōu)良與否，而是將使用“物”的人和所設(shè)計(jì)的 “物”以及人與“物”所共處的環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來研究。在人機(jī)工程學(xué)中將這個(gè)系統(tǒng)稱為“人一機(jī)一環(huán)境”系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)中，人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素之問相互作用、相互依存的關(guān)系決定著系統(tǒng)總體的性能。本學(xué)科的人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論就是科學(xué)地利用三個(gè)要素間的有機(jī)聯(lián)系來尋求系統(tǒng)的最佳參數(shù)。 人機(jī)工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計(jì)在基本思想與工作內(nèi)容上有很多一致性，人機(jī)工程學(xué)的基本理論。產(chǎn)品設(shè)計(jì)要適合人的生理，心理因素”與工業(yè)設(shè)計(jì)的基本觀念“創(chuàng)造的產(chǎn)品應(yīng)同時(shí)滿足人們的物質(zhì)與文化需求，意義基本相同，側(cè)重稍有不同，工業(yè)設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)同樣都是研究人與物之間的關(guān)系，研究人與物交接界面上的問題，不同于工程設(shè)計(jì)（以研究與處理“物與物”之間的關(guān)系為主）。由于工業(yè)設(shè)計(jì)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(lǐng)域還包括視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)等方面，而人機(jī)工程學(xué)則在勞動(dòng)與管理科學(xué)中有廣泛應(yīng)用，這是二者的區(qū)別。 工業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的規(guī)劃活動(dòng)，是一門技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的學(xué)科，同時(shí)受環(huán)境社會(huì)形態(tài)、文化觀念以及經(jīng)濟(jì)等多方面的制約和影響，即工業(yè)設(shè)計(jì)是功能與形式、技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一，工業(yè)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是人，設(shè)計(jì)的目的是為人而不是產(chǎn)品??工業(yè)設(shè)計(jì)必須遵循自然與客觀的法則來進(jìn)行，這三項(xiàng)明確地體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)“用”與“美”的高度統(tǒng)一，物與人的完美結(jié)合，把先進(jìn)的技術(shù)科學(xué)和廣泛的社會(huì)需求作為設(shè)計(jì)風(fēng)格的基礎(chǔ)。概而言之，工業(yè)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想以人為中心，著重研究物與人之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。 人機(jī)工程學(xué)研究內(nèi)容及其對于設(shè)計(jì)學(xué)科的作用可以概括為以下幾方面： （1）為工業(yè)設(shè)計(jì)中考慮。人的因素”提供人體尺度參數(shù)，應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)，生理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和肌能特征進(jìn)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(dòng)時(shí)相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)提供人體各部分的發(fā)力范圍、活動(dòng)范圍、動(dòng)作速度、頻率、重心變化以及動(dòng)作時(shí)慣性等動(dòng)態(tài)參數(shù)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(dòng)時(shí)的生理變化、能量消耗、疲勞程度以及對各種勞動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)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(xué)的研究，為工業(yè)設(shè)計(jì)全面考慮“人的因素”提供了人體結(jié)構(gòu)尺度，人體生理尺度和人的心理尺度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可有效地運(yùn)用到工業(yè)設(shè)計(jì)中去。 （2）為工業(yè)設(shè)計(jì)中“產(chǎn)品”的功能合理性提供科學(xué)依據(jù)，現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中，如搞純物質(zhì)功能的創(chuàng)作活動(dòng)，不考慮人機(jī)工程學(xué)的需求，那將是創(chuàng)作活動(dòng)的失敗。 因此，如何解決“產(chǎn)品”與人相關(guān)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(diào)的?！爱a(chǎn)品”這將是當(dāng)今工業(yè)設(shè)計(jì)中，在功能問題上的新課題。人體工程學(xué)的原理和規(guī)律將設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)前考慮的問題。 （3）為工業(yè)設(shè)計(jì)中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：通過研究人體對環(huán)境中各種物理因素的反應(yīng)和適應(yīng)能力，分析聲、光、熱、振動(dòng)、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(chǎn)和生活活動(dòng)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(shè)計(jì)方法中考慮“環(huán)境因素”提供了設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 （4）為進(jìn)行“人一機(jī)一環(huán)境”系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。通過分析和研究人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素對系統(tǒng)總體性能的影響和應(yīng)具備的各自功能及其相互關(guān)系，如系統(tǒng)中人機(jī)功能如何分工、配合，環(huán)境如何適應(yīng)人，機(jī)對環(huán)境又有何影響等問題經(jīng)過不斷修正和完善三要素的結(jié)構(gòu)方式，最終確保系統(tǒng)最優(yōu)組合方案的實(shí)現(xiàn)。 以上幾點(diǎn)充分體現(xiàn)了人機(jī)工程學(xué)為工業(yè)設(shè)計(jì)開拓了新設(shè)計(jì)思路，并提供了獨(dú)特的設(shè)計(jì)方法和理論依據(jù)。社會(huì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品更新、生