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Hueter-Volkmann定律:了解脊柱側彎的病因

Hueter-Volkmann 定律用於描述脊柱側彎的機制。典型的胸椎有一個生理曲線,它會在背側放置的脊柱上產生牽引力,同時在腹側放置的脊柱上產生壓縮力。

脊椎在軸向平面中的旋轉導致受累椎骨的腹側和背側定位部分之間的軸向載荷差異,這被認為是導致脊柱彎曲不當的過程中的第一步。這種差異表現是導致脊柱側彎的脊柱曲線方向的變化。位於腹側的脊柱現在變成凹側,位於背側的脊柱則變成凸側。

因此,當在彎曲的預定凹側對椎骨生長板施加壓力時,生長會減慢。而當在曲率的預定義凸側的生長板上受到牽引時,生長會加速。

用外行人的話來說,Hueter Volkmann 定律指出,彎曲脊柱會增加凸側的生長,導致身體姿勢畸形,稱為脊柱側彎。該定律是由兩位德國骨科醫生Carl Hueter和Richard von Volkmann提出。因此,請繼續閱讀本文以了解 Hueter Volkmann 定律及其理論的各種原理。

未成年肌肉骨骼系統的生長

未成年的肌肉骨骼系統就像一個張拉整體結構。張拉整體性是骨骼結構通過具有連續的受拉構件和不連續的受壓構件來產生剛性形式的能力。骨骼和軟骨延長了孩子的肌肉、韌帶和筋膜,從而導致重塑和生長。肌肉不僅要伸長,還要加強,以承受不斷增長的體重和槓桿臂。當骨骼和肌肉生長的這種平衡受到干擾時,就會引發青少年原發性脊柱側彎 (AIS),這也稱為脊柱側彎的第一階段。

青春期的特點是生理和心理方面的成長會有所突增。然而,由於張拉整體性降低會導致肌肉成熟延遲,從而形成姿勢畸形。

Hueter-Volkmann 定律幫助我們理解張拉整體系統的擾動過程。受影響的軸向壓縮導致板的生長,從而導致脊柱側彎並降低椎骨密度。在這種情況下,韌帶重塑過程會因為縱韌帶上的張力增加和纖維環纖維化而受到限制。最後,增加的纖維環壓力和鎖定韌帶重塑會讓位於人體脊柱的生長過程有所差異。

人體脊柱的差異生長

差異性生長是經過一段緩慢而漸進的過程才出現脊柱永久變形。這種定律現像是由於相互連接的兩個組織的伸長不匹配而發生的。醫學專家進行的不同實驗表明,雖然差異生長開始緩慢,但它呈指數級增長。 Crijins 及其同事進行的一項實驗,與其 說是歐拉抗壓彎曲對導致脊柱側彎的差異生長的影響,他們強調了不匹配的連接組織和板生長的影響。

在其末端壓縮的直彈性桿會經歷稱為歐拉抗壓彎曲的瞬時機械不穩定性。相比之下,AIS 是一個逐漸的脊柱變形過程,可能需要數月甚至數年才能顯現出來。其次,健康的脊椎生物脊柱包含一系列椎骨。這些由椎間盤而不是彈性桿鉸接。每個脊柱節段的移動範圍包括一個幾度的中位區,它可以彎曲而不會遇到明顯的阻力。

骨骼生長與荷爾蒙

胰島素和雌二醇等生長荷爾蒙調節人體骨骼生長。但是,增長也可以是一種機械力。 Hueter-Volkmann 定律圍繞著骨骼生長的緩和作為一種機械現象展開。作用在生長板上的增加的壓力會減緩骨形成;另一方面,較少的壓縮或張力會加快速度。這種現像在 AIS 的情況下很明顯。因此,認為 AIS 晚期椎骨的楔形變形是由 Hueter-Volkmann 定律引起的。

青少年特發性脊柱側凸患者通常身材高大,骨密度低,體重指數低。骨密度在骨骼生長中起著至關重要的作用;因此,它也與 Hueter Volkmann 定律有關。遺傳、內分泌、荷爾蒙和飲食因素都與骨密度有關,但從機械角度來看, AIS 患者的骨密度觀察低於年齡匹配的對照組,這表明他們面臨的機械負荷較小。

由荷爾蒙水平或其他機制改變引起的肌肉質量和力量減少可能是造成這種情況的原因。值得注意的是,骨骼生長的增加會影響手臂和脊柱。臂長、尺骨長度和半徑長度。

因此,脊柱側彎患者的肌肉質量通常較低或延遲。換句話說,骨骼生長和肌肉韌帶成熟之間存在不平衡。根據 Hueter-Volkmann 定律,肌肉力量減弱會導致骨骼負荷減少,進而加速骨骼和軟骨的形成。

生長板活動的機械調節

遺傳、血管、荷爾蒙和生物力學變量都在復雜的生長調節中發揮作用。生長板中不同程度的軟骨細胞肥大占生長速率變異的大部分(40-50%),基質合成和軟骨細胞增殖率佔其餘變異的大部分。因此,增殖區的軟骨細胞形成速率和肥大層的軟骨細胞擴張和基質合成速率似乎是影響生長速度的兩個主要因素。

AIS 的情況會導致生長最終停止,其中應變會產生生長板釘所包含的應力。已牢固釘合的生長板會經歷相當大且最終無法彌補的干擾。因此,似乎機械負荷對生長的影響與施加的應力水平相關。

預防脊柱差異生長的技巧

根據差異生長假設和 Hueter Volkmann 定律,AIS 是由於椎間盤內壓力過大而引起和延展的。很遺憾這只能在臨床研究中探索,因為 AIS 只影響人類,沒有合適的動物試驗模型。在嚴重膨脹的椎間盤中釋放滲透壓將是最直接的干預措施。

青少年還可以通過其他方式緩解椎間盤內壓力。有理論認為,肌肉力量不足可能是促進脊柱發育的催化劑。因此,訓練您的核心穩定性可能是一種有益的 AIS 治療策略。提高核心穩定性也會使脊柱更具張力並降低脊柱側彎異常的機會。在有關於核心穩定性的研究中已經證明它們非常有效,至少在年輕的女性脊柱側彎患者中有著一定的效果。

另一種方法是拉伸僵硬的韌帶以降低椎間盤內壓力。目前的保守治療方案都是針對脊柱的靈活性和運動範圍,但沒有一個針對椎間盤的健康問題。然而,鍛煉可能有助於放鬆韌帶和椎間盤的動態負荷。

Hueter Volkmann 定律的限制性

差異生長是脊柱側彎早期發病和進展的物理機制。 Hueter-Volkmann 定律將椎間盤內壓力與脊柱縱向韌帶的有限擴張一起確定為該過程的主要決定因素,而肌肉活動減少可能有助於椎間盤生長。
肌肉無力的根本原因可能與荷爾蒙水平、體育鍛煉或月經初潮有關,但這些原理並未有詳細的解釋。

此外,差異生長忽略了 AIS 的外來影響,如椎骨楔形和肌肉不對稱。此外,證明顯示脊柱側彎是可以以各種曲線模式表現出來。

具有膨脹椎間盤的脊柱可能會變硬並具有彎曲彈性桿的特徵。這個引人注目的替代方案為理解不同的曲線模式提供了差異增長概念。

結論

多組科學家和生理學家已經研究了用於骨骼生長調節的 Heuter-Volkmann 定律。然而,爭論仍然沒有定論。因為此定律提出的是一種相關性,而不是脊柱側彎的物理機制。差異生長、骨骼生長、荷爾蒙、骨密度、體重指數、營養和椎間盤高度是影響脊柱姿勢的其他因素。因此,總而言之,我們可以說 Heuter-Volksmann 定律是一種有效的機械生物學觀點,它為導致脊柱側凸的生長板的發育提供了線索。

Hueter 和 Volkmann 的骨科定律認為,較高的機械壓力會減緩骨骼生長,而較低的負荷會加速骨骼生長。從表面上看,這條規則似乎是脊柱側彎發展的直接理由。但是,正如限制中所述,該定律無助於解釋脊柱側彎的不同曲線模式。因此將 Hueter 和 Volkmann 定律與最近的研究和實驗並列時,可以更全面地了解生長板。

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