脊柱是人體運(yùn)動(dòng)的主軸，由椎體通過(guò)椎間盤(pán)、關(guān)節(jié)及韌帶連結(jié)而成，具有傳遞載荷、保護(hù)脊髓、提供三維生理活動(dòng)等功能。

        脊柱通常由33節(jié)椎骨組成，分別為7節(jié)頸椎、12節(jié)胸椎、5節(jié)腰椎、5節(jié)骶椎和4節(jié)尾椎。成人骶椎和尾椎常融合在一起形成獨(dú)立的骶骨和尾骨。

        在脊柱胸段，胸椎與肋骨相關(guān)節(jié)，脊柱下部的骶骨與組成骨盆的髖骨相關(guān)節(jié)。

       脊柱生物力學(xué)研究主要包括脊柱運(yùn)動(dòng)學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)和脊柱穩(wěn)定性。

        對(duì)脊柱的生物力學(xué)分析必須考慮其組成結(jié)構(gòu)，包括椎體、椎間盤(pán)、韌帶和肌組織。它們的功能在體內(nèi)均有復(fù)雜的作用方式，并與血供和神經(jīng)支配密切相關(guān)。

    脊柱通常被認(rèn)為由一系列運(yùn)動(dòng)節(jié)段組成，每個(gè)運(yùn)動(dòng)節(jié)段構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)單位，包括兩節(jié)椎體和椎間的軟組織。運(yùn)動(dòng)節(jié)段也叫脊柱功能單位，是脊柱的基本力學(xué)單位。

   脊柱運(yùn)動(dòng)一般是幾個(gè)節(jié)段的聯(lián)合動(dòng)作，稱(chēng)為偶聯(lián)運(yùn)動(dòng)。

   脊柱有6個(gè)自由度（3個(gè)橫向和3個(gè)旋轉(zhuǎn)）：

   自由度：X軸的前后平移                                             

                   沿Y軸的左右平移

                   沿Z軸的上下平移

                   繞X軸的旋轉(zhuǎn)（側(cè)屈）

                   繞Y軸的旋轉(zhuǎn)（屈曲和伸展）

                   繞Z軸的旋轉(zhuǎn)

脊柱運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn)：共軛現(xiàn)象

    是指同時(shí)發(fā)生在同一軸上的平移和旋轉(zhuǎn)活動(dòng)，或是在一個(gè)軸上的旋轉(zhuǎn)或平移活動(dòng)必然伴有另一軸上的旋轉(zhuǎn)或平移活動(dòng)的現(xiàn)象。

椎體：主要由多孔的松質(zhì)骨構(gòu)成，周?chē)拿苜|(zhì)骨較薄，呈短圓柱狀，中部略細(xì)，兩端膨大，上、下面粗糙。椎體是椎骨受力的主體，故椎體背側(cè)呈凹型。

椎間盤(pán)：是連結(jié)相鄰兩個(gè)椎體的纖維軟骨盤(pán)。包括纖維環(huán)、髓核及軟骨終板。其力學(xué)特性為在相鄰的椎體間起緩沖作用，在不同負(fù)荷下，椎間盤(pán)發(fā)生不同的形變來(lái)吸收能量并保持脊柱穩(wěn)定。

椎弓根：臨床上椎弓根部損傷非常少見(jiàn)，多數(shù)椎弓峽部裂患者亦無(wú)明顯外傷，故目前多認(rèn)為腰椎椎弓峽部裂是由于局部應(yīng)力異常增高導(dǎo)致的疲勞骨折。

關(guān)節(jié)突：脊柱節(jié)段的活動(dòng)類(lèi)型取決于椎間關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)面的方向，而關(guān)節(jié)面方向在整個(gè)脊柱上有一定的變化。同時(shí)，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)還承受不同類(lèi)型的負(fù)荷，如壓縮、拉伸、剪切、扭轉(zhuǎn)等。

脊柱韌帶：包括黃韌帶、前縱韌帶、后縱韌帶、棘間韌帶、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊韌帶。其力學(xué)特性為承擔(dān)脊柱的大部分牽拉負(fù)荷。

肌組織：椎旁肌在維持脊柱穩(wěn)定性方面有重要作用。脊柱周?chē)》譃榍?、后兩組。

腰椎是脊柱的承載部位，幾乎所有身體的活動(dòng)都會(huì)增加腰椎的載荷，從慢步行走時(shí)的輕度增加到強(qiáng)體力活動(dòng)時(shí)的大量增加。

1.站立位：正常人站立時(shí)軀干的重力線(xiàn)通過(guò)第4腰椎中心的腹側(cè)，即脊柱各節(jié)段承受著恒定的前屈力矩，因此使脊柱所受到的壓力并不只是人體本身的重量，還包括了平衡重力的背部肌群的收縮力。

2.坐位時(shí)：脊柱受到垂直方向的重力作用和它的偏心力矩，還要受到由下肢傳來(lái)的與偏心力矩方向相反的集中力矩。此外，由于坐位時(shí)骨盆向后的傾斜度增加，于是脊柱腰曲減少或消失，重力線(xiàn)向腹側(cè)移動(dòng)，力矩增大，此時(shí)椎間盤(pán)的負(fù)荷要比直立位時(shí)大。

3.臥位時(shí)：脊柱承載約相當(dāng)于體重25%的壓力。相對(duì)來(lái)說(shuō)，此時(shí)脊柱負(fù)荷最輕，但如果歪扭身體、趴著睡覺(jué)，卻不利于脊柱健康。應(yīng)仰臥或側(cè)臥，仰臥時(shí)，腿伸直，在腿彎處墊個(gè)枕頭，保持一定的曲度；側(cè)臥時(shí)，最好使腿部略微彎曲，并在兩腿間夾個(gè)小枕頭，以保證脊柱和頭保持在一條直線(xiàn)上。