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背景腰椎旋转手法在损伤和退变性腰椎疾病的治疗中应用普遍,疗效确切。从手法形式上主要分为关节松动调整(以下简称“松动手法”)和关节冲击调整(以下简称“冲击手法”)两种。松动手法的施力特点是低速、低幅(low velocity, low amplitude, LVLA),施力过程中没有明显的加速；而冲击手法的施力特点则是高速、低幅(high velocity, low amplitude, HVLA),整个手法过程由预加载阶段,冲击阶段和消退阶段组成。但是,两种腰椎手法过程中力在机体内如何传导尚不够清楚。这两种手法对于脊柱结构的力学作用机制及差异并不十分明确,仍然缺少设计精细的基础实验研究,使得两种手法的疗效评价和使用选择上依据不足。众所周知,腰椎手法的目的是纠正椎间关节的力学紊乱状态,恢复椎间关节的活动功能。腰椎椎间关节是由椎间盘和两侧的关节突关节构成的三关节复合体。因此了解两种腰椎手法作用下目标椎间盘和关节突关节的应力应变对于进一步认识这两种腰椎手法的异同具有重要意义。既往研究由于实验设计和测试手段等原因,缺乏对手法过程中椎间盘和关节突关节应力应变的动态观察,很难关注两侧关节突关节在旋转过程中产生应力应变的差异,也很少关注椎间盘和关节突关节之间应力应变的相互作用。目的针对上述问题,本研究在人体离体腰椎标本上模拟松动手法和冲击手法,测量手法过程中椎间盘和关节突关节的应力应变,深入分析腰椎手法的这些力学特征,比较两种腰椎手法间的共性与个性,探讨其作用机制,为临床上腰椎手法的选择和疗效评价提供依据。本研究来源于2013国家自然科学基金项目《基于椎间盘和关节突关节应力应变的交互效应研究脊柱旋转手法的作用机制》。研究分两部分进行,具体如下：实验一：两种腰椎手法对椎间盘和关节突关节囊应变的作用研究方法12具成年男性新鲜P体腰椎标本(T12-S2)随机分为2组,采用BOSE动/静态材料试验机进行腰椎手法模拟(向右侧旋转)。一组模拟松动手法(n=6)：预加载15°,速度3°/s,最大加载角度20°,速度1°/s,L5棘突水平推力9N；另一组模拟冲击手法(n=6)：预加载15°,速度3°/s,冲击角度5°,冲击速度33°/s,L5棘突水平推力22N。两组均向下加载300N模拟身体上半部的重量。分别以L4-5、L5-S1椎间盘和两侧L4-5、L5-S1关节突关节囊为中心向标本喷涂散斑,采用GOM非接触光学应变测量系统先后测量模拟手法过程中L4-5、L5-S1椎间盘和两侧L4-5、L5-S1关节突关节囊的应变,由ARAMIS软件对图像进行采集、分析、计算。结果1 实验加载参数比较：模拟松动手法的加载扭矩先平缓增加,到达峰值后再平缓减小。模拟冲击手法的加载扭矩先平缓增加,后陡然到达峰值,之后平缓减小。两种腰椎手法最大加载扭矩无统计学差异(P>0.05)。2 两种手法过程中椎间盘应变比较2.1椎间盘应变的时间分布特征比较：两种手法过程中,腰椎向一侧旋转时,椎间盘应变逐渐增大至最大值,腰椎向中立位回复时,椎间盘应变逐渐减小,手法结束时恢复到手法前状态。不同的是,冲击手法应变增大速度更快。2.2手法组间椎间盘最大应变比较：两组间无论L4-5,还是L5-S1椎间盘最大应变均没有显著差异(P>0.05)。2.3手法组内不同椎间盘最大应变比较：两组内L5-S1椎间盘最大应变看上去均比L4-5椎间盘大,但无统计学差异(P>0.05)。3 两种手法过程中关节突关节囊应变比较3.1关节突关节囊应变的时间分布特征比较：两种手法过程中,腰椎向一侧旋转时,两侧关节突关节囊应变都逐渐增大到最大值,腰椎向中立位回复时,两侧关节突关节囊应变逐渐减小,手法结束时恢复到手法前状态。不同的是,冲击手法过程中应变增大速度更快,形成明显的峰值。3.2手法组间关节突关节囊最大应变比较：冲击手法组无论L4-5,还是L5-S1两侧关节囊最大应变均大于松动手法组(P<0.05)。3.3手法组内两侧关节突关节囊最大应变比较：两组内无论L4-5,还是L5-S1左侧和右侧关节囊最大应变均无显著差异(P>0.05)。3.4手法组内不同节段关节突关节囊最大应变比较：两组内L5-S1左/右侧关节囊均比L4-5左/右侧关节囊最大应变量似乎更大,但差异无统计学意义(P>0.05)。4 手法过程中椎间盘和关节突关节囊应变的联系4.1椎间盘和关节突关节囊应变的时序特征：两种手法过程中,腰椎向一侧旋转时,椎间盘和两侧关节突关节囊应变均逐渐增大至最大值。腰椎向中立位回复时,椎间盘和两侧关节突关节囊应变均逐渐减小至手法前状态。不同的是,冲击手法过程中椎间盘和关节突关节囊应变增大速度更快。4.2椎间盘与关节突关节囊最大应变比较：松动手法组L4-5和L5-S1椎间盘均比同节段的关节突关节囊最大应变量大,且统计学差异显著(P<0.01)。而冲击手法组L4-5和L5-S1椎间盘看上去也都比同节段关节突关节囊最大应变量大,但统计学差异不显著(P>0.05)。实验二：两种腰椎手法对椎间盘和关节突关节压力的作用研究方法腰椎标本分组、手法模拟(向右侧旋转)同实验一。将4个微型压力传感器分别穿刺置入L4-5椎间盘的右前部和左后部,L5-S1椎间盘的右前部和左后部,将传感器导线与USB7360数据采集系统连接。用尖刀将L4-5和L5-S1双侧关节突关节囊切开,依次将用塑料薄膜包裹的1、2、3、4号Tekscan 6900压力传感器插入L5-S1右侧关节间隙、L4-5右侧关节间隙、L5-S1左侧关节间隙和L4-5左侧关节间隙,将传感器另一端插入Tekscan手柄,连接Tekscan压力分布测量系统。采集模拟手法过程中L4-5、L5-S1椎间盘和两侧L4-5、L5-S1关节突关节的压力。结果1 实验加载参数比较同实验一。2 两种手法过程中椎间盘压力比较2.1椎间盘压力的空间分布特征比较：两组内无论L4-5,还是L5-S1椎间盘左右两侧手法实施初始时压力均无显著差异(P>0.05),手法实施后旋转侧最大压力均高于对侧(P<0.05),但手法结束时左右两侧压力均无显著差异(P>0.05)。2.2椎间盘压力的时间分布特征比较：两种手法过程中,腰椎开始旋转时椎间盘压力变化不明显,随着旋转角度增加,椎间盘压力逐渐增大至最大值,腰椎向中立位回复,椎间盘压力逐渐减小至手法前状态。不同的是,冲击手法冲击相椎间盘压力增大速度更快。两组内L4-5及L5-S1椎间盘最大压力均大于初始压力和结束压力(P<0.01),初始压力与结束压力比较均无显著差异(P>0.05)。2.3手法组间椎间盘最大压力比较：两组间无论L5-S1,还是L4-5椎间盘旋转侧最大压力无显著差异(P>0.05),对侧最大压力也无显著差异(P>0.05)。2.4手法组内不同椎间盘最大压力比较：两组内L5-S1和L4-5椎间盘无论旋转侧,还是对侧的最大压力均无显著差异(P>0.05)。2.5手法组间椎间盘压力变化速度比较：冲击手法组L4-5和L5-S1椎间盘两侧压力上升速度均大于松动手法组(P<0.01),但下降速度无显著差异(P>0.05)。3 两种手法过程中关节突关节压力比较3.1关节突关节压力的时间分布特征比较：两种手法过程中,腰椎向一侧旋转时,旋转侧关节压力逐渐减小到0,对侧关节压力逐渐增大至峰值。腰椎向中立位回复时,旋转侧关节压力逐渐增大至手法前状态,对侧关节压力逐渐减小至手法前状态。不同的是,冲击手法冲击相对侧关节压力到达峰值速度更快。两组内L4-5和L5-S1旋转侧关节最小压力均小于初始压力和结束压力(P<0.01),初始压力与结束压力均没有显著差异(P>0.05)。L4-5和L5-S1对侧关节最大压力均大于初始压力和结束压力(P<0.01),初始压力与结束压力均无显著差异(P>0.05)。3.2手法组间关节突关节压力比较：两组间无论L4-5,还是L5-S1旋转侧关节压力均无显著差异(P>0.05)。但冲击手法组L4-5和L5-S1对侧关节最大压力都大于松动手法组(P<0.05)。3.3手法组内不同节段关节最大压力比较：两组内L5-S1和L4-5对侧关节最大压力均无显著差异(P>0.05)。3.4手法组间关节压力变化速度比较：冲击手法组L5-S1和L4-5旋转侧关节压力下降速度均大于松动手法组(P<0.01),上升速度两组间无显著差异(P>0.05)。冲击手法组L5-S1和L4-5对侧关节压力上升速度和下降速度均大于松动手法组(P<0.01)。4 两种手法过程中椎间盘与关节突关节压力变化的时序特征：两种手法过程中,腰椎向一侧旋转,椎间盘压力缓慢上升至峰值,旋转侧峰值压力高于对侧,旋转侧关节突关节压力逐渐下降至0,对侧关节突关节压力逐渐上升至峰值。腰椎向中立位回复,椎间盘压力缓慢下降至手法前状态,旋转侧关节突关节压力逐渐上升至手法前状态,而对侧关节突关节压力逐渐下降至手法前状态。不同的是,冲击手法冲击相椎间盘压力上升速度更快,对侧关节压力上升速度更快,旋转侧关节压力下降速度更快。结论1.松动手法和冲击手法过程中,腰椎向一侧旋转,椎间盘和两侧关节突关节囊应变均逐渐增大,腰椎向中立位回复,椎间盘和两侧关节突关节囊应变逐渐减小至手法前状态。不同的是,冲击手法冲击相椎间盘和两侧关节突关节囊应变增大速度更快。2.松动手法和冲击手法过程中椎间盘最大应变无明显差异。每种手法过程中不同椎间盘最大应变无明显差异。3.冲击手法关节突关节囊最大应变比松动手法大。每种手法过程中左右两侧关节囊最大应变无明显差异,不同节段关节囊最大应变无明显差异。4.松动手法和冲击手法过程中,腰椎向一侧旋转,椎间盘压力逐渐上升,旋转侧压力峰值高于对侧,旋转侧关节突关节压力逐渐下降,对侧关节突关节压力逐渐上升。腰椎向中立位回复,椎间盘压力逐渐下降至手法前水平,旋转侧关节突关节压力逐渐上升至手法前水平,对侧关节突关节压力逐渐下降至手法前水平。不同的是,冲击手法冲击相椎间盘压力上升速度更快,旋转侧关节突关节压力下降速度更快,对侧关节突关节压力上升速度更快。5.松动手法和冲击手法过程中椎间盘最大压力无明显差异。每种手法过程中同一椎间盘旋转侧最大压力高于对侧,不同椎间盘最大压力无明显差异。6.冲击手法旋转对侧关节突关节最大压力比松动手法大。每种手法过程中不同节段关节最大压力无明显差异。7.综合以上几点,冲击手法比松动手法造成椎间盘和关节突关节损伤的可能性相对较大。