脊柱的功能單位就是活動階段,它由相鄰的兩節(jié)脊椎及其間軟組織構(gòu)成,能顯示與整個脊柱相似的生物力學(xué)特性的最小功能單位。椎體、椎間盤和前、后縱韌帶組成活動階段的前部,相應(yīng)的椎弓、推小關(guān)節(jié)、橫突、棘突和韌帶則構(gòu)成其后部。在權(quán)弓相椎體之間則為椎管。
(1)活動階段的前部:椎體主要是承受壓縮載荷,隨著上部軀干重量的逐步增加,椎體變得越來越大。腰段脊杜的椎體高度和截面積均大于上方椎體,因此,可使這部分脊柱承受較大的毅椎間盤可分隔椎體,并能在環(huán)狀纖維和縱形的前后韌帶內(nèi)形成張力。因此椎間盤可提供活動階段中的液壓靜力功能,在椎間起緩沖墊作用,以貯存能量和分布載荷。
(2)活動階段的后部:后部結(jié)構(gòu)控制活動階段的運(yùn)動。其活動方向取決于椎小關(guān)節(jié)面的方向。在腰段,椎小關(guān)節(jié)面與橫截面呈直角,與冠狀面呈45°角。這樣的排列允許作屈、伸和側(cè)屈活動,但幾乎不能作旋轉(zhuǎn)活動。腰骶關(guān)節(jié)與腰段的其他關(guān)節(jié)不同其關(guān)節(jié)面的方向和外形允許作一些旋轉(zhuǎn)活動。以前認(rèn)為關(guān)節(jié)面主要是控制活動階段的運(yùn)動,僅有一般的承載功能。但近年研究表關(guān)節(jié)面和椎間盤之間的載荷分配因脊柱的姿勢而不同,關(guān)節(jié)承載從0%~30%左右。脊柱在過伸位時,關(guān)節(jié)面的承載功能特別明顯,說明椎弓和椎間關(guān)節(jié)抵抗剪切力的重要性橫突和棘突是脊柱肌肉的附著部位,這些肌肉的活動引起脊柱運(yùn)動,并提供脊柱的外源性穩(wěn)定。
(3)脊柱的韌帶:韌帶是使脊柱保持內(nèi)源性穩(wěn)定不可缺少的結(jié)構(gòu),它們既對脊柱提供內(nèi)源性支持,又將拉伸載荷一個椎體傳遞到另一個椎體,使脊柱在生理范圍內(nèi)作平順的活動而阻力極脊柱運(yùn)動通常是每個活動階段的聯(lián)合動作,包括沿橫軸、矢狀軸和縱軸的旋轉(zhuǎn),限制任何部分的活動,即可增加其他部分的活動。